(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延び、先端側が測定対象ガスに向けられるセンサ素子と、
上記センサ素子の径方向周囲を取り囲み、該センサ素子を保持する主体金具と、
上記主体金具の後端側に設けられる筒状金属部材と、
上記筒状金属部材の内部から外部に向かって延び、上記センサ素子に電気的に接続される導線と該導線を被覆する絶縁皮膜とを備える少なくとも１本のリード線と、
本体部と該本体部よりも外径が小さい小径部とを有する弾性シール部材と、
上記小径部を含む弾性シール部材の軸線方向全体を貫くように形成されて、上記リード線が挿通されるリード線挿通孔と、
を有するガスセンサの製造方法であって、
上記弾性シール部材の本体部の全体および上記小径部の一部を上記筒状金属部材の内側に配置し、かつ該小径部の残りを上記筒状金属部材の後端から外部に突出させる配置工程と、
上記筒状金属部材の少なくとも一部を径方向内側に向かって加締めて該弾性シール部材を圧縮変形させることにより、弾性シール部材のうち筒状金属部材の後端から外部に突出した部位を、リード線を取り囲んだ状態で該リード線と筒状金属部材の内周面後端との間に介在させ、当該部位の外周面と上記筒状金属部材の内周面後端との間に環状の間隙を設ける加締め工程と、
を含むことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサの製造方法であって、
上記弾性シール部材は、上記加締め工程後、上記筒状金属部材の後端から上記軸線方向に沿って０．６ｍｍ以上外部に突出しているガスセンサの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガスセンサの製造方法であって、
圧縮変形前の上記弾性シール部材における上記小径部は、略円柱状をなす円柱部と、上記円柱部と上記本体部を繋ぎ当該本体部に向かって徐々に大きくなる繋ぎ部とを有するガスセンサの製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のガスセンサの製造方法であって、
圧縮変形前の上記弾性シール部材における上記小径部の外周面は、後端側ほど径方向内側に位置する斜面をなしているガスセンサの製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のガスセンサの製造方法であって、
上記配置工程後、上記筒状金属部材の後端内径をＤ（単位：ｍｍ）とし、該筒状金属部材の後端の位置に対応する上記弾性シール部材の上記小径部の外径をｄ（単位：ｍｍ）としたときに、０．７≦ｄ／Ｄ＜１．０の関係を満たすガスセンサの製造方法。
【請求項６】
軸線方向に延び、先端側が測定対象ガスに向けられるセンサ素子と、
上記センサ素子の径方向周囲を取り囲み、該センサ素子を保持する主体金具と、
上記主体金具の後端側に設けられる筒状金属部材と、
上記筒状金属部材の内部から外部に向かって延び、上記センサ素子に電気的に接続される導線と該導線を被覆する絶縁皮膜とを備える少なくとも１本のリード線と、
それ自体の軸線方向全体を貫くように形成されて上記リード線が挿通されるリード線挿通孔を備える弾性シール部材と、
を有するガスセンサの製造方法であって、
上記弾性シール部材の一部を上記筒状金属部材の後端から外部に突出させて、該弾性シール部材を該筒状金属部材の内側に配置する配置工程と、
上記筒状金属部材の少なくとも一部を径方向内側に向かって加締めて該弾性シール部材を圧縮変形させることにより、弾性シール部材のうち筒状金属部材の後端から外部に突出した部位を、リード線を取り囲んだ状態で該リード線と筒状金属部材の内周面後端との間に介在させ、当該部位の外周面と上記筒状金属部材の内周面後端との間に環状の間隙を設ける加締め工程と、
を含み、
上記加締め工程での加工は、上記筒状金属部材のうち上記加締め部の形成が予定される加締め予定部の内周面と該加締め予定部に対応する上記弾性シール部材の外周面との間の間隙よりも、上記筒状金属部材の後端と該後端に対応する上記弾性シール部材の外周面との間の間隙が大きくされた状態で行われることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項７】
軸線方向に延び、先端側が被測定ガスに向けられるセンサ素子と、
上記センサ素子の径方向周囲を取り囲み、該センサ素子を保持する主体金具と、
上記主体金具の後端側に設けられる筒状金属部材と、
上記筒状金属部材の内部から外部に向かって延び、上記センサ素子に電気的に接続される導線と該導線を被覆する絶縁皮膜とを備える少なくとも１本のリード線と、
一部が上記筒状金属部材内に固定されるとともに他の部分が上記筒状金属部材の後端から外部に突出する弾性シール部材と、
上記弾性シール部材全体を軸線方向に貫くように形成されて、上記リード線が挿通されるリード線挿通孔と、
を有するガスセンサであって、
上記弾性シール部材のうち筒状金属部材の後端から外部に突出した部位を、リード線を取り囲んだ状態で該リード線と筒状金属部材の内周面後端との間に介在させ、当該部位の外周面と上記筒状金属部材の内周面後端との間に環状の間隙を設けてあることを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
請求項７に記載のガスセンサであって、
上記弾性シール部材は、上記筒状金属部材内に配置される本体部と、該本体部より後端側に位置し、上記本体部よりも外径が小さい小径部と、を有していて、
この小径部が筒状金属部材の後端から外部に突出して、リード線を取り囲んだ状態で該リード線と筒状金属部材の内周面後端との間に介在しているとともに、当該部位の外周面と上記筒状金属部材の内周面後端との間に環状の間隙を設けてあるガスセンサ。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のガスセンサであって、
上記筒状金属部材は、上記弾性シール部材を内側に固定する固定部と、上記固定部よりも後端側に位置し、上記固定部よりも内径が大きい大径部とを有し、上記間隙は、上記大径部と上記弾性シール部材との間に形成されているガスセンサ。
【請求項１０】
請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載のガスセンサであって、
上記弾性シール部材は、上記筒状金属部材の後端から上記軸線方向に沿って０．６ｍｍ以上外部に突出しているガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明はガスセンサの製造方法及びガスセンサに関するものである。より詳細には、例えば内燃機関から排出される排気ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するための酸素センサやＮＯｘセンサ、ＨＣセンサ等のガスセンサの製造方法およびガスセンサに関する。
発明の背景【０００２】  従来、自動車の空燃比制御に排気ガス中の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子を備えたガスセンサが使用されている。このガスセンサとしては、例えば、酸素イオン伝導性を有する固体電解質よりなる有底筒状のセンサ素子と、センサ素子を加熱するためのヒータと、センサ素子を保持するための主体金具と、この主体金具の後端側に設けられる筒状金属部材と、センサ素子およびヒータと電気的に接続され、筒状金属部材の内部から外部に引き出されるリード線とを備えた構造のものが知られている。ガスセンサに用いられるリード線は、センサ素子やヒータに電気的に接続される導線を絶縁皮膜にて被覆して形成されるのが一般的である。【０００３】  このような構造のガスセンサでは、上記リード線を挿通するためのリード線挿通孔を有する円柱状の弾性シール部材を筒状金属部材の内側に配置した後、筒状金属部材を径方向内側に向かって加締めることで、弾性シール部材を筒状金属部材に加締め固定する技術が知られている（特許文献１および特許文献２参照）。この技術を採用することで、弾性シール部材−筒状金属部材間およびリード線−弾性シール部材間の気密性を高めることができ、筒状金属部材の内部に対する防水性を確保することができる。【０００４】［特許文献１］特開平９−２２９８９７号公報
［特許文献２］特開平９−５４０６３号公報【０００５】  ところで、近年、自動車の排気管周りの省スペース化が試みられており、ガスセンサの排気管に対する取り付け位置の自由度が制約されることがある。そのために、ガスセンサを排気管に取り付けた後に筒状金属部材の外部に引き出されるリード線をＥＣＵ等の外部回路に接続するにあたって、リード線を弾性シール部材のリード線挿通孔の後端開口縁部を基点にして左右方向に折り曲げなければならないことがある。さらには、ガスセンサの後端側に向かって導出されたリード線を先端側（素子側）に向かって１８０度近く折り曲げて、外部回路に接続しなければならない場合もある。【０００６】  しかし、弾性シール部材の後端周縁が筒状金属部材の後端よりも先端側に位置する構造を有するガスセンサのリード線を外部回路に接続するにあたって、リード線をリード線挿通孔の後端開口縁部を基点にして左右方向に折り曲げると、リード線が破損するという問題を招くことがあった。つまり、リード線挿通孔の後端開口縁部を基点にしてリード線が左右方向に折り曲げられると、リード線が筒状金属部材の後端部に存在するエッジないしバリに当接することから、その状態で配線作業者がリード線を引っ張ったときに、上記エッジないしバリとの摩擦によって絶縁皮膜が破れたり、最悪の場合には導線が断線したりする虞がある。とりわけ、上述したようにリード線を１８０度近く折り曲げる際には、この問題が生じ易い傾向にある。【０００７】  そこで、弾性シール部材の高さ寸法を延長して自身の後端側を筒状金属部材の後端より突出させることで、リード線を左右方向に折り曲げても直接筒状金属部材のエッジないしバリに当たらないようにして、リード線の損傷を抑える対策が考えられる。
しかし、円柱状の弾性シール部材の後端側を単に筒状金属部材の後端より突出させて対策を行ったのでは、高温下におけるガスセンサの使用時に弾性シール部材が熱膨張を生じると、筒状金属部材のエッジないしバリとの摩擦による局所的な応力が発生し、弾性シール部材に亀裂が生じるという新たな問題を招くことが発明者らの検討により分かった。なお、弾性シール部材に亀裂が生ずると、ガスセンサの気密性および防水性を保持することができなくなることがある。
発明の概要【０００８】  本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、リード線の折り曲げに伴うリード線の損傷を防止することができると共に、ガスセンサの使用時に弾性シール部材が熱膨張した際にも、弾性シール部材の亀裂を防止することができる信頼性の高いガスセンサを提供することを目的とする。さらには、このように信頼性の高いガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。【０００９】
本発明の１つの特徴により、軸線方向に延び、先端側が測定対象ガスに向けられるセンサ素子と、上記センサ素子の径方向周囲を取り囲み、該センサ素子を保持する主体金具と、上記主体金具の後端側に設けられる筒状金属部材と、上記筒状金属部材の内部から外部に向かって延び、上記センサ素子に電気的に接続される導線と該導線を被覆する絶縁皮膜とを備える少なくとも１本のリード線と、本体部と該本体部よりも外径が小さい小径部とを有する弾性シール部材と、上記小径部を含む弾性シール部材の軸線方向全体を貫くように形成されて、上記リード線が挿通されるリード線挿通孔と、を有するガスセンサの製造方法であって、
上記弾性シール部材の本体部の全体および上記小径部の一部を上記筒状金属部材の内側に配置し、かつ該小径部の残りを上記筒状金属部材の後端から外部に突出させる配置工程と、上記筒状金属部材の少なくとも一部を径方向内側に向かって加締めて該弾性シール部材を圧縮変形させることにより、弾性シール部材のうち筒状金属部材の後端から外部に突出した部位を、リード線を取り囲んだ状態で該リード線と筒状金属部材の内周面後端との間に介在させ、当該部位の外周面と上記筒状金属部材の内周面後端との間に環状の間隙を設ける加締め工程と、を含むことを特徴とするガスセンサの製造方法が提供される。
【００１０】  本発明のガスセンサの製造方法では、予め、本体部と、この本体部よりも外径が小さい小径部とを有する弾性シール部材を用意しておく。その後、この弾性シール部材を筒状金属部材の内側に配置する配置工程と、筒状金属部材の一部を径方向内側に向かって加締め、弾性シール部材を筒状金属部材に固定する加締め工程を順に行う。【００１１】  ここで、配置工程は、弾性シール部材または筒状金属部材の少なくともいずれかを互いに近づく方向に移動させて、筒状金属部材の内側に弾性シール部材を配置させる。このとき、本発明のガスセンサの製造方法における配置工程では、本体部の全体および小径部の一部を筒状金属部材の内側に配置させ、かつ小径部の残りを筒状金属部材の後端から外部に突出させる。【００１２】  このような配置工程を経た上で加締め工程を行うことにより、弾性シール部材のうちで本体部よりも小径の小径部の外周面を、ガスセンサの軸線方向に沿ってみたときに筒状金属部材の後端に跨らせて配置させることができる。
これにより、本発明の方法によって得られるガスセンサは、弾性シール部材の小径部の一部が筒状金属部材の後端から突出するため、リード線を外部機器に接続する際にリード線を左右方向に折り曲げても、リード線が直接筒状金属部材のエッジないしバリに当たりにくく、リード線の損傷を抑えることができる。【００１３】
さらに、本発明の方法によって得られるガスセンサは、小径部の外周面が筒状筒状部材の後端に跨って配置されるため、ガスセンサ使用時に弾性シール部材が熱膨張を生じた場合にも、単に円柱状の弾性シール部材の一部を筒状金属部材の後端から突出させたガスセンサと比較して、筒状金属部材の後端部に存在するエッジないしバリとの間で生ずる応力を低減させることができる。つまり、本発明の方法によれば、弾性シール部材の一部を筒状金属部材の後端から突出させたにも関わらず、弾性シール部材に亀裂が生じ難いガスセンサを得ることができる。
ここで、本発明の方法によって得られるガスセンサは、小径部の外周面が筒状金属部材の後端に跨って配置されていれば、上述したように弾性シール部材の熱膨張時における亀裂の発生を抑えることができるが、より有効に亀裂の発生を抑えるには、加締め工程後において、小径部の外周面（外周面）と筒状金属部材の後端との間に間隙が残っていることが好ましい。
【００１４】  かくして、本発明のガスセンサの製造方法によれば、リード線の折り曲げに伴うリード線の損傷を防止することができると共に、ガスセンサの使用時に弾性シール部材が熱膨張した際にも、弾性シール部材の亀裂を防止することができる信頼性の高いガスセンサを容易に製造することができる。【００１５】  なお、このガスセンサにおいては、センサ素子に電気的に接続されるリード線は、１つであっても複数であってもよい。リード線が１つの場合としては、一方のセンサ信号をリード線によって出力するとともに、センサ信号の他方を主体金具や筒状金属部材を通じて接地電位とする場合が挙げられる。また、リード線が複数の場合としては、＋と−のセンサ信号を出力する場合が挙げられる。
さらに、弾性シール部材のリード線挿通孔を介して筒状金属部材の内側から外側に向かって延びるリード線としては、上記センサ素子に電気的に接続されるリード線を必須とする他、センサ素子を加熱するために別途設けられるセラミックヒータに電気的に接続されるヒータ用リード線を含んでいてもよい。【００１６】  なお、弾性シール部材のうち小径部の外周面を、ガスセンサの軸線方向に沿ってみたときに筒状金属部材の後端に跨らせて配置させるには、上述したように配置工程が最も注目すべき工程になるが、加締め工程においては、加締め後に弾性シール部材の本体部の外周面が筒状金属部材の後端から外部に露出しないように、筒状金属部材の加締めを行うことが好ましい。なお、加締め後に弾性シール部材の本体部の外周面が筒状金属部材の後端から外部に露出しないように、筒状金属部材の加締めを行うには、筒状金属部材および弾性シール部材の材質や硬度等を考慮した上で、筒状金属部材の加締めによる変形率を適宜調整して行えばよい。また、加締め工程における加締めの手法は特に限定されず、六方丸加締めや八方丸加締め等の多角丸加締めを挙げることができる。【００１７】  また、上記ガスセンサの製造方法であって、上記弾性シール部材は、上記加締め工程後、上記筒状金属部材の後端から軸線方向に沿って０．６ｍｍ以上外部に突出しているとよい。【００１８】  このように配置工程および加締め工程を通じて、筒状金属部材の後端から外部に向かって突出する弾性シール部材の長さを０．６ｍｍ以上確保したガスセンサを作製することで、リード線を外部機器に接続する際にリード線を弾性シール部材のリード線挿通孔の後端開口縁部を基点にして１８０度近く折り曲げた場合にも、リード線と筒状金属部材のエッジないしバリとの間に弾性シール部材の突出部分が介在し易く、リード線の損傷をより有効に抑制可能なガスセンサを得ることができる。【００１９】  なお、筒状金属部材の後端からの弾性シール部材の外部への突出長さを０．６ｍｍ以上とするには、圧縮変形前の弾性シール部材を、小径部の外周面の軸線方向長さが０．６ｍｍ以上となるよう形成しておく必要がある。そして、配置工程時に、筒状金属部材の後端と小径部の後端周縁との軸線方向の長さが０．６ｍｍ以上となるように、弾性シール部材を筒状金属部材の内側に配置させて加締め工程に移行するか、あるいは加締め工程時の筒状金属部材の加締め変形率を適宜調整し、弾性シール部材の圧縮変形をさせたときにはじめて筒状金属部材の後端と小径部の後端周縁との軸線方向の長さが０．６ｍｍ以上となるように加締めを行えばよい。【００２０】  さらに、上記ガスセンサの製造方法であって、圧縮変形前の上記弾性シール部材における上記小径部は、略円柱状をなす円柱部と、上記円柱部と上記本体部を繋ぎ当該本体部に向かって徐々に大きくなる繋ぎ部（段部）とを有するガスセンサの製造方法とするとよい。【００２１】  本発明のガスセンサの製造方法では、圧縮変形前の状態において、円柱部と、この円柱部と本体部を繋ぎつつ本体部に向かって徐々に外径が大きくなる繋ぎ部とを有する小径部を備える弾性シール部材を用いる。弾性シール部材の小径部をこのように形成することで、弾性シール部材における小径部の外周面を、ガスセンサの軸線方向に沿ってみたときに、筒状金属部材の後端に跨る形態で容易に配置させることができる。なお、上記小径部のうちで円柱部の外周面を、筒状金属部材の後端に跨る形態で配置させることで、弾性シール部材が熱膨張を生じた場合にも、筒状金属部材の後端部に存在するエッジないしバリとの間で生ずる応力を有効に低減させることが可能となる。【００２２】  さらに、上記ガスセンサの製造方法であって、圧縮変形前の上記弾性シール部材における上記小径部の外周面は、後端側ほど径方向内側に位置する斜面をなしているガスセンサの製造方法とするとよい。【００２３】  本発明のガスセンサの製造方法では、圧縮変形前の状態において、自身の外周面が後端側に向かうほど径方向内側に位置する斜面をなす小径部を備える弾性シール部材を用いる。弾性シール部材の小径部をこのように形成した場合にも、弾性シール部材における小径部の外周面を、ガスセンサの軸線方向に沿ってみたときに、筒状金属部材の後端に跨る形態で容易に配置させることができる。【００２４】  さらに、上記ガスセンサの製造方法であって、上記配置工程後、上記筒状金属部材の後端内径をＤ（単位：ｍｍ）とし、該筒状金属部材の後端の位置に対応する上記弾性シール部材の上記小径部の外径をｄ（単位：ｍｍ）としたときに、０．７≦ｄ／Ｄ＜１．０の関係を満たすガスセンサの製造方法とするとよい。【００２５】  このように、配置工程後において上記ｄ／Ｄの関係を満たすようにした上で加締め工程を行うことによって、リード線を外部回路に接続する際のリード線の折り曲げ角度の自由度が大きく、弾性シール部材の熱膨張に起因する当該弾性シール部材の亀裂をより確実に防止可能なガスセンサを製造することができる。
上記ｄ／Ｄが０．７未満になると、加締め工程後に小径部の一部を筒状金属部材の後端から突出させたとしても、リード線の折り曲げ角度を大きくする（例えば１８０度近く折り曲げる）と、リード線が筒状金属部材のエッジないしバリにあたることがあり、リード線の損傷を防止する効果を十分に得られないことがある。一方、上記ｄ／Ｄが１．０以上であると、得られたガスセンサにおいて、小径部が熱膨張すると自身の外周面が筒状金属部材のエッジないしバリに接し易く、小径部を設けたにも関わらず弾性シール部材の亀裂を防止する効果を十分に得られないことがある。【００２６】
さらに、本発明の他の特徴によるガスセンサの製造方法は、軸線方向に延び、先端側が測定対象ガスに向けられるセンサ素子と、上記センサ素子の径方向周囲を取り囲み、該センサ素子を保持する主体金具と、上記主体金具の後端側に設けられる筒状金属部材と、上記筒状金属部材の内部から外部に向かって延び、上記センサ素子に電気的に接続される導線と該導線を被覆する絶縁皮膜とを備える少なくとも１本のリード線と、それ自体の軸線方向全体を貫くように形成されて上記リード線が挿通されるリード線挿通孔を備える弾性シール部材と、を有するガスセンサの製造方法であって、上記弾性シール部材の一部を上記筒状金属部材の後端から外部に突出させて、該弾性シール部材を該筒状金属部材の内側に配置する配置工程と、上記筒状金属部材の少なくとも一部を径方向内側に向かって加締めて該弾性シール部材を圧縮変形させることにより、弾性シール部材のうち筒状金属部材の後端から外部に突出した部位を、リード線を取り囲んだ状態で該リード線と筒状金属部材の内周面後端との間に介在させ、当該部位の外周面と上記筒状金属部材の内周面後端との間に環状の間隙を設ける加締め工程と、を含み、上記加締め工程での加工は、上記筒状金属部材のうち上記加締め部の形成が予定される加締め予定部の内周面と該加締め予定部に対応する上記弾性シール部材の外周面との間の間隙よりも、上記筒状金属部材の後端と該後端に対応する上記弾性シール部材の外周面との間の間隙が大きくされた状態で行われることを特徴とする。
【００２７】  本発明のガスセンサの製造方法では、弾性シール部材を筒状金属部材の内側に配置する配置工程と、筒状金属部材の一部を径方向内側に向かって加締め、弾性シール部材を筒状金属部材に固定する加締め工程を順に行う。【００２８】  ここで、加締め工程は、筒状金属部材のうち加締め部の形成が予定される加締め予定部の内周面と弾性シール部材の外周面との間の間隙よりも、筒状金属部材の後端と弾性シール部材の外周面との間の間隙を大きくした状態で行っている。このような状態で加締め工程を行うことにより、加締め部形成後（加締め工程後）において、筒状金属部材の後端と弾性シール部材の外周面を非接触とすることが容易である。加締め工程前における筒状金属部材の後端と弾性シール部材の外周面との間の間隙は、加締め工程による弾性シール部材の変形を考慮して、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程度確保しておくことが好ましい。【００２９】  なお、筒状金属部材のうち加締め部の形成が予定される加締め予定部の内周面と弾性シール部材の外周面との間の間隙よりも、筒状金属部材の後端と弾性シール部材の外周面との間の間隙を大きくする具体的方法としては、以下の方法が挙げられる。すなわち、（１）弾性シール部材に予め本体部と、その後端側にこの本体部よりも外径が小さい小径部とを有する弾性シール部材を用意し、配置工程において本体部の全体および小径部の一部を筒状金属部材の内側に配置させ、かつ小径部の残りを突出させる手法、（２）加締め工程前に、筒状金属部材の後端における内径を、加締め予定部の内径よりも大きくする手法、および（３）上記（１）と（２）の手法の両方を組み合わせる方法などが挙げられる。【００３０】  このように本発明の方法によって得られるガスセンサによれば、弾性シール部材の一部が筒状金属部材の後端から突出するため、リード線を外部機器に接続する際にリード線を左右方向に折り曲げても、リード線が直接筒状金属部材のエッジないしバリに当たりにくく、リード線の損傷を抑えることができる。【００３１】
さらに、本発明の方法によって得られるガスセンサによれば、加締め工程は、筒状金属部材の後端と弾性シール部材との間により大きな間隙が設けられた状態で行われるため、加締め工程後に筒状金属部材の後端と弾性シール部材との間に間隙を残すことが容易となる。この結果、ガスセンサ使用時に弾性シール部材が熱膨張した場合にも、筒状金属部材の後端に弾性シール部材が接触し難く、筒状金属部材の後端部に存在するエッジないしバリとの間で生ずる応力を効果的に低減させることができる。このような効果を十分得るためには、加締め工程後に筒状金属部材の後端と弾性シール部材との間に間隙（好ましくは、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ）が残存するように予め十分な間隙（好ましくは、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ）を、筒状金属部材の後端と弾性シール部材との間に間隙を設けておくことが好ましい。
【００３２】  かくして、本発明のガスセンサの製造方法によれば、リード線の折り曲げに伴うリード線の損傷を防止することができると共に、ガスセンサの使用時に弾性シール部材が熱膨張した際にも、弾性シール部材の亀裂を防止することができる信頼性の高いガスセンサを容易に製造することができる。【００３３】
さらに、本発明の他の特徴によるガスセンサは、軸線方向に延び、先端側が被測定ガスに向けられるセンサ素子と、上記センサ素子の径方向周囲を取り囲み、該センサ素子を保持する主体金具と、上記主体金具の後端側に設けられる筒状金属部材と、上記筒状金属部材の内部から外部に向かって延び、上記センサ素子に電気的に接続される導線と該導線を被覆する絶縁皮膜とを備える少なくとも１本のリード線と、一部が上記筒状金属部材内に固定されるとともに他の部分が上記筒状金属部材の後端から外部に突出する弾性シール部材と、上記弾性シール部材全体を軸線方向に貫くように形成されて、上記リード線が挿通されるリード線挿通孔と、を有するガスセンサであって、上記弾性シール部材のうち筒状金属部材の後端から外部に突出した部位を、リード線を取り囲んだ状態で該リード線と筒状金属部材の内周面後端との間に介在させ、当該部位の外周面と上記筒状金属部材の内周面後端との間に環状の間隙を設けてあることを特徴とする。
る。
【００３４】  本発明のガスセンサによれば、筒状金属部材の後端から外部に向かって弾性シール部材の一部を突出させた上で、筒状金属部材の後端（内周面後端）と弾性シール部材の外周面との間に環状の間隙を設けている。これにより、本発明のガスセンサは、弾性シール部材の一部が筒状金属部材の後端から突出するため、リード線を外部機器に接続する際にリード線を左右に折り曲げても、リード線が直接筒状金属部材のエッジないしバリに当たりにくく、リード線の損傷を抑えることができる。
さらに、本発明のガスセンサは、少なくとも室温において、筒状金属部材の後端と弾性シール部材との間に間隙が設けられている。すなわち、筒状金属部材の後端と弾性シール部材とが非接触となっているので、使用時に弾性シール部材が熱膨張を生じた場合にも、筒状金属部材の後端と弾性シール部材との非接触を維持できるか、さらに接触したとしてもより小さな接圧での接触とすることができるため、弾性シール部材の損傷を抑制できる。
したがって、本発明のガスセンサは、リード線の折り曲げに伴うリード線の損傷を防止することができると共に、ガスセンサ使用時に弾性シール部材が熱膨張した際にも、弾性シール部材の亀裂を防止することができる信頼性の高いガスセンサとなし得る。なお、使用時の弾性シール部材の熱膨張を考慮すると、室温における筒状金属部材の後端と弾性シール部材との間の間隙は、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍとするのが好ましい。【００３５】  さらに、上記ガスセンサであって、上記弾性シール部材は、上記筒状金属部材内に配置される本体部と、該本体部より後端側に位置し、上記本体部よりも外径が小さい小径部と有し、上記間隙は上記筒状金属部材の後端と上記小径部との間に形成されているとよい。【００３６】  このように、弾性シール部材を、本体部と、この本体部よりも外径が小さい小径部と有する形態で構成し、さらに本体部を筒状金属部材内に配置させつつ、小径部を筒状金属部材の後端を跨らせて配置させることで、弾性シール部材と筒状金属部材の後端との間に間隙を容易にかつ確実に形成することができる。【００３７】  さらに、上記ガスセンサであって、上記筒状金属部材は、上記弾性シール部材を内側に固定する固定部と、上記固定部よりも後端側に位置し、上記固定部よりも内径が大きい大径部とを有し、上記間隙は、上記大径部と上記弾性シール部材との間に形成されているとよい。【００３８】  このように、筒状金属部材に、弾性シール部材を内側に固定する固定部と、この固定部よりも内径が大きい大径部とを設けることで、弾性シール部材と筒状金属部材の後端との間に間隙を容易にかつ確実に形成することができる。【００３９】  さらに、上記ガスセンサであって、上記弾性シール部材は、上記筒状金属部材の後端から上記軸線方向に沿って０．６ｍｍ以上外部に突出しているとよい。【００４０】  本発明のガスセンサによれば、筒状金属部材の後端から外部に向かって突出する弾性シール部材の長さが０．６ｍｍ以上確保されている。このため、リード線を外部機器に接続する際にリード線を弾性シール部材のリード線挿通孔の後端開口縁部を基点にして１８０度近く折り曲げた場合にも、リード線と筒状金属部材のエッジないしバリとの間に弾性シール部材の突出部分が介在し易く、リード線の損傷をより有効に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】［図１］実施形態のガスセンサの全体構成を示す断面図である。
［図２］ガスセンサのうち、外筒部材および内筒部材の連結部分の拡大断面図である。
［図３］ガスセンサの外筒部材に固定される弾性シール部材であって、圧縮変形前の状態にある弾性シール部材の説明図である。
［図４］センサ上部中間体におけるセラミックヒータを、センサ下部中間体におけるセンサ素子の有底孔内に導いて挿入する様子を示す説明図である。
［図５］圧縮変形前の弾性シール部材を、外筒部材の後端部内側に配置する配置工程を示す説明図である。
［図６］外筒部材のうちで弾性シール部材の本体部の外周面外側に位置する部位を、径方向内側に向かって加締める加締め工程を示す説明図である。
［図７］圧縮変形前の状態にある第２弾性シール部材の外観斜視図である。
［図８］板状のセンサ素子を用いた第２ガスセンサの全体構成を示す断面図である。
［図９］外筒部材のうち加締め部よりも後端側に、加締め部の内径よりも大きい内径を有する大径部を予め形成した第３ガスセンサの要部拡大断面図である。
詳細な説明【００４２】  以下に、本発明を適用した実施形態であるガスセンサを図面と共に説明する。本実施形態では、自動車の排気管に装着されて排気ガス中の酸素の濃度を検出するガスセンサ（酸素センサ）について説明する。図１は、本実施形態のガスセンサ１の全体構成を示す断面図である。【００４３】  図１に示すように、ガスセンサ１は、先端部が閉じた有底筒状をなし、イットリアを安定化剤として固溶させた部分安定化ジルコニアを主成分とする酸素イオン伝導性を有するセンサ素子２、センサ素子２の有底孔２５に挿入されるセラミックヒータ３と、センサ素子２を自身の内側にて保持する主体金具５を備える。なお、本実施形態において、図１に示すセンサ素子２の軸に沿う方向のうち、測定対象ガス（排気ガス）に晒される先端部に向かう側（閉じている側、図中の下側）を「先端側」とし、これと反対方向（図中上側）に向かう側を「後端側」として説明する。【００４４】  このセンサ素子２の有底孔２５の内面には、そのほぼ全面を覆うようにＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質状に形成された内部電極層２７が形成されている。一方、センサ素子２の外面には同様な多孔質状の外部電極層２６が設けられている。また、このセンサ素子２の軸線方向の略中間位置には、径方向外側に向かって突出する係合フランジ部９２が設けられている。また、セラミックヒータ３は、棒状に形成されると共に、内部に発熱抵抗体を有する発熱部４２を備えている。このセラミックヒータ３は、後述するヒータ用リード線１９、２２を介して通電されることにより発熱部４２が発熱することになり、センサ素子２を活性化させるべく当該センサ素子２を加熱する機能を果たす。【００４５】  主体金具５は、ガスセンサ１を排気管の取付部に取り付けるためのネジ部６６と、排気管の取付部への取り付け時に取付工具をあてがう六角部９３を有している。また、主体金具５は、センサ素子２を先端側から支持するアルミナ製の支持部材５１と、支持部材５１の後端側に充填される滑石粉末からなる充填部材５２と、充填部材５２を後端側から先端側に向けて押圧するアルミナ製のスリーブ５３とを内部に収納可能に構成されている。【００４６】  主体金具５には、先端側内周に径方向内側に向かって突出した金具側段部５４が設けられており、この金具側段部５４にパッキン５５を介して支持部材５１を係止させている。なお、センサ素子２は、係合フランジ部９２が支持部材５１上にパッキン９４を介して支持されることにより、主体金具５に支持される。支持部材５１の後端側における主体金具５の内面とセンサ素子２の外面との間には、充填部材５２が配設され、さらにこの充填部材５２の後端側にスリーブ５３および環状リング１５が順次同軸状に内挿された状態で配置される。【００４７】  また、主体金具５の後端側内側にはＳＵＳ３０４Ｌからなる内筒部材１４の先端側が挿入されている。この内筒部材１４は、先端側の拡径した開口端部（先端開口端部５９）を環状リング１５に当接させた状態で、主体金具５の金具側後端部６０を内側先端方向に加締めることで、主体金具５に固定されている。なお、ガスセンサ１においては、主体金具５の金具側後端部６０を加締めることを通じて、充填部材５２がスリーブ５３を介して圧縮充填される構造になっており、これによりセンサ素子２が筒状の主体金具５の内側に気密状に保持されている。【００４８】  内筒部材１４は、軸線方向における略中間位置に内筒段付き部８３が形成されており、内筒段付き部８３よりも先端側が内筒先端側胴部６１として形成され、内筒段付き部８３よりも後端側が内筒後端側胴部６２として形成される。内筒後端側胴部６２は、内筒先端側胴部６１よりも内径、外径がともに小さく形成され、その内径は後述するセパレータ７のセパレータ本体部８５の外径よりも若干大きく形成されている。また、内筒後端側胴部６２には、周方向に沿って所定の間隔で複数の大気導入孔６７が形成されている。【００４９】  外筒部材１６は、ＳＵＳ３０４Ｌの板材を深絞り加工することにより筒状に成形されており、後端側に外部から内部に通じる開口を含む外筒後端側部６３、先端側に内筒部材１４に対して後端側から同軸状に連結される外筒先端側部６４、外筒後端側部６３と外筒先端側部６４とを繋ぐ外筒段部３５が形成される。なお、外筒後端側部６３には、後述するが、弾性シール部材１１を気密状に固定するための加締め部８８が形成されている。【００５０】  また、主体金具５の先端側外周には、センサ素子２の主体金具５の先端から突出する先端部を覆うと共に、複数のガス取入れ孔を有する金属製の二重のプロテクタ８１、８２が溶接によって取り付けられている。【００５１】  次に、ガスセンサ１のうち、外筒部材１６および内筒部材１４の連結部分の拡大断面図を、図２に示す。
図２に示すように、内筒部材１４の内筒後端側胴部６２の外側には、大気導入孔６７から水が侵入するの防止するための筒状のフィルタ６８が配置されている。なお、フィルタ６８は、例えばポリテトラフルオロエチレンの多孔質繊維構造体（商品名：ゴアテックス（ジャパンゴアテックス（株））のように、水を主体とする液体の透過は阻止する一方、空気などの気体の透過は許容する撥水性フィルタとして構成される。【００５２】  外筒部材１６の外筒先端側部６４は、フィルタ６８が配置された内筒部材１４（詳細には内筒後端側胴部６２）を外側から覆う形状に形成されており、外筒先端側部６４のうち、フィルタ６８に対応する位置には周方向に沿って所定の間隔で複数の大気導入孔８４が形成されている。【００５３】  なお、外筒部材１６と内筒部材１４とは、外筒部材１６の外筒先端側部６４のうちで大気導入孔８４よりも後端側の少なくとも一部を、フィルタ６８を介して径方向内側に加締めることで形成した第１加締め部５６と、大気導入孔８４よりも先端側の少なくとも一部を、同じくフィルタ６８を介して径方向内側に加締めることで形成した第２加締め部５７とによって固定されている。このとき、フィルタ６８は、外筒部材１６と内筒部材１４との間で気密状に保持されることになる。また、外筒部材１６の外筒先端側部６４は内筒先端側胴部６１に対し外側から重なりを生じるように配置されており、その重なり部の少なくとも一部が周方向の内側に向けて加締められることで、連結加締め部７５が形成されている。【００５４】  これにより、基準ガスとしての大気は、大気導入孔８４、フィルタ６８および大気導入孔６７、内筒部材１４の内部に導入され、センサ素子２の有底孔２５に導入される。一方、水滴はフィルタ６８を通過することができないため、内筒部材１４の内側への侵入が阻止される。【００５５】  外筒部材１６の後端内側（外筒後端側部６３）に配置される弾性シール部材１１は、センサ素子２に電気的に接続される２本の素子用リード線２０、２１と、セラミックヒータ３に電気的に接続される２本のヒータ用リード線１９、２２とを挿通するための４つのリード線挿通孔１７が、先端側から後端側にかけて貫通するように形成されている。【００５６】  また、内筒部材１４の内筒後端側胴部６２に自身の先端側が挿入配置されるセパレータ７は、素子用リード線２０、２１と、ヒータ用リード線１９、２２とを挿通するためのセパレータリード線挿通孔７１が先端側から後端側にかけて貫通するように形成されている。また、セパレータ７には、先端面に開口する有底状の保持孔９５が軸線方向に形成されている。この保持孔９５内には、セラミックヒータ３の後端部が挿入され、セラミックヒータ３の後端面が保持孔９５の底面に当接することでセパレータ７に対するセラミックヒータ３の軸線方向の位置決めがなされる。【００５７】  このセパレータ７は、内筒部材１４の後端内側に挿入されるセパレータ本体部８５を有するとともに、セパレータ本体部８５の後端部から周方向外側に延設されたセパレータフランジ部８６を有している。つまり、セパレータ７は、セパレータ本体部８５が内筒部材１４に挿入されるとともに、セパレータフランジ部８６が内筒部材１４の後端面にフッ素ゴムからなる環状シール部材４０を介して支持される状態で、外筒部材１６の内側に配置される。【００５８】
また、素子用リード線２０、２１およびヒータ用リード線１９、２２は、セパレータ７のセパレータリード線挿通孔７１、弾性シール部材１１のリード線挿通孔１７を通じて、内筒部材１４および外筒部材１６の内部から外部に向かって引き出されている。なお、これら４本のリード線１９、２０、２１、２２は外部において、図示しないコネクタに接続される。そして、このコネクタを介してＥＣＵ等の外部機器と各リード線１９、２０、２１、２２とは電気信号の入出力が行われることになる。
【００５９】  また、各リード線１９、２０、２１、２２は、詳細は図示しないが、導線を樹脂からなる絶縁皮膜にて被覆した構造を有しており、導線の後端側がコネクタに設けられるコネクタ端子に接続される。そして、素子用リード線２０の導線の先端側は、センサ素子２の外面に対して外嵌される端子金具４３の後端部と加締められ、素子用リード線２１の導線の先端側は、センサ素子２の内面に対して圧入される端子金具４４の後端部と加締められる。これにより、素子用リード線２０は、センサ素子２の外部電極層２６と電気的に接続され、素子用リード線２１は、内部電極層２７と電気的に接続される。他方、ヒータ用リード線１９、２２の導線の先端部は、セラミックヒータ３の発熱抵抗体と接合された一対のヒータ用端子金具と各々接続される。【００６０】  次に、本発明の主要部である弾性シール部材１１について詳細に説明する。
弾性シール部材１１は、耐熱性に優れるフッ素ゴムからなるものである。図３に、圧縮変形前（外筒部材１６に配置される前）の弾性シール部材１１を示す。なお、図３において、（ａ）は、弾性シール部材１１の外観斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した図面を後端側から見たとき（上側から下向きに見たとき）の弾性シール部材１１の平面図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示した図面におけるＡ−Ａ視部分を断面として表した弾性シール部材１１の側面図である。
図３に示すように、弾性シール部材１１は、本体部３１、本体部３１の先端側の外周面７２から径方向外側に向けて延びるシール部材鍔部３２、本体部３１の最も後端側に形成されると共に、本体部３１より外径が小さい小径部３３を有している。そして、この本体部３１および小径部３３を軸線方向に貫くように４つのリード線挿通孔１７が形成されている。なお、この圧縮変形前の弾性シール部材１１の軸線方向に沿った向きの寸法（高さ寸法）Ｘｅは、本実施形態においては７．０ｍｍに形成されている。【００６１】  本体部３１は、本体部外径寸法Ｘａが８．６ｍｍの円柱状である。シール部材鍔部３２は、鍔部外形寸法Ｘｄが１２．４ｍｍに形成されており、その外側寄りには、本体部３１との接続部よりも肉厚が厚く形成された厚肉部３４が備えられている。厚肉部３４は、断面直径Ｘｆが１．０ｍｍの円形断面が環状に連続するように形成されている。【００６２】  また、小径部３３は、円柱状をなす円柱部３８と、この円柱部３８と本体部３１を繋ぐ繋ぎ部３６を有する構成からなる。繋ぎ部３６は、自身の外径が本体部３１に向かってＲ状に徐々に大きくなるように形成されている。この小径部３３の軸線方向に沿った向きの寸法（高さ寸法）Ｘｈは、本実施形態において１ｍｍであり、後端面の外径Ｘｉが７．４ｍｍである。また、繋ぎ部３６のＲ面の曲率半径は０．３ｍｍである。【００６３】  この弾性シール部材１１は、図２に示すように、外筒部材１６のうちで弾性シール部材１１の外周面外側に位置する部位を径方向内側に向かって加締めて加締め部８８を形成することにより、圧縮変形した状態で外筒部材１６に固定される。このとき、本実施形態のガスセンサ１の弾性シール部材１１は、本体部３１の外周面７２が外筒部材１６の後端から外部に対して露出せずに、小径部３３（詳細には円柱部３８）の一部（後端側のみ）が外筒部材１６の後端から突出するように、外筒部材１６に対して固定される。このように、本実施形態のガスセンサ１では、小径部３３の外周面が外筒部材の後端を跨って配置されており、さらに小径部３３の外周面と外筒部材１６の後端（内周面後端）との間には、環状の間隙Ｓが形成されている。なお、外筒部材１６の後端と弾性シール部材１１の小径部３３の後端面周縁３９との軸線方向における長さ（最短長さ）Ｌａは、本実施形態において１．２ｍｍとなっている。【００６４】  また、図２に示すように、弾性シール部材１１のシール部材鍔部３２は、外筒部材１６（詳細には、外筒段部３５の内面）とセパレータ７との間で挟み込まれる形態で配置される。シール部材鍔部３２の厚肉部３４は、上記したように円形断面が環状に連続するように形成されていることから、外筒段部３５とセパレータフランジ部８６との間で挟み込まれて断面形状が変形することで、外筒部材１６の内面とセパレータ７との間に隙間が生ずるのを防ぎ、外筒部材１６とセパレータ７との間の気密性および防水性を高めている。【００６５】  このガスセンサ１は、以下のように製造される。
予め、端子金具４３、４４にそれぞれ素子用リード線２０、２１を接合し、セラミックヒータ３のヒータ用端子金具にヒータ用リード線１９、２２を接合しておく。そして、端子金具４４の内側にセラミックヒータ３を位置させた状態で、各リード線１９、２０、２１、２２をセパレータ７の各セパレータリード線挿通孔７１に挿通する。ついで、各リード線１９、２０、２１、２２を弾性シール部材１１のリード線挿通孔１７に挿通させた状態で、この弾性シール部材１１の先端面がセパレータ７の後端面に当接するまで移動させる。このようにして、センサ上部中間体（図５参照）を作製する。なお、弾性シール部材１１としては、図３に示した形状に射出成形等によって形成したものを用いる。また、セパレータ本体部８５の外周には、予め環状シール部材４０を装着させておく。【００６６】  ついで、図４に示すように、主体金具５にセンサ素子２を保持し、また主体金具５の先端側にプロテクタ８１、８２を溶接しつつ、後端側に内筒部材１４の先端側が連結されたセンサ下部中間体を準備する。なお、内筒部材１４の内筒後端側胴部６２の周りには、筒状のフィルタ６８をセットしておく。そして、センサ上部中間体のセパレータ７のセパレータ本体部８５を、センサ下部中間体の内筒部材１４の内筒後端側胴部６２内に位置させる。これにより、セラミックヒータ３とともに端子金具４４がセンサ素子２の有底孔２５に挿入され、内側電極層２７と導通する。また、端子金具４３がセンサ素子２の外面に外嵌され、外側電極層２６と導通する。【００６７】  そして、外筒部材１６を、内筒部材１４の内筒先端側胴部６２の外側に重なるように配置する。ついで、外筒段部３５を軸線方向先端側に向かって押圧しながら、外筒部材１６と内筒先端側胴部６２との重なり部を径方向内側に向かって加締め、連結加締め部７５を形成し、外筒部材１６と内筒部材１４とを固定する。なお、加締めは八方丸加締めにて行った。【００６８】  ここで、図５に示すように、連結加締め部７５を形成した直後における弾性シール部材１１は、本体部３１の全体と小径部３３の先端側が外筒部材１６の内側に配置され、小径部３３の円柱部３８の外周面が軸線方向に沿ってみたときに、外筒部材１６の後端に跨って外筒部材１６に対し配置されている。つまり、本実施形態では、弾性シール部材１１を外筒部材１６の内側に配置したときに、弾性シール部材１１の本体部３１の全体が外筒部材１６の内側に配置され、小径部３３の円柱部３８の後端側が外筒部材１６の後端から外部に突出されるように、弾性シール部材１１および外筒部材１６の各部寸法を予め調整している。【００６９】  また、本実施形態では、弾性シール部材１１を外筒部材１６の内側に配置したときに、外筒部材１６の後端内径Ｄは８．９ｍｍ、小径部３３（つまり、円柱部３８）の外径ｄは７．４ｍｍになっており、該当部材１６の後端とそれに対応する小径部３３との間の間隙は、０．７５ｍｍである。これに対し、外筒部材１６の加締め予定部とこれに対応する本体部３１との間隙は０．１５ｍｍである。このように、外筒部材１６の加締め予定部と弾性シール部材１１との間隙よりも、外筒部材１６の後端と弾性シール部材１１との間隙の方が大き���なっている。また、上記後端内径Ｄと外径ｄの関係が、ｄ／Ｄ＝０．８３となっている。【００７０】  ついで、図６に示すように、外筒部材１６（外筒後端側部６３）のうちで弾性シール部材１１の外周面外側に位置する部位（具体的には外筒後端側部６３の後端部）を、加締め治具ＣＬを用いて径方向内側に向かって加締めて加締め部８８を形成し、弾性シール部材１１を圧縮変形させる。これにより、弾性シール部材１１を外筒部材１６に対して気密状に固定させる。この加締めも八方丸加締めにて行った。このとき、本体部３１の外周面７２が外筒部材１６の後端から外部に露出することがないように、外筒部材１６の加締め変形率の調整を適宜行った。なお、加締め部８８の形成後において、外筒部材１６の後端と弾性シール部材１１の小径部３３の後端面周縁３９との軸線方向における長さＬａ（図２参照）は１．２ｍｍとなっている。
そして、連結加締め部７５によって固定した外筒部材１６と内筒部材１４に対して、第１加締め部５６、第２加締め部５７を形成するようにして、ガスセンサ１を完成させる。【００７１】  以上に説明したように、本実施形態におけるガスセンサ１は、弾性シール部材１１として、最も後端側に位置する小径部３３と、この小径部よりも先端側に位置し、小径部３３よりも外径が大きい本体部３１を有するものを用いて形成されるものである。そして、この弾性シール部材１１は、本体部３１の全体が外筒部材１６の内側に配置される一方、小径部３３の外周面（詳細には円柱部３８の外周面）がガスセンサ１の軸線方向に沿ってみたときに外筒部材１６の後端に跨って外筒部材１６に対して配置されている。また、本実施形態におけるガスセンサ１は、弾性シール部材１１が外筒部材１６の後端から外部に向かって突出しつつ、弾性シール部材１１の外周面と外筒部材１６の後端との間に間隙Ｓ（本実施形態では、０．１〜０．５ｍｍ程度）が形成されている。【００７２】  これにより、ガスセンサ１は、リード線１９、２０、２１、２２を、コネクタを介して外部機器に接続する際にリード線を左右方向に折り曲げても、リード線が直接外筒部材１６の後端に存在するエッジないしバリに当たりにくく、リード線の損傷を抑えることができる。とりわけ、ガスセンサ１では、外筒部材１６の後端と弾性シール部材１１の後端面周縁３９との軸線方向における長さＬａが１．２ｍｍ確保されているため、リード線を弾性シール部材１１のリード線挿通孔１７の後端開口縁部を基点にして１８０度近く折り曲げた場合にも、リード線の損傷を有効に抑えることができる。
さらに、ガスセンサ１は、使用時に高温環境下に晒されるが故に弾性シール部材１１が熱膨張を生じた場合にも、本体部３１よりも小径に形成された小径部３３（詳細には円柱部３８）の一部を外筒部材１６の後端から突出させているため、熱膨張に起因して弾性シール部材１１に亀裂が発生することを防止することができる。【００７３】  以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、弾性シール部材１１として本体部３１の後端側に位置する小径部３３として、繋ぎ部３６、円柱部３８を有する例を示したが、小径部３３は本体部３１よりも小径に形成される形状を有していればよい。具体的には、図７に示すように、上記実施形態と同様に本体部３１、シール部材鍔部３２を有し、この本体部３１の後端側に、自身の外周面が後端側に向かうほど径方向内側に位置する斜面（テーパ面）をなす第２小径部３７を有する第２弾性シール部材１２を用いることもできる。【００７４】  ただし、この第２弾性シール部材１２を用いる場合にも、第２弾性シール部材１２を外筒部材１６の内側に配置する際に、第２弾性シール部材１２の本体部３１が全体を外筒部材１６の内側に配置させるとともに、第２小径部３７の後端側が外筒部材１６の後端から外部に突出するように、第２弾性シール部材１２を外筒部材１６に配置させる必要がある。さらに、第２弾性シール部材１２を圧縮変形させて外筒部材１６に固定するにあたり、本体部３１の外周面７２が外筒部材１６の後端から外部に露出することがないように、外筒部材１６を径方向内側に加締める必要がある。【００７５】  また、上記実施形態では、弾性シール部材１１のうち小径部３３が最も後端側に位置するものであったが、小径部３３は必ずしもこの位置に設けられるものに限られない。【００７６】  また、上記実施形態では、ガスセンサ１として酸素センサについて説明したが、ＮＯｘセンサやＨＣセンサなど他のガスセンサについて、本発明を適用することもできる。【００７７】  さらに、上記実施形態では、センサ素子２として先端を閉じた形状のものを用いた。
しかし、検知対象ガスなどに応じて形状を適宜変更してもよく、板状のセンサ素子を用いることもできる。【００７８】  板状のセンサ素子を用いた別実施形態の第２ガスセンサ１００を、図８に示す。この図８では、上記実施形態のように筒状金属部材が外筒部材１６と内筒部材１４の二重構造をなしておらず、筒状金属部材が一重構造の外筒部材１０５にて構成されている。そして、この外筒部材１０５は、主体金具１０１の後端側外周に全周レーザー溶接にて接合されている。なお、板状のセンサ素子１０２は、主体金具１０１の内側に結晶化ガラス粉末を含む充填部材１０３、１０４にて気密状に保持されている。【００７９】  第２ガスセンサ１００においても、第３弾性シール部材１１１を外筒部材１０５の後端側に圧縮変形させた状態で固定している。より具体的には、外筒部材１０５の後端側を径方向内側に加締めることにより、第３弾性シール部材１１１を気密状に固定している。なお、この第３弾性シール部材１１１は、上記実施形態にて示した弾性シール部材１１と比較して、弾性シール部材鍔部１２が形成されていない以外は同形状に形成されている。【００８０】  そして、図８に示すように、第３弾性シール部材１１１は、本体部１３１全体が外筒部材１０５の内側に配置され、第３小径部１３３の後端側が外筒部材１０５の後端から外部に突出するように、外筒部材１０５に対して固定されている。つまり、第３小径部１３３の外周面が、外筒部材１０５の後端に跨って配置される。
これにより、第２ガスセンサ１００においても、上記実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。【００８１】  さらに、上記実施形態では、弾性シール部材１１に小径部３３を設け、この小径部３３を外筒部材１６の後端から突出させつつ、小径部３３の外周面と外筒部材１６の後端との間で環状の隙間Ｓを形成する構成について説明したが、弾性シール部材１１の外周面と外筒部材１６の後端との間で隙間を形成する形態は、上記構成に限定されない。【００８２】  具体的には、図３を援用して示すが、小径部３３を形成することなく、本体部とシール部材鍔部とから形成される第４弾性シール部材を準備する。そして、図９に示すように、第４弾性シール部材２１１の本体部２３１の一部およびシール部材鍔部２３２が外筒部材２１６内に固定されると共に、本体部２３１の他の部分が外筒部材２１６の後端から外部に突出するようにして第３ガスセンサ２００を形成する。なお、第３ガスセンサ２００は、上記実施形態のガスセンサ１００と弾性シール部材の形状及び外筒部材の後端側の構造が異なることから、以下ではガスセンサ１００と異なる部分を中心に説明し、同様な部分については説明を省略あるいは簡略化する。【００８３】  ところで、上記実施形態のガスセンサ１００では、加締め部８８を形成する前の外筒部材１６の後端内径Ｄを同径に形成した状態で、外筒部材１６の内側に弾性シール部材１１を配置して加締め部８８を形成するものであった。一方、この第３ガスセンサ２００では、加締め部２８８の形成が予定される部位（以下、加締め予定部ともいう）よりも後端側に、加締め予定部の内径よりも大きい内径を有する大径部２８６を予め形成しており、外筒部材２１６の後端内径が加締め予定部よりも大きくなっている。なお、加締め予定部の内径および大径部２８６の内径が、第４弾性シール部材２１１の本体部２３１の外径よりも大きくなるように、第４弾性シール部材２１１および外筒部材２１６の各部寸法を予め調整している。【００８４】  そして、外筒部材２１６の内側に第４弾性シール部材２１１を配置して、外筒部材２１６の後端から本体部２３２の一部を外部に突出させた状態で、第４弾性シール部材２１１の外周面外側に位置する加締め予定部を径方向内側に向かって加締めて、第４弾性シール部材２１１を圧縮変形させるとともに、加締め部２８８を形成する。外筒部材２１６に加締め予定部よりも内径が大きい大径部２８６を予め形成していたため、加締め工程の際の第４弾性シール部材２１１の変形にも関わらず、図９に示すように、加締め工程後においても第４弾性シール部材２１１の外周面と外筒部材２１６の後端との間に環状の隙間Ｓが確保されている。【００８５】  これにより、第３ガスセンサ２００においても、第４弾性シール部材２１１の一部が外筒部材２１６の後端から外部に突出し、かつ、第４弾性シール部材２１１の外周面と外筒部材２１６の後端との間に隙間Ｓが形成されるので、上記実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。【００８６】（実験例）
本発明の効果を確認するために、以下の実験を行った。
実施例１のガスセンサとして、上記実施形態にて説明した弾性シール部材１１の後端面周縁３９と外筒部材１６の後端との軸線方向における距離が１．２ｍｍのものを作製した。実施例２のガスセンサとして、上記実施形態と同形態で、弾性シール部材の後端面周縁３９と外筒部材１６の後端との軸線方向における距離が０．６ｍｍのものを作製した。また、実施例３のガスセンサとして、上記実施形態の弾性シール部材１１に代えて上記の第２弾性シール部材１２を用いて、本体部３１は外筒部材１６内に収納し、小径部３７の一部のみが外筒部材１６の後端から突出するように配置したものを作製した。第２弾性シール部材１２の後端面周縁と外筒部材１６の後端との軸線方向における距離は、０．４ｍｍとした。【００８７】  また、比較例１として、上記実施形態の弾性シール部材１１に代えて、小径部が形成されていない従来の円柱状の弾性シール部材を用いて、本体部の後端側が外筒部材の後端から全く突出しないものを作製した。さらに、比較例２として、比較例１と同様の円柱状の弾性シール部材を用いつつ、この弾性シール部材の後端を外筒部材の後端から外部に突出させたものを作製した。なお、比較例２では、本体部の後端面周縁と外筒部材の後端との軸線方向における長さが０．６ｍｍのものを作製した。
実施例１〜３、比較例１、２のガスセンサは、１０本ずつ作製した。【００８８】  これら５種類のガスセンサに対して、まず、４本のリード線を同じ方向にリード線挿通孔の後端開口縁部を基点にして１８０度折り曲げ、その状態でリード線を８０Ｎ、１００Ｎの引っ張り力にて引っ張った。その後、リード線の絶縁皮膜に破損がないか否かを目視にて観察した。各ガスセンサ１０本に対してリード線の絶縁皮膜に破損が確認された本数を、表１に示す。
ついで、各ガスセンサに対して、弾性シール部材が２６０℃となるように熱処理し、この熱処理を５０時間継続した。その後、弾性シール部材の外観に亀裂が生じているか否かを目視にて観察した。各ガスセンサ１０本に対して弾性シール部材の亀裂が確認された本数を、表１に併記する。【００８９】  そして、表１において、リード線の引っ張り試験と弾性シール部材の加熱試験の両結果を加味し、両結果ともに非常に優れるものを○、両結果ともに優れるものを△、それ以外のものを×として総合評価を行った。【００９０】
0004590354.tif 000002
【００９１】  表１によれば、実施例１〜３のガスセンサでは、リード線を８０Ｎの引っ張り力で同じ方向に引っ張った際にもリード線に損傷がなく、また弾性シール部材に亀裂が発生せずに良好なガスセンサとなし得ることが確認された。とりわけ、実施例１、２のガスセンサのように、弾性シール部材の後端面周縁と外筒部材の後端との軸線方向における長さが０．６ｍｍ以上であるガスセンサでは、リード線を１００Ｎの引っ張り力で引っ張った際にも、リード線に損傷が全く確認されなかった。
一方、小径部を有しない従来の弾性シール部材を用いた比較例１では、弾性シール部材の亀裂はみられなかったものの、リード線に損傷が生じ易い傾向にあることが確認された。また、同じ従来タイプの弾性シール部材を用いた比較例２では、弾性シール部材の後端面周縁と外筒部材の後端との軸線方向における長さが０．６ｍｍであったためにリード線の損傷は抑えられたものの、実施例１〜３とは異なり、外筒部材の後端から外部に突出している部分が小径となっていないため、弾性シール部材に亀裂が発生し易い傾向にあることが確認された。
【図１】
0004590354.tif 000003
【図２】
0004590354.tif 000004
【図３】
0004590354.tif 000005
【図４】
0004590354.tif 000006
【図５】
0004590354.tif 000007
【図６】
0004590354.tif 000008
【図７】
0004590354.tif 000009
【図８】
0004590354.tif 000010
【図９】
0004590354.tif 000011