JP2018128274A - Pressure sensor with heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はヒータ付き圧力センサに関し、特に溶接欠陥を生じ難くできるヒータ付き圧力センサに関するものである。 The present invention relates to a pressure sensor with a heater, and more particularly to a pressure sensor with a heater that can hardly cause welding defects.
圧縮着火方式によるディーゼルエンジン等の内燃機関の補助熱源として用いられるグロープラグとして、燃焼室の圧力を検出する機能が付加されたヒータ付き圧力センサが知られている。特許文献1に開示されるヒータ付き圧力センサは、外筒の圧入部にヒータが圧入され、外筒がヒータと共に変位可能となるようにして、主体金具に保持される。一方、外筒の圧入部および圧入部に連接する非圧入部の径方向の外側には、伝達部材が配置されており、伝達部材の一部が非圧入部に溶接される。この伝達部材は、ヒータの変位をセンサ部に伝達しており、これにより、センサ部は燃焼室の圧力(ヒータの変位)に応じた信号を出力する。 2. Description of the Related Art As a glow plug used as an auxiliary heat source for an internal combustion engine such as a diesel engine using a compression ignition system, a pressure sensor with a heater to which a function for detecting the pressure of a combustion chamber is added is known. In the pressure sensor with a heater disclosed in Patent Document 1, a heater is press-fitted into a press-fitting portion of an outer cylinder, and the outer cylinder can be displaced together with the heater and is held by the metal shell. On the other hand, a transmission member is disposed on the outer side in the radial direction of the press-fitting part of the outer cylinder and the non-press-fitting part connected to the press-fitting part, and a part of the transmission member is welded to the non-fitting part. This transmission member transmits the displacement of the heater to the sensor unit, and thereby the sensor unit outputs a signal corresponding to the pressure in the combustion chamber (displacement of the heater).
しかしながら上記従来の技術では、外筒にヒータを圧入することで、外筒の圧入部の外径が大きくなるため、圧入後の外筒の外径を見込んで、伝達部材の内径を設定する必要がある。そのため、外筒のうち外径が大きくならない非圧入部と伝達部材との隙間が大きくなり、伝達部材と非圧入部との溶接に関して、溶込み不良や融合不良等の欠陥が生じることがある。そのため、溶込み不良や融合不良等の欠陥が生じないように非圧入部と伝達部材(被溶接部材)とを溶接するには、溶接条件の厳格な管理が必要である。一方、工程の安定化を図る観点から、溶接条件の管理を緩和しても溶接欠陥を生じ難くすることが求められている。 However, in the above conventional technique, the outer diameter of the press-fitting portion of the outer cylinder is increased by press-fitting the heater into the outer cylinder. Therefore, it is necessary to set the inner diameter of the transmission member in anticipation of the outer diameter of the outer cylinder after the press-fitting. There is. For this reason, a gap between the non-press-fit portion where the outer diameter of the outer cylinder does not increase and the transmission member becomes large, and defects such as poor penetration and poor fusion may occur with respect to welding between the transmission member and the non-press-fit portion. Therefore, strict management of the welding conditions is necessary to weld the non-press-fit portion and the transmission member (member to be welded) so that defects such as poor penetration and poor fusion do not occur. On the other hand, from the viewpoint of stabilizing the process, it is required to make it difficult to produce welding defects even if the management of welding conditions is relaxed.
本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、被溶接部材と非圧入部との溶接欠陥を生じ難くできるヒータ付き圧力センサを提供することを目的としている。 The present invention has been made to meet this demand, and an object of the present invention is to provide a pressure sensor with a heater that can hardly cause a welding defect between a member to be welded and a non-press-fit portion.
この目的を達成するために本発明のヒータ付き圧力センサは、軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の主体金具と、主体金具の先端から自身の先端部が突出した状態で軸孔に配置されると共に、少なくとも外表面がセラミックからなる棒状のヒータと、を備えている。さらに、本発明のヒータ付き圧力センサは、ヒータが圧入される圧入部と、圧入部の軸線方向に連接されると共にヒータの外表面と自身の内周面とが離間する非圧入部と、を有し、ヒータと共に軸線方向に変位可能に主体金具に保持される外筒と、圧入部の径方向の外側に配置される第1部と、第1部に連接されると共に非圧入部に溶接される第2部と、を有する被溶接部材と、ヒータの軸線方向の変位を検知するセンサ部と、を備えている。そして、本発明のヒータ付き圧力センサは、非圧入部のうち少なくとも第2部が溶接される部位の外径が、ヒータが圧入された圧入部の外径よりも大きく、第2部の内径よりも小さい。 In order to achieve this object, a pressure sensor with a heater according to the present invention is disposed in a shaft hole with a cylindrical metal shell having an axial hole extending in the axial direction and a front end portion protruding from the tip of the metal shell. And a rod-shaped heater having at least an outer surface made of ceramic. Further, the pressure sensor with a heater according to the present invention includes a press-fit portion into which the heater is press-fitted, and a non-press-fit portion that is connected in the axial direction of the press-fit portion and the outer surface of the heater is separated from the inner peripheral surface thereof. And an outer cylinder that is held by the metal shell so as to be axially displaceable together with the heater, a first portion that is disposed on the radially outer side of the press-fit portion, and that is connected to the first portion and welded to the non-press-fit portion A second member to be welded, and a sensor unit that detects displacement in the axial direction of the heater. In the pressure sensor with a heater according to the present invention, the outer diameter of at least the second portion of the non-press-fit portion is larger than the outer diameter of the press-fit portion into which the heater is press-fitted, and is larger than the inner diameter of the second portion. Is also small.
請求項1記載のヒータ付き圧力センサによれば、非圧入部のうち少なくとも第2部が溶接される部位の外径が、ヒータが圧入された圧入部の外径よりも大きく、第2部の内径より小さいので、外筒の圧入部の外径を見込んで被溶接部材の内径を設定したとしても、非圧入部のうち被溶接部材の第2部が溶接される部位と第2部との隙間を小さくできる。よって、非圧入部と被溶接部材の第2部との溶接部に溶込み不良や融合不良等の溶接欠陥を生じ難くできる。 According to the pressure sensor with a heater according to claim 1, the outer diameter of the portion where at least the second portion of the non-press-fit portion is welded is larger than the outer diameter of the press-fit portion into which the heater is press-fitted. Even if the inner diameter of the welded member is set in anticipation of the outer diameter of the press-fitted portion of the outer cylinder, since the inner diameter is smaller than the inner diameter, the second portion of the non-press-fitted portion and the second portion of the welded member are welded. The gap can be reduced. Therefore, welding defects such as poor penetration and poor fusion can be made difficult to occur in the welded portion between the non-press-fit portion and the second portion of the member to be welded.
請求項2記載のヒータ付き圧力センサによれば、非圧入部の外径は、非圧入部の軸線方向の全長において、ヒータが圧入された圧入部の外径よりも大きく、第2部の内径よりも小さい。よって、請求項1の効果に加え、非圧入部と第2部との溶接部を、非圧入部の任意の位置に設けることができる。 According to the pressure sensor with a heater according to claim 2, the outer diameter of the non-press-fit portion is larger than the outer diameter of the press-fit portion into which the heater is press-fit over the entire length in the axial direction of the non-press-fit portion. Smaller than. Therefore, in addition to the effect of the first aspect, the welded portion between the non-press-fit portion and the second portion can be provided at an arbitrary position of the non-press-fit portion.
請求項3記載のヒータ付き圧力センサによれば、非圧入部は、被溶接部材の第2部が溶接される部位が複数設けられているので、請求項1の効果に加え、非圧入部と第2部との溶接部を複数か所に分けて設けることができる。 According to the pressure sensor with a heater according to claim 3, since the non-press-fit portion is provided with a plurality of portions where the second part of the welded member is welded, in addition to the effect of claim 1, the non-press-fit portion and The welded portion with the second portion can be provided at a plurality of locations.
請求項4記載のヒータ付き圧力センサによれば、被溶接部材は、ヒータの相対変位をセンサ部に伝達する伝達部材である。よって、請求項1から3のいずれかの効果に加え、伝達部材を用いるヒータ付き圧力センサにおいても、伝達部材と非圧入部との溶接欠陥を生じ難くできる。 According to the pressure sensor with a heater according to claim 4, the member to be welded is a transmission member that transmits the relative displacement of the heater to the sensor portion. Therefore, in addition to the effect of any one of claims 1 to 3, even in a pressure sensor with a heater using a transmission member, it is possible to hardly cause a welding defect between the transmission member and the non-press-fit portion.
請求項5記載のヒータ付き圧力センサによれば、被溶接部材は、第2部とは反対側の端部が主体金具に固定され、軸線方向に沿って変形可能な可動部材である。よって、請求項1から3のいずれかの効果に加え、可動部材を用いるヒータ付き圧力センサにおいても、可動部材と非圧入部との溶接欠陥を生じ難くできる。 According to the pressure sensor with a heater according to claim 5, the welded member is a movable member that is deformable along the axial direction with the end opposite to the second part fixed to the metal shell. Therefore, in addition to the effect of any one of claims 1 to 3, even in a pressure sensor with a heater using a movable member, it is possible to hardly cause a welding defect between the movable member and the non-press-fit portion.
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1から図5を参照して第1実施の形態におけるヒータ付き圧力センサ10について説明する。図1から図4は本発明の第1実施の形態におけるヒータ付き圧力センサ10の部分断面図である。図1から図4では、紙面下側をヒータ付き圧力センサ10の先端側、紙面上側をヒータ付き圧力センサ10の後端側という(図5から図7において同じように示す)。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. A heater-equipped
図1に示すようにヒータ付き圧力センサ10は、主体金具11、ヒータ20、センサ部50等を備えている。ヒータ付き圧力センサ10は、ディーゼルエンジン等の内燃機関(図示せず)の始動時などに用いられる補助熱源であり、燃焼室にヒータ20の先端部を露出させた状態で取り付けられ、燃焼室内の圧力の検知にも利用される。
As shown in FIG. 1, the
主体金具11は、軸線O方向に延びる金属製(例えば炭素鋼やステンレス鋼等)の筒状の部材である。主体金具11は、軸線Oに沿って軸孔12が貫通し、後端側の外周面にねじ部13が形成されている。主体金具11は後端にキャップ部材14が接続されている。キャップ部材14は内部に出力回路53(後述する)を収容する。キャップ部材14は後端側に工具係合部15が形成されている。ねじ部13は内燃機関(図示せず)に嵌まり合う雄ねじである。工具係合部15は、ねじ部13を内燃機関のねじ穴(図示せず)に嵌めたり外したりするときに用いる工具(図示せず)が関わり合う形状(例えば六角形)をなす部位である。
The
図2に示すように、主体金具11は軸線O方向に沿って延びる筒状のセンサ固定部材16が軸孔12内に配置されている。センサ固定部材16は、主体金具11の先端部に先端部17が接合されている。センサ固定部材16は、センサ部50(図4参照)が後端側に固定される金属製(例えばステンレス鋼等)の部材である。主体金具11の先端部に、センサ固定部材16の先端部17を介してキャップ部材18が接合されている。キャップ部材18はヒータ付き圧力センサ10が内燃機関(図示せず)に取り付けられたときに、内燃機関の座面に密接して燃焼室の気密性を確保するための略円錐台状の部材であり、ヒータ20が中央を貫通する。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すようにヒータ20は、自身の先端部が主体金具11の先端から突出した状態で、センサ固定部材16(図2参照)の内側に挿入されている。ヒータ20は、略円柱状の基体21と、基体21の内部に配置された発熱体22とを備えている。基体21は、窒化珪素やアルミナ等の絶縁性を有するセラミックスによって形成されている。発熱体22は、窒化珪素を主成分としモリブデンやタングステンの珪化物や窒化物、炭化物等を含む導電性を有するセラミックスによって形成されている。発熱体22は、基体21の先端部に配置される発熱部23と、発熱部23から後端側へ向けて延びる一対のリード部24,25とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
図2に示すようにリード部24,25は、後端側にそれぞれ引出部26,27が設けられている。引出部26,27は軸線O方向の異なる位置に設けられており、それぞれ径方向の外側へ向けて突出し、基体21の外周面に露出する。
As shown in FIG. 2, the
図4に示すように主体金具11は、軸線O方向に沿って延びる中軸28が、ヒータ20の後端と軸線O方向に間隔をあけて軸孔12内に配置されている。中軸28は金属製(例えばステンレス鋼等)の棒状の部材である。中軸28は、ヒータ20と接続部材29を介して接続されている。接続部材29は金属製(例えばステンレス鋼等)の筒状の部材であり、中軸28の先端部およびヒータ20の後端部が、接続部材29の両端部に圧入されている。接続部材29に圧入されたヒータ20は引出部27が接続部材29に接触するので、接続部材29及び引出部27を介して中軸28がリード部25と電気的に接続される。中軸28は、導電性を有するばね(図示せず)を介して後端側がヒータ付き圧力センサ10の端子(図示せず)と電気的に接続される。
As shown in FIG. 4, in the
図2に戻って説明する。外筒30は、軸線O方向に延びる金属製(例えばステンレス鋼等)の筒状の部材である。外筒30は、ヒータ20が圧入される圧入部31と、圧入部31の軸線O方向の先端側に連接される非圧入部32とを備えている。圧入部31はヒータ20の中央を保持すると共に引出部26に接触する。圧入部31の内面は金メッキ等が施されていると好ましい。非圧入部32の内径は圧入部31の内径よりも大きく、非圧入部32の内周面とヒータ20の外周面とが離間する。非圧入部32は、キャップ部材18の内周と隙間をあけた状態でキャップ部材18を貫通する。非圧入部32は、外周面に可動部材33が接合されている。
Returning to FIG. The
可動部材33は、金属製(例えばステンレス鋼やニッケル基合金等)の薄板で円環状に形成される部材であり、径の異なる曲げ部が周方向に連続して複数(本実施の形態では2か所)形成されている。これにより、可動部材33は軸線O方向に弾性変形できる。可動部材33は、キャップ部材18と外筒30との間の空間に配置されており、レーザ溶接や抵抗溶接により、内周部が全周に亘って非圧入部32の外周面に接合され、外周部が全周に亘ってセンサ固定部材16の外周面に接合されている。本実施の形態では、レーザ溶接により形成された溶接部34,35が図示されている。
The
可動部材33は、センサ固定部材16を介して主体金具11と電気的に接続され、外筒30(非圧入部32)及びヒータ20の引出部26を介してリード部24と電気的に接続される。これにより、中軸28及び主体金具11はヒータ20の発熱部23(図3参照)と電気的に接続される。よって、中軸28が接続された端子(図示せず)と主体金具11との間に通電すると、ヒータ20の発熱部23が発熱する。
The
可動部材33の内周部が、全周に亘って形成された溶接部34を介して非圧入部32に接合され、可動部材33の外周部が、全周に亘って形成された溶接部35を介してセンサ固定部材16に接合されるので、可動部材33は主体金具11又はキャップ部材18とヒータ20との隙間の空間を気密にできる。非圧入部32とキャップ部材18とに径方向の隙間があるので、燃焼室(図示せず)の圧力の変化に追随して可動部材33が軸線O方向に変形する。その可動部材33の変形に伴い、外筒30及びヒータ20は、主体金具11に対して軸線O方向に変位する。
The inner peripheral part of the
主体金具11の軸孔12内に配置された可動部材33よりも後端側であって、外筒30とセンサ固定部材16との間に伝達部材40(被溶接部材)が配置される。伝達部材40は軸線O方向に延びる金属製(例えばステンレス鋼等)の筒状の部材である。伝達部材40は、外筒30の圧入部31の径方向の外側に配置される第1部41と、第1部41の軸線O方向の先端側に連接されると共に非圧入部32の径方向の外側に配置される第2部42とを備えている。
A transmission member 40 (welded member) is disposed between the
伝達部材40は、第2部42の先端部43が、センサ固定部材16の先端よりも先端側に配置される。伝達部材40は、レーザ溶接や抵抗溶接により、第2部42の先端部43が外筒30の非圧入部32の外周に接合される。これにより伝達部材40は、ヒータ20及び外筒30の変位に伴い、軸線O方向へ移動する。本実施の形態では、レーザ溶接により形成された溶接部44が図示されている。伝達部材40は、全周に亘って形成された溶接部44を介して、外筒30の非圧入部32に第2部42が接合されている。
In the
図4に示すように、伝達部材40及びセンサ固定部材16の後端部にセンサ部50が配置されている。センサ部50は、中軸28が中央を貫通する金属製(例えばステンレス鋼等)の円環状のダイヤフラム51と、ダイヤフラム51の後端側の面に接合されたセンサ素子52(本実施の形態ではピエゾ抵抗体)とを備えている。伝達部材40が軸線O方向に変位して、センサ固定部材16に周囲が固定されたダイヤフラム51が撓むと、センサ素子52の抵抗値が変化する。センサ素子52の検出結果(抵抗値)は、キャップ部材14(図1参照)の内部に設けられた出力回路53で処理され、燃焼室の圧力に応じた信号が、ヒータ付き圧力センサ10の端子(図示せず)からECU等の外部回路へ出力される。
As shown in FIG. 4, the
次に、ヒータ付き圧力センサ10の製造方法の一例を説明する。まず、接続部材29が接続されたヒータ20を準備する。次いで、外筒30の圧入部31へヒータ20を先端側から圧入する。圧入部31はヒータ20に対して締め代が設けられているので、ヒータ20が圧入されると圧入部31の外径が大きくなる。外筒30の非圧入部32はヒータ20の外周面と離間しているので、外筒30に非圧入部32が設けられていない場合に比べて、圧入部31の面積を小さくできる。よって、ヒータ20を外筒30(圧入部31)へ圧入する作業性を向上できる。その後、ヒータ付き圧力センサ20が接続された接続部材29に中軸28を接続する。
Next, an example of a manufacturing method of the
次いで、センサ固定部材16が接合された主体金具11を準備する。この主体金具11に接合されたセンサ固定部材16には、既に、センサ部50を介して伝達部材40が接合されている。そして、この伝達部材40の先端部43側から、外筒30に圧入されたヒータ20を中軸28側から挿入し、伝達部材40の第1部41の内側に外筒30の圧入部31を配置し、伝達部材40の第2部42の内側に外筒30の非圧入部32を配置する。その後、第2部42の先端部43と外筒30の非圧入部32とを重ねて溶接し、全周に溶接部44を形成する。非圧入部32に溶接部44を形成するので、圧入部31に溶接部44を形成する場合に比べて、溶接の熱をヒータ20に伝わり難くすることができる。よって、溶接の熱によるヒータ20の破損を防止できる。
Next, the
次に、ヒータ20及び外筒30(非圧入部32)を可動部材33に挿入する。そして、可動部材33の内周部を非圧入部32の外周に配置し、可動部材33の外周部をセンサ固定部材16の外周に配置する。その後、可動部材33を非圧入部32及びセンサ固定部材16にそれぞれ溶接し、全周に溶接部34,35を形成する。非圧入部32に溶接部34を形成するので、溶接の熱をヒータ20に伝わり難くすることができる。よって、溶接の熱によるヒータ20の破損を防止できる。
Next, the
次いで、センサ固定部材16の先端にキャップ部材18を被せて接合し、センサ固定部材16を介してキャップ部材18を主体金具11に固定する。中軸28の電気的な接続等を行った後、キャップ部材14を被せてヒータ付き圧力センサ10を得る。
Next, the
図5は図2の一部を拡大して示したヒータ付き圧力センサ10の部分断面図である。図5に示すように外筒30は、非圧入部32の外径D1が、非圧入部32の全長において、伝達部材40の第2部42の内径D3より小さい。これにより、ヒータ付き圧力センサ10を製造するときに、外筒30に伝達部材40を被せることができる。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the
また、外筒30は、非圧入部32の外径D1が、非圧入部32の全長において、ヒータ20の圧入によって膨張した圧入部31の外径D2より大きい。これにより、ヒータ20の圧入により圧入部31が膨張して外径D2が大きくなることを見込んで伝達部材40の第2部42の内径D3を設定したとしても、外径D1と内径D3との差を小さくできるので、非圧入部32と伝達部材40の第2部42との隙間を小さくできる。その結果、溶接部44に溶込み不良や融合不良等の溶接欠陥を生じ難くできる。
In the
さらに、非圧入部32と伝達部材40の第2部42との隙間を埋めるための溶接量を少なくできるので、溶接工数を少なくできると共に、第2部42や非圧入部32の入熱を少なくできる。その結果、熱影響部の歪などを抑制できる。溶接条件の管理を緩和しても溶接欠陥を生じ難くできるので、外筒30と伝達部材40との接合工程を安定化できる。
Furthermore, since the amount of welding for filling the gap between the non-press-
さらに、非圧入部32の外径D1が、非圧入部32の全長において、ヒータ20の圧入によって膨張した圧入部31の外径D2より大きく、伝達部材40の第2部42の内径D3より小さいので、任意の位置に溶接部44を形成でき、溶接部34との位置関係を適宜設定可能にできる。また、非圧入部32の全長に亘って非圧入部32の肉厚を確保できるので、非圧入部32の強度を確保できる。
Further, the outer diameter D1 of the non-press-
次に、図6を参照して第2実施の形態について説明する。第1実施の形態では、非圧入部32の外径D1が、非圧入部32の全長に亘って、ヒータ20圧入後の圧入部31の外径D2よりも大きい場合について説明した。これに対し第2実施の形態では、非圧入部72のうち伝達部材40の第2部42が溶接される部位73の外径が、ヒータ20圧入後の圧入部71の外径よりも大きい場合について説明する。なお、第1実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図6は第2実施の形態におけるヒータ付き圧力センサ60の中央部における部分断面図である。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the case where the outer diameter D1 of the non-press-
図6に示すようにヒータ付き圧力センサ60は、基体21(ヒータ20、図3参照)に外筒70が固定されている。外筒70は、軸線O方向に延びる金属製(例えばステンレス鋼等)の筒状の部材である。外筒70は、ヒータ20が圧入される圧入部71と、圧入部71の軸線O方向に連接される非圧入部72とを備えている。圧入部71は、ヒータ20に対して締め代が設定され、非圧入部72は、自身の内周面がヒータ20(基体21)の外周面と離間する。
As shown in FIG. 6, in the
外筒70は、非圧入部72のうち溶接部34,44が形成される部位73,74の外径が、ヒータ20圧入後の圧入部71の外径よりも大きく、第2部42の内径より小さい。部位73,74以外の非圧入部72の外径は、部位73,74の外径よりも小さく、圧入部71と同径としている。部位73,74は、非圧入部72の全周に亘って環状に形成されている。部位73は、部位74よりも後端側(図6上側)に配置されており、伝達部材40の第2部42が溶接される。部位73よりも先端側(図6下側)に配置される部位74は、可動部材33が溶接される。
In the
本実施の形態によれば、非圧入部72の部位73が、ヒータ20圧入後の圧入部71の外径よりも大きく、第2部42の内径より小さいので、第1実施の形態と同様に、部位73と第2部42との隙間を小さくできる。その結果、溶接部44に溶込み不良や融合不良等の溶接欠陥を生じ難くできる。
According to the present embodiment, the
また、可動部材33に溶接される部位74が非圧入部72に形成されているので、外径の大きい部位74が非圧入部72に形成されていない場合に比べて、可動部材33の内径を大きくできる。その結果、可動部材33の径方向の寸法を小さくできるので、部位74が無い場合よりも少ない材料で可動部材33を形成できる。
In addition, since the
次に、図7を参照して第3実施の形態について説明する。第1実施の形態および第2実施の形態では、外筒30,70に伝達部材40及び可動部材33が溶接される場合について説明した。これに対し第3実施の形態では、外筒81を第1外筒82及び第2外筒84に分け、第1外筒82に伝達部材40を溶接し、第2外筒84に可動部材90を溶接する場合について説明する。なお、第1実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図7は第3実施の形態におけるヒータ付き圧力センサ80の中央部における部分断面図である。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the case where the
図7に示すようにヒータ付き圧力センサ80は、基体21(ヒータ20、図3参照)に外筒81が固定されている。外筒81は、伝達部材40(被溶接部材)が溶接される第1外筒82と、可動部材90(被溶接部材)が溶接される第2外筒84とを備えている。
As shown in FIG. 7, in the
第1外筒82は、軸線O方向に延びる金属製(例えばステンレス鋼等)の筒状の部材である。第1外筒82は、ヒータ20が圧入される圧入部31と、圧入部31の軸線O方向に連接される非圧入部83とを備えている。圧入部31は、ヒータ20に対して締め代が設定され、非圧入部83は、自身の内周面がヒータ20(基体21)の外周面と離間する。非圧入部83の外径は、ヒータ20圧入後の圧入部31の外径より大きく、伝達部材40(第2部42)の内径より小さい。伝達部材40と非圧入部83とを溶接する溶接部44が、非圧入部83に形成される。
The first
第2外筒84は、軸線O方向に延びる金属製(例えばステンレス鋼等)の筒状の部材である。第2外筒84は、ヒータ20が圧入される圧入部85と、圧入部85の軸線O方向に連接される非圧入部86とを備えている。圧入部85は、ヒータ20に対して締め代が設定され、非圧入部86は、自身の内周面がヒータ20(基体21)の外周面と離間する。第2外筒84は、第1外筒82より軸線O方向の先端側に配置される。非圧入部86の外径は、ヒータ20圧入後の圧入部85の外径より大きく、可動部材90の第2部92(後述する)の内径より小さい。非圧入部86に可動部材90と非圧入部86とを溶接する溶接部94が形成される。
The second
可動部材90は、金属製(例えばステンレス鋼やニッケル基合金等)の薄板で円環状に形成される部材であり、本実施の形態では、内側可動部材91及び外側可動部材95を接合して作られている。内側可動部材91は、圧入部85の径方向の外側に配置される第1部92と、第1部92に連接されると共に非圧入部86の径方向の外側に配置される第2部93(内周部)とを備えている。外側可動部材95は、内側可動部材91の外周側に配置されている。外側可動部材95の内周側の端部96は、レーザ溶接や抵抗溶接により、内側可動部材91の第1部92に接合されている。本実施の形態では、レーザ溶接により形成された溶接部99が図示されている。
The
レーザ溶接や抵抗溶接により、内側可動部材91は第2部93が全周に亘って非圧入部86の外周面に接合され、外側可動部材95は外周側の端部97が全周に亘ってセンサ固定部材16の外周面に接合されている。本実施の形態では、レーザ溶接により形成された溶接部94,98が図示されている。可動部材90は、キャップ部材100とセンサ固定部材16との間の空間に配置されている。
By laser welding or resistance welding, the inner
次に、ヒータ付き圧力センサ80の製造方法の一例を説明する。まず、接続部材29(図2参照)が接続されたヒータ20(図3参照)を準備する。そして、第1外筒82の圧入部31へヒータ20を先端側から圧入した後、第2外筒84の圧入部85へヒータ20を先端側から圧入する。ヒータ20が圧入された圧入部31,85は径方向の外側へ膨張する。その後、ヒータ20が接続された接続部材29に中軸28を接続する。
Next, an example of a manufacturing method of the
次いで、センサ固定部材16が接合された主体金具11を準備する。この主体金具11に接合されたセンサ固定部材16には、既に、センサ部50を介して伝達部材40が接合されている。この伝達部材40の先端側から、第1外筒82及び第2外筒84が固定されたヒータ20を中軸28側から挿入する。伝達部材40の第1部41の内側に第1外筒82の圧入部31を配置し、伝達部材40の第2部42の内側に第1外筒82の非圧入部83を配置する。第2部42と第1外筒82の非圧入部83とを重ねて溶接し、全周に溶接部44を形成する。
Next, the
次に、第2外筒84の径方向の外側に内側可動部材91を配置する。内側可動部材91の第1部92を圧入部85の外周に配置し、内側可動部材91の第2部93を非圧入部86の外周に配置する。非圧入部86の外径は、ヒータ20圧入後の圧入部85の外径より大きく、内側可動部材91の第2部93の内径より小さいので、内側可動部材91の第2部93を、圧入部85を通過させて非圧入部86の外周に配置できる。その後、内側可動部材91の第2部93と非圧入部86とレーザ溶接し、第2部93の全周に溶接部94を形成する。非圧入部86に溶接部94が形成されるので、溶接の熱をヒータ20に伝わり難くすることができ、溶接の熱によるヒータ20の破損を防止できる。
Next, the inner
次いで、内側可動部材91の径方向の外側に外側可動部材95を配置する。そして、外側可動部材95の端部96と内側可動部材91の第1部92とをレーザ溶接し、第1部92の全周に溶接部99を形成する。その後、外側可動部材95の外周側の端部97をセンサ固定部材16の外周に配置し、外側可動部材95の端部97とセンサ固定部材16とを溶接して全周に亘って溶接部98を形成する。これにより、可動部材90は、センサ固定部材16を介して主体金具11に固定される。
Next, the outer
次いで、センサ固定部材16の先端にキャップ部材100を被せて接合し、センサ固定部材16を介してキャップ部材100を主体金具11に固定する。中軸28(図4参照)の電気的な接続等を行った後、キャップ部材14(図1参照)を被せてヒータ付き圧力センサ80を得る。
Next, the
本実施の形態によれば、第1外筒82の非圧入部83の外径が、ヒータ20圧入後の圧入部31の外径よりも大きく、伝達部材40の第2部42の内径より小さいので、第1実施の形態と同様に、非圧入部83と第2部42との隙間を小さくできる。その結果、溶接部44に溶込み不良や融合不良等の溶接欠陥を生じ難くできる。
According to the present embodiment, the outer diameter of the non-press-
その上、第2外筒84の非圧入部86の外径が、ヒータ20圧入後の圧入部85の外径より大きく、可動部材90の第2部93の内径より小さいので、非圧入部86と第2部93との隙間を小さくできる。その結果、第2部93に形成される溶接部94に溶込み不良や融合不良等の溶接欠陥を生じ難くできる。
In addition, since the outer diameter of the
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。 The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily guessed.
上記各実施の形態では、伝達部材40の第2部42と非圧入部32,83及び非圧入部72の部位73との溶接部44や、可動部材90と非圧入部86との溶接部94とが、それぞれ軸線O方向に1か所設けられている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接合強度および溶接部の形成範囲の制約等を考慮し、溶接部が軸線O方向に複数か所設けられることも当然可能である。
In each of the above-described embodiments, the welded
上記各実施の形態では、伝達部材40の第2部42と非圧入部32,83とを接合する溶接部44が、第2部42の全周に亘って形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。溶接部44の機械的強度を確保できれば、第2部42の周方向に断続的に設けられたスポット溶接にすることは当然可能である。
In each of the above-described embodiments, the case where the welded
上記各実施の形態では、ヒータ20と中軸28とを接続する接続部材29によって、ヒータ20の引出部27と中軸28とが機械的かつ電気的に接続される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ヒータ20と中軸28とを機械的に接続する部材に加えて、リード線などを用いて引出部27と中軸28とを電気的に接続することは当然可能である。
In each of the above embodiments, the case where the lead-out
上記各実施の形態では、センサ素子52としてピエゾ抵抗体を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ピエゾ抵抗体に代えて、変位を検出できる圧電素子等の別の素子を用いることは当然可能である。
In each of the above embodiments, the case where a piezoresistor is used as the
上記各実施の形態では、ヒータ20は基体21が略円筒状に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ヒータ20は棒状である限り特に限定されず、軸線Oに直交する断面が楕円形状、多角形状等であってもよい。また、板状の基体を複数配置し、その基体間に発熱体を挟み込んだいわゆる板状ヒータを採用することは当然可能である。
In each of the embodiments described above, the
上記第3実施の形態では、ヒータ20を外筒80(第1外筒81)の圧入部31に圧入する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第1外筒81の圧入部31を省略して、第1外筒81とヒータ20とをロウ付け等によって固定することは当然可能である。
Although the case where the
10,60,80 ヒータ付き圧力センサ
11 主体金具
12 軸孔
20 ヒータ
30,70,81 外筒
31,71,85 圧入部
32,72,83,86 非圧入部
40 伝達部材(被溶接部材)
41 第1部
42 第2部
50 センサ部
73,74 部位
90 可動部材(被溶接部材)
92 第1部
93 第2部
97 端部
O 軸線
10, 60, 80 Pressure sensor with
41
92
Claims (5)
前記主体金具の先端から自身の先端部が突出した状態で前記軸孔に配置されると共に、少なくとも外表面がセラミックからなる棒状のヒータと、
前記ヒータが圧入される圧入部と、前記圧入部の軸線方向に連接されると共に前記ヒータの前記外表面と自身の内周面とが離間する非圧入部と、を有し、前記ヒータと共に軸線方向に変位可能に前記主体金具に保持される外筒と、
前記圧入部の径方向の外側に配置される第1部と、前記第1部に連接されると共に前記非圧入部に溶接される第2部と、を有する被溶接部材と、
前記ヒータの軸線方向の変位を検知するセンサ部と、を備えるヒータ付き圧力センサであって、
前記非圧入部のうち少なくとも前記第2部が溶接される部位の外径が、前記ヒータが圧入された前記圧入部の外径よりも大きく、前記第2部の内径よりも小さいヒータ付き圧力センサ。 A cylindrical metal shell having an axial hole extending in the axial direction;
A rod-shaped heater which is disposed in the shaft hole in a state in which its tip end protrudes from the tip of the metal shell, and at least the outer surface is made of ceramic,
A press-fit portion into which the heater is press-fitted, and a non-press-fit portion that is connected in the axial direction of the press-fit portion and that separates the outer surface of the heater and the inner peripheral surface of the heater. An outer cylinder held by the metal shell so as to be displaceable in a direction;
A member to be welded having a first portion disposed on the radially outer side of the press-fit portion, and a second portion connected to the first portion and welded to the non-press-fit portion;
A pressure sensor with a heater comprising: a sensor unit that detects displacement in the axial direction of the heater;
A pressure sensor with a heater in which the outer diameter of at least the second portion of the non-press-fit portion is larger than the outer diameter of the press-fit portion into which the heater is press-fitted and smaller than the inner diameter of the second portion. .
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