JP6740922B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、センサ素子の検出部をカバーで覆う構造を有するガスセンサに関する。

ガスセンサは、内燃機関の排気系統の配管内に配置され、配管内を流れる排気ガスを検出ガスとし、検出ガス中の酸素濃度の変化等を利用して、ガス検出を行うものである。ガスセンサには、内燃機関から排気される排気ガスの酸素濃度を検出する用途、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比を検出する用途、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比が、理論空燃比に対して燃料リッチ側にあるか燃料リーン側にあるかを検出する用途、ＮＯｘ等の特定ガス成分を検出する用途等がある。

ガスセンサは、固体電解質体及び一対の電極を有するセンサ素子を用いており、センサ素子には、一方の電極へ検出ガスを導いてガス検出を行うための検出部が設けられている。センサ素子は、検出部が突出する状態で絶縁性のインシュレータに保持されており、インシュレータは、排気管等に取り付けられるハウジング内に保持されている。また、ハウジングには、センサ素子の検出部を覆って、センサ素子が被水することを防止するカバーが取り付けられている。カバーには、検出部へ検出ガスを導くための貫通孔が形成されている。

また、センサ素子の検出部が、より被水しにくくするために、カバーを内側カバーと外側カバーとの二重構造にすることが行われている。例えば、特許文献１のガスセンサにおいては、ハウジングとインシュレータとの間に、内側カバーの鍔部を挟持し、内側カバーと外側カバーとを溶接部によって固定することが行われている。そして、溶接部が外周に膨らむ形状に形成されていることにより、排気ガスによって溶接部に伝わる熱を、溶接部からハウジングへ逃がすようにしている。

また、特許文献２のガスセンサにおいては、ハウジングとインシュレータとの間に、内側カバーの鍔部を挟持する際に、内側カバー及びハウジングの一方に設けた凸部を他方に食い込ませるようにしている。そして、ハウジングと内側カバーとの位置関係にずれが生じることを防止している。また、特許文献２には、ハウジングとインシュレータとの間に、内側カバーの鍔部及び外側カバーの鍔部を挟持してもよいことが記載されている。

特開２０１５−２１０１４７号公報 特開２０１５−２１０１４６号公報

近年、ガスセンサが搭載される排気系統の熱環境は、ガスセンサにとってより厳しくなる方向にある。例えば、排気管における過給機の上流側にガスセンサを搭載する場合には、排気ガスの最高温度が高いことに加えて、ガスセンサが急激に加熱されやすく、ガスセンサに生じる熱衝撃が大きくなる。また、例えば、アイドリングストップを行う車両、ハイブリッド車両等にガスセンサを搭載する場合には、エンジン停止の頻度が増えることにより、ガスセンサが急激に冷却されやすく、ガスセンサに生じる熱衝撃が大きくなる。

特許文献１のガスセンサにおいては、内側カバーと外側カバーとの溶接部が排気ガスに晒されて高温に加熱されると、溶接部の強度が疲労、腐食等によって低下し、内側カバー及び外側カバーが脱落するおそれが高まる。また、特許文献２のガスセンサにおいても、内側カバーと外側カバーとを溶接部によって固定する場合には、同様の問題が生じる。

特許文献２に記載された、ハウジングとインシュレータとの間に、内側カバーの鍔部と外側カバーの鍔部とを挟持する構造によれば、溶接部を廃止することが可能になる。しかし、特許文献２においては、内側カバーの鍔部からインシュレータに加わる荷重を低減する工夫はなされていない。

具体的には、内側カバー及び外側カバーを絞り加工等によって成形した後には、内側カバーの鍔部及び外側カバーの鍔部を打抜き加工等によって切断して、規定の寸法に形成している。このとき、内側カバーの鍔部における角部及び外側カバーの鍔部における角部には、素材の一部が突起したことによるバリが形成されることがある。そして、特に、内側鍔部における、インシュレータと対向する側の角部にバリが形成されたときには、内側カバーの鍔部と外側カバーの鍔部との位置関係等に特別な工夫がないと、内側カバーの鍔部からインシュレータに加わる荷重が大きくなり、インシュレータが破損しやすくなる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、ガスセンサの使用時に内側カバー又は外側カバーが脱落する可能性をなくすとともに、インシュレータの破損を防止することができるガスセンサを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、検出ガス（Ｇ）に接触してガス検出を行うための検出部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ（３）と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング（４）と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔（５２１，５３１）を有する、金属材料からなる内側カバー（５）と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路（６０）を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔（６２１，６３１）を有する、金属材料からなる外側カバー（６）と、を備え、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部（５１）と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部（６１）とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部における、前記インシュレータと対向する側の角部（５１３）には、前記インシュレータと接触する突起部（５１４）が形成されており、
前記内側鍔部の端面（５１１）と前記外側鍔部の端面（６１１）とは、相互に位置ずれしている、ガスセンサ（１）にある。

前記ガスセンサにおいては、内側カバーの内側鍔部と外側カバーの外側鍔部との両方がインシュレータとハウジングとの間に挟持されている。つまり、内側カバー及び外側カバーの一方にのみ、インシュレータとハウジングとの間に挟持される鍔部が形成されている場合と異なり、内側カバー及び外側カバーの脱落を確実に防止することができる。

内側カバー及び外側カバーの一方にのみ鍔部が形成されている従来のガスセンサの場合には、内側カバー及び外側カバーの他方を内側カバー及び外側カバーの一方に溶接等によって接合する必要がある。この接合は、内側カバー及び外側カバーの他方を内側カバー及び外側カバーの一方に保持するために強固に行う必要があり、接合部の体積も大きくなる。

そのため、従来のガスセンサが使用時に高温に加熱されるときには、内側カバー及び外側カバーの強度が、接合部において著しく低下し、内側カバー及び外側カバーが脱落するおそれが高まる。一方、内側カバーの内側鍔部と外側カバーの外側鍔部との両方がインシュレータとハウジングとの間に挟持される前記ガスセンサにおいては、体積の大きな接合部を形成する必要がない。そのため、ガスセンサの使用時に内側カバー又は外側カバーが脱落する可能性をなくすことができる。

なお、内側カバーの内側円筒部と外側カバーの外側円筒部との間には、溶接等による接合部が形成されていないことが好ましい。ただし、内側カバーと外側カバーとの間には、両者の位置関係を維持するための、溶接等による体積の小さな接合部が形成されていてもよい。形成されていてもよい接合部の体積は、加熱時における強度低下の度合が内側カバー及び外側カバーの脱落に至らない範囲内に抑えられるように、定めることができる。

また、前記ガスセンサにおいては、内側鍔部における、インシュレータと対向する側の角部には、インシュレータと接触する突起部が形成されているものの、内側鍔部の端面と外側鍔部の端面とは相互に位置ずれしている。これにより、内側鍔部における、インシュレータと対向する側の角部の突起部から、インシュレータに加わる荷重を低減することができる。

より具体的には、内側鍔部の端面と外側鍔部の端面とが相互に位置ずれしていることにより、外側鍔部における、内側鍔部と対向する側の角部に、突起部が形成されている場合でも、内側鍔部における突起部と外側鍔部における突起部とが重なって配置されないようにすることができる。特に、インシュレータとハウジングとの間に内側鍔部及び外側鍔部を挟持するときには、インシュレータとハウジングとの間の気密性を確保するため、インシュレータとハウジングとの間に作用させる荷重を上げることがある。この場合であっても、内側鍔部の端面と外側鍔部の端面とが相互に位置ずれしている工夫により、インシュレータが破損することを防止することができる。

それ故、前記ガスセンサによれば、ガスセンサの使用時に内側カバー又は外側カバーが脱落する可能性をなくすとともに、インシュレータの破損を防止することができる。

なお、センサ素子による「ガス検出」が示す内容は、内燃機関から排気される排気ガスの酸素濃度を検出すること、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比を検出すること、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比が、理論空燃比に対して燃料リッチ側にあるか燃料リーン側にあるかを検出すること、ＮＯｘ等の特定ガス成分を検出すること等を含む。
また、本発明の一態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。

実施形態１にかかる、ガスセンサを示す断面図。 実施形態１にかかる、ガスセンサの一部を拡大して示す断面図。 実施形態１にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。 実施形態１にかかる、センサ素子の検出部を示す断面図。 実施形態１にかかる、他のセンサ素子の検出部を示す断面図。 実施形態１にかかる、他のセンサ素子の検出部を示す断面図。 実施形態１にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持される前の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。 実施形態１にかかる、内側鍔部の角部におけるバリの形成状態を示す説明図。 実施形態１にかかる、他の内側鍔部の角部におけるバリの形成状態を示す説明図。 実施形態１にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された他の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。 実施形態１にかかる、内側鍔部及び外側鍔部を、センサ素子の挿通方向の先端側から見た状態で示す説明図。 実施形態１にかかる、他の内側鍔部及び外側鍔部を、センサ素子の挿通方向の先端側から見た状態で示す説明図。 実施形態１にかかる、他のガスセンサの一部を拡大して示す断面図。 比較形態にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。 実施形態２にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持された内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。 実施形態２にかかる、インシュレータとハウジングとの間に挟持される前の内側鍔部及び外側鍔部の周辺を拡大して示す断面図。

前述したガスセンサにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態のガスセンサ１は、図１に示すように、センサ素子２、インシュレータ３、ハウジング４、内側カバー５及び外側カバー６を備える。センサ素子２は、検出ガスＧに接触してガス検出を行うための検出部２１を有する。インシュレータ３は、セラミック材料から構成されており、検出部２１が突出する状態でセンサ素子２を挿通させて保持するものである。ハウジング４は、金属材料から構成されており、インシュレータ３の外周に配置されてインシュレータ３を保持するものである。

図２に示すように、内側カバー５は、金属材料から構成されており、検出部２１を覆うとともに検出ガスＧを通過させる内側通過孔５２１，５３１を有するものである。外側カバー６は、金属材料から構成されており、内側カバー５との間に検出ガスＧが流通するガス流路６０を形成するよう内側カバー５を覆うとともに、検出ガスＧを通過させる外側通過孔６２１，６３１を有するものである。

図３に示すように、内側カバー５の端部の全周に形成された内側鍔部５１と、外側カバー６の端部の全周に形成された外側鍔部６１とは、インシュレータ３とハウジング４との間に挟持されている。内側鍔部５１における、インシュレータ３と対向する側の角部５１３には、インシュレータ３と接触する突起部５１４が形成されている。また、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１とは、相互に位置ずれしている。本形態においては、外側鍔部６１の端面６１１は、内側鍔部５１の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置している。

ここで、本形態においては、インシュレータ３にセンサ素子２が挿通された方向を挿通方向Ｌとする。また、挿通方向Ｌに直交して、挿通方向Ｌに沿ってセンサ素子２の中心を通る中心軸線Ｏから放射状に伸びる方向を径方向Ｒとする。また、中心軸線Ｏの周りの方向を周方向Ｃとする。また、挿通方向Ｌにおける、検出部２１がセンサ素子２から突出する側を先端側Ｌ１とし、先端側Ｌ１とは反対側を後端側Ｌ２とする。

以下に、本形態のガスセンサ１について詳説する。
（内燃機関）
ガスセンサ１は、車両の内燃機関（エンジン）の排気系統の配管内に配置されて、配管内を流れる排気ガスを検出ガスＧとして、検出ガスＧ中の酸素又は特定ガスを検出するものである。ガスセンサ１は、配管内における、触媒の配置箇所よりも上流側に設けることができ、配管内における、触媒の配置箇所よりも下流側に設けることもできる。また、ガスセンサ１を配置する配管は、排気ガスを利用して内燃機関が吸入する空気の密度を高める過給機の吸入側の配管とすることもできる。また、ガスセンサ１を配置する配管は、内燃機関から排気通路に排気される排気ガスの一部を、内燃機関の吸気通路に再循環させる排気再循環機構における配管とすることができる。

また、ガスセンサ１を配置する配管が搭載された車両は、燃料を用いて走行する一般的な車両の他、アイドリングストップを行う車両、言い換えれば、内燃機関のアイドリングを車両の停車時に停止する制御を行う車両、ハイブリッド車両等とすることができる。また、ガスセンサ１は、内燃機関から排気される排気ガスの酸素濃度を検出する用途、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比を検出する用途、排気ガスから求められる内燃機関の空燃比が、理論空燃比に対して燃料リッチ側にあるか燃料リーン側にあるかを検出する用途、ＮＯｘ等の特定ガス成分を検出する用途等に用いることができる。

（センサ素子２）
図４に示すように、センサ素子２は、所定の活性化温度において、酸化物イオンを伝導させるイオン伝導性を有する固体電解質体２２と、固体電解質体２２の両側の表面に配置された一対の電極２２１とを有している。本形態のセンサ素子２は、板状の固体電解質体２２に板状のヒータ２５を積層して形成された積層タイプのものである。センサ素子２は、図５に示すように、コップ状の固体電解質体２２の内周側に棒状のヒータ２５を配置して形成されたコップタイプのものとしてもよい。この場合、電極２２１は、固体電解質体２２の内周面と外周面とに形成される。

センサ素子２の検出部２１によってガス検出を行う検出ガスＧは、内燃機関から排気される排気ガスである。また、ガス検出を行う際には、大気を基準ガスＡとして利用する。積層タイプのセンサ素子２においては、板状の固体電解質体２２の一方側の表面に、検出ガスＧが接触する電極２２１が形成され、板状の固体電解質体２２の他方側の表面に、基準ガスＡが接触する電極２２１が形成される。コップタイプのセンサ素子２においては、コップ状の固体電解質体２２の外側の表面に、検出ガスＧが接触する電極２２１が形成され、コップ状の固体電解質体２２の内側の表面に、基準ガスＡが接触する電極２２１が形成される。各タイプのセンサ素子２におけるヒータ２５は、セラミック基材２５１と、セラミック基材２５１に設けられた、通電によって発熱する発熱体２５２とを有する。

図１及び図２に示すように、センサ素子２は、インシュレータ３に挿通された挿通方向Ｌに長い形状に形成されている。センサ素子２の検出部２１は、センサ素子２における挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の端部又は端部近傍に設けられている。センサ素子２における挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の端部には、電極２２１に繋がる導体部２２２及び発熱体２５２に繋がる導体部２５３が引き出されている。電極２２１及び発熱体２５２は、接点端子７１及びリード線７２を介して外部の制御回路等に接続される。

図４に示すように、検出部２１は、各電極２２１が設けられた部位として形成されている。検出ガスＧに接触する電極２２１は、固体電解質体２２に積層された絶縁性のセラミック基板２６によって囲まれたガス室２３に配置されている。このガス室２３には、検出ガスＧを所定の拡散速度で導入するための、拡散抵抗層２３２が設けられた導入口２３１が連通している。また、検出部２１を含む、センサ素子２における挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の部分は、保護層２７によって覆われている。拡散抵抗層２３２及び保護層２７は、セラミックの多孔質体によって形成されている。センサ素子２においては、基準ガスＡに接触する電極２２１へ基準ガスＡを導くためのダクト２４が形成されている。ダクト２４は、センサ素子２における挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の端部の位置から、電極２２１が配置された検出部２１の位置まで形成されている。

（他のセンサ素子２）
図６に示すように、センサ素子２は、一対の電極２２１が各々設けられた２枚の固体電解質体２２Ａ，２２Ｂを用いて構成することもできる。この場合には、２枚の固体電解質体２２Ａ，２２Ｂの間に、検出ガスＧが導入されるガス室２３が形成されている。ガス室２３は、絶縁性のセラミック基板２６によって囲まれて形成されている。第１固体電解質体２２Ａの両面には、ガス室２３内の検出ガスＧの酸素濃度を調整するための一対のポンプ電極２２１Ａが、第１固体電解質体２２を介して互いに対向する位置に設けられている。一方のポンプ電極２２１Ａは、ガス室２３内に配置されており、他方のポンプ電極２２１Ａは、検出ガスＧが透過可能な多孔質体からなるガス導入層２３３内に埋設されている。

また、第２固体電解質体２２Ｂの両面には、ガス室２３内の検出ガスＧの酸素濃度を検出するための一対の検出電極２２１Ｂが、第２固体電解質体２２Ｂを介して互いに対向する位置に設けられている。一方の検出電極２２１Ｂは、ガス室２３内に配置されており、他方の検出電極２２１Ｂは、セラミック基材２５１内に埋設されている。一対の検出電極２２１Ｂと、これらの間に配置された第２固体電解質体２２の一部とによって、酸素濃度等を検出するための検出セルが形成されている。また、ガス室２３に隣接する位置には、検出ガスＧを所定の拡散速度でガス室２３に導入するための拡散抵抗層２３２が設けられている。また、各固体電解質体２２Ａ，２２Ｂには、ヒータ２５が積層されている。ヒータ２５は、セラミック基材２５１と、セラミック基材２５１に設けられた、通電によって発熱する発熱体２５２とを有する。

（インシュレータ３）
図１に示すように、インシュレータ３は、絶縁碍子ともいい、絶縁性のセラミックによって形成されている。インシュレータ３には、センサ素子２を配置するために、挿通方向Ｌに向けて貫通する配置穴３１が形成されている。センサ素子２は、配置穴３１内に挿通され、配置穴３１の後端側Ｌ２に連通された凹部３３内に充填されるガラス材３４等によってインシュレータ３に固定されている。

図２及び図３に示すように、インシュレータ３の外周の全周には、ハウジング４の内周において保持される保持部３２が形成されている。保持部３２における、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の面には、内側鍔部５１と対向するインシュレータ対向面３２１が形成されている。インシュレータ対向面３２１は、径方向Ｒの外方Ｒ１に行くほど挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置するよう傾いて形成されている。言い換えれば、インシュレータ対向面３２１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向かうに連れて、拡径する形状で形成されている。

（ハウジング４）
図２及び図３に示すように、ハウジング４には、インシュレータ３を配置するために、挿通方向Ｌに向けて貫通する保持穴４１が形成されている。保持穴４１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する小径穴部４１１と、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置して小径穴部４１１よりも拡径した大径穴部４１２とを有する。インシュレータ３は、保持穴４１の小径穴部４１１内及び大径穴部４１２内に挿通され、大径穴部４１２内に配置されるタルク粉末、スリーブ等のシール材４４を介して、ハウジング４の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の端部を内周側に屈曲させることによって、ハウジング４に固定されている。

小径穴部４１１と大径穴部４１２との間の全周には、インシュレータ３の保持部３２を保持するための段差部４１３が形成されている。段差部４１３には、外側鍔部６１と対向するハウジング対向面４１４が形成されている。ハウジング対向面４１４は、径方向Ｒの外方Ｒ１に行くほど挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置するよう傾いて形成されている。言い換えれば、ハウジング対向面４１４は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向かうに連れて、拡径する形状で形成されている。また、図１に示すように、ハウジング４の外周の全周には、配管に設けられた取付穴に挿通されたガスセンサ１を、配管に取り付けるための、ねじ部４２及びフランジ部４３が形成されている。

（後端側インシュレータ７３）
図１に示すように、インシュレータ３の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２には、電極２２１の導体部２２２又は発熱体２５２の導体部２５３に導通される接点端子７１を保持するための後端側インシュレータ７３が配置されている。また、ハウジング４における、フランジ部４３よりも挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置する部分には、後端側インシュレータ７３、接点端子７１、リード線７２等を覆う配線用カバー７４が配置されている。リード線７２は、配線用カバー７４内に配置されたブッシュ７５によって保持されている。配線用カバー７４には、基準ガスＡとしての大気を導入するための導入口７４１が形成されている。導入口７４１から導入される大気は、配線用カバー７４内及び後端側インシュレータ７３における隙間を通ってセンサ素子２のダクト２４内へ導かれる。

（内側カバー５及び外側カバー６）
図２に示すように、内側カバー５は、挿通方向Ｌに沿った円筒状に形成された内側円筒部５２と、内側円筒部５２の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の端部に形成された内側底部５３とを有する。検出ガスＧを通過させる内側通過孔５２１，５３１は、内側円筒部５２の周方向Ｃの複数箇所に形成された内側通過孔５２１と、内側底部５３に形成された内側通過孔５３１とがある。内側円筒部５２は、インシュレータ３の外周に装着された第１内側円筒部５２Ａと、第１内側円筒部５２Ａの挿通方向Ｌの先端側に繋がって第１内側円筒部５２Ａよりも縮径された第２内側円筒部５２Ｂと、第２内側円筒部５２Ｂの挿通方向Ｌの先端側に繋がって第２内側円筒部５２Ｂよりも縮径された第３内側円筒部５２Ｃとを有する。センサ素子２の検出部２１は、第２内側円筒部５２Ｂ内に配置されている。

内側鍔部５１は、第１内側円筒部５２Ａの挿通方向Ｌの後端部において、径方向Ｒの外方Ｒ１に屈曲して形成されている。内側鍔部５１は、径方向Ｒの外方Ｒ１に行くほど挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置するよう傾いて形成されている。言い換えれば、内側鍔部５１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向かうに連れて、拡径する形状で形成されている。

外側カバー６は、挿通方向Ｌに沿った円筒状に形成された外側円筒部６２と、外側円筒部６２の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の端部に形成された外側底部６３とを有する。検出ガスＧを通過させる外側通過孔６２１，６３１には、外側円筒部６２の周方向Ｃの複数箇所に形成された外側通過孔６２１と、外側底部６３の複数箇所に形成された外側通過孔６３１とがある。

外側鍔部６１は、外側円筒部６２の挿通方向Ｌの後端部において、径方向Ｒの外方Ｒ１に屈曲して形成されている。外側鍔部６１は、径方向Ｒの外方Ｒ１に行くほど挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置するよう傾いて形成されている。言い換えれば、外側鍔部６１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向かうに連れて、拡径する形状で形成されている。

図２に示すように、内側カバー５と外側カバー６との間のガス流路６０は、内側カバー５の内側円筒部５２と外側カバー６の外側円筒部６２との間と、内側カバー５の内側底部５３と外側カバー６の外側底部６３との間とに連続して形成されている。検出ガスＧが流れる、内燃機関の配管から、外側通過孔６２１，６３１を通って外側カバー６内に流入する検出ガスＧの流れの一部は、ガス流路６０から内側通過孔５２１を通って内側カバー５内に流入する。そして、この検出ガスＧは、内側カバー５内における、センサ素子２の検出部２１に接触した後、内側カバー５内から内側通過孔５３１を通ってガス流路６０へ流れ、ガス流路６０から外側通過孔６２１，６３１を通って外側カバー６の外部へ流れる。

内側カバー５及び外側カバー６が配管内に配置されていることにより、ハウジング４の保持穴４１と外側カバー６の外側円筒部６２との隙間、外側カバー６の外側円筒部６２と内側カバー５の内側円筒部５２との隙間、及び内側カバー５の内側円筒部５２とインシュレータ３の外周との隙間には、検出ガスＧが流入しようとする。また、配管内の圧力は、大気圧よりも高くなっている。そのため、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持される内側鍔部５１及び外側鍔部６１の位置において気密性を維持することにより、各隙間へ流入する検出ガスＧが、ハウジング４の保持穴４１のさらに奥へ侵入することが防止され、センサ素子２のダクト２４に使用される基準ガスＡとしての大気に混入することが防止される。

センサ素子２の検出部２１は、基準ガスＡ中の酸素濃度と検出ガスＧ中の酸素濃度との差等を利用して、ガス検出を行う。そのため、ガス検出を行う際の基準となる基準ガスＡに検出ガスＧが混入すると、ガス検出の精度を悪化させることになる。従って、ガス検出の精度を維持するために、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間の隙間を閉塞して、この隙間から検出ガスＧがガスセンサ１内へ侵入しないようにする。

図３に示すように、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面５１２Ｂとの間の境界部Ｋ１は、突起部５１４によって閉じられている。ハウジング対向面４１４と外側鍔部６１の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面６１２Ａとの間の境界部Ｋ２は、これらの面４１４，６１２Ａが密着することによって閉じられている。内側鍔部５１の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３も、これらの面５１２Ａ，６１２Ｂが密着することによって閉じられている。

また、外側鍔部６１におけるバリ６１４Ａは、内側鍔部５１に接触しない突起部として形成されている。外側鍔部６１の端面６１１は、内側鍔部５１の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置し、かつ、突起部としてのバリ６１４Ａが内側鍔部５１に接触しない位置にある。これにより、突起部５１４とバリ６１４Ａとが挿通方向Ｌに重ならないようにしている。

内側カバー５及び外側カバー６は、腐食性に優れた金属材料としてのステンレス鋼から形成されている。本形態の内側カバー５及び外側カバー６は、ＳＵＳ３１０Ｓから形成されている。内側カバー５及び外側カバー６の材質を同じにすることにより、これらの電気的物性が同じであることによってこれらに電位差が生じにくく、これらの腐食性を高めることができる。内側カバー５及び外側カバー６には、ステンレス鋼以外の腐食性に優れた金属材料を用いることができる。

内側カバー５及び外側カバー６の材質は同じであっても異なっていてもよい。後述する実施形態２に示す、外側鍔部６１のバリ６１４Ａを内側鍔部５１によって塑性変形させる場合には、外側鍔部６１の硬度を内側鍔部５１の硬度よりも低く設定することができる。この場合には、バリ６１４Ａが塑性変形しやすくすることができる。

（内側鍔部５１及び外側鍔部６１）
図２に示すように、内側円筒部５２の内側通過孔５２１と外側円筒部６２の外側通過孔６２１とは、挿通方向Ｌに互いにずれた位置に形成されている。内側底部５３の内側通過孔５３１と外側底部６３の外側通過孔６３１とは、径方向Ｒに互いにずれた位置に形成されている。内側円筒部５２の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の第１部分５２Ａは、外側円筒部６２の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の部分の内周側に重なって配置されている。内側鍔部５１は、外側鍔部６１の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に重なって配置されている。

図３に示すように、外側鍔部６１の、外側円筒部６２から屈曲した内周側の屈曲点Ｘ２から端面６１１までの形成長さは、内側鍔部５１の、内側円筒部５２から屈曲した外周側の屈曲点Ｘ１から端面５１１までの形成長さよりも長い。そして、外側鍔部６１の端面６１１は、内側鍔部５１の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置している。内側鍔部５１の端面５１１から外側鍔部６１の端面６１１までの距離は、０．１〜５．０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。この距離が０．１ｍｍ未満である場合には、内側鍔部５１のバリ５１４Ａと外側鍔部６１のバリ６１４Ａとが挿通方向Ｌに重なる可能性が高い。一方、この距離を５．０ｍｍ超過とする場合には、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１とが極端に離れ、内側鍔部５１及び外側鍔部６１のいずれかを短く形成する必要が生じて適切でない。

ここで、屈曲点Ｘ１とは、内側カバー５及び外側カバー６を挿通方向Ｌに切断した断面において、内側円筒部５２の外周面に沿って挿通方向Ｌに描かれる仮想線と、内側鍔部５１の先端側Ｌ１の表面５１２Ａに沿って描かれる仮想線とが交わる点のことをいう。屈曲点Ｘ２とは、内側カバー５及び外側カバー６を挿通方向Ｌに切断した断面において、外側円筒部６２の内周面に沿って挿通方向Ｌに描かれる仮想線と、外側鍔部６１の後端側Ｌ２の表面６１２Ｂに沿って描かれる仮想線とが交わる点のことをいう。また、内側鍔部５１の端面５１１とは、内側鍔部５１の径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する先端面のことをいう。外側鍔部６１の端面６１１とは、外側鍔部６１の径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する先端面のことをいう。

外側鍔部６１及び内側鍔部５１の厚みは、０．２〜２．０ｍｍとすることが好ましい。この厚みが０．２ｍｍ未満である場合には、外側鍔部６１又は内側鍔部５１の強度が不足する。一方、この厚みが２．０ｍｍ超過である場合には、外側鍔部６１又は内側鍔部５１のプレス等による加工が困難になる。

また、内側鍔部５１における、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の角部５１３に形成された突起部５１４の高さは、例えば、表面５１２Ｂから０．０５ｍｍ以上としてもよい。この高さが０．０５ｍｍ以上となる場合に、内側鍔部５１のバリ５１４Ａと外側鍔部６１のバリ６１４Ａとが挿通方向Ｌに重なったときにインシュレータ３に加わる荷重が大きくなるという問題が生じる。

図７に示すように、本形態のガスセンサ１を組み付ける前の、内側カバー５及び外側カバー６の初期状態においては、内側鍔部５１の端面５１１は、挿通方向Ｌに略平行に形成されており、外側鍔部６１の端面６１１も、挿通方向Ｌに略平行に形成されている。

内側鍔部５１の端面５１１は、例えば、内側カバー５を絞り加工等を行って成形した後、内側鍔部５１を形成する部位を、挿通方向Ｌに沿って切断することにより、挿通方向Ｌに略平行な状態に形成することができる。本形態の内側カバー５の内側鍔部５１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向けて切断されており、この切断の際に、内側鍔部５１の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の角部５１３には、素材の一部が突起したことによるバリ５１４Ａが形成される。

また、外側鍔部６１の端面６１１も同様に、例えば、外側カバー６を絞り加工等を行って成形した後、外側鍔部６１を形成する部位を、挿通方向Ｌに沿って切断することにより、挿通方向Ｌに略平行な状態に形成することができる。本形態の外側カバー６の外側鍔部６１は、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１から後端側Ｌ２に向けて切断されており、この切断の際に、外側鍔部６１の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の角部６１３には、素材の一部が突起したことによるバリ６１４Ａが形成される。

インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１が挟持されたときには、内側鍔部５１の端部及び外側鍔部６１の端部が適宜塑性変形する。そして、ガスセンサ１の組付後における内側鍔部５１の端面５１１及び外側鍔部６１の端面６１１は、挿通方向Ｌに対して傾斜した状態、又は曲面状等に屈曲した状態となっていてもよい。

また、内側鍔部５１の端面５１１は、内側鍔部５１の形成方向に対して略直交して形成されていてもよい。また、内側鍔部５１の端面５１１は、必ずしも平坦状に形成されている必要はなく、凸状又は凹状の曲面形状、凹凸形状、一部が膨らむ形状等に形成されていてもよい。外側鍔部６１の端面６１１の構成についても、内側鍔部５１の端面５１１の構成と同様である。

また、内側鍔部５１の角部５１３におけるバリ５１４Ａは、切断等を行う際に形成されるものであるため、どのような形状で形成されていてもよい。例えば、バリ５１４Ａは、図８に示すように、内側鍔部５１の角部５１３における周方向Ｃの全周に形成されていてもよい。また、バリ５１４Ａは、図９に示すように、内側鍔部５１の角部５１３における周方向Ｃの一部に不規則に形成されていてもよい。

（傾斜角度α，β，γ）
図３に示すように、本形態のガスセンサ１においては、内側鍔部５１及び外側鍔部６１を挟持する、インシュレータ３及びハウジング４の各部位の傾斜角度α，β，γについても工夫をしている。具体的には、インシュレータ３の保持部３２におけるインシュレータ対向面３２１の、径方向Ｒに平行な仮想基準線Ｙに対する傾斜角度αと、ハウジング４の保持穴４１における段差部４１３に形成されたハウジング対向面４１４の、径方向Ｒに平行な仮想基準線Ｙに対する傾斜角度βとは、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の、径方向Ｒに平行な仮想基準線Ｙに対する傾斜角度γと異なっている。ここで、各傾斜角度α，β，γの実際の差は僅かであり、同図は、各傾斜角度α，β，γの差を誇張して示す。

本形態においては、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γは、ハウジング対向面４１４の傾斜角度β以上であり、かつインシュレータ対向面３２１の傾斜角度αよりも小さい。言い換えれば、本形態のガスセンサ１においては、β≦γ＜αの関係が満たされている。この構成により、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間の気密性を確保しつつ、インシュレータ対向面３２１に作用する荷重を低減することができる。

ハウジング対向面４１４の傾斜角度βがインシュレータ対向面３２１の傾斜角度αよりも小さいことにより、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に、径方向Ｒの外方Ｒ１に向かうに連れて拡大する隙間を形成することができる。これにより、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１を挟持する際に、内側鍔部５１の角部５１３におけるバリ５１４Ａがインシュレータ対向面３２１に強く接触し過ぎないようにすることができる。

また、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γがインシュレータ対向面３２１の傾斜角度αよりも小さいことにより、内側鍔部５１の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面５１２Ｂとインシュレータ対向面３２１との間に、径方向Ｒの外方Ｒ１に向かうに連れて拡大する隙間を形成することができる。これにより、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１を挟持する際に、内側鍔部５１の角部５１３におけるバリ５１４Ａがインシュレータ対向面３２１によって径方向Ｒの外方Ｒ１へ倒れやすくすることができる。

ここで、内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａが径方向Ｒの内方Ｒ２に倒れる際には、バリ５１４Ａが内側鍔部５１の表面５１２Ｂとインシュレータ対向面３２１との間において強く圧縮されることになる。そのため、この場合には、バリ５１４Ａからインシュレータ対向面３２１に作用する荷重が大きくなり、インシュレータ対向面３２１に割れが生じやすくなる。

一方、内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａが径方向Ｒの外方Ｒ１に倒れる際には、バリ５１４Ａがインシュレータ対向面３２１によって径方向Ｒの外方Ｒ１へ折り曲げられる状態に近くなる。そのため、この場合には、バリ５１４Ａからインシュレータ対向面３２１に作用する荷重が小さくなり、インシュレータ対向面３２１に割れが生じにくくなる。

図１０は、内側鍔部５１の角部５１３におけるバリ５１４Ａがインシュレータ対向面３２１によって径方向Ｒの外方Ｒ１へ倒れるように塑性変形して形成された突起部５１３を、分かりやすく示すものである。実際の突起部５１３は、バリ５１４Ａの形成状態、内側鍔部５１の厚み及び材質、傾斜角度α、β、γの大きさ及び差等の影響を受けて、図３に示すような丸みを帯びた形状となっていてもよく、図１０に示すような尖った形状となっていてもよい。

また、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γを、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αとハウジング対向面４１４の傾斜角度βとの間に設定することにより、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４とによって内側鍔部５１及び外側鍔部６１に過度な荷重が作用しないようにすることができる。そして、インシュレータ対向面３２１によってバリ５１４Ａを適切に塑性変形させて、突起部５１３を形成することができる。

なお、ガスセンサ１においては、β≦γ＜αの関係が満たされる代わりに、β＜γ≦αの関係が満たされていてもよい。このことは、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αがハウジング対向面４１４の傾斜角度βよりも大きいことを前提とし、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γは、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度α又はハウジング対向面４１４の傾斜角度βと同じであってもよいことを示す。少なくともインシュレータ対向面３２１の傾斜角度αがハウジング対向面４１４の傾斜角度βよりも大きければ、内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａからインシュレータ対向面３２１に作用する荷重を低減する効果を得ることができる。

インシュレータ対向面３２１の傾斜角度αとハウジング対向面４１４の傾斜角度βとの差は、例えば、０．５〜１０°の範囲内に設定することができる。この傾斜角度α，βの差が小さいと、内側鍔部５１のバリ５１４Ａを塑性変形させる量をより大きくすることが必要になる。一方、傾斜角度α，βの差が大きくなり過ぎると、インシュレータ３、内側鍔部５１、外側鍔部６１及びハウジング４の相互間の接触面積が小さくなる。

インシュレータ対向面３２１及びハウジング対向面４１４は、適度に傾斜していることにより、内側鍔部５１と外側鍔部６１との間に圧縮荷重だけでなく適度なせん断荷重を加えて、インシュレータ３、内側鍔部５１、外側鍔部６１及びハウジング４の相互間の密着度を高めることができる。インシュレータ対向面３２１の傾斜角度α、ハウジング対向面４１４の傾斜角度β並びに内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γは、β≦γ＜αの関係又はβ＜γ≦αの関係が満たされることを前提にして、例えば、５〜４５°の範囲内に設定することができる。

各傾斜角度α，β，γが小さすぎると、インシュレータ３、内側鍔部５１、外側鍔部６１及びハウジング４の相互間の密着度を高める効果が得られにくい。一方、各傾斜角度α，β，γが大きすぎると、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１を挟持しにくくなる。

また、ガスセンサ１の組付後において、内側鍔部５１と外側鍔部６１とは互いに密着しており、ガスセンサ１の組付前においても、内側鍔部５１の傾斜角度γと外側鍔部６１の傾斜角度γとが同じになるようにしている。ガスセンサ１の組付前においては、内側鍔部５１の傾斜角度γと外側鍔部６１の傾斜角度γとは若干異なっていてもよい。この場合、内側鍔部５１と外側鍔部６１とが、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持されるときに密着して、内側鍔部５１の傾斜角度γと外側鍔部６１の傾斜角度γとが同じになる。

（位置ずれの仕方）
図１１に示すように、本形態においては、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との相互の位置ずれは、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１が、内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置することによって行われている。つまり、この位置ずれは、内側カバー５における、内側円筒部５２及び内側底部５３の中心を挿通方向Ｌに通る中心軸線と、外側カバー６における、外側円筒部６２及び外側底部６３の中心を挿通方向Ｌに通る中心軸線とが一致しており、周方向Ｃの全周において、外側鍔部６１の形成長さが内側鍔部５１の形成長さよりも長いことによって形成されている。

これ以外にも、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との相互の位置ずれは、図１２に示すように、内側鍔部５１の形成長さと外側鍔部６１の形成長さとが同等であっても、内側カバー５の中心軸線と外側カバー６の中心軸線とが若干偏心していることによって形成することもできる。この場合、内側鍔部５１の周方向Ｃの半周分の端面５１１Ａが外側鍔部６１の周方向Ｃの半周分の端面６１１Ａよりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置するとともに、内側鍔部５１の周方向Ｃの残りの半周分の端面５１１Ｂが外側鍔部６１の周方向Ｃの半周分の端面６１１Ｂよりも径方向Ｒの内方に位置する。

また、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の周方向Ｃの半周部分においては、内側鍔部５１の形成長さが外側鍔部６１の形成長さよりも長いことにより、内側鍔部５１の端面５１１Ａが外側鍔部６１の端面６１１Ａよりも外周側に位置していてもよい。この場合、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の周方向Ｃの残りの半周部分においては、内側鍔部５１の形成長さが外側鍔部６１の形成長さよりも短いことにより、内側鍔部５１の端面５１１Ｂが外側鍔部６１の端面６１１Ｂよりも内周側に位置していてもよい。

また、図１２に示すように、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の周方向Ｃの２箇所には、内側鍔部５１の端面５１１の径方向Ｒの位置と外側鍔部６１の端面６１１の径方向Ｒの位置とが重なる部位Ｚが形成される。この場合に、重なる部位Ｚにおいて生じるおそれがある、内側鍔部５１と外側鍔部６１との境界部の隙間はごく僅かである。そのため、インシュレータ対向面３２１に作用する荷重を低減させる効果に支障を来すことはない。

（他のガスセンサ１）
図１３に示すように、他のガスセンサ１において、内側カバー５と外側カバー６との間のガス流路６０は、内側カバー５の内側円筒部５２と外側カバー６の外側円筒部６２とが、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の部分だけでなく、挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の部分においても接触することにより、挿通方向Ｌに２つに分かれて形成されていてもよい。

この場合において、外側カバー６の外側円筒部６２は、挿通方向Ｌの後端側Ｌ２に位置する後端外側円筒部６２Ａと、後端外側円筒部６２Ａの挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に繋がって、後端外側円筒部６２Ａよりも縮径した先端外側円筒部６２Ｂとを有する。内側カバー５の内側円筒部５２は、インシュレータ３の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接する先端側インシュレータ３Ａの外周に装着された第１内側円筒部５２Ａと、第１内側円筒部５２Ａの挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に繋がって第１内側円筒部５２Ａよりも縮径された第２内側円筒部５２Ｂと、第２内側円筒部５２Ｂの挿通方向Ｌの先端側Ｌ１に繋がって第２内側円筒部５２Ｂよりも縮径された第３内側円筒部５２Ｃとを有する。

そして、先端外側円筒部６２Ｂの後端部と第２内側円筒部５２Ｂの先端部とが接触している。これにより、後端外側円筒部６２Ａと第２内側円筒部５２Ｂとの間には、後端側ガス流路６０Ａが形成されている。また、先端外側円筒部６２Ｂと第３内側円筒部５２Ｃとの間、及び外側底部６３と内側底部５３との間には、先端側ガス流路６０Ｂが形成されている。

他のガスセンサ１においては、外側カバー６の外部から外側通過孔６２１を通って後端側ガス流路６０Ａに流入した検出ガスＧは、後端側ガス流路６０Ａから内側通過孔５２１を通って内側カバー５内に流入する。そして、この検出ガスＧは、内側カバー５内から内側通過孔５２１を通って先端側ガス流路６０Ｂへ流入した後、先端側ガス流路６０Ｂから外側通過孔６３１を通って外側カバー６の外部へ流出することができる。この他のガスセンサ１における内側カバー５及び外側カバー６の構成により、ガス流路６０における検出ガスＧの流れを適切に制御することが可能になる。

（製造方法）
内側鍔部５１及び外側鍔部６１は、次のようにして、インシュレータ３とハウジング４との間に挟持される。
まず、内側カバー５を外側カバー６の内側に配置する。このとき、内側円筒部５２と外側円筒部６２とが重なり、かつ内側鍔部５１と外側鍔部６１とが重なる。そして、内側カバー５及び外側カバー６をハウジング４の保持穴４１の小径穴部４１１内に挿通させる。このとき、内側鍔部５１及び外側鍔部６１は、ハウジング４の段差部４１３によって受け止められる。なお、外側カバー６を保持穴４１に挿通させた後、内側カバー５を外側カバー６の内側に配置することもできる。

次いで、センサ素子２が保持されたインシュレータ３の挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の部分を、内側カバー５の内側円筒部５２内に配置する。次いで、ハウジング４の保持穴４１の大径穴部４１２内における、インシュレータ３との間に形成された隙間へ、タルク粉末、スリーブ等のシール材４４を配置する。そして、ハウジング４の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の部分を径方向Ｒの内方に屈曲させ、シール材４４を介してハウジング４とインシュレータ３とをかしめる。

このとき、図７に示すように、ハウジング４の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の部分を径方向Ｒの内方に屈曲させる力を受けて、インシュレータ対向面３２１がハウジング対向面４１４に接近し、内側鍔部５１と外側鍔部６１とが、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に押圧されて挟持される。その結果、図３に示すように、内側鍔部５１の角部５１３に形成されたバリ５１４Ａが、インシュレータ対向面３２１に接触して潰され、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１との間の境界部Ｋ１を閉塞する突起部５１４となる。

（作用効果）
本形態のガスセンサ１においては、内側カバー５の内側鍔部５１と外側カバー６の外側鍔部６１との両方が、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持されている。つまり、内側カバー５及び外側カバー６の一方にのみ、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持される鍔部が形成されている場合と異なり、内側カバー５及び外側カバー６の脱落を確実に防止することができる。

内側カバー５及び外側カバー６の一方にのみ鍔部が形成されている従来のガスセンサの場合には、内側カバー５及び外側カバー６の他方を内側カバー５及び外側カバー６の一方に溶接等によって接合する必要がある。この接合は、内側カバー５及び外側カバー６の他方を内側カバー５及び外側カバー６の一方に保持するために強固に行う必要があり、接合部の体積も大きくなる。

そのため、従来のガスセンサが使用時に高温に加熱されるときには、内側カバー５及び外側カバー６の強度が、接合部において著しく低下し、内側カバー５及び外側カバー６が脱落するおそれが高まる。一方、内側カバー５の内側鍔部５１と外側カバー６の外側鍔部６１との両方がインシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に挟持されるガスセンサ１においては、体積の大きな接合部を形成する必要がない。そのため、ガスセンサ１の使用時に内側カバー５又は外側カバー６が脱落する可能性をなくすことができる。

なお、内側カバー５の内側円筒部５２と外側カバー６の外側円筒部６２との間には、溶接等による接合部が形成されていないことが好ましい。ただし、内側カバー５の内側円筒部５２と外側カバー６の外側円筒部６２との間には、両者の位置関係を維持するための、溶接等による体積の小さな接合部が形成されていてもよい。形成されていてもよい接合部の体積は、加熱時における強度低下の度合が内側カバー５及び外側カバー６の脱落に至らない範囲内に抑えられるように、定めることができる。

また、本形態のガスセンサ１においては、内側鍔部５１における、インシュレータ対向面３２１と対向する側の角部５１３には、インシュレータ対向面３２１と接触する突起部５１４が形成されているものの、外側鍔部６１の端面６１１が内側鍔部５１の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置ずれしている。これにより、内側鍔部５１における、インシュレータ対向面３２１と対向する側の角部５１３の突起部５１４から、インシュレータ対向面３２１に加わる荷重を低減することができる。

より具体的には、外側鍔部６１における、内側鍔部５１と対向する側の角部６１３には、内側鍔部５１における角部５１３と同様に、バリ６１４Ａが形成されている。この場合に、図１４に示すように、従来のガスセンサ９において、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１とが揃っていると、内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａと外側鍔部６１におけるバリ６１４Ａとが挿通方向Ｌに重なる。

そして、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１を挟持するときには、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間の気密性を確保するため、ハウジング４の挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の部分を径方向Ｒの内周側に変形させるときに発生させるかしめ力を高めることになる。このとき、内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａと外側鍔部６１におけるバリ６１４Ａとの重なりによって、内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａからインシュレータ対向面３２１に加わる荷重が増大する。そして、このインシュレータ対向面３２１に加わる荷重が、インシュレータ３を構成するセラミック材料の強度を超えたときには、インシュレータ対向面３２１に割れＷが生じるおそれがある。

一方、本形態のガスセンサ１においては、外側鍔部６１の端面６１１が内側鍔部５１の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置ずれしていることにより、外側鍔部６１におけるバリ６１４Ａが内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａよりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する。これにより、外側鍔部６１におけるバリ６１４Ａには荷重がほとんど加わらないようにして、内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａからインシュレータ対向面３２１に加わる荷重を低減することができる。そのため、インシュレータ対向面３２１に割れＷが発生することを防止することができる。

それ故、本形態のガスセンサ１によれば、ガスセンサ１の使用時に内側カバー５又は外側カバー６が脱落する可能性をなくすとともに、インシュレータ３の破損を防止することができる。

＜実施形態２＞
本形態は、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との相互の位置ずれの仕方が、実施形態１に示した状態と異なる場合について示す。
本形態のガスセンサ１においては、図１５に示すように、内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１が、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置している。内側鍔部５１における、端面５１１と挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面５１２Ｂとの間の角部５１３には、バリ５１４Ａが塑性変形した突起部５１４が形成されている。また、外側鍔部６１における、端面６１１と挿通方向Ｌの後端側Ｌ２の表面６１２Ｂとの間の角部６１３には、バリ６１４Ａが塑性変形した突起部６１４が形成されている。突起部５１４は、インシュレータ対向面３２１と接触しており、突起部６１４は、内側鍔部５１と接触している。

図１６に示すように、本形態のガスセンサ１を組み付ける前の、内側カバー５及び外側カバー６の初期状態においては、内側鍔部５１の端面５１１は、挿通方向Ｌに略平行に形成されており、外側鍔部６１の端面６１１も、挿通方向Ｌに略平行に形成されている。また、この初期状態においては、内側鍔部５１における角部５１３には、素材の一部が突起したバリ５１４Ａが形成されており、外側鍔部６１における角部６１３には、素材の一部が突起したバリ６１４Ａが形成されている。

図１５に示すように、インシュレータ対向面３２１とハウジング対向面４１４との間に内側鍔部５１及び外側鍔部６１が挟持されたときには、内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａがインシュレータ対向面３２１に接触して潰れ、外側鍔部６１におけるバリ６１４Ａが、内側鍔部５１における挿通方向Ｌの先端側Ｌ１の表面５１２Ａに接触して潰れる。そして、インシュレータ対向面３２１と内側鍔部５１の表面５１２Ｂとの間の境界部Ｋ１は、バリ５１４Ａが塑性変形した突起部５１４によって閉じられている。また、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３は、バリ６１４Ａが塑性変形した突起部６１４によって閉じられている。また、ハウジング対向面４１４と外側鍔部６１の表面６１２Ａとの間の境界部Ｋ２は、これらの面４１４，６１２Ａが密着することによって閉じられている。そして、ガスセンサ１の組付後における内側鍔部５１の端面５１１及び外側鍔部６１の端面６１１は、挿通方向Ｌに対して傾斜した状態、又は曲面状等に屈曲した状態となっていてもよい。

本形態のガスセンサ１においては、特に、内側鍔部５１の表面５１２Ａと外側鍔部６１の表面６１２Ｂとの間の境界部Ｋ３に隙間が生じにくくすることができる。本形態においては、内側鍔部５１におけるバリ５１４Ａが潰されるだけでなく、外側鍔部６１におけるバリ６１４Ａも潰されることにより、実施形態１の場合に比べてインシュレータ対向面３２１に作用する荷重は大きくなる。ただし、内側鍔部５１における突起部５１４と外側鍔部６１における突起部６１４とが径方向Ｒに位置ずれしていることにより、インシュレータ対向面３２１に割れＷが生じないようにすることができる。

本形態においても、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度α、ハウジング対向面４１４の傾斜角度β、及び内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γの関係は、実施形態１と同様である。また、ガスセンサ１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。

（確認試験）
本確認試験においては、実施形態１，２に示したガスセンサ１（試験品）について、インシュレータ３に割れが生じたかを確認する試験、及びインシュレータ３とハウジング４との隙間にガス漏れが生じたかを確認する試験を行った。また、比較のために、内側鍔部５１の端面５１１の径方向Ｒの位置と、外側鍔部６１の端面６１１の径方向Ｒの位置とが揃っているガスセンサ９（図１２参照）を比較品とし、この比較品についても同様に各試験を行った。

割れ確認試験においては、ガスセンサ１，９を組み付けた後に分解して、インシュレータ３を取り出した。そして、この取り出したインシュレータ３を染色液に浸し、割れ（クラック）に染色液が浸透することを利用して、割れの有無を確認した。組付後に取り出した１０個のインシュレータ３のサンプルについて割れの有無を確認し、割れの有無の評価においては、１０個中の１個でも割れがあった場合は×とし、１０個全てに割れがなかった場合は○とした。

漏れ確認試験においては、配管内の排気ガスの圧力を、基準ガスＡとしての大気の圧力よりも高くし、両者の差圧を４００ｋＰａに設定した。また、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の温度が６００℃になるように加熱した後、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の温度が室温である２５℃になるよう冷却する冷熱サイクルを１００回以上繰り返して、試験品及び比較品のガスセンサ１，９を加熱・冷却した。そして、冷熱サイクルを繰り返す間に、インシュレータ３とハウジング４との隙間を通過する排気ガスの流量を質量流量計によって測定し、流量の合計積算量を漏れ量として求めた。

漏れ確認試験の評価においては、ガスセンサ１，９によるガス検出に必要な出力精度を定め、この出力精度を確保するために要求される漏れ量を限界漏れ量として定めた。そして、ガスセンサ１，９について測定した漏れ量が、限界漏れ量を超えた場合には×とし、限界漏れ量以下である場合には○とした。

また、割れ確認試験及び漏れ確認試験は、インシュレータ対向面３２１、ハウジング対向面４１４、内側鍔部５１及び外側鍔部６１の各設定条件を変更して行った。設定条件には、インシュレータ対向面３２１の傾斜角度α、ハウジング対向面４１４の傾斜角度β、及び内側鍔部５１及び外側鍔部６１の傾斜角度γの関係を、β≦γ＜αとした場合と、α＝β＝γとした場合とがある。また、設定条件には、内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１が外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する場合（ΔＬ＝＋で表す。図１５参照。）と、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１が内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置する場合（ΔＬ＝−で表す。図３参照。）とがある。なお、ΔＬは、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との間の距離を示す。

また、設定条件には、内側鍔部５１の周方向Ｃの半周の端面５１１が外側鍔部６１の周方向Ｃの半周の端面６１１よりも径方向Ｒの外方Ｒ１に位置するとともに、内側鍔部５１の周方向Ｃの残りの半周の端面５１１が外側鍔部６１の周方向Ｃの半周の端面６１１よりも径方向Ｒの内方に位置する場合（ΔＬ＝±で表す。図１２参照。）と、外側鍔部６１の周方向Ｃの全周の端面６１１と内側鍔部５１の周方向Ｃの全周の端面５１１との径方向Ｒの位置が同じである場合（ΔＬ＝０で表す。）ともある。

表１には、傾斜角度の条件をβ≦γ＜α又はα＝β＝γに変更し、内側鍔部５１の端面５１１と外側鍔部６１の端面６１１との位置関係の条件をΔＬ＝＋、ΔＬ＝−、ΔＬ＝±又はΔＬ＝０に変更したときの、試験品１〜６及び比較品１，２の設定条件について示す。また、同表には、試験品１〜６及び比較品１，２について、割れ確認試験を行った評価及び漏れ確認試験を行った評価を示す。

同表に示すように、β≦γ＜αの関係を有し、ΔＬ＝＋又はΔＬ＝−のいずれかの関係を有する試験品１，２の場合には、インシュレータ３に割れが生じなくて、割れ確認試験の評価が○となり、漏れ量が限界漏れ量以下となって、漏れ確認試験の評価が○となった。また、α＝γ＝βの関係を有し、ΔＬ＝＋又はΔＬ＝−のいずれかの関係を有する試験品３，４の場合にも、インシュレータ３に割れが生じなくて、割れ確認試験の評価が○となり、漏れ量が限界漏れ量以下となって、漏れ確認試験の評価が○となった。

さらに、β≦γ＜αの関係又はα＝β＝γの関係を有し、ΔＬ＝±の関係を有する試験品５，６の場合にも、インシュレータ３に割れが生じなくて、割れ確認試験の評価が○となり、漏れ量が限界漏れ量以下となって、漏れ確認試験の評価が○となった。一方、β≦γ＜αの関係又はα＝β＝γの関係を有し、ΔＬ＝０の関係を有する比較品１，２の場合には、インシュレータ３に割れが生じて、割れ確認試験の評価が×となり、漏れ量が限界漏れ量を超えて、漏れ確認試験の評価が×となった。

割れ確認試験及び漏れ確認試験の結果より、内側鍔部５１の端面５１１の位置と外側鍔部６１の端面６１１の位置とが径方向Ｒにずれていることにより、インシュレータ３に割れが生じないようにできるとともに、インシュレータ３とハウジング４との隙間にガス漏れが生じにくくできることが分かった。また、内側鍔部５１の端面５１１の位置と外側鍔部６１の端面６１１の位置とが径方向Ｒにずれていることに加えて、β≦γ＜αの傾斜角度の関係が満たされることにより、インシュレータ３とハウジング４との隙間におけるガス漏れを抑えつつ、インシュレータ３に割れがより生じにくくできると言える。

なお、本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。

１ ガスセンサ
２ センサ素子
３ インシュレータ
４ ハウジング
５ 内側カバー
５１ 内側鍔部
５１３ 角部
５１４ 突起部
６ 外側カバー
６１ 外側鍔部

Claims (6)

1. 検出ガス（Ｇ）に接触してガス検出を行うための検出部（２１）を有するセンサ素子（２）と、
   前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ（３）と、
   前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング（４）と、
   前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔（５２１，５３１）を有する、金属材料からなる内側カバー（５）と、
   前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路（６０）を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔（６２１，６３１）を有する、金属材料からなる外側カバー（６）と、を備え、
   前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部（５１）と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部（６１）とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
   前記内側鍔部における、前記インシュレータと対向する側の角部（５１３）には、前記インシュレータと接触する突起部（５１４）が形成されており、
   前記内側鍔部の端面（５１１）と前記外側鍔部の端面（６１１）とは、相互に位置ずれしている、ガスセンサ（１）。
2. 前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向（Ｌ）とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向（Ｒ）としたとき、
   前記外側鍔部の端面は、前記内側鍔部の端面よりも前記径方向の外方（Ｒ１）に位置している、請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記外側鍔部における、前記内側鍔部と対向する側の角部（６１３）には、前記内側鍔部と接触しない突起部（６１４Ａ）が形成されている、請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向（Ｌ）とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向（Ｒ）としたとき、
   前記内側鍔部の端面は、前記外側鍔部の端面よりも前記径方向の外方（Ｒ１）に位置している、請求項１に記載のガスセンサ。
5. 前記外側鍔部における、前記内側鍔部と対向する側の角部（６１３）には、前記内側鍔部と接触する突起部（６１４）が形成されている、請求項４に記載のガスセンサ。
6. 前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側（Ｌ１）とし、前記先端側とは反対側を後端側（Ｌ２）としたとき、
   前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
   前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面（３２１）が形成されており、
   前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面（４１４）が形成されており、
   前記径方向に平行な仮想基準線（Ｙ）に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部の前記挿通方向の前記先端側の表面（５１２Ａ）の傾斜角度をγとしたとき、β≦γ＜αの関係又はβ＜γ≦αの関係を有する、請求項２〜５のいずれか１項に記載のガスセンサ。

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