JP2012130938A - 金属部材の抵抗溶接方法およびセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗溶接により接合した金属部材同士の接合強度および耐振動性を確保することができる金属部材の抵抗溶接方法を提供する。
【解決手段】断面が略円形のシース芯線３５の端部３６と、シース芯線３５よりも幅の大きい板状の中継端子５２の端部５３とを、重ね方向（Ｙ軸方向）に重ね、シース芯線３５が中継端子５２の幅方向にはみ出さないように配置する。重ね方向の両側から、溶接電極８０，８５を当接させ、押圧しつつ溶接電流を流す。溶接電極８０の径Ｃはシース芯線３５の幅よりも大きい。シース芯線３５側で溶接後に形成される溶接痕３８は、溶接電極８０の径Ｃが溶接電極８５の径Ｄより大きいことから深さを浅くでき、その底面に対する側面の傾斜を小さくできるので、底面と側面との境目にかかる応力を低減できる。また、抵抗溶接により形成される溶融部Ｍも分散することがない。
【選択図】図４

Description

本発明は、２つの金属部材を抵抗溶接により接合する金属部材の抵抗溶接方法およびセンサの製造方法に関する。

従来、例えば、２つの金属部材を重ね合わせて接合する場合に、抵抗溶接によって接合する抵抗溶接方法が知られている。抵抗溶接方法は、２つの金属部材を重ね方向の両側から一対の電極で挟み、押圧しつつ電極間に電流を流すことで金属部材同士の接触面間に抵抗発熱を生じさせ、溶融部の形成によって接合する方法である（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、剛性の大きな厚板に接する電極の先端の曲率半径を、剛性の小さな薄板に接する電極の先端の曲率半径よりも大きくしている。言い換えると、厚板に接する電極の接触面の面積を、薄板に接する電極の接触面の面積よりも大きくしている。そして抵抗溶接時に付加する押圧力を二段階に高めることで、溶融部を分散させずに形成する方法が提案されている。

抵抗溶接方法は、例えば、物理量または化学量を検出するためのセンサ素子を備えたセンサにおいても利用される。センサの例としては、自動車のエンジンの排気管に取り付けられ、排気管を流通する排気ガスの温度を測定する温度センサを挙げることができる。温度センサは、温度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子（サーミスタ素子）を備え、サーミスタ素子からは信号取り出しのための一対の引出線が引き出されている。この引出線と、温度センサを外部回路と接続するためのリード線が固定される金属端子との接合に、抵抗溶接方法を用いることができる。

ところで、特許文献１に記載の抵抗溶接方法は、金属板同士をスポット溶接する場合の方法であり、金属板を挟み込む電極の金属板への接触面が、金属板からはみ出ることはない。抵抗溶接では電極を金属板に対して押圧しつつ行われるが、金属板に押圧による変形が生じても、その溶接痕は、板面内における部分的な凹みとして形成される。

これに対して、例えば温度センサの引出線と金属端子との接合のように、延伸方向に延びる金属部材の端部同士を重ね合わせて抵抗溶接を行う場合がある。この場合、金属部材（引出線、金属端子）の横幅が細いため、特許文献１のように電極の接触面が金属部材からはみ出さないようにするには、電極の接触面の径を小さくする必要が生ずる。しかし、接触面の径が金属部材の横幅よりも小さな電極を用いて抵抗溶接を行うと、溶融部の形成範囲が小さくなり、十分な接合強度を得られなくなる。ゆえに、一般的には、接触面の径が金属部材の横幅よりも大きな電極を用いて抵抗溶接が行われている。また、接触面が金属部材の横幅からはみ出すこととなるため、対となる電極にも同じ径のものを使用し、金属部材の延伸方向にて電極同士が金属部材を挟んで向き合うことのできる範囲を確保することで、溶融部の形成範囲を大きくすることが一般的には行われている。

特開２００６−５５８９８号公報

しかしながら、抵抗溶接では電極で金属部材を挟んで押圧するため、金属部材には電極の接触面の押圧力が加わるが、その押圧力は、接触面の周縁において金属部材に大きくなりやすい。同じ径の電極同士で金属部材を挟んで抵抗溶接を行うと、接触面の周縁の位置が電極の挟み方向において同じ位置となるため、接触面の押圧力は、より、両電極の周縁において大きくなりやすい。すると、溶接電流が両電極の接触面の周縁同士の間において集中し、形成される溶融部が分散する虞があった。また、接触面の押圧力が周縁に加わると、溶接によって金属部材に溶接痕が生じた場合に、両電極の接触面の周縁が当接した位置において、溶接痕の底面に対する側面の傾斜が大きくなることがある。ここで、一方の金属部材よりも幅の細い他方の金属部材を抵抗溶接する場合には、幅の細い金属部材における溶接痕の上記側面の傾斜が大きくなり過ぎると、センサに外部からの振動等が加えられた場合に底面と側面との境となる部分において応力が集中しやすくなるため、金属部材の曲折等を招く虞があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、抵抗溶接により接合した金属部材同士の接合強度および耐振動性を確保することができる金属部材の抵抗溶接方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様によれば、延伸方向に延びる２つの金属部材を互いの端部において重ね合わせ、重ね方向の両側から前記２つの金属部材の端部を一対の電極で挟みつつ、前記一対の電極間に電流を流し、前記２つの金属部材を抵抗溶接により接合する金属部材の抵抗溶接方法であって、第１の金属部材の端部である第１端部と、前記第１の金属部材よりも幅の細い第２の金属部材の端部である第２端部とを、前記第２の金属部材が幅方向において前記第１の金属部材からはみ出さないように、重ね合わせて配置する配置工程と、前記重ね方向に沿って、前記第２端部に、溶接対象物への接触面で径または対辺距離が最小となる部分の長さが、前記第２の金属部材の幅よりも大きな第１の電極を当接させる一方、前記第１端部に、溶接対象物への接触面で径または対辺距離が最大となる部分の長さが、前記第１の電極の接触面で径または対辺距離が最小となる部分の長さよりも小さな第２の電極を当接させ、さらに、前記重ね方向にみたときに、前記第１の電極の接触面内に前記第２の電極の接触面を配置させる当接工程と、前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記第１端部と前記第２端部とを挟みつつ、前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記電流を流す溶接工程と、を備える金属部材の抵抗溶接方法が提供される。

溶接対象物として第１の金属部材には、接触面の小さな第２の電極を当接させ、第１の金属部材より細幅の第２の金属部材には、第２の電極より接触面の大きな第１の電極を当接させて、抵抗溶接を行うことで、溶接後に第２の金属部材に形成される溶接痕の深さを比較的浅くすることができる。第２の金属部材は、第１の電極の径（または対辺距離が最小となる部分の長さ）が自身の幅より大きいので、溶接痕が形成されると、形成された部位の厚みが幅全体にわたって薄くなるため、溶接痕の深さを浅くできれば、溶接痕の形成された部分における第２の金属部材の強度の低下を抑制することができる。また、溶接痕の深さが浅くなることで、溶接痕の底面に対する側面の傾斜が小さくなり、底面と側面との境目における応力の集中を低減できるので、外部からの振動等によるクラックや割れなどの発生を抑制して耐振動性を高めることができる。

また、第１の電極の径（または対辺距離が最小となる部分の長さ）と、第２の電極の径（または対辺距離が最大となる部分の長さ）とが異なることで、溶接対象物に比較的大きな押圧力が加わりやすい、第１の電極および第２の電極の接触面のそれぞれの周縁部分を、重ね方向においてずらすことができる。さらに、重ね方向にみたときに、第１の電極の接触面内に第２の電極の接触面が配置されることにより、両者のそれぞれの周縁部分の配置が重なることがない。これにより、溶接対象物に、重ね方向の両側から同じ位置にて押圧力が加わることがない。両者の周縁部分が重ね方向に一致する場合、溶接電流を流した際に、主に両者の周縁部分同士を重ね方向に結ぶ位置にて接触抵抗が小さくなることにより溶接電流が分散して流れ、溶融部が分散して形成されてしまう虞があるが、両者の周縁部分を重ね方向にずらすことにより、溶融部の分散を防止することができる。すなわち、第１態様に係る抵抗溶接方法によって抵抗溶接を行うことで、溶融部を、１つの固まりとして分散することなく形成することができるので、接合の安定性が増し、金属部材同士の接合強度を高めることができる。

第１態様において、前記第１の金属部材は、前記重ね方向を厚み方向として配置される板状の金属部材であり、前記第２の金属部材は、前記延伸方向と直交する断面が略円形状の金属部材であってもよい。板状の金属部材と断面が略円形状の金属部材との接合は、両者の接触部位が小さいため、第１態様に係る抵抗溶接方法を適用することによって溶融部の分散を防止すれば、金属部材同士の接合強度を確実に高めることができる。そして、第２の金属部材に形成される溶接痕の深さを比較的浅くすることができるので、溶接痕の底面と側面との境目における応力の集中を低減でき、境目におけるクラックや割れなどの発生に伴う第２の金属部材の折れを防止することができる。

第１態様は、前記第１端部において、前記第２の電極が当接する位置と前記第１の金属部材の末端との間には、前記延伸方向に所定の第１間隙を有し、前記第２端部において、前記第１の電極が当接する位置と前記第２の金属部材の末端との間にも、前記延伸方向に所定の第２間隙を有してもよい。このように、第１の金属部材の末端や第２の金属部材の末端にかからないように第１の電極および第２の電極を当接させて抵抗溶接を行うことで、溶接対象物に加わる押圧力が部分的に偏ることを防止することができる。これにより、溶接電流を流した際の分散が抑制されるので、形成される溶融部の分散を防止でき、金属部材同士の接合強度を確実に高めることができる。

本発明の第２態様によれば、前記第２の金属部材は、物理量または化学量を検出するためのセンサ素子の信号取出し部に接続された接続端子であり、前記第１の金属部材は、外部回路接続用のリード線が固定された金属端子であり、前記接続端子と前記金属端子とが、第１態様に係る金属部材の抵抗溶接方法によって接合されるセンサの製造方法が提供される。第１態様に係る抵抗溶接方法によって接続端子と金属端子の２つの金属部材を接合して第２態様に係るセンサを製造すれば、接合部位の接合強度および耐振動性を確保できるので、センサが外部からの振動が加わる部位に取り付けられて使用されても接合部位にて破損が生ずるのを抑制することができ、信頼性の高いセンサを得ることができる。

温度センサ１００の縦断面図である。 シース芯線３５の端部３６と中継端子５２の端部５３とを抵抗溶接する過程における配置工程および当接工程の様子を示す斜視図である。 シース芯線３５の端部３６と中継端子５２の端部５３とを抵抗溶接する過程における配置工程および当接工程の様子を示す図である。 シース芯線３５の端部３６と中継端子５２の端部５３とを抵抗溶接する過程における溶接工程の様子を示す斜視図である。 本発明に係る抵抗溶接方法によって接合されたシース芯線３５と中継端子５２との接合後の断面の状態を見たＣＣＤ画像（×１５０倍）である。 本発明に係る抵抗溶接方法によって接合されたシース芯線３５と中継端子５２との接合後の断面の状態を見た金属顕微鏡画像（×１５０倍）である。 従来の抵抗溶接方法によって接合されたシース芯線３５と中継端子５２との接合後の断面の状態を見たＣＣＤ画像（×１５０倍）である。 従来の抵抗溶接方法によって接合されたシース芯線３５と中継端子５２との接合後の断面の状態を見た金属顕微鏡画像（×１５０倍）である。

以下、本発明に係る金属部材の抵抗溶接方法およびセンサの製造方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。以下では、センサの一例として、サーミスタ素子を備える温度センサを挙げる。また、金属部材の一例として、サーミスタ素子の引出線（感温部の電極からの引出線）に接続されるシース芯線と、温度センサを外部装置との接続するリード線の先端に接続される端子部材とを挙げる。すなわち、温度センサにおけるシース芯線の端部と端子部材とを抵抗溶接により接合する方法を、本発明に係る金属部材の抵抗溶接方法およびセンサの製造方法の一例として、以下に説明する。

なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いるものであり、記載している装置の構成等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。以下の説明において、図１の上下方向を温度センサ１００の上下方向とし、上方を、温度センサ１００の後端側とし、下方を、温度センサ１００の先端側として説明する。また、図１において、温度センサ１００の軸線を軸線Ｏ（一点鎖線で示す）で図示する。

まず、図１を参照して、温度センサ１００の概略的な構成について説明する。温度センサ１００は、サーミスタ素子２１を感温素子として用いたものである。温度センサ１００は、例えば、自動車（図示外）のエンジンから排出される排気ガスを車外に放出するための排気管に取り付けられる。サーミスタ素子２１を内包した金属チューブ１１が排気ガスの流れる排気管内に配置されることにより、排気ガスの温度検出に使用される。図１に示すように、温度センサ１００は、金属チューブ１１と、サーミスタ素子２１と、シース部材４１と、リード線５１と、フランジ６１と、継手３１と、グロメット７１と、絶縁チューブ７５とを備える。

温度センサ１００の軸線Ｏ方向に延びる金属チューブ１１は、金属（例えば、ステンレス合金）によって形成された有底筒状のチューブである。金属チューブ１１は先端部１３において縮径されており、先端１０が閉じている。

金属チューブ１１の内部には、先端部１３内に、サーミスタ素子２１が配置されている。サーミスタ素子２１は、ペロブスカイト型酸化物をディスク状に形成したサーミスタ焼結体と、このサーミスタ焼結体内に一端側を埋設させた一対の電極線２２（例えばＰｔ／Ｒｈ合金線）とを有する公知の構成からなる。サーミスタ素子２１の周囲には、アルミナ粉末を主体とする骨材と、ＳｉＯ_２またはシリカを含むガラス成分とからなるセメント２３が充填されている。セメント２３によってサーミスタ素子２１は金属チューブ１１の先端部１３内にて固定され、使用時の振動等による揺動が防止される。

金属チューブ１１の後端部１４側は開放されており、この後端部１４はステンレス合金製のフランジ６１の内側に挿通されている。フランジ６１は、軸線Ｏ方向に延びる筒状の鞘部６２と、鞘部６２の先端側で径方向外側に向かって鍔状に突出する突出部６３とを有する。突出部６３は、排気管（図示外）の取付孔に設けられるテーパ部に対応したテーパ形状の座面６４を有する。座面６４が上記取付孔のテーパ部に密着することで、排気ガスが取付孔を介して排気管の外部へ漏出するのを防止する。また、鞘部６２は、後端側において外径が細く形成され、二段形状をなしている。

金属チューブ１１は、後端部１４が、フランジ６１の突出部６３の先端側から挿入されて、鞘部６２の内側に圧入されている。さらに、鞘部６２の外周が周方向にわたってレーザ溶接され、金属チューブ１１の後端部１４の外周面と鞘部６２の後端部分（外径の細い部分）の内周面との重なり合う部分が接合されている。これにより、金属チューブ１１がフランジ６１に対して固定される。

また、フランジ６１の鞘部６２の先端部分（外径の太い部分）の外周には、筒状の継手３１の先端部３２が外嵌めされている。さらに、継手３１の外周が周方向にわたってレーザ溶接され、鞘部６２の先端部分の外周面と継手３１の先端部３２の内周面との重なり合う部分が接合されている。これにより、継手３１がフランジ６１に対して固定される。

金属チューブ１１、フランジ６１および継手３１の内部には、軸線Ｏ方向に延びるシース部材４１が配置される。シース部材４１は、ステンレス合金（例えば、ＳＵＳ３１０Ｓ）からなる外筒４２を有し、外筒４２の内部に、ステンレス合金（例えば、ＳＵＳ３１０Ｓ）からなる断面が略円形の一対のシース芯線３５が挿通されている。外筒４２内にはＳｉＯ_２を主体とする絶縁粉末（図示外）が充填され、外筒４２と各シース芯線３５との間が絶縁されるとともに、この絶縁粉末によって、外筒４２内でシース芯線３５が保持される。シース部材４１の先端側は金属チューブ１１内に配置され、一対のシース芯線３５の先端部が外筒４２の先端から突出されている。シース芯線３５の先端部は、金属チューブ１１の先端部１３内にて、それぞれ、サーミスタ素子２１の一対の電極線２２に接続される。シース芯線３５と電極線２２とは、互いにレーザ溶接または抵抗溶接によって接合される。

シース部材４１の後端側は継手３１内に配置され、一対のシース芯線３５の後端部が外筒４２の後端から突出されている。シース芯線３５の後端部は、２本のリード線５１に電気的に接続されている。リード線５１は、金属製の撚り線を絶縁性の被覆材にて被覆したものであり、継手３１の後端部３３から温度センサ１００の外部に引き出され、外部回路（例えば車両のＥＣＵ等）に接続される。

各リード線５１の先端には撚り線がむき出されており、撚り線には中継端子５２が加締めにより取り付けられている。中継端子５２は、例えばＳＵＳ３０４からなる板状の部材であり、リード線５１に加締めた部分よりも先端側の端部５３が、リード線５１の延長方向へ板状に突き出す形態をなす。シース芯線３５の端部３６は、中継端子５２の端部５３に、それぞれ、抵抗溶接によって接合されている。なお、シース芯線３５とリード線５１の中継端子５２との接合の詳細については後述する。

一対のシース芯線３５およびリード線５１の中継端子５２は、絶縁チューブ７５により互いに絶縁される。また、シース芯線３５およびリード線５１は、絶縁チューブ７５により継手３１とも絶縁される。さらに、リード線５１は、継手３１の後端部３３の開口内に配置される耐熱ゴム製のグロメット７１に挿通される。継手３１の後端部３３が丸加締め、あるいは多角加締めされることにより、グロメット７１と継手３１とが気密性を保ちながら互いに固定される。これにより、サーミスタ素子２１が、金属チューブ１１、フランジ６１および継手３１により形成される密閉空間に収容されることになる。サーミスタ素子２１の出力は、シース部材４１のシース芯線３５からリード線５１により、図示しない外部回路に取り出され、排気ガスの温度が検出される。

このような構成の温度センサ１００において、シース芯線３５は、上記したように、断面が略円形状の芯線であり、端部３６においても略円形の断面をもつ。また、リード線５１の中継端子５２は、板状の部材の一部を折り曲げてリード線５１からむき出される撚り線に加締められており、端部５３が板状に突き出す形態をなす。本実施の形態では、シース芯線３５の端部３６と、中継端子５２の端部５３とを、抵抗溶接によって接合している。以下、シース芯線３５と中継端子５２との抵抗溶接方法について、図２〜図４を参照して説明する。なお、便宜上、図２，図３においては、シース芯線３５の端部３６および中継端子５２の端部５３における延伸方向をＸ軸方向とし、端部３６および端部５３の幅方向をＺ軸方向とし、端部３６と端部５３との重ね方向をＹ軸方向として説明する。

図２，図３に示すように、溶接対象のシース芯線３５と中継端子５２について、上記したように、シース芯線３５の端部３６が略円形の断面を有するのに対し、中継端子５２の端部５３は板状をなす。本実施の形態では、シース芯線３５として、端部３６の線幅Ａ（幅方向（Ｚ軸方向）の長さ）が、中継端子５２の端部５３の板幅Ｂ（幅方向（Ｚ軸方向）の長さ）よりも細いものが用いられる。溶接の際には、まず、配置工程において、シース芯線３５と中継端子５２とが、それぞれの延伸方向（図中Ｘ軸方向）において向き合う向きで、中継端子５２の端部５３の一方の板面５４上にシース芯線３５の端部３６が配置される。このとき、幅方向（Ｚ軸方向）において、シース芯線３５の端部３６が中継端子５２の端部５３からはみ出さないように位置合わせがなされ、シース芯線３５の端部３６と中継端子５２の端部５３とが重ね合わせられる。

シース芯線３５の端部３６と中継端子５２の端部５３との抵抗溶接には、一対の円柱状の溶接電極８０，８５が用いられる。溶接電極８０は、シース芯線３５の端部３６側に当接させる電極であり、溶接電極８５は、中継端子５２の端部５３側に当接させる電極である。溶接電極８０は、接触面８１（溶接対象に当接させる面）の径Ｃ（または、対辺距離が最大となる部分の長さ）が、溶接電極８５の接触面８６の径Ｄ（または、対辺距離が最大となる部分の長さ）より大きいものが用いられる。また、溶接電極８０は、接触面８１の径Ｃが、シース芯線３５の端部３６の線幅Ａよりも大きいものが用いられる。一方、溶接電極８５は、接触面８６の径Ｄが、中継端子５２の端部５３の板幅Ｂよりも大きいものが用いられる。

溶接の際には、当接工程において、溶接電極８０，８５が、シース芯線３５の端部３６と中継端子５２の端部５３との重ね方向（Ｙ軸方向）の両側から、シース芯線３５の端部３６および中継端子５２の端部５３を挟むように、両者に当接される。このとき、重ね方向に沿って見た場合に、溶接電極８５の接触面８６が、溶接電極８０の接触面８１内に配置されるように、溶接電極８０と溶接電極８５との位置合わせがなされる。すなわち、溶接電極８０がシース芯線３５の端部３６に当接し、溶接電極８５が中継端子５２の端部５３に当接した状態で、溶接電極８０の接触面８１を溶接電極８５の接触面８６と同じ平面内に投影した範囲Ｇ（図２参照）内に、接触面８６が納められる。

さらに、溶接電極８０の接触面８１とシース芯線３５の末端３７との間に延伸方向に間隙Ｅを有するように、末端３７から離れた位置において、接触面８１がシース芯線３５の端部３６に接触するように位置合わせがなされる。すなわち、溶接電極８０の接触面８１は、シース芯線３５の末端３７にかからない位置において、シース芯線３５の端部３６に当接される。同様に、溶接電極８５の接触面８６と中継端子５２の末端５６との間にも延伸方向に間隙Ｆを有するように、末端５６から離れた位置において、接触面８６が中継端子５２の端部５３に接触するように位置合わせがなされる。すなわち、溶接電極８５の接触面８６は、中継端子５２の末端５６にかからない位置において、中継端子５２の端部５３に当接される。

このように、当接工程では、溶接電極８０の接触面８１は、幅方向（Ｚ軸方向）においてシース芯線３５の端部３６からはみ出した状態となる。また、溶接電極８５の接触面８６も、中継端子５２の端部５３の板面５５からはみ出した状態となる。

次に、図４に示すように、溶接工程において、溶接電極８０と溶接電極８５との間に溶接電流が流される。なお、図４において、太線で、溶接電流の流れを模式的に示す。シース芯線３５の端部３６と、中継端子５２の端部５３との当接部位において発熱を生じ、両者を構成する材料が溶融して混ざり合った溶融部Ｍが形成される。上記のように、溶接電極８０の接触面８１の径Ｃが溶接電極８５の接触面８６の径Ｄよりも大きい。よって、接触面８１と接触面８６との間に流れる溶接電流は、接触面８６から接触面８１に向けては広がるような形態（接触面８１から接触面８６に向けてはすぼんで収束するような形態）で流れることとなる。溶融部Ｍは、溶接電流の流れた範囲において形成される。

ところで、抵抗溶接は、溶接電極８０と溶接電極８５との間にシース芯線３５と中継端子５２とを挟んで押圧しつつ行われるが、押圧力は、それぞれの接触面８１，８６の周縁部分において大きくなりやすい。本実施の形態の抵抗溶接方法においては、上記のように、溶接電極８０の接触面８１の径Ｃが溶接電極８５の接触面８６の径Ｄよりも大きく、重ね方向（Ｙ軸方向）において、両者の周縁部分が重ならない。よって、溶接電極８０の押圧によってシース芯線３５に加えられる押圧力は、溶接電極８０の接触面８１の径Ｃと溶接電極８５の接触面８６の径Ｄとが同一の場合と比べ、小さくなる。さらに、接触面８１の径Ｃと接触面８６の径Ｄとが異なるので、径の大きな接触面８１からシース芯線３５に加えられる押圧力は、径の小さな接触面８６から中継端子５２に加えられる押圧力よりも小さくなる。また、上述したように、溶接電極８０の接触面８１はシース芯線３５の端部３６からはみ出した状態、且つ、溶接電極８５の接触面８６も中継端子５２の端部５３の板面５５からはみ出した状態にて抵抗溶接に供されるため、両溶接電極８０，８５の押圧力がシース芯線３５および中継端子５２に局所的に大きく掛かることがない。これにより、溶接電極８０の押圧によってシース芯線３５に形成される溶接痕３８は、深さが浅くなり、溶接痕３８の底面に対する側面の傾斜を、より小さくすることができる。ゆえに、中継端子５２に対して幅の細いシース芯線３５の折れや曲がりに対する影響を低減することができる。また、溶接電極８５の押圧によって中継端子５２に形成される溶接痕５８についても、深さを浅くすることができ、溶接痕５８の底面に対する側面の傾斜を小さめに抑えることができる。

そして、溶接電極８０と溶接電極８５とのそれぞれの接触面８１，８６の周縁部分における押圧力が低減されるので、溶接電流が周縁部分同士を結んで流れやすくなる状態ではなくなる。すなわち、溶接電流が、接触面８１の全面と接触面８６の全面とを結んで流れるので、シース芯線３５と中継端子５２との間に形成される溶融部Ｍは分散することなく、両者間で溶接電流の流れる範囲の全体にわたって形成される。

ここで、シース芯線３５の端部３６と中継端子５２の端部５３とが溶接電極の接触面の径を異ならせた本実施の形態の抵抗溶接方法によって抵抗溶接され、溶融部Ｍが形成された、接合部位の断面写真を図５および図６に示す。また、比較用に、シース芯線３５の端部３６と中継端子５２の端部５３とが溶接電極の接触面の径を同じにした従来の抵抗溶接方法によって抵抗溶接され、溶融部Ｎが形成された、接合部位の断面写真を図７および図８に示す。図５，図６において矢印Ｐで示す、溶接電極の接触面の径が異なる場合にシース芯線３５側に形成される溶接痕３８の底面に対する側面の傾斜は、図７，図８において矢印Ｑで示す、溶接電極の接触面の径が同じ場合の溶接痕３９における当該傾斜よりも、小さいことが明らかである。また、図５，図６に示すように、本実施の形態の抵抗溶接方法が適用されることにより、溶融部Ｍが、１つの固まりとして分散することなく形成される様子が明らかである。一方、図７，図８に示すように、従来の抵抗溶接方法によって抵抗溶接がなされた場合、形成される溶融部Ｎは、分散してしまう様子が明らかである。

なお、温度センサ１００の製造方法については、上記説明したシース芯線３５の端部３６と中継端子５２の端部５３との抵抗溶接に関する工程（配置工程、当接工程および溶接工程）以外は公知である。以下に、その製造過程の一例について簡略的に説明する。

図１に示す、本実施の形態の温度センサ１００を製造するには、あらかじめ、金属チューブ１１、サーミスタ素子２１、継手３１、シース部材４１、リード線５１、フランジ６１、グロメット７１、絶縁チューブ７５等の各部品を、公知の手法により準備する。

サーミスタ素子２１の一対の電極線２２をシース部材４１の一対のシース芯線３５の先端部に、それぞれ軸方向を合わせて重ね合わせ、溶接する。次に、縮径した先端部１３を有する金属チューブ１１を準備する。そして、この金属チューブ１１の後端部１４をフランジ６１内に挿入し、後端部１４を鞘部６２の後端部分に圧入により配置させた状態でレーザ溶接し、フランジ６１と金属チューブ１１とを一体に接合する。次いで、金属チューブ１１内にノズル（図示外）を挿入し、先端１０に、ペースト状のセメント（図示外）を注入する。リード線５１およびシース部材４１と一体に組み付けたサーミスタ素子２１を、セメントが注入された金属チューブ１１内に挿入し、サーミスタ素子２１をセメント内に配置させる。そして、遠心脱泡装置（図示外）を用いて遠心脱泡処理を行い、金属チューブ１１に対して熱処理を行い、セメントを乾燥（硬化）させる。

一対のリード線５１を、グロメット７１の各孔に挿通させ、さらに継手３１を挿通させてから、絶縁チューブ７５の各孔に挿通させる。リード線５１の被覆材をむき、撚り線に、中継端子５２を加締めて取り付ける。そして、本実施の形態の抵抗溶接方法を適用し、中継端子５２の端部５３と、シース芯線３５の端部３６とをそれぞれ抵抗溶接する。絶縁チューブ７５をリード線５１に沿ってスライドさせ、中継端子５２の端部５３と、シース芯線３５の端部３６との接合部分に覆い被せる。

継手３１の先端部３２をフランジ６１の鞘部６２の先端部分に外嵌めし、外周にレーザ溶接を施して、フランジ６１と継手３１とを一体に接合する。リード線５１に通したグロメット７１を継手３１の後端部３３の開口から押し込む。継手３１の後端部３３を内向きに加締め、グロメット７１およびリード線５１を継手３１内に固定して、温度センサ１００が完成する。

以上説明したように、温度センサ１００のシース芯線３５と中継端子５２との抵抗溶接を行うに場合において、中継端子５２には、接触面８６の小さな溶接電極８５を当接させ、中継端子５２の板幅Ｂよりも線幅Ａの小さなシース芯線３５には、接触面８６の径Ｄよりも径Ｃの大きな接触面８１をもつ溶接電極８０を当接させる。そして抵抗溶接を行うことで、溶接後にシース芯線３５に形成される溶接痕３８の深さを比較的浅くすることができる。シース芯線３５は、溶接電極８０の径Ｃ（または対辺距離が最小となる部分の長さ）が自身の線幅Ａより大きいので、溶接痕３８が形成されると、形成された部位の厚みが幅全体にわたって薄くなる。このため、溶接痕３８の深さを浅くできれば、溶接痕３８の形成された部分におけるシース芯線３５の強度の低下を抑制することができる。また、溶接痕３８の深さが浅くなることで、溶接痕３８の底面に対する側面の傾斜が小さくなり、底面と側面との境目における応力の集中を低減できるので、外部からの振動等によるクラックや割れなどの発生を抑制して耐振動性を高めることができる。

また、溶接電極８０の径Ｃ（または対辺距離が最小となる部分の長さ）と、溶接電極８５の径Ｄ（または対辺距離が最大となる部分の長さ）とが異なることで、溶接対象物に比較的大きな押圧力が加わりやすい、溶接電極８０，８５の接触面８１，８６のそれぞれの周縁部分を、重ね方向においてずらすことができる。さらに、重ね方向（Ｙ軸方向）にみたときに、溶接電極８０の接触面８１内に溶接電極８５の接触面８６が配置されることにより、両者のそれぞれの周縁部分の配置が重なることがない。これにより、溶接対象物に、重ね方向の両側から同じ位置にて押圧力が加わることがない。両者の周縁部分が重ね方向に一致する場合、溶接電流を流した際に、主に両者の周縁部分同士を重ね方向に結ぶ位置にて接触抵抗が小さくなることにより溶接電流が分散して流れ、溶融部が分散して形成されてしまう虞があるが、両者の周縁部分を重ね方向にずらすことにより、溶融部の分散を防止することができる。すなわち、本実施の形態の抵抗溶接方法によって抵抗溶接を行うことで、溶融部Ｍを、１つの固まりとして分散することなく形成することができるので、接合の安定性が増し、シース芯線３５と中継端子５２との接合強度を高めることができる。

また、板状の中継端子５２と断面が略円形状のシース芯線３５との接合は、両者の接触部位が小さいため、本実施の形態の抵抗溶接方法を適用することによって溶融部の分散を防止すれば、シース芯線３５と中継端子５２との接合強度を確実に高めることができる。また、中継端子５２の末端５６やシース芯線３５の末端３７にかからないように溶接電極８０，８５を当接させて抵抗溶接を行うことで、溶接対象物に加わる押圧力が部分的に偏ることを防止することができる。これにより、溶接電流を流した際の分散が抑制されるので、形成される溶融部の分散を防止でき、シース芯線３５と中継端子５２との接合強度を確実に高めることができる。

そして、本実施の形態の抵抗溶接方法によってシース芯線３５と中継端子５２とを接合して温度センサ１００を製造すれば、接合部位の接合強度および耐振動性を確保できるので、温度センサ１００が外部からの振動が加わる部位に取り付けられて使用されても十分に耐えることができ、温度センサ１００の動作に高い信頼性を得ることができる。

なお、本実施の形態は、各種変更が可能である。例えば、溶接電極８０，８５は、本実施の形態では断面が円形のものを用いたが、楕円形であっても、あるいは非円形（例えば多角形）であってもよい。この場合、シース芯線３５に当接する側の溶接電極は、接触面の対辺距離が最小となる部分の長さ（例えば接触面が楕円形の場合は短径）が、シース芯線３５の線幅Ａよりも大きければよい。さらに、シース芯線３５に当接する側の溶接電極の接触面の対辺距離が最小となる部分の長さが、中継端子５２に当接する側の溶接電極の接触面の対辺距離が最大となる部分の長さよりも大きければよい。

また、本実施の形態では、延伸方向の断面が略円形のシース芯線３５の端部３６と、中継端子５２の板状をなす端部５３との抵抗溶接方法について説明した。中継端子５２との溶接対象となるシース芯線３５は、延伸方向の断面が円形でない棒状の金属部材であってもよい。この場合、金属部材の幅方向の長さが、中継端子５２の端部５３の板幅Ｂよりも小さければよい。

また、シース芯線３５と中継端子５２との接合は、両者の延伸方向がそれぞれ異なる場合であっても、両者の重なり部分において抵抗溶接を行うにあたって本発明を適用することができる。

また、本発明に係る金属部材の抵抗溶接方法の適用対象のセンサとして、被測定流体の温度（物理量）を検出するサーミスタ素子２１を備える温度センサ１００を例に挙げた。その他、物理量を検出するセンサ素子を備えるセンサとして、静電容量変化を検出することにより尿素水の液位を測定可能な尿素水センサに適用してもよい。また、化学量を検出するセンサ素子を備えるセンサに適用してもよく、具体的には、固体電解質体に一対の電極を形成したセルを１つ以上備えた酸素濃度やＮＯｘ濃度を検出可能な酸素センサやＮＯｘセンサに適用してもよい。

なお、本実施の形態においては、中継端子５２が「第１の金属部材」に相当し、請求項４においては「金属端子」が相当する。端部５３が「第１端部」に相当する。シース芯線３５が「第２の金属部材」に相当し、請求項４においては「接続端子」が相当する。端部３６が「第２端部」に相当する。溶接電極８０が「第１の電極」に相当し、溶接電極８５が「第２の電極」に相当する。間隙Ｆが「第１間隙」に相当し、間隙Ｅが「第２間隙」に相当する。サーミスタ素子２１が「センサ素子」に相当し、電極線２２が「信号取り出し部」に相当する。

２１ サーミスタ素子
２２ 電極線
３５ シース芯線
３６，５３ 端部
３７，５６ 末端
５１ リード線
５２ 中継端子
８０，８５ 溶接電極
８１，８６ 接触面
１００ 温度センサ

Claims (4)

1. 延伸方向に延びる２つの金属部材を互いの端部において重ね合わせ、重ね方向の両側から前記２つの金属部材の端部を一対の電極で挟みつつ、前記一対の電極間に電流を流し、前記２つの金属部材を抵抗溶接により接合する金属部材の抵抗溶接方法であって、
   第１の金属部材の端部である第１端部と、前記第１の金属部材よりも幅の細い第２の金属部材の端部である第２端部とを、前記第２の金属部材が幅方向において前記第１の金属部材からはみ出さないように、重ね合わせて配置する配置工程と、
   前記重ね方向に沿って、前記第２端部に、溶接対象物への接触面で径または対辺距離が最小となる部分の長さが、前記第２の金属部材の幅よりも大きな第１の電極を当接させる一方、前記第１端部に、溶接対象物への接触面で径または対辺距離が最大となる部分の長さが、前記第１の電極の接触面で径または対辺距離が最小となる部分の長さよりも小さな第２の電極を当接させ、さらに、前記重ね方向にみたときに、前記第１の電極の接触面内に前記第２の電極の接触面を配置させる当接工程と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記第１端部と前記第２端部とを挟みつつ、前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記電流を流す溶接工程と、
   を備えることを特徴とする金属部材の抵抗溶接方法。
2. 前記第１の金属部材は、前記重ね方向を厚み方向として配置される板状の金属部材であり、前記第２の金属部材は、前記延伸方向と直交する断面が略円形状の金属部材であることを特徴とする請求項１に記載の金属部材の抵抗溶接方法。
3. 前記第１端部において、前記第２の電極が当接する位置と前記第１の金属部材の末端との間には、前記延伸方向に所定の第１間隙を有し、
   前記第２端部において、前記第１の電極が当接する位置と前記第２の金属部材の末端との間にも、前記延伸方向に所定の第２間隙を有することを特徴とする請求項１または２に記載の金属部材の抵抗溶接方法。
4. 前記第２の金属部材は、物理量または化学量を検出するためのセンサ素子の信号取出し部に接続された接続端子であり、
   前記第１の金属部材は、外部回路接続用のリード線が固定された金属端子であり、
   前記接続端子と前記金属端子とが、請求項１から３のいずれかに記載の金属部材の抵抗溶接方法によって接合されることを特徴とするセンサの製造方法。