JP5754338B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するためのガスセンサに関する。

従来から、自動車の内燃機関等の排気系には、排ガス中の酸素や窒素酸化物等の特定ガスの濃度を測定するガスセンサが配設されている。
例えば、図１４に示すように、ガスセンサ９１は、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、センサ素子９２を内側に挿通して保持するハウジング９３とを有している。該ハウジング９３の基端側には、絶縁碍子９４と、該絶縁碍子９４内に保持されると共にセンサ素子９２の基端部に配設された端子電極９２１に対して電気的に接続された金属端子９２２が設けられている。

また、ハウジング９３の基端側には、絶縁碍子９４を覆うように金属製の第１基端側カバー９５が設けられており、該第１基端側カバー９５の外側には、フィルタ９８を介して金属製の第２基端側カバー９６が設けられている。第１基端側カバー９５と第２基端側カバー９６は、互いに直接接触した状態でかしめを行う金属間かしめによってかしめ部９７を形成している。フィルタ９８は、水分の透過を阻止しつつ、第１基端側カバー９５の内側へ大気を透過させることができる（特許文献１参照）。

特開平１１−７２４６１号公報 特開２０００−３２１２３６号公報

しかしながら、ガスセンサ９１には次の問題点がある。
ガスセンサ９１においては、かしめ部９７が絶縁碍子９４の外方に設けられている。そのため、かしめ部９７にかかるかしめ力が大きい場合には、第１基端側カバー９５および第２基端側カバー９６に変形が生じ、第１基端側カバー９５が、その内側に配設された絶縁碍子９４と干渉することがある。これにより、第１基端側カバー９５を介して絶縁碍子９４にかしめ力が伝わり、絶縁碍子９４の割れ、欠け等が発生するおそれがある。

尚、特許文献２に記載のガスセンサにおいては、金属間かしめを行っているかしめ部があるが、該かしめ部の内側には絶縁碍子が配設されていない。また、絶縁碍子の外側に位置するかしめ部においては、撥水フィルタを介してかしめを行っているため、強固なかしめ部を形成することができない。したがって、絶縁碍子の外周部分において金属間かしめを行う必要がある場合には、特許文献２の発明では解決されない。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、組立時における絶縁碍子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するものである。

本発明の一態様は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、
該センサ素子の電極に電気的に接続された金属端子を内側に保持する絶縁碍子と、
上記センサ素子を内側に挿通保持するハウジングと、
該ハウジングの基端側に固定されると共に上記センサ素子の基端部及び上記絶縁碍子を覆う第１基端側カバーと、
該第１基端側カバーの基端部に、その外周側よりかしめ固定された第２基端側カバーとを有し、
上記第１基端側カバーと上記第２基端側カバーとがかしめ固定されたかしめ部の内側には、上記絶縁碍子が配置されており、
上記かしめ部は、上記第１基端側カバーの基端部に形成され外側へ突出すると共にその軸方向長さが上記かしめ部よりも長い外方突起部と上記第２基端側カバーの内周面との間、上記第２基端側カバーの先端部に形成され内側へ突出すると共にその軸方向長さが上記かしめ部よりも長い内方突起部と上記第１基端側カバーの外周面との間、又は上記外方突起部と上記内方突起部との間を圧接して形成されていることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。

上記ガスセンサにおいては、上記第１基端側カバーの上記外方突起部と上記第２基端側カバーの内周面との間、上記第２基端側カバーの上記内方突起部と上記第１基端側カバーの外周面との間、又は上記外方突起部と上記内方突起部との間の圧接によって上記かしめ部を形成することができる。これにより、金属間かしめによる強固なかしめ部を形成する際にも、上記第１基端側カバーから上記絶縁碍子へと力が作用することを防ぐことができ、上記絶縁碍子の割れや欠けの発生を防止することができる。

上記第１基端側カバーの上記外方突起部と上記第２基端側カバーの内周面との間の圧接によって上記かしめ部を形成する場合には、上記第２基端側カバーの内周面に上記外方突起部が食い込むか、上記第１基端側カバーの上記外方突起部が潰れるように変形するか、あるいは、これら２つの現象が共に生じるかすることにより、上記第１基端側カバーに設けた上記外方突起部と上記第２基端側カバーの内周面とが圧接される。

それゆえ、かしめの際に、上記第１基端側カバーにおける上記外方突起部以外の部分の変形を抑制することができる。また、軸方向における上記外方突起部の長さは上記かしめ部の長さよりも大きい。そのため、上記外方突起部に確実に上記かしめ部を形成し、かしめ不良の発生を防止することができる。

また、上記第２基端側カバーの内方突起部と、上記第１基端側カバーの外周面との間の圧接によって上記かしめ部を形成する場合には上記第１基端側カバーと第２基端側カバーとをかしめる際、上記第１基端側カバーの外周面に上記内方突起部が食い込むか、上記第２基端側カバーの上記内方突起部が潰れるように変形するか、あるいは、これら２つの現象が共に生じるかすることにより、上記第２基端側カバーに設けた上記内方突起部と上記第１基端側カバーの外周面とが圧接される。

それゆえ、かしめの際に上記第２基端側カバーにおける上記内方突起部以外の部分の変形を抑制することができる。また、軸方向における上記内方突起部の長さは上記かしめ部の長さよりも大きい。そのため、上記内方突起部に確実に上記かしめ部を形成し、かしめ不良の発生を防止することができる。

また、上第１基端側カバーの上記外方突起部と上記第２基端側カバーの上記内方突起部との間の圧接によってかしめ部を形成する場合には、上記外方突起部と上記内方突起部のいずれか一方が、もう一方に食い込むか、上記外方突起部と上記内方突起部の両方が潰れるように変形するか、あるいは、これらの現象が共に生じるかすることにより、上記第１基端側カバーに設けた上記外方突起部と上記第２基端側カバーに設けた内方突起部とが圧接される。

それゆえ、上記第１基端側カバーに設けた上記外方突起部及び上記第２基端側カバーに設けた上記内方突起部のいずれか一方又は両方の変形によって上記かしめ部が形成され、上記第１基端側カバーにおける上記外方突起部以外の部分の変形を抑制することができる。また、上記外方突起部及び上記内方突起部の軸方向における長さは上記かしめ部の長さよりも大きい。そのため、上記外方突起部及び上記内方突起部に確実に上記かしめ部を形成し、かしめ不良の発生を防止することができる。

上記のごとく、上記外方突起部及び上記内方突起部のいずれか一方又は両方を設けることにより、上記外方突起部及び上記内方突起部以外の部分の変形を抑制することができる。その結果、金属間かしめによる強固なかしめ部を形成する際にも、上記第１基端側カバーから上記絶縁碍子へと力が作用することを防ぐことができ、上記絶縁碍子の割れや欠けの発生を防止することができる。

以上のごとく、本発明によれば、組立時における絶縁碍子の破損を防止できるガスセンサを提供することができる。

実施例１における、ガスセンサの縦断面図。 図１の要部拡大図。 実施例１における、第１基端側カバーを示す説明図。 実施例１の図１における、Ａ−Ａ矢視断面相当の第１基端側カバーおよび第２基端側カバーのかしめ部を示す断面図。 実施例１における、かしめ前の要部拡大断面図。 実施例１における、外方突起部の形状を変更した第１基端側カバーを示す説明図。 実施例１における、外方突起部の配設位置を変更した第１基端側カバーを示す説明図。 実施例２における、第２基端側カバーを示す説明図。 実施例２における、図１のＡ−Ａ矢視断面相当の第１基端側カバーおよび第２基端側カバーのかしめ部を示す断面図。 実施例２における、内方突起部の配設位置を変更した第２基端側カバーを示す説明図。 実施例３における、図１のＡ−Ａ矢視断面相当の第１基端側カバーおよび第２基端側カバーのかしめ部を示す断面図。 実施例３における、図１のＡ−Ａ矢視断面相当の外方突起部及び内方突起部の形状を変更した第１基端側カバーおよび第２基端側カバーのかしめ部を示す断面図。 実施例４における、外方突起部及び内方突起部の断面形状を示す説明図。 従来例の要部拡大断面図

本明細書において、先端側とは、ガスセンサを内燃機関の排気系等に挿入する側をいい、その反対側を基端側というものとする。
また、上記ガスセンサにおいて、上記第１基端側カバーに配される上記外方突起部は、上記外周面上に複数の外方突起部を設けてもよいし、上記外周面全周に連続した一つの外方突起部を設けてもよい。また、上記第２基端側カバーに配される上記内方突起部は、上記内周面上に複数の内方突起部を設けてもよいし、上記内周面全周に連続した一つの内方突起部を設けてもよい。

また、上記外方突起部及び上記内方突起部の形状は、ガスセンサの軸方向に直交する平面による断面形状において、山型形状、略台形状、略三角形状及び略矩形状等の種々の形状とすることができる。

また、上記第１基端側カバーは、上記第２基端側カバーよりもビッカース硬さが大きくてもよい（請求項２）。この場合には、上記第２基端側カバーに比べ上記第１基端側カバーは変形しにくい。そのため、かしめによる上記第１基端側カバーの変形を一層抑制し、上記第２基端側カバーを積極的に変形させることができる。したがって、上記外方突起部を上記第２基端側カバーにより確実に食い込ませることができる。それゆえ、かしめ部をより強固にすると共に、より確実に上記第１基端側カバーの変形を抑制することができる。

また、第１基端側カバーと第２基端側カバーとのビッカース硬さにおける硬度差がＨＶ１０以上あってもよい（請求項３）。この場合には、上記第１基端側カバーの変形をより一層抑制することができる。両者の硬度差がＨＶ１０未満の場合には、上記第１基端側カバーの変形を抑制しにくくなる場合がある。

また、上記外方突起部及び上記内方突起部は、周方向に互いに略一定となる間隔を設けた状態で３個以上形成されていてもよい（請求項４）。この場合には、かしめ部におけるかしめ力を上記３個以上の外方突起部にバランス良く分散することができる。それゆえ、かしめ力の偏りによるかしめ不良を防止することができる。

また、上記かしめ部が上記第１基端側カバーの上記外方突起部と上記第２基端側カバーの圧接によって形成されており、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーにかしめる前の状態において、上記外方突起部に対する外接円の直径Ｄ１と、上記第２基端側カバーの内周の直径Ｄ２とが、０≦Ｄ２−Ｄ１≦１．０ｍｍを満たしていてもよい（請求項５）。この場合には、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーに容易かつ確実にかしめ固定することができる。
Ｄ２−Ｄ１＜０の場合は、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーに嵌合しにくい。Ｄ２−Ｄ１＞１．０ｍｍの場合は、上記第２基端側カバーを大きく変形させる必要がある。そのため、場合によっては上記第２基端側カバーにシワが発生するなど、安定したかしめ状態を得ることが困難である。

また、上記かしめ部が上記第２基端側カバーの上記内方突起部と上記第１基端側カバーの圧接によって形成されており、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーにかしめる前の状態において、上記内方突起部に対する内接円の直径Ｄ４と、上記第１基端側カバーの外周の直径Ｄ３とが、０．１≦Ｄ４−Ｄ３≦１．０ｍｍを満たしてもよい（請求項６）。この場合には、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーに容易かつ確実にかしめ固定することができる。
Ｄ４−Ｄ３＜０．１の場合は、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーに嵌合しにくい。Ｄ４−Ｄ３＞１．０ｍｍの場合は、上記第２基端側カバーを大きく変形させる必要がある。そのため、場合によっては上記第２基端側カバーにシワが発生するなど安定したかしめ状態を得ることが困難である。

また、上記第１基端側カバーは上記外方突起部を備え、上記第２基端側カバーは上記内方突起部を備えており、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーにかしめる前の状態において、上記外方突起部に対する外接円の直径Ｄ５と、上記内方突起部に対する内接円の直径Ｄ６とが、０≦Ｄ６−Ｄ５≦１．０ｍｍを満たしてもよい（請求項７）。この場合には、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーに容易かつ確実にかしめ固定することができる。
Ｄ６−Ｄ５＜０．１の場合は、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーに嵌合しにくい。Ｄ６−Ｄ５＞１．０ｍｍの場合は、上記第２基端側カバーを大きく変形させる必要がある。そのため、場合によっては上記第２基端側カバーにシワが発生するなど安定したかしめ状態を得ることが困難である。

また、上記第１基端側カバーは上記外方突起部を備え、上記第２基端側カバーは上記内方突起部を備えており、上記外方突起部と上記内方突起部のいずれか一方は、他方の突起部よりも、周方向の幅を広く設定してあってもよい（請求項８）。この場合には、上記第１基端側カバーと上記第２基端側カバーとの位置決めを容易とし、上記外方突起部と上記内方突起部との間において、確実にかしめ部を形成することができる。

また、上記第１基端側カバーと上記第２基端側カバーとの間には、上記第１基端側カバーの内側に大気を導入し、上記ガスセンサの外部から水分が侵入することを防止するフィルタが配設されており、上記第１基端側カバーは上記第２基端側カバーの先端に対向する段部を設けてなり、上記かしめ部は上記段部に隣接する位置に形成されていてもよい（請求項９）。この場合には、上記第１基端側カバーの段部に上記第２基端側カバーの先端部を当接させることで上記ガスセンサの軸方向における上記第１基端側カバーに対する上記第２基端側カバーの位置を容易に決めることができる。

さらに、上記かしめ部を上記段部に隣接する位置に形成してあるため、上記第１基端側カバーと上記第２基端側カバーとの間に上記フィルタを配置する際、上記第２基端側カバーのかしめ部の基端に上記フィルタの先端部を当接させることによって、上記ガスセンサの軸方向における上記第２基端側カバーに対するフィルタの位置を容易に決めることができる。それゆえ、上記第２基端側カバーと上記フィルタの配設を容易とし、生産効率を向上することができる。

（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５を用いて説明する。
本例のガスセンサ１は、図１および図２に示すように、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子４と、該センサ素子４の電極に電気的に接続された金属端子３１を内側に保持する絶縁碍子３と、センサ素子４を内側に挿通保持するハウジング５とを有する。ガスセンサ１は、さらに、ハウジング５の基端側に固定されると共にセンサ素子４の基端部及び絶縁碍子３を覆う第１基端側カバー２１と、該第１基端側カバー２１の基端部にその外周側からかしめ固定された第２基端側カバー２２とを有する。

第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とは、互いに直接接触した状態でかしめられたかしめ部２３を形成しており、該かしめ部２３の内側には、絶縁碍子３が配置されている。かしめ部２３は、第１基端側カバー２１の外周面から外側へ突出すると共にその軸方向長さがかしめ部２３よりも長い外方突起部２１１と第２基端側カバー２２の内周面との間の圧接によって形成されている。

以下、詳説する。
ガスセンサ１は、センサ素子４を有し、図１および図２に示すように、該センサ素子４は、有底円筒形状の固体電解質体と、該固体電解質体の内面および外面に設けた一対の電極とからなる。センサ素子４（固体電解質体）の内側には、センサ素子４を加熱するためのヒータ４１が配設されている。センサ素子４の基端側には、上記一対の電極にそれぞれ導通する金属端子３１が設けてある。センサ素子４はハウジング５に挿通固定され、両者の間は密閉封止されている。

ハウジング５の先端側には、センサ素子４を覆うように、二重構造を有する被測定ガス側カバー６がかしめ固定されている。上記被測定ガス側カバー６はセンサ素子４に近い内側に位置する内カバー６１と、該内カバー６１の外側に位置する外カバー６２とからなり、内カバー６１および外カバー６２には被測定ガスを導入するための導通孔６１１、６２２がそれぞれ設けられている。

また、ハウジング５の基端側には、大気側カバー２が設けてあり、該大気側カバー２の内側には、皿ばね３２で先端側から支承された絶縁碍子３が設けてある。該絶縁碍子３の内側には、金属端子３１が設けてあり、該金属端子３１は、リード線３４と電気的に導通している。また、大気側カバー２の内側における絶縁碍子３より基端側の位置には、リード線３４を挿通しつつ、大気側カバー２の基端部を密封する弾性絶縁部材３５が設けてある。

大気側カバー２は、図２に示すように、センサ素子４の基端部及び絶縁碍子３を覆う第１基端側カバー２１と、該第１基端側カバー２１の基端部の外側に位置する第２基端側カバー２２とからなる。第１基端側カバー２１には、第２基端側カバー２２の先端に対向する段部を設けてあり、上記段部と隣接する位置にかしめ部２３が形成されている。

第１基端側カバー２１および第２基端側カバー２２には、かしめ部２３の基端側の位置に、大気を導入するための導通孔２１２、２２２がそれぞれ設けられており、該導通孔２１２、２２２の間には、水分の透過を阻止するフィルタ２４が配設されている。該フィルタ２４は、導通孔２２２の先端側及び基端側の２箇所のフィルタかしめ部２５１、２５２で、第２基端側カバー２２をかしめることにより固定されている。

すなわち、フィルタ２４は、導通孔２２２の先端側のフィルタかしめ部２５１においては、第２基端側カバー２２と第１基端側カバー２１とにより挾持され、導通孔２２２の基端側のフィルタかしめ部２５２においては、第２基端側カバー２２と弾性絶縁部材３５との間に挟持されている。導通孔２２２から大気が導入され、フィルタ２４を通過する際、大気に含まれる水分は除去される。そして、水分が除去された大気は、導通孔２１２から大気側カバー２の内部へと導入される。

第１基端側カバー２１は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、外方突起部２１１を備えている。かしめ前の外方突起部２１１は、同図に示すごとく、第１基端側カバー２１の外周面から互いの間隔が略一定となる状態で外側へ向かって６個が突出形成されている。

外方突起部２１１の突出高さは例えば０．４〜１．４ｍｍとすることができる。外方突起部２１１の突出高さが０．４ｍｍ未満の場合には、該外方突起部２１１の効果を十分に得られないおそれがある。また、外方突起部２１１の突出高さが１．４ｍｍを超える場合には、外方突起部２１１の成形が困難となるおそれがある。

また、第１基端側カバー２１は第２基端側カバー２２よりもビッカース硬さが大きく、両者の硬度差がＨＶ１０以上ある。具体的には、例えば、第１基端側カバー２１のビッカース硬さをＨＶ２３０±４０とし、第２基端側カバー２２のビッカース硬さをＨＶ１４０±４０とする。

また、外方突起部２１１の軸方向長さは、かしめ部２３よりも長い。かしめ前の外方突起部２１１は、図３（Ｂ）に示すごとく、外周側に向かって一様に突出しており、かしめ後の外方突起部２１１は、図２に示すごとく、外周側に突出した部分と内周側に窪みかしめ部２３を形成する部分とを備えている。

第１基端側カバー２１および第２基端側カバー２２は、例えばステンレス鋼等の金属からなり、両者は同材料でもよいが、そのビッカース硬さを上記のように、異ならせている。そして、外方突起部２１１は第１基端側カバー２１の一部をプレス加工等により、変形加工することによって形成することができる。この場合、第１基端側カバー２１は加工硬化によって他の部位よりさらにビッカース硬さが向上する。

第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とは、図４（Ｂ）に示すように外方突起部２１１と第２基端側カバー２２の内周面との間の圧接によってかしめ部２３を形成している。ここで、図４（Ａ）に示すごとく、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とをかしめる前の状態においては、外方突起部２１１に対する外接円の直径Ｄ１と、第２基端側カバー２２の内周の直径Ｄ２とが、０≦Ｄ２−Ｄ１≦１．０ｍｍを満たしている。この状態から第２基端側カバー２２の一部の内周をＤ１未満に縮径するように変形させることにより、図４（Ｂ）に示すごとく、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とを圧接して、かしめ部２３を形成する。

大気側カバー２の組み立て方法について、図４および図５を用いて説明する。
まず、図４（Ａ）に示すごとく、第１基端側カバー２１の外周に第２基端側カバー２２を配置する。このとき、第１基端側カバー２１の段部に第２基端側カバー２２の先端部を当接させる。次に、図５に示すごとく、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２との間であって、縮径部２２３よりも先端側に、円筒状のフィルタ２４を挿入する。第２基端側カバー２２には、かしめ部２３となる部分に、縮径部２２３を設けてあり、縮径部２２３の基端部にフィルタ２４の先端部を当接させる。

その後、縮径部２２３を径方向の内側へ加圧し、図４（Ｂ）に示すごとく、縮径部２２３を第１基端側カバー２１にかしめる。これにより、第１基端側カバー２１の外方突起部２１１と第２基端側カバー２２の内側面とを直に当接する金属間かしめが形成される。
また、他の部位においても、適宜第２基端側カバー２２の内側面を径方向の内側へ加圧し、変形させることによって、フィルタ２４を挟み込みつつ、第１基端側カバー２１にかしめ固定する。

以下、本例の作用効果について説明する。
本例のガスセンサ１においては、第１基端側カバー２１の外周面から外側へ突出した６個の外方突起部２１１と、第２基端側カバー２２の内周面との間の圧接によってかしめ部２３が形成されている。そのため、図４（Ｂ）に示すように、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とをかしめる際、第２基端側カバー２２の内周面に外方突起部２１１が食い込むか、第１基端側カバー２１の外方突起部２１１が潰れるように変形するか、あるいは、これら２つの現象が共に生じるかすることにより、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２の内周面とが圧接される。

それゆえ、かしめの際に、第１基端側カバー２１における外方突起部２１１以外の部分の変形を抑制できる。その結果、金属間かしめによる強固なかしめ部２３を形成する際にも、第１基端側カバー２１から絶縁碍子３へと力が作用することを防ぐことができ、絶縁碍子３の割れや欠けの発生を防止することができる。

また、外方突起部２１１の軸方向における長さは、かしめ部２３の長さよりも大きい。そのため、外方突起部２１１に確実にかしめ部２３を形成し、かしめ不良の発生を防止することができる。

また、第１基端側カバー２１は、第２基端側カバー２２よりもビッカース硬さが大きく、両者の硬度差がＨＶ１０以上ある。そのため、第２基端側カバー２２に比べ第１基端側カバー２１は変形しにくい。これにより、かしめによる第１基端側カバー２１の変形を一層抑制することができる。したがって、外方突起部２１１を第２基端側カバー２２に対し、より確実に食い込ませることができる。それゆえ、かしめ部２３をより強固にすると共に、より確実に第１基端側カバー２１の変形を抑制することができる。

また、外方突起部２１１は、互いの間隔が略一定となる状態で６個形成されている。そのため、かしめ部２３におけるかしめ力を外方突起部２１１にバランス良く分散することができる。それゆえ、かしめ力の偏りによるかしめ不良を防止することができる。

また、図４（Ａ）に示すように、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１にかしめる前の状態においては、外方突起部２１１に対する外接円の直径Ｄ１と、第２基端側カバー２２の内周の直径Ｄ２とが、０≦Ｄ２−Ｄ１≦１．０ｍｍを満たしている。そのため、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１に容易かつ確実にかしめ固定することができる。

また、図５に示すように、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２との間には、第１基端側カバー２１の内側に導入する大気を、該大気に含まれる水分を除去しつつ通過させるフィルタ２４が配設されており、第１基端側カバー２１は第２基端側カバー２２の先端に対向する段部を設けてなり、かしめ部２３は上記段部に隣接する位置に形成されている。そのため、第１基端側カバー２１の段部に第２基端側カバー２２の先端部を当接させることでガスセンサ１の軸方向における第１基端側カバー２１に対する第２基端側カバー２２の位置が容易に決めることができる。

さらに、かしめ部２３を上記段部に隣接する位置に形成してあるため、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２との間にフィルタ２４を配置する際、第２基端側カバー２２に設けた縮径部２２３の基端部にフィルタ２４の先端部を当接させることによって、ガスセンサ１の軸方向における第２基端側カバー２２に対するフィルタ２４の位置を容易に決めることができる。それゆえ、第２基端側カバー２２とフィルタ２４の配設を容易とし、生産効率を向上することができる。

以上のように、本例によれば、組立時における絶縁碍子の破損を防止できるガスセンサを提供することができる。

尚、本例においては第１基端側カバー２１に６個の外方突起部２１１を設けてあるが、その数は特に限定されるものではない。ただし、外方突起部２１１を複数設定する場合には、３個〜８個の間で適宜設定することが好ましい。また、外方突起部２１１は、図６に示すごとく、第１基端側カバー２１の外周面全周に連続して形成することもできる。
また、外方突起部２１１の形成位置は、図７に示すごとく、導通孔２１２、２２２より先端側で、かつ第２基端側カバー２２が配設される範囲Ａの間であれば自由に設定することができる。

（実験例１）
本例においては、実施例１に示したガスセンサ１について、外方突起部２１１に対する外接円の直径Ｄ１と、第２基端側カバー２２の内周の直径Ｄ２との寸法関係が、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２の嵌合しやすさ及びかしめ部２３に生じるシワへの影響を評価した。その結果を表１に示す。

評価は、Ｄ２−Ｄ１を−０．２ｍｍ〜１．１ｍｍの間において０．１ｍｍずつ変化させた第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とを用いて、嵌合させかしめることにより行った。尚、表１において、「嵌合し易さ」の評価欄に記載した○及び×の記号は、○が良好（嵌合し易い）、△が困難（嵌合し難い）、×が不良（嵌合できない）を示すものである。また、評価欄において、嵌合し易さが良好で、かつシワの発生が無い場合を合格（○）とし、それ以外の場合は、不合格（×）とした。

上記評価の結果、Ｄ２−Ｄ１が−０．１ｍｍ以下の場合、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とを嵌合できないか、あるいは嵌合し難かった。また、Ｄ２−Ｄ１が１．１ｍｍの場合、かしめ部２３において、第２基端側カバー２２にシワが発生した。そして、Ｄ２−Ｄ１が、０．０ｍｍ〜１．０ｍｍの間においては、いずれも嵌合し易く、シワの発生もなかった。

本例の結果からわかるように、０≦Ｄ２−Ｄ１≦１．０ｍｍとすることにより、かしめ部２３にシワを生じさせることなく、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１に容易かつ確実にかしめ固定することができる。

（実施例２）
本例は、図８および図９に示すように、第２基端側カバー２２に内方突起部２２１を設けた例である。第２基端側カバー２２には、その内周面から内側へ突出した６個の内方突起部２２１を設けてあり、該内方突起部２２１は互いの間隔が略一定となる状態で形成されている。また、内方突起部２２１における軸方向の長さは、かしめ部２３のよりも長いそして、内方突起部２２１は、第２基端側カバー２２の一部にプレス加工等により形成することができる。

本例のガスセンサ１におけるかしめ部２３は、第２基端側カバー２２に設けた内方突起部２２１と第１基端側カバー２１の外周面との間の圧接によって形成されている。そして、第１基端側カバー２１は第２基端側カバー２２よりもビッカース硬さが大きい。また、両者の硬度差がＨＶ１０以上ある。また、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１にかしめる前の状態において、内方突起部２２１に対する内接円の直径Ｄ４と、第１基端側カバー２１の外周の直径Ｄ３とが、０．１≦Ｄ４−Ｄ３≦１．０ｍｍを満たしている。
その他は実施例１と同様である。

本例のガスセンサ１においては、上記第１基端側カバーの外周面から外側へ突出した外方突起部と上記第２基端側カバーの内周面から内側へ突出した内方突起部との間の圧接によってかしめ部が形成されている。そのため、図９（Ｂ）に示すように、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とをかしめる際、第１基端側カバー２１の外周面に内方突起部２２１が食い込むか、第２基端側カバー２２の内方突起部２２１が潰れるように変形するか、あるいは、これら２つの現象が共に生じるかすることにより、第２基端側カバー２２と第１基端側カバー２１の外周面とが圧接される。

それゆえ、かしめの際に、第２基端側カバー２２における内方突起部２２１以外の部分の変形を抑制できる。その結果、金属間かしめによる強固なかしめ部２３を形成する際にも、第１基端側カバー２１から絶縁碍子３へと力が作用することを防ぐことができ、絶縁碍子３の割れや欠けの発生を防止することができる。

また、内方突起部２２１の軸方向における長さは、かしめ部２３の長さよりも大きい。そのため、内方突起部２２１に確実にかしめ部２３を形成し、かしめ不良の発生を防止することができる。

また、第１基端側カバー２１は、第２基端側カバー２２よりもビッカース硬さが大きく、両者の硬度差がＨＶ１０以上ある。そのため、第２基端側カバー２２に比べ第１基端側カバー２１は変形しにくい。これにより、かしめによる第１基端側カバー２１の変形を一層抑制することができる。したがって、内方突起部２２１を変形させることによりかしめ部２３が形成され、より確実に第１基端側カバー２１の変形を抑制することができる。

また、内方突起部２２１は、互いの間隔が略一定となる状態で６個形成されている。そのため、かしめにより生じるかしめ力を外方突起部２１１にバランス良く分散することができる。それゆえ、かしめ力の偏りによるかしめ不良を防止することができる。

また、図９（Ａ）に示すように、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１にかしめる前の状態においては、内方突起部２２１に対する内接円の直径Ｄ４と、第１基端側カバー２１の外周の直径Ｄ３とが、０．１≦Ｄ４−Ｄ３≦１．０ｍｍを満たしている。そのため、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１に容易かつ、確実にかしめ固定することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

尚、本例においては、第２基端側カバー２２に６個の内方突起部２２１を設けてあるが、その数は特に限定されるものではない。ただし、内方突起部２２１を複数設定する場合には、３個〜８個の間で適宜設定することが好ましい。また、内方突起部２２１の形成位置は、図１０に示すごとく、導通孔２１２、２２２より先端側で、かつ第２基端側カバー２２の先端側の端部までの範囲Ｂの間であれば自由に設定することができる。

（実験例２）
本例においては、実施例２に示したガスセンサ１について、第１基端側カバー２１の外周面の直径Ｄ３と、内方突起部２２１の内接円の直径Ｄ４との寸法関係が、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２の嵌合しやすさ及びかしめ部２３に生じるシワへの影響を評価した。その結果を表２に示す。

評価は、Ｄ４−Ｄ３を−０．２ｍｍ〜１．１ｍｍの間において０．１ｍｍずつ変化させた第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とを用いて、嵌合させかしめることにより行った。尚、表２において、「嵌合し易さ」の評価欄に記載した○及び×の記号は、○が良好（嵌合し易い）、△が困難（嵌合し難い）、×が不良（嵌合できない）を示すものである。また、評価欄において、嵌合し易さが良好で、かつシワの発生が無い場合を合格（○）とし、それ以外の場合は、不合格（×）とした。

上記評価の結果、Ｄ４−Ｄ３が０．０ｍｍ以下の場合、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とを嵌合できないか、あるいは嵌合し難かった。また、Ｄ４−Ｄ３が１．１ｍｍの場合、かしめ部２３において、第２基端側カバー２２にシワが発生した。そして、Ｄ４−Ｄ３が、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの間においては、いずれも嵌合し易く、シワの発生もなかった。

本例の結果からわかるように、０．１≦Ｄ４−Ｄ３≦１．０ｍｍとすることにより、かしめ部２３にシワを生じさせることなく、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１に容易かつ確実にかしめ固定することができる。

（実施例３）
本例は、図１１に示すごとく、第１基端側カバー２１に外方突起部２１１を設け、第２基端側カバー２２に内方突起部２２１を設けた例である。第１基端側カバー２１には、その外周面から外側へ突出した６個の外方突起部２１１を設けてあり、該外方突起部２１１は互いの周方向の間隔が略一定となる状態で形成されている。また、外方突起部２１１の軸方向における長さは、かしめ部２３の長さよりも長い。そして、外方突起部２１１は第１基端側カバー２１の一部にプレス加工等によって形成することができる。

また、第２基端側カバー２２には、その内周面から内側へ突出した６個の内方突起部２２１を設けてあり、該内方突起部２２１は互いの周方向の間隔が略一定となる状態で形成されている。本例の内方突起部２２１は、図１１に示すごとく、略台形の断面形状を有しており、その先端部には第２平面部２２４が形成されている。また、内方突起部２２１の軸方向における長さは、かしめ部２３の長さよりも長い。そして、内方突起部２２１は第２基端側カバー２２の一部にプレス加工等によって形成することができる。

外方突起部２１１及び内方突起部２２１は、ガスセンサ１の軸線方向及び周方向において略同位置となるように、すなわち径方向に重なるように配されており、本例のガスセンサ１におけるかしめ部２３は、第１基端側カバー２１に設けた外方突起部２１１と第２基端側カバー２２に設けた内方突起部２２１との間の圧接によって形成されている。

そして、第１基端側カバー２１は第２基端側カバー２２よりもビッカース硬さが大きく、両者の硬度差がＨＶ１０以上ある。
また、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１にかしめる前の状態において、内方突起部２２１に対する内接円の直径Ｄ６と、外方突起部２１１に対する外接円の直径Ｄ５とが、０．１≦Ｄ６−Ｄ５≦１．０ｍｍを満たしている。
その他の構成は実施例１及び実施例２と同様である。

本例のガスセンサ１においては、第１基端側カバー２１の外周面から外側へ突出した外方突起部２１１と第２基端側カバー２２の内周面から内側へ突出した内方突起部２２１との間の圧接によってかしめ部２３が形成されている。そのため、第１基端側カバー２１と第２基端側カバー２２とをかしめる際、外方突起部２１１と内方突起部２２１のいずれか一方が、もう一方に食い込むか、外方突起部２１１と内方突起部２２１の両方が潰れるように変形するか、あるいは、これらの現象が共に生じるかすることにより、第１基端側カバー２１に設けた外方突起部２１１と第２基端側カバー２２に設けた内方突起部２２１と

したがって、第１基端側カバー２１に設けた外方突起部２１１及び第２基端側カバー２２に設けた内方突起部２２１のいずれか一方又は両方の変形によってかしめ部２３が形成され、第１基端側カバー２１における外方突起部２１１以外の部分の変形を抑制することができる。その結果、金属間かしめによる強固なかしめ部２３を形成する際にも、第１基端側カバー２１から絶縁碍子３へと力が作用することを防ぐことができ、絶縁碍子３の割れや欠けの発生を防止することができる。

また、外方突起部２１１及び内方突起部２２１の軸方向における長さは、かしめ部２３の長さよりも大きい。そのため、外方突起部２１１及び内方突起部２２１に確実にかしめ部２３を形成し、かしめ不良の発生を防止することができる。

また、外方突起部２１１及び内方突起部２２１は、互いの間隔が略一定となる状態で６個形成されている。そのため、かしめにより生じるかしめ力を外方突起部２１１及び内方突起部２２１にバランス良く分散することができる。それゆえ、かしめ力の偏りによるかしめ不良を防止することができる。

また、図１１（Ａ）に示すように、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１にかしめる前の状態においては、内方突起部２２１に対する内接円の直径Ｄ６と、外方突起部２１１に対する外接円の直径Ｄ５とが、０．１≦Ｄ６−Ｄ５≦１．０ｍｍを満たしている。そのため、第２基端側カバー２２を第１基端側カバー２１に容易かつ、確実にかしめ固定することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

尚、本例においては、第２基端側カバー２２に設けた内方突起部２２１の幅を広く設定したが、図１２に示すごとく、第１基端側カバー２１の外方突起部を略台形の断面形状とし、先端部に第１平面部２１４を形成することもできる。この場合においても、同様の作用効果を得ることができる。

（実施例４）
本例は、図１３に示すごとく、外方突起部２１１及び内方突起部２２１の断面形状におけるバリエーションの例である。
図１３（Ａ）は、上述した実施例１〜実施例３に示す外方突起部２１１又は内方突起部２２１において、ガスセンサ１の軸方向に直交する平面による断面形状であるが、外方突起部２１１又は内方突起部２２１の断面形状としては、図１３（Ｂ）〜（Ｅ）に示す形状とすることもできる。

図１３（Ｂ）に示す外方突起部２１１又は内方突起部２２１の断面形状は、略台形上であり、その頂部に平坦面を構成している。また、図１３（Ｃ）に示す外方突起部２１１又は内方突起部２２１の断面形状は、略三角形状であり、その頂部の曲率半径が極めて小さい。また、図１３（Ｄ）に示す外方突起部２１１又は内方突起部２２１の断面形状は、略矩形状からなる。また、図１３（Ｅ）に示す外方突起部２１１又は内方突起部２２１の断面形状は、略平行四辺形状であって、第１基端側カバー２１又は第２基端側カバー２２の径方向に対して斜めに突出した形状である。

尚、本例は外方突起部２１１及び内方突起部２２１の断面形状の一例を示したものであり、突起形状を形成するものであれば上述した以外の種々の断面形状を用いることができる。また、外方突起部２１１及び内方突起部２２１の断面形状としては図１３（Ａ）に示す形状が好ましい。この突起形状は、成形性が良く、外方突起部２１１及び内方突起部２２１を容易に形成することができる。

１ ガスセンサ
２ 大気側カバー
２１ 第１基端側カバー
２１１ 外方突起部
２１４ 第１平面部
２２ 第２基端側カバー
２２１ 内方突起部
２２３ 縮径部
２２４ 第２平面部
２３ かしめ部
３ 絶縁碍子
４ センサ素子
５ ハウジング

Claims (9)

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、
   該センサ素子の電極に電気的に接続された金属端子を内側に保持する絶縁碍子と、
   上記センサ素子を内側に挿通保持するハウジングと、
   該ハウジングの基端側に固定されると共に上記センサ素子の基端部及び上記絶縁碍子を覆う第１基端側カバーと、
   該第１基端側カバーの基端部に、その外周側よりかしめ固定された第２基端側カバーとを有し、
   上記第１基端側カバーと上記第２基端側カバーとがかしめ固定されたかしめ部の内側には、上記絶縁碍子が配置されており、
   上記かしめ部は、上記第１基端側カバーの基端部に形成され外側へ突出すると共にその軸方向長さが上記かしめ部よりも長い外方突起部と上記第２基端側カバーの内周面との間、上記第２基端側カバーの先端部に形成され内側へ突出すると共にその軸方向長さが上記かしめ部よりも長い内方突起部と上記第１基端側カバーの外周面との間、又は上記外方突起部と上記内方突起部との間を圧接して形成されていることを特徴とするガスセンサ。
2. 請求項１に記載のガスセンサにおいて、上記第１基端側カバーは上記第２基端側カバーよりもビッカース硬さが大きいことを特徴とするガスセンサ。
3. 請求項２に記載のガスセンサにおいて、上記第１基端側カバーと上記第２基端側カバーとのビッカース硬さにおける硬度差がＨＶ１０以上あることを特徴とするガスセンサ。
4. 請求項１に記載のガスセンサにおいて、上記外方突起部及び上記内方突起部は、周方向に互いに略一定となる間隔を設けた状態で３個以上形成されていることを特徴とするガスセンサ。
5. 請求項１に記載のガスセンサにおいて、上記かしめ部が上記第１基端側カバーの上記外方突起部と上記第２基端側カバーとの間における圧接によって形成されており、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーにかしめる前の状態において、上記外方突起部に対する外接円の直径Ｄ１と、上記第２基端側カバーの内周の直径Ｄ２とが、０≦Ｄ２−Ｄ１≦１．０ｍｍを満たすことを特徴とするガスセンサ。
6. 請求項１に記載のガスセンサにおいて、上記かしめ部が上記第２基端側カバーの上記内方突起部と上記第１基端側カバーとの間における圧接によって形成されており、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーにかしめる前の状態において、上記内方突起部に対する内接円の直径Ｄ４と、上記第１基端側カバーの外周の直径Ｄ３とが、０．１≦Ｄ４−Ｄ３≦１．０ｍｍを満たすことを特徴とするガスセンサ。
7. 請求項１に記載のガスセンサにおいて、上記第１基端側カバーは上記外方突起部を備え、上記第２基端側カバーは上記内方突起部を備えており、上記第２基端側カバーを上記第１基端側カバーにかしめる前の状態において、上記外方突起部に対する外接円の直径Ｄ５と、上記内方突起部に対する内接円の直径Ｄ６とが、０≦Ｄ６−Ｄ５≦１．０ｍｍを満たすことを特徴とするガスセンサ。
8. 請求項１に記載のガスセンサにおいて、上記第１基端側カバーは上記外方突起部を備え、上記第２基端側カバーは上記内方突起部を備えており、上記外方突起部と上記内方突起部のいずれか一方は、他方の突起部よりも、周方向の幅を広く設定してあることを特徴とするガスセンサ。
9. 請求項１に記載のガスセンサにおいて、上記第１基端側カバーと上記第２基端側カバーとの間には、上記第１基端側カバーの内側に大気を導入し、上記ガスセンサの外部から水分が侵入することを防止するフィルタが配設されており、上記第１基端側カバーは上記第２基端側カバーの先端に対向する段部を設けてなり、上記かしめ部は上記段部に隣接する位置に形成されていることを特徴とするガスセンサ。

Images