JP2007218800A - ガスセンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】取付金具の基端部において過大な応力が作用することを抑制すると共に、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができるガスセンサ及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子２と、該センサ素子２を挿通保持する素子側絶縁碍子１３と、該素子側絶縁碍子１３を内側に保持すると共に外周に取付用ネジ部３９を設けた取付金具３と、該取付金具３の基端側に設けられた大気側カバー４とを有するガスセンサ１。取付金具３は、大気側カバー４が固定される胴部３１と、基端部においてガスセンサ１の径方向内側に向かって屈曲してなる加締め部３２と、該加締め部３２と胴部３１との間において基端側に向かうほどガスセンサ１の中心軸との径方向距離が縮小する縮径部３３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用エンジン等の内燃機関の燃焼制御等に用いることができるガスセンサに関する。

従来より、自動車エンジンの内燃機関等の排気系に設置され、排気ガス中の酸素濃度等を検出するガスセンサがある。
該ガスセンサは、図１６に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子９２と、該センサ素子９２を内側に保持する取付金具９３と、該取付金具９３の基端側に形成された胴部９３１に固定される大気側カバー９４とを有する。
取付金具３は、図１５、図１６に示すごとく、基端部９３０を径方向内側に向かって加締めることにより形成される加締め部９３２と、胴部９３１よりも基端側において上記基端部９３０の径方向の厚みが小さくなるように段状に形成された径変部９３３とを有している。

近年、エンジンは、環境保全の観点から低燃費化及び高出力化が進められており、排ガス温度は上昇傾向にある。そして、排ガス温度が上昇すると、上記ガスセンサの各部の温度も上昇し、ガスセンサの使用を重ねるごとに加締め部９３２による軸方向先端側への加締め力が低下していくおそれがある。その結果、ガスセンサの基端側に形成される大気側雰囲気９１１と先端側に形成される被測定ガス側雰囲気９１２との間の気密性が低下してしまうおそれがある。

そこで、排ガス温度が上昇しても充分に上記加締め力を得ることができるよう取付金具９３の基端部９３０に作用させる荷重を増大させて、予め加締め部９３２による加締め力を増大させておくことも考えられる。
しかしながら、上記荷重を増大させるだけでは、図１６に示すごとく、取付金具９３の基端部９３０全体が、胴部９３１よりも径方向外側に広がるように変形してしまい、胴部９３１に大気側カバー９４を取り付けることが困難となるおそれがある。

また、上記荷重を増大させた場合、加締め部９３２の屈曲位置９３４にバラツキが生じてしまうおそれがある。そして、その結果、加締め部９３２によって先端側へ向かって充分に加締めることが困難となり、大気側雰囲気９１１と被測定ガス側雰囲気９１２との間の気密性が低下してしまうおそれがある。

上記屈曲位置９３４のバラツキを抑制する方法として、基端部９３０の内側に段部を形成して、該段部を起点として加締め部９３２を径方向内側に加締めるよう構成されたガスセンサが提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、上記段部に過大な応力が集中して作用し、亀裂が発生してしまうおそれがある。

特開２００１−２４９１０５号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、取付金具の基端部において過大な応力が作用することを抑制すると共に、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができるガスセンサ及びその製造方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿通保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持すると共に外周に取付用ネジ部を設けた取付金具と、該取付金具の基端側に設けられた大気側カバーとを有するガスセンサであって、
上記取付金具は、上記大気側カバーが固定される胴部と、基端部において上記ガスセンサの径方向内側に向かって屈曲してなる加締め部と、該加締め部と上記胴部との間において基端側に向かうほど上記ガスセンサの中心軸との径方向距離が縮小する縮径部とを有することを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。

本発明の作用効果につき説明する。
上記ガスセンサは、上記加締め部と上記胴部との間において基端側に向かうほど上記中心軸との径方向距離が縮小する上記縮径部を有する。これにより、上記縮径部が形成されている部分において急激に径方向の厚みが変化することがないため、上記加締め部を形成する際に、上記取付金具の基端部において局所的に過大な応力が集中して作用することを防ぐことができる。

また、これにより、加締め部を形成するために上記基端部を径方向内側に向かって折り曲げたとき、その屈曲位置を、上記縮径部よりも基端側の部分に安定させることができる。これにより、上記屈曲位置のバラツキを充分に抑制することができるため、上記加締め部を先端側へ所定の加締め力にて充分に加締めることができる。その結果、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することを防ぐことができる。

以上のごとく、本発明によれば、取付金具の基端部において過大な応力が作用することを抑制すると共に、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができるガスセンサを提供することができる。

第２の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿通保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持すると共に外周に取付用ネジ部を設けた取付金具と、該取付金具の基端側に設けられた大気側カバーとを有するガスセンサであって、
上記取付金具は、上記大気側カバーが固定される胴部と、基端部において上記ガスセンサの径方向内側に向かって屈曲してなる加締め部と、該加締め部と上記胴部との間にあって上記加締め部の最大厚み及び上記胴部の最大厚みよりも厚みが小さい薄肉部を座屈させてなる座屈部とを有しており、
かつ、上記拡径部の先端部と上記縮径部の基端部との間における、径方向の厚みが最も大きい最大径部の厚みをＡ、厚みが最も小さい最小径部の厚みをＢとすると、Ａ／Ｂ≧２の関係を有し、
上記取付金具の上記最小径部を起点とする上記座屈部の表面に対する接線は、ガスセンサの軸方向に沿って上記最大径部側へ向かうに従ってガスセンサの径方向外側へ向かうことを特徴とするガスセンサにある（請求項３）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記取付金具は、上記最大径部の厚みをＡ、上記最小径部の厚みをＢとすると、Ａ／Ｂ≧２の関係を有する。即ち、上記座屈部の最大径部の厚みＡが、上記座屈部の最小径部の厚みＢの２倍以上であれば、上記薄肉部を軸方向に充分に座屈させていることとなる。それ故、上記加締め部によって、取付金具の内側に配した部材を先端側に向かって充分に押圧することができる。その結果、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができる。

また、上記座屈部は、上記加締め部と上記胴部との間にあって上記加締め部の最大厚み及び上記胴部の最大厚みよりも厚みが小さい上記薄肉部を座屈させてなる。即ち、上記座屈部を形成する前の状態においては、上記基端部に上記薄肉部が形成されている。従って、上記のような薄肉部を軸方向に座屈させて座屈部を形成しても、該座屈部が上記胴部よりも径方向外側に広がるように変形することを充分に抑制することができる。

また、上記接線は、ガスセンサの軸方向に沿って上記最大径部側へ向かうに従ってガスセンサの径方向外側へ向かう。仮に上記接線が、上記軸方向に沿って最大径部側へ向かうに従って上記径方向内側へ向かう場合には、上記最小径部においてバリ等の不具合が生じている可能性があり、この部分から最小径部に亀裂が発生してしまうおそれがある。これに対して、本発明のように、上記接線が、最大径部側に向かうに従って径方向外側へ向かうよう構成されている場合には、上記最小径部においてバリ等が形成されることなく円滑な表面を有していることとなる。そのため、上記最小径部において亀裂が発生することを防ぐことができる。
また、これにより、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができる。

以上のごとく、本発明によれば、取付金具の基端部において過大な応力が作用することを抑制すると共に、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができるガスセンサを提供することができる。

第３の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿通保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持すると共に外周に取付用ネジ部を設けた取付金具と、該取付金具の基端側に設けられた大気側カバーとを有するガスセンサの製造方法であって、
上記素子側絶縁碍子を上記取付金具の内側に保持させる前の状態においては、該取付金具は、上記大気側カバーが固定される胴部と、上記素子側絶縁碍子を加締め固定するための加締め部と、該加締め部と上記胴部との間にあって上記加締め部の最大厚み及び上記胴部の最大厚みよりも厚みが小さい薄肉部と、該薄肉部と上記加締め部との間にあって基端側に向かうほど上記ガスセンサの軸方向との径方向距離が拡大する拡径部と、上記薄肉部と上記胴部との間にあって基端側に向かうほど上記ガスセンサの中心軸との径方向距離が縮小する縮径部とを有すると共に、
上記拡径部と上記薄肉部との間の角部、及び上記縮径部と上記薄肉部との間の角部は曲面によって構成されており、
上記素子側絶縁碍子を上記取付金具に加締め固定するに当たっては、上記薄肉部を軸方向に座屈させると共に、上記加締め部を径方向内側に屈曲させる加締め工程を行うことを特徴とするガスセンサの製造方法にある（請求項４）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記素子側絶縁碍子を上記取付金具の内側に保持させる前の状態においては、上記拡径部と上記薄肉部との間の角部、及び上記縮径部と上記薄肉部との間の角部は曲面によって構成されている。これにより、上記加締め部を形成する際に、上記２つの角部に過大な応力が集中して作用することを防ぐことができ、上記基端部において亀裂が発生することを防ぐことができる。

また、上記加締め工程により、上記薄肉部を軸方向に充分に座屈させることができるため、加締め部によって素子側絶縁碍子を先端側へ向かって充分に押圧することができる。その結果、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができる。

また、上記座屈部は、上記薄肉部を座屈させてなる。そのため、上記第２の発明（請求項３）と同様に、該座屈部が上記胴部よりも径方向外側に広がるように変形することを充分に抑制することができる。

以上のごとく、本発明によれば、取付金具の基端部において過大な応力が作用することを抑制すると共に、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができるガスセンサの製造方法を提供することができる。

上記第１の発明（請求項１）、上記第２の発明（請求項３）、及び上記第３の発明（請求項４）において、上記ガスセンサとして、例えば、Ｏ₂センサ、Ａ／Ｆセンサ、ＮＯｘセンサ等がある。
尚、本明細書において、自動車等の内燃機関の排気管内に設置する側を先端側、その反対側を基端側として説明する。

上記第１の発明（請求項１）において、上記縮径部の外側面と径方向とがなす角度は、４５°以上であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、本発明の作用効果を充分に発揮することができる。
一方、上記角度が４５°未満である場合には、取付金具の基端部において急激に径方向の厚みが変化する部分が形成されることとなり、その部分において局所的に過大な応力が作用してしまうおそれがある。

上記第３の発明（請求項４）において、上記薄肉部と上記拡径部との間、又は上記薄肉部と上記縮径部との間の角部の曲面は、曲率半径が０．４〜１．０ｍｍであることが好ましい（請求項５）。
この場合には、加締め部による先端側への加締め力を増大させることができると共に、上記２つの角部への応力の集中を充分に抑制することができる。

一方、上記曲面の曲率半径が０．４ｍｍ未満である場合には、上記角部に応力が集中し、亀裂の発生の原因となるおそれがある。
また、上記曲面の曲率半径が１．０ｍｍを超える場合には、上記薄肉部が形成される部分の範囲が減少してしまうため、上記薄肉部を充分に座屈させることが困難となり、加締め部による先端側への加締め力を増大させることが困難となるおそれがある。

また、上記加締め工程においては、上記拡径部の先端部と上記縮径部の基端部との間のガスセンサの径方向における最大厚みをＡ、最小厚みをＢとすると、Ａ／Ｂ≧２の関係となるように上記薄肉部をガスセンサの軸方向に座屈させることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記薄肉部を軸方向に充分に座屈させることができる。それ故、上記加締め部によって、取付金具の内側に配した部材を先端側に向かって充分に押圧することができる。その結果、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を充分に確保することができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかるガスセンサにつき、図１〜図３を用いて説明する。
本例のガスセンサ１は、図１に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子２と、該センサ素子２を挿通保持する素子側絶縁碍子１３と、該素子側絶縁碍子１３を内側に保持すると共に外周に取付用ネジ部３９を設けた取付金具３と、該取付金具３の基端側に設けられた大気側カバー４とを有する。

取付金具３は、図１〜図３に示すごとく、大気側カバー４が固定される胴部３１と、基端部３０においてガスセンサ１の径方向内側に向かって屈曲してなる加締め部３２と、該加締め部３２と胴部３１との間において基端側に向かうほどガスセンサ１の中心軸Ｍとの径方向距離が縮小する縮径部３３とを有する。本例の縮径部３３の外側面と径方向とがなす角度θは、図２に示すように、４５°以上である。

次に、本例のガスセンサ１につき詳細に説明する。
ガスセンサ１として、例えば、Ｏ₂センサ、Ａ／Ｆセンサ、ＮＯｘセンサ等がある。
本例のガスセンサ１は、図１に示すごとく、上記センサ素子２、素子側絶縁碍子１３、取付金具３、大気側カバー４のほか、センサ素子２の先端部を覆うように配設される被測定ガス側カバー１８を有する。

また、該素子側絶縁碍子１３と取付金具３との間には、パッキン１４が配設されており、素子側絶縁碍子１３の基端面には、加締め部３２により先端側に向かって押圧されるスプリング１６が配設されている。
そして、ガスセンサ１の使用時において、大気側カバー４の内側に、大気が導入されて大気側雰囲気１１が形成される。一方、被測定ガス側カバー１８の内側には、被測定ガスが導入されて被測定ガス側雰囲気１２が形成される。

素子側絶縁碍子１３を取付金具３に組み付ける際には、センサ素子２を挿通保持した素子側絶縁碍子１３の先端側をリング状のパッキン１４へと挿通する。その後、上記素子側絶縁碍子１３を取付金具３へと挿通して、パッキン１４と素子側絶縁碍子１３、及びパッキン１４と取付金具３とをそれぞれ当接させる。
その後、図２、図３に示すごとく、取付金具３において縮径部３３よりも更に基端側の部分を、屈曲位置３２０を起点に径方向内側に向かって折り曲げつつ先端側へ加締める。これにより、取付金具３の基端部３０に加締め部３２が形成される。

そして、図１に示すごとく、加締め部３２によってスプリング１６がガスセンサ１の先端側に向かって押圧され、更に該スプリング１６によって素子側絶縁碍子１３が先端側に押圧されている。これにより、素子側絶縁碍子１３と取付金具３とを、パッキン１４を介して密着させることができる。即ち、加締め部３２の加締め力により先端側に押圧された該パッキン１４によってガスセンサ１の基端側の大気側雰囲気１１と、先端側の被測定ガス側雰囲気１２とが気密的に分離される。

次に、本例の作用効果につき説明する。
ガスセンサ１は、図１〜図３に示すごとく、加締め部３２と胴部３１との間において基端側に向かうほど中心軸Ｍとの径方向距離が縮小する縮径部３３を有する。これにより、縮径部３３が形成されている部分において急激に径方向厚みが変化することがないため、加締め部３２を形成する際に、取付金具３の基端部３０において局所的に過大な応力が集中して作用することを防ぐことができる。

また、これにより、加締め部３２を形成するために基端部３０を径方向内側に向かって折り曲げたとき、その屈曲位置３２０を、図１〜図３に示すごとく、縮径部３３よりも基端側に安定させることができる。これにより、屈曲位置３２０のバラツキを抑制することができるため、加締め部３２を先端側へ所定の加締め力にて充分に加締めることができる。その結果、大気側雰囲気１１と被測定ガス側雰囲気１２との間の気密性を確保することができる。
また、縮径部３３の外側面と径方向とがなす角度θは、図２に示すごとく、４５°以上であるため、本発明の作用効果を充分に発揮することができる。

以上のごとく、本例によれば、取付金具の基端部において過大な応力が作用することを抑制すると共に、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができるガスセンサを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図４〜図７に示すごとく、タルク１７とパッキン１４とによって大気側雰囲気１１と被測定ガス側雰囲気１２との間の気密性が確保されているガスセンサ１及びその製造方法の例である。

該ガスセンサ１は、図４に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子２と、該センサ素子２を挿通保持する素子側絶縁碍子１３と、該素子側絶縁碍子１３を内側に保持すると共に外周に取付用ネジ部３９を設けた取付金具３と、該取付金具３の基端側に設けられた大気側カバー４とを有する。
取付金具３は、図４、図６に示すごとく、大気側カバー４が固定される胴部３１と、基端部３０においてガスセンサ１の径方向内側に向かって屈曲してなる加締め部３２とを有する。

また、図４〜図６に示すごとく、該加締め部３２と胴部３１との間にあって加締め部３２の最大厚み及び胴部３１の最大厚みよりも厚みが小さい薄肉部３４０を座屈させてなる座屈部３４を有する。
また、該座屈部３４と加締め部３２との間において基端側に向かうほどガスセンサ１の中心軸Ｍとの径方向距離が拡大する拡径部３５と、座屈部３４と胴部３１との間において基端側に向かうほど中心軸Ｍとの径方向距離が縮小する縮径部３６とを有している。

また、図６に示すごとく、拡径部３５の先端部と縮径部３６の基端部との間における、径方向の厚みが最も大きい最大径部３７の厚みをＡ、厚みが最も小さい最小径部３８の厚みをＢとすると、Ａ／Ｂ≧２の関係を有している。
また、図７に示すごとく、上記最小径部３８を起点とする座屈部３４の表面に対する接線Ｌは、ガスセンサ１の軸方向に沿って最大径部３７側へ向かうに従ってガスセンサ１の径方向外側へ向かう。

また、センサ素子２と取付金具３との間には、図４に示すごとく、無機粉末を充填した後押圧して形成されるタルク１７と、金属部材１６とが、加締め部３２によって先端側に向かって押圧された状態で配設されている。
即ち、本例のガスセンサ１は、パッキン１４とタルク１７とにより、大気側雰囲気１１と被測定ガス側雰囲気１２とが気密的に分離されている。
また、座屈部３４の内側は金属部材１６によって構成されているため、座屈により特に最大径部３７が金属部材１６と干渉する場合があっても、金属部材１６に破断や割れは発生せず、加締め力を充分に保持することができる。

以下に、本例のガスセンサ１の製造方法につき説明する。
素子側絶縁碍子１３を、取付金具３の内側に保持させる前の状態においては、取付金具３は、図５に示すごとく、薄肉部３４０と、拡径部３５と、縮径部３６とを有している。
そして、この状態において、同図に示すごとく、拡径部３５と薄肉部３４０との間の拡径側角部３５０と、縮径部３６と薄肉部３４０との間の縮径側角部３６０とは、曲面によって構成されている。

また、薄肉部３４０と拡径部３５との間の拡径側角部３５０の曲面と、薄肉部３４０と縮径部３６との間の縮径側角部３６０の曲面は、曲率半径が０．４〜１．０ｍｍである。
そして、センサ素子２を挿通保持した素子側絶縁碍子１３を取付金具３の内側に挿入配置すると共に、タルク１７及び絶縁部材１６を、取付金具３と素子側絶縁碍子１３との間に配置した後、取付金具３の加締め部３２を屈曲させて素子側絶縁碍子１３を加締める。

素子側絶縁碍子１３を取付金具３に加締め固定するに当たっては、図５、図６に示すごとく、薄肉部３４０を軸方向に座屈させると共に、加締め部３２を径方向内側に屈曲させる加締め工程を行う。
また、該加締め工程においては、図６に示すごとく、拡径部３５の先端部と縮径部３６の基端部との間のガスセンサ１の径方向における最大厚みをＡ、最小厚みをＢとすると、Ａ／Ｂ≧２の関係となるように薄肉部３４０をガスセンサ１の軸方向に座屈させる。
その他は、上記実施例１と同様である。

次に、本例の作用効果につき説明する。
取付金具３は、図６に示すごとく、最大径部３７の厚みをＡ、最小径部３８の厚みをＢとすると、Ａ／Ｂ≧２の関係を有する。即ち、座屈部３４の最大径部３７の厚みＡが座屈部３４の最小径部３８の厚みＢの２倍以上であれば、薄肉部３４０を軸方向に充分に座屈させていることとなる。それ故、加締め部３２によって、取付金具３の内側に配した部材を先端側に向かって充分に押圧することができ、その結果、大気側雰囲気１１と被測定ガス側雰囲気１２との間の気密性を確保することができる。

また、上記接線Ｌは、図７に示すごとく、ガスセンサ１の軸方向に沿って最大径部３７側へ向かうに従ってガスセンサ１の径方向外側へ向かう。仮に接線Ｌが、図８に示すごとく、軸方向に沿って最大径部３７側へ向かうに従って径方向内側へ向かう場合には、最小径部３８においてバリ５等の不具合が生じている可能性があり、この部分から最小径部３８に亀裂が発生してしまうおそれがある。これに対して、本発明のように、接線Ｌが、最大径部３７側に向かうに従って径方向外側へ向かうよう構成されている場合には、図７に示すごとく、最小径部３８においてバリ等が形成されることなく円滑な表面を有していることとなる。そのため、最小径部３８において亀裂が発生することを防ぐことができる。
また、これにより、大気側雰囲気１１と被測定ガス側雰囲気１２との間の気密性を確保することができる。

また、素子側絶縁碍子１３を取付金具３の内側に保持させる前の状態においては、図５に示すごとく、拡径部３５と薄肉部３４０との間の拡径側角部３５０、及び縮径部３６と薄肉部３４０との間の縮径側角部３６０は曲面によって構成されている。これにより、加締め部３２を形成する際に、拡径側角部３５０と縮径側角部３６０とに過大な応力が集中して作用することを防ぐことができ、基端部３０において亀裂が発生することを防ぐことができる。

また、拡径側角部３５０の曲面と縮径側角部３６０の曲面とは、図７に示すごとく、曲率半径が０．４〜１．０ｍｍであるため、加締め部３２による先端側への加締め力を増大させることができると共に、拡径側角部３５０及び縮径側角部３６０への応力の集中を充分に抑制することができる。

以上のごとく、本例によれば、取付金具の基端部において過大な応力が作用することを抑制すると共に、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を確保することができるガスセンサ及びその製造方法を提供することができる。

（実施例３）
本例は、図９、図１０に示すごとく、従来のガスセンサと本発明のガスセンサとについて、加締め部３２の屈曲位置３２０のバラツキを調べた例である。
本例では、上記バラツキを評価するに当たって、加締め部３２の径方向内側部３２１の、図１０に示すような内径Ｄを測定した。
そして、上記ガスセンサとして、従来のガスセンサ、実施例１のガスセンサを、それぞれ試料１、試料２として、各試料について１０個のサンプルを作製し、それぞれのサンプルについて上記内径Ｄを測定した。

測定結果を図９に示す。同図からわかるように、上記内径Ｄは、試料１においては、１２．５ｍｍ〜１３．２ｍｍの範囲でばらつき、試料２においては、１２．５ｍｍ〜１２．８ｍｍの範囲でばらついている。
即ち、本発明の構成を適用すれば、屈曲位置３２０のバラツキを充分に抑制することができる。

（実施例４）
本例は、図１１に示すごとく、上記実施例３において用いた試料１と試料２とについて、基端部３０の膨らみ量を調べた例である。
上記膨らみ量とは、中心軸Ｍを基準とする屈曲前における加締め部３２の外側面３２１の位置（図２参照）と、中心軸Ｍを基準とする屈曲後における加締め部３２の外側面３２１の位置（図３参照）との径方向のズレ量をいう。
そして、各試料について１０個のサンプルについて、上記膨らみ量を測定した。

測定結果を図１１に示す。同図からわかるように、試料１については、膨らみ量が０．０５ｍｍのものもあり、加締め部３２の形成により胴部３１が大幅に膨らむことがある。また、試料２については、膨らみ量が０ｍｍ又は０．０１ｍｍであり、加締め部３２形成後も胴部３１は実質的に殆ど膨らんでいない。
即ち、本発明の構成を適用すれば、上記膨らみ量を充分に低減することができる。

（実施例５）
本例は、図１２に示すごとく、上記実施例１のガスセンサ１について、縮径部３３の外側面と径方向とがなす角度θ（図２参照）を種々変更させて加締め部３２を形成して作製した試料の基端部３０の膨らみ量を調べた例である。
上記試料として、それぞれ１０個のサンプルを作製した。
尚、図１２における●は、各試料における膨らみ量の最大値を示し、×は、各試料における膨らみ量の１０個のサンプルの平均値である。

測定結果を図１２に示す。同図からわかるように、上記角度θが０°の場合、即ち、従来のガスセンサにおいては、膨らみ量が最大で０．０５ｍｍのものがあり、平均値も０．０２ｍｍを超え大きいものとなっている。また、角度θを大きくしていくと、上記最大値、上記平均値共に小さくなっていき、角度θが４５°以上になると上記最大値、上記平均値共に略一定となる。
以上より、基端部３０が膨らむことを防ぐという観点から、上記角度θは４５°以上であることが好ましいといえる。

（実施例６）
本例は、図１３に示すごとく、上記実施例２のガスセンサ１について、Ａ／Ｂの値を種々変更して漏れ量を調べた例である。
上記漏れ量とは、本例では、被測定ガス側雰囲気１２から大気側雰囲気１１の方へと漏れるガスの単位時間当たりの量をいう。
また、Ａ／Ｂとは、拡径部３５の先端部と縮径部３６の基端部との間の取付金具３の径方向における最大厚みをＡ、最小厚みをＢとしたときのＡとＢとの比をいう。そして、このＡ／Ｂの値が大きいほど、薄肉部３４０を軸方向により座屈させていることとなる。

測定結果を図１３に示す。同図からわかるように、Ａ／Ｂの値が２以上である場合には、漏れ量が０．５ｃｃ／分以下と、充分に小さいものとすることができる。また、Ａ／Ｂの値が１．８以下である場合には、漏れ量が１ｃｃ／分を上回り大きくなる。
以上より、上記漏れ量を低減するという観点から、Ａ／Ｂの値は２以上であることが好ましい。

（実施例７）
本例は、図１４に示すごとく、上記実施例２のガスセンサ１について、薄肉部３４０と拡径部３５との間の拡径側角部３５０、又は薄肉部３４０と縮径部３６との間の縮径側角部３６０の曲率半径を種々変更させて作製した試料に衝撃荷重を作用させつつ耐久試験を実施し、試料に亀裂が発生した時間を調べた例である。

本例では、曲率半径を０ｍｍとしたもの、０．３ｍｍとしたもの、０．４ｍｍとしたもの、０．７ｍｍとしたもの、１．０ｍｍとしたものをそれぞれ試料１〜試料５として作製した。試料１については２個のサンプルを作製し、試料２については５個のサンプルを作製し、試料３〜試料５についてはそれぞれ４個ずつのサンプルを作製した。
また、上記衝撃荷重として、１０００Ｇの荷重を上記試料全体に作用させた。

測定結果を図１４に示す。同図からわかるように、試料１については、１０時間の耐久試験中に、サンプル２個共に亀裂が発生している。
また、試料２については、１０時間の耐久試験中に、１個のサンプルに亀裂が発生しており、２０時間の耐久試験中に、２個のサンプルに亀裂が発生している。また、３０時間の耐久試験中に、１個のサンプルに亀裂が発生しており、４５時間の耐久試験中に、１個のサンプルに亀裂が発生している。
その他の試料３〜試料５については、８０時間の耐久試験中に、サンプルに亀裂が生じたものはなかった。

以上より、ガスセンサ１の耐久性の観点から、拡径側角部３５０の曲面及び縮径側角部３６０の曲面は、曲率半径が０．４〜１．０ｍｍであることが好ましいといえる。
尚、曲率半径が１．０ｍｍを超える場合には、薄肉部が座屈し難くなり、充分な加締め力を得ることが困難となると考えられる。

実施例１における、ガスセンサの断面説明図。 実施例１における、加締め部を形成する前の取付金具の基端部の断面説明図。 実施例１における、加締め部を形成した後の取付金具の基端部の断面説明図。 実施例２における、ガスセンサの断面説明図。 実施例２における、加締め部を形成する前の取付金具の基端部の断面説明図。 実施例２における、加締め部を形成した後の取付金具の基端部の断面説明図。 座屈部の軸方向端部にバリが形成されていない状態を示す説明図。 座屈部の軸方向端部にバリが形成されている状態を示す説明図。 実施例３における、各試料の加締め部の屈曲位置を示すプロット図。 実施例３における、加締め部の屈曲位置を示す断面説明図。 実施例４における、各試料の膨らみ量を示すプロット図。 実施例５における、縮径部と径方向とのなす角度と、膨らみ量との関係を示す線図。 実施例６における、Ａ／Ｂの値と漏れ量との関係を示す線図。 実施例７における、各試料の耐久時間と亀裂の発生の有無を示すプロット図。 従来例における、取付金具の基端部の断面説明図。 従来例における、取付金具の基端部の不具合を示す断面説明図。

符号の説明

１ ガスセンサ
２ センサ素子
３ 取付金具
３０ 基端部
３１ 胴部
３２ 加締め部
３３ 縮径部
３９ 取付用ネジ部
４ 大気側カバー

Claims (6)

1. 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿通保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持すると共に外周に取付用ネジ部を設けた取付金具と、該取付金具の基端側に設けられた大気側カバーとを有するガスセンサであって、
   上記取付金具は、上記大気側カバーが固定される胴部と、基端部において上記ガスセンサの径方向内側に向かって屈曲してなる加締め部と、該加締め部と上記胴部との間において基端側に向かうほど上記ガスセンサの中心軸との径方向距離が縮小する縮径部とを有することを特徴とするガスセンサ。
2. 請求項１において、上記縮径部の外側面と径方向とがなす角度は、４５°以上であることを特徴とするガスセンサ。
3. 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿通保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持すると共に外周に取付用ネジ部を設けた取付金具と、該取付金具の基端側に設けられた大気側カバーとを有するガスセンサであって、
   上記取付金具は、上記大気側カバーが固定される胴部と、基端部において上記ガスセンサの径方向内側に向かって屈曲してなる加締め部と、該加締め部と上記胴部との間にあって上記加締め部の最大厚み及び上記胴部の最大厚みよりも厚みが小さい薄肉部を座屈させてなる座屈部とを有しており、
   かつ、上記拡径部の先端部と上記縮径部の基端部との間における、径方向の厚みが最も大きい最大径部の厚みをＡ、厚みが最も小さい最小径部の厚みをＢとすると、Ａ／Ｂ≧２の関係を有し、
   上記取付金具の上記最小径部を起点とする上記座屈部の表面に対する接線は、ガスセンサの軸方向に沿って上記最大径部側へ向かうに従ってガスセンサの径方向外側へ向かうことを特徴とするガスセンサ。
4. 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿通保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持すると共に外周に取付用ネジ部を設けた取付金具と、該取付金具の基端側に設けられた大気側カバーとを有するガスセンサの製造方法であって、
   上記素子側絶縁碍子を上記取付金具の内側に保持させる前の状態においては、該取付金具は、上記大気側カバーが固定される胴部と、上記素子側絶縁碍子を加締め固定するための加締め部と、該加締め部と上記胴部との間にあって上記加締め部の最大厚み及び上記胴部の最大厚みよりも厚みが小さい薄肉部と、該薄肉部と上記加締め部との間にあって基端側に向かうほど上記ガスセンサの軸方向との径方向距離が拡大する拡径部と、上記薄肉部と上記胴部との間にあって基端側に向かうほどガスセンサの中心軸との径方向距離が縮小する縮径部とを有すると共に、
   上記拡径部と上記薄肉部との間の角部、及び上記縮径部と上記薄肉部との間の角部は曲面によって構成されており、
   上記素子側絶縁碍子を上記取付金具に加締め固定するに当たっては、上記薄肉部をガスセンサの軸方向に座屈させると共に、上記加締め部を径方向内側に屈曲させる加締め工程を行うことを特徴とするガスセンサの製造方法。
5. 請求項４において、上記薄肉部と上記拡径部との間、又は上記薄肉部と上記縮径部との間の角部の曲面は、曲率半径が０．４〜１．０ｍｍであることを特徴とするガスセンサの製造方法。
6. 請求項４又は５において、上記加締め工程においては、上記拡径部の先端部と上記縮径部の基端部との間のガスセンサの径方向における最大厚みをＡ、最小厚みをＢとすると、Ａ／Ｂ≧２の関係となるように、上記薄肉部をガスセンサの軸方向に座屈させることを特徴とするガスセンサの製造方法。

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