JP2019032246A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】変位部材とセンサ部とを連結する伝達部材を２つ以上の部材で構成し、この部材を溶接により接続する構成において、変位部材が受圧した圧力を良好にセンサ部に伝達することができる圧力センサを提供する。【解決手段】ハウジングの軸孔１１ｈ内に挿通され、ハウジングに対して軸線方向に変位可能な変位部材と、変位部材の外周に自身の一部が連結する筒状の伝達部材６０と、伝達部材６０に連結されるセンサ部であって、伝達部材を６０を介して自身に伝達される前記変位部材が受圧した圧力に応じた信号を出力するセンサ部と、を備え、伝達部材６０には、第１部材６１の後端部６１ｍに切り欠かれた第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと、第２部材６２の先端部６２ｓに切り欠かれた第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓと、が対向した位置に、第１切欠き部６３と第２切欠き部６４とに跨るように溶融部Ｗ４が設けられる。【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内の燃焼圧等の圧力を検知するための圧力センサに関する。

従来より、ディーゼルエンジン等の内燃機関における燃焼室内の燃焼圧を検知する圧力センサが知られている。この圧力センサは、燃焼室内に変位部材を露出させた状態でハウジングをエンジンヘッドに取り付け、燃焼室内の燃焼圧（燃焼ガス圧）を変位部材で受圧させ、変位部材が受圧した圧力を圧電素子や歪ゲージ（ゲージ）等を有するセンサ部によって検知する。さらに、ディーゼルエンジンの始動を補助するために使用されるグロープラグに、上述の圧力センサの機能を加えた圧力センサ付きグロープラグも知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１の圧力センサ付きグロープラグは、筒状のハウジングと、ハウジングに挿通されるとともにハウジング対して軸線方向に沿って相対変位可能なセラミックヒータ（変位部材）と、セラミックヒータが受圧した圧力に応じた信号を出力するセンサ素子（センサ部）を備えている。

さらに、特許文献１の圧力センサ付きグロープラグには、セラミックヒータが受圧した圧力をセンサ素子に伝達するために、セラミックヒータとハウジングとの間隙に、筒状のリング部材及び筒状の伝達部材が設けられている。このリング部材及び伝達部材は、リング部材をセラミックヒータに固定する一方、伝達部材にセンサ素子を載置する。そして、リング部材の後端部と伝達部材の先端部をレーザ溶接等の溶接により接続することで、セラミックヒータが受圧した圧力をリング部材及び伝達部材を介してセンサ素子に伝達している。

特開２０１３−２５７１３３号公報

しかしながら、リング部材の後端部と伝達部材の先端部とを溶接により接続する形態では、リング部材の後端部の形状、伝達部材の先端部の形状、及び形成される溶融部の形状の３つの組み合わせかたによっては、変位部材が受圧した圧力を適切にセンサ素子に伝達することができない虞があった。なお、この課題は、特許文献１の圧力センサ付きグロープラグだけでなく、ヒータ機能を有さない圧力センサにおいても同様に発生する。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、変位部材とセンサ部とを連結する伝達部材を２つ以上の部材で構成し、この部材を溶接により接続する構成において、変位部材が受圧した圧力を適切にセンサ部に伝達することができる圧力センサを提供することを目的とする。

本発明の圧力センサは、軸線方向に延び、軸孔が設けられた筒状のハウジングと、前記軸線方向に延びると共に、前記ハウジングの前記軸孔内に挿通され、自身の先端部が受圧することで前記ハウジングに対して前記軸線方向に変位可能な変位部材と、前記軸線方向に延び、前記変位部材の外周に自身の一部が連結する筒状の伝達部材と、前記伝達部材に連結されるセンサ部であって、前記伝達部材を介して自身に伝達される前記変位部材が受圧した圧力に応じた信号を出力するセンサ部と、を備え、前記伝達部材は、先端側に位置する第１部材と、前記第１部材よりも後端側に位置する第２部材と、を有する圧力センサであって、
第１部材の後端部には、第１切欠き部を有する一方、第２部材の先端部には、前記第１切欠き部と軸線方向に重なりあうように切り欠かれた第２切欠き部を有し、前記第１切欠き部の後端向き面と前記第２切欠き部の先端向き面とが対向した位置に、前記第１切欠き部と前記第２切欠き部とに跨るように溶融部が設けられていることを特徴とする。

本発明の圧力センサによれば、第１部材の後端部に第１切欠き部を有し、第２部材の先端部に第１切欠き部に嵌りこむ第２切欠き部を有する。さらに、本発明の圧力センサによれば、第１切欠き部の後端向き面と第２切欠き部の先端向き面とが対向した位置（以下、「両面が対向した位置」と言う）に、第１切欠き部と第２切欠き部とに跨るように溶融部が設けられている。このように、第１部材の後端部と第２部材の先端部とを軸線方向に重なりあうように嵌め合いにて係合する構成においては、両面が対向した位置に、第１切欠き部と第２切欠き部とに跨るように溶融部が設けられることで、変位部材が受圧した圧力を適切にセンサ部に伝達することができる。
これは、次のような理由からである。変位部材が受圧した圧力は軸線方向に沿うように発生する。そのため、変位部材に連結された伝達部材の第１部材においても、同様に軸線方向に沿う圧力が変位部材から伝達される。これに対し、両面が対向した位置に溶融部が設けられることで、第１部材の軸線方向に沿う圧力が直接的に第２部材に伝達することができる。つまりは、第１部材の軸線方向に沿う圧力が減少することなく第１部材から第２部材へ伝達することができる。その結果、センサ部に変位部材が受圧した圧力を適切に伝達することができる。

なお、第１切欠き部は、第１部材の後端部の周方向の一部に設けられていても良いし、周方向に複数に設けられていても良いし、周方向に亘って全周に設けられていても良い。また、第２切欠き部も、第２部材の先端部の周方向の一部に設けられていても良いし、周方向に複数に設けられていても良いし、周方向に亘って全周に設けられていても良い。
また、「前記第１切欠き部の後端向き面と前記第２切欠き部の先端向き面とが対向した」とは、第１切欠き部の後端向き面と第２切欠き部の先端向き面とが当接していても良いし、この両面が離間していても良い。なお、両面が離間している場合（つまり、後端向き面と先端向き面との間に間隙が設けられている場合）には、溶融部により間隙を埋めることが可能な程度で離間しているものである。

また、上述の圧力センサであって、前記第１切欠き部及び前記第２切欠き部は、前記第１部材及び前記第２部材の周方向に亘って全周に設けられており、前記溶融部は周方向に亘って全周に設けられていることが好ましい。

このように、第１部材の後端部と第２部材の先端部とを周方向に亘って全周にて係合し、さらに溶融部を全周に設けることで、第１部材と第２部材とを強固に結合することができる。その上、両面が対向した位置に、第１切欠き部と第２切欠き部とに跨るように全周に亘って溶融部が設けられることで、変位部材が受圧した圧力をより適切にセンサ部に伝達することができる。

また、上記いずれかの圧力センサであって、溶融部は、溶け込み方向が前記径方向に対して傾斜していることが好ましい。

このように、溶融部の溶け込み方向が径方向に対して傾斜していることで、嵌め合された第１切欠き部と前記第２切欠き部のうち、両面が対向した位置だけでなく、他の第１切欠き部の表面と第２切欠き部の表面とが対向する位置（つまりは、第１切欠き部と第２切欠き部とが軸線方向に重なりあう位置）においても溶融部が設けられることになる。その結果、第１部材と第２部材とをより強固に結合することができる。

さらに、上記いずれかの圧力センサであって、前記変位部材には、ヒータが内蔵されてなり、前記伝達部材は、前記ヒータよりも後端側まで延びており、前記溶融部は、前記ヒータよりも後端側に位置することが好ましい。

このように、変位部材にヒータが内蔵されている圧力センサでは、ヒータからの熱が伝達部材を介してセンサ部に伝わることになる。これに対し、第１部材と第２部材とを溶融部にて接続する構成であれば、第１部材から第２部材への熱の伝わりは溶融部により抑制することができる。そのため、この溶融部をヒータよりも後端側に位置させることで、ヒータからの熱がセンサ部に伝わることを抑制でき、センサ部の耐久性を維持することができる。

第１実施形態の圧力センサ付きグロープラグ１００の概略図である。 図１の断面図の一部分を拡大した第１の図である。 図１の断面図の一部分を拡大した第２の図である。 図１の断面図の一部分を拡大した第３の図である。 第１実施形態及び比較形態における第１部材の後端部及び第２部材の先端部の近傍の説明図である。 第２実施形態の圧力センサ付きグロープラグ１００Ｂの断面図である。 変形例における第１部材の後端部及び第２部材の先端部の近傍の説明図である。

Ａ−１．グロープラグの構成：
図１は、第１実施形態の圧力センサ付きグロープラグ１００（以下、単に圧力センサ１００とも呼ぶ）の概略図である。図１では、圧力センサ１００の後端部分については、外観図が示され、先端部分については、軸線ＣＯを含む面で切断された断面図が示されている。図２〜図４は、図１の断面図の一部分を拡大した図である。図中の一点破線は、圧力センサ１００の軸線ＣＯを示している。軸線ＣＯと平行な方向（図の上下方向）を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＣＯを中心とし、軸線ＣＯと垂直な面上の円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図における下方向を先端方向ＦＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。図における下側を、圧力センサ１００の先端側と呼び、図における上側を圧力センサ１００の後端側と呼ぶ。

圧力センサ１００は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関（図示省略）に取り付けられ、燃焼室内の燃料ガスの着火を補助するためと、燃焼室内の圧力を検出するためと、に利用される。圧力センサ１００は、ハウジング１０と、セラミックヒータ２０と、外筒３０と、保持部材４０と、センサ部５０と、伝達部材６０と、樹脂部材７０と、接続部材８０と、中軸９０と、を主に備えている。

ハウジング１０は、主体金具１１と、主体金具１１よりも先端側に配置された先端キャップ部材１２と、主体金具１１よりも後端側に配置された後端キャップ部材１３と、センサ支持部材１４と、を備えている（図１等）。

主体金具１１（図１、図３、図４）は、軸線方向に延びる貫通孔である軸孔１１ｈを有する筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、炭素鋼やステンレス鋼を用いて形成されている。主体金具１１の後端部１１ｋは、主体金具１１のうちの後端部１１ｋよりも先端側の部分よりも大きな外径を有している。後端部１１ｋは、後端キャップ部材１３の先端部１３ｓと、直接、接合（具体的には溶接）されている（図１）。主体金具１１の外周面のうち、軸線向の中央より後端側の一部には、圧力センサ１００を内燃機関に取り付けるための雄ネジ１１ｄが形成されている。主体金具１１の先端部１１ｓ（図３）は、後述するセンサ支持部材１４のフランジ部１４ｃを介して、先端キャップ部材１２の後端部１２ｋと接合（具体的には溶接）されている（図３等）。

先端キャップ部材１２（図１、図３）は、筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、炭素鋼やステンレス鋼を用いて形成されている。先端キャップ部材１２の先端側の縮径部１２ｃは、先端側に向かって外径が縮径している（図３等）。縮径部１２ｃは、圧力センサ１００が内燃機関に取り付けられた際に、プラグホールの座面に圧接されて、燃焼室内の気密性を確保する。

後端キャップ部材１３（図１）は、筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。後端キャップ部材１３の後端部分には、グロープラグ１００の取り付け時に、レンチが係合する工具係合部１３ｅが形成されている。後端キャップ部材１３の後端部１３ｋには、円筒状の樹脂部材７０が装着されている。

センサ支持部材１４（図３、図４等）は、軸線方向に延びる軸孔１４ｈを有する筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。センサ支持部材１４は、主体金具１１の軸孔１１ｈ内に挿通され、主体金具１１の内周面に沿って配置されている。センサ支持部材１４の先端は、主体金具１１の先端よりも先端側に位置している。センサ支持部材１４の後端は、後述するセンサ素子５７の近傍に位置している。センサ支持部材１４の先端の近傍には、径方向外側に延出したフランジ部１４ｃが形成されている。フランジ部１４ｃの後端側には、主体金具１１の先端部１１ｓが溶接され、フランジ部１４ｃの先端側には、先端キャップ部材１２の後端部１２ｋが溶接されている。これによって、上述したように、主体金具１１と先端キャップ部材１２とが、フランジ部１４ｃを介して接合されるとともに、主体金具１１に対して、センサ支持部材１４が固定される。

外筒３０（図１、図３、図４）は、軸線方向に延び、貫通孔３０ｈを有する円筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。外筒３０の内周面には、Ａｕメッキ層が形成されている。外筒３０の外径は、軸線方向のいずれの位置において一定である。外筒３０は、小内径部３０Ａと、小内径部３０Ａよりも先端側に位置し、小内径部３０Ａよりも内径が大きな大内径部３０Ｂと、を備えている。外筒３０のうち、小内径部３０Ａの全体と、大内径部３０Ｂの後端側の一部を含む部分は、ハウジング１０の軸孔１１ｈ（センサ支持部材１４の軸孔１４ｈ）内に挿通されている。外筒３０のうち、大内径部３０Ｂの先端側の部分は、ハウジング１０の先端１０Ａ（先端キャップ部材１２の先端）よりも先端側に突出している。

セラミックヒータ２０（図１、図２等）は、軸線方向に延びる丸棒状の部材である。セラミックヒータ２０の外径は、例えば、３〜４ｍｍ程度である。セラミックヒータ２０は、丸棒状の絶縁性の基体２６と、基体２６の内部に埋設された導電性の発熱抵抗体２７と、を備えている。

基体２６は、絶縁性のセラミック、例えば、窒化珪素質セラミックを用いて形成されている。基体２６の先端部２６ｓ（すなわち、セラミックヒータ２０の先端部）は、半球状に丸められている。

発熱抵抗体２７は、導電性のセラミック、例えば、導電成分として炭化タングステンを含有する窒化珪素質セラミックを用いて形成されている。発熱抵抗体２７は、発熱部２７ｃと、一対のリード部２７ｄ、２７ｅと、一対の電極取出部２７ｆ、２７ｇと、を備えている。発熱部２７ｃ（図２）は、先端に配置されて、Ｕ字状に曲げられた形状を有する。発熱部２７ｃは、通電によって高温に発熱する。一対のリード部２７ｄ、２７ｅ（図２〜図４）は、先端が発熱部２７ｃの両端に接続され、後端側に向かって互いに平行に延びている。一対の電極取出部２７ｆ、２７ｇ（図３、図４）は、セラミックヒータ２０の後端側の部分に位置している。一対の電極取出部２７ｆ、２７ｇの径方向内側の端は、一対のリード部２７ｄ、２７ｅと接続しており、径方向外側の端は、セラミックヒータ２０の外周面２０ｏ（基体２６の外周面）に露出している。一方の電極取出部２７ｇは、他方の電極取出部２７ｆよりも後端側に位置している。

セラミックヒータ２０は、外筒３０の貫通孔３０ｈに挿通されて、外筒３０に固定されている。セラミックヒータ２０のうち、先端部２１（図２、図３）は、外筒３０の先端よりも先端側に位置しており、後端部２３（図３、図４）は、外筒３０の後端よりも後端側に位置している。先端部２１と後端部２３との間に位置する中間部２２（図３）は、外筒３０の貫通孔３０ｈ内に保持されている。セラミックヒータ２０の先端部２１および中間部２２の先端側の一部は、ハウジング１０の先端１０Ａよりも先端側に位置している。

具体的には、セラミックヒータ２０は、圧入（締まり嵌め）により、外筒３０の小内径部３０Ａに固定されている。小内径部３０Ａの内周面３０Ａｉは、軸線方向の全長に亘って、かつ、全周に亘って、セラミックヒータ２０の外周面２０ｏ（基体２６の外周面）と接触している。換言すれば、小内径部３０Ａの内周面３０Ａｉと、セラミックヒータ２０の外周面２０ｏとの間に隙間はない。一方、外筒３０の大内径部３０Ｂの内周面３０Ｂｉは、セラミックヒータ２０の２０ｏから離間している。換言すれば、大内径部３０Ｂの内周面３０Ｂｉと、セラミックヒータ２０の外周面２０ｏとの間には、隙間（例えば、約０．１ｍｍ）がある。

セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｆは、外筒３０の内周面３０ｉ（小内径部３０Ａの内周面３０Ａｉ）と接触している。これによって、電極取出部２７ｆは、外筒３０と電気的に接続される。他方の電極取出部２７ｇは、外筒３０とは接触していない。

保持部材４０（図３）は、円環状であるとともに、薄肉の膜状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。保持部材４０は、ハウジング１０の先端キャップ部材１２の内部で、かつ、外筒３０の外側に位置する、環状の空間ＳＰに配置されている。保持部材４０は、外筒側部４１と、金具側部４５と、外筒側部４１と金具側部４５との間に位置する中間変形部４３と、を備えている。

保持部材４０の外筒側部４１は、径方向内側の部分であり、外筒３０の外周面３０ｏ（大内径部３０Ｂの外周面）に沿う円筒状の部分である。外筒側部４１は、金具側部４５よりも先端側に位置している。外筒側部４１は、例えば、レーザ溶接によって全周に亘って接合されることによって、外筒３０に固定されている。図３の溶融部Ｗ１は、レーザ溶接によって形成される溶融部である。

金具側部４５は、径方向外側の部分であり、ハウジング１０の先端キャップ部材１２の内周面１２ｉに沿う円筒状の部分である。金具側部４５は、例えば、レーザ溶接によって全周に亘って接合されることによって、センサ支持部材１４の先端部１４ｓに固定されている。先端部１４ｓは、センサ支持部材１４のうち、フランジ部１４ｃよりも先端側に位置し、先端キャップ部材１２の内周面１２ｉと、金具側部４５を挟んで対向する部分である。図３の溶融部Ｗ２は、レーザ溶接によって形成される溶融部である。

中間変形部４３は、軸線ＣＯと略垂直な方向に延びている円環板状の部分である。中間変形部４３は、ハウジング１０（先端キャップ部材１２）に対して、外筒３０およびセラミックヒータ２０が軸線方向に沿って変位した場合に、該変位に応じて容易に変形する程度に薄い。

このように、保持部材４０は、ハウジング１０に対して外筒３０およびセラミックヒータ２０を軸線方向に変位可能に保持している。なお、外筒３０とセラミックヒータ２０と後述する接続部材８０と中軸９０の全体は、ハウジング１０に対して軸線方向に変位可能に保持される変位部材ＤＭを構成している。

また、保持部材４０は、ハウジング１０の先端キャップ部材１２と外筒３０との間の空間ＳＰを通って、高温の燃焼ガスが後端側に浸入することを防止するシール部材として機能する。保持部材４０は、外筒３０とハウジング１０との間を電気的に接続している。これによって、セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｆは、外筒３０および保持部材４０を介して、ハウジング１０に電気的に接続される。保持部材４０は、セラミックヒータ２０の熱を、ハウジング１０を介して内燃機関へ逃がす機能も有する。

伝達部材６０（図３、図４）は、軸線方向に延びる筒状の部材である。伝達部材６０は、センサ支持部材１４の軸孔１４ｈに挿通され、保持部材４０よりも後端側に位置している。伝達部材６０は、変位部材ＤＭの外周に配置されている。伝達部材６０は、第１部材６１と第１部材６１よりも後端側に位置する第２部材６２との２個の部材で構成されており、第１部材６１の後端と第２部材６２の先端とは、接合されている。第２部材６２は、第１部材６１よりも熱伝導率が低い材料を用いて形成されている。例えば、第１部材６１は、ＳＵＳ６３０（熱伝導率１８．４Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）を用いて形成され、第２部材６２は、ＳＵＳ３１６（熱伝導率１６．３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）を用いて形成されている。

第１部材６１の先端部６１ｓは、レーザ溶接によって、周方向の全周に亘って外筒３０に固定されている。図３の溶融部Ｗ３は、レーザ溶接によって形成される溶融部である。また、第１部材６１の後端部６１ｍは、レーザ溶接によって、周方向の全周に亘って第２部材６２の先端部６２ｓに固定されている。図４の溶融部Ｗ４は、レーザ溶接によって形成される溶融部である。この第１部材の後端部６１ｍと第２部材６２の先端部６２ｓとの固定については、後程、詳細に説明する。

センサ部５０は、センサ素子５７、載置部５５を主に備える。このうち、載置部５５（図４参照）は、円環状を有しており、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。載置部５５は、セラミックヒータ２０よりも後端側に位置している。載置部５５の径方向の内側部分５５ａの先端には、上述した伝達部材６０の第２部材６２の後端部６２ｍが、例えば、溶接によって接合されている。載置部５５の径方向の外側部分５５ｂの先端には、上述したセンサ支持部材１４の後端部１４ｋが、例えば、溶接によって接合されている。載置部５５は、伝達部材６０の軸線方向の変位を妨げず、伝達部材６０の軸線方向の変位に応じて撓むダイアフラム（薄膜）として機能する。

センサ素子５７は、載置部５５の後端側の面に、接合されている。センサ素子５７は、いわゆるピエゾ抵抗型の半導体歪みゲージであり、載置部５５の撓み変形に伴って自身の抵抗値が変化する。集積回路５９は、図１に破線で示すように、ハウジング１０の後端キャップ部材１３の内部に配置されており、センサ素子５７から後端側に引き出された一対の配線５８を介して、センサ素子５７と接続されている。集積回路５９は、センサ素子５７の抵抗値に応じて変化する電気信号を外部に出力する。外部の機器（例えば、エンジンコンピュータ）は、該電気信号に基づいて、内燃機関の燃焼室内の圧力を取得することが
できる。

接続部材８０は、軸線方向に延びる円筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。接続部材８０の先端部８０ｓは、セラミックヒータ２０の後端部２３に、例えば、圧入によって、接続されている。先端部８０ｓは、セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｇと接触する。これによって、接続部材８０および後述する中軸９０は、電極取出部２７ｇと、電気的に接続される。接続部材８０は、伝達部材６０とは離間している。接続部材８０は、他方の電極取出部２７ｆとは接触していない。

中軸９０は、軸線方向に延びる棒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。中軸９０は、先端側に位置する外径が大きな先端部９０ｓと、先端部９０ｓよりも外径が小さく、先端部９０ｓから後端側に延びる胴部９０ｃと、を備えている。中軸９０は、主体金具１１の軸孔１１ｈ内に、主体金具１１から離間した状態で挿通されている。中軸９０の先端部９０ｓを含む部分は、伝達部材６０およびセンサ支持部材１４の径方向内側に、これらから離間して配置されている。中軸９０の先端部９０ｓは、接続部材８０の後端部８０ｋに、例えば、溶接によって、接続されている。これによって、中軸９０は、接続部材８０を介して、セラミックヒータ２０に固定されるとともに、セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｇに電気的に接続される。中軸９０の後端には、図示しない電気供給部材を介して、セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｇに供給すべき電圧が印加される。

圧力センサ１００の使用時には、ハウジング１０と中軸９０との間に、電圧が印加される。上述したように、一方の電極取出部２７ｆは、外筒３０と保持部材４０とを介して、ハウジング１０に電気的に接続されている。他方の電極取出部２７ｇは、接続部材８０を介して中軸９０に電気的に接続されている。従って、ハウジング１０と中軸９０とに供給された電力は、電極取出部２７ｆ、２７ｇを通じて、発熱部２７ｃに供給される。これにより、発熱部２７ｃが発熱する。また、上述したセラミックヒータ２０および外筒３０は、保持部材４０によって、軸線方向に変位可能に保持されているので、内燃機関の燃焼室内の圧力に応じて、軸線方向に変位する。セラミックヒータ２０および外筒３０が受圧した圧力（変位）は、伝達部材６０を介して、載置部５５に伝達される。この結果、載置部５５には、セラミックヒータ２０および外筒３０が受圧した圧力（変位）に応じた歪みが生じるので、歪みゲージとして機能するセンサ素子５７によって検出できる。そして、セラミックヒータ２０および外筒３０が受圧した圧力に基づいて、燃焼室内の圧力が検出される。

Ａ−２．第１部材の後端部及び第２部材の先端部の近傍の構成：
図５は、第１部材の後端部及び第２部材の先端部の近傍の説明図であり、図４における領域ＡＡ１近傍を示している。なお、図５（Ａ）は、第１実施形態を示し、図５（Ｂ）には、比較形態を示す。

第１の実施形態及び比較形態では、第１部材６１の後端部６１ｍに、径方向の内側の一部が切り欠かれた第１切欠き部６３が形成されている。また、第２部材６２の先端部６２ｓには、径方向の外側の一部が切り欠かれた第２切欠き部６４が形成されている。この第１切欠き部６３と第２切欠き部６４は互いが嵌りこむことで、第１部材６１と第２部材６２とが係合している。

図５（Ａ）に示す第１実施形態では、第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが対向しており、詳細には、第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが当接している。そして、この両面６３ｍ、６４ｓが対向する位置ＦＰにレーザ溶接を行うことで、第１切欠き部６３及び第２切欠き部６４に跨るように溶融部Ｗ４が設けられている。その結果、第１部材６１と第２部材６２とが接合されている。この溶融部Ｗ４は、周方向に全周に亘って設けられている。

なお、図５（Ａ）に示す第１実施形態では、第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍ、及び第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓは、溶融部Ｗ４により存在していない（図５（Ａ）では、後端向き面６３ｍ及び先端向き面６４ｓは点線で示されている）。但し、第１切欠き部６３、第２切欠き部６４、及びその両者に跨るように溶融部Ｗ４が設けられている形態から、溶融部Ｗ４が形成されている領域内（具体的にはＣＰ）に後端向き面６３ｍ、及び先端向き面６４ｓが存在していたことを特定することができる。具体的には、第１切欠き部６３の側面６３ｋや、第２切欠き部６４の側面６４ｋが形成され、さらにその延長線上に溶融部Ｗ４が形成されている形態であれば、溶融部Ｗ４が形成されている領域内に、後端向き面６３ｍ、及び先端向き面６４ｓが存在していたことを特定することができる。
また、例えば、溶融部が第１切欠き部の後端向き面及び第２切欠き部の先端向き面の一部を残して設けられている場合には、この第１切欠き部の後端向き面及び第２切欠き部の先端向き面の一部により、存在が確認できる。

一方、図５（Ｂ）に示す比較形態においても、第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが対向しており、詳細には、第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが当接している。しかしながら、図５（Ａ）に示す第１実施形態とは異なり、両面６３ｍ、６４ｓが対向する位置ＦＰとは別の位置ＣＰ（具体的は、第１切欠き部６３の側面６３ｋと第２切欠き部６４の側面６４ｋとが軸線方向に重なりあう位置ＣＰ）にレーザ溶接に行うことで、第１切欠き部６３及び第２切欠き部６４に跨るように溶融部Ｗ４１が設けられている。その結果、第１部材６１と第２部材６２とが接合されている。

この比較形態では、変位部材ＤＭが受圧した圧力を適切にセンサ部５０に伝達できない虞がある。それは、燃焼室内の燃焼圧を変位部材ＤＭが受圧した場合、ハウジングに対して軸線方向（例えば、後端方向ＢＤ）に向かって相対的に変位する。この変位部材ＤＭの変位に伴い、変位部材ＤＭが受圧した圧力が軸線方向に沿うように発生する。すると、圧力変位部材ＤＭに連結された伝達部材６０の第１部材６１においても、同様に軸線方向に沿う圧力が変位部材ＤＭから伝達される。しかしながら、第１部材６１から第２部材６２に圧力を伝達する場合には、図５（Ｂ）に示される矢印ＡＲ１のように、軸線方向に沿う圧力が径方向に沿う圧力に変わることになる。そのため、軸線方向に沿う圧力が第２部材６２に伝達する際に減少して、第１部材６１から第２部材６２に圧力が適切に伝達できず、その結果、センサ部５０に変位部材ＤＭが受圧した圧力を適切に伝達できない虞があった。

これに対し、第１の実施形態では、溶融部Ｗ４は第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが対向する位置ＦＰに設けられている。そのため、図５（Ａ）に示される矢印ＡＲのように、第１部材６３の軸線方向に沿う圧力を直接的に減らすことなく第２部材６４に伝達することができる。その結果、センサ部５０に変位部材ＤＭが受圧した圧力を適切に伝達することができる。

さらに、第１実施形態では、第１切欠き部６３及び第２切欠き部６４は、第１部材６１及び第２部材６２の周方向に亘って全周に設けられており、溶融部Ｗ４は周方向に亘って全周に設けられている。そのため、第１部材６１と第２部材６２とを強固に結合することができる。その上、溶融部Ｗ４が第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが対向する位置ＦＰに全周に亘って設けられているので、変位部材ＤＭが受圧した圧力をより適切にセンサ部５０に伝達することができる。

さらに、第１実施形態では、溶融部Ｗ４は、溶け込み方向が径方向に対して傾斜している。具体的には、第１実施形態では、溶融部Ｗ４が径方向に対して後端側に向かって傾斜している。これは、溶融部Ｗ４の溶け込み方向が、径方向に対して後端側に傾斜するようにレーザ溶接されている。これにより、溶融部Ｗ４が第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが対向する位置ＦＰだけでなく、第１切欠き部６３の側面６３ｋと第２切欠き部６４の側面６４ｋとが軸線方向に重なりあう位置にも溶融部Ｗ４が設けられることになる。その結果、第１部材６１と第２部材６２とをより強固に結合することができる。

さらに、第１実施形態では、変位部材ＤＭにセラミックヒータ２０が内蔵されてなり、伝達部材６０は、セラミックヒータ２０の後端２０ｅよりも後端側まで延びており、溶融部Ｗ４は、セラミックヒータ２０よりも後端側に位置している。

このように、変位部材ＤＭにセラミックヒータ２０が内蔵されている圧力センサ１００では、セラミックヒータ２０からの熱が伝達部材６０を介してセンサ部５０に伝わることになる。これに対し、第１部材６１と第２部材６２とを溶融部Ｗ４にて接続する構成であれば、第１部材６１から第２部材６２への熱の伝わりは溶融部Ｗ４により抑制することができる。そのため、この溶融部Ｗ４をセラミックヒータ２０よりも後端側に位置させることで、セラミックヒータ２０からの熱がセンサ部５０に伝わることを抑制でき、センサ部５０の耐久性を維持することができる。

Ｂ．第２実施形態
図６は、第２実施形態の圧力センサ１００Ｂの断面図である。この断面図は、軸線ＣＯを含む面で圧力センサ１００Ｂの先端側の部分を切断した部分断面図である。第２実施形態の圧力センサ１００Ｂは、第１実施形態の圧力センサ１００のセラミックヒータ２０、外筒３０、接続部材８０、中軸９０に代えて、シースヒータ２０Ｂ、中軸９０Ｂを備えている。圧力センサ１００Ｂの他の構成は、第１実施形態の圧力センサ１００の構成と同一であるので、同一の構成については、説明を省略する。

シースヒータ２０Ｂは、通電によって発熱する先端コイル２７Ｂと、後端コイル２８Ｂと、絶縁粉末２６Ｂと、パッキン２４Ｂと、チューブ２５Ｂと、を含む。

チューブ２５Ｂは、先端コイル２７Ｂ、後端コイル２８Ｂ、絶縁粉末２６Ｂ、パッキン２４Ｂを収容している。チューブ２５Ｂは、例えば、導電性のＮｉベース合金を用いて形成されている。チューブ２５Ｂは、例えば、軸線ＣＯに沿って延びる軸孔２５Ｂｈを有し、軸線ＣＯに沿って延びる円筒形状に成形されている。チューブ２５Ｂの先端部２５Ｂｃは、閉塞しており、チューブ２５Ｂの後端部２５Ｂｋは、開口している。

先端コイル２７Ｂは、螺旋状に形成された細線であり、本実施形態では、タングステンを用いて形成されている。先端コイル２７Ｂは、チューブ２５Ｂの内部、具体的には、チューブ２５Ｂの軸孔２５Ｂｈの先端側に、配置されている。先端コイル２７Ｂの先端は、チューブ２５Ｂの先端部２５Ｂｃに、溶接またはロウ付によって接合されており、電気的に接続されている。

後端コイル２８Ｂは、螺旋状に形成された細線であり、先端コイル２７Ｂの材料と比べて電気比抵抗の温度係数が大きい材料で形成されている。本実施形態では、後端コイル２８Ｂは、鉄とクロムとアルミニウム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）の合金を用いて、形成されている。後端コイル２８Ｂは、チューブ２５Ｂの内部、具体的には、チューブ２５Ｂの軸孔２５Ｂｈにおける先端コイル２７Ｂより後端側に、配置されている。後端コイル２８Ｂの先端は、先端コイル２７Ｂの後端に、溶接またはロウ付によって接合されており、電気的に接続されている。後端コイル２８Ｂの後端部２８Ｂｋは、チューブ２５Ｂの軸孔２５Ｂｈ内に挿入された中軸９０の先端部９０Ｂｓに、巻き付けられたうえで溶接によって接合されており、電気的に接続されている。

絶縁粉末２６Ｂは、マグネシア（ＭｇＯ、酸化マグネシウムとも呼ぶ）の粉末であり、チューブ２５Ｂの内部、すなわち、チューブ２５Ｂの軸孔２５Ｂｈに充填されている。換言すれば、絶縁粉末２６Ｂは、チューブ２５Ｂの内面（内周面）と、コイル２７Ｂ、２８Ｂおよび中軸９０Ｂとの間に充填されている。

パッキン２４Ｂは、リング状に形成された部材であり、フッ素ゴムなどの絶縁性の弾性材料を用いて形成されている。パッキン２４Ｂは、チューブ２５Ｂの後端部２５Ｂｋと中軸９０Ｂとの間に配置されている。

パッキン２４Ｂと絶縁粉末２６Ｂとは、チューブ２５Ｂと中軸９０Ｂとの間を、軸線ＣＯを囲む全周に亘って、電気的に絶縁している。また、絶縁粉末２６Ｂは、発熱コイル２７Ｂと後端コイル２８Ｂと中軸９０Ｂとチューブ２５Ｂとの間の意図しない短絡を、抑制している。

以上説明した第２実施形態の圧力センサ１００Ｂにおいても、第１実施形態のグロープラグ１００と同様の作用・効果を奏する。例えば、溶融部Ｗ４は第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが対向する位置ＦＰに設けられている。そのため、第１部材６３の軸線方向に沿う圧力を直接的に減らすことなく第２部材６４に伝達することができる。その結果、センサ部５０に変位部材ＤＭが受圧した圧力を適切に伝達することができる。また、以上の説明から解るように、第２実施形態では、シースヒータ２０Ｂは、変位部材の一例である。

Ｂ．変形例
（１）上記第１実施形態の伝達部材６０の構成は、一例であり、これに限られない。
図７は、変形例の圧力センサにおける、第１部材６１Ａの後端部６１ｍＡ及び第２部材６２Ａの先端部６２ｓＡの近傍の構成の説明図である。なお、図７に示す変形例の圧力センサは、第１実施形態の圧力センサ１００の伝達部材６０に代えて、伝達部材６０Ａを備えている。変形例の圧力センサの他の構成は、第１実施形態の圧力センサ１００の構成と同一であるので、同一の構成については、説明を省略する。

第１の実施形態の伝達部材６０は、第１部材６１の後端部６１ｍに、径方向の内側の一部が切り欠かれた第１切欠き部６３が形成されており、第２部材６２の先端部６２ｓには、径方向の外側の一部が切り欠かれた第２切欠き部６４が形成されていた。これに対し、図７に示すように、変形例の伝達部材６０Ａは、第１部材６１Ａの後端部６１ｍＡに、径方向の外側の一部が切り欠かれた第１切欠き部６３Ａが形成されており、第２部材６２Ａの先端部６２ｓＡには、径方向の内側の一部が切り欠かれた第２切欠き部６４Ａが形成されている。そして、第１切欠き部６３Ａの後端向き面６３ｍＡと第２切欠き部６４Ａの先端向き面６４ｓＡとが対向しており、詳細には、第１切欠き部６３Ａの後端向き面６３ｍＡと第２切欠き部６４Ａの先端向き面６４ｓＡとが当接している。そして、この両面６３ｍＡ、６４ｓＡが対向する位置ＦＰにレーザ溶接を行うことで、第１切欠き部６３Ａ及び第２切欠き部６４Ａに跨るように溶融部Ｗ４Ａが設けられている。その結果、第１部材６１Ａと第２部材６２Ａとが接合されている。この溶融部Ｗ４Ａも、周方向に全周に亘って設けられている。

このような変形例においても、溶融部Ｗ４Ａは第１切欠き部６３Ａの後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが対向する位置ＦＰに設けられている。そのため、図７に示される矢印ＡＲのように、第１部材６３Ａの軸線方向に沿う圧力を直接的に減らすことなく第２部材６４Ａに伝達することができる。その結果、センサ部５０に変位部材ＤＭが受圧した圧力を適切に伝達することができる。

（２）上記第１実施形態では、第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが当接していたが、第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが離間しても良い。但し、両面６３ｍ、６４ｓが離間している場合（つまり、両面６３ｍ、６４ｓとの間に間隙が設けられている場合）でも、溶融部Ｗ４を形成することで、間隙を埋めることが可能な程度で離間しているものである。

（３）上記第１実施形態では、伝達部材６０は、第１部材６１及び第２部材６２という２個の部材で構成されているが、３つ以上の部材で構成されても良い。この場合、伝達部材の２つの部材との接合についてのみ、第１実施形態、変形例のような接合形態を有していればよい。

（４）上記第１実施形態では、溶接部Ｗ４は、第２切欠き部６４の先端付近に設けられた第１切欠き部６３の後端向き面６３ｍと第２切欠き部６４の先端向き面６４ｓとが対向する位置ＦＰに設けられていたが、これに限られるものではない。例えば、溶接部は、第１切欠き部の後端付近に設けられた第１切欠き部の後端向き面と第２切欠き部の先端向き面とが対向する位置に設けていても良い。

（５）上記第１実施形態では、溶接部Ｗ４が径方向に対して後端側に向かって傾斜していたが、これに限られるものではない。例えば、溶融部が径方向に対して先端側に向かって傾斜（溶接部の溶け込み方向が、径方向に対して先端側に傾斜するようにレーザ溶接）していても良いし、溶融部が径方向に沿って設けられ（溶接部の溶け込み方向が、径方向に沿ってレーザ溶接し）ていても良い。

（６）上記第１実施形態では、第１部材６１と第２部材６２との溶融部Ａ４は、セラミックヒータ２０の後端２０ｅよりも後端側に位置しているが、これに限られない。溶融部Ｗ４は、セラミックヒータ２０の後端２０ｅよりも先端側に位置しても良い。

（７）上記第１実施形態では、第２部材６２は、第１部材６１よりも熱伝導率が低い材料を用いて形成されているが、これに限られない。第２部材６２は、第１部材６１よりも熱伝導率が高い材料を用いて形成されても良いし、第２部材６２と第１部材６１とは、同一の材料を用いて形成されても良い。

（８）上記第１実施形態では、センサ素子５７は、ピエゾ抵抗型の半導体歪みゲージが用いられている。これに代えて、センサ素子５７は、セラミックヒータ２０の変位によって生じる圧力を検知する圧電素子などの他のセンサであっても良い。

以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明はこれらの実施形態および変形例になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様での実施が可能である。

１０…ハウジング、２０、２０Ｂ…セラミックヒータ、３０…外筒、４０…保持部材、５０…センサ部、６０、６０Ａ…伝達部材、６１、６１Ａ…第１部材、６２、６２Ａ…第２部材、６３、６３Ａ…第１切欠き部、６４、６４Ａ…第２切欠き部、７０…樹脂部材、８０…接続部材、９０、９０Ｂ…中軸、１００、１００Ｂ…グロープラグ、ＤＭ…変位部材、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ４Ａ…溶融部

Claims (4)

1. 軸線方向に延び、軸孔が設けられた筒状のハウジングと、
   前記軸線方向に延びると共に、前記ハウジングの前記軸孔内に挿通され、自身の先端部が受圧することで前記ハウジングに対して前記軸線方向に変位可能な変位部材と、
   記軸線方向に延び、前記変位部材の外周に自身の一部が連結する筒状の伝達部材と、
   前記伝達部材に連結されるセンサ部であって、前記伝達部材を介して自身に伝達される前記変位部材が受圧した圧力に応じた信号を出力するセンサ部と、
   を備え、
   前記伝達部材は、先端側に位置する第１部材と、前記第１部材よりも後端側に位置する第２部材と、
   を有する圧力センサであって、
   第１部材の後端部には、第１切欠き部を有する一方、第２部材の先端部には、前記第１切欠き部と軸線方向に重なりあうように切り欠かれた第２切欠き部を有し、
   前記第１切欠き部の後端向き面と前記第２切欠き部の先端向き面とが対向した位置に、前記第１切欠き部と前記第２切欠き部とに跨るように溶融部が設けられている
   ことを特徴とする圧力センサ。
2. 請求項１に記載の圧力センサであって、
   前記第１切欠き部及び前記第２切欠き部は、前記第１部材及び前記第２部材の周方向に亘って全周に設けられており、
   前記溶融部は周方向に亘って全周に設けられている
   ことを特徴とする圧力センサ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の圧力センサであって、
   前記溶融部は、溶け込み方向が前記径方向に対して傾斜している
   ことを特徴とする圧力センサ。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の圧力センサであって、
   前記変位部材には、ヒータが内蔵されてなり、
   前記伝達部材は、前記ヒータよりも後端側まで延びており、
   前記溶融部は、前記ヒータよりも後端側に位置する
   ことを特徴とする圧力センサ。