JP2012088103A - ノッキングセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂成形体のウエルド部において、樹脂密度を高めて、熱衝撃に対する強度を高めることができるノッキングセンサの製造方法を提供する。
【解決手段】 樹脂成形体１１０を射出成形する射出成形工程であって、成形型５０の内部に形成された空間内にセンサ本体１９０を収容した状態で、成形型５０のうちセンサ本体１９０の側方に位置するゲート５１から成形材料を成形型内に流入すると、この成形材料が、センサ本体１９０の周方向周囲を時計回りＲ１と反時計回りＲ２との二手に分かれて流れた後にウエルド部Ｗにおいて合流するように流れる射出成形工程を備える。成形型５０のうちウエルド部Ｗと接触する部位の少なくとも一部は、成形型５０の内部から外部への通気性を有する多孔質体１２からなる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ノッキングセンサの製造方法に関する。

自動車等の燃焼室内のノッキング現象を検出する装置として、圧電素子を用いたノッキングセンサが知られており、このノッキングセンサを用いた制御システムによって点火プラグの点火時期を最適な時期に調節している。このようなノッキングセンサとして、中心部に内燃機関のシリンダブロック等へ取付けるための取付孔を有する、いわゆるセンターホール式非共振型のノッキングセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１０３５９３号公報

このノッキングセンサは、軸線方向に延びる筒状部とこの筒状部の下端に位置する鍔部（フランジ部）とを含む主体金具（ベース）、主体金具の筒状部の外周に嵌め込まれた環状の圧電素子、及び、主体金具の筒状部の外周に嵌め込まれて鍔部との間に圧電素子を挟む環状のウエイト、を有するセンサ本体と、センサ本体の周方向周囲を包囲する本体包囲部（第１のモールド部）、及び、この本体包囲部の周方向一部から外側に突出して外部と接続するためのコネクタ部、を有し、射出成形により成形されてなる樹脂成形体（樹脂モールド）と、を備える。

このノッキングセンサの樹脂成形体は、例えば、以下のようにして射出成形する。成形型の内部に形成された空間内にセンサ本体を収容した状態で、成形型のうちセンサ本体の側方（コネクタ部の反対側）に位置するゲートから、成形材料（溶融樹脂）を成形型内に流入する。すると、この成形材料（溶融樹脂）が、センサ本体の周方向周囲を時計回りと反時計回りとの二手に分かれて流れた後に、ウエルド部において合流するように流れる。その後、成形材料（溶融樹脂）が、コネクタ部に流れて、成形型の内部に充填される。

ところで、ノッキングセンサは、内燃機関のシリンダブロック等に取り付けられて使用される。このため、ノッキングセンサの樹脂成形体は、内燃機関の運転時と停止時との間で生じる温度変化により、熱衝撃を受ける。
ところが、上記のようにして樹脂成形体を射出成形すると、ウエルド部（樹脂合流部）にガス（空気や成形材料から発生した有機ガスなど）が溜まってしまうことがあり、その結果、ウエルド部の樹脂密度が低下してしまうことがあった。このため、上述の熱衝撃により、ウエルド部にクラックが発生してしまうことがあった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、樹脂成形体のウエルド部において、樹脂密度を高めて、熱衝撃に対する強度を高めることができるノッキングセンサの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、軸線方向に延びる筒状部と、この筒状部の下端に位置する鍔部と、を含む主体金具、上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれた環状の圧電素子、及び、上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれ、上記鍔部との間に上記圧電素子を挟む環状のウエイト、を有するセンサ本体と、上記センサ本体の周方向周囲を包囲する本体包囲部、及び、この本体包囲部の周方向一部から外側に突出し、外部と接続するためのコネクタ部、を有し、射出成形により成形されてなる樹脂成形体と、を備えるノッキングセンサの製造方法であって、上記樹脂成形体を射出成形する射出成形工程であって、成形型の内部に形成された空間内に上記センサ本体を収容した状態で、上記成形型のうち上記センサ本体の側方に位置するゲートから成形材料を上記成形型内に流入すると、この成形材料が、上記センサ本体の周方向周囲を時計回りと反時計回りとの二手に分かれて流れた後にウエルド部において合流するように流れる射出成形工程を備え、上記成形型のうち上記ウエルド部と接触する部位の少なくとも一部は、上記成形型の内部から外部への通気性を有する多孔質体からなるノッキングセンサの製造方法である。

上述の製造方法では、射出成形工程において、成形型のうちウエルド部と接触する部位の少なくとも一部が、成形型の内部から外部への通気性を有する多孔質体からなる成形型を用いる。換言すれば、射出成形工程において、成形型として、成形型のうちウエルド部と接触する部位の少なくとも一部に、成形型の内部から外部への通気性を有する多孔質体を備える成形型を用いる。これにより、射出成形工程において、ウエルド部において溜まるガスを、成形型の多孔質体を通じて、成形型の内部から外部へ排出することができる。これにより、ウエルド部において、樹脂密度が高められ、熱衝撃に対する強度を高めることができる。

なお、ウエルド部とは、成形型内に流入した成形材料（溶融樹脂）が、センサ本体の周方向周囲を時計回りと反時計回りとの二手に分かれて流れた後に合流する部位（樹脂合流部）をいう。
また、「成形型の内部から外部への通気性を有する多孔質体」としては、例えば、「成形型の内部と外部とを連通する微細な連通孔を有する多孔質体」が挙げられる。具体的には、例えば、通気性金属型である「ポーセラックスII（新東工業社製）」や「ヒポラス（
神戸製鋼社製）」、通気性セラミック型である「ポーセラックスIII（新東工業社製）」などが挙げられる。

さらに、上記のノッキングセンサの製造方法であって、前記成形型は、前記軸線方向に分割される上型と下型とを含み、前記多孔質体が、上記上型にのみ配置されてなるノッキングセンサの製造方法とすると良い。

上述の製造方法では、射出成形工程において、主体金具の筒状部の軸線方向に分割される上型と下型とを有する成形型を用いる。

ところで、射出成形工程において、前述のようにして樹脂成形体を射出成形すると、ウエルド部（樹脂合流部）の中でも特に上部（上方）に、ガス（空気や成形材料から発生した有機ガスなど）が溜まり易い。従って、成形型のうち上型（詳細には、上型のうちウエルド部と接触する部位の少なくとも一部）に多孔質体を配置することで、効率よく、適切に、成形型の外部にガスを排出することができるといえる。

そこで、上述の製造方法では、多孔質体を上型にのみ配置して、射出成形工程を行うようにした。すなわち、下型には多孔質体を設けることなく、上型（詳細には、上型のうちウエルド部と接触する部位の少なくとも一部）にのみ多孔質体を設けて、射出成形工程を行う。これにより、射出成形工程において、ウエルド部の上部に溜まりやすいガスを、効率よく、適切に、成形型（上型）の外部に排出することができる。しかも、下型には多孔質体を配置しないようにすることで、型費を削減することもできる。

ノッキングセンサの上面視透視図である。 ノッキングセンサの断面図であり、図１のＢ−Ｂ断面図に相当する。 ノッキングセンサ（センサ本体）の分解斜視図である。 実施形態にかかる射出成形工程を説明する図（側面視）である。 実施形態にかかる射出成形工程を説明する図（上面視）である。

まず、本実施形態の製造方法により製造されるノッキングセンサ１００について説明する。図１及び図２に示すように、ノッキングセンサ１００は、中心部に取付孔１２０ｂを有する、いわゆるセンターホール式非共振型のノッキングセンサである。
このノッキングセンサ１００は、センサ本体１９０と、これを被覆する樹脂成形体１１０とを備える。センサ本体１９０は、主体金具１２０、圧電素子１５０、及び、ウエイト１７０などを有する。

主体金具１２０は、軸線方向（軸線ＡＸが延びる方向、図２において上下方向）に延びる筒状部１２１と、この筒状部１２１の下端に位置する鍔部１２２とを有する。この主体金具１２０の筒状部１２１の外周には、鍔部１２２側から順に、円環状の第１絶縁板１３０、円環状の第１電極板１４０、円環状の圧電素子１５０、円環状の第２電極板１６０、円環状の第２絶縁板１３５、円環状のウエイト１７０、及び皿バネ１８０が嵌め込まれている（図２及び図３参照）。

さらに、内周面にネジ部１８５ｂが形成されたナット１８５が、筒状部１２１の外周面に形成されたネジ部１２１ｂに螺挿されている。これにより、第１，第２絶縁板１３０，１３５、第１，第２電極板１４０，１６０、圧電素子１５０、ウエイト１７０、及び皿バネ１８０が、鍔部１２２とナット１８５との間に挟まれて固定され、センサ本体１９０を形成している。

なお、主体金具１２０の筒状部１２１と第１，第２電極板１４０，１６０及び圧電素子１５０との間には、円筒状の絶縁スリーブ１３１が介在している。この絶縁スリーブ１３１により、主体金具１２０の筒状部１２１と第１，第２電極板１４０，１６０及び圧電素子１５０との間の絶縁を保っている。また、第１電極板１４０，１６０には、両電極間に発生した電圧を外部に出力するための第１，第２端子１４１，１６１がそれぞれ延設されている。

樹脂成形体１１０は、センサ本体１９０の周方向周囲を包囲する本体包囲部１１１と、この本体包囲部１１１の周方向一部から外側に突出し、外部と接続するためのコネクタ部１１２とを有している。この樹脂成形体１１０は、後述するように、射出成形により成形される。

なお、ノッキングセンサ１００を内燃機関のシリンダブロック等へ取付けるための取付け孔１２０ｂについては、樹脂成形体１１０によって被覆されることなく露出している。
また、コネクタ部１１２の内側には、第１，第２電極板１４０，１６０の第１，第２端子１４１，１６１の一部が突出する形態で配置されている。このコネクタ部１１２を利用して、ノッキングセンサ１００が外部と接続される。

次に、本実施形態にかかるノッキングセンサの製造方法について説明する。
まず、組み付け工程において、センサ本体１９０を作製する。具体的には、まず、円環状をなす黄銅製のウエイト１７０を用意する。さらに、円筒状の筒状部１２１とこの一端１２１ｃに円環状の鍔部１２２を有する、軟鉄製の主体金具１２０を用意する。次いで、主体金具１２０の筒状部１２１の外周に、ポリオレフィン製の絶縁スリーブ１３１、ＰＥＴ製の第１絶縁板１３０、黄銅製の第１電極板１４０、ＰＺＴ製の圧電素子１５０、黄銅製の第２電極板１６０、ＰＥＴ製の第２絶縁板１３５、ウエイト１７０、及び皿バネ１８０をこの順に嵌め込む（図３参照）。

次いで、軟鉄製のナット１８５を筒状部１２１のネジ部１２１ｂに螺挿し、圧電素子１５０に所定の荷重が加わるまで締付ける。これにより、第１，第２絶縁板１３０，１３５、第１，第２電極板１４０，１６０、圧電素子１５０、ウエイト１７０、及び皿バネ１８０が、主体金具１２０の鍔部１２２とナット１８５との間に挟まれて固定される。かくして、センサ本体１９０が形成される。

次に、射出成形工程において、センサ本体１９０を被覆する樹脂成形体１１０を成形する。具体的には、まず、成形型５０の内部に形成された空間内に、センサ本体１９０を収容する（図４及び図５参照）。なお、成形型５０は、軸線方向（軸線ＡＸが延びる方向、図４において上下方向）に分割される上型１０と下型と２０、及び、これらの側方に位置するコネクタ型３０を組み合わせて構成されている。

なお、本実施形態では、上型１０の一部に、成形型５０の内部から外部への通気性を有する多孔質体１２（図４及び図５において、格子状のハッチングで示す部位）を配置している。換言すれば、上型として、多孔質体１２を有する型を用いている。この多孔質体１２は、円環状をなし、成形型５０の内部と外部とを連通する微細な連通孔（図示なし）を有する多孔質体である。本実施形態では、多孔質体１２として、通気性金属型である「ポーセラックスII（新東工業社製）」を用いている。後述するように、多孔質体１２の一部
は、ウエルド部Ｗと接触する（図４及び図５参照）。

次いで、図示しない射出装置を用いて、成形材料（溶融樹脂）を射出する。なお、本実施形態では、成形材料として、ナイロン樹脂を用いている。射出された成形材料（溶融樹脂）は、図５に矢印で示すように、成形型５０のゲート５１を通じて、成形型５０内に流入する。ゲート５１は、センサ本体１９０の側方（コネクタ型３０の反対側）に位置している（図４及び図５参照）。図５では、成形材料（溶融樹脂）の流れを、矢印で示している。

成形材料（溶融樹脂）は、成形型５０内に流入すると、図５に矢印で示すように、センサ本体１９０の周方向周囲を時計回りＲ１と反時計回りＲ２との二手に分かれて流れた後に、ウエルド部Ｗにおいて合流するように流れる。その後、成形材料（溶融樹脂）は、コネクタ型３０内に流れてゆき、成形型５０の内部に充填される。その後、充填された成形材料（溶融樹脂）を硬化させることで、本体包囲部１１１とコネクタ部１１２とを有する樹脂成形体１１０が成形される。このようにして、本実施形態のノッキングセンサ１００が完成する。

なお、ウエルド部Ｗとは、成形型５０内に流入した成形材料（溶融樹脂）が、センサ本体１９０の周方向周囲を時計回りＲ１と反時計回りＲ２との二手に分かれて流れた後に合流する部位（樹脂合流部）をいう（図５において二点差線で示す）。

ところで、ノッキングセンサは、内燃機関のシリンダブロック等に取り付けられて使用される。このため、ノッキングセンサの樹脂成形体は、内燃機関の運転時と停止時との間で生じる温度変化により、熱衝撃を受ける。
ところが、従来の製造方法では、樹脂成形体を射出成形すると、ウエルド部（樹脂合流部）にガス（空気や成形材料から発生した有機ガスなど）が溜まってしまうことがあり、その結果、ウエルド部の樹脂密度が低下してしまうことがあった。このため、上述の熱衝撃により、ウエルド部にクラックが発生してしまうことがあった。

これに対し、本実施形態では、成形型５０のうちウエルド部Ｗと接触する部位の少なくとも一部を、成形型５０の内部から外部への通気性を有する多孔質体１２としている。換言すれば、射出成形工程において、成形型として、成形型のうちウエルド部Ｗと接触する部位の少なくとも一部に、成形型の内部から外部への通気性を有する多孔質体１２を備える成形型５０を用いる。

これにより、射出成形工程において、多孔質体１２の一部（図５において格子状ハッチングで示す部位のうち、二点鎖線で示すウエルド部Ｗ内に位置する部位）が、ウエルド部Ｗと接触する（図４及び図５参照）。このため、図４に矢印で示すように、射出成形工程において、ウエルド部Ｗにおいて溜まるガスＧを、多孔質体１２を通じて、成形型５０の内部から外部へ排出することができる。これにより、ウエルド部Ｗにおいて、樹脂密度が高められ（換言すれば、ウエルドラインの強化が図れ）、熱衝撃に対する強度を高めることができる。

ところで、射出成形工程では、ウエルド部Ｗ（樹脂合流部）の中でも特に上部（上方）にガス（空気や成形材料から発生した有機ガスなど）が溜まり易い。従って、成形型のうち上型（詳細には、上型のうちウエルド部と接触する部位の少なくとも一部）に多孔質体を配置することで、効率よく、適切に、成形型の外部にガスを排出することができるといえる。

そこで、本実施形態では、多孔質体１２を上型１０にのみ配置して、射出成形工程を行うようにした。すなわち、下型２０及びコネクタ型３０には多孔質体を設けることなく、上型１０（詳細には、上型１０のうちウエルド部Ｗと接触する部位の少なくとも一部）にのみ多孔質体１２を設けて、射出成形工程を行う。これにより、射出成形工程において、ウエルド部Ｗの上部に溜まりやすいガスＧを、効率よく、適切に、成形型５０（上型１０）の外部に排出することができる（図４参照）。しかも、下型２０及びコネクタ型３０には多孔質体を配置しないようにすることで、型費を削減することもできる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、実施形態の射出成形工程では、多孔質体１２として、通気性金属型である「ポーセラックスII（新東工業社製）」を用いた。しかしながら、通気性金属型はこれに限ら
れず、「ヒポラス（神戸製鋼社製）」などを用いることができる。また、多孔質体として、通気性セラミック型を用いるようにしても良い。なお、通気性セラミック型としては、例えば、「ポーセラックスIII（新東工業社製）」を挙げることができる。

また、実施形態の射出成形工程では、成形材料として、ナイロン樹脂を用いたが、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）を用いるようにしても良い。
また、実施形態で用いたウエイト１７０，皿バネ１８０，ナット１８５の３部品を１部品（一体）に構成して、部品点数を削減するようにしても良い。

１０ 上型
１２ 多孔質体
２０ 下型
５０ 成形型
５１ ゲート
１００ ノッキングセンサ
１１０ 樹脂成形体
１１１ 本体包囲部
１１２ コネクタ部
１２０ 主体金具
１２１ 筒状部
１２２ 鍔部
１５０ 圧電素子
１７０ ウエイト
１９０ センサ本体
Ｒ１ 時計回り
Ｒ２ 反時計回り
Ｗ ウエルド部

Claims (2)

1. 軸線方向に延びる筒状部と、この筒状部の下端に位置する鍔部と、を含む主体金具、
   上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれた環状の圧電素子、及び、
   上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれ、上記鍔部との間に上記圧電素子を挟む環状のウエイト、を有する
   センサ本体と、
   上記センサ本体の周方向周囲を包囲する本体包囲部、及び、
   この本体包囲部の周方向一部から外側に突出し、外部と接続するためのコネクタ部、を有し、
   射出成形により成形されてなる樹脂成形体と、を備える
   ノッキングセンサの製造方法であって、
   上記樹脂成形体を射出成形する射出成形工程であって、成形型の内部に形成された空間内に上記センサ本体を収容した状態で、上記成形型のうち上記センサ本体の側方に位置するゲートから成形材料を上記成形型内に流入すると、この成形材料が、上記センサ本体の周方向周囲を時計回りと反時計回りとの二手に分かれて流れた後にウエルド部において合流するように流れる射出成形工程を備え、
   上記成形型のうち上記ウエルド部と接触する部位の少なくとも一部は、上記成形型の内部から外部への通気性を有する多孔質体からなる
   ノッキングセンサの製造方法。
2. 請求項１に記載のノッキングセンサの製造方法であって、
   前記成形型は、
   前記軸線方向に分割される上型と下型とを含み、
   前記多孔質体が、上記上型にのみ配置されてなる
   ノッキングセンサの製造方法。

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