(57)【要約】【課題】ガスセンサの使用時に内側カバー又は外側カバーが脱落する可能性をなくし、インシュレータとハウジングとの間の気密性を高く維持して、ガス検出の精度を高く維持することができるガスセンサを提供する。【解決手段】ガスセンサは、検出部を有するセンサ素子と、センサ素子を挿通させて保持するインシュレータ３と、インシュレータ３を保持するハウジング４と、検出部を覆う内側カバー５と、内側カバー５を覆う外側カバー６とを備える。内側カバー５の内側鍔部５１と外側カバー６の外側鍔部６１とは、インシュレータ３とハウジング４との間に挟持されている。内側鍔部５１の端面５１１は、外側鍔部６１の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置している。外側鍔部６１における、端面６１１と表面６１２Ｂとの間の角部６１３は、内側鍔部５１における表面５１２Ａに食い込んでいる。【選択図】図３
2018124207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出ガス（Ｇ）に接触してガス検出を行うための検出部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ（３）と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング（４）と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔（５２１，５３１）を有する、金属材料からなる内側カバー（５）と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路（６０）を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔（６２１，６３１）を有する、金属材料からなる外側カバー（６）と、を備え、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部（５１）と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部（６１）とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部の端面（５１１）と前記外側鍔部の端面（６１１）とは、相互に位置ずれしており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における、端面（５１１，６１１）と表面（５１２Ａ，６１２Ｂ）との間の角部（５１３，６１３）は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における表面（６１２Ｂ，５１２Ａ）に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における端部（５１５，６１５）は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における、端面（５１１，６１１）と表面（５１２Ａ，６１２Ｂ）との間の角部（５１３，６１３）に被さるように屈曲している、ガスセンサ（１）。
【請求項２】
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向（Ｌ）とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向（Ｒ）としたとき、
前記内側鍔部の端面は、前記外側鍔部の端面よりも前記径方向の外方（Ｒ１）に位置しており、
前記外側鍔部の前記角部は、前記内側鍔部の表面に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部の端部は、前記外側鍔部の前記角部に被さるように屈曲している、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向（Ｌ）とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向（Ｒ）としたとき、
前記外側鍔部の端面は、前記内側鍔部の端面よりも前記径方向の外方（Ｒ１）に位置しており、
前記内側鍔部の前記角部は、前記外側鍔部の表面に食い込んでいる、又は、前記外側鍔部の端部は、前記内側鍔部の前記角部に被さるように屈曲している、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側（Ｌ１）とし、前記先端側とは反対側を後端側（Ｌ２）としたとき、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面（３２１）が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面（４１４）が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線（Ｙ）に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部及び前記外側鍔部の傾斜角度をγとしたとき、α＜γ≦β又はα≦γ＜βの関係を有する、請求項２又は３に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側（Ｌ１）、前記先端側とは反対側を後端側（Ｌ２）としたとき、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面（３２１）が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面（４１４）が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線（Ｙ）に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部及び前記外側鍔部の傾斜角度をγとしたとき、α＜β＜γの関係を有する、請求項２又は３に記載のガスセンサ。
【請求項６】
検出ガス（Ｇ）に接触してガス検出を行うための検出部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ（３）と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング（４）と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔（５２１，５３１）を有する、金属材料からなる内側カバー（５）と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路（６０）を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔（６２１，６３１）を有する、金属材料からなる外側カバー（６）と、を備え、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部（５１）と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部（６１）とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における、表面（５１２Ａ，６１２Ｂ）に設けられた突起（５１９，６１９）は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における表面（６１２Ｂ，５１２Ａ）に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における端部（５１５，６１５）は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における、表面（５１２Ａ，６１２Ｂ）に設けられた突起（５１９，６１９）に被さるように屈曲している、ガスセンサ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子の検出部をカバーで覆う構造を有するガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスセンサは、内燃機関の排気系統の配管内に配置され、配管内を流れる排気ガスを検出ガスとし、検出ガス中の酸素濃度の変化等を利用して、ガス検出を行うものである。ガスセンサには、内燃機関から排気される排気ガスの酸素濃度を検出する用途、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比を検出する用途、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比が、理論空燃比に対して燃料リッチ側にあるか燃料リーン側にあるかを検出する用途、ＮＯｘ等の特定ガス成分を検出する用途等がある。
【０００３】
ガスセンサは、固体電解質体及び一対の電極を有するセンサ素子を用いており、センサ素子には、一方の電極へ検出ガスを導いてガス検出を行うための検出部が設けられている。センサ素子は、検出部が突出する状態で絶縁性のインシュレータに保持されており、インシュレータは、排気管等に取り付けられるハウジング内に保持されている。また、ハウジングには、センサ素子の検出部を覆って、センサ素子が被水することを防止するカバーが取り付けられている。カバーには、検出部へ検出ガスを導くための貫通孔が形成されている。
【０００４】
また、センサ素子の検出部が、より被水しにくくするために、カバーを内側カバーと外側カバーとの二重構造にすることが行われている。例えば、特許文献１のガスセンサにおいては、ハウジングとインシュレータとの間に、内側カバーの鍔部を挟持し、内側カバーと外側カバーとを溶接部によって固定することが行われている。そして、溶接部が外周に膨らむ形状に形成されていることにより、排気ガスによって溶接部に伝わる熱を、溶接部からハウジングへ逃がすようにしている。
【０００５】
また、特許文献２のガスセンサにおいては、ハウジングとインシュレータとの間に、内側カバーの鍔部を挟持する際に、内側カバー及びハウジングの一方に設けた凸部を他方に食い込ませるようにしている。そして、ハウジングと内側カバーとの位置関係にずれが生じることを防止している。また、特許文献２には、ハウジングとインシュレータとの間に、内側カバーの鍔部及び外側カバーの鍔部を挟持してもよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２１０１４７号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１０１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、ガスセンサが搭載される排気系統の熱環境は、ガスセンサにとってより厳しくなる方向にある。例えば、排気管における過給機の上流側にガスセンサを搭載する場合には、排気ガスの最高温度が高いことに加えて、ガスセンサが急激に加熱されやすく、ガスセンサに生じる熱衝撃が大きくなる。また、例えば、アイドリングストップを行う車両、ハイブリッド車両等にガスセンサを搭載する場合には、エンジン停止の頻度が増えることにより、ガスセンサが急激に冷却されやすく、ガスセンサに生じる熱衝撃が大きくなる。
【０００８】
特許文献１のガスセンサにおいては、内側カバーと外側カバーとの溶接部が排気ガスに晒されて高温に加熱されると、溶接部の強度が疲労によって低下し、内側カバー及び外側カバーが脱落するおそれが高まる。また、特許文献２のガスセンサにおいても、内側カバーと外側カバーとを溶接部によって固定する場合には、同様の問題が生じる。
【０００９】
特許文献２に記載された、ハウジングとインシュレータとの間に、内側カバーの鍔部と外側カバーの鍔部とを挟持する構造によれば、溶接部を廃止することが可能になる。しかし、この構造を採用する場合においても、内側カバーの鍔部と外側カバーの鍔部との間に、特別な工夫がないと、内側カバーの鍔部と外側カバーの鍔部との間における気密性を十分に維持できないことが分かった。そして、内側カバーの鍔部と外側カバーの鍔部との隙間からガスセンサの内部に排気ガスが侵入した場合には、ガスセンサによってガス検出を行う精度を悪化させるおそれがある。
【００１０】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、ガスセンサの使用時に内側カバー又は外側カバーが脱落する可能性をなくし、インシュレータとハウジングとの間の気密性を高く維持して、ガス検出の精度を高く維持することができるガスセンサを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、検出ガス（Ｇ）に接触してガス検出を行うための検出部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ（３）と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング（４）と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔（５２１，５３１）を有する、金属材料からなる内側カバー（５）と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路（６０）を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔（６２１，６３１）を有する、金属材料からなる外側カバー（６）と、を備え、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部（５１）と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部（６１）とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部の端面（５１１）と前記外側鍔部の端面（６１１）とは、相互に位置ずれしており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における、端面（５１１，６１１）と表面（５１２Ａ，６１２Ｂ）との間の角部（５１３，６１３）は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における表面（６１２Ｂ，５１２Ａ）に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における端部（５１５，６１５）は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における、端面（５１１，６１１）と表面（５１２Ａ，６１２Ｂ）との間の角部（５１３，６１３）に被さるように屈曲している、ガスセンサ（１）にある。
【００１２】
本発明の他の態様は、検出ガス（Ｇ）に接触してガス検出を行うための検出部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ（３）と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング（４）と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔（５２１，５３１）を有する、金属材料からなる内側カバー（５）と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路（６０）を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔（６２１，６３１）を有する、金属材料からなる外側カバー（６）と、を備え、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部（５１）と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部（６１）とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における、表面（５１２Ａ，６１２Ｂ）に設けられた突起（５１９，６１９）は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における表面（６１２Ｂ，５１２Ａ）に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における端部（５１５，６１５）は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における、表面（５１２Ａ，６１２Ｂ）に設けられた突起（５１９，６１９）に被さるように屈曲している、ガスセンサ（１）にある。
【発明の効果】
【００１３】
前記一態様のガスセンサにおいては、内側カバーの内側鍔部と外側カバーの外側鍔部との両方がインシュレータとハウジングとの間に挟持されている。つまり、内側カバー及び外側カバーの一方にのみ、インシュレータとハウジングとの間に挟持される鍔部が形成されている場合と異なり、内側カバー及び外側カバーの脱落を確実に防止することができる。
【００１４】
内側カバー及び外側カバーの一方にのみ鍔部が形成されている従来のガスセンサの場合には、内側カバー及び外側カバーの他方を内側カバー及び外側カバーの一方に溶接等によって接合する必要がある。この接合は、内側カバー及び外側カバーの他方を内側カバー及び外側カバーの一方に保持するために強固に行う必要があり、接合部の体積も大きくなる。
【００１５】
そのため、従来のガスセンサが使用時に高温に加熱されるときには、内側カバー及び外側カバーの強度が、接合部において著しく低下し、内側カバー及び外側カバーが脱落するおそれが高まる。一方、内側カバーの内側鍔部と外側カバーの外側鍔部との両方がインシュレータとハウジングとの間に挟持される前記ガスセンサにおいては、体積の大きな接合部を形成する必要がない。そのため、ガスセンサの使用時に内側カバー又は外側カバーが脱落する可能性をなくすことができる。
【００１６】
なお、内側カバーの内側円筒部と外側カバーの外側円筒部との間には、溶接等による接合部が形成されていないことが好ましい。ただし、内側カバーと外側カバーとの間には、両者の位置関係を維持するための、溶接等による体積の小さな接合部が形成されていてもよい。形成されていてもよい接合部の体積は、加熱時における強度低下の度合が内側カバー及び外側カバーの脱落に至らない範囲内に抑えられるように、定めることができる。
【００１７】
また、前記ガスセンサにおいては、内側鍔部の端面と外側鍔部の端面とが相互に位置ずれしており、前記角部が表面に食い込んでいる状態、又は前記端部が角部に被さるように屈曲している状態を形成している。これにより、インシュレータとハウジングとの間の気密性を高く維持して、ガス検出の精度を高く維持することができる。内側鍔部の端面と外側鍔部の端面とが相互に位置ずれしていることにより、前記食い込み状態又は前記屈曲状態を、成形上の特別な工夫をせずに、容易に形成することができる。
【００１８】
仮に、インシュレータとハウジングとの間の気密性が低下し、インシュレータとハウジングとの間からガスセンサの内部へ、内燃機関の排気ガス等である検出ガスが侵入する場合には、検出ガスが、センサ素子の検出部によってガス検出を行う際に使用される、大気等の基準ガスに混入するおそれが生じる。この場合、基準ガス中の酸素濃度と検出ガス中の酸素濃度との差等を利用して行われるガス検出の精度を悪化させるおそれがある。
【００１９】
詳細な説明は後述する実施形態において行うが、前記位置ずれ状態の形成と、前記食い込み状態又は前記屈曲状態の形成により、特に、ガスセンサの使用時に内側鍔部と外側鍔部との間に隙間が形成されにくくすることができ、インシュレータとハウジングとの間の気密性を高く維持することができる。
【００２０】
それ故、前記一態様のガスセンサによれば、ガスセンサの使用時に内側カバー又は外側カバーが脱落する可能性をなくし、インシュレータとハウジングとの間の気密性を高く維持して、ガス検出の精度を高く維持することができる。
【００２１】
前記他の態様のガスセンサにおいては、内側鍔部及び外側鍔部のいずれか一方の表面に突起を設けている。そして、表面と端面との間の角部を利用する代わりに、突起を利用して、前記食い込み状態又は前記屈曲状態を形成している。そのため、他の態様のガスセンサにおいては、内側鍔部の端面と外側鍔部の端面とを必ずしも相互に位置ずれさせる必要がない。内側鍔部の端面と外側鍔部の端面とは、相互に位置ずれしていてもよく、互いに揃っていてもよい。
他の態様のガスセンサによっても、一態様のガスセンサの場合と同様にして、ガスセンサの使用時に内側カバー又は外側カバーが脱落する可能性をなくし、インシュレータとハウジングとの間の気密性を高く維持して、ガス検出の精度を高く維持することができる。
【００２２】
なお、センサ素子による「ガス検出」が示す内容は、内燃機関から排気される排気ガスの酸素濃度を検出すること、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比を検出すること、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比が、理論空燃比に対して燃料リッチ側にあるか燃料リーン側にあるかを検出すること、ＮＯｘ等の特定ガス成分を検出すること等を含む。
また、本発明の一態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１にかかる、ガスセンサを示す断面図。
【図２】実施形態１にかかる、ガスセンサの一部を拡大して示す断面図。
【図３】実施形態１にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図４】実施形態１にかかる、センサ素子の検出部を示す断面図。
【図５】実施形態１にかかる、他のセンサ素子の検出部を示す断面図。
【図６】実施形態１にかかる、他のセンサ素子の検出部を示す断面図。
【図７】実施形態１にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持される前の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図８】実施形態１にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された他の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図９】実施形態１にかかる、内側鍔部及び外側鍔部を、センサ素子の挿通方向の先端側から見た状態で示す説明図。
【図１０】実施形態１にかかる、他の内側鍔部及び外側鍔部を、センサ素子の挿通方向の先端側から見た状態で示す説明図。
【図１１】実施形態１にかかる、他のガスセンサの一部を拡大して示す断面図。
【図１２】比較形態にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図１３】実施形態２にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図１４】実施形態２にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持される前の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図１５】実施形態２にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された他の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図１６】実施形態３にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図１７】実施形態３にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持される前の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図１８】実施形態４にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図１９】実施形態４にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持される前の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図２０】実施形態４にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された他の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図２１】実施形態５にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図２２】実施形態５にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持される前の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図２３】実施形態５にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された他の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。
【図２４】確認試験１にかかる、試験品と比較品について、冷熱サイクルを繰り返す間における漏れ量の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
前述したガスセンサにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態のガスセンサ１は、図１に示すように、センサ素子２、インシュレータ３、ハウジング４、内側カバー５及び外側カバー６を備える。センサ素子２は、検出ガスＧに接触してガス検出を行うための検出部２１を有する。インシュレータ３は、セラミック材料から構成されており、検出部２１が突出する状態でセンサ素子２を挿通させて保持するものである。ハウジング４は、金属材料から構成されており、インシュレータ３の外周に配置されてインシュレータ３を保持するものである。
【００２５】
図２に示すように、内側カバー５は、金属材料から構成されており、検出部２１を覆うとともに検出ガスＧを通過させる内側通過孔５２１，５３１を有するものである。外側カバー６は、金属材料から構成されており、内側カバー５との間に検出ガスＧが流通するガス流路６０を形成するよう内側カバー５を覆うとともに、検出ガスＧを通過させる外側通過孔６２１，６３１を有するものである。
【００２６】
図３に示すように、内側カバー５の端部の全周に形成された内側鍔部５１と、外側カバー６の端部の全周に形成された外側鍔部６１とは、インシュレータ３とハウジング４との間に挟持されている。内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１とは、相互に位置ずれしている。本形態においては、内側鍔部５１の端面５１１は、外側鍔部６１の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置している。外側鍔部６１における、端面６１１と表面６１２Ｂとの間の角部６１３は、内側鍔部５１における表面５１２Ａに食い込んでいる。
【００２７】
ここで、本形態においては、インシュレータ３にセンサ素子２が挿通された方向を挿通方向Ｌとする。また、挿通方向Ｌに直交して、挿通方向Ｌに沿ってセンサ素子２の中心を通る中心軸線Ｏから放射状に伸びる方向を径方向Ｒとする。また、中心軸線Ｏの周りの方向を周方向Ｃとする。また、挿通方向Ｌにおける、検出部２１がセンサ素子２から突出する側を先端側Ｌ１とし、先端側Ｌ１とは反対側を後端側Ｌ２とする。
【００２８】
以下に、本形態のガスセンサ１について詳説する。
（内燃機関）
ガスセンサ１は、車両の内燃機関（エンジン）の排気系統の配管内に配置されて、配管内を流れる排気ガスを検出ガスＧとして、検出ガスＧ中の酸素又は特定ガスを検出するものである。ガスセンサ１は、配管内における、触媒の配置箇所よりも上流側に設けることができ、配管内における、触媒の配置箇所よりも下流側に設けることもできる。また、ガスセンサ１を配置する配管は、排気ガスを利用して内燃機関が吸入する空気の密度を高める過給機の吸入側の配管とすることもできる。また、ガスセンサ１を配置する配管は、内燃機関から排気通路に排気される排気ガスの一部を、内燃機関の吸気通路に再循環させる排気再循環機構における配管とすることもできる。
【００２９】
また、ガスセンサ１を配置する配管が搭載された車両は、燃料を用いて走行する一般的な車両の他、アイドリングストップを行う車両、言い換えれば、内燃機関のアイドリングを車両の停車時に停止する制御を行う車両、ハイブリッド車両等とすることができる。また、ガスセンサ１は、内燃機関から排気される排気ガスの酸素濃度を検出する用途、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比を検出する用途、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比が、理論空燃比に対して燃料リッチ側にあるか燃料リーン側にあるかを検出する用途、ＮＯｘ等の特定ガス成分を検出する用途等に用いることができる。
【００３０】
（センサ素子２）
図４に示すように、センサ素子２は、所定の活性化温度において、酸化物イオンを伝導させるイオン伝導性を有する固体電解質体２２と、固体電解質体２２の両側の表面に配置された一対の電極２２１とを有している。本形態のセンサ素子２は、板状の固体電解質体２２に板状のヒータ２５を積層して形成された積層タイプのものである。センサ素子２は、図５に示すように、コップ状の固体電解質体２２の内周側に棒状のヒータ２５を配置して形成されたコップタイプのものとしてもよい。この場合、電極２２１は、固体電解質体２２の内周面と外周面とに形成される。
【００３１】
センサ素子２の検出部２１によってガス検出を行う検出ガスＧは、内燃機関から排気される排気ガスである。また、ガス検出を行う際には、大気を基準ガスＡとして利用する。積層タイプのセンサ素子２においては、板状の固体電解質体２２の一方側の表面に、検出ガスＧが接触する電極２２１が形成され、板状の固体電解質体２２の他方側の表面に、基準ガスＡが接触する電極２２１が形成される。コップタイプのセンサ素子２においては、コップ状の固体電解質体２２の外側の表面に、検出ガスＧが接触する電極２２１が形成され、コップ状の固体電解質体２２の内側の表面に、基準ガスＡが接触する電極２２１が形成される。各タイプのセンサ素子２におけるヒータ２５は、セラミック基材２５１と、セラミック基材２５１に設けられた、通電によって発熱する発熱体２５２とを有する。
【００３２】
図１及び図２に示すように、センサ素子２は、インシュレータ３に挿通された挿通方向Ｌに長い形状に形成されている。センサ素子２の検出部２１は、センサ素子２における挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の端部又は端部近傍に設けられている。センサ素子２における挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の端部には、電極２２１に繋がる導体部２２２及び発熱体２５２に繋がる導体部２５３が引き出されている。電極２２１及び発熱体２５２は、接点端子７１及びリード線７２を介して外部の制御回路等に接続される。
【００３３】
図４に示すように、検出部２１は、各電極２２１が設けられた部位として形成されている。検出ガスＧに接触する電極２２１は、固体電解質体２２に積層された絶縁性のセラミック基板２６によって囲まれたガス室２３に配置されている。このガス室２３には、検出ガスＧを所定の拡散速度で導入するための、拡散抵抗層２３２が設けられた導入口２３１が連通している。また、検出部２１を含む、センサ素子２における挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の部分は、保護層２７によって覆われている。拡散抵抗層２３２及び保護層２７は、セラミックの多孔質体によって形成されている。センサ素子２においては、基準ガスＡに接触する電極２２１へ基準ガスＡを導くためのダクト２４が形成されている。ダクト２４は、センサ素子２における挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の端部の位置から、電極２２１が配置された検出部２１の位置まで形成されている。
【００３４】
（他のセンサ素子２）
図６に示すように、センサ素子２は、一対の電極２２１が各々設けられた２枚の固体電解質体２２Ａ，２２Ｂを用いて構成することもできる。この場合には、２枚の固体電解質体２２Ａ，２２Ｂの間に、検出ガスＧが導入されるガス室２３が形成されている。ガス室２３は、絶縁性のセラミック基板２６によって囲まれて形成されている。第１固体電解質体２２Ａの両面には、ガス室２３内の検出ガスＧの酸素濃度を調整するための一対のポンプ電極２２１Ａが、第１固体電解質体２２Ａを介して互いに対向する位置に設けられている。一方のポンプ電極２２１Ａは、ガス室２３内に配置されており、他方のポンプ電極２２１Ａは、検出ガスＧが透過可能な多孔質体からなるガス導入層２３３内に埋設されている。
【００３５】
また、第２固体電解質体２２Ｂの両面には、ガス室２３内の検出ガスＧの酸素濃度を検出するための一対の検出電極２２１Ｂが、第２固体電解質体２２Ｂを介して互いに対向する位置に設けられている。一方の検出電極２２１Ｂは、ガス室２３内に配置されており、他方の検出電極２２１Ｂは、セラミック基材２５１内に埋設されている。一対の検出電極２２１Ｂと、これらの間に配置された第２固体電解質体２２Ｂの一部とによって、酸素濃度等を検出するための検出セルが形成されている。また、ガス室２３に隣接する位置には、検出ガスＧを所定の拡散速度でガス室２３に導入するための拡散抵抗層２３２が設けられている。また、各固体電解質体２２Ａ，２２Ｂには、ヒータ２５が積層されている。ヒータ２５は、セラミック基材２５１と、セラミック基材２５１に設けられた、通電によって発熱する発熱体２５２とを有する。
【００３６】
（インシュレータ３）
図１に示すように、インシュレータ３は、絶縁碍子ともいい、絶縁性のセラミックによって形成されている。インシュレータ３には、センサ素子２を配置するために、挿通方向Ｌに向けて貫通する配置穴３１が形成されている。センサ素子２は、配置穴３１内に挿通され、配置穴３１の後端側Ｌ２に連通された凹部３３内に充填されるガラス材３４等によってインシュレータ３に固定されている。
【００３７】
図２及び図３に示すように、インシュレータ３の外周の全周には、ハウジング４の内周において保持される保持部３２が形成されている。保持部３２における、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の面には、内側鍔部５１と対向するインシュレータ対向面３２１が形成されている。インシュレータ対向面３２１は、径方向Ｒの外方Ｒ１に行くほど挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置するよう傾いて形成されている。言い換えれば、インシュレータ対向面３２１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向かうに連れて、拡径する形状で形成されている。
【００３８】
（ハウジング４）
図２及び図３に示すように、ハウジング４には、インシュレータ３を配置するために、挿通方向Ｌに向けて貫通する保持穴４１が形成されている。保持穴４１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する小径穴部４１１と、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置して小径穴部４１１よりも拡径した大径穴部４１２とを有する。インシュレータ３は、保持穴４１の小径穴部４１１内及び大径穴部４１２内に挿通され、大径穴部４１２内に配置されるタルク粉末、スリーブ等のシール材４４を介して、ハウジング４の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の端部を内周側に屈曲させることによって、ハウジング４に固定されている。
【００３９】
小径穴部４１１と大径穴部４１２との間の全周には、インシュレータ３の保持部３２を保持するための段差部４１３が形成されている。段差部４１３には、外側鍔部６１と対向するハウジング対向面４１４が形成されている。ハウジング対向面４１４は、径方向Ｒの外方Ｒ１に行くほど挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置するよう傾いて形成されている。言い換えれば、ハウジング対向面４１４は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向かうに連れて、拡径する形状で形成されている。また、図１に示すように、ハウジング４の外周の全周には、配管に設けられた取付穴に挿通されたガスセンサ１を、配管に取り付けるための、ねじ部４２及びフランジ部４３が形成されている。
【００４０】
（後端側インシュレータ７３）
図１に示すように、インシュレータ３の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２には、電極２２１の導体部２２２又は発熱体２５２の導体部２５３に導通される接点端子７１を保持するための後端側インシュレータ７３が配置されている。また、ハウジング４における、フランジ部４３よりも挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置する部分には、後端側インシュレータ７３、接点端子７１、リード線７２等を覆う配線用カバー７４が配置されている。リード線７２は、配線用カバー７４内に配置されたブッシュ７５によって保持されている。配線用カバー７４には、基準ガスＡとしての大気を導入するための導入口７４１が形成されている。導入口７４１から導入される大気は、配線用カバー７４内及び後端側インシュレータ７３における隙間を通ってセンサ素子２のダクト２４内へ導かれる。
【００４１】
（内側カバー５及び外側カバー６）
図２に示すように、内側カバー５は、挿通方向Ｌに沿った円筒状に形成された内側円筒部５２と、内側円筒部５２の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の端部に形成された内側底部５３とを有する。検出ガスＧを通過させる内側通過孔５２１，５３１は、内側円筒部５２の周方向Ｃの複数箇所に形成された内側通過孔５２１と、内側底部５３に形成された内側通過孔５３１とがある。内側円筒部５２は、インシュレータ３の外周に装着された第１内側円筒部５２Ａと、第１内側円筒部５２Ａの挿通方向Ｌの先端側に繋がって第１内側円筒部５２Ａよりも縮径された第２内側円筒部５２Ｂと、第２内側円筒部５２Ｂの挿通方向Ｌの先端側に繋がって第２内側円筒部５２Ｂよりも縮径された第３内側円筒部５２Ｃとを有する。センサ素子２の検出部２１は、第２内側円筒部５２Ｂ内に配置されている。
【００４２】
内側鍔部５１は、第１内側円筒部５２Ａの挿通方向Ｌの後端部において、径方向Ｒの外方Ｒ１に屈曲して形成されている。内側鍔部５１は、径方向Ｒの外方Ｒ１に行くほど挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置するよう傾いて形成されている。言い換えれば、内側鍔部５１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向かうに連れて、拡径する形状で形成されている。
【００４３】
外側カバー６は、挿通方向Ｌに沿った円筒状に形成された外側円筒部６２と、外側円筒部６２の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の端部に形成された外側底部６３とを有する。検出ガスＧを通過させる外側通過孔６２１，６３１には、外側円筒部６２の周方向Ｃの複数箇所に形成された外側通過孔６２１と、外側底部６３の複数箇所に形成された外側通過孔６３１とがある。
【００４４】
外側鍔部６１は、外側円筒部６２の挿通方向Ｌの後端部において、径方向Ｒの外方Ｒ１に屈曲して形成されている。外側鍔部６１は、径方向Ｒの外方Ｒ１に行くほど挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置するよう傾いて形成されている。言い換えれば、外側鍔部６１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向かうに連れて、拡径する形状で形成されている。
【００４５】
図２に示すように、内側カバー５と外側カバー６との間のガス流路６０は、内側カバー５の内側円筒部５２と外側カバー６の外側円筒部６２との間と、内側カバー５の内側底部５３と外側カバー６の外側底部６３との間とに連続して形成されている。検出ガスＧが流れる、内燃機関の配管から、外側通過孔６２１，６３１を通って外側カバー６内に流入する検出ガスＧの流れの一部は、ガス流路６０から内側通過孔５２１を通って内側カバー５内に流入する。そして、この検出ガスＧは、内側カバー５内における、センサ素子２の検出部２１に接触した後、内側カバー５内から内側通過孔５３１を通ってガス流路６０へ流れ、ガス流路６０から外側通過孔６２１，６３１を通って外側カバー６の外部へ流れる。
【００４６】
内側カバー５及び外側カバー６が配管内に配置されていることにより、ハウジング４の保持穴４１と外側カバー６の外側円筒部６２との隙間、外側カバー６の外側円筒部６２と内側カバー５の内側円筒部５２との隙間、及び内側カバー５の内側円筒部５２とインシュレータ３の外周との隙間には、検出ガスＧが流入しようとする。また、配管内の圧力は、大気圧よりも高くなっている。そのため、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持される内側鍔部５１及び外側鍔部６１の位置において気密性を維持することにより、各隙間へ流入する検出ガスＧが、ハウジング４の保持穴４１のさらに奥へ侵入することが防止され、センサ素子２のダクト２４に使用される基準ガスＡとしての大気に混入することが防止される。
【００４７】
内側カバー５及び外側カバー６は、腐食性に優れた金属材料としてのステンレス鋼から形成されている。本形態の内側カバー５及び外側カバー６は、ＳＵＳ３１０Ｓから形成されている。内側カバー５及び外側カバー６の材質を同じにすることにより、これらの電気的物性が同じであることによってこれらに電位差が生じにくく、これらの腐食性を高めることができる。内側カバー５及び外側カバー６には、ステンレス鋼以外の腐食性に優れた金属材料を用いることができる。
【００４８】
内側カバー５及び外側カバー６の材質は同じであっても異なっていてもよい。これらの材質が異なる場合には、角部の食い込みが行われる側のカバーの硬度を、角部の食い込みを行う側のカバーの硬度よりも低く設定することができる。この場合には、角部の食い込みを容易にすることができる。ただし、材質の違いによる硬度の違いに大きな差がなければ、角部の食い込みが行われる側のカバーの硬度を、角部の食い込みを行う側のカバーの硬度よりも高く設定することも可能である。
【００４９】
（内側鍔部５１及び外側鍔部６１）
図２に示すように、内側円筒部５２の内側通過孔５２１と外側円筒部６２の外側通過孔６２１とは、挿通方向Ｌに互いにずれた位置に形成されている。内側底部５３の内側通過孔５３１と外側底部６３の外側通過孔６３１とは、径方向Ｒに互いにずれた位置に形成されている。内側円筒部５２の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の第１部分５２Ａは、外側円筒部６２の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の部分の内周側に重なって配置されている。内側鍔部５１は、外側鍔部６１の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に重なって配置されている。
【００５０】
図３に示すように、内側鍔部５１の、内側円筒部５２から屈曲した外周側の屈曲点Ｘ１から端面５１１までの形成長さは、外側鍔部６１の、外側円筒部６２から屈曲した内周側の屈曲点Ｘ２から端面６１１までの形成長さよりも長い。そして、内側鍔部５１の端面５１１は、外側鍔部６１の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置している。
【００５１】
ここで、屈曲点Ｘ１とは、内側カバー５及び外側カバー６を挿通方向Ｌに切断した断面において、内側円筒部５２の外周面に沿って挿通方向Ｌに描かれる仮想線と、内側鍔部５１の先端側Ｌ１の表面５１２Ａに沿って描かれる仮想線とが交わる点のことをいう。屈曲点Ｘ２とは、内側カバー５及び外側カバー６を挿通方向Ｌに切断した断面において、外側円筒部６２の内周面に沿って挿通方向Ｌに描かれる仮想線と、外側鍔部６１の後端側Ｌ２の表面６１２Ｂに沿って描かれる仮想線とが交わる点のことをいう。
【００５２】
本形態においては、外側鍔部６１における、端面６１１と挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面６１２Ｂとの間の角部６１３は、内側鍔部５１における、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面５１２Ａに食い込んでいる。内側鍔部５１の表面５１２Ａには、角部６１３の食い込みによって生じた陥没部５１６が形成されている。ここで、内側鍔部５１の端面５１１とは、内側鍔部５１の径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する先端面のことをいう。外側鍔部６１の端面６１１とは、外側鍔部６１の径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する先端面のことをいう。
【００５３】
外側鍔部６１及び内側鍔部５１の厚みは、０．２〜２．０ｍｍとすることが好ましい。この厚みが０．２ｍｍ未満である場合には、外側鍔部６１又は内側鍔部５１の強度が不足する。一方、この厚みが２．０ｍｍ超過である場合には、外側鍔部６１又は内側鍔部５１のプレス等による加工が困難になる。
【００５４】
また、外側鍔部６１の角部６１３が内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込む量は、例えば、０．０１〜１．８ｍｍの範囲内とすることが好ましい。この食い込み量が０．０１ｍｍ未満である場合には、食い込みによる、インシュレータ３とハウジング４との間の気密性の確保が困難になる。一方、この食い込む量を１．８ｍｍ超過とする場合には、インシュレータ３とハウジング４とによって内側鍔部５１及び外側鍔部６１を挟み込む力を増大させる必要が生じ、ガスセンサ１の組付の観点から適切でない。
【００５５】
また、外側鍔部６１の角部６１３が内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込む位置は、内側鍔部５１の端面５１１から、内側鍔部５１の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面５１２Ａに沿った内周側に向けて、０．１〜５．０ｍｍの範囲内の位置とすることが好ましい。この食い込む位置の距離は、内側鍔部５１の端面５１１から外側鍔部６１の端面６１１までの距離と同じとする。この食い込み位置が０．１ｍｍ未満である場合には、角部６１３を表面５１２Ａに食い込ませることが困難になる。一方、この食い込み位置を５．０ｍｍ超過とする場合には、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１とが極端に離れ、内側鍔部５１及び外側鍔部６１のいずれかを短く形成する必要が生じて適切でない。
【００５６】
図７に示すように、本形態のガスセンサ１を組み付ける前の、内側カバー５及び外側カバー６の初期状態においては、内側鍔部５１の端面５１１は、挿通方向Ｌに略平行に形成されており、外側鍔部６１の端面６１１も、挿通方向Ｌに略平行に形成されている。また、この初期状態においては、外側鍔部６１における、端面６１１と挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面６１２Ｂとの間の角部６１３は、鋭角状に形成されている。そして、この角部６１３は、鋭角状に形成されていることにより、内側鍔部５１における、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面５１２Ａに食い込みやすい状態にある。なお、角部６１３は、ガスセンサ１の組付後においても鋭角状に保たれている。
【００５７】
内側鍔部５１の端面５１１は、例えば、内側カバー５を絞り加工等を行って成形した後、内側鍔部５１を形成する部位を、挿通方向Ｌに沿って切断することにより、挿通方向Ｌに略平行な状態に形成することができる。また、外側鍔部６１の端面６１１も同様に、例えば、外側カバー６を絞り加工等を行って成形した後、外側鍔部６１を形成する部位を、挿通方向Ｌに沿って切断することにより、挿通方向Ｌに略平行な状態に形成することができる。
【００５８】
インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１が挟持されたときには、内側鍔部５１の端部及び外側鍔部６１の端部が塑性変形する。そして、ガスセンサ１の組付後における内側鍔部５１の端面５１１及び外側鍔部６１の端面６１１は、挿通方向Ｌに対して傾斜した状態、又は曲面状等に屈曲した状態となっていてもよい。
【００５９】
また、内側鍔部５１の端面５１１は、内側鍔部５１の形成方向に対して略直交して形成されていてもよい。また、内側鍔部５１の端面５１１は、必ずしも平坦状に形成されている必要はなく、凸状又は凹状の曲面形状、凹凸形状、一部が膨らむ形状等に形成されていてもよい。外側鍔部６１の端面６１１の構成についても、内側鍔部５１の端面５１１の構成と同様である。
【００６０】
（他の内側鍔部５１及び外側鍔部６１）
内側鍔部５１と外側鍔部６１との係合関係は、次のようにすることもできる。すなわち、外側鍔部６１の角部６１３が内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込む代わりに、図８に示すように、内側鍔部５１における端部は、外側鍔部６１における、端面６１１と挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面６１２Ｂとの間の角部６１３に被さるように屈曲していてもよい。この場合、内側鍔部５１における端部５１５には、内側鍔部５１における、内側円筒部５２に繋がる本体部５１４に対して屈曲した屈曲部５１５Ａが形成されている。また、この場合、内側鍔部５１の屈曲部５１５Ａにおける挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の屈曲点付近は、外側鍔部６１の角部６１３の先端と密着している。
【００６１】
（傾斜角度α，β，γ）
図３に示すように、本形態のガスセンサ１においては、内側鍔部５１及び外側鍔部６１を挟持する、インシュレータ３及びハウジング４の各部位の傾斜角度α，β，γについても工夫をしている。具体的には、インシュレータ３の保持部３２におけるインシュレータ対向面３２１の、径方向Ｒに平行な仮想基準線Ｙに対する傾斜角度αと、ハウジング４の保持穴４１における段差部４１３に形成されたハウジング対向面４１４の、径方向Ｒに平行な仮想基準線Ｙに対する傾斜角度βとは、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の、径方向Ｒに平行な仮想基準線Ｙに対する傾斜角度γと異なっている。ここで、各傾斜角度α，β，γの実際の差は僅かであり、同図は、各傾斜角度α，β，γの差を誇張して示す。
【００６２】
本形態においては、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γは、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αよりも大きく、ハウジング対向面４１４の傾斜角度β以下としている。言い換えれば、本形態のガスセンサ１においては、α＜γ≦βの関係が満たされている。この構成により、内側鍔部５１の端部における後端側Ｌ２の表面５１２Ｂがインシュレータ対向面３２１に接触しやすくなり、外側鍔部６１の端部における先端側Ｌ１の表面６１２Ａがハウジング対向面４１４に接触しやすくなる。そして、外側鍔部６１の角部６１３と内側鍔部５１の表面５１２Ａとの間に大きな荷重を作用させることができ、外側鍔部６１の角部６１３を内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込ませることが容易になる。その結果、内側鍔部５１と外側鍔部６１との間の気密性をより向上させることができる。
【００６３】
インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αがハウジング対向面４１４の傾斜角度βよりも小さいことにより、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に、径方向Ｒの外方Ｒ１に向かうに連れて縮小する隙間を形成することができる。これにより、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４とによって、内側鍔部５１の外周側部分５１７及び外側鍔部６１の外周側部分６１７を加圧しやすくすることができる。そのため、外側鍔部６１の角部６１３が、内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込みやすくすることができる、又は内側鍔部５１の端部が変形しやすくすることができる。
【００６４】
また、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γを、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αとハウジング対向面４１４の傾斜角度βとの間に設定することにより、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に、内側鍔部５１の外周側部分５１７及び外側鍔部６１の外周側部分６１７が圧縮されやすい状態を形成することができる。
【００６５】
なお、ガスセンサ１においては、α＜γ≦βの関係が満たされる代わりに、α≦γ＜βの関係が満たされていてもよい。このことは、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αがハウジング対向面４１４の傾斜角度βよりも小さいことを前提とし、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γは、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度α又はハウジング対向面４１４の傾斜角度βと同じであってもよいことを示す。少なくともインシュレータ対向面３２１の傾斜角度αがハウジング対向面４１４の傾斜角度βよりも小さければ、外側鍔部６１の角部６１３が、内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込みやすくすることができる、又は内側鍔部５１の端部が変形しやすくすることができる効果を得ることができる。
【００６６】
インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αとハウジング対向面４１４の傾斜角度βとの差は、例えば、０．５〜１０°の範囲内に設定することができる。この傾斜角度α，βの差が小さいと、角部６１３が表面５１２Ａに食い込みやすくする効果が得られにくい。一方、傾斜角度α，βの差が大きくなり過ぎると、インシュレータ３、内側鍔部５１、外側鍔部６１及びハウジング４の相互間の接触面積が小さくなる。
【００６７】
インシュレータ対向面３２１及びハウジング対向面４１４は、適度に傾斜していることにより、内側鍔部５１と外側鍔部６１との間に圧縮荷重だけでなく適度なせん断荷重を加えて、インシュレータ３、内側鍔部５１、外側鍔部６１及びハウジング４の相互間の密着度を高めることができる。インシュレータ対向面３２１の傾斜角度α、ハウジング対向面４１４の傾斜角度β並びに内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γは、α＜γ≦βの関係又はα≦γ＜βの関係が満たされることを前提にして、例えば、５〜４５°の範囲内に設定することができる。
【００６８】
各傾斜角度α，β，γが小さすぎると、インシュレータ３、内側鍔部５１、外側鍔部６１及びハウジング４の相互間の密着度を高める効果が得られにくい。一方、各傾斜角度α，β，γが大きすぎると、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１を挟持しにくくなる。
【００６９】
また、ガスセンサ１の組付後において、内側鍔部５１と外側鍔部６１とは互いに密着しており、ガスセンサ１の組付前においても、内側鍔部５１の傾斜角度γと外側鍔部６１の傾斜角度γとが同じになるようにしている。ガスセンサ１の組付前においては、内側鍔部５１の傾斜角度γと外側鍔部６１の傾斜角度γとは若干異なっていてもよい。この場合、内側鍔部５１と外側鍔部６１とが、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持されるときに密着して、内側鍔部５１の傾斜角度γと外側鍔部６１の傾斜角度γとが同じになる。
【００７０】
また、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の形成長さ、厚み等の関係、傾斜角度α，β，γの関係等によっては、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１が挟持される際に、図８に示すように、内側鍔部５１の端部が外側鍔部６１の端面６１１に向けて屈曲する場合もある。この場合、内側鍔部５１の端部が、外側鍔部６１の角部６１３に被さるように屈曲してもよい。
【００７１】
（位置ずれの仕方）
図９に示すように、本形態においては、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との相互の位置ずれは、内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１が、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置することによって行われている。つまり、この位置ずれは、内側カバー５における、内側円筒部５２及び内側底部５３の中心を挿通方向Ｌに通る中心軸線と、外側カバー６における、外側円筒部６２及び外側底部６３の中心を挿通方向Ｌに通る中心軸線とが一致しており、周方向Ｃの全周において、内側鍔部５１の形成長さが外側鍔部６１の形成長さよりも長いことによって形成されている。
【００７２】
これ以外にも、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との相互の位置ずれは、図１０に示すように、内側鍔部５１の形成長さと外側鍔部６１の形成長さとが同等であっても、内側カバー５の中心軸線と外側カバー６の中心軸線とが若干偏心していることによって形成することもできる。この場合、内側鍔部５１の周方向Ｃの半周分の端面５１１Ａが外側鍔部６１の周方向Ｃの半周分の端面６１１Ａよりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置するとともに、内側鍔部５１の周方向Ｃの残りの半周分の端面５１１Ｂが外側鍔部６１の周方向Ｃの半周分の端面６１１Ｂよりも径方向Ｒの内方に位置する。
【００７３】
また、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の周方向Ｃの半周部分においては、内側鍔部５１の形成長さが外側鍔部６１の形成長さよりも長いことにより、内側鍔部５１の端面５１１Ａが外側鍔部６１の端面６１１Ａよりも外周側に位置していてもよい。この場合、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の周方向Ｃの残りの半周部分においては、内側鍔部５１の形成長さが外側鍔部６１の形成長さよりも短いことにより、内側鍔部５１の端面５１１Ｂが外側鍔部６１の端面６１１Ｂよりも内周側に位置していてもよい。
【００７４】
また、図１０に示すように、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の周方向Ｃの２箇所には、内側鍔部５１の端面５１１の径方向Ｒの位置と外側鍔部６１の端面６１１の径方向Ｒの位置とが重なる部位Ｚが形成される。この場合に、重なる部位Ｚにおいて生じるおそれがある、内側鍔部５１と外側鍔部６１との境界部の隙間はごく僅かである。そのため、インシュレータ３とハウジング４との間の気密性を高く維持する効果に支障を来すことはない。
【００７５】
（他のガスセンサ１）
図１１に示すように、他のガスセンサ１において、内側カバー５と外側カバー６との間のガス流路６０は、内側カバー５の内側円筒部５２と外側カバー６の外側円筒部６２とが、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の部分だけでなく、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の部分においても接触することにより、挿通方向Ｌに２つに分かれて形成されていてもよい。
【００７６】
この場合において、外側カバー６の外側円筒部６２は、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置する後端外側円筒部６２Ａと、後端外側円筒部６２Ａの挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に繋がって、後端外側円筒部６２Ａよりも縮径した先端外側円筒部６２Ｂとを有する。内側カバー５の内側円筒部５２は、インシュレータ３の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接する先端側インシュレータ３Ａの外周に装着された第１内側円筒部５２Ａと、第１内側円筒部５２Ａの挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に繋がって第１内側円筒部５２Ａよりも縮径された第２内側円筒部５２Ｂと、第２内側円筒部５２Ｂの挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に繋がって第２内側円筒部５２Ｂよりも縮径された第３内側円筒部５２Ｃとを有する。
【００７７】
そして、先端外側円筒部６２Ｂの後端部と第２内側円筒部５２Ｂの先端部とが接触している。これにより、後端外側円筒部６２Ａと第２内側円筒部５２Ｂとの間には、後端側ガス流路６０Ａが形成されている。また、先端外側円筒部６２Ｂと第３内側円筒部５２Ｃとの間、及び外側底部６３と内側底部５３との間には、先端側ガス流路６０Ｂが形成されている。
【００７８】
他のガスセンサ１においては、外側カバー６の外部から外側通過孔６２１を通って後端側ガス流路６０Ａに流入した検出ガスＧは、後端側ガス流路６０Ａから内側通過孔５２１を通って内側カバー５内に流入する。そして、この検出ガスＧは、内側カバー５内から内側通過孔５２１を通って先端側ガス流路６０Ｂへ流入した後、先端側ガス流路６０Ｂから外側通過孔６３１を通って外側カバー６の外部へ流出することができる。この他のガスセンサ１における内側カバー５及び外側カバー６の構成により、ガス流路６０における検出ガスＧの流れを適切に制御することが可能になる。
【００７９】
（製造方法）
内側鍔部５１及び外側鍔部６１は、次のようにして、インシュレータ３とハウジング４との間に挟持される。
まず、内側カバー５を外側カバー６の内側に配置する。このとき、内側円筒部５２と外側円筒部６２とが重なり、かつ内側鍔部５１と外側鍔部６１とが重なる。そして、内側カバー５及び外側カバー６をハウジング４の保持穴４１の小径穴部４１１内に挿通させる。このとき、内側鍔部５１及び外側鍔部６１は、ハウジング４の段差部４１３によって受け止められる。なお、外側カバー６を保持穴４１に挿通させた後、内側カバー５を外側カバー６の内側に配置することもできる。
【００８０】
次いで、センサ素子２が保持されたインシュレータ３の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の部分を、内側カバー５の内側円筒部５２内に配置する。次いで、ハウジング４の保持穴４１の大径穴部４１２内における、インシュレータ３との間に形成された隙間へ、タルク粉末、スリーブ等のシール材４４を配置する。そして、ハウジング４の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の部分を径方向Ｒの内方に屈曲させ、シール材４４を介してハウジング４とインシュレータ３とをかしめる。
【００８１】
このとき、図７に示すように、ハウジング４の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の部分を径方向Ｒの内方に屈曲させる力を受けて、インシュレータ対向面３２１がハウジング対向面４１４に接近し、内側鍔部５１と外側鍔部６１とが、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に押圧されて挟持される。その結果、図３に示すように、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４とによって、内側鍔部５１の端部と外側鍔部６１の端部とが強く押し当てられ、内側鍔部５１の端部と外側鍔部６１の端部とが潰れるように塑性変形する。そして、外側鍔部６１の角部６１３が内側鍔部５１の端部における表面５１２Ａに密着するときに、外側鍔部６１の角部６１３が、内側鍔部５１の端部を塑性変形させながら、内側鍔部５１の端部における表面５１２Ａに食い込む。
【００８２】
（作用効果）
本形態のガスセンサ１においては、内側カバー５の内側鍔部５１と外側カバー６の外側鍔部６１との両方が、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持されている。つまり、内側カバー５及び外側カバー６の一方にのみ、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持される鍔部が形成されている場合と異なり、内側カバー５及び外側カバー６の脱落を確実に防止することができる。
【００８３】
内側カバー５及び外側カバー６の一方にのみ鍔部が形成されている従来のガスセンサの場合には、内側カバー５及び外側カバー６の他方を内側カバー５及び外側カバー６の一方に溶接等によって接合する必要がある。この接合は、内側カバー５及び外側カバー６の他方を内側カバー５及び外側カバー６の一方に保持するために強固に行う必要があり、接合部の体積も大きくなる。
【００８４】
そのため、従来のガスセンサが使用時に高温に加熱されるときには、内側カバー５及び外側カバー６の強度が、接合部において著しく低下し、内側カバー５及び外側カバー６が脱落するおそれが高まる。一方、内側カバー５の内側鍔部５１と外側カバー６の外側鍔部６１との両方がインシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持されるガスセンサ１においては、体積の大きな接合部を形成する必要がない。そのため、ガスセンサ１の使用時に内側カバー５又は外側カバー６が脱落する可能性をなくすことができる。
【００８５】
なお、内側カバー５の内側円筒部５２と外側カバー６の外側円筒部６２との間には、溶接等による接合部が形成されていないことが好ましい。ただし、内側カバー５の内側円筒部５２と外側カバー６の外側円筒部６２との間には、両者の位置関係を維持するための、溶接等による体積の小さな接合部が形成されていてもよい。形成されていてもよい接合部の体積は、加熱時における強度低下の度合が内側カバー５及び外側カバー６の脱落に至らない範囲内に抑えられるように、定めることができる。
【００８６】
また、本形態のガスセンサ１においては、内側鍔部５１の端面５１１が外側鍔部６１の端面６１１よりも、径方向Ｒの外方Ｒ１に位置しており、外側鍔部６１の角部６１３が内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込んでいる状態を形成している。これにより、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間の気密性を高く維持して、ガス検出の精度を高く維持することができる。
【００８７】
内側鍔部５１と外側鍔部６１との間の気密性が維持されない場合、内側カバー５と外側カバー６との隙間に流入する検出ガスＧは、内側鍔部５１と外側鍔部６１との隙間を通って、ハウジング４の保持穴４１のさらに奥へ侵入するおそれがある。本形態のガスセンサ１においては、センサ素子２の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する検出部２１へ検出ガスＧが導入される一方、センサ素子２の挿通方向Ｌの後端部からダクト２４内へ基準ガスＡが導入される。
【００８８】
センサ素子２の検出部２１は、基準ガスＡ中の酸素濃度と検出ガスＧ中の酸素濃度との差等を利用して、ガス検出を行う。そのため、ガス検出を行う際の基準となる基準ガスＡに検出ガスＧが混入すると、ガス検出の精度を悪化させることになる。従って、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１との隙間、外側鍔部６１とハウジング対向面４１４との隙間、及び内側鍔部５１と外側鍔部６１との隙間のいずれかから、ハウジング４の保持穴４１における挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に検出ガスＧが流入することを防止することが重要となる。特に、次の理由により、内側鍔部５１と外側鍔部６１との間の気密性をいかにして確保するかが重要となる。
【００８９】
図３に示すように、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１と外側鍔部６１とを挟持する際には、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１との間、ハウジング対向面４１４と外側鍔部６１との間、内側鍔部５１と外側鍔部６１との間の各々に、部材３，４，５１，６１同士が接触する境界部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が形成される。ガスセンサ１の製造後の境界部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３においては、ハウジング４によるかしめ力を受けて、部材３，４，５１，６１同士が密着している。しかし、ガスセンサ１の使用時においては、ヒータ２５、及び検出ガスＧとしての排気ガスによってガスセンサ１が加熱される。このとき、各部材３，４，５１，６１間に生じる熱応力等によって、いずれかの境界部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に隙間が生じるおそれが懸念される。
【００９０】
図３に示すように、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの間の境界部Ｋ１においては、次の状態が形成される。インシュレータ３は、セラミック材料によって構成されており、内側カバー５は、金属材料によって構成されている。そして、インシュレータ３の表面粗さは内側カバー５の表面粗さに比べて大きく、インシュレータ３の硬度も内側カバー５の硬度に比べて高い。そのため、ガスセンサ１を組み付ける際に、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４とによって内側鍔部５１及び外側鍔部６１を挟持するときに、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの境界部Ｋ１を微視的に見ると、内側鍔部５１の表面５１２Ｂは、インシュレータ対向面３２１の微小な凹凸に沿って塑性変形すると考えられる。その結果、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの境界部Ｋ１においては、互いに密着する部分の表面積が増大し、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの境界部Ｋ１に作用する摩擦力が大きくなる。
【００９１】
そして、ガスセンサ１が高温に加熱されるときには、内側鍔部５１の線膨張率がインシュレータ３の線膨張率よりも高いことにより、内側鍔部５１が膨張してインシュレータ対向面３２１から離れようとする。このとき、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂの境界部Ｋ１に大きな摩擦力が作用していることによって、内側鍔部５１は、インシュレータ対向面３２１から離れる方向に膨張しにくくなる。そのため、ガスセンサ１の使用時において、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの境界部Ｋ１には隙間が生じにくいと考えられる。
【００９２】
図３に示すように、ハウジング対向面４１４と外側鍔部６１の表面６１２Ａとの間の境界部Ｋ２においては、次の状態が形成される。ハウジング４及び外側カバー６は、いずれも金属材料によって構成されている。そして、ハウジング４の線膨張率と外側カバー６の線膨張率とには大きな差がなく、ハウジング４の表面粗さと外側カバー６の表面粗さとにも大きな差はない。そのため、ガスセンサ１が高温に加熱されるときには、ハウジング４及び外側鍔部６１に生じる熱膨張が略同等になる。その結果、ガスセンサ１の使用時において、ハウジング対向面４１４と外側鍔部６１の表面６１２Ａとの境界部Ｋ２には隙間が生じにくいと考えられる。
【００９３】
図３に示すように、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３においては、次の状態が形成される。内側鍔部５１及び外側鍔部６１は、いずれも金属材料によって構成されている。そして、内側鍔部５１の線膨張率と外側鍔部６１の線膨張率とには大きな差がなく、内側鍔部５１の表面粗さと外側鍔部６１の表面粗さとにも大きな差がない。そのため、ガスセンサ１が高温に加熱されるときには、内側鍔部５１及び外側鍔部６１に生じる熱膨張が略同等になる。このとき、内側鍔部５１は、インシュレータ対向面３２１との境界部Ｋ１に大きな摩擦力が作用していることによって、インシュレータ対向面３２１から離れる方向に膨張しにくい一方、外側鍔部６１は、ハウジング４とともに膨張することになる。その結果、ガスセンサ１の使用時において、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの境界部Ｋ３には隙間が生じやすい状態が形成されると考えられる。
【００９４】
そこで、本形態のガスセンサ１においては、隙間が形成されやすい状態にある、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３に工夫をし、外側鍔部６１の角部６１３が内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込む状態を形成している。これにより、ガスセンサ１の使用時において、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間に隙間が生じようとするときに、角部６１３と表面５１２Ａとの間に食い込みによる摩擦力が作用する。そのため、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３に位置ずれが生じにくくすることができ、この境界部Ｋ３に隙間が生じないようにすることができる。
【００９５】
なお、この境界部Ｋ３に隙間が生じないようにすることができる効果は、内側鍔部５１の端部が、外側鍔部６１の角部６１３に被さるように屈曲している場合にも同様に得ることができる。
【００９６】
このように、本形態のガスセンサ１においては、ガスセンサ１の使用時において、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの間の境界部Ｋ１、ハウジング対向面４１４と外側鍔部６１の表面６１２Ａとの間の境界部Ｋ２、及び内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂと間の境界部Ｋ３の各々に隙間が生じない。これにより、センサ素子２に導入される基準ガスＡに検出ガスＧが混入することが防止され、センサ素子２の検出部２１によって行うガス検出の精度を高く維持することができる。
【００９７】
図１２には、内側鍔部５１の端面５１１の位置と外側鍔部６１の端面６１１の位置とが揃った比較形態のガスセンサ９について示す。このガスセンサ９においても、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの間の境界部Ｋ１、及びハウジング対向面４１４と外側鍔部６１の表面６１２Ａとの間の境界部Ｋ２においては、本形態のガスセンサ１と同様に隙間が生じにくい状態が形成される。
【００９８】
一方、ガスセンサ９が加熱されたときに、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３においては、位置ずれが生じやすい状態にある。内側鍔部５１の線膨張率と外側鍔部６１の線膨張率とには大きな差がなく、内側鍔部５１の表面粗さと外側鍔部６１の表面粗さとにも大きな差はない。そのため、ガスセンサ９が加熱されるときには、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３に位置ずれが生じ、この境界部Ｋ３に隙間が生じるおそれがある。従って、外側鍔部６１の角部６１３が内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込む状態を形成した本形態のガスセンサ１によって初めて、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３に隙間が生じない効果を得ることができる。
【００９９】
それ故、本形態のガスセンサ１によれば、ガスセンサ１の使用時に内側カバー５又は外側カバー６が脱落する可能性をなくし、インシュレータ３とハウジング４との間の気密性を高く維持して、ガス検出の精度を高く維持することができる。
【０１００】
＜実施形態２＞
本形態は、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との相互の位置ずれの仕方が、実施形態１に示した状態と異なる場合について示す。
本形態のガスセンサ１においては、図１３に示すように、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１が、内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置している。また、内側鍔部５１における、端面５１１と挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面５１２Ａとの間の角部５１３は、外側鍔部６１における、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面６１２Ｂに食い込んでいる。外側鍔部６１の表面６１２Ｂには、角部５１３の食い込みによって生じた陥没部６１６が形成されている。
【０１０１】
図１４に示すように、本形態のガスセンサ１を組み付ける前の、内側カバー５及び外側カバー６の初期状態においては、内側鍔部５１の端面５１１は、挿通方向Ｌに略平行に形成されており、外側鍔部６１の端面６１１も、挿通方向Ｌに略平行に形成されている。また、この初期状態においては、内側鍔部５１における、端面５１１と挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面５１２Ａとの間の角部５１３は、鈍角状に形成されている。なお、角部５１３は、ガスセンサ１の組付後においても鈍角状に保たれている。
【０１０２】
インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１が挟持された後には、内側鍔部５１の端部及び外側鍔部６１の端部が塑性変形する。そして、ガスセンサ１の組付後における内側鍔部５１の端面５１１及び外側鍔部６１の端面６１１は、挿通方向Ｌに対して傾斜した状態、又は曲面状等に屈曲した状態となっていてもよい。
【０１０３】
内側鍔部５１と外側鍔部６１との係合関係は、次のようにすることもできる。すなわち、内側鍔部５１の角部５１３が外側鍔部６１の表面６１２Ｂに食い込む代わりに、図１５に示すように、外側鍔部６１における端部は、内側鍔部５１における、端面５１１と挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面５１２Ａとの間の角部５１３に被さるように屈曲していてもよい。この場合、外側鍔部６１における端部６１５には、外側鍔部６１における、外側円筒部６２に繋がる本体部６１４に対して屈曲した屈曲部６１５Ａが形成される。また、この場合、外側鍔部６１の屈曲部６１５Ａにおける挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の屈曲点付近は、内側鍔部５１における角部５１３の先端と密着する。
【０１０４】
本形態においても、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度α、ハウジング対向面４１４の傾斜角度β、及び内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γの関係は、実施形態１と同様である。また、ガスセンサ１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１０５】
＜実施形態３＞
本形態は、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度α、ハウジング対向面４１４の傾斜角度β、及び内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γの関係が、実施形態１に示した関係と異なる場合について示す。
図１６に示すように、本形態の内側鍔部５１の端面５１１は、外側鍔部６１の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置しており、外側鍔部６１における端面６１１と表面６１２Ｂとの間の角部６１３は、内側鍔部５１における表面５１２Ａに食い込んでいる。
【０１０６】
本形態においては、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γは、ハウジング対向面４１４の傾斜角度βよりも大きく、ハウジング対向面４１４の傾斜角度βは、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αよりも大きい。言い換えれば、本形態のガスセンサ１においては、α＜β＜γの関係が満たされている。インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αと内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γとの差は、例えば、０．５〜１０°の範囲内に設定することができる。この傾斜角度α，γの差が小さいと、角部６１３が表面５１２Ａに食い込みやすくする効果が得られにくい。一方、傾斜角度α，γの差が大きくなり過ぎると、インシュレータ３、内側鍔部５１、外側鍔部６１及びハウジング４の相互間の接触面積が小さくなる。各傾斜角度α，β，γは、径方向Ｒに平行な仮想基準線Ｙに対する角度として表す。インシュレータ対向面３２１、ハウジング対向面４１４、内側鍔部５１及び外側鍔部６１が傾斜する方向は実施形態１と同様である。
【０１０７】
この構成により、本形態においては、内側鍔部５１における、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面５１２Ｂの外周側部分５１７が、インシュレータ対向面３２１に接触しやすくなり、外側鍔部６１における、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面６１２Ａの内周側部分６１８が、ハウジング対向面４１４に接触しやすくなる。そして、図１７に示すように、内側鍔部５１の表面５１２Ｂの先端部付近Ｐ１がインシュレータ対向面３２１に強く接触することにより、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの間の境界部Ｋ１がより確実に閉塞される。また、外側鍔部６１の表面６１２Ａの内周側部分Ｐ２がハウジング対向面４１４に強く接触することにより、ハウジング対向面４１４と外側鍔部６１の表面６１２Ａとの間の境界部Ｋ２がより確実に閉塞される。
【０１０８】
図１６及び図１７に示すように、本形態の内側鍔部５１及び外側鍔部６１を、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持するときには、内側鍔部５１の外周側部分５１７がインシュレータ対向面３２１によって強く押圧される。そして、内側鍔部５１の外周側部分５１７が、内側鍔部５１の内周側部分５１８に対して、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１へ屈曲するように弾性変形する。また、外側鍔部６１の外周側部分６１７が、外側鍔部６１の内周側部分６１８に対して、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１へ屈曲するように弾性変形する。場合によっては、内側鍔部５１の外周側部分５１７及び外側鍔部６１の外周側部分６１７が、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１へ屈曲するように塑性変形する。
【０１０９】
なお、図１７は、内側鍔部５１及び外側鍔部６１が、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持される前の状態を示す。また、各傾斜角度α，β，γの実際の差は僅かであり、同図は、各傾斜角度α，β，γの差を誇張して示す。そして、内側鍔部５１及び外側鍔部６１が弾性変形する量は僅かである。
【０１１０】
本形態のガスセンサ１においては、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４とによって内側鍔部５１及び外側鍔部６１が弾性変形していることによって、内側鍔部５１及び外側鍔部６１には、弾性変形が復帰しようとするバネ力が作用する。そして、このバネ力により、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの間の境界部Ｋ１、ハウジング対向面４１４と外側鍔部６１の表面６１２Ａとの間の境界部Ｋ２、及び内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３が閉塞される。そのため、ガスセンサ１が加熱されるときに、各境界部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に隙間ができようとしても、この隙間ができないように内側鍔部５１及び外側鍔部６１にバネ力が作用する。これにより、インシュレータ３とハウジング４との間の気密性を高く維持して、ガス検出の精度を高く維持することができる。
【０１１１】
本形態において、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１とは、いずれが径方向Ｒの外方Ｒ１にあってもよい。そして、実施形態２に示したように、内側鍔部５１における、端面５１１と挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面５１２Ａとの間の角部５１３が、外側鍔部６１における、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面６１２Ｂに食い込んでいてもよい。また、内側鍔部５１及び外側鍔部６１のいずれか一方には、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の他方の端面５１１，６１１に向けて屈曲する屈曲部５１５Ａ，６１５Ａが形成されていてもよい。
【０１１２】
本形態のガスセンサ１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１１３】
＜実施形態４＞
本形態は、外側鍔部６１の表面６１２Ｂに、内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込ませるための突起６１９を設けた場合について示す。
図１８は、突起６１９が内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込んだ状態を示し、図１９は、突起６１９が内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込む前の状態を示す。突起６１９は、外側カバー６を成形する際に、外側鍔部６１の表面６１２Ｂを変形させて形成したものである。本形態の突起６１９は、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周において１つ形成されている。突起６１９は、外側鍔部６１の径方向Ｒに複数並ぶ状態で形成することもできる。本形態の突起６１９は、内側鍔部５１の表面５１２Ａに食い込みやすくするために、先端が尖った形状に形成されている。
【０１１４】
本形態においては、外側鍔部６１の表面６１２Ｂに形成した突起６１９を利用するため、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面５１１とを必ずしも意図的に位置ずれさせる必要はない。本形態においては、内側鍔部５１の端面５１１が外側鍔部６１の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する。これ以外にも、外側鍔部６１の端面６１１が内側鍔部５１の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置していてもよく、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１とが揃っていてもよい。また、図２０に示すように、突起５１９は、外側鍔部６１の表面６１２Ｂに食い込ませるために、内側鍔部５１の表面５１２Ａに設けることもできる。
【０１１５】
本形態のガスセンサ１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１１６】
＜実施形態５＞
本形態は、外側鍔部６１の表面６１２Ｂに、内側鍔部５１の端部５１５を屈曲させるための突起６１９を設けた場合について示す。
図２１は、突起６１９によって内側鍔部５１の端部５１５が屈曲して突起６１９に被さった状態を示し、図２２は、突起６１９によって内側鍔部５１の端部５１５が屈曲する前の状態を示す。突起６１９は、外側カバー６を成形する際に、外側鍔部６１の表面６１２Ｂを変形させて形成したものである。本形態の突起６１９は、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周において１つ形成されている。突起６１９は、外側鍔部６１の径方向Ｒに複数並ぶ状態で形成することもできる。本形態の突起６１９は、内側鍔部５１の端部５１５が屈曲しやすくするために、先端が円弧状に形成されている。
【０１１７】
本形態においては、外側鍔部６１の表面６１２Ｂに形成した突起６１９を利用して、内側鍔部５１の端部５１５を屈曲させるため、内側鍔部５１の端面５１１を外側鍔部６１の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置させている。また、内側鍔部５１の端部５１５が屈曲しやすいように、突起６１９は、外側鍔部６１の表面６１２Ｂにおける先端位置に形成している。また、図２３に示すように、突起５１９は、外側鍔部６１の端部６１５を屈曲させるために、内側鍔部５１の表面５１２Ａに設けることもできる。
【０１１８】
本形態のガスセンサ１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１１９】
（確認試験１）
本確認試験においては、実施形態１に示したガスセンサ１（試験品）の、インシュレータ３とハウジング４との間の気密性について、インシュレータ３とハウジング４との間に生じる検出ガスＧの漏れ量が、要求される限界漏れ量の範囲内に収まっているかを確認した。また、比較のために、内側鍔部５１の端面５１１の径方向Ｒの位置と、外側鍔部６１の端面６１１の径方向Ｒの位置とが揃っているガスセンサを比較品とし、この比較品についても同様に気密性を確認した。
【０１２０】
本確認試験においては、配管内の排気ガスの圧力を、基準ガスＡとしての大気の圧力よりも高くし、両者の差圧を４００ｋＰａに設定した。また、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の温度が６００℃になるように加熱した後、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の温度が室温である２５℃になるよう冷却する冷熱サイクルを１００回以上繰り返して、試験品及び比較品のガスセンサを加熱・冷却した。また、冷熱サイクルを繰り返す間に、インシュレータ３とハウジング４との間を通過する排気ガスの流量を質量流量計によって測定し、流量の合計積算量を漏れ量として求めた。
【０１２１】
図２４には、試験品と比較品について、冷熱サイクルを繰り返す間における漏れ量の変化を示す。同図に示すように、試験品及び比較品のいずれにおいても、１回目の冷熱サイクルの際に漏れ量は大きく増加し、その後、冷熱サイクルを繰り返す間に漏れ量は飽和した。本確認試験においては、ガスセンサによるガス検出に必要な出力精度を定め、この出力精度を確保するために要求される漏れ量を限界漏れ量として定めた。
【０１２２】
本確認試験の結果、試験品についての漏れ量は限界漏れ量を下回り、試験品によれば、ガス検出に必要な出力精度を維持できることが分かった。一方、比較品についての漏れ量は限界漏れ量を上回り、比較品によっては、ガス検出に必要な出力精度を維持できないことが分かった。
【０１２３】
（確認試験２）
本確認試験においては、実施形態１，２に示したガスセンサ１の試験品１〜６及び確認試験１に示した比較品１，２に生じる漏れ量を、インシュレータ対向面３２１、ハウジング対向面４１４、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の各設定条件を変更して確認した。
【０１２４】
設定条件には、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度α、ハウジング対向面４１４の傾斜角度β、及び内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γの関係を、α＜γ≦βとした場合と、α＝β＝γとした場合とがある。また、設定条件には、内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１が外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する場合（ΔＬ＝＋で表す。図３参照。）と、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１が内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する場合（ΔＬ＝−で表す。図１３参照。）とがある。なお、ΔＬは、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との間の距離を示す。
【０１２５】
また、設定条件には、内側鍔部５１の周方向Ｃの半周の端面５１１が外側鍔部６１の周方向Ｃの半周の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置するとともに、内側鍔部５１の周方向Ｃの残りの半周の端面５１１が外側鍔部６１の周方向Ｃの半周の端面６１１よりも径方向Ｒの内方に位置する場合（ΔＬ＝±で表す。図１０参照。）と、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１と内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１との径方向Ｒの位置が同じである場合（ΔＬ＝０で表す。）ともある。
【０１２６】
表１には、傾斜角度の条件をα＜γ≦β又はα＝β＝γに変更し、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との位置関係の条件をΔＬ＝＋、ΔＬ＝−、ΔＬ＝±又はΔＬ＝０に変更したときの、試験品１〜６及び比較品１，２の設定条件について示す。また、同表には、試験品１〜６及び比較品１，２について、確認試験１と同様にして漏れ量を評価した結果を示す。
【０１２７】
【表１】
2018124207.tif 000003
【０１２８】
同表に示すように、α＜γ≦βの関係を有し、ΔＬ＝＋又はΔＬ＝−のいずれかの関係を有する試験品１，２の場合には、漏れ量が極めて少なくなって評価が◎となり、ガス検出に必要な出力精度を十分に維持できることが分かった。また、α＝γ＝βの関係を有し、ΔＬ＝＋又はΔＬ＝−のいずれかの関係を有する試験品３，４の場合には、漏れ量が限界漏れ量を下回って評価が○となり、ガス検出に必要な出力精度を維持できることが分かった。
【０１２９】
さらに、α＜γ≦βの関係又はα＝γ＝βの関係を有し、ΔＬ＝±の関係を有する試験品５，６の場合にも、漏れ量が限界漏れ量を下回って評価が○となり、ガス検出に必要な出力精度を維持できることが分かった。一方、α＜γ≦βの関係又はα＝γ＝βの関係を有し、ΔＬ＝０の関係を有する比較品１，２の場合には、漏れ量が限界漏れ量を上回って評価が×となり、ガス検出に必要な出力精度を維持できないことが分かった。
【０１３０】
本確認試験の結果より、内側鍔部５１の端面５１１の位置と外側鍔部６１の端面６１１の位置とが径方向Ｒにずれていることにより、気密性を効果的に維持できることが分かった。また、内側鍔部５１の端面５１１の位置と外側鍔部６１の端面６１１の位置とが径方向Ｒにずれていることに加えて、α＜γ≦βの傾斜角度の関係が満たされることにより、最も効果的に気密性を維持できることが分かった。
【０１３１】
なお、本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
１  ガスセンサ
２  センサ素子
２１  検出部
３  インシュレータ
３２１  インシュレータ対向面
４  ハウジング
４１４  ハウジング対向面
５  内側カバー
５１  内側鍔部
６  外側カバー
６１  外側鍔部
【図１】
2018124207.tif 000004
【図２】
2018124207.tif 000005
【図３】
2018124207.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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