KR101620244B1 - 압력 센서가 형성된 글로 플러그 - Google Patents

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니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
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Abstract

주체 금구 (110) 와 캡부 (120) 를 갖는 하우징 (130) 과, 히터부 (150) 와, 하우징 (130) 과 히터부 (150) 를 연결하여 축선 (O) 을 따른 히터부 (150) 의 이동을 가능하게 하는 연결 부재 (180) 를 갖는 글로우 플래그 (100) 에 있어서, 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 가 레이저로 조사되고, 용융된 단부 (188) 의 적어도 일부가 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 사이의 공극 (50) 을 매립함으로써, 용접부 (210) 가 형성된다.

Description

압력 센서가 형성된 글로 플러그{GLOW PLUG WITH PRESSURE SENSOR}
본 발명은 글로 플러그에 관한 것으로, 특히 압력 센서를 내장하는 글로 플러그에 관한 것이다.
디젤 엔진 등의 압축 착화 방식의 내연 기관에서는, 보조 열원으로서 글로 플러그가 사용된다. 글로 플러그는, 예를 들어, 내연 기관의 연소실을 가열하기 위한 히터부와, 연소실의 압력을 측정하는 압력 센서와, 히터부와 하우징에 접합되고, 히터부를 글로 플러그의 축선 방향으로 변위 가능하게 유지하는 박막 형상의 연결 부재를 갖는다. 이와 같은 글로 플러그에 있어서, 연결 부재와 히터부 및 하우징은, 레이저를 이용한 펀칭 용접에 의해 접합되고 있다.
일반적으로, 펀칭 용접에 의해 부재 사이를 접합하는 경우, 부재 사이의 간격이 피용접 부재의 두께의 1/10 정도이면, 용접 부분의 접합 강도가 유지된다. 즉, 글로 플러그에서는, 히터부와 연결 부재의 용접에 있어서, 양자의 간극이 피용접 부재인 연결 부재의 두께의 1/10 정도이면, 용접 부분의 접합 강도가 유지된다.
국제 공개 제2006/072514호
그러나, 연결 부재, 히터부는 각각 제조 오차를 가지므로, 용접 전에 있어서의 연결 부재와 히터부 사이에는 공극이 형성된다. 즉, 연결 부재는 박막 형상이기 때문에, 일정한 두께로 제조하는 것은 곤란하며, 약 0.15 ㎜ ∼ 0.3 ㎜ 의 범위 내의 두께를 갖도록 형성된다. 한편, 히터부는, 제조 과정에 있어서 공차를 갖는다. 이와 같이, 제조 오차에서 기인하여 형성되는 공극을 연결 부재의 두께의 1/10 이하로 하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 연결 부재와 히터부가 펀칭 용접에 의해 접합되면, 연결 부재의 피용접 지점의 재료가 용접에 의해 용융되어 연결 부재와 히터부 사이의 공극을 충전하도록 유동하고, 연결 부재의 피용접 지점이 함몰 형상으로 변형된다. 이 결과, 용접 부분에 있어서 연결 부재의 판두께가 부분적으로 얇아져, 강도를 안정적으로 유지하는 것이 곤란해진다.
본 발명은 상기 서술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 용접 전에 있어서 연결 부재와 히터부 사이에 공극이 존재하는 경우에 있어서도, 연결 부재와 히터부의 용접 강도를 유지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 서술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현할 수 있다.
[적용예 1]
축선 방향으로 연신되는 통상의 하우징과, 후단부가 상기 하우징 내에 배치되고, 선단부가 상기 하우징의 선단으로부터 돌출되고, 상기 축선 방향을 따라 이동 가능한 봉상의 히터부와, 상기 축선 방향을 따른 상기 히터부의 이동을 가능하게 하면서, 상기 히터부와 상기 하우징을 연결하는 박막상의 연결 부재와, 상기 히터부를 개재하여 전달되는 하중에 따라 압력의 검출을 실시하는 압력 센서를 구비하고, 상기 연결 부재의 단부와 상기 히터부는, 상기 연결 부재측으로부터 레이저 용접을 실시함으로써 접합된 압력 센서가 형성된 글로 플러그로서, 상기 연결 부재 중 상기 단부를 제외한 부위는 상기 히터부와 간극을 개재하여 배치되고, 상기 연결 부재의 단부는, 상기 레이저 용접에 의해 상기 연결 부재의 단부의 적어도 일부가 용융되어 형성된 용접부를 개재하여 상기 히터부와 접합되는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그.
적용예 1 의 압력 센서가 형성된 글로 플러그에 의하면, 연결 부재의 단부는, 레이저 용접에 의해 연결 부재의 단부의 적어도 일부가 용융되어 형성된 용접부를 개재하여 히터부와 접합된다. 따라서, 종래 용접에 이용되지 않았던 연결 부재의 단부가 용접에 의한 열로 용융되어, 용접 전에 있어서 연결 부재와 히터부 사이에 형성되는 공극에 흘러들고, 당해 공극을 충전한다. 따라서, 용접 부분에 있어서 연결 부재의 판두께가 부분적으로 얇아지는 것을 억제하면서 용접부를 형성할 수 있어, 용접 강도를 안정적으로 유지할 수 있다.
[적용예 2]
적용예 1 에 기재된 압력 센서가 형성된 글로 플러그로서, 상기 용접부는, 상기 연결 부재의 단부가 상기 축선에 직교하는 방향으로부터 레이저 조사됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그.
적용예 2 의 압력 센서가 형성된 글로 플러그에 의하면, 용접부는, 연결 부재의 단부가 축선에 직교하는 방향으로부터 레이저 조사됨으로써 형성된다. 따라서, 연결 부재와 히터부의 용융 정도가 대략 균등한 용접부를 형성할 수 있음과 함께, 레이저 조사의 방향을 용이하게 조정하여 용접부를 형성할 수 있다.
[적용예 3]
적용예 1 에 기재된 압력 센서가 형성된 글로 플러그로서, 상기 용접부는, 상기 연결 부재의 단부가 상기 히터부의 선단부측으로부터 후단부측으로, 상기 축선에 교차하는 경사 방향으로 레이저 조사됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그.
적용예 3 의 압력 센서가 형성된 글로 플러그에 의하면, 용접부는, 연결 부재의 단부가 히터부의 선단부측으로부터 후단부측으로, 축선에 교차하는 경사 방향으로 레이저 조사됨으로써 형성된다. 따라서, 공극 근방의 연결 부재의 단부의 용융을 촉진시킬 수 있고, 용융된 연결 부재의 단부에 의해 공극의 충전을 효율적으로 실시할 수 있다. 따라서, 공극의 간격이 비교적 큰 경우에도, 용접부의 강도 신뢰성을 유지할 수 있다.
[적용예 4]
적용예 3 에 기재된 압력 센서가 형성된 글로 플러그로서,
상기 용접부의 연신 방향과 상기 축선에 직교하는 방향이 이루는 각도가 10 도 이상 40 도 이하인 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그.
적용예 4 의 압력 센서가 형성된 글로 플러그에 의하면, 연결 부재의 용접 수축 (잔류 응력) 을 저하시킬 수 있어, 연결 부재의 내구성 저하를 억제할 수 있다.
[적용예 5]
적용예 1 내지 적용예 4 중 어느 하나에 기재된 압력 센서가 형성된 글로 플러그로서, 상기 용접부는, 상기 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서, 상기 축선측에 형성되는 제 1 용접부와, 상기 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서, 상기 제 1 용접부보다 상기 축선으로부터 떨어진 위치에 형성되고, 상기 축선 방향에 있어서, 상기 제 1 용접부의 최대폭보다 큰 폭을 갖는 제 2 용접부를 갖고, 상기 제 2 용접부의 일부는, 상기 히터부에 연신되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그.
적용예 5 의 압력 센서가 형성된 글로 플러그에 의하면, 용접부는, 축선측에 형성되는 제 1 용접부와, 제 1 용접부의 최대폭보다 큰 폭을 갖고, 히터부에 연신되어 있는 제 2 용접부를 갖는다. 따라서, 히터부에 있어서의 용접부의 점유 체적을 증대시킬 수 있어, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
[적용예 6]
축선 방향으로 연신되는 통상의 하우징과, 후단부가 상기 하우징 내에 배치되고, 선단부가 상기 하우징의 선단으로부터 돌출되고, 상기 축선 방향을 따라 이동 가능한 봉상의 히터부와, 상기 축선 방향을 따른 상기 히터부의 이동을 가능하게 하면서, 상기 히터부와 상기 하우징을 연결하기 위한 박막상의 연결 부재와, 상기 히터부를 개재하여 전달되는 하중에 따라 압력의 검출을 실시하는 압력 센서를 구비하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법으로서, 상기 히터부와, 상기 히터부에 평행한 형상을 갖는 상기 연결 부재의 타단을 상기 연결 부재측으로부터 레이저 용접하여 접합하는 공정으로서, 상기 레이저 용접에 의해 용융된 상기 연결 부재의 단부의 적어도 일부가 상기 연결 부재와 상기 히터부 사이에 형성되는 공극을 매립하는 것을 포함하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법.
적용예 6 의 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법에 의하면, 히터부와 연결 부재의 타단을 연결 부재측으로부터 레이저 용접하여 접합하는 공정에 있어서, 레이저 용접에 의해 용융된 연결 부재의 단부의 적어도 일부가 연결 부재와 히터부 사이에 형성되는 공극을 매립한다. 따라서, 용접부나 용접부의 경계 부분에 있어서 연결 부재의 판두께가 부분적으로 얇아지는 것을 억제할 수 있어, 용접 강도를 안정적으로 유지할 수 있다.
[적용예 7]
적용예 6 에 기재된 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법으로서, 상기 히터부와 상기 연결 부재를 접합하는 공정에 있어서, 상기 연결 부재의 단부를 상기 축선에 직교하는 방향으로부터 레이저 조사하는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법.
적용예 7 의 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법에 의하면, 연결 부재의 단부를 축선에 직교하는 방향으로부터 레이저 조사함으로써, 히터부와 연결 부재가 접합된다. 따라서, 레이저 조사의 방향을 용이하게 조정하여 용접부를 형성할 수 있다.
[적용예 8]
적용예 6 에 기재된 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법으로서, 상기 히터부와 상기 연결 부재를 접합하는 공정에 있어서, 상기 연결 부재의 단부를 상기 히터부의 선단부측으로부터 후단부측으로, 상기 축선에 교차하는 경사 방향으로 레이저 조사하는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법.
적용예 8 의 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법에 의하면, 연결 부재의 단부를 히터부의 선단부측으로부터 후단부측으로 선에 교차하는 경사 방향으로 레이저 조사함으로써, 히터부와 연결 부재가 접합된다. 따라서, 연결 부재의 단부의 용융을 촉진시킬 수 있고, 용융된 연결 부재의 단부에 의해 공극의 충전을 효율적으로 실시할 수 있다. 따라서, 공극의 간격이 비교적 큰 경우에도, 용접부의 강도 신뢰성을 유지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 서술한 여러 가지의 양태는 적절히 조합하거나, 일부를 생략하거나 하여 적용할 수 있다.
도 1a 는, 제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 의 구성을 나타내는 설명도.
도 1b 는, 제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 의 구성을 나타내는 설명도.
도 2 는, 제 1 실시예의 캡부 (120) 근방의 확대 단면도.
도 3 은, 제 1 실시예의 용접부 (210) 에 대해 설명하는 모식도.
도 4 는, 제 1 실시예에 있어서의 글로 플러그 (100) 의 장착 공정에 대해 설명하는 플로우 차트.
도 5 는, 제 1 실시예의 단계 S12 에 있어서의 연결 부재 (180) 의 삽치 (揷置) 에 대해 설명하는 설명도.
도 6 은, 제 1 실시예의 단계 S14 에 있어서의 척킹을 설명하는 설명도.
도 7 은, 제 1 실시예의 단계 S16 및 S18 에 있어서의 용접 접합에 대해 설명하는 확대 단면도.
도 8a 는, 비교예로서의 종래의 용접부 (210b) 의 형성에 대해 설명하는 모식도.
도 8b 는, 비교예로서의 종래의 용접부 (210b) 의 형성에 대해 설명하는 모식도.
도 9a 는, 제 1 실시예의 단계 S18 에 있어서의 용접부 (210) 의 형성에 대해 설명하는 모식도.
도 9b 는, 제 1 실시예의 단계 S18 에 있어서의 용접부 (210) 의 형성에 대해 설명하는 모식도.
도 10 은, 제 2 실시예에 있어서의 레이저 조사의 방향에 대해 설명하는 설명도.
도 11a 는, 제 2 실시예에 있어서의 용접부 (210a) 의 형성에 대해 설명하는 모식도.
도 11b 는, 제 2 실시예에 있어서의 용접부 (210a) 의 형성에 대해 설명하는 모식도.
도 12 는, 레이저 (720) 의 조사 방향을 추정하는 방법을 나타내는 설명도.
도 13 은, 레이저 (720) 의 조사 방향과 압력 센서 (160) 의 출력 변화량의 관계를 나타내는 설명도.
A. 제 1 실시예 :
A1. 글로 플러그 개략 구성 :
도 1a 및 도 1b 는, 제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 의 구성을 나타내는 설명도이다. 도 1a 는, 글로 플러그 (100) 의 전체 구성을 나타내고, 도 1b 는, 부분적인 단면 구성을 나타내고 있다. 또, 도 2 는, 후술하는 캡부 (120) 근방의 확대 단면도이다. 이하에서는, 도 1a, 1b, 2 에 있어서의 글로 플러그 (100) 의 축선 (O) 의 하방을 글로 플러그 (100) 의 선단측으로 하고, 상방을 후단측으로 하여 설명한다. 또, 글로 플러그 (100) 의 축선 (O) 을 따른 하향의 방향을 축선 방향 (OD) 으로 한다. 도 1a 및 도 1b 에 나타내는 바와 같이, 글로 플러그 (100) 는, 주체 금구 (110) 와 캡부 (120) 를 갖는 하우징 (130) 과, 히터부 (150) 와, 연결 부재 (180) 와, 압력 센서 (160) 를 구비하고 있다. 또한, 주체 금구 (110) 는 「보디부」라고도 불리며, 캡부 (120) 는 「헤드부」라고도 불린다.
주체 금구 (110) 는, 탄소강이나 스테인리스강에 의해 형성된 대략 원통상의 금속 부재이다. 주체 금구 (110) 의 후단부에는, 글로 플러그 (100) 를 내연 기관에 장착하기 위한 공구가 걸어 맞추어지는 공구 걸어 맞춤부 (112) 가 형성되어 있다. 또, 공구 걸어 맞춤부 (112) 보다 선단측에는, 글로 플러그 (100) 를 실린더 헤드에 고정시키기 위한 나사 홈 (도시 생략) 이 형성된 나사부 (114) 가 구비되어 있다. 공구 걸어 맞춤부 (112) 의 후단부에는, 하우징 (130) 내의 집적 회로 (166) (후술) 나 중축 (170) (후술) 에 전기적으로 접속되는 복수의 배선 (116) 이 삽입되어 있다.
주체 금구 (110) 의 선단에는 캡부 (120) 가 배치되어 있다. 캡부 (120) 는, 탄소강이나 스테인리스강에 의해 형성된 고리상의 금속 부재이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 캡부 (120) 의 후단측에는 외경이 거의 일정한 원통부 (122) 가 형성되고, 선단측에는 선단을 향하여 축경되는 테이퍼부 (124) 가 형성되어 있다.
히터부 (150) 는, 시스관 (152) 과 발열 코일 (154) 과 절연 분말 (155) 을 구비하고 있다. 시스관 (152) 은, 내열·내식성이 우수한 스테인리스강 등에 의해 형성되어 있고, 선단부가 반구상으로 폐색되고, 후단이 주체 금구 (110) 내에 있어서 개구되어 있다. 발열 코일 (154) 은 권선형 저항으로, 시스관 (152) 의 선단측 내부에 배치되어 있다. 히터부 (150) 에는 금속제의 봉상 부재인 중축 (170) 이 삽입되고, 발열 코일 (154) 의 후단은 이 중축 (170) 의 선단에 고정된다. 발열 코일 (154) 에는, 배선 (116) 및 중축 (170) 을 통하여 외부로부터 전력이 공급된다. 시스관 (152) 내에는, 발열 코일 (154) 과의 간극에 내열성을 갖는 산화마그네슘 등의 절연 분말 (155) 이 충전되어 있다. 시스관 (152) 의 개구된 후단과 중축 (170) 사이에는, 절연 분말 (155) 을 시스관 (152) 내에 밀봉하기 위한 시일 부재 (156) 가 삽입되어 있다. 시스관 (152) 에는 스웨이징 가공이 실시되어 있고, 이로써 내부에 충전된 절연 분말 (155) 의 치밀성이 높아져, 열전도 효율을 향상시키고 있다. 이와 같은 구성의 히터부 (150) 는, 후단측이 주체 금구 (110) 내에 배치되고, 선단측이 캡부 (120) 의 개구부 (125) 로부터 축선 방향 (OD) 을 향하여 돌출되도록 배치되어 있다.
하우징 (130) 내에는, 히터부 (150) 보다 후단측에 배치된 고리상의 압력 센서 (160) (도 1b 참조) 와, 압력 센서 (160) 를 하우징 (130) 내에 고정시키기 위한 센서 고정 부재 (132) 와, 축선 (O) 을 따른 히터부 (150) 의 변위를 압력 센서 (160) 에 전달하기 위한 전달 슬리브 (134) 와, 히터부 (150) 의 외주를 하우징 (130) 의 내부에 연결하기 위한 연결 부재 (180) 가 형성되어 있다.
센서 고정 부재 (132) 는, 스테인리스강 등에 의해 형성된 대략 원통 형상의 부재이다. 센서 고정 부재 (132) 는, 주체 금구 (110) 의 내주를 따라 배치되어 있고, 그 선단 근방에는 브림상의 플랜지부 (133) 가 형성되어 있다. 이 플랜지부 (133) 는, 주체 금구 (110) 의 선단면 및 캡부 (120) 의 후단면에 용접되어 있다. 또, 센서 고정 부재 (132) 의 후단에는, 압력 센서 (160) 의 외주부가 용접되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 센서 고정 부재 (132) 에 의해 압력 센서 (160) 가 하우징 (130) 내의 중앙부 부근에 고정되어 있다.
전달 슬리브 (134) 는, 스테인리스강 등에 의해 형성된 대략 원통상의 부재이다. 전달 슬리브 (134) 는, 센서 고정 부재 (132) 와 히터부 (150) 사이에 배치되어 있다. 전달 슬리브 (134) 의 선단은, 센서 고정 부재 (132) 의 플랜지부 (133) 가 형성되어 있는 위치 부근에 있어서, 히터부 (150) 의 외주에 용접되어 있다. 또, 전달 슬리브 (134) 의 후단은, 고리상의 압력 센서 (160) 의 내주부에 용접되어 있다. 히터부 (150) 의 축선 (O) 을 따른 변위는, 이 전달 슬리브 (134) 에 의해 압력 센서 (160) 의 내주부에 전달된다.
연결 부재 (180) 는, 하우징 (130) 에 접속됨과 함께 히터부 (150) 에 접속되고, 축선 (O) 을 따른 히터부 (150) 의 이동을 가능하게 하면서, 히터부 (150) 와 하우징 (130) 을 연결한다. 연결 부재 (180) 는, 스테인리스강이나 니켈 합금 등에 의해 박막상으로 형성되고, 탄성을 갖는다. 연결 부재 (180) 는, 제 1 통부 (181), 제 2 통부 (182) 및 접속부 (185) 를 구비한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 복수의 부재 사이의 위치 관계를 설명할 때, 축선 (O) 에 가까운 쪽을 글로 플러그 (100) 의 직경 방향 (Y) 의 내측, 축선 (O) 으로부터 먼 쪽을 직경 방향 (Y) 의 외측이라고도 부른다.
제 1 통부 (181) 는 하우징 (130) 과 용접 접속되어 있고, 제 1 반경 (r1) 을 가짐과 함께, 축선 (O) 을 따른 통상으로 형성되어 있다. 제 2 통부 (182) 는, 단부 (188) 에 있어서 히터부 (150) 에 용접 접속되어 있고, 제 1 반경보다 작은 제 2 반경 (r2) 을 가짐과 함께, 축선 (O) 을 따른 통상으로 형성되어 있다. 실시예에 있어서, 「축선 (O) 을 따른」이란, 공차를 포함하고, 축선 (O) 에 평행인 것을 의미한다.
제 1 통부 (181) 와 제 2 통부 (182) 는, 접속부 (185) 에 의해 접속되어 있다. 접속부 (185) 와, 제 1 통부 (181) 및 제 2 통부 (182) 의 접속 부분은 매끄러운 굴곡상으로 형성되어 있다. 접속부 (185) 는, 축선 (O) 에 대해 기울기를 갖도록 형성되어 있고, 제 1 실시예에서는, 축선 (O) 에 대해 직교하도록, 바꾸어 말하면, 축선 (O) 에 직교하는 평면과 대략 평행이 되도록 형성되어 있다. 연결 부재 (180) 는, 예를 들어, 드로잉 가공에 의해 제조되어 있다.
제 1 실시예에서는, 연결 부재 (180) 는 캡부 (120) 내에 배치되어 있다. 히터부 (150) 는, 연결 부재 (180) 의 탄성력에 의해 축선 (O) 을 따른 변위가 허용되고 있다. 또한, 연결 부재 (180) 는, 히터부 (150) 와 하우징 (130) 을 연결함으로써, 연소실로부터 주체 금구 (110) 내로의 기밀을 확보하는 역할도 한다.
연결 부재 (180) 와 하우징 (130) 은, 연결 부재 (180) 의 축선 (O) 에 직교하는 방향으로부터 전체 둘레에 걸쳐 레이저에 의한 펀칭 용접 (이후, 펀칭 레이저 용접이라고 부른다) 에 의해 형성되는 용접부 (200) 에 의해 고정되어 있다. 마찬가지로, 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 는, 연결 부재 (180) 의 축선 (O) 에 직교하는 방향으로부터 전체 둘레에 걸친 펀칭 레이저 용접에 의해 형성되는 용접부 (210) 에 의해 고정되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 레이저 조사에 있어서의 「축선 (O) 에 직교하는 방향」이란, 엄밀한 직교에 한정되지 않고, 공차를 포함한다.
도 3 은, 제 1 실시예에 있어서의 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 를 접합하는 용접부 (210) 에 대해 설명하는 모식 확대도이다. 도 3 에 있어서, 용접 전의 연결 부재 (180) 의 선단 부분 (188a) 을 파선으로 나타낸다. 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 는, 용접 접합 전에 있어서, 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 와 히터부 (150) 사이에 공극 (50) 이 형성된다. 공극 (50) 이 형성되는 이유는 다음과 같다. 즉, 연결 부재 (180) 는 매우 얇은 판재로 드로잉 가공 등에 의해 형성되어 있기 때문에, 일정한 두께로 제조하는 것은 곤란하고, 약 0.15 ㎜ ∼ 0.3 ㎜ 범위 내의 두께를 갖도록 제조된다. 한편, 히터부 (150) 의 시스관 (152) 은 스웨이징 가공에 의해 형성되어 있고, 제조 과정에 있어서 비교적 큰 공차를 갖는다. 히터부 (150) 의 축 편차를 억제하기 위해, 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 의 접합보다 먼저 연결 부재 (180) 와 하우징 (130) 이 접합되므로, 연결 부재 (180), 히터부 (150) 의 각각이 갖는 제조 오차에서 기인하여, 연결 부재 (180) 의 제 2 통부 (182) 와 히터부 (150) 의 시스관 (152) 사이에는 공극 (50) 이 형성된다. 당해 공극 (50) 의 직경 방향 (Y) 의 간격 (G) 은, 연결 부재 (180) 의 두께 (T) 의 1/10 이상이 된다.
펀칭 용접에 의해 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 를 접합하는 경우, 부재 사이의 간격이 피용접 부재, 즉 연결 부재 (180) 의 두께의 1/10 정도이면, 용접 부분의 접합 강도가 유지된다. 그러나, 기술한 바와 같이, 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 사이에는 연결 부재 (180) 의 두께 (T) 의 1/10 이상의 간격 (G) 을 갖는 공극 (50) 이 형성되기 때문에, 용접부 (210) 를 형성하는 펀칭 레이저 용접에 있어서, 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 는 당해 공극 (50) 이 충전되어 용접 접합되는 것이 요망된다.
제 1 실시예에서는, 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 가 레이저 조사됨으로써 용접부 (210) 가 형성된다. 구체적으로는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사에 의해 용융된 연결 부재 (180) 의 제 2 통부 (182) 의 단부 (188) 의 적어도 일부인 선단 부분 (188a) (파선으로 나타낸다) 이 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 사이의 공극 (50) 을 매립함과 함께, 용융된 단부 (188) 와 히터부 (150) 가 서로 섞인 합금이 형성됨으로써, 용접부 (210) 가 형성된다.
용접부 (210) 는 제 1 용접부 (250) 와 제 2 용접부 (260) 를 갖는다. 제 1 용접부 (250) 는 직경 방향 (Y) 의 내측에 형성되고, 축선 방향 (OD) 에 있어서 최대폭 (d1) 을 갖는다. 제 2 용접부 (260) 는, 제 1 용접부 (250) 보다 직경 방향 (Y) 의 외측, 바꾸어 말하면, 축선 (O) 으로부터 떨어진 위치에 형성되고, 축선 방향 (OD) 에 있어서, 제 1 용접부 (250) 의 최대폭 (d1) 보다 큰 폭 (d2) 을 갖는다. 제 2 용접부 (260) 는, 그 일부가 히터부 (150) 에 연신되어 있다. 즉, 용접부 (210) 는, 제 2 용접부 (260) 가 히터부 (150) 에 침입하도록 형성되어 있으므로, 히터부 (150) 에 있어서의 용접부 (210) 의 점유 체적을 증대시킬 수 있어, 접합 강도가 향상된다.
제 1 실시예에서는, 펀칭 레이저 용접에 화이버 레이저가 이용된다. 화이버 레이저는, 레이저 폭이 좁아 연속 조사하는 것이 가능하다. 따라서, 화이버 레이저에 의한 용접부 (200, 210) 의 표면은 V 자상의 용접흔이 연속되는, 폭이 좁은 매끄러운 직선상으로 형성된다. 또, 화이버 레이저에 의한 용접부 (200, 210) 의 단면은, 도 3 에 있어서 설명한 바와 같이 최대폭이 상이한 제 1 용접부 (250), 제 2 용접부 (260) 로 형성되고, 레이저로부터 보다 멀리 위치하는 피용접 부재 (히터부 (150)) 에도 용접부가 연신되어, 강고하게 접합된다.
압력 센서 (160) (도 1b 참조) 는, 중축 (170) 이 통과하는 개구부 (161) 가 중앙에 형성된 고리상의 금속 다이어프램 (162) 과, 금속 다이어프램 (162) 의 상면 (후단측의 면) 에 접합된 피에조 저항 소자 (164) 를 구비하고 있다. 금속 다이어프램 (162) 은, 예를 들어, 스테인리스강 등에 의해 형성되어 있다. 피에조 저항 소자 (164) 에는, 하우징 (130) 내의 소정의 부위에 형성된 집적 회로 (166) 가 전기적으로 접속되어 있다. 전술한 바와 같이, 금속 다이어프램 (162) 의 내주에는, 히터부 (150) 에 접속된 전달 슬리브 (134) 의 후단이 접합되어 있다. 그 때문에, 연소압의 수압 (受壓) 에 의해 히터부 (150) 가 축선 (O) 을 따라 변위되면, 전달 슬리브 (134) 에 의해 그 변위량이 금속 다이어프램 (162) 에 전달되고, 금속 다이어프램 (162) 을 휘어지게 한다. 집적 회로 (166) 는, 이 금속 다이어프램 (162) 의 변형을 피에조 저항 소자 (164) 를 사용하여 검출함으로써, 내연 기관의 연소압을 검출한다. 집적 회로 (166) 는, 이렇게 하여 검출된 연소압을 나타내는 전기 신호를, 주체 금구 (110) 의 후단에 삽입된 배선 (116) 을 통하여 외부의 ECU 등에 출력한다.
이상에서 설명한 본 실시형태에서는, 글로 플러그 (100) 의 공구 걸어 맞춤부 (112) 에 공구를 걸어 맞추고, 내연 기관의 플러그 장착공 (10) 에 나사부 (114) 를 나사 결합시킴으로써, 캡부 (120) 가 내연 기관의 플러그 장착공 (10) 의 시트면 (20) 에 접촉하고, 글로 플러그 (100) 가 내연 기관에 고정된다.
A2. 접합 방법 :
제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 는, 글로 플러그 (100) 를 구성하는 각 부재 (주체 금구 (110), 캡부 (120), 히터부 (150), 압력 센서 (160) 및 연결 부재 (180)) 가 각각 제조되고, 장착됨으로써 제조된다. 이하에, 제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 에 있어서의 연결 부재 (180) 와 하우징 (130) 및 히터부 (150) 의 용접 접합에 의한 장착 공정에 대해, 도 4 ∼ 도 9b 를 참조하여 설명한다. 또한, 도 5 ∼ 도 9b 에 있어서, 도면 상방이 글로 플러그 (100) 의 선단측, 도면 하방이 글로 플러그 (100) 의 후단측을 나타낸다.
도 4 는, 제 1 실시예에 있어서의 글로 플러그 (100) 의 장착 공정에 대해 설명하는 플로우 차트이다. 도 5 는, 제 1 실시예에 있어서의 연결 부재 (180) 의 삽입에 대해 설명하는 설명도이다. 장착 공정에서는, 먼저, 주체 금구 (110), 히터부 (150), 압력 센서 (160) 로 이루어지는 워크가 공지된 방법에 의해 장착되고, 도 5 에 나타내는 워크 (500) 가 제조되고 (단계 S10), 제조된 워크 (500) 에 연결 부재 (180) 가 삽입, 배치된다 (단계 S12). 도 5 에 나타내는 바와 같이, 연결 부재 (180) 는, 제 1 통부 (181) 의 단부 (186) 가 센서 고정 부재 (132) 의 플랜지부 (133) 에 맞닿는 위치까지, 제 1 통부 (181) 측으로부터 워크 (500) 의 선단 (히터부 (150) 의 선단) 에 축선 (O) 을 따라 삽입된다. 이 결과, 센서 고정 부재 (132) 의 플랜지부 (133) 보다 선단 부분의 외주면 (132a) 과, 연결 부재 (180) 의 제 1 통부 (181) 의 내주면 (187) 이 대향하도록 연결 부재 (180) 가 배치된다. 이 시점에서는, 연결 부재 (180) 와 워크 (500) 는 접합되어 있지 않다.
이어서, 워크 (500) 가 척킹된다 (단계 S14). 도 6 은, 단계 S14 에 있어서의 척킹을 설명하는 설명도이다. 척 장치 (600) 는, 내부에 축선 방향 (OD) 을 따라 연통되는 중공의 원통부 (610, 612) 를 갖는다. 직경 방향 (Y) 에 있어서, 원통부 (610) 의 직경은 원통부 (612) 의 직경보다 작다. 척 장치 (600) 는, 워크 (500) 의 후단측이 (610, 620) 내에 수용되어 있는 상태로 워크 (500) 를 단단히 조여 고정시킨다.
워크 (500) 에 삽입된 연결 부재 (180) 와 하우징 (130) 을 용접 접합하고 (단계 S16), 계속해서 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 를 용접 접합한다 (단계 S18). 제 1 실시예에서는, 히터부 (150) 의 축이 축선 (O) 으로부터 어긋나는 것 (축 편차) 을 억제하기 위해, 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 의 접합보다 먼저 하우징 (130) 과 연결 부재 (180) 가 접합된다.
도 7 은, 제 1 실시예에 있어서의 단계 S16 및 S18 에 있어서의 용접 접합에 대해 설명하는 확대 단면도이다. 도 7 에서는, 도 6 의 동그라미 A 부분을 확대한 단면도를 나타낸다. 연결 부재 (180) 의 제 1 통부 (181) 가 플랜지부 (133) 로부터 들뜨거나, 연결 부재 (180) 의 중심축이 축선 (O) 에 대해 기울어지거나 하는 것을 억제하기 위해, 연결 부재 (180) 와 하우징 (130) 의 용접 접합이 실시될 때, 연결 부재 (180) 는 접속부 (185) 에 있어서 압력 지그 (800) 에 의해 선단측으로부터 후단측에 대해 가압되어 고정된다.
척 장치 (600) 에 의해 고정되어 있는 워크 (500) (도 6 참조) 는, 축선 (O) 을 중심으로 X 방향으로 회전된다. 워크 (500) 가 회전을 개시하면, 워크 (500) 에 삽치되어 있는 연결 부재 (180) 의 제 1 통부 (181) 에 대해, 직경 방향 (Y) 의 외측으로부터 화이버 레이저 용접기 (700) 에 의해 레이저가 연속 조사된다. 제 1 실시예에서는, 제 1 통부 (181) 는, 축선 (O) 에 직교하는 방향으로부터 레이저 조사된다. 축선 (O) 에 직교하는 방향으로부터 레이저 조사됨으로써, 연결 부재 (180) 의 용융 정도와 하우징 (130) 의 용융 정도를 대략 균등하게 할 수 있다. 레이저에 의해 가열된 연결 부재 (180) 및 하우징 (130) 을 구성하는 재료가 용융되고, 레이저 조사 부분에 합금이 형성되어, 용접부 (200) 가 형성된다. 용접부 (200) 의 형성에 의해 연결 부재 (180) 와 하우징 (130) 이 접합된다.
용접부 (200) 의 형성 종료 후, 연결 부재 (180) 는, 단부 (188) 에 있어서 직경 방향 (Y) 의 외측으로부터 화이버 레이저 용접기 (700) 로 레이저가 연속 조사된다. 제 1 실시예에서는, 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 는, 축선 (O) 에 직교하는 방향으로부터 레이저 조사된다. 축선 (O) 에 직교하는 방향으로부터 레이저 조사가 실시됨으로써, 연결 부재 (180) 의 용융 정도와 히터부 (150) 의 용융 정도를 대략 균등하게 할 수 있다. 레이저에 의해 가열된 연결 부재 (180) 및 히터부 (150) 를 구성하는 재료가 용융되고, 레이저 조사 부분에 합금이 형성되어, 용접부 (210) 가 형성된다. 용접부 (210) 의 형성에 의해 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 가 접합된다.
용접부 (210) 의 형성에 대해, 종래 방법에 의해 형성되는 경우와 제 1 실시예의 방법에 의해 형성되는 경우를 비교하면서 설명한다. 도 8a 및 도 8b 는, 종래 기술에 있어서의 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 에 걸쳐 형성되는 용접부에 대해 설명하는 모식도이다. 도 8a 는, 레이저 조사에 의한 연결 부재 (180) 의 용융에 대해 나타내고 있고, 도 8b 는, 용접부 (210b) 의 형성에 대해 나타내고 있다.
종래에는, 레이저 조사시에 레이저 (710) 가 연결 부재 (180) 로부터 어긋나 히터부 (150) 에 직접 조사되는 것을 방지하기 위해, 도 8a 에 나타내는 바와 같이, 선단 부분 (188a) 으로부터 충분히 떨어진 위치에 레이저 (710) 가 조사되고 있었다. 이 결과, 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 에 걸친 용접부의 형성에 있어서, 용융된 연결 부재 (180) 의 일부가 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 사이의 공극 (50) 을 충전하도록 유동한다. 도 8b 에 나타내는 바와 같이, 공극 (50) 에 유동한 분만큼, 연결 부재 (180) 와 용접부 (210b) 의 경계 부분 (189) 에 있어서, 연결 부재 (180) 의 판두께가 다른 부위에 비해 얇아지는 지점 (싱크라고도 불린다) 이 생기거나, 용접부 (210b) 그 자체가 레이저 조사 방향을 따라 변형되어 패임부 (900) 이 형성되거나 하는 등, 용접부 (210b) 에 있어서의 판두께 박화를 초래한다. 용접부 (210b) 에 있어서의 판두께 박화 (싱크의 발생) 는, 용접 강도의 저하를 초래하고, 용접부 (210b) 의 피로 강도의 안정적인 유지를 저해한다는 문제가 있었다. 또, 종래의 방법에서는, 레이저 (710) 의 열은 선단 부분 (188a) 까지 전파되지 않아, 선단 부분 (188a) 근방은 용접부 (210b) 의 형성에 기여하지 않고, 바꾸어 말하면, 접합 강도에 영향을 주지 않고, 잔류하고 있었다.
도 9a 및 도 9b 는, 단계 S18 에 있어서의 용접부 (210) 의 형성에 대해 상세하게 설명하는 모식도이다. 도 9a 는, 단부 (188) 에 대한 레이저 조사에 의한 선단 부분 (188a) 의 용융에 대해 나타내고 있고, 도 9b 는, 용융된 선단 부분 (188a) 에 의한 공극 (50) 의 충전에 대해 나타내고 있다. 제 1 실시예에 있어서, 단부 (188) 란, 선단 부분 (188a) 으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치와 선단 부분 (188a) 사이의 영역을 포함한다. 선단 부분 (188a) 으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치란, 화이버 레이저 용접기 (700) 로부터 조사되는 레이저 (710) 의 열에 의해 연결 부재 (180) 의 선단 부분 (188a) 을 용융시키는 것이 가능할 정도로 선단 부분 (188a) 으로부터 떨어져 있는 것을 의미하고 있고, 화이버 레이저 용접기 (700) 의 성능이나 레이저 강도, 피용접 부재의 재료나 형상에 따라 적절히 결정된다.
제 1 실시예에서는, 단부 (188) 에 대해 레이저 (710) 의 조사를 실시함으로서, 종래 용접부의 형성에 이용되지 않았던 선단 부분 (188a) 을 용융시킨다 (도 9a). 화살표 B 에 나타내는 바와 같이, 당해 용융된 선단 부분 (188a) 의 적어도 일부가 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 사이의 공극 (50) 을 충전하도록 유동한다. 이 결과, 도 9b 에 나타내는 바와 같이, 용접부 (210) 의 형성에 필요해지는 체적 (바꾸어 말하면, 공극 (50) 에 대응하는 체적) 분의 재료가 보충되기 때문에, 연결 부재 (180) 와 용접부 (210) 의 경계 부분 (189) 에 있어서, 연결 부재 (180) 의 판두께가 다른 부위에 비해 얇아지는 지점이 발생하는 것 (싱크의 발생) 을 억제하면서, 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 로부터 히터부 (150) 에 걸쳐 용접부 (210) 를 형성할 수 있다 (도 9b). 용접부 (210) 의 형성에 의해 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 가 접합된다.
히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 가 용접된 워크 (500) 의 선단에 캡부 (120) 가 장착되어, 글로 플러그 (100) 가 완성된다 (단계 S20).
이상 설명한 제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 및 글로 플러그 (100) 의 제조 방법에 의하면, 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 는, 레이저 용접에 의해 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 의 적어도 일부가 용융되어 형성된 용접부 (210) 를 개재하여 히터부 (150) 와 접합된다. 따라서, 용접 강도에 영향을 주지 않는 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 가 용접에 의한 열로 용해되어 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 사이의 공극 (50) 에 흘러들고, 용접 전에 있어서 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 사이에 형성되는 공극 (50) 을 충전한다. 따라서, 용접 부분에 있어서 연결 부재 (180) 의 판두께가 부분적으로 얇아지는 것을 억제할 수 있어, 용접 강도를 안정적으로 유지할 수 있다.
또, 제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 및 그 제조 방법에 의하면, 용접부 (210) 는, 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 가 축선에 직교하는 방향으로부터 레이저 조사됨으로써 형성된다. 따라서, 레이저 조사의 방향을 용이하게 조정하여 용접부 (210) 를 형성할 수 있다.
또, 제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 및 그 제조 방법에 의하면, 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 사이의 공극 (50) 의 간격은, 연결 부재 (180) 의 두께의 1/10 이상이다. 따라서, 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 사이에 연결 부재 (180) 의 두께의 1/10 이상의 간격을 갖는 공극 (50) 이 존재하고 있어도, 강도 신뢰성이 유지된 용접부 (210) 를 형성할 수 있다.
또, 제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 및 그 제조 방법에 의하면, 용접부 (210) 는, 축선측에 형성되는 제 1 용접부 (250) 와, 제 1 용접부 (250) 의 최대폭보다 큰 폭을 갖고, 히터부 (150) 에 연신되어 있는 제 2 용접부 (260) 를 갖는다. 따라서, 히터부 (150) 에 있어서의 용접부 (210) 의 점유 체적을 증대시킬 수 있어, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
B. 제 2 실시예 :
제 2 실시예의 글로 플러그 (100a) 는, 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 에 걸쳐 형성되는 용접부 (210a) 의 형상, 및 용접부 (210a) 를 형성하기 위한 레이저 조사 방법이 제 1 실시예와 상이하다. 제 2 실시예의 글로 플러그 (100a) 에 있어서, 제 1 실시예의 글로 플러그 (100) 의 각 구성과 동일 구성에 대해서는, 제 1 실시예에 있어서 사용한 부호를 사용하여 설명한다. 제 2 실시예에 있어서의 용접부 (210a) 의 형성에 대해, 도 10 및 도 11a, 11b 를 참조하여 설명한다.
B1. 용접부의 개략 구성 :
도 10 은, 제 2 실시예에 있어서의 레이저 조사의 방향에 대해 설명하는 설명도이다. 용접부 (200) 는 제 1 실시예와 동일한 방법으로 형성되어 있다. 용접부 (200) 의 형성 종료 후, 연결 부재 (180) 는, 단부 (188) 에 있어서 직경 방향 외측으로부터 화이버 레이저 용접기 (700) 로 레이저가 연속 조사된다. 제 2 실시예에서는, 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 는, 히터부 (150) 의 선단부측으로부터 후단부측으로, 축선 (O) 에 교차하는 경사 방향으로 레이저 조사가 실시된다.
용접부 (210a) 는, 직경 방향 (Y) 의 내측에 형성되는 제 1 용접부 (250a) 와, 제 1 용접부보다 직경 방향 (Y) 의 외측, 바꾸어 말하면, 축선 (O) 으로부터 떨어진 위치에 형성되고, 축선 방향 (OD) 에 있어서, 제 1 용접부 (250a) 의 최대폭보다 큰 폭을 갖는 제 2 용접부 (260a) 를 갖는다. 제 2 용접부 (260a) 는, 그 일부가 히터부 (150) 에 연신되도록 형성되어 있다.
B2. 용접부의 형성 방법 :
도 11a 및 도 11b 는, 제 2 실시예에 있어서의 용접부 (210a) 의 형성에 대해 설명하는 모식도이다. 도 11a 는, 단부 (188) 에 대한 레이저 조사에 의한 선단 부분 (188a) 의 용융에 대해 나타내고 있고, 도 11b 는, 용융된 선단 부분 (188a) 에 의한 공극 (50) 의 충전에 대해 나타내고 있다.
제 2 실시예에서는, 단부 (188) 에 대해 축선 (O) 에 교차하는 경사 방향으로부터 레이저 (720) 의 조사가 실시됨으로써, 선단 부분 (188a) 이 용융된다 (도 11a). 즉, 레이저 (720) 의 조사 방향과 축선 (O) 에 직교하는 직교선 (P) 이 이루는 각도 (θ1) 는, 0 도보다 크고 90 도보다 작다. 이렇게 함으로써, 선단 부분 (188a) 의 적어도 일부, 보다 구체적으로는, 공극 (50) 측의 부분 (188b) 의 용융이 촉진되고, 부분 (188b) 을 포함하는 선단 부분 (188a) 에 의해 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 사이의 공극 (50) 이 충전된다. 이 결과, 도 11b 에 나타내는 바와 같이, 연결 부재 (180) 와 용접부 (210a) 의 경계 부분 (189) 에 있어서, 연결 부재 (180) 의 판두께가 다른 부위에 비해 얇아지는 지점이 발생하는 것을 억제하면서, 연결 부재 (180) 의 단부 (188) 로부터 히터부 (150) 에 걸쳐 용접부 (210a) 를 형성할 수 있다 (도 11b). 용접부 (210a) 의 형성에 의해 히터부 (150) 와 연결 부재 (180) 가 접합된다.
또한, 용접부 (210a) 의 단면의 형상으로부터 레이저 (720) 의 조사 방향 (각도 (θ1)) 을 추정할 수 있다. 도 12 는, 레이저 (720) 의 조사 방향을 추정하는 방법을 나타내는 설명도이다. 도 12 에는, 글로 플러그 (100) 의 축선 (O) 를 통과하는 단면 중, 용접부 (210a) 부근을 확대하여 나타내고 있다. 상기 서술한 바와 같이, 용접부 (210a) 는, 제 2 용접부 (260a) 와, 제 2 용접부 (260a) 로부터 축선 (O) 에 가까워지는 방향으로 연신된 제 1 용접부 (250a) 를 갖고 있다. 레이저 (720) 의 조사 방향 (각도 (θ1)) 은, 제 1 용접부 (250a) 의 연신 방향과 축선 (O) 에 직교하는 직교선 (P) 이 이루는 각도 (θ2) 에 대략 일치하는 것으로 생각된다. 그 때문에, 제 1 용접부 (250a) 의 연신 방향과 직교선 (P) 이 이루는 각도 (θ2) 가 레이저 (720) 의 조사 방향 (각도 (θ1)) 인 것으로 추정된다. 또한, 제 1 용접부 (250a) 의 연신 방향은, 도 12 에 나타내는 단면에 있어서, 제 1 용접부 (250a) 의 선단측의 경계선 (L1) 과 후단측의 경계선 (L2) 의 평균선 (La) (경계선 (L1) 으로부터의 거리와 경계선 (L2) 으로부터의 거리가 동일한 점의 집합) 의 방향이다.
여기서, 레이저 (720) 의 조사 방향 (각도 (θ1)) 은, 10 도 이상 40 도 이하인 것이 연결 부재 (180) 의 내구성 저하를 억제한다는 점에서 바람직하다. 도 13 은, 레이저 (720) 의 조사 방향 (각도 (θ1)) 과 압력 센서 (160) 의 출력 변화량의 관계를 나타내는 설명도이다. 도 13 에는, 레이저 (720) 의 조사 방향 (각도 (θ1)) 을 여러 가지 변경하여 용접부 (210a) 를 형성하였을 때의, 용접 후의 압력 센서 (160) 출력 변화량 (제로점 변동량) 을 조사한 시험 결과의 일례를 나타내고 있다. 용접 후의 압력 센서 (160) 의 출력 변화량이 크다는 것은, 연결 부재 (180) 의 용접 수축 (잔류 응력) 이 큰 것을 의미하기 때문에, 연결 부재 (180) 의 내구성이 저하될 우려가 있다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 각도 (θ1) 가 40 도를 초과하면, 압력 센서 (160) 의 출력 변화량이 비교적 커진다. 이것은, 각도 (θ1) 가 40 도를 초과하면, 용접시에 연결 부재 (180) 가 용융되는 부분이 커져 (예를 들어, 각도 (θ1) 가 90 도인 경우에는 연결 부재 (180) 만이 용융된다), 용접 수축이 커지기 때문인 것으로 생각된다. 한편, 각도 (θ1) 가 10 도 미만인 경우에는, 용융된 연결 부재 (180) 의 일부가 공극 (50) 에 들어가기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 각도 (θ1) 를 10 도 이상 40 도 이하로 하면, 압력 센서 (160) 의 출력 변화량은 비교적 작아지는 점에서, 연결 부재 (180) 의 용접 수축 (잔류 응력) 이 비교적 작아져, 연결 부재 (180) 의 내구성 저하를 억제할 수 있다. 또, 각도 (θ1) 를 10 도 이상 40 도 이하로 하면, 용융된 연결 부재 (180) 의 일부가 공극 (50) 의 안쪽까지 들어가기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한, 제 1 용접부 (250a) 의 연신 방향과 직교선 (P) 이 이루는 각도 (θ2) 는 레이저 (720) 의 조사 방향 (각도 (θ1)) 과 대략 일치하기 때문에, 각도 (θ2) 는 10 도 이상 40 도 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.
이상 설명한 제 2 실시예의 글로 플러그 (100a) 및 그 제조 방법에 의하면, 용접부 (210a) 는, 연결 부재 (180) 의 단부가 히터부 (150) 의 선단부측으로부터 후단부측으로, 축선에 교차하는 경사 방향으로 레이저 조사됨으로써 형성된다. 따라서, 연결 부재 (180) 와 히터부 (150) 사이에 형성되는 공극 (50) 근방의 연결 부재 (180) 의 단부를 적극적으로 용융시켜, 공극 (50) 을 충전하기 위한 재료를 확보할 수 있다. 따라서, 용융된 연결 부재 (180) 의 단부에 의해 공극 (50) 의 충전을 효율적으로 실시할 수 있어, 용접부 (210a) 의 강도 신뢰성을 유지할 수 있다. 또, 공극 (50) 의 간격이 비교적 큰 경우에도, 공극 (50) 을 충분히 충전할 수 있어, 접합 강도를 유지할 수 있다.
또, 제 2 실시예의 글로 플러그 (100a) 및 그 제조 방법에 의하면, 용접부 (210a) 는, 축선측에 형성되는 제 1 용접부 (250a) 와, 제 1 용접부 (250a) 의 최대폭보다 큰 폭을 갖고, 히터부에 연신되어 있는 제 2 용접부 (260a) 를 갖는다. 따라서, 히터부 (150) 에 있어서의 용접부 (210a) 의 점유 체적을 증대시킬 수 있어, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 여러 가지의 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 구성을 채용할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예에서는, 히터부 (150) 로서 시스관 (152) 과 발열 코일 (154) 과 절연 분말 (155) 을 구비하는 히터가 사용되고 있지만, 히터로서 세라믹 히터를 사용할 수도 있다. 이 경우, 세라믹 히터와 세라믹 히터의 외주면에 고정된 통상의 금속제 외통의 조립체를 히터부 (150) 로 할 수 있다. 또, 상기 실시예에서는, 피에조 저항 소자 (164) 를 사용하여 연소압을 검출하고 있지만, 연소압은 다른 센서에 의해 검출해도 된다. 예를 들어, 압전 소자를 사용하여 연소압을 검출해도 된다. 이 경우, 압전 소자가 센서 고정 부재 (132) 와 전달 슬리브 (134) 사이에 축방향으로 협지된 구성을 채용해도 된다.
10 : 장착공
20 : 시트면
50 : 공극
100 : 글로 플러그
100a : 글로 플러그
110 : 주체 금구
112 : 공구 걸어 맞춤부
114 : 나사부
116 : 배선
120 : 캡부
122 : 원통부
124 : 테이퍼부
125 : 개구부
130 : 하우징
132 : 센서 고정 부재
132a : 외주면
133 : 플랜지부
134 : 전달 슬리브
150 : 히터부
152 : 시스관
154 : 발열 코일
155 : 절연 분말
156 : 시일 부재
160 : 압력 센서
161 : 개구부
162 : 금속 다이어프램
164 : 피에조 저항 소자
166 : 집적 회로
170 : 중축
180 : 연결 부재
181 : 제 1 통부
182 : 제 2 통부
185 : 접속부
186 : 단부
187 : 내주면
188 : 단부
188a : 선단 부분
188b : 부분
189 : 경계 부분
200 : 용접부
210 : 용접부
210a : 용접부
210b : 용접부
250 : 제 1 용접부
250a : 제 1 용접부
260 : 제 2 용접부
260a : 제 2 용접부
500 : 워크
600 : 척 장치
610 : 원통부
612 : 원통부
700 : 화이버 레이저 용접기
710 : 레이저
720 : 레이저
800 : 압력 지그

Claims (8)

  1. 축선 방향으로 연신되는 통상의 하우징과,
    후단부가 상기 하우징 내에 배치되고, 선단부가 상기 하우징의 선단으로부터 돌출되고, 상기 축선 방향을 따라 이동 가능한 봉상의 히터부와,
    상기 축선 방향을 따른 상기 히터부의 이동을 가능하게 하면서, 상기 히터부와 상기 하우징을 연결하는 박막상의 연결 부재와,
    상기 히터부를 개재하여 전달되는 하중에 따라 압력의 검출을 실시하는 압력 센서를 구비하고,
    상기 연결 부재의 단부와 상기 히터부는, 상기 연결 부재측으로부터 레이저 용접을 실시함으로써 접합된 압력 센서가 형성된 글로 플러그로서,
    상기 연결 부재 중 상기 단부를 제외한 부위는 상기 히터부와 공극을 개재하여 배치되고,
    상기 연결 부재의 단부는, 상기 레이저 용접에 의해 상기 연결 부재의 단부의 적어도 일부가 용융되어 형성된 용접부를 개재하여 상기 히터부와 접합되고,
    상기 용접부는, 상기 연결 부재의 단부가 상기 히터부의 선단부측으로부터 후단부측으로, 상기 축선에 교차하는 경사 방향으로 레이저 조사됨으로써 형성되고,
    상기 용접부의 연신 방향과 상기 축선에 직교하는 방향이 이루는 각도가 10 도 이상 40 도 이하인 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접부는,
    상기 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서, 상기 축선측에 형성되는 제 1 용접부와,
    상기 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서, 상기 제 1 용접부보다 상기 축선으로부터 떨어진 위치에 형성되고, 상기 축선 방향에 있어서, 상기 제 1 용접부의 최대폭보다 큰 폭을 갖는 제 2 용접부를 갖고,
    상기 제 2 용접부의 일부는, 상기 히터부에 연신되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그.
  6. 축선 방향으로 연신되는 통상의 하우징과,
    후단부가 상기 하우징 내에 배치되고, 선단부가 상기 하우징의 선단으로부터 돌출되고, 상기 축선 방향을 따라 이동 가능한 봉상의 히터부와,
    상기 축선 방향을 따른 상기 히터부의 이동을 가능하게 하면서, 상기 히터부와 상기 하우징을 연결하기 위한 박막상의 연결 부재와,
    상기 히터부를 개재하여 전달되는 하중에 따라 압력의 검출을 실시하는 압력 센서를 구비하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법으로서,
    상기 히터부와, 상기 히터부에 평행한 형상을 갖는 상기 연결 부재의 타단을 상기 연결 부재측으로부터 레이저 용접하여 접합하는 공정으로서, 상기 레이저 용접에 의해 용융된 상기 연결 부재의 단부의 적어도 일부가 상기 연결 부재와 상기 히터부 사이에 형성되는 공극을 매립하는 것을 포함하는 공정을 구비하고,
    상기 히터부와 상기 연결 부재를 접합하는 공정에 있어서, 상기 연결 부재의 단부를 상기 히터부의 선단부측으로부터 후단부측으로, 상기 축선에 교차하는 경사 방향으로 레이저 조사하고,
    축선에 직교하는 직교선에 대한 레이저 조사 방향이 10 도 이상 40 도 이하인 것을 특징으로 하는 압력 센서가 형성된 글로 플러그의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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