JP4620882B2 - 圧力センサ内蔵プラグ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に装着される圧力センサ内蔵プラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の燃焼室の圧力（筒内圧）を測定することにより、例えばノッキング検出、燃焼圧のピーク位置検出、失火検出等を行い、内燃機関の運転制御に役立てられている。そして、筒内圧の測定には環状の圧電セラミック等の圧電素子を備えた圧力センサが用いられることがある。このような圧力センサは例えばプラグの一実施例であるスパークプラグの主体金具に配置され、主体金具に形成されるおねじ部とシリンダヘッドのめねじ部とのねじ嵌合によって装着される。燃焼圧によってスパークプラグが押し上げられ、スパークプラグのシリンダヘッドへの締め付け荷重が変動するので、この荷重変動に応じて圧電素子が発する電気的出力をリード線を介して外部へ取り出すことにより、筒内圧が測定される。
【０００３】
上記のような圧力センサ付スパークプラグの一例として、特開平６−５２９６７号公報や特開平６−２９０８５３号公報に示されるような圧力センサ内蔵タイプがある。このタイプは、絶縁板、圧電素子及び電極板等をセンサケースに収容した圧力センサが主体金具の取付座部に一体的に取り付けられ、この取付座部とプラグホールの座面との間で圧力センサを押圧保持する方式である。そして、このような圧力センサ内蔵タイプでは、圧力センサを主体金具の取付座部に一体的に取り付けるために、圧電素子等の側面側と前端面側とを各々筒状部と底部とにより覆う形で取り囲むセンサケースがレーザー溶接等によって取付座部に接合されるのが一般的である。
【０００４】
従来、圧電素子等の前端面を覆うセンサケースの底部と主体金具の取付座部との接合は、例えば図７のようになされている。図７に示す圧力センサ内蔵スパークプラグ１００は、軸線方向の前端側（図の下方）が内燃機関のプラグホール（図示せず）に取り付けられ、かつ、主体金具１１１を有するプラグ本体１１０と、環状の圧力センサ１２０とを備えている。そして、主体金具１１１には、径方向に膨出する第一膨出部１１１ｃ１と、その第一膨出部１１１ｃ１の前端側に続く形で、第一膨出部１１１ｃ１よりも小なる外径にて径方向に膨出する第二膨出部１１１ｃ２とが形成されている。また、圧力センサ１２０は、燃焼室の圧力に基づき電気的出力を発生する圧電素子１２３と、圧電素子１２３の外側において、圧電素子１２３の側面側と前端面側とを各々筒状部１２１ａと底部１２１ｂとにより半断面Ｌ字状に覆う形で取り囲むセンサケース１２１とを有する。さらに、圧力センサ１２０は、第二膨出部１１１ｃ２が軸線方向に沿って内側に挿通されるとともに、プラグホールの座面（図示せず）とこれに対向する第一膨出部１１１ｃ１の端面１１１ｆとに挟まれて、軸線方向に所定の押圧力にて保持される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そして、第二膨出部１１１ｃ２の前端部外周面と、センサケース１２１の底部１２１ｂの内縁先端（内周面）とを突き合せ状に配置し、センサケース１２１の周方向に沿って、レーザー溶接機ＬＷからレーザービームＬＢを照射してレーザー溶接（シーム溶接）を施すことにより、底部１２１ｂの内縁先端（内周面）と第二膨出部１１１ｃ２の前端部外周面とにまたがる溶接部Ｗ1を全周形成する。
【０００６】
ところで、センサケース１２１は、第二膨出部１１１ｃ２の前端側に続く形で主体金具１１１に形成される取付ねじ部１１１ａ側（前方側）から被せる必要があるので、底部１２１ｂの内径は、取付ねじ部１１１ａの半径（おねじ１１１a’のねじ山半径）Ｒ0よりも隙間Ｓ1だけ大となる。そして、プラグホールに形成されるめねじの半径は予め設定されているので、これと螺合するおねじ１１１a’のねじ山半径Ｒ0も一定であるから、半径方向における底部１２１ｂの内縁先端（内周面）の位置はほぼ定められている。
【０００７】
一方において、圧電素子１２３等の端面の表面積を大きくして単位面積あたりの支持荷重（軸線方向の押圧力）を低減させ、圧電素子１２３等の耐久性向上を図るために、第二膨出部１１１ｃ２の半径Ｒ2をできるだけ小さくしたいとの要求があるので、底部１２１ｂの内縁先端（内周面）と第二膨出部１１１ｃ２の外周面との間に隙間Ｓ2が形成される傾向がある。このとき、溶接部Ｗ1がこの隙間Ｓ2を埋め切れず、穴等の欠陥を生じるおそれがあり、圧力センサ１２０の耐水性・気密性を確保できずに作動不良や作動不能を生じ、ひいては圧力センサ内蔵スパークプラグ１００の耐久性(寿命)を損なうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、センサケースを主体金具に固定するための溶接部が隙間形成による溶接欠陥を生じることなく全周形成され、圧力センサの耐水性・気密性を確保することにより、耐久性に優れた圧力センサ内蔵プラグを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の圧力センサ内蔵プラグは、
軸線方向の前端側が内燃機関のプラグホールに取り付けられることが予定され、かつ、径方向に膨出する第一膨出部と、その第一膨出部の前端側に続く形で、該第一膨出部よりも小なる外径にて径方向に膨出する第二膨出部とが形成された主体金具を有するプラグ本体と、
燃焼室の圧力に基づき電気的出力を発生する圧電素子と、該圧電素子の外側において、当該圧電素子の側面側と前端面側とを各々筒状部と底部とにより覆う形で取り囲むセンサケースとを有し、前記第二膨出部が前記軸線方向に沿って内側に挿通されるとともに、前記プラグホールの座面とこれに対向する前記第一膨出部の端面とに挟まれて、前記軸線方向に所定の押圧力にて保持され、かつ前記センサケースの内部空間が充填層で密封される環状の圧力センサとを備え、
前記第二膨出部に形成されたケース支持部と、前記センサケースの前記底部の軸線方向前端側に突出形成された係合部とにまたがる溶接部が、前記センサケースの周方向に沿って全周形成され、
前記ケース支持部は、前記第二膨出部の本体をなす円筒部の外周面の前端縁から前記軸線方向前方に向かうにしたがって連続的に縮径する縮径面を有し、前記溶接部が該縮径面上において前記係合部の前端縁に形成され、
前記センサケースの中心軸線を含む断面上で、前記底部及び係合部の各々の内縁の延長線の交点Ｋによって前記底部の内縁の位置が表わされるとき、前記底部の内縁径Ｄ3が、前記第二膨出部の本体をなす円筒部の外径Ｄ2よりも大に形成され、前記充填層は前記内縁径Ｄ3と前記外径Ｄ2との間の隙間にまで入り込んでいることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明においては、第二膨出部に形成されたケース支持部と、センサケースの底部の軸線方向前端側に曲折された内縁とにまたがる溶接部が、センサケースの周方向に沿って全周形成されているため、溶接部材間（すなわち、ケース支持部と底部の軸線方向前端側に曲折された内縁との間）の隙間形成による溶接欠陥が生じにくい。したがって、センサケースを主体金具に固定するための溶接部が隙間形成による溶接欠陥を生じることなく形成されることによって、圧力センサの耐水性・気密性が十分に確保でき、耐久性に優れた圧力センサ内蔵プラグを容易に得ることができる。
【００１１】
しかも、溶接部は第二膨出部のケース支持部とセンサケースの底部の軸線方向前端側に曲折された内縁とにまたがって全周形成され、センサケースの先端は溶接部よりも前端側に突出していないので、例えば第二膨出部の前端側に続く形で主体金具に形成される取付ねじ部（おねじ）を内燃機関のシリンダヘッドに形成されるねじ部（めねじ）に取り付ける際に、センサケースの底部や溶接部が主体金具等に干渉するおそれがない。
【００１２】
そして、このとき上記溶接部が、センサケースの底部外面よりも軸線方向前方側に位置していると、センサケースの底部外面を外側から押圧しつつ溶接部を全周形成する際に、押圧具の配置スペースを確保する上で有利である。
【００１３】
ところで、第二膨出部に形成されるケース支持部は、軸線方向前方に向かうにしたがって連続的に縮径する縮径面を有し、溶接部が縮径面上に形成されていることが望ましい。これによって、軸線方向前方に向かうにしたがって連続的に縮径するケース支持部の縮径面と、センサケースの底部の軸線方向前端側に曲折された内縁とにまたがる溶接部がセンサケースの周方向に沿って全周形成されている。したがって、２つの溶接部材間（すなわち、ケース支持部の縮径面と底部の軸線方向前端側に曲折された内縁との間）に、隙間形成による溶接欠陥が生じにくく、圧力センサの耐水性・気密性が一層確実に確保される。
【００１４】
このとき、溶接部の外縁径Ｄ4が、前記第二膨出部の前端側に続く形で前記主体金具に形成される取付ねじ部のねじ山径Ｄ0よりも小に形成することにより、主体金具の取付ねじ部をシリンダヘッドのねじ部に螺合する際に、溶接部がシリンダヘッド側に干渉したりすることなくスムーズに取り付けできる。また、溶接不良等により、仮に溶接部が破断した場合でも、センサケースが取付ねじ部をすり抜けて脱落することがない。
【００１５】
なお、主体金具へのセンサケースの取り付けは、例えば、第二膨出部に形成されたケース支持部に対し、センサケースの底部の内周前端側に突出形成された係合部を外側から加締めることにより実現される。
【００１６】
したがって、センサケースの底部の内縁径Ｄ3が、第二膨出部の外径Ｄ2よりも大に形成されている場合には、縮径面を有するケース支持部にセンサケースの上記係合部を加締める際に、係合部を縮径面に沿って曲げやすい。したがって、ケース支持部の縮径面と係合部の内面との間に隙間が形成されにくいので、溶接欠陥も生じにくくなる。
【００１７】
次に、このような圧力センサ内蔵プラグの製造方法として、
軸線方向の前端側が内燃機関のプラグホールに取り付けられることが予定され、かつ、径方向に膨出する第一膨出部と、その第一膨出部の前端側に続く形で、該第一膨出部よりも小なる外径にて径方向に膨出する第二膨出部とが形成された主体金具を有するプラグ本体に対して、
燃焼室の圧力に基づき電気的出力を発生する圧電素子の外側において、当該圧電素子の側面側と前端面側とを各々センサケースの筒状部と底部とにより覆う形で取り囲んだ環状の圧力センサを、
前記第二膨出部が前記軸線方向に沿って内側に挿通されるように組み付け、
前記第二膨出部に形成されたケース支持部に対し、前記センサケースの前記底部の内周前端側に突出形成された係合部を外側から加締め、
前記センサケースの周方向に沿い、前記係合部の前端縁と前記ケース支持部の外周面とにまたがって全周溶接する場合がある。
【００１８】
上記製造方法によれば、プラグ本体の第二膨出部が軸線方向に沿って圧力センサの内側に挿通されるように組み付けたときに、第二膨出部に形成されたケース支持部に対し、センサケースの底部の内周前端側に突出形成された係合部を外側から加締めることにより、プラグ本体に対して圧力センサを容易にセットすることができる。これにより、次の工程である溶接部形成工程、すなわち、センサケースの周方向に沿い、係合部の前端縁とケース支持部の外周面とにまたがって全周溶接する工程を速やかに実施でき、製造工程の簡素化が図れる。
【００１９】
そして、係合部の加締め前の前端内縁径Ｄ1’が主体金具の取付ねじ部のねじ山径Ｄ0よりも大に形成されたセンサケースの筒状部をプラグ本体の第一膨出部に嵌合固定する工程、縮径面を有するケース支持部にセンサケースの係合部を加締める工程、さらに縮径面上に全周溶接する工程を順次経ることにより、高度の熟練や高価な治工具等を要することなく圧力センサ内蔵プラグの組み立て作業の効率化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。図１は本発明の一実施例である圧力センサ内蔵スパークプラグの半断面正面図を示し、図２はその要部を拡大して示す一部破断正面図である。圧力センサ内蔵スパークプラグ１（圧力センサ内蔵プラグ）は、スパークプラグ本体１０（プラグ本体）と、スパークプラグ本体１０の主体金具１１に一体的に取り付けられた圧力センサ２０とを有している。なお、以下の記載において、圧力センサ内蔵スパークプラグ１のプラグホールＰＨ取付側すなわち燃焼室ＣＲに向かう側を「前方側」（又は「前端側」）、これと反対方向に向かう側を「後方側」（又は「後端側」）と称する。
【００２１】
図１において、圧力センサ内蔵スパークプラグ１の前端部は、内燃機関のシリンダヘッドに形成されたプラグホールＰＨの最奥部（最前方）において、燃焼室ＣＲに連通して形成された挿入孔１１１に挿入され、その先端が内燃機関の燃焼室ＣＲに突入する形でプラグホールＰＨ内に配置される。高電圧供給部を介して点火コイルユニットで発生した高電圧をスパークプラグ本体１０に印加すると、燃焼室ＣＲ内で火花放電を発生して混合気を燃焼させる。このときの燃焼室ＣＲの圧力（筒内圧）を圧力センサ２０で測定して、例えばノッキング検出、燃焼圧のピーク位置検出、失火検出等を行い、内燃機関の運転制御に役立てられている。
【００２２】
図１に示すスパークプラグ本体１０において、筒状に形成された主体金具１１の内側に、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック燒結体により構成された絶縁体１２が嵌め込まれ、絶縁体１２の先端側に形成される脚長部１２ｂが主体金具１１から前方へ突出している。一方、絶縁体１２の後部は主体金具１１の後端から延出して後端側にコルゲーション部１２ａを形成し、コルゲーション部１２ａの後端には端子電極１３が後方に向け突設されている。端子電極１３と電気的に接続された中心電極１４が脚長部１２ｂの先端から前方へ突出している。主体金具１１の先端に一端を接合された接地電極１５の他端側が側方に曲げ返され、その側面が中心電極１４の先端面と対向して、火花放電ギャップｇを形成している。
【００２３】
主体金具１１は前方側から、内燃機関のシリンダヘッド底部に形成され、燃焼室に連通する挿入孔１１１に形成されためねじ１１１’と螺合するおねじ１１ａ’が形成された円筒状の取付ねじ部１１ａ、燃焼ガスの漏洩をシールするためのガスケット１１ｂ、座面に圧力センサ２０を固定する取付座部１１ｃ、及び取付ねじ部１１ａに形成されたおねじ１１ａ’を螺進させるためにプラグレンチ等の工具が係合される工具係合部１１ｄとを有している。取付座部１１ｃは、図４（ａ）にも示すように、径方向に膨出する第一膨出部１１ｃ１と、その第一膨出部１１ｃ１のプラグホール取付側（前方側）に続く形で、第一膨出部１１ｃ１よりも小なる外径にて径方向に膨出する第二膨出部１１ｃ２とが２段階で形成されている。
【００２４】
そして、取付座部１１ｃの第二膨出部１１ｃ２が圧力センサ２０の内周面側において軸線方向に沿うように挿通されるとともに、圧力センサ２０はプラグホールＰＨの座面Ｓ（図１で直接接しているのはガスケット１１ｂ；ただしガスケットなしの場合もある）とこれに対向する第一膨出部１１ｃ１のセンサ支持端面１１ｆとに挟まれて、軸線方向に押圧保持されている。センサケース２１の筒状部２１ａ内周面が取付座部１１ｃの第一膨出部１１ｃ１外周面に対してしまりばめにて嵌合固定され、筒状部２１ａには仮固定部Ｔが形成されている。
【００２５】
図２に示すように、筒状部２１ａと底部２１ｂとが半断面Ｌ字状に形成された環状のセンサケース２１の内側空間において、底部２１ｂ上に下方（前方）から順次積み重ねる形で各々環状に形成された板パッキン２２、圧電素子２３、電極板２４及び絶縁板２５が収容され、圧力センサ２０が構成されている。なお、環状の電極板２４の外周縁に形成される端子２４ａから後方側にリード線２７が延出され、燃焼室ＣＲの圧力に基づく圧電素子２３の電気的出力を外部へ取り出している。また、圧力センサ２０の絶縁チューブ２９は、圧電素子２３の内側に位置する形で第二膨出部１１ｃ２に被せられている。
【００２６】
また、第二膨出部１１ｃ２の前端に形成されるケース支持部１１ｓの外面には、第二膨出部１１ｃ２の本体をなす円筒部の外周面の前端縁から軸線方向前方に向かうにしたがって連続的に縮径する縮径面１１ｔが形成されており、この縮径面１１ｔに対して、センサケース２１の底部２１ｂの内周前端側に突出形成される係合部２１ｃの内面が、外側から重なり合うように当接している。センサケース２１の周方向に沿い、係合部２１ｃの前端縁とケース支持部１１ｓの縮径面１１ｔとにまたがって全周レーザー溶接が施されることにより、縮径面１１ｔ上において、係合部２１ｃには軸線方向への移動不能にかつ密閉状態にて固定された第一溶接部Ｗ1（溶接部）が形成されている。
【００２７】
このように、ケース支持部１１ｓの縮径面１１ｔと係合部２１ｃの内面とは重なり合うように当接し、係合部２１ｃの前端縁とケース支持部１１ｓの縮径面１１ｔとにまたがって全周レーザー溶接が施されるので、ケース支持部１１ｓと係合部２１ｃとの間の隙間形成に伴う溶接欠陥が生じにくい。なお、溶接部Ｗ1は、センサケース２１の底部２１ｂ外面よりも軸線方向前方側に位置しているので、センサケース２１の底部２１ｂ外面を外側から押圧しつつ溶接部Ｗ1を形成する際に、押圧具（図６（ａ）のＰ参照）の配置スペースを確保する上で有利である。
【００２８】
さらに、筒状部２１ａの軸線方向中間部において仮固定部Ｔの一部に重合する形で、筒状部２１ａの全周に沿ってレーザー溶接が施されることにより、筒状部２１ａには軸線方向への移動不能にかつ密閉状態にて固定された第二溶接部Ｗ2が形成されている。
【００２９】
図２に示すように、溶接部Ｗ1の外縁径Ｄ4を第二膨出部１１ｃ２の前端側に続く形で主体金具１１に形成される取付ねじ部１１ａのねじ山径Ｄ0よりも小に形成してある。これによって、主体金具１１の取付ねじ部１１ａをシリンダヘッドのねじ部に螺合する際に、溶接部Ｗ1がシリンダヘッド側に干渉したりすることがない。
【００３０】
また、センサケース２１の底部２１ｂの内縁径Ｄ3が、第二膨出部１１ｃ２の本体をなす円筒部の外径Ｄ2よりも大に形成されている。これによって、縮径面１１ｔを有するケース支持部１１ｓにセンサケース２１の係合部２１ｃを加締める際に、底部２１ｂの内縁が第二膨出部１１ｃ２の外周面に対して当初から当接していないので、係合部２１ｃを縮径面１１ｔに沿って曲げやすい。なお、底部２１ｂの内縁径Ｄ3を求めるための底部２１ｂの内縁の位置は、具体的には、センサケース２１の中心軸線を含む断面上で、底部２１ｂ及び係合部２１ｃの各々の内縁の延長線の交点Ｋによって表わされる。
【００３１】
また、図３に示すように、主体金具１１の第一膨出部１１ｃ１と工具係合部１１ｄとには、リード線２７を配設するために、外周縁にスリット状開口１１ｊを有する取付座部側収容部１１ｇと、同じく外周縁にスリット状開口１１ｋを有する工具係合部側収容部１１ｈとがそれぞれ軸線方向に沿って形成されている。そして、第一膨出部１１ｃ１のスリット状開口１１ｊと工具係合部１１ｄのスリット状開口１１ｋとは、周方向においてほぼ対応する位置に配置されている。
【００３２】
したがって、環状の電極板２４の端子２４ａから後方側に引き出されたリード線２７は、第一膨出部１１ｃ１の取付座部側収容部１１ｇ（スリット状開口１１ｊ）を通過し、さらに工具係合部１１ｄの工具係合部側収容部１１ｈ（スリット状開口１１ｋ）を経て後方へ延出され、プラグホールＰＨの後端開口部から外部へ引き出されている。このとき、２つのスリット状開口１１ｊ，１１ｋを通じて、リード線２７を第一膨出部１１ｃ１と工具係合部１１ｄとのリード線収容部１１ｇ，１１ｈにほぼ同時に収納して、ほぼ一直線状に保持することができる。
【００３３】
そして、第一膨出部１１ｃ１において、取付座部側収容部１１ｇのスリット状開口１１ｊはセンサケース２１の筒状部２１ａの後部内面で塞がれており、また、センサケース２１の筒状部２１ａの後端縁は、第一膨出部１１ｃ１の後端面１１ｅ（取付座部側収容部１１ｇの後端縁）よりも後方に延出されている。少なくとも、センサケース２１の内面と取付座部側収容部１１ｇにおけるリード線２７との隙間、並びに第一膨出部１１ｃ１の後端面１１ｅよりも後方のセンサケース２１の内部空間には、高分子材料（例えば、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、エポキシ樹脂等）の充填層２６が形成されている。さらに、センサケース２１の内部空間において、例えばセンサケース２１の内周面と圧電素子２３の外周面との隙間等に対しても、高分子材料の充填層２６で密封してもよい。このように、圧力センサ２０は主体金具１１の取付座部１１ｃと一体的に形成されるので、センサケース２１や充填層２６により十分に耐水性・気密性が保たれている。
【００３４】
次に、図４ないし図６に、図１の圧力センサ内蔵スパークプラグ１の組立工程を示す。センサケース２１の筒状部２１ａの内側空間において、各々環状に形成された板パッキン２２、圧電素子２３、電極板２４及び絶縁板２５を、底部２１ｂ上に下方（前方）から順次積み重ねる形で収容して、圧力センサ２０を組み立てる。このようにして組み立てた圧力センサ２０の内周面側において、絶縁チューブ２９を被せた取付座部１１ｃの第二膨出部１１ｃ２を軸線方向に沿うように相対移動して挿通すると、圧力センサ２０は第一膨出部１１ｃ１のセンサ支持端面１１ｆ側に所定の押圧力にて軸線方向に押圧保持される（図４（ａ））。このとき、電極板２４の端子２４ａに接続されたリード線２７は、径方向外側から両スリット状開口１１ｊ，１１ｋを通じて、取付座部側収容部１１ｇと工具係合部側収容部１１ｈとにほぼ同時に収納される。また、筒状部２１ａ内周面が第一膨出部１１ｃ１外周面に対してしまりばめにて嵌合固定され、筒状部２１ａには仮固定部Ｔが形成される。なお、このとき、センサケース２１の筒状部２１ａの後端縁は、第一膨出部１１ｃ１の後端面１１ｅよりも後方に突出した状態まで押込まれている（図４（ｂ））。
【００３５】
一方、センサケース２１の前端側に着目すると、センサケース２１の底部２１ｂの内周前端側に突出形成される係合部２１ｃの加締め前の前端内縁径Ｄ1’が、主体金具１１の取付ねじ部１１ａのねじ山径Ｄ0よりも大に形成されているので、主体金具１１の取付ねじ部１１ａは後方側からセンサケース２１の係合部２１ｃの内周面側に挿通され前方側から突出する（図５（ａ））。次に軸線方向前方に向かうにしたがって連続的に縮径する縮径面１１ｔを有するケース支持部１１ｓに、係合部２１ｃを加締めることによって、縮径面１１ｔに対して係合部２１ｃの内面が外側から重なり合うように当接する。その結果、係合部２１ｃの前端内縁径Ｄ1が取付ねじ部１１ａのねじ山径Ｄ0よりも小に形成される（図５（ｂ））。
【００３６】
スパークプラグ本体１０と圧力センサ２０との天地を反転させ、センサケース２１をその底部２１ｂの外側から押圧具Ｐにて押圧すると、センサケース２１はその底部２１ｂ内周面が第二膨出部１１ｃ２の下端部外面に当接するまで軸線方向に移動し、圧力センサ２０は第一膨出部１１ｃ１のセンサ支持端面１１ｆ側に所定の押圧力にて軸線方向に押圧保持される。その状態にて、底部２１ｂの下端周縁に沿ってレーザー溶接機ＬＷからレーザービームＬＢを照射して全周レーザー溶接を施すことにより、底部２１ｂには軸線方向への移動不能にかつ密閉状態にて固定された第一溶接部Ｗ1が形成される。さらに、仮固定部Ｔの一部に重合する形で、筒状部２１ａの全周に沿ってレーザー溶接機ＬＷからレーザービームＬＢを照射してレーザー溶接を施すことにより、筒状部２１ａには軸線方向への移動不能にかつ密閉状態にて固定された第二溶接部Ｗ2が形成される（図６（a））。
【００３７】
再びスパークプラグ本体１０と圧力センサ２０との天地を反転させ、高分子材料注入機ＲＩによりセンサケース２１の内部空間に高分子材料ＰＭを注入して、高分子材料ＰＭを固化させた充填層２６によりセンサケース２１を密封する。このとき、第一膨出部１１ｃ１の後方側において、センサケース２１の筒状部２１ａで周囲を囲まれた形で形成される環状空間を上記高分子材料ＰＭ注入時の収容容器（液溜め）として用い、液状高分子材料ＰＭの自然落下（センサケース２１の前方側から真空引きする場合もある）と毛細管現象とによって、センサケース２１内の隙間に高分子材料ＰＭが充填される。以上により、圧力センサ内蔵スパークプラグ１の組み立てが完了する（図６（ｂ））。なお、図６（ｂ）の如く六角形状の工具係合部１１ｄの外接円直径（最大外径）が、第一膨出部１１ｃ１の外径よりも小に設定されていると、高分子材料注入機ＲＩの設置空間が確保しやすく高分子材料ＰＭの注入作業が行いやすい。
【００３８】
以上の説明は、圧力センサ内蔵スパークプラグの実施例についてのみ行ったが、本発明は圧力センサ内蔵グロープラグ等にも適用可能である。また、本発明の実施例では、主体金具の取付ねじ部に形成されたおねじをプラグホールの挿入孔に形成されためねじに螺合させることにより、圧力センサ内蔵スパークプラグをシリンダヘッドに固定しているが、その他の手段によって主体金具の取付座部をプラグホールの座面に対して押圧固定する態様であっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である圧力センサ内蔵スパークプラグの半断面正面図。
【図２】図１の要部拡大一部破断正面図。
【図３】図１の一部拡大斜視図。
【図４】図１の圧力センサ内蔵スパークプラグの組立工程を示す斜視図及び一部破断正面図。
【図５】図４に続く組立工程を示す一部破断正面図。
【図６】図５に続く組立工程を示す一部破断正面図。
【図７】従来のスパークプラグ本体と圧力センサとの取付構造を示す一部破断正面図。
【符号の説明】
１ 圧力センサ内蔵スパークプラグ（圧力センサ内蔵プラグ）
１０ スパークプラグ本体（プラグ本体）
１１ 主体金具
１１ａ 取付ねじ部
１１ｃ 取付座部
１１ｃ１ 第一膨出部
１１ｃ２ 第二膨出部
１１ｆ センサ支持端面
１１ｓ ケース支持部
１１ｔ 縮径面
２０ 圧力センサ
２１ センサケース
２１ａ 筒状部
２１ｂ 底部
２１ｃ 係合部
２３ 圧電素子
ＣＲ 燃焼室
ＰＨ プラグホール
Ｓ 座面
Ｗ1 第一溶接部（溶接部）

Claims (2)

1. 軸線方向の前端側が内燃機関のプラグホールに取り付けられることが予定され、かつ、径方向に膨出する第一膨出部と、その第一膨出部の前端側に続く形で、該第一膨出部よりも小なる外径にて径方向に膨出する第二膨出部とが形成された主体金具を有するプラグ本体と、
   燃焼室の圧力に基づき電気的出力を発生する圧電素子と、該圧電素子の外側において、当該圧電素子の側面側と前端面側とを各々筒状部と底部とにより覆う形で取り囲むセンサケースとを有し、前記第二膨出部が前記軸線方向に沿って内側に挿通されるとともに、前記プラグホールの座面とこれに対向する前記第一膨出部の端面とに挟まれて、前記軸線方向に所定の押圧力にて保持され、かつ前記センサケースの内部空間が充填層で密封される環状の圧力センサとを備え、
   前記第二膨出部に形成されたケース支持部と、前記センサケースの前記底部の軸線方向前端側に突出形成された係合部とにまたがる溶接部が、前記センサケースの周方向に沿って全周形成され、
   前記ケース支持部は、前記第二膨出部の本体をなす円筒部の外周面の前端縁から前記軸線方向前方に向かうにしたがって連続的に縮径する縮径面を有し、前記溶接部が該縮径面上において前記係合部の前端縁に形成され、
   前記センサケースの中心軸線を含む断面上で、前記底部及び係合部の各々の内縁の延長線の交点Ｋによって前記底部の内縁の位置が表わされるとき、前記底部の内縁径Ｄ3が、前記第二膨出部の本体をなす円筒部の外径Ｄ2よりも大に形成され、前記充填層は前記内縁径Ｄ3と前記外径Ｄ2との間の隙間にまで入り込んでいることを特徴とする圧力センサ内蔵プラグ。
2. 前記溶接部の外縁径Ｄ4が、前記第二膨出部の前端側に続く形で前記主体金具に形成される取付ねじ部のねじ山径Ｄ0よりも小に形成されている請求項１に記載の圧力センサ内蔵プラグ。

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