JP2004226117A - Manufacturing method of gas sensor, and gas sensor - Google Patents

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JP2004226117A JP2003011470A JP2003011470A JP2004226117A JP 2004226117 A JP2004226117 A JP 2004226117A JP 2003011470 A JP2003011470 A JP 2003011470A JP 2003011470 A JP2003011470 A JP 2003011470A JP 2004226117 A JP2004226117 A JP 2004226117A
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gas sensor
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caulking
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Yasushi Matsuo
康司 松尾
Satoshi Ishikawa
聡 石川
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Niterra Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a gas sensor and the gas sensor capable of improving assembling workability, suppressing an influence of an error of a component size or the like, suppressing a distorted deformation, a crack or the like of a casing, and surely caulking and fixing an elastic seal member, and having excellent airtightness. <P>SOLUTION: In this manufacturing method of the gas sensor 1, a compression external force F is applied to the seal member 11 to thereby compress and deform the member 11, and hereby the radial direction size of a seal member 11 can be enlarged compared with the case before compression. Hereby, since the gap between the outer face of the seal member 11 and the inner face of an external cylinder 6 (in detail, a cylindrical aperture 63) is reduced, even if a caulking deformation rate is small, a caulking fixing force of the seal member 11 by a compression maintaining caulking part 66 can be secured greatly, to thereby improve airtightness. By forming a fixing caulking part 67 in addition to the compression maintaining caulking part 66, the contact area between the cylindrical aperture 63 of the external cylinder 6 and the seal member 11 can be enlarged, and the airtightness can be improved furthermore. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定ガス成分を検出するためのガスセンサ、およびガスセンサの製造方法（センサ製造方法）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被測定ガス成分を検出するための検出素子と、検出素子を内部に収容可能に形成されるケーシング（ハウジングおよび保護カバー）と、外部からケーシングの内部にリード線を挿通するためのリード線挿通孔を有する弾性シール部材（弾性絶縁部材）と、を備えるガスセンサがある。
【０００３】
このようなガスセンサとしては、弾性シール部材をケーシングの筒状開口部に挿入配置した後、筒状開口部を内側方向に加締め変形させることで、弾性シール部材を筒状開口部の内部に加締め固定する構造のものが知られている（特許文献１および特許文献２）。
【０００４】
なお、このように弾性シール部材が加締め固定される構成のガスセンサでは、弾性シール部材の外径寸法をケーシングの筒状開口部の内径寸法よりも小さく設定することにより、筒状開口部に対する弾性シール部材の組みつけ作業性の向上を図ることができ、また、部品寸法の誤差などを吸収してガスセンサを製造することができる。
【０００５】
また、リード線とリード線挿通孔（弾性シール部材）との間の気密性向上を図るために、リード線挿通孔の内径寸法がリード線の外径寸法よりも小さくなるように弾性シール部材を形成することがある。この場合には、リード線を挿通した後の弾性シール部材の外径寸法が拡大することから、リード線挿通に伴う外径寸法の拡大分のクリアランスを確保するために、弾性シール部材の外径寸法をケーシングの筒状開口部の内径寸法よりも小さく設定することがある。
【０００６】
このように弾性シール部材の外径寸法およびケーシングの筒状開口部の内径寸法を設定することで、弾性シール部材をケーシングの筒状開口部に遊嵌状に挿入した上で上記加締め固定を行うことができることから、弾性シール部材の組みつけ作業性を向上させることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２２９８９７号公報（請求項１、図１、段落番号［００１８］、［００２９］）
【特許文献２】
特開平９−５４０６３号公報（請求項１、図１、図４、段落番号［００３５］）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、弾性シール部材の外径寸法をケーシングの筒状開口部の内径寸法よりも小さく設定するガスセンサの製造方法においては、加締め変形後の筒状開口部で確実に弾性シール部材を加締め固定するために、筒状開口部の加締め作業における加締め変形率（加締め変形量）を大きくする必要がある。
【０００９】
このように、加締め変形率を大きくして加締め部の径寸法をより小さくする場合には、加締め作業において、筒状開口部がいびつに変形する虞や、ケーシングの割れに至る可能性が高くなる等の問題が生じる。
これに対し、弾性シール部材の外面と筒状開口部の内面とのクリアランス寸法（隙間寸法）を小さくすることで、いびつな変形や割れの発生などを防止することが考えられる。しかし、このようにすることで、ケーシングの筒状開口部に対する弾性シール部材の挿入抵抗が大きくなることから、組みつけ作業性が低下することになり、また、部品寸法の誤差を吸収する等の効果を期待することができなくなる。
【００１０】
あるいは、加締め変形率を一定値以下に制限して、加締め部の径方向寸法に下限値を設定することで、いびつな変形や割れなどを防止することも考えられる。しかし、このような制限を設けると、筒状開口部による弾性シール部材の加締め固定力が不十分となる場合があり、その場合には、ケーシング（筒状開口部）と弾性シール部材との間の気密性が低下する虞がある。
【００１１】
また、固溶化熱処理（焼鈍）を施すことで、ケーシングの剛性を低下させて、加締め作業を実行し易くすることも考えられる。しかし、ケーシングの剛性を積極的に低下させると、外部からの衝撃によりケーシングが容易に変形することになり、実使用環境下で要求される強度、ひいてはガスセンサの信頼性を満足できなくなる虞がある。
【００１２】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、弾性シール部材をケーシングの筒状開口部に加締め固定する構造のガスセンサ、およびそのようなガスセンサの製造方法であって、ケーシングに対する弾性シール部材の組みつけ作業性を向上でき、部品寸法の誤差などの影響を抑制できると共に、加締め作業時におけるケーシング（筒状開口部）のいびつな変形や割れなどを抑制でき、さらに、弾性シール部材を確実に加締め固定でき、気密性が良好となるガスセンサの製造方法およびガスセンサを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明方法は、軸線方向に延び、先端側が被測定ガスに向けられる検出素子と、検出素子の径方向周囲を取り囲む筒状をなし、検出素子を保持する素子保持部を有すると共に、外部から自身の内部空間に通じる筒状開口部を後端側に有するケーシングと、検出素子に電気的に接続するリード線を外部からケーシングの内部空間に導入するためのリード線挿通孔を有し、筒状開口部に挿入される弾性シール部材と、筒状開口部での弾性シール部材の軸線方向における位置決めを行うために、ケーシングの内部に配置される弾性シール部材よりも先端側に備えられる位置決め部と、を有するガスセンサの製造方法であって、筒状開口部に弾性シール部材を遊嵌状に挿入し、筒状開口部に挿入された弾性シール部材に対して、後端側から位置決め部に向かう挿入方向に圧力を加えて、弾性シール部材の外径寸法が拡大するように弾性シール部材を圧縮変形させ、筒状開口部のうち、圧縮状態の弾性シール部材の径方向外側に配置される部分を、径方向内側に加締めることで、圧縮維持用加締め部を形成し、圧縮維持用加締め部により弾性シール部材を加締め固定させることを特徴とするガスセンサの製造方法である。
【００１４】
本発明のガスセンサの製造方法（センサ製造方法）においては、ケーシングの筒状開口部に遊嵌状に挿入した状態の弾性シール部材を同ケーシングへの挿入方向に圧縮する。このとき、弾性シール部材は、位置決め部の存在によって径方向外側に向かって圧縮変形（膨張）し、圧縮前に比べて、弾性シール部材の径方向寸法が拡大することになる。このように弾性シール部材を径方向に圧縮変形させることにより、弾性シール部材を筒状開口部に遊嵌状に挿入したにも関わらず、筒状開口部の加締め前に、弾性シール部材の外面とケーシング（詳細には、筒状開口部）の内面との隙間を縮小させることができる。
【００１５】
そして、弾性シール部材を径方向に膨張させた状態で、筒状開口部のうち弾性シール部材の径方向外側に配置される部分に圧縮維持用加締め部を形成することで、圧縮維持用加締め部と位置決め部との間で弾性シール部材を挟持でき、弾性シール部材の圧縮状態を維持することができる。また、ケーシングの筒状開口部に圧縮維持用加締め部を形成することで、弾性シール部材をケーシングに対して加締め固定することができる。
【００１６】
つまり、本発明のセンサ製造方法を用いる場合には、弾性シール部材の圧縮変形により、弾性シール部材の外面とケーシング（詳細には、筒状開口部）の内面との隙間が縮小されることから、圧縮維持用加締め部を形成する際の加締め変形率が小さい場合であっても、圧縮維持用加締め部による弾性シール部材の加締め固定力を大きく確保することができる。
【００１７】
そして、このセンサ製造方法により製造されるガスセンサにおいては、圧縮維持用加締め部において、ケーシング（筒状開口部）と弾性シール部材とが隙間無く密着することで、ケーシング（筒状開口部）と弾性シール部材との間の気密性を良好に維持することができる。
【００１８】
よって、本発明（請求項１）によれば、弾性シール部材をケーシングの筒状開口部に遊嵌状に挿入させた上で、ケーシング（筒状開口部）の加締め量が少ない場合であっても、筒状開口部により弾性シール部材を強固に加締め固定することができ、ケーシング（筒状開口部）と弾性シール部材との間の気密性を良好に維持することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、弾性シール部材として、外径寸法が筒状開口部の内径寸法よりも小さい弾性シール部材を使用できるため、弾性シール部材を筒状開口部に挿入する際の挿入作業が容易となり、弾性シール部材の組みつけ作業性を向上できる。さらに、部品寸法の誤差やリード線挿通に伴う弾性シール部材の外径寸法拡大などの影響により、弾性シール部材が筒状開口部に挿入不可能となることを避けることができ、寸法誤差などの影響を抑えてガスセンサを製造することができる。
【００２０】
また、加締め部を形成する際の加締め変形率が少なくて済むことから、ケーシングへの加締め部の形成を容易にするために、ケーシングに対して固溶化熱処理などを施す必要がなくなり、加締め作業時におけるケーシング（筒状開口部）のいびつな変形や割れなどの発生を抑制できると共に、実使用環境下で要求されるケーシングの強度を確保することができる。
【００２１】
なお、筒状開口部のうち、圧縮状態の弾性シール部材の径方向外側に配置される部分を加締めて形成される加締め部については、弾性シール部材の径方向外側に配置される部分の全体を加締めて形成される加締め部に限定されず、その一部を加締めて形成される加締め部であってもよい。
【００２２】
そして、上記のセンサ製造方法において、筒状開口部に挿入された弾性シール部材に対して挿入方向に圧力を加えるに際しては、請求項２に記載のように、弾性シール部材の外面が筒状開口部の内面に当接するまで弾性シール部材を圧縮変形させるとよい。
【００２３】
これにより、筒状開口部の内面と弾性シール部材の外面との接触面積が拡大されて、筒状開口部による弾性シール部材の保持力が増大すると共に、気密性の向上を図ることができる。
また、圧縮維持用加締め部を形成する前に、弾性シール部材の外面とケーシングの筒状開口部の内面とが当接するまで当該弾性シール部材を圧縮変形させることで、圧縮維持用加締め部を形成する際の加締め変形率を小さく設定した場合であっても、圧縮維持用加締め部による弾性シール部材の加締め固定力をより大きく確保することができると共に、弾性シール部材と筒状開口部とを密着させることができる。
【００２４】
次いで、上述のガスセンサの製造方法においては、請求項３に記載のように、弾性シール部材に対して後端側から位置決め部に向かう挿入方向に圧力を加えて、当該弾性シール部材を圧縮変形させた状態下において、筒状開口部のうち、弾性シール部材における後端部から挿入方向中央部までの領域に対応する部分の少なくとも一部を含むように、圧縮維持用加締め部を形成してもよい。
【００２５】
上述したように、ケーシングの筒状開口部に挿入された弾性シール部材に対して挿入方向に圧力を加えた状態で圧縮維持用加締め部を形成した場合、弾性シール部材には、圧縮維持用加締め部と位置決め部との間に挿入方向に対する圧力が及ぶと同時に、挿入方向（軸線方向）に弾性復元力も働くことになる。そのため、筒状開口部のうち、圧縮維持用加締め部の形成位置を先端側に設定すると、圧縮維持状加締め部よりも後端側に位置する弾性シール部材の弾性復元力に引きつられて、弾性シール部材がケーシング（筒状開口部）から抜け出てしまう可能性がある。
【００２６】
そこで、本発明（請求項３）では、筒状開口部のうち、圧縮状態の弾性シール部材の後端部から挿入方向中央部までの領域に対応する部分の少なくとも一部を含むように、圧縮維持用加締め部を形成するようにして、圧縮維持用加締め部の形成位置を特定している。
【００２７】
このように圧縮維持用加締め部の形成位置を特定することによって、弾性シール部材のうち、圧縮維持用加締め部よりも後端側に位置する部分の割合を少なくすることが出来る。これにより、圧縮維持用加締め部よりも後端側に位置する弾性シール部材による弾性復元力を少なくすることができ、圧縮維持用加締め部の形成後において、弾性シール部材がケーシング（筒状開口部）から抜け出ることを有効に抑制することができる。なお、筒状開口部のうち、圧縮状態の弾性シール部材の後端部から挿入方向中央部までの領域に対応する部分に圧縮維持用加締め部を形成するにあたっては、その領域の一部にそれを形成しても良いし、上記領域全体に形成しても良く、あるいは筒状開口部の全体にわたってそれを形成しても良い。
【００２８】
また、上述（請求項３）のガスセンサの製造方法においては、請求項４に記載のように、筒状開口部のうち、圧縮維持用加締め部が形成される位置よりも先端側で、且つ位置決め部の後端部までの領域に対応する部分のうち少なくとも一部を径方向内側に加締めることで、圧縮維持用加締め部よりも外径寸法が大きい固定用加締め部を形成すると良い。
【００２９】
このように、ケーシングの筒状開口部の軸線方向に対して、圧縮維持用加締め部及び固定用加締め部といった加締め部を複数設けることで、弾性シール部材のケーシング（筒状開口部）に対する加締め固定力を向上させることができ、ケーシングと弾性シール部材との間における気密性をより一層向上させることができる。さらに、圧縮維持用加締め部を固定用加締め部の外径寸法よりも小さく形成することによって、ケーシング（筒状開口部）からの弾性シール部材の抜け出しをより良好に抑えることができる。
【００３０】
なお、固定用加締め部の形成タイミングは、圧縮維持用加締め部の形成タイミングと同時期、あるいは圧縮維持用加締め部の形成タイミングよりも遅い時期に設定することが望ましく、これにより、弾性シール部材の圧縮状態を、確実に維持することが可能となる。
【００３１】
次に、上述のセンサ製造方法においては、請求項５に記載のように、ケーシングの筒状開口部に圧縮維持用加締め部を形成する際の筒状開口部の加締め変形率が、２０％以下であるとよい。
なお、ここでの加締め変形率とは、加締め作業前の筒状開口部の外径寸法から加締め作業後の外径寸法まで縮径する場合において、加締め作業前の外径寸法に対する縮径差分寸法の割合を指している。例えば、加締め作業前の外径寸法が１６．０［ｍｍ］で、加締め作業後の外径寸法が１４．４［ｍｍ］である場合には、縮径差分寸法は、１．６［ｍｍ］であり、加締め作業前の外径寸法（１６．０［ｍｍ］）の１０％に相当するため、加締め変形率は１０％である。
【００３２】
そして、筒状開口部の加締め変形率が２０％以下であれば、過大な加締め変形率ではないことから、固溶化熱処理などを施さなくとも、筒状開口部がいびつに変形することや割れが発生することなどを防止することができる。
ところで、ガスセンサは、用途や設置環境によっては高温になることがあり、温度上昇に伴い、弾性シール部材が熱膨張してしまい、加締め固定の圧力が増大して、弾性シール部材に亀裂などが生じる場合がある。
【００３３】
このような問題に対しては、上述のセンサ製造方法においては、請求項６に記載のように、ケーシングの筒状開口部に圧縮維持用加締め部を形成する際の筒状開口部の加締め変形率を、１５％以下にするとよい。
つまり、このように加締め変形率を小さくすることで、弾性シール部材が熱膨張した場合に、弾性シール部材に亀裂などが生じるまでに加締め固定圧力が増大するのを抑制することができる。
【００３４】
なお、ケーシングと弾性シール部材との間の気密性を維持するためには、加締め変形率は、１０％以上に設定することが望ましい。
また、本発明の目的を達成するためになされた他の解決手段は、請求項７に記載のように、軸線方向に延び、先端側が被測定ガスに向けられる検出素子と、検出素子の径方向周囲を取り囲む筒状をなし、検出素子を保持する素子保持部を有すると共に、外部から自身の内部空間に通じる筒状開口部を後端側に有するケーシングと、検出素子に電気的に接続するリード線を外部からケーシングの内部空間に導入するためのリード線挿通孔を有し、筒状開口部に挿入される弾性シール部材と、筒状開口部での弾性シール部材の軸線方向における位置決めを行うために、ケーシングの内部に配置される弾性シール部材よりも先端側に備えられる位置決め部と、を有するガスセンサであって、弾性シール部材は、筒状開口部のうち弾性シール部材の径方向外側に配置される部分を径方向内側に加締めることで形成される圧縮維持用加締め部により、加締め固定されており、弾性シール部材のうち、位置決め部と圧縮維持用加締め部との間に配置される部分は、筒状開口部への挿入方向に向かって圧力が加えられた状態で加締め固定されていること、を特徴とするガスセンサである。
【００３５】
本発明（請求項７）によれば、圧縮維持用加締め部が形成されることにより弾性シール部材がケーシングの筒状開口部に加締め固定される訳だが、弾性シール部材のうち、位置決め部と圧縮維持用加締め部との間に配置される部分が、筒状開口部への挿入方向に向かって圧力が加えられた状態で加締め固定されている点が注目すべき点である。このようにして加締め固定される弾性シール部材は、位置決め部と圧縮維持用加締め部との間に配置される部分が径方向外側に向かって積極的に膨張した状態にあるために、ケーシング（筒状開口部）と弾性シール部材との間が隙間無く密着することになる。したがって、ケーシング（筒状開口部）と弾性シール部材との間の気密性を良好に維持可能なガスセンサとすることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を適用した実施例であるガスセンサを図面と共に説明する。なお、本実施例では、内燃機関の排気管等に装着されて酸素を検出するガスセンサ（換言すれば、酸素センサ）について説明する。図１は、本実施例のガスセンサ１の全体構成を示す断面図である。
【００３７】
なお、本実施例においては、ガスセンサ１のうち、図中の下側が上記各請求項に記載された「ガスセンサの先端側」に相当し、同様に、図中の上側が「ガスセンサの後端側」に相当する。
図１に示すように、ガスセンサ１は、軸線方向に延びる板状の検出素子２、検出素子２を収容するケーシング４などから構成されている。
【００３８】
検出素子２は、図７に示すように、ジルコニア（ＺｒＯ２ ）等を主成分とする酸素イオン伝導性固体電解質体からなる酸素濃淡電池素子３１と、酸素濃淡電池素子３１を所定の活性化温度に加熱するためのヒータ３５と、が積層されたものとして構成されており、図１に示すように、主体金具５に保持されている。尚、図７は、検出素子２の構成を表す分解斜視図である。また、図８は、検出素子２のうち軸線方向における後端側部分を表す概略側面図である。
【００３９】
酸素濃淡電池素子３１の先端側（図７における左側）の両側面（図７における上面および下面）には、酸素濃度を検出する検出部２５としての検知電極３２、基準電極３９（各々プラチナ製）が形成され、ヒータ３５との接触面とは反対側の面（図７における上面）には、検知電極３２に導通された端子接続用電極３３と、基準電極３９に導通された端子接続用電極３４とが、並べて配置されている。なお、本実施例においては、検知電極３２と端子接続用電極３３とは一体形成されている。また、基準電極３９と端子接続用電極３４とは、酸素濃淡電池素子３１を貫通するスルーホール（図示せず）を介して導通されている。
【００４０】
また、ヒータ３５には、セラミック基体中に抵抗発熱体パターン３６が埋設されており（具体的には、セラミックシート間に抵抗発熱体パターン３６が配置されており）、ヒータ３５の後端（図７における右側端部）には、酸素濃淡電池素子３１との接触面とは反対側の面（図７における下面）に、ヒータ駆動用の電力を外部から受電するための一対の端子接続用電極３７，３８が形成されている。この端子接続用電極３７，３８と抵抗発熱体パターン３６の両端とは、一方のセラミックシートを貫通する２つのスルーホール（図示せず）を介して導通されている。尚、具体的には、計４つの端子接続用電極３３，３４，３７，３８は、図８に示すように、検出素子２の軸中心に対して対称的に配置されている。また、図７では図示していないが、酸素濃淡電池素子３１の検知電極３２が形成された面には、検知電極３２の耐被毒性を確保するために、多孔質の電極保護層が積層される。
【００４１】
図１に戻り、ケーシング４は、検出素子２を保持すると共にその検出部２５を排気管等の内部に突出させる主体金具５と、主体金具５の後端側に配置され、主体金具５との間で内部空間５８を形成する外筒６とから構成されている。
主体金具５は、軸線方向に貫通して形成された貫通孔９を有し、この貫通孔９によって両端部が開口された中空状に形成され、軸線方向の中央外側には外向きに突出する鍔部４７を備えた円筒状に構成されている。
【００４２】
主体金具５の貫通孔９における先端側の内周には、内向きに突出した段部５４が設けられており、この段部５４にリング５５を介してセラミック製の支持部材５１が係止されている。そして、主体金具５の貫通孔９には、長板状の検出素子２の周囲を取り囲むように、セラミック製の支持部材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セラミック製のスリーブ５３とが、この順に先端側（図中下方）から後端側（図中上方）にかけて積層されている。
【００４３】
なお、支持部材５１およびスリーブ５３は、絶縁性セラミックにより、検出素子２を挿通可能な挿通孔を有した筒状体として構成されている。
スリーブ５３の後端部分は、図１に示すように、中央部４４が周縁部４５に対して段差状に突出した構成である。また、スリーブ５３の後端において、上記の周縁部４５の後端側表面には環状のシールリング５６が載置されており、スリーブ５３は、このシールリング５６を介して、主体金具５の後端に位置する金具後端部５７により先端側に付勢されて固定される。また、この際、中央部４４の表面は、金具後端部５７よりも後端側後方へ突出される。
【００４４】
すなわち、支持部材５１の後端側における主体金具５の内周面と検出素子２の外周面との間に充填部材５２が配設され、さらにこの充填部材５２の後端側に筒状のスリーブ５３およびシールリング５６が順次同軸状に内挿された状態で主体金具５の後端部（金具後端部５７）が内側先端方向に加締められることで、充填部材５２が加圧充填され、それにより、検出素子２が主体金具５に対して強固に固定されている。
【００４５】
この際、主体金具５は、貫通孔９の先端側から、検出素子２の検出部２５を備える先端側を突出させ、貫通孔９の後端側から検出素子２の後端側を突出させる。また、主体金具５の外周には、排気管等の被測定ガスが充満する管の壁面に形成された取付孔（図示せず）に螺合可能な取付ネジ部４６が形成されている。この取付ネジ部４６を取付孔に螺合してガスセンサ１を管に固定することにより、検出部２５が形成された検出素子２の先端側を、管内に充満する被測定ガスに晒す状態で、管内側に配置することができる。
【００４６】
第一セラミックセパレータ４０は、軸線方向に貫通する内部貫通孔４１を有する筒状形状に形成されている。内部貫通孔４１は、軸線方向に垂直な面での断面形状が概ねＨ字状（図示省略）であり、検出素子２および４本の金属端子６０を配置可能な大きさに形成されると共に、複数の金属端子６０の配置領域をそれぞれ仕切るために内向きに突出するリブ部（図示省略）が備えられている。この第一セラミックセパレータ４０は、セラミック粉末を上記形状に成形した状態で焼成されており、組立式ではなく、単一部材で構成されている。
【００４７】
金属端子６０は、弾性変形可能で高温に繰り返し晒されてもその弾性（バネ弾性）を保持可能な周知のインコネルやステンレス鋼などの金属にて形成されている。また、金属端子６０は、検出素子２の後端側側面と第一セラミックセパレータ４０（内部貫通孔４１）の内面との間に挟持されて弾性変形が可能なように、検出素子２と第一セラミックセパレータ４０との間隔方向に高低差を複数有する波形形状にされた弾性部２６と、その弾性部２６の先端において概ね直角に折曲された係止部２７と、を備えている。さらに、金属端子６０は、加締め加工により、後端部分がリード線２１，２２に電気的に接続されている。
【００４８】
つまり、この第一セラミックセパレータ４０は、内部貫通孔４１において検出素子２および４本の金属端子６０を保持して、検出素子２の端子接続用電極３３，３４，３７，３８と金属端子６０（詳細には、弾性部２６）とを電気的に接続するために備えられている。なお、第一セラミックセパレータ４０は、内部貫通孔４１と検出素子２との間で挟持される弾性部２６の弾性力（弾性復元力）によって、外筒６の内部に保持される。
【００４９】
また、主体金具５の先端側外周には、検出素子２の突出部分を覆うと共に、複数の孔部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。
そして、主体金具５の金具後端部５７を覆うように外筒６の先端側の開口端部（先端開口端部５９）が主体金具５に外挿された後、この先端開口端部５９に外方から溶接が施されることで、外筒６が主体金具５に装着されている。
【００５０】
つまり、ケーシング４は、検出部２５を被測定ガスに晒しつつ、端子接続用電極３３，３４，３７，３８を内部空間５８に収容する状態で検出素子２を保持するよう構成されている。なお、段部５４が、特許請求の範囲に記載の素子保持部に相当する。
【００５１】
外筒６は、後端側（図１における上側）に、外部から外筒６の内部空間５８に通じる筒状開口部６３を備えており、筒状開口部６３は、後述する加締め部（詳細には、圧縮維持用加締め部６６、固定用加締め部６７）が形成される前においては、弾性材料の１つであるフッ素ゴムからなる略円柱状のシール部材１１を、遊嵌状に内挿可能な内径寸法で形成されている。
【００５２】
外筒６のうち、筒状開口部６３よりも先端側（図１における下側）の部分には、外方から内側に向けての加締め加工により、位置決め用加締め部６５が形成されている。本実施例では、位置決め用加締め部６５は、筒状開口部６３の周方向の複数箇所（例えば、４箇所など）に分散して形成されるが、筒状開口部６３の周方向全周に形成しても良い。
【００５３】
セパレータ７は、その軸線方向中央付近の外周面に外側に突出したフランジ部７１を有しており、後端側から筒状開口部６３を通過して外筒６の内部に挿入されると、フランジ部７１の先端面が位置決め用加締め部６５の内面後端部に係止される態様で、外筒６の内部に保持されている。
【００５４】
次に、図２に、シール部材１１を外筒６の筒状開口部６３に加締め固定する作業の各段階を示すために、ガスセンサ１のうち、筒状開口部６３に相当する後端部分の断面を表した説明図を示す。
なお、シール部材１１は、図２のうち左から１番目の説明図に示すように、シール先端面１８およびシール後端面１９を有する略柱状形状に形成されており、シール先端面１８からシール後端面１９に向かう方向（軸線方向）に垂直な断面での外径寸法が、加締め加工前の筒状開口部６３の内径寸法よりも小さい値に設定されている。このため、シール部材１１の外面と筒状開口部６３の内面との間には隙間が存在することになり、シール部材１１は、加締め部（詳細には、後述する圧縮維持用加締め部６６、固定用加締め部６７）が形成される前の筒状開口部６３に対して、容易に挿入可能な形状に構成されている。
【００５５】
また、シール部材１１には、図１に示すように、検出素子２の端子接続用電極３３，３４，３７，３８に電気的に接続するリード線２１，２２（図面では、他の２本を省略）を、外部からケーシング４の内部空間５８に導入するための４つのリード線挿通孔１７が、シール部材１１の軸線方向に貫通するよう形成されている。
【００５６】
次に、ガスセンサ１の製造方法のうち、シール部材１１を外筒６の筒状開口部６３に挿入して加締め固定する際の作業手順について、図２を用いて説明する。
シール部材１１を筒状開口部６３にて加締め固定する作業では、まず、第１段階として、図２における左から１番目の説明図に示すように、シール部材１１をシール先端面１８から筒状開口部６３に挿入する。このとき、シール部材１１は、シール先端面１８がセパレータ７に当接することで、筒状開口部６３の内部での位置が定められる。なお、セパレータ７は、前述したように、フランジ部７１が位置決め用加締め部６５の内面後端部に係止されており、筒状開口部６３（換言すれば、外筒６）の内部での自身の位置が決定されることで、筒状開口部６３でのシール部材１１の位置決めを行う機能を備えている。
【００５７】
次に、第２段階としては、図２における左から２番目の説明図に示すように、筒状開口部６３に挿入配置されたシール部材１１に対して、シール後端面１９からセパレータ７に向かう方向に圧縮外力Ｆを印加して、シール部材１１の外径寸法が拡大するようにシール部材１１を圧縮変形させる。
【００５８】
ここで、図３に、シール部材１１について、圧縮外力Ｆが印加されていない状態（図３の左側）から、圧縮外力Ｆの印加により圧縮変形した状態（図３の右側）への変化の様子を表す説明図を示す。図３に示すように、外力印加前のシール部材１１（図３の左側）の外径寸法（外力印加前外径寸法Ｗ１）に対して、軸線方向への圧縮外力Ｆが印加されたシール部材１１（図３の右側）は、径方向に拡大するよう圧縮変形して、外径寸法（外力印加時外径寸法Ｗ２）が、外力印加前外径寸法Ｗ１よりも大きくなる。
【００５９】
また、圧縮外力Ｆを変化させて、圧縮外力Ｆに対するシール部材１１の外径寸法を測定した測定結果を、図４に示す。なお、シール部材１１は、軸線方向の圧縮外力Ｆが印加されていない場合の外径寸法が１４．０６［ｍｍ］である。
図４に示す測定結果によれば、圧縮外力Ｆが増加するほどシール部材１１の外径寸法が大きくなることから、圧縮外力Ｆの印加により、シール部材１１は、外径寸法が拡大するように圧縮変形することが判る。例えば、圧縮外力Ｆとして２００［Ｎ］を印加した場合には、シール部材１１は、外径寸法が１４．９０［ｍｍ］まで拡大する。
【００６０】
このことから、筒状開口部６３に配置されたシール部材１１は、図２における左から２番目に示すように、圧縮外力Ｆが印加されることで、外周側面が筒状開口部６３の内面に当接する状態とすることができる。
次に、第３段階では、図２における左から３番目（換言すれば、左から２番目）の説明図に示すように、シール部材１１を圧縮変形させた状態下において、筒状開口部６３のうち、シール部材１１のシール後端面１９から挿入方向における中央部（挿入方向中央部２０）までの領域Ｃに対応する部分の一部分を、径方向の外側から内側に向けて周方向にわたり加締めることで、圧縮維持用加締め部６６を形成する作業を行う。これにより、セパレータ７の後端面と圧縮維持用加締め部６６との間で圧縮状態のシール部材１１を軸線方向に挟持できると共に、圧縮維持用加締め部６６によりシール部材１１をケーシング４に加締め固定することができる。
【００６１】
さらに、第４段階では、図２のうち右から１番目の説明図に示すように、筒状開口部６３における圧縮維持用加締め部６６よりも先端側で、かつセパレータ７の後端面までの領域の一部分を径方向内側に加締めることで、シール部材１１を加締め固定する固定用加締め部６７を形成する。なお、固定用加締め部６７を形成するにあたっては、固定用加締め部６７の外径寸法が圧縮維持用加締め部６６の外径寸法よりも大きくなるように、筒状開口部６３の加締め変形率を調整して形成した。
【００６２】
ガスセンサ１の製造方法として、上述した作業手順を実行することで、シール部材１１を筒状開口部６３にて加締め固定することができ、ガスセンサ１を製造することができる。
なお、本実施例のガスセンサ１においては、主体金具５の段部５４が特許請求の範囲に記載の素子保持部に相当し、シール部材１１が弾性シール部材に相当し、セパレータ７および位置決め用加締め部６５が位置決め部に相当する。
【００６３】
以上説明したように、本実施例のガスセンサ１の製造方法においては、ケーシング４（詳細には、外筒６）の筒状開口部６３に遊嵌状に挿入した状態のシール部材１１をケーシング４への挿入方向に圧縮する。このとき、シール部材１１は、セパレータ７および位置決め用加締め部６５の存在によって径方向外側に向かって圧縮変形（膨張）し、圧縮前に比べて、シール部材１１の径方向寸法が拡大することになる。このようにシール部材１１を径方向に圧縮変形させることにより、シール部材１１を筒状開口部６３に遊嵌状に挿入したにも関わらず、筒状開口部６３の加締め前に、シール部材１１の外面とケーシング４（詳細には、外筒６の筒状開口部６３）の内面との隙間を縮小させることができる。
【００６４】
そして、シール部材１１を径方向に膨張させた状態で、筒状開口部６３のうちシール部材１１の径方向外側に配置される部分に圧縮維持用加締め部６６を形成することで、圧縮維持用加締め部６６とセパレータ７との間でシール部材１１を挟持でき、シール部材１１の圧縮状態を維持することができる。また、ケーシング４の筒状開口部６３に圧縮維持用加締め部６６を形成することで、シール部材１１をケーシング４に対して加締め固定することができる。
【００６５】
つまり、本実施例のセンサ製造方法を用いる場合には、シール部材１１の圧縮変形により、シール部材１１の外面と外筒６（詳細には、筒状開口部６３）の内面との隙間が縮小されることから、圧縮維持用加締め部６６を形成する際の加締め変形率が小さい場合であっても、圧縮維持用加締め部６６によるシール部材１１の加締め固定力を大きく確保することができる。
【００６６】
そして、このセンサ製造方法により製造されるガスセンサ１においては、圧縮維持用加締め部６６において、ケーシング４（詳細には、外筒６の筒状開口部６３）とシール部材１１とが隙間無く密着することで、ケーシング４（外筒６の筒状開口部６３）とシール部材１１との間の気密性を良好に維持することができる。
【００６７】
よって、本実施例のセンサ製造方法によれば、シール部材１１をケーシング４（外筒６の筒状開口部６３）に遊嵌状に挿入させた場合において、ケーシング４（外筒６の筒状開口部６３）の加締め量が少ない場合であっても、筒状開口部６３によりシール部材１１を強固に加締め固定することができ、ケーシング４（外筒６の筒状開口部６３）とシール部材１１との間の気密性を良好に維持することができる。
【００６８】
また、本実施例においては、外径寸法が筒状開口部６３の内径寸法よりも小さいシール部材１１を使用しており、シール部材１１を筒状開口部６３に対して容易に挿入できることから、シール部材１１の組みつけ作業性を向上させることができる。さらに、部品寸法の誤差やリード線２１、２２の挿通に伴うシール部材１１の外径寸法拡大などの影響により、シール部材１１が筒状開口部６３に挿入不可能となるのを回避でき、寸法誤差などの影響を抑えてガスセンサ１を製造することができる。
【００６９】
また、加締め部を形成する際の加締め変形率が少なくて済むことから、ケーシング４（外筒６の筒状開口部６３）への加締め部の形成を容易にするために、ケーシング４に対して固溶化熱処理などを施す必要がなくなり、加締め作業時におけるケーシング４（外筒６の筒状開口部６３）のいびつな変形や割れなどの発生を抑制できると共に、実使用環境下で要求されるケーシング４の強度を確保することができる。
【００７０】
また、圧縮維持用加締め部６６を形成する前に、シール部材１１の外面とケーシング４の筒状開口部６３の内面とが当接するまでシール部材１１を圧縮変形させることで、圧縮維持用加締め部６６を形成する際の加締め変形率を小さく設定した場合であっても、圧縮維持用加締め部６６によるシール部材１１の加締め固定力をより大きく確保することができると共に、シール部材１１と筒状開口部６３とを密着させることができる。
【００７１】
また、本実施例では、筒状開口部６３のうち、圧縮状態のシール部材１１の後端部（シール後端面１９）からシール部材１１の挿入方向中央部２０までの領域Ｃに対応する部分の少なくとも一部を含むように、圧縮維持用加締め部６６を形成するように、圧縮維持用加締め部６６の形成位置を特定している。
【００７２】
このように圧縮維持用加締め部６６の形成位置を特定することによって、圧縮維持用加締め部６６よりも後端側に位置するシール部材１１の弾性復元力を少なくすることができ、圧縮維持用加締め部６６の形成後において、シール部材１１がケーシング４（筒状開口部６３）から抜け出ることを有効に抑制することができる。
【００７３】
また、本実施例のガスセンサの製造方法においては、筒状開口部６３のうち、圧縮維持用加締め部６６が形成される位置よりも先端側で、且つセパレータ７の後端部までの領域に対応する部分のうちの少なくとも一部を径方向内側に加締めることで、圧縮維持用加締め部６６よりも外径寸法が大きい固定用加締め部６７を形成している。
【００７４】
このように、ケーシング４の筒状開口部６３の軸線方向に対して、圧縮維持用加締め部６６および固定用加締め部６７といった加締め部を複数設けることで、シール部材１１のケーシング４（筒状開口部６３）に対する加締め固定力を向上させることができ、ケーシング４とシール部材１１との間における気密性をより一層向上させることができる。さらに、圧縮維持用加締め部６６を固定用加締め部６７の外径寸法よりも小さく形成することによって、ケーシング４（筒状開口部６３）からのシール部材１１の抜け出しをより良好に抑えることができる。
【００７５】
なお、固定用加締め部６７の形成タイミングは、圧縮維持用加締め部６６の形成タイミングと同時期であってもよい。固定用加締め部６７および圧縮維持用加締め部６６を同時期に形成することで、加締め工程を一度に実行することができ、ガスセンサの製造効率を向上させることができる。
【００７６】
また、本実施例のガスセンサ１においては、圧縮維持用加締め部６６が形成されることにより、シール部材１１がケーシング４の筒状開口部６３に加締め固定される訳だが、シール部材１１のうち、セパレータ７と圧縮維持用加締め部６６との間に配置される部分が、筒状開口部６３への挿入方向に向かって圧力が加えられた状態で加締め固定されている点が注目すべき点である。このようにして加締め固定されるシール部材１１は、セパレータ７と圧縮維持用加締め部６６との間に配置される部分が径方向外側に向かって積極的に膨張した状態にあるために、ケーシング４（筒状開口部６３）とシール部材１１との間が隙間無く密着することになる。したがって、ガスセンサ１は、ケーシング４（筒状開口部６３）とシール部材１１との間の気密性を良好に維持可能なガスセンサとなる。
【００７７】
ここで、シール部材１１のうち、セパレータ７と圧縮維持用加締め部６６との間に配置される部分が、筒状開口部６３への挿入方向に向かって圧力が加えられた状態で加締め固定されていることは、以下のようにして検証することができる。すなわち、筒状開口部６３への挿入方向に向かって圧力が加えられた状態で加締め固定されているシール部材１１にあっては、加締め固定された状態から解放して筒状開口部６３の外へ取り出したときのシール部材１１の軸線方向（筒状開口部６３への挿入方向）における長さ（図２の最も左側の説明図における解放時寸法Ｈ１）が、加締め固定されている状態でのシール部材１１の軸線方向（挿入方向）における長さ（図２の最も右側の説明図における加締め時寸法Ｈ２）よりも長くなる。
【００７８】
なお、従来公知のガスセンサでは、弾性シール部材をケーシングの筒状開口部に遊嵌状に挿入した上で加締め固定しているに過ぎないため、弾性シール部材は加締めによって圧縮変形しているだけで、加締め固定された状態から解放して筒状開口部の外へ取り出したときの弾性シール部材の軸線方向（筒状開口部への挿入方向）における長さが、加締め固定されている状態でのそれよりも短くなる。この差異からも、本実施例のガスセンサにあっては、シール部材１１とケーシング４（筒状開口部６３）とが、従来に比べて、隙間無く密着していることは明らかである。
【００７９】
ここで、シール部材に軸線方向の圧縮外力Ｆを印加する場合と印加しない場合のそれぞれに関し、筒状開口部の加締め部変形率［％］とシール部材の外径変形率［％］との関係について説明する。
なお、シール部材としては、上記実施例と同様のシール部材（圧縮外力Ｆが印加されていない場合の外径寸法が１４．０６［ｍｍ］となるシール部材）を用いており、圧縮外力Ｆとして２００［Ｎ］を印加した場合について説明する。また、外筒として、加締め加工前における筒状開口部の外径寸法が１５．１０［ｍｍ］で、厚さ寸法が０．５０［ｍｍ］の外筒を用いた場合について説明する。
【００８０】
なお、筒状開口部の加締め部変形率とは、加締め作業前の筒状開口部の外径寸法から加締め作業後の外径寸法まで縮径する場合において、加締め作業前の外径寸法に対する縮径差分寸法の割合を指している。また、シール部材の外径変形率［％］についても同様に、加締め作業前におけるシール部材の外径寸法に対するシール部材の縮径差分寸法の割合を指している。
【００８１】
［表１］に、圧縮外力Ｆを印加しない場合の各数値を記載し、［表２］に、圧縮外力Ｆ（＝２００［Ｎ］）を印加する場合の各数値を記載する。なお、各表には、３段階（１０％，１５％，２０％）のシール部材の外径変形率［％］に対する各値（シール部材の外径寸法［ｍｍ］、筒状開口部の加締め部外径［ｍｍ］、筒状開口部の加締め部変形率［％］）を記載する。
【００８２】
【表１】

Figure 2004226117
【００８３】
【表２】
Figure 2004226117
なお、一般に、シール部材の外径変形率［％］が大きくなるほど、シール部材の復元弾性力（元の形状に戻ろうとする力）が増加するため、シール部材と筒状開口部との間に生じる圧力（密着力）が大きくなり、シール部材と外筒との気密性が向上する。すなわち、シール部材の外径変形率［％］が１０％の場合よりも２０％の場合の方が、シール部材と外筒との気密性が優れたものとなる。
【００８４】
また、一般に、シール部材の外径変形率［％］を大きくするには、筒状開口部の加締め部変形率を大きくする必要があるが、加締め部変形率が大きくなるほど、加締め部のいびつな変形や割れが生じやすくなる。
そして、［表１］および［表２］によれば、シール部材の外径変形率［％］を１５％にするためには、圧縮外力Ｆを印加しない場合には、筒状開口部の加締め部変形率［％］を１４．２％にする必要があるのに対して、圧縮外力Ｆを印加する場合には、筒状開口部の加締め部変形率［％］は９．５％で済むことが判る。つまり、シール部材に対して圧縮外力Ｆを印加することにより、同等の気密性（シール部材の外径変形率［％］）を確保するのに必要な筒状開口部の加締め部変形率［％］を減少させることができる。
【００８５】
また、換言すれば、筒状開口部の加締め部変形率［％］が同等であっても、シール部材に対して圧縮外力Ｆを印加することにより、シール部材の外径変形率［％］を増大させることができ、気密性を向上させることができる。具体的には、筒状開口部の加締め部変形率［％］が約９．５％であっても、シール部材に対して圧縮外力Ｆを印加しない場合には、シール部材の外径変形率［％］は約１０％であるのに対して、シール部材に対して圧縮外力Ｆを印加する場合には、シール部材の外径変形率［％］は約１５％となり、気密性が向上することになる。
【００８６】
したがって、本実施例においては、シール部材と外筒との気密性を低下させることなく、筒状開口部の加締め部変形率を縮小できるため、加締め作業において筒状開口部（加締め部）のいびつな変形や割れが生じるのを防止することができる。また、従来と比べて、筒状開口部の加締め部変形率が同程度であっても、シール部材の外径変形率が大きくなることから、シール部材と筒状開口部との間に生じる圧力（密着力）を増大でき、シール部材と外筒との気密性を向上させることができる。
【００８７】
なお、筒状開口部の加締め変形率を２０％以下に制限することで、加締め変形率が過大になるのを避けることができ、固溶化熱処理などを施さなくとも、筒状開口部がいびつに変形することや割れの発生などを防止することができる。また、筒状開口部の加締め変形率を１５％以下に設定することで、用途や設置環境などの影響によりガスセンサが高温になる場合であっても、シール部材の熱膨張による加締め固定圧力の増大が、シール部材に亀裂などが生じるレベルにまで到達するのを回避できる。他方、ケーシングとシール部材との間の気密性として、必要最低限の気密性を維持するためには、筒状開口部の加締め変形率を、１０％以上に設定することが望ましい。
【００８８】
ところで、リード線の被覆材料としては、ある程度の耐熱性を有する材料として、ＰＴＦＥ（いわゆるテフロン（登録商標））が使われることが多い。しかし、ＰＴＦＥは、２６０℃以上の環境下では、外部から圧力がかかると、圧縮によってシール部材のリード線挿通孔から流れ出てしまう場合がある。このような現象により、被覆が細くなり、リード線の外面とリード線挿通孔の内面との間に隙間が生じると、ガスセンサとして気密性が低下する虞がある。
【００８９】
これに対して、本実施例のガスセンサでは、シール部材１１に対して軸線方向に圧縮外力を印加していることから、リード線の被覆が細くなる場合であっても、圧縮外力によってシール部材のリード線挿通孔の横方向（径方向）寸法が縮小されることから、ガスセンサとしての気密性を維持することができる。
【００９０】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されることはなく、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施例では、ケーシング（詳細には、外筒）の筒状開口部において、２箇所に加締め部（圧縮維持用加締め部６６、固定用加締め部６７）を備えるガスセンサについて説明したが、圧縮維持用加締め部６６のみを備えるように構成しても良い。これにより、センサ製造工程において、固定用加締め部６７を形成する作業を省略することができ、センサ製造作業の簡略化を図ることができる。
【００９１】
また、圧縮維持用加締め部のみを備えるようにガスセンサを構成する場合であっても、例えば、圧縮維持用加締め部の内面とシール部材の外面との接触面積を大きく確保することで、高い気密性が要求される用途に使用可能なガスセンサを実現することができる。
【００９２】
図５に、大型圧縮維持用加締め部７０を備える第２ガスセンサ１２のうち、筒状開口部６３に相当する後端部分の断面図を示す。なお、第２ガスセンサ１２は、加締め部以外の構成は、上述したガスセンサ１と同様の構成である。
つまり、シール部材１１を加締め固定するにあたり、筒状開口部６３のうち、圧縮状態のシール部材１１のシール後端面１９からシール部材１１の挿入方向中央部２０までの領域に加えて、その領域の先端側に位置する部分までを含む箇所を、径方向内側に加締めることで、大型圧縮維持用加締め部７０を形成するのである。
【００９３】
このように、シール部材１１の挿入方向にわたり幅広く形成される大型圧縮維持用加締め部７０を備えることで、ケーシング４（外筒６の筒状開口部６３）とシール部材１１との接触面積を拡大できる。
よって、第２ガスセンサ１２によれば、ケーシング４（詳細には、外筒６の筒状開口部６３）の内面とシール部材１１の外面との接触面積を拡大できると共に、密着力を増大できることから、ケーシング４とシール部材１１との間の気密性を向上でき、高い気密性が要求される用途に使用可能なガスセンサを実現できる。
【００９４】
また、圧縮維持用加締め部および固定用加締め部は、図１に示すように、互いに離れた位置に形成する場合に限られることはなく、互いに隣接する位置に形成しても良い。
図６に、互いに隣接する第２圧縮維持用加締め部７３および第２固定用加締め部７４を備える第３ガスセンサ１３のうち、筒状開口部６３に相当する後端部分の断面図を示す。なお、第３ガスセンサ１３は、加締め部以外の構成は、上述したガスセンサ１と同様の構成である。
【００９５】
この第３ガスセンサ１３は、ガスセンサ１と同様に、ケーシング４（外筒６の筒状開口部６３）とシール部材１１との間の気密性を良好に維持可能なガスセンサとなる。
さらに、筒状開口部に形成する加締め部は、２箇所以下に限られることはなく、３箇所以上の加締め部（例えば、圧縮維持用加締め部を１箇所、固定用加締め部を２箇所）を備えるようにガスセンサを構成しても良く、これにより、さらに高い気密性が要求される用途に使用可能なガスセンサを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のガスセンサの全体構成を示す断面図である。
【図２】シール部材を外筒の筒状開口部に加締め固定する作業の各段階を示す説明図である。
【図３】シール部材について、圧縮外力Ｆが印加されていない状態（左側）から、圧縮外力Ｆの印加により圧縮変形した状態（右側）への変化の様子を表す説明図である。
【図４】圧縮圧力を変化させて、圧縮外力に対するシール部材の外径寸法を測定した測定結果である。
【図５】大型圧縮維持用加締め部を備える第２ガスセンサのうち後端部分の断面図である。
【図６】互いに隣接する第２圧縮維持用加締め部および第２固定用加締め部を備える第３ガスセンサのうち後端部分の断面図である。
【図７】検出素子２の構成を表す分解斜視図である。
【図８】検出素子のうち軸線方向における後端側部分を表す概略側面図である。
【符号の説明】
１…ガスセンサ、２…検出素子、４…ケーシング、５…主体金具、６…外筒、７…セパレータ、１１…シール部材、１２…第２ガスセンサ、１３…第３ガスセンサ、１７…リード線挿通孔、１８…シール先端面、１９…シール後端面、２０…挿入方向中央部、２１…リード線、２５…検出部、５１…支持部材、５２…充填部材、５３…スリーブ、５４…段部、５８…内部空間、５９…先端開口端部、６３…筒状開口部、６５…位置決め用加締め部、６６…圧縮維持用加締め部、６７…固定用加締め部、７０…大型圧縮維持用加締め部、７３…第２圧縮維持用加締め部、７４…第２固定用加締め部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas sensor for detecting a gas component to be measured, and a gas sensor manufacturing method (sensor manufacturing method).
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, a detection element for detecting a gas component to be measured, a casing (housing and protective cover) formed so as to be able to house the detection element therein, and a lead for inserting a lead wire from the outside to the inside of the casing. There is a gas sensor including an elastic seal member (elastic insulating member) having a line insertion hole.
[0003]
In such a gas sensor, an elastic seal member is inserted into a cylindrical opening of a casing, and then the cylindrical opening is crimped inward to deform the elastic seal member into the cylindrical opening. There are known ones having a structure for fastening and fixing (Patent Documents 1 and 2).
[0004]
In the gas sensor having the configuration in which the elastic seal member is crimped and fixed as described above, the outer diameter of the elastic seal member is set to be smaller than the inner diameter of the cylindrical opening of the casing, so that the elasticity with respect to the cylindrical opening is reduced. It is possible to improve the workability of assembling the seal member, and it is possible to manufacture a gas sensor by absorbing errors in component dimensions and the like.
[0005]
Also, in order to improve the airtightness between the lead wire and the lead wire insertion hole (elastic seal member), the elastic seal member is so arranged that the inner diameter of the lead wire insertion hole is smaller than the outer diameter of the lead wire. May form. In this case, since the outer diameter of the elastic seal member after the lead wire is inserted is increased, the outer diameter of the elastic seal member is secured in order to secure a clearance corresponding to the expansion of the outer diameter with the insertion of the lead wire. The dimension may be set smaller than the inner diameter of the cylindrical opening of the casing.
[0006]
By setting the outer diameter of the elastic seal member and the inner diameter of the cylindrical opening of the casing in this way, the elastic seal member is loosely inserted into the cylindrical opening of the casing, and then the above-mentioned crimping fixation is performed. Since it can be performed, the workability of assembling the elastic seal member can be improved.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-229897 (Claim 1, FIG. 1, paragraph numbers [0018], [0029])
[Patent Document 2]
JP-A-9-54063 (Claim 1, FIG. 1, FIG. 4, paragraph number [0035])
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of manufacturing a gas sensor in which the outer diameter of the elastic seal member is set smaller than the inner diameter of the cylindrical opening of the casing, the elastic seal member is securely swaged and fixed at the cylindrical opening after swaging. Therefore, it is necessary to increase the crimping deformation rate (crimping deformation amount) in the crimping operation of the cylindrical opening.
[0009]
As described above, when the caulking deformation rate is increased to reduce the diameter of the caulked portion, there is a possibility that the cylindrical opening may be deformed into an irregular shape or a casing may be cracked in the caulking operation. And other problems arise.
On the other hand, by reducing the clearance dimension (gap dimension) between the outer surface of the elastic seal member and the inner surface of the cylindrical opening, it is conceivable to prevent irregular deformation and cracks from occurring. However, by doing so, the insertion resistance of the elastic seal member into the cylindrical opening of the casing is increased, so that the assembling workability is reduced, and errors in component dimensions are absorbed. The effect cannot be expected.
[0010]
Alternatively, it is conceivable to limit the caulking deformation rate to a certain value or less and set a lower limit value for the radial dimension of the caulked portion to prevent irregular deformation or cracking. However, when such a restriction is provided, the crimping fixing force of the elastic seal member by the cylindrical opening may be insufficient. In such a case, the connection between the casing (cylindrical opening) and the elastic seal member may be insufficient. The airtightness between them may be reduced.
[0011]
It is also conceivable that the solution heat treatment (annealing) reduces the rigidity of the casing and facilitates the caulking operation. However, when the rigidity of the casing is actively reduced, the casing is easily deformed by an external impact, and there is a possibility that the strength required in an actual use environment and, consequently, the reliability of the gas sensor may not be satisfied. .
[0012]
The present invention has been made in view of such a problem, and a gas sensor having a structure in which an elastic seal member is crimped and fixed to a cylindrical opening of a casing, and a method for manufacturing such a gas sensor, comprising: In addition to improving the workability of assembling, it is possible to suppress the effects of errors in parts dimensions and the like, and to suppress irregular deformation and cracking of the casing (cylindrical opening) at the time of caulking work. An object of the present invention is to provide a gas sensor manufacturing method and a gas sensor that can be securely caulked and fixed and have good airtightness.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method according to the first aspect of the present invention is directed to a method for detecting an object, comprising: a detection element extending in an axial direction and having a tip end directed to a gas to be measured; and a cylindrical shape surrounding a radial periphery of the detection element. A casing having an element holding portion for holding the element, and having a cylindrical opening at the rear end side that communicates from the outside to the internal space of the casing, and a lead wire electrically connected to the detection element from the outside to the internal space of the casing. It has a lead wire insertion hole for introduction, and is disposed inside the casing in order to position the elastic seal member inserted in the cylindrical opening and the elastic seal member in the cylindrical opening in the axial direction. A positioning portion provided on the distal end side with respect to the elastic seal member, wherein the elastic seal member is loosely inserted into the cylindrical opening and inserted into the cylindrical opening. Pressure is applied to the elastic seal member in the insertion direction from the rear end side toward the positioning portion, and the elastic seal member is compressed and deformed so that the outer diameter of the elastic seal member is enlarged, and the cylindrical opening is formed. By caulking the portion of the compressed elastic seal member disposed radially outward to the radially inner side, a compression maintaining caulking portion is formed, and the elastic sealing member is caulked by the compression maintaining caulking portion. A method for manufacturing a gas sensor, characterized by fixing.
[0014]
In the method for manufacturing a gas sensor (sensor manufacturing method) of the present invention, the elastic seal member in a state of being loosely inserted into the cylindrical opening of the casing is compressed in the direction of insertion into the casing. At this time, the elastic seal member is compressed and deformed (expanded) radially outward due to the presence of the positioning portion, so that the radial size of the elastic seal member is larger than before compression. By compressing and deforming the elastic seal member in the radial direction in this manner, even though the elastic seal member is loosely inserted into the cylindrical opening, the elastic seal member can be compressed before caulking the cylindrical opening. The gap between the outer surface and the inner surface of the casing (specifically, the cylindrical opening) can be reduced.
[0015]
Then, in a state where the elastic seal member is radially expanded, a compression maintaining caulking portion is formed in a portion of the cylindrical opening which is arranged radially outward of the elastic seal member, so that the compression maintaining caulking portion is formed. The elastic seal member can be sandwiched between the fastening portion and the positioning portion, and the compressed state of the elastic seal member can be maintained. Also, by forming the compression maintaining caulking portion at the cylindrical opening of the casing, the elastic seal member can be caulked and fixed to the casing.
[0016]
That is, when the sensor manufacturing method of the present invention is used, the gap between the outer surface of the elastic seal member and the inner surface of the casing (specifically, the cylindrical opening) is reduced by the compressive deformation of the elastic seal member. Even when the crimping deformation rate at the time of forming the compression maintaining caulking portion is small, a large caulking fixing force of the elastic seal member by the compression maintaining caulking portion can be secured.
[0017]
In the gas sensor manufactured by this sensor manufacturing method, the casing (cylindrical opening) and the elastic seal member are closely attached to each other at the compression maintaining caulking portion without any gap, so that the gas sensor and the casing (cylindrical opening) are in close contact. The airtightness with the elastic seal member can be maintained satisfactorily.
[0018]
Therefore, according to the present invention (claim 1), after the elastic sealing member is loosely inserted into the cylindrical opening of the casing, the amount of caulking of the casing (cylindrical opening) is small. Even so, the elastic seal member can be firmly fixed by caulking by the cylindrical opening, and the airtightness between the casing (cylindrical opening) and the elastic seal member can be well maintained.
[0019]
Further, according to the present invention, since an elastic seal member having an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical opening can be used as the elastic seal member, an insertion operation when inserting the elastic seal member into the cylindrical opening is performed. And the workability of assembling the elastic seal member can be improved. Further, it is possible to prevent the elastic seal member from being unable to be inserted into the cylindrical opening due to an error in component dimensions or an increase in the outer diameter dimension of the elastic seal member due to lead wire insertion. A gas sensor can be manufactured with less influence.
[0020]
Further, since the crimping deformation rate at the time of forming the crimped portion is small, it is not necessary to perform a solution heat treatment or the like on the casing to facilitate formation of the crimped portion on the casing, It is possible to suppress the occurrence of irregular deformation or cracking of the casing (cylindrical opening) at the time of the caulking operation, and it is possible to secure the strength of the casing required in an actual use environment.
[0021]
In the cylindrical opening, a crimped portion formed by caulking a portion disposed radially outside the elastic seal member in a compressed state is a portion of the portion arranged radially outside the elastic seal member. It is not limited to a caulked portion formed by caulking the whole, and may be a caulked portion formed by caulking a part thereof.
[0022]
In the above sensor manufacturing method, when applying pressure in the insertion direction to the elastic seal member inserted into the cylindrical opening, the outer surface of the elastic seal member may have a cylindrical opening. The elastic sealing member may be compressed and deformed until it comes into contact with the inner surface of the portion.
[0023]
Thereby, the contact area between the inner surface of the cylindrical opening and the outer surface of the elastic sealing member is enlarged, the holding force of the elastic sealing member by the cylindrical opening is increased, and the airtightness can be improved.
Further, before forming the compression maintaining caulking portion, the elastic sealing member is compressed and deformed until the outer surface of the elastic seal member abuts against the inner surface of the cylindrical opening of the casing. Even when the crimping deformation rate at the time of forming is set to be small, it is possible to secure a larger caulking fixing force of the elastic seal member by the compression maintaining caulking portion, and to form the elastic seal member and the cylindrical member. The opening can be brought into close contact with the opening.
[0024]
Then, in the method for manufacturing a gas sensor described above, pressure is applied to the elastic seal member in the insertion direction from the rear end side toward the positioning portion to compress and deform the elastic seal member. Under the state, the compression maintaining caulking portion is formed so as to include at least a part of a portion corresponding to a region from the rear end portion to the center portion in the insertion direction of the elastic sealing member in the cylindrical opening portion. Is also good.
[0025]
As described above, when the compression maintaining caulking portion is formed in a state where pressure is applied in the insertion direction to the elastic sealing member inserted into the cylindrical opening of the casing, the elastic sealing member includes the compression maintaining crimp. At the same time that the pressure in the insertion direction is applied between the caulking portion and the positioning portion, an elastic restoring force also acts in the insertion direction (axial direction). Therefore, when the formation position of the compression maintaining caulking portion of the cylindrical opening is set to the distal end side, the elastic restoring force of the elastic seal member located at the rear end side of the compression maintaining caulking portion is attracted. In addition, there is a possibility that the elastic seal member may fall out of the casing (the cylindrical opening).
[0026]
Therefore, in the present invention (claim 3), the compression is performed so as to include at least a part of the cylindrical opening corresponding to a region from the rear end of the compressed elastic seal member to the center in the insertion direction. By forming the crimping part for maintenance, the formation position of the crimping part for compression maintenance is specified.
[0027]
By specifying the formation position of the compression maintaining caulking portion in this manner, it is possible to reduce the proportion of the portion of the elastic seal member located on the rear end side with respect to the compression maintaining caulking portion. Thereby, the elastic restoring force of the elastic seal member located on the rear end side of the compression maintaining caulking portion can be reduced, and after the compression maintaining caulking portion is formed, the elastic seal member is in the casing (cylindrical shape). (Opening) can be effectively suppressed. In forming the compression maintaining caulking portion in a portion of the cylindrical opening corresponding to a region from the rear end of the compressed elastic seal member to the center in the insertion direction, a part of the region is formed. It may be formed, may be formed over the entire area, or may be formed over the entire cylindrical opening.
[0028]
In the method for manufacturing a gas sensor according to the third aspect of the present invention, as described in the fourth aspect, of the cylindrical opening, the distal end side of the position where the crimping portion for maintaining compression is formed, and By caulking at least a part of the portion corresponding to the region up to the rear end of the positioning portion radially inward, it is preferable to form a fixing caulking portion having an outer diameter larger than the compression maintaining caulking portion. .
[0029]
In this way, by providing a plurality of caulking portions such as a caulking portion for maintaining compression and a caulking portion for fixing in the axial direction of the cylindrical opening of the casing, the casing (cylindrical opening) of the elastic seal member is provided. Can be improved, and the airtightness between the casing and the elastic seal member can be further improved. Further, by forming the compression maintaining caulking portion smaller than the outer diameter of the fixing caulking portion, it is possible to more favorably prevent the elastic seal member from coming out of the casing (cylindrical opening).
[0030]
It is desirable that the timing of forming the fixing caulking portion is set at the same time as the timing of forming the compression maintaining caulking portion, or at a time later than the timing of forming the compression maintaining caulking portion. The compressed state of the seal member can be reliably maintained.
[0031]
Next, in the above sensor manufacturing method, the crimping deformation rate of the cylindrical opening when forming the compression maintaining crimping portion in the cylindrical opening of the casing is 20. % Or less.
Note that the crimping deformation rate here refers to the outer diameter before crimping when the diameter is reduced from the outer diameter of the cylindrical opening before the crimping to the outer diameter after crimping. It refers to the ratio of the diameter difference dimension. For example, when the outer diameter before the crimping operation is 16.0 [mm] and the outer diameter after the crimping operation is 14.4 [mm], the reduced diameter difference size is 1.6 [mm]. mm], which is equivalent to 10% of the outer diameter (16.0 [mm]) before the crimping operation, and thus the crimping deformation rate is 10%.
[0032]
If the crimping deformation rate of the cylindrical opening is not more than 20%, the crimping deformation is not excessive, so that the cylindrical opening can be deformed into an irregular shape without performing a solution heat treatment or the like. Cracking can be prevented.
By the way, the gas sensor may be heated to a high temperature depending on the application or installation environment, and as the temperature rises, the elastic seal member expands thermally, the pressure for caulking and fixing increases, and cracks and the like occur in the elastic seal member. May occur.
[0033]
In order to solve such a problem, in the above-described sensor manufacturing method, as described in claim 6, the crimping of the cylindrical opening when forming the compression maintaining crimping portion in the cylindrical opening of the casing is performed. The tightening deformation rate is preferably set to 15% or less.
That is, by reducing the crimping deformation rate in this way, it is possible to suppress an increase in the crimping fixing pressure before the elastic seal member is cracked when the elastic seal member thermally expands.
[0034]
In order to maintain the airtightness between the casing and the elastic seal member, it is desirable that the crimping deformation rate is set to 10% or more.
According to another aspect of the present invention, there is provided a detecting element extending in an axial direction and having a tip end directed to a gas to be measured, and a radial direction of the detecting element. A casing having a cylindrical shape surrounding the periphery, having an element holding portion for holding the detection element, and having a cylindrical opening on the rear end side that communicates with the internal space from the outside, and a lead that is electrically connected to the detection element. It has a lead wire insertion hole for introducing a wire from the outside into the internal space of the casing, and performs positioning in the axial direction of the elastic seal member inserted into the cylindrical opening and the elastic seal member in the cylindrical opening. A positioning portion provided on the distal end side with respect to the elastic seal member disposed inside the casing, wherein the elastic seal member has a diameter of the elastic seal member of the cylindrical opening. It is caulked and fixed by a compression maintaining caulking portion formed by caulking a portion arranged on the outer side radially inward, and a positioning portion and a compression maintaining caulking portion of the elastic seal member. The gas sensor is characterized in that the portion disposed between the two is fixed by caulking in a state where pressure is applied in the direction of insertion into the cylindrical opening.
[0035]
According to the present invention (claim 7), the elastic seal member is crimped and fixed to the cylindrical opening of the casing by forming the compression maintaining crimping portion. It should be noted that a portion disposed between the compression-holding portion and the compression-maintaining crimping portion is crimped and fixed in a state where pressure is applied in a direction of insertion into the cylindrical opening. The elastic seal member crimped and fixed in this way has a casing disposed between the positioning portion and the compression maintaining crimping portion in a state in which the portion is positively expanded radially outward. The gap between the (cylindrical opening) and the elastic seal member is closely contacted without any gap. Therefore, it is possible to provide a gas sensor that can maintain good airtightness between the casing (cylindrical opening) and the elastic seal member.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a gas sensor according to an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a gas sensor (in other words, an oxygen sensor) mounted on an exhaust pipe or the like of an internal combustion engine and detecting oxygen will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the entire configuration of the gas sensor 1 according to the present embodiment.
[0037]
In the present embodiment, the lower side of the gas sensor 1 in the figure corresponds to the “front end side of the gas sensor” described in the above claims, and similarly, the upper side in the figure corresponds to the “rear end side of the gas sensor”. ".
As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 includes a plate-like detection element 2 extending in the axial direction, a casing 4 that houses the detection element 2, and the like.
[0038]
As shown in FIG. 7, the detection element 2 is made of zirconia (ZrO 2 ) And a heater 35 for heating the oxygen concentration battery element 31 to a predetermined activation temperature. It is held by the metal shell 5 as shown in FIG. FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the detection element 2. FIG. 8 is a schematic side view showing a rear end portion of the detection element 2 in the axial direction.
[0039]
On both side surfaces (upper and lower surfaces in FIG. 7) on the tip side (left side in FIG. 7) of the oxygen concentration cell element 31, a detection electrode 32 as a detection unit 25 for detecting oxygen concentration and a reference electrode 39 (each made of platinum) Are formed on the surface (the upper surface in FIG. 7) opposite to the contact surface with the heater 35, the terminal connection electrode 33 electrically connected to the detection electrode 32, and the terminal connection electrode electrically connected to the reference electrode 39. 34 are arranged side by side. In this embodiment, the detection electrode 32 and the terminal connection electrode 33 are formed integrally. The reference electrode 39 and the terminal connection electrode 34 are electrically connected via a through hole (not shown) penetrating the oxygen concentration cell element 31.
[0040]
In the heater 35, a resistance heating element pattern 36 is embedded in a ceramic base (specifically, the resistance heating element pattern 36 is disposed between ceramic sheets), and a rear end of the heater 35 (see FIG. 7), a pair of terminal connection electrodes for receiving electric power for driving the heater from the outside is provided on a surface (a lower surface in FIG. 7) opposite to the contact surface with the oxygen concentration cell element 31. 37 and 38 are formed. The terminal connection electrodes 37 and 38 are electrically connected to both ends of the resistance heating element pattern 36 via two through holes (not shown) penetrating one ceramic sheet. Note that, specifically, the four terminal connection electrodes 33, 34, 37, and 38 are symmetrically arranged with respect to the axial center of the detection element 2 as shown in FIG. Although not shown in FIG. 7, a porous electrode protection layer is laminated on the surface of the oxygen concentration battery element 31 on which the detection electrode 32 is formed, in order to ensure the poisoning resistance of the detection electrode 32. You.
[0041]
Returning to FIG. 1, the casing 4 holds the detecting element 2 and projects the detecting portion 25 of the detecting element 25 into an exhaust pipe or the like. And an outer cylinder 6 forming an internal space 58 therebetween.
The metal shell 5 has a through hole 9 formed to penetrate in the axial direction, is formed in a hollow shape with both ends opened by the through hole 9, and protrudes outward from the center outside in the axial direction. It has a cylindrical shape with a flange 47.
[0042]
An inwardly protruding step 54 is provided on the inner periphery of the through hole 9 of the metal shell 5 on the tip side, and the ceramic support member 51 is locked to the step 54 via a ring 55. ing. The through hole 9 of the metal shell 5 is filled with a ceramic support member 51 and a talc powder filled on the rear end side of the support member 51 so as to surround the periphery of the long plate-shaped detection element 2. The member 52 and a ceramic sleeve 53 for pressing the filling member 52 from the rear end side to the front end side are laminated in this order from the front end side (lower in the figure) to the rear end side (upper in the figure). .
[0043]
Note that the support member 51 and the sleeve 53 are formed of insulating ceramics as a cylindrical body having an insertion hole through which the detection element 2 can be inserted.
As shown in FIG. 1, the rear end portion of the sleeve 53 has a configuration in which the central portion 44 protrudes from the peripheral portion 45 in a stepped manner. At the rear end of the sleeve 53, an annular seal ring 56 is placed on the rear end side surface of the peripheral edge 45, and the sleeve 53 is placed behind the metal shell 5 via the seal ring 56. It is urged and fixed to the front end side by the metal fitting rear end 57 located at the end. At this time, the surface of the central portion 44 projects rearward from the rear end portion 57 of the metal fitting.
[0044]
That is, the filling member 52 is disposed between the inner peripheral surface of the metal shell 5 and the outer peripheral surface of the detection element 2 on the rear end side of the support member 51, and a cylindrical sleeve is further provided on the rear end side of the filling member 52. When the rear end portion (metal rear end portion 57) of the metal shell 5 is crimped toward the inner front end in a state where the sealing member 53 and the seal ring 56 are sequentially inserted coaxially, the filling member 52 is pressurized and filled. Thus, the detection element 2 is firmly fixed to the metal shell 5.
[0045]
At this time, the metal shell 5 protrudes from the front end side of the through hole 9 the front end side including the detection unit 25 of the detection element 2, and protrudes the rear end side of the detection element 2 from the rear end side of the through hole 9. Further, on the outer periphery of the metal shell 5, a mounting screw portion 46 is formed which can be screwed into a mounting hole (not shown) formed in a wall surface of a pipe filled with the gas to be measured, such as an exhaust pipe. By screwing the mounting screw portion 46 into the mounting hole and fixing the gas sensor 1 to the pipe, the distal end side of the detecting element 2 on which the detecting portion 25 is formed is exposed to the gas to be measured filling the pipe. It can be placed inside the tube.
[0046]
The first ceramic separator 40 is formed in a cylindrical shape having an internal through hole 41 penetrating in the axial direction. The internal through-hole 41 has a substantially H-shaped cross-sectional shape (not shown) in a plane perpendicular to the axial direction, and is formed in such a size that the detection element 2 and the four metal terminals 60 can be arranged. An inwardly protruding rib portion (not shown) is provided to partition an arrangement area of the plurality of metal terminals 60, respectively. The first ceramic separator 40 is fired in a state in which the ceramic powder is formed into the above-described shape, and is not an assembling type but is configured by a single member.
[0047]
The metal terminal 60 is made of a well-known metal such as Inconel or stainless steel which can be elastically deformed and retain its elasticity (spring elasticity) even when repeatedly exposed to a high temperature. Further, the metal terminal 60 is sandwiched between the rear end side surface of the detection element 2 and the inner surface of the first ceramic separator 40 (internal through-hole 41) so that the metal terminal 60 can be elastically deformed. The elastic portion 26 has a corrugated elastic portion 26 having a plurality of height differences in the space direction with respect to the ceramic separator 40, and a locking portion 27 that is bent at a substantially right angle at the tip of the elastic portion 26. Further, the metal terminal 60 has a rear end portion electrically connected to the lead wires 21 and 22 by caulking.
[0048]
That is, the first ceramic separator 40 holds the detection element 2 and the four metal terminals 60 in the internal through-hole 41, and connects the terminal connection electrodes 33, 34, 37, 38 of the detection element 2 to the metal terminals 60 ( Specifically, it is provided for electrically connecting the elastic portion 26). The first ceramic separator 40 is held inside the outer cylinder 6 by the elastic force (elastic restoring force) of the elastic portion 26 sandwiched between the internal through hole 41 and the detection element 2.
[0049]
In addition, a metal double protector 81, 82 having a plurality of holes and covering a protruding portion of the detection element 2 is attached to the outer periphery of the distal end side of the metal shell 5 by welding.
Then, after the opening end (tip opening end 59) of the outer cylinder 6 on the tip end side is externally inserted into the metal shell 5 so as to cover the metal fitting rear end 57 of the metal shell 5, the tip opening end 59 is inserted into the metal shell 5. The outer cylinder 6 is attached to the metallic shell 5 by welding from the outside.
[0050]
That is, the casing 4 is configured to hold the detection element 2 in a state where the terminal connection electrodes 33, 34, 37, and 38 are accommodated in the internal space 58 while exposing the detection unit 25 to the gas to be measured. Note that the step portion 54 corresponds to an element holding portion described in the claims.
[0051]
The outer cylinder 6 is provided at its rear end (upper side in FIG. 1) with a cylindrical opening 63 that communicates with the interior space 58 of the outer cylinder 6 from outside. Specifically, before the compression maintaining caulking portion 66 and the fixing caulking portion 67) are formed, the substantially cylindrical seal member 11 made of fluoro rubber, which is one of the elastic materials, is loosely fitted. It is formed with an inner diameter dimension that can be inserted into the inside.
[0052]
A portion of the outer cylinder 6 on the tip side (lower side in FIG. 1) of the cylindrical opening 63 is formed with a caulking portion 65 for positioning by caulking from the outside to the inside. I have. In the present embodiment, the positioning caulking portion 65 is formed dispersedly at a plurality of locations (for example, four locations) in the circumferential direction of the cylindrical opening 63. May be formed.
[0053]
The separator 7 has an outwardly protruding flange portion 71 on the outer peripheral surface near the center in the axial direction. When the separator 7 is inserted into the outer cylinder 6 through the cylindrical opening 63 from the rear end side, The front end surface of the flange portion 71 is retained inside the outer cylinder 6 in a manner to be locked to the rear end portion of the inner surface of the positioning caulking portion 65.
[0054]
Next, FIG. 2 shows a rear end portion of the gas sensor 1 corresponding to the cylindrical opening 63 in order to show each stage of the operation of caulking and fixing the seal member 11 to the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a cross section of FIG.
The seal member 11 is formed in a substantially columnar shape having a seal front end face 18 and a seal rear end face 19, as shown in the first explanatory diagram from the left in FIG. The outer diameter dimension in a cross section perpendicular to the direction toward the end face 19 (axial direction) is set to a value smaller than the inner diameter dimension of the cylindrical opening 63 before crimping. For this reason, there is a gap between the outer surface of the seal member 11 and the inner surface of the cylindrical opening 63, and the seal member 11 includes a caulking portion (more specifically, a compression maintaining caulking portion described later). 66, it is configured to be easily inserted into the cylindrical opening 63 before the fixing caulking portion 67) is formed.
[0055]
As shown in FIG. 1, lead wires 21 and 22 (in FIG. 1, two other wires) electrically connected to the terminal connection electrodes 33, 34, 37, and 38 of the detection element 2 are provided on the seal member 11. The four lead wire insertion holes 17 for introducing (omitted) into the internal space 58 of the casing 4 from the outside are formed so as to penetrate in the axial direction of the seal member 11.
[0056]
Next, in the manufacturing method of the gas sensor 1, an operation procedure when the seal member 11 is inserted into the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6 and fixed by caulking will be described with reference to FIG.
In the operation of caulking and fixing the seal member 11 at the cylindrical opening 63, first, as shown in the first explanatory diagram from the left in FIG. Into the opening 63. At this time, the position of the seal member 11 inside the cylindrical opening 63 is determined by the contact of the seal distal end surface 18 with the separator 7. As described above, in the separator 7, the flange portion 71 is locked to the rear end portion of the inner surface of the positioning caulking portion 65, and the inside of the cylindrical opening portion 63 (in other words, the outer cylinder 6). The position of the seal member 11 at the tubular opening 63 is determined by determining its own position.
[0057]
Next, as a second stage, as shown in the second explanatory diagram from the left in FIG. 2, the sealing member 11 inserted into the cylindrical opening 63 is directed from the sealing rear end face 19 to the separator 7. A compression external force F is applied in the direction to compressively deform the seal member 11 so that the outer diameter of the seal member 11 is enlarged.
[0058]
Here, in FIG. 3, the state of the seal member 11 changing from a state where no external compression force F is applied (left side in FIG. 3) to a state where the seal member 11 is compressed and deformed by application of the external compression force F (right side in FIG. 3). FIG. As shown in FIG. 3, a seal member to which a compressive external force F is applied in the axial direction with respect to an outer diameter dimension (outer diameter dimension W1 before external force application) of the seal member 11 (left side in FIG. 3) before external force application. 11 (right side in FIG. 3) undergoes compression deformation so as to expand in the radial direction, and the outer diameter (the outer diameter W2 when an external force is applied) becomes larger than the outer diameter W1 before the external force is applied.
[0059]
FIG. 4 shows a measurement result obtained by measuring the outer diameter of the seal member 11 with respect to the external compression force F while changing the external compression force F. Note that the seal member 11 has an outer diameter of 14.06 [mm] when no external compressive force F is applied in the axial direction.
According to the measurement results shown in FIG. 4, since the outer diameter of the seal member 11 increases as the external compression force F increases, the external diameter of the seal member 11 is increased by the application of the external compression force F. It can be seen that it is compressed and deformed. For example, when 200 [N] is applied as the external compression force F, the outer diameter of the seal member 11 expands to 14.90 [mm].
[0060]
For this reason, as shown in the second from the left in FIG. 2, the outer peripheral side surface of the seal member 11 arranged in the cylindrical opening 63 is Can be in contact with
Next, in the third stage, as shown in the third explanatory drawing from the left in FIG. 2 (in other words, the second from the left), the cylindrical opening 63 is compressed and deformed. Of these, a part of a portion corresponding to the region C from the sealing rear end face 19 of the sealing member 11 to the center portion in the insertion direction (center portion 20 in the insertion direction) is swaged from the outside in the radial direction to the inside in the circumferential direction. Thus, an operation of forming the compression maintaining caulking portion 66 is performed. Thereby, the compressed sealing member 11 can be sandwiched in the axial direction between the rear end face of the separator 7 and the compression maintaining caulking portion 66, and the sealing member 11 is caulked to the casing 4 by the compression maintaining caulking portion 66. Can be fastened and fixed.
[0061]
Further, in the fourth stage, as shown in the first explanatory diagram from the right in FIG. 2, the distal end of the cylindrical opening 63 with respect to the compression maintaining caulking portion 66 and up to the rear end surface of the separator 7. By caulking a part of the region radially inward, a caulking portion 67 for caulking and fixing the seal member 11 is formed. In forming the fixing caulking portion 67, the cylindrical opening 63 is caulked so that the outer diameter of the fixing caulking portion 67 is larger than the outer diameter of the compression maintaining caulking portion 66. It was formed by adjusting the tightening deformation rate.
[0062]
As a method for manufacturing the gas sensor 1, by performing the above-described operation procedure, the seal member 11 can be crimped and fixed at the cylindrical opening 63, and the gas sensor 1 can be manufactured.
In the gas sensor 1 of this embodiment, the step 54 of the metal shell 5 corresponds to the element holding portion described in the claims, the seal member 11 corresponds to an elastic seal member, and the separator 7 and the positioning member. The fastening portion 65 corresponds to a positioning portion.
[0063]
As described above, in the manufacturing method of the gas sensor 1 of the present embodiment, the sealing member 11 in a state of being loosely inserted into the cylindrical opening 63 of the casing 4 (specifically, the outer cylinder 6) is attached to the casing 4. Compress in the direction of insertion into At this time, the seal member 11 is compressed and deformed (expanded) radially outward due to the presence of the separator 7 and the positioning caulking portion 65, and the radial dimension of the seal member 11 is increased as compared to before the compression. become. By compressing and deforming the seal member 11 in the radial direction as described above, the seal member 11 is inserted into the tubular opening 63 in a loose fit state, but before the cylindrical opening 63 is swaged, The gap between the outer surface of the casing 11 and the inner surface of the casing 4 (specifically, the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6) can be reduced.
[0064]
Then, in a state where the seal member 11 is expanded in the radial direction, the compression maintaining caulking portion 66 is formed in a portion of the cylindrical opening 63 which is disposed radially outside the seal member 11, thereby maintaining the compression. The seal member 11 can be sandwiched between the crimping portion 66 and the separator 7, and the compressed state of the seal member 11 can be maintained. Further, by forming the compression maintaining caulking portion 66 in the cylindrical opening 63 of the casing 4, the seal member 11 can be caulked and fixed to the casing 4.
[0065]
That is, when the sensor manufacturing method of the present embodiment is used, the gap between the outer surface of the seal member 11 and the inner surface of the outer cylinder 6 (specifically, the cylindrical opening 63) is reduced by the compression deformation of the seal member 11. Therefore, even when the crimping deformation rate at the time of forming the compression maintaining caulking portion 66 is small, a large caulking fixing force of the seal member 11 by the compression maintaining caulking portion 66 is ensured. Can be.
[0066]
In the gas sensor 1 manufactured by this sensor manufacturing method, the casing 4 (specifically, the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6) and the seal member 11 are tightly adhered to each other at the compression maintaining caulking portion 66 without any gap. By doing so, the airtightness between the casing 4 (the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6) and the seal member 11 can be favorably maintained.
[0067]
Therefore, according to the sensor manufacturing method of this embodiment, when the sealing member 11 is loosely inserted into the casing 4 (the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6), the casing 4 (the cylindrical shape of the outer cylinder 6) is inserted. Even when the amount of caulking of the opening 63) is small, the sealing member 11 can be firmly caulked and fixed by the cylindrical opening 63, and the casing 4 (the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6) can be fixed. It is possible to maintain good airtightness with the seal member 11.
[0068]
Further, in this embodiment, the seal member 11 whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the cylindrical opening 63 is used, and since the seal member 11 can be easily inserted into the cylindrical opening 63, The workability of assembling the seal member 11 can be improved. Further, it is possible to prevent the sealing member 11 from being unable to be inserted into the cylindrical opening 63 due to an influence of a component size error, an increase in the outer diameter of the sealing member 11 due to the insertion of the lead wires 21 and 22, and the like. The gas sensor 1 can be manufactured while suppressing the influence of errors and the like.
[0069]
Further, since the crimping deformation rate when forming the caulked portion is small, the casing 4 is formed in order to facilitate the formation of the caulked portion in the casing 4 (the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6). It is no longer necessary to perform a solution heat treatment or the like, and it is possible to suppress the occurrence of irregular deformation and cracking of the casing 4 (the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6) at the time of caulking work, and to reduce the occurrence of an actual use environment. The required strength of the casing 4 can be secured.
[0070]
In addition, before forming the compression maintaining caulking portion 66, the seal member 11 is compressed and deformed until the outer surface of the seal member 11 and the inner surface of the cylindrical opening 63 of the casing 4 come into contact with each other. Even when the crimping deformation rate at the time of forming the tightening portion 66 is set to be small, it is possible to secure a larger caulking fixing force of the seal member 11 by the compression maintaining caulking portion 66, and at the same time, the sealing member 11 and the cylindrical opening 63 can be brought into close contact with each other.
[0071]
In the present embodiment, the portion of the cylindrical opening 63 corresponding to the region C from the rear end (the seal rear end face 19) of the compressed seal member 11 to the center 20 in the insertion direction of the seal member 11. The formation position of the compression maintaining caulking portion 66 is specified so as to form the compression maintaining caulking portion 66 so as to include at least a part.
[0072]
By specifying the formation position of the compression maintaining caulking portion 66 in this manner, the elastic restoring force of the seal member 11 located on the rear end side with respect to the compression maintaining caulking portion 66 can be reduced, and the compression maintenance can be performed. After the formation of the use caulking portion 66, the sealing member 11 can be effectively prevented from coming out of the casing 4 (the tubular opening 63).
[0073]
Further, in the gas sensor manufacturing method according to the present embodiment, in the cylindrical opening 63, a region closer to the front end than the position where the compression maintaining caulking portion 66 is formed and up to the rear end of the separator 7. By caulking at least a part of the corresponding portion radially inward, a fixing caulking portion 67 having an outer diameter larger than the compression maintaining caulking portion 66 is formed.
[0074]
In this way, by providing a plurality of caulking portions such as the caulking portion 66 for maintaining compression and the caulking portion 67 for fixing in the axial direction of the cylindrical opening 63 of the casing 4, the casing 4 ( The caulking fixing force to the cylindrical opening 63) can be improved, and the airtightness between the casing 4 and the seal member 11 can be further improved. Further, by forming the compression maintaining caulking portion 66 smaller than the outer diameter of the fixing caulking portion 67, it is possible to more appropriately prevent the seal member 11 from coming out of the casing 4 (the cylindrical opening 63). Can be.
[0075]
The timing of forming the fixing caulking portion 67 may be the same as the timing of forming the compression maintaining caulking portion 66. By forming the fixing caulking portion 67 and the compression maintaining caulking portion 66 at the same time, the caulking process can be performed at once, and the production efficiency of the gas sensor can be improved.
[0076]
Further, in the gas sensor 1 of the present embodiment, the sealing member 11 is fixed by caulking to the cylindrical opening 63 of the casing 4 by forming the compression maintaining caulking portion 66. It should be noted that the portion disposed between the separator 7 and the compression maintaining caulking portion 66 is caulked and fixed in a state where pressure is applied in the direction of insertion into the cylindrical opening 63. It is a point to be done. The seal member 11 fixed and fixed in this manner is in a state in which a portion disposed between the separator 7 and the compression-maintaining crimp portion 66 is in a state of being positively expanded radially outward. The space between the casing 4 (the cylindrical opening 63) and the seal member 11 is closely adhered without any gap. Therefore, the gas sensor 1 is a gas sensor that can maintain good airtightness between the casing 4 (the cylindrical opening 63) and the seal member 11.
[0077]
Here, the portion of the seal member 11 disposed between the separator 7 and the compression maintaining caulking portion 66 is caulked in a state where pressure is applied in the direction of insertion into the cylindrical opening 63. The fixation can be verified as follows. That is, in the sealing member 11 which is fixed by caulking in a state where pressure is applied in the insertion direction into the cylindrical opening 63, the cylindrical opening 63 is released from the crimped and fixed state. The length in the axial direction (the direction of insertion into the cylindrical opening 63) of the seal member 11 when taken out of the box (the release dimension H1 in the leftmost explanatory view in FIG. 2) is caulked and fixed. The length in the axial direction (insertion direction) of the seal member 11 in the state (the crimped dimension H2 in the rightmost explanatory view of FIG. 2) is longer.
[0078]
In the gas sensor known in the related art, the elastic seal member is merely inserted into the cylindrical opening of the casing in a loose fit state and then fixed by caulking. Therefore, the elastic seal member is compressed and deformed by caulking. The length of the elastic seal member in the axial direction (in the direction of insertion into the cylindrical opening) when released from the crimped and fixed state and taken out of the cylindrical opening is crimped and fixed. It is shorter than that in the state where it is. From this difference, it is clear that in the gas sensor of the present embodiment, the seal member 11 and the casing 4 (the cylindrical opening 63) are in tight contact with each other as compared with the related art.
[0079]
Here, for each of the case where the external compressive force F in the axial direction is applied to the seal member and the case where the external force is not applied, the deformation ratio [%] of the crimped portion of the cylindrical opening and the outer diameter deformation ratio [%] of the seal member are determined. The relationship will be described.
As the seal member, the same seal member as in the above embodiment (a seal member having an outer diameter of 14.06 [mm] when no external compression force F is applied) is used. A case where 200 [N] is applied will be described. Further, a case will be described in which an outer cylinder having an outer diameter of 15.10 [mm] and a thickness of 0.50 [mm] is used as the outer cylinder before crimping.
[0080]
The deformation rate of the crimped portion of the cylindrical opening is defined as the outer diameter before the crimping operation when the diameter is reduced from the outer diameter of the cylindrical opening before the crimping operation to the outer diameter after the crimping operation. It indicates the ratio of the reduced diameter difference size to the diameter size. Similarly, the outer diameter deformation rate [%] of the seal member also indicates the ratio of the diameter difference of the seal member to the outer diameter of the seal member before the crimping operation.
[0081]
[Table 1] lists each numerical value when no external compression force F is applied, and [Table 2] lists each numerical value when a external compression force F (= 200 [N]) is applied. In each table, each value (outer diameter dimension [mm] of the seal member) and the addition of the cylindrical opening to the outer diameter deformation rate [%] of the seal member in three stages (10%, 15%, 20%) are shown. The outer diameter [mm] of the tightening portion and the deformation ratio [%] of the crimping portion of the cylindrical opening are described.
[0082]
[Table 1]
Figure 2004226117
[0083]
[Table 2]
Figure 2004226117
Generally, as the outer diameter deformation rate [%] of the seal member increases, the restoring elastic force (force of returning to the original shape) of the seal member increases. The generated pressure (adhesion force) increases, and the airtightness between the seal member and the outer cylinder improves. That is, when the outer diameter deformation rate [%] of the seal member is 20%, the airtightness between the seal member and the outer cylinder is better than when it is 10%.
[0084]
Generally, in order to increase the outer diameter deformation rate [%] of the seal member, it is necessary to increase the deformation rate of the crimped portion of the cylindrical opening. Irregular deformation and cracking are likely to occur.
According to [Table 1] and [Table 2], in order to set the outer diameter deformation rate [%] of the seal member to 15%, when the external compressive force F is not applied, the cylindrical opening is added. When the external compression force F is applied, the crimped portion deformation rate [%] of the cylindrical opening is 9.5%, while the crimped portion deformation rate [%] needs to be 14.2%. It turns out that it is enough. That is, by applying a compressive external force F to the seal member, the crimping portion deformation rate of the cylindrical opening required to secure the same airtightness (outer diameter deformation rate [%] of the seal member) [ %] Can be reduced.
[0085]
In other words, even if the crimping portion deformation rate [%] of the cylindrical opening is the same, the outer diameter deformation rate [%] of the sealing member is obtained by applying a compressive external force F to the sealing member. Can be increased, and the airtightness can be improved. Specifically, even when the crimping portion deformation rate [%] of the cylindrical opening is about 9.5%, when the external compression force F is not applied to the sealing member, the outer diameter of the sealing member is deformed. The rate [%] is about 10%, but when a compressive external force F is applied to the seal member, the outer diameter deformation rate [%] of the seal member is about 15%, and the airtightness is improved. Will do.
[0086]
Therefore, in the present embodiment, the crimping portion deformation rate of the cylindrical opening can be reduced without lowering the airtightness between the sealing member and the outer cylinder. ) Can be prevented from being deformed or cracked. In addition, even if the deformation rate of the crimped portion of the cylindrical opening is substantially the same as that of the related art, the outer diameter deformation rate of the seal member increases, so that the deformation occurs between the seal member and the cylindrical opening. The pressure (adhesion) can be increased, and the airtightness between the seal member and the outer cylinder can be improved.
[0087]
By limiting the crimping deformation rate of the cylindrical opening to 20% or less, it is possible to prevent the crimping deformation rate from becoming excessively large, and the cylindrical opening can be formed without performing solution heat treatment or the like. It is possible to prevent deformation into a warp or generation of a crack. Further, by setting the crimping deformation rate of the cylindrical opening to 15% or less, even when the gas sensor becomes high temperature due to the use or installation environment, the crimping fixed pressure due to the thermal expansion of the seal member. Can be prevented from reaching the level at which cracks or the like occur in the seal member. On the other hand, in order to maintain the necessary minimum airtightness between the casing and the seal member, it is desirable to set the crimping deformation rate of the cylindrical opening to 10% or more.
[0088]
By the way, PTFE (so-called Teflon (registered trademark)) is often used as a material having a certain degree of heat resistance as a material for covering the lead wire. However, in an environment of 260 ° C. or higher, PTFE may flow out of the lead wire insertion hole of the seal member due to compression when pressure is applied from the outside. Due to such a phenomenon, the coating becomes thinner, and if a gap is formed between the outer surface of the lead wire and the inner surface of the lead wire insertion hole, the airtightness of the gas sensor may be reduced.
[0089]
On the other hand, in the gas sensor according to the present embodiment, since the external compressive force is applied to the seal member 11 in the axial direction, even when the coating of the lead wire becomes thin, the external force of the seal member can be applied even when the coating of the lead wire becomes thin. Since the lateral (radial) dimension of the lead wire insertion hole is reduced, airtightness as a gas sensor can be maintained.
[0090]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can take various aspects.
For example, in the above-described embodiment, a gas sensor including two caulking portions (a caulking portion 66 for maintaining compression and a caulking portion 67 for fixing) at two locations in a cylindrical opening of a casing (more specifically, an outer cylinder) will be described. However, it may be configured to include only the compression maintaining caulking portion 66. Thereby, in the sensor manufacturing process, the operation of forming the fixing caulking portion 67 can be omitted, and the sensor manufacturing operation can be simplified.
[0091]
Further, even in the case where the gas sensor is configured to include only the compression maintaining caulking portion, for example, by securing a large contact area between the inner surface of the compression maintaining caulking portion and the outer surface of the seal member, it is high. A gas sensor that can be used for applications requiring airtightness can be realized.
[0092]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a rear end portion corresponding to the cylindrical opening 63 of the second gas sensor 12 including the large-size compression maintaining caulking portion 70. The configuration of the second gas sensor 12 is the same as that of the above-described gas sensor 1 except for the configuration of the caulked portion.
In other words, in caulking and fixing the seal member 11, in addition to the region from the sealing rear end face 19 of the compressed seal member 11 to the central portion 20 in the insertion direction of the seal member 11 in the cylindrical opening 63, the region By crimping the portion including the portion located on the distal end side inward in the radial direction, the large compression maintaining crimping portion 70 is formed.
[0093]
Thus, by providing the large compression maintaining caulking portion 70 formed widely in the insertion direction of the seal member 11, the contact area between the casing 4 (the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6) and the seal member 11 can be reduced. Can be expanded.
Therefore, according to the second gas sensor 12, the contact area between the inner surface of the casing 4 (specifically, the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6) and the outer surface of the seal member 11 can be increased, and the adhesion can be increased. In addition, the airtightness between the casing 4 and the seal member 11 can be improved, and a gas sensor that can be used for applications requiring high airtightness can be realized.
[0094]
Further, as shown in FIG. 1, the compression maintaining caulking portion and the fixing caulking portion are not limited to being formed at positions apart from each other, and may be formed at positions adjacent to each other.
FIG. 6 shows a cross-sectional view of a rear end portion corresponding to the cylindrical opening 63 in the third gas sensor 13 including the second compression maintaining crimping portion 73 and the second fixing crimping portion 74 adjacent to each other. . The configuration of the third gas sensor 13 is the same as that of the above-described gas sensor 1 except for the configuration other than the caulked portion.
[0095]
The third gas sensor 13 is a gas sensor that can maintain the airtightness between the casing 4 (the cylindrical opening 63 of the outer cylinder 6) and the seal member 11 similarly to the gas sensor 1.
Furthermore, the number of caulking portions formed in the cylindrical opening is not limited to two or less, and three or more caulking portions (for example, one caulking portion for maintaining compression, and (Two places), the gas sensor may be configured to provide a gas sensor that can be used for applications requiring even higher airtightness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an overall configuration of a gas sensor according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory view showing each step of an operation of caulking and fixing a seal member to a cylindrical opening of an outer cylinder.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of a seal member changing from a state where no external compression force F is applied (left side) to a state where the seal member is compressed and deformed by application of external compression force F (right side).
FIG. 4 is a measurement result obtained by measuring the outer diameter of a seal member with respect to an external compression force while changing the compression pressure.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a rear end portion of a second gas sensor including a large-sized compression-maintaining caulking portion.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a rear end portion of a third gas sensor including a second compression maintaining caulking portion and a second fixing caulking portion adjacent to each other.
FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a detection element 2.
FIG. 8 is a schematic side view illustrating a rear end side portion in the axial direction of the detection element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas sensor, 2 ... Detection element, 4 ... Casing, 5 ... Metal shell, 6 ... Outer cylinder, 7 ... Separator, 11 ... Seal member, 12 ... Second gas sensor, 13 ... Third gas sensor, 17 ... Lead wire insertion hole , 18: Seal tip end face, 19: Seal rear end face, 20: Insertion center part, 21 ... Lead wire, 25 ... Detecting part, 51 ... Support member, 52 ... Filling member, 53 ... Sleeve, 54 ... Step part, 58 ... internal space, 59 ... tip open end, 63 ... cylindrical opening, 65 ... positioning caulking part, 66 ... compression maintaining caulking part, 67 ... fixing caulking part, 70 ... large compression maintaining caulking Tightening part, 73 ... Second compression maintaining crimping part, 74 ... Second fixing crimping part.

Claims (7)

軸線方向に延び、先端側が被測定ガスに向けられる検出素子と、
前記検出素子の径方向周囲を取り囲む筒状をなし、前記検出素子を保持する素子保持部を有すると共に、外部から自身の内部空間に通じる筒状開口部を後端側に有するケーシングと、
前記検出素子に電気的に接続するリード線を外部から前記ケーシングの前記内部空間に導入するためのリード線挿通孔を有し、前記筒状開口部に挿入される弾性シール部材と、
前記筒状開口部での前記弾性シール部材の前記軸線方向における位置決めを行うために、前記ケーシングの内部に配置される前記弾性シール部材よりも先端側に備えられる位置決め部と、
を有するガスセンサの製造方法であって、
前記筒状開口部に前記弾性シール部材を遊嵌状に挿入し、前記筒状開口部に挿入された前記弾性シール部材に対して、後端側から前記位置決め部に向かう挿入方向に圧力を加えて、前記弾性シール部材の外径寸法が拡大するように前記弾性シール部材を圧縮変形させ、
前記筒状開口部のうち、圧縮状態の前記弾性シール部材の径方向外側に配置される部分を、径方向内側に加締めることで、圧縮維持用加締め部を形成し、
前記圧縮維持用加締め部により前記弾性シール部材を加締め固定させること、
を特徴とするガスセンサの製造方法。A detection element extending in the axial direction and having a tip side directed to the gas to be measured;
A casing having a cylindrical shape surrounding the radial periphery of the detection element, having an element holding portion for holding the detection element, and having a cylindrical opening on the rear end side communicating with the internal space from the outside,
An elastic seal member having a lead wire insertion hole for introducing a lead wire electrically connected to the detection element from the outside to the internal space of the casing, and being inserted into the cylindrical opening,
In order to perform positioning in the axial direction of the elastic seal member at the cylindrical opening, a positioning portion provided at a more distal end side than the elastic seal member disposed inside the casing,
A method for manufacturing a gas sensor having
The elastic sealing member is loosely inserted into the cylindrical opening, and pressure is applied to the elastic sealing member inserted into the cylindrical opening in an insertion direction from the rear end side toward the positioning portion. Compressing and deforming the elastic seal member so that the outer diameter of the elastic seal member is increased,
Of the cylindrical opening, a portion arranged radially outside of the elastic seal member in a compressed state is swaged radially inward to form a compression maintaining swaging portion,
By caulking and fixing the elastic seal member by the compression maintaining caulking portion,
A method for manufacturing a gas sensor, comprising: 請求項１に記載のガスセンサの製造方法であって、
前記筒状開口部に挿入された前記弾性シール部材に対して挿入方向に圧力を加えるにあたり、前記弾性シール部材の外面が前記筒状開口部の内面に当接するまで前記弾性シール部材を圧縮変形させること、
を特徴とするガスセンサの製造方法。It is a manufacturing method of the gas sensor according to claim 1,
In applying pressure in the insertion direction to the elastic seal member inserted into the cylindrical opening, the elastic seal member is compressed and deformed until the outer surface of the elastic seal member contacts the inner surface of the cylindrical opening. thing,
A method for manufacturing a gas sensor, comprising: 請求項１または請求項２に記載のガスセンサの製造方法であって、
前記弾性シール部材に対して後端側から前記位置決め部に向かう挿入方向に圧力を加えて、当該弾性シール部材を圧縮変形させた状態下において、前記筒状開口部のうち、前記弾性シール部材における後端部から挿入方向中央部までの領域に対応する部分の少なくとも一部を含むように、前記圧縮維持用加締め部を形成すること、
を特徴とするガスセンサの製造方法。It is a manufacturing method of the gas sensor of Claim 1 or Claim 2, Comprising:
A pressure is applied to the elastic seal member in the insertion direction from the rear end side toward the positioning portion, and in a state where the elastic seal member is compressed and deformed, of the cylindrical opening, Forming the compression maintaining caulking portion so as to include at least a part of a portion corresponding to a region from a rear end portion to a center portion in the insertion direction,
A method for manufacturing a gas sensor, comprising: 請求項３に記載のガスセンサの製造方法であって、
前記筒状開口部のうち、前記圧縮維持用加締め部が形成される位置よりも先端側で、かつ前記位置決め部の後端部までの領域に対応する部分のうち少なくとも一部を径方向内側に加締めることで、前記圧縮維持用加締め部よりも外径寸法が大きい固定用加締め部を形成すること、
を特徴とするガスセンサの製造方法。It is a manufacturing method of the gas sensor of Claim 3, Comprising:
In the cylindrical opening, at least a part of a portion corresponding to a region up to the rear end of the positioning portion on the distal end side from the position where the compression maintaining caulking portion is formed is radially inward. By crimping, forming a fixing crimping portion having a larger outer diameter than the compression maintaining crimping portion,
A method for manufacturing a gas sensor, comprising: 請求項１から請求項４のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、
前記圧縮維持用加締め部を形成する際の前記筒状開口部の加締め変形率が２０％以下であること、
を特徴とするガスセンサの製造方法。It is a manufacturing method of the gas sensor in any one of Claims 1-4, Comprising:
A crimping deformation rate of the cylindrical opening when forming the compression maintaining crimping portion is 20% or less;
A method for manufacturing a gas sensor, comprising: 請求項１から請求項４のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、
前記圧縮維持用加締め部を形成する際の前記筒状開口部の加締め変形率が１５％以下であること、
を特徴とするガスセンサの製造方法。It is a manufacturing method of the gas sensor in any one of Claims 1-4, Comprising:
A crimping deformation rate of the cylindrical opening when forming the compression maintaining crimping portion is 15% or less;
A method for manufacturing a gas sensor, comprising: 軸線方向に延び、先端側が被測定ガスに向けられる検出素子と、
前記検出素子の径方向周囲を取り囲む筒状をなし、前記検出素子を保持する素子保持部を有すると共に、外部から自身の内部空間に通じる筒状開口部を後端側に有するケーシングと、
前記検出素子に電気的に接続するリード線を外部から前記ケーシングの前記内部空間に導入するためのリード線挿通孔を有し、前記筒状開口部に挿入される弾性シール部材と、
前記筒状開口部での前記弾性シール部材の前記軸線方向における位置決めを行うために、前記ケーシングの内部に配置される前記弾性シール部材よりも先端側に備えられる位置決め部と、
を有するガスセンサであって、
前記弾性シール部材は、前記筒状開口部のうち前記弾性シール部材の径方向外側に配置される部分を径方向内側に加締めることで形成される圧縮維持用加締め部により、加締め固定されており、
前記弾性シール部材のうち、前記位置決め部と前記圧縮維持用加締め部との間に配置される部分は、前記筒状開口部への挿入方向に向かって圧力が加えられた状態で加締め固定されていること、
を特徴とするガスセンサ。A detection element extending in the axial direction and having a tip side directed to the gas to be measured;
A casing having a cylindrical shape surrounding the radial periphery of the detection element, having an element holding portion for holding the detection element, and having a cylindrical opening on the rear end side communicating with the internal space from the outside,
An elastic seal member having a lead wire insertion hole for introducing a lead wire electrically connected to the detection element from the outside to the internal space of the casing, and being inserted into the cylindrical opening,
In order to perform positioning in the axial direction of the elastic seal member at the cylindrical opening, a positioning portion provided at a more distal end side than the elastic seal member disposed inside the casing,
A gas sensor having
The elastic seal member is caulked and fixed by a compression maintaining caulking portion formed by caulking a portion of the cylindrical opening disposed radially outward of the elastic seal member radially inward. And
A portion of the elastic seal member, which is disposed between the positioning portion and the compression maintaining caulking portion, is caulked and fixed in a state where pressure is applied in a direction of insertion into the cylindrical opening. is being done,
A gas sensor characterized by the above-mentioned.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007271456A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Hitachi Kokusai Electric Inc Thermocouple fixture and temperature control device for object of temperature measurement
JP2014196917A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 日本碍子株式会社 Gas sensor
JP2015172515A (en) * 2014-03-12 2015-10-01 日本碍子株式会社 gas sensor
US9423368B2 (en) 2013-03-29 2016-08-23 Ngk Insulators, Ltd. Method for manufacturing gas sensor
JP2019015596A (en) * 2017-07-06 2019-01-31 日本特殊陶業株式会社 Sensor
JP2020173234A (en) * 2019-04-15 2020-10-22 日本特殊陶業株式会社 Sensor and manufacturing method thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007271456A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Hitachi Kokusai Electric Inc Thermocouple fixture and temperature control device for object of temperature measurement
JP2014196917A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 日本碍子株式会社 Gas sensor
US9188576B2 (en) 2013-03-29 2015-11-17 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
US9423368B2 (en) 2013-03-29 2016-08-23 Ngk Insulators, Ltd. Method for manufacturing gas sensor
JP2015172515A (en) * 2014-03-12 2015-10-01 日本碍子株式会社 gas sensor
JP2019015596A (en) * 2017-07-06 2019-01-31 日本特殊陶業株式会社 Sensor
JP2020173234A (en) * 2019-04-15 2020-10-22 日本特殊陶業株式会社 Sensor and manufacturing method thereof
JP7149895B2 (en) 2019-04-15 2022-10-07 日本特殊陶業株式会社 SENSOR AND SENSOR MANUFACTURING METHOD

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