爆燃传感器的制造方法与流程

本发明涉及一种采用了压电元件的爆燃传感器的制造方法。

背景技术：

公知一种用于检测汽车等的内燃机的爆燃现象的爆燃传感器，根据爆燃传感器的检测进行火花塞的点火正时的延迟控制(日文：遅角制御)。

作为上述爆燃传感器，公知有在中心部具有用于向内燃机的缸体等安装的安装孔的、所谓的穿心式非谐振型(日文：センターホール式非共振型)的爆燃传感器(专利文献1)。

该爆燃传感器包括具有筒状部和位于筒状部的一端的凸缘部的主体金属配件，该爆燃传感器构成为在筒状部的外周从凸缘部侧起依次分别嵌入环状的绝缘构件、压电元件、配重以及螺母。并且，通过使螺母螺合于筒状部的外周面的外螺纹部从而卡定配重，在凸缘部和配重之间夹着压电元件地固定。并且，通过利用树脂覆盖在主体金属配件上组装绝缘构件、压电元件、配重等而成的内部零件整体，从而构成爆燃传感器。另外，筒状部的内表面成为上述安装孔。

此外，也公知这样的爆燃传感器：在筒状部的圆周方向设置槽，将配重上的盘簧压入到比该槽靠凸缘部侧的位置，在此状态下，将挡圈嵌于槽并固定(专利文献2)。

此外，也公知这样的爆燃传感器：利用冲压加工使筒状部的内表面扩径从而形成突出部，利用该突出部将配重上的盘簧铆接固定(专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010—101696号公报

专利文献2：日本特开2006—112953号公报(段落0022)

专利文献3：日本特开2015—4657号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，以往的爆燃传感器是像上述那样利用螺母将配重卡定于主体金属配件地制造的，利用螺母进行紧固的好坏是通过扭矩扳手的紧固扭矩、紧固角度来管理的。但是，由于该方法不是直接监控利用螺母进行的固定状态的方法，因此，难以可靠地判断固定状态的好坏。

另一方面，在专利文献2中记载有这样的内容：在施加载荷从而将盘簧压入到比槽靠凸缘部侧的位置时，测量从压电元件输出的输出电压，若输出电压变为规定电压则卸除载荷，并监控压入量。

但是，该方法不过是管理在利用挡圈固定配重之前的槽的压入位置，不是判断利用挡圈固定后的固定状态的好坏的方法。可以考虑到，其原因在于，在专利文献2所述的爆燃传感器的制造中，只要将挡圈嵌于筒状部的槽就完成爆燃传感器，在每个爆燃传感器中该嵌合(固定)状态也是相同的，因此不必逐一确认每个爆燃传感器的该固定状态。

与此相对，在专利文献3所述的爆燃传感器的制造中，利用冲压加工，筒状部的内表面随着时间的推移而扩径，突出部随着时间的推移而鼓出并成为铆接部。在该情况下，由于突出部的鼓出的程度(铆接的程度)针对每个爆燃传感器而言各不相同，因此，需要逐一确认每个爆燃传感器的该铆接状态。

在此，本发明的目的在于提供一种能够针对每个爆燃传感器可靠地判断出用于固定配重的铆接不良的爆燃传感器的制造方法。

用于解决问题的方案

为解决上述课题，本发明的爆燃传感器的制造方法采用具有筒状部和凸缘部的主体金属配件，所述凸缘部位于该筒状部的一端侧并朝向筒状部的圆周方向外侧突出，其具有这样的工序：嵌入工序，在该工序中，在所述筒状部的外周嵌入绝缘体、环状的压电元件以及在与面向所述凸缘部的一侧相反的一侧具有顶面的环状的配重；以及固定工序，在该工序中，直接或者借助其他构件地在所述配重的顶面施加朝向所述凸缘部侧的载荷，在该状态下，将所述配重直接或者借助其他构件地固定于所述主体金属配件，所述固定工序具有判断工序，在该判断工序中，在固定所述配重和所述主体金属配件后卸除了所述载荷时，测量自所述压电元件输出的输出电压，根据该输出电压判断所述固定的好坏。

根据该爆燃传感器的制造方法，在固定所述配重和所述主体金属配件后卸除了载荷时，能够将通过固定而对压电元件施加的按压力作为压电元件的输出电压直接测量，因此，能够针对每个爆燃传感器可靠地判断配重和主体金属配件的固定不良。

通过固定而对压电元件施加的按压力针对每个爆燃传感器而言各不相同，但通过像上述那样在固定工序的前后针对每个爆燃传感器测量压电元件的载荷，能够逐一确认每个爆燃传感器的固定状态。

此外，在所述固定工序中，也可以通过使所述主体金属配件变形来将所述配重固定于所述主体金属配件。

在使所述主体金属配件变形的情况下，变形的程度(固定的程度)容易针对每个爆燃传感器而言各不相同，但通过像上述那样在固定工序的前后针对每个爆燃传感器测量压电元件的载荷，能够逐一确认每个爆燃传感器的固定状态。

此外，也可以是，在所述固定工序中，将所述筒状部中的比所述配重的顶面靠所述筒状部的另一端侧的部分或者比所述其他构件靠所述筒状部的另一端侧的部分的外径扩径，形成与所述配重的顶面直接接触或者借助其他构件接触的突出部，之后，卸除所述载荷，利用该突出部将所述配重固定于所述主体金属配件。

特别是在随着时间的推移而从内表面将筒状部的另一端侧扩径从而形成突出部的情况下，突出部的鼓出的程度(固定的程度)容易针对每个爆燃传感器而言各不相同，但通过像上述那样在固定工序的前后针对每个爆燃传感器测量压电元件的载荷，能够逐一确认每个爆燃传感器的固定状态。

也可以是，在所述判断工序中，将这样的爆燃传感器判断为缺陷品：所述输出电压的、相对于施加所述载荷之前自所述压电元件输出的初期电压的上升量低于规定的阈值的爆燃传感器。

压电元件能够将施加于自身的上下方向(轴向)上的力转换为电压，但不能直接从压电元件的输出电压的值本身读取载荷的绝对值。因此，通过以施加载荷之前的压电元件的输出电压(初期电压)为基准，将输出电压的自初期电压起的上升量看作载荷的值，从而能够高精度地判断铆接固定的好坏。

发明的效果

采用本发明能够针对每个爆燃传感器可靠地判断出用于固定配重的铆接不良。

附图说明

图1是表示利用本发明的实施方式的爆燃传感器的制造方法制造的爆燃传感器的外观的主视图。

图2是爆燃传感器的剖视图。

图3是爆燃传感器的内部构造的分解图。

图4是表示本发明的实施方式的爆燃传感器的制造方法的一个例子的工序图。

图5是表示在铆接工序(固定工序)的前后自压电元件输出的输出电压的时间变化的示意图。

图6是表示本发明的第二实施方式的爆燃传感器的制造方法的一个例子的工序图。

图7是表示本发明的第三实施方式的爆燃传感器的制造方法的一个例子的工序图。

图8是表示本发明的其他实施方式的爆燃传感器的制造方法的一个例子的工序图。

附图标记说明

1、爆燃传感器；9、主体金属配件；13、筒状部；13a、筒状部的内表面；13b、筒状部的外周面；13e、筒状部的另一端；13f、筒状部的一端；13p、突出部；15、凸缘部；17、压电元件；19、配重；19a、配重的顶面；25、绝缘体；29、其他构件；v0、压电元件的初期电压；v1、形成突出部之后卸除了载荷时的压电元件的输出电压；δv、输出电压的上升量。

具体实施方式

以下，参照图1～图3说明利用本发明的实施方式的爆燃传感器的制造方法制造的爆燃传感器。

图1表示爆燃传感器的外观，图2表示在轴向上剖切爆燃传感器而得到的剖视图，图3表示爆燃传感器的内部构造的分解图。

在图1中，爆燃传感器1是在中心部具有用于向内燃机的缸体等安装的安装孔11(参照图2)的、所谓的穿心式非谐振型的爆燃传感器。爆燃传感器1被作为树脂成型材料的合成树脂(例如尼龙66)制的外壳3覆盖。该外壳3由上部成形为坡状的圆柱形状的元件收纳部5和用于连接来自未图示的点火正时控制装置的连接器的连接器部7构成。

如图2和图3所示，爆燃传感器1具有由金属材料(例如sphd、swch25k)形成的主体金属配件9，主体金属配件9包括：圆筒形状的筒状部13，其具有供螺栓100贯穿的安装孔11；以及凸缘部15，其在筒状部13的一端13f侧(图1的下侧)从外周面向圆周方向外侧突出。另外，为了防锈，也可以在主体金属配件9(包括筒状部13的外周面)的外表面设置由镀锌等形成的镀层，从谋求防止镀层腐蚀的目的出发，也可以在镀层的表面设置铬酸盐层。

在该主体金属配件9的凸缘部15的厚度方向的一面(图1的上面)侧呈嵌在筒状部13的外周的环状(圆筒形状)地载置有压电元件17，该压电元件17由压电陶瓷(例如pzt)形成。

此外，在压电元件17的上表面侧呈嵌在筒状部13的外周的环状(圆筒形状)地载置有配重19，该配重19由具有发挥作为重物的效果的比重的金属材料(例如smf4050)形成。

在凸缘部15和压电元件17之间、以及在配重19和压电元件17之间，即在压电元件17的厚度方向的两侧以分别与压电元件17接触的方式配置有由导电材料(例如黄铜)形成的输出端子21、23。另外，输出端子21、23中与压电元件17接触的部分是环状。

此外，在凸缘部15和输出端子21之间配置有由具有绝缘性的膜状的合成树脂(例如pet)形成的环状的绝缘体25，在输出端子23和配重19之间配置有由具有绝缘性的膜状的合成树脂(例如pet)形成的环状的绝缘体27，从而将输出端子21、23设为不与主体金属配件9的凸缘部15、配重19短路。

另外，在压电元件17、配重19、输出端子21、23(环状部分)和绝缘体25、27的内周面与筒状部13的外周面13b之间形成有环状的空间20，在该环状的空间20也填充有上述合成树脂。并且，在主体金属配件9安装有由金属材料(例如sk—5m)形成并将配重19向凸缘部15方向(同图下方)按压的环状的板簧29。

另外，板簧29的下表面的至少一部分与配重19的上表面(图1的上面)19a接触，配重19的上表面19a相当于权利要求的“顶面”。此外，板簧29相当于权利要求的“其他构件”。此外，在凸缘部15和输出端子21之间的绝缘体25相当于权利要求的“绝缘体”。

并且，在板簧29的上侧的位置，在筒状部13的外周面13b与筒状部13一体地设有朝向圆周方向外侧突出的突出部13p。该突出部13p从其与板簧29之间的接点p朝向上方(筒状部的另一端13e)呈坡状扩径。像后述那样，突出部13p例如能够将筒状部13塑性变形从而形成。

并且，通过使突出部13p的外周面13b与板簧29的上表面在接点p处接触，板簧29向下方被按压，进而在板簧29的弹性力的作用下使配重19被卡定，使配重19和凸缘部15之间的层叠构造体(压电元件17、输出端子21、23、绝缘体25、27)被固定于主体金属配件9。

也就是说，在本实施方式中，突出部13p借助板簧29与配重19的顶面19a接触，以朝向主体金属配件9的凸缘部15按压配重19的方式使配重19间接地卡定于主体金属配件9。

像以上那样，不使用螺母而是利用设于筒状部13的突出部13p使配重19卡定于主体金属配件9，由此，能够防止螺合螺母时产生金属粉并能够良好地确保压电元件17和主体金属配件9之间的绝缘性。此外，能够削减螺母的零件成本，能够降低爆燃传感器1的成本。

另外，不使用螺母而是在筒状部13的外周面13b直接进行冲压加工等从而形成突起部，由此，也能够使配重19卡定于主体金属配件9。但是，在该情况下，在筒状部13的外周面13b实施加工时，还是存在如下情况，产生金属粉并在压电元件17的周围附着金属粉，降低压电元件17和主体金属配件9之间的绝缘性。

因此，详细内容见后述，通过在例如筒状部13的另一端13e侧的安装孔11内插入铆接刃(日文：カシメ刃)，使筒状部13自内表面13a侧塑性变形而扩径，即使产生金属粉也会从安装孔11向外部脱落，因此，能够防止发生金属粉附着于压电元件的不良情况。

接着，参照图4说明本实施方式的爆燃传感器的制造方法的一个例子。

首先，准备主体金属配件坯料9x。该主体金属配件坯料9x具有未在外周面13b形成突出部13p的筒状部13x和设于筒状部13x的一端13f侧(下侧)的上述凸缘部15(参照图3)。并且，以嵌于筒状部13x的外周侧的方式在凸缘部15上依次载置(嵌入)绝缘构件25、输出端子21、压电元件17、输出端子23、绝缘构件27、配重19、板簧29。该工序相当于权利要求的“嵌入工序”。

接着，使圆筒销120从上方下降，利用圆筒销120的下表面按压板簧29并在轴向上对板簧29施加载荷，使板簧29弹性变形，使得板簧29的上表面变为水平(图4的(a))。

接着，在下降了圆筒销120(施加了载荷)的状态下，从上方将活塞130向筒状部13x的安装孔内插入(图4的(b))。活塞130具有朝向顶端缩窄的坡状的铆接刃130s，在向筒状部13x的安装孔内插入活塞130时，铆接刃130s被向筒状部13x的安装孔内插入，筒状部13x的上端侧(另一端13e侧)随着时间的推移而被扩张，并产生塑性变形而扩径，形成突出部13p。这时，由于筒状部13x在比按压状态下的板簧29靠上表面侧的位置被扩张，因此在板簧29的上表面侧形成突出部13p。

另外，在将铆接刃130s向筒状部13x的安装孔内插入时，朝向外周侧的按压力对筒状部13x发挥作用，该筒状部13x以其与板簧29接触的接点p附近为支点向外侧弯曲地塑性变形。

并且，若移开圆筒销120(若卸除载荷)，则板簧29弹性地恢复，该板簧29与突出部13p在接点p处接触的同时，在板簧29的弹性力的作用下将配重19的顶面19a向凸缘部15侧按压，使上述层叠构造体铆接固定于主体金属配件9。该工序相当于权利要求的“固定工序”。

这样组装了爆燃传感器1之后，以覆盖包括主体金属配件9的上述层叠构造体的方式注射树脂成型材料(合成树脂)并使其固化，从而形成外壳3，完成爆燃传感器1的制造。

在此，形成突出部13p之后，在移开了圆筒销120卸除了载荷时(上述层叠构造体被铆接固定于主体金属配件9时)，测量从压电元件17输出的输出电压，根据输出电压判断铆接固定的好坏(相当于权利要求“判断工序”)。

该判断工序能够以如下方式进行。首先，使与压电元件17的上下接触的输出端子21、23分别与例如电荷放大器、电荷衰减器连接，测量输出端子21、23之间的电压。

压电元件17是将施加在自身的上下方向(轴向)上的力转换为电压的压电元件，能够借助压电元件17测量由圆筒销120和突出部13p在轴向上施加的载荷。但是，不能直接从压电元件17的输出电压的值本身读取载荷的绝对值。因此，可以以施加载荷之前的压电元件17的输出电压(相当于权利要求的“初期电压”)为基准，将输出电压的自初期电压起的上升量看作载荷的值。

图5是表示在铆接工序的前后自压电元件17输出的输出电压的随着时间的变化的示意图。相对于施加载荷之前的压电元件17的初期电压v0，在利用圆筒销120对板簧29施加载荷时，输出电压上升。并且，在开始铆接工序并随着时间的推移自内表面13a将筒状部13x扩径时，突出部13p逐渐地鼓出并按压板簧29，由此进一步对板簧29施加载荷，输出电压上升到v2。

另外，在图5中，电压从v2到结束铆接的过程中一点一点地下降，这表示压电元件17的漂移现象(在施加完载荷时从载荷的峰值逐渐地放出电荷，从而电压下降)。

接着，形成突出部13p之后，若移开圆筒销120卸除载荷，施加于压电元件17的载荷只有由突出部13p产生的按压力(铆接力)，即只有通过固定而产生的按压力，因此，输出电压从v2向v1下降。测量这时的(上述层叠构造体被铆接固定于主体金属配件9时)输出电压v1，计算输出电压的从初期电压v0起的上升量δv＝v1—v0。

δv直接表示利用突出部13p按压板簧29进一步说是配重19的压力，若δv小于规定的阈值，则表示该压力较小、固定(铆接)不充分。也就是说，δv低于规定的阈值的爆燃传感器明显是固定不良(铆接不良)，因此能够基于δv可靠地判断固定不良(铆接不良)。

另外，在本发明的爆燃传感器的制造方法中，随着时间的推移而自内表面13a将筒状部13x的另一端13e侧扩径形成突出部13p，突出部13p随着时间的推移而鼓出从而形成铆接部。在该情况下，突出部的鼓出的程度(铆接的程度)根据每个爆燃传感器而不同，但通过像上述那样在铆接工序的前后针对每个爆燃传感器测量压电元件17的载荷，能够逐一确认每个爆燃传感器的铆接状态(固定状态)。

接着，参照图6说明第二实施方式的爆燃传感器的制造方法的一个例子。另外，对与图4的实施方式相同的结构使用相同的附图标记进行说明。

首先，准备主体金属配件坯料9y。该主体金属配件坯料9y包括：筒状部13xy，在其内周面13ay的一部分具有壁厚较薄的薄壁部；以及上述凸缘部15，其设于筒状部13xy的一端13f侧(下侧)。并且，以嵌于筒状部13xy的外周侧的方式在凸缘部15上依次载置(嵌入)绝缘构件25、输出端子21、压电元件17、输出端子23、绝缘构件27、配重19、板簧29。该工序相当于权利要求的“嵌入工序”。

接着，使圆筒销120从上方下降，利用圆筒销120的下表面按压板簧29从而在轴向上对板簧29施加载荷，使板簧29弹性变形，使得板簧29的上表面变为水平(图6的(a))。

接着，在下降了圆筒销120(施加了载荷)的状态下，从上方向筒状部13xy的安装孔内压下活塞130y(图6的(b))。若在筒状部13xy的上端侧按压下活塞130y，则筒状部13xy的薄壁部局部地变形，形成纵曲部13py。这时，由于筒状部13xy的、比按压状态下的板簧29靠上表面侧的位置变形，因此，在板簧29的上表面侧形成有纵曲部13py。

并且，若移开圆筒销120(若卸除载荷)，则板簧29弹性地恢复，该板簧29与纵曲部13py在接点p处接触的同时，在板簧29的弹性力的作用下将配重19的顶面19a向凸缘部15侧按压，使上述层叠构造体铆接固定于主体金属配件9。该工序相当于权利要求的“固定工序”。

这样组装了爆燃传感器1之后，以覆盖包括主体金属配件9的上述层叠构造体的方式注射树脂成型材料(合成树脂)并使其固化，从而形成外壳3，完成爆燃传感器1的制造。

在此，形成纵曲部13py之后，在移开了圆筒销120卸除了载荷时(上述层叠构造体被铆接固定于主体金属配件9时)，测量从压电元件17输出的输出电压，根据输出电压判断铆接固定的好坏(相当于权利要求“判断工序”)。

接着，参照图7说明第三实施方式的爆燃传感器的制造方法的一个例子。

首先，准备主体金属配件坯料9z。该主体金属配件坯料9z包括：筒状部13xz，在其外周面形成有外螺纹部300；以及上述凸缘部15，其设于筒状部13xz的一端13f侧(下侧)。并且，以嵌于筒状部13xz的外周侧的方式在凸缘部15上依次载置(嵌入)绝缘构件25、输出端子21、压电元件17、输出端子23、绝缘构件27、配重19、板簧29。该工序相当于权利要求的“嵌入工序”。

接着，使圆筒销120从上方下降，利用圆筒销120的下表面按压板簧29并在轴向上对板簧29施加载荷，使板簧29弹性变形为板簧29的上表面变为水平(图7的(a))。

接着，在下降了圆筒销120(施加了载荷)的状态下，从筒状部13xz的上方插入螺母700(图7的(b))。螺母700在其自身的内周面具有用于与筒状部13xz的外螺纹部300螺合的内螺纹部710。并且，通过使外螺纹部300和内螺纹部710螺合而紧固，利用螺母700使上述层叠构造体固定于主体金属配件9。该工序相当于权利要求的“固定工序”。

这样组装了爆燃传感器1之后，以覆盖包括主体金属配件9的上述层叠构造体的方式注射树脂成型材料(合成树脂)并使其固化，从而形成外壳3，完成爆燃传感器1的制造。

在此，在利用螺母700将上述层叠构造体固定于主体金属配件9之后，在移开了圆筒销120卸除了载荷时(上述层叠构造体被固定于主体金属配件9时)，测量从压电元件17输出的输出电压，根据输出电压判断铆接固定的好坏(相当于权利要求“判断工序”)。

本发明并不限定于上述实施方式，也涉及包含在本发明的思想和范围内的多种变形以及与其等同的发明，这是不言而喻的。

作为绝缘体的种类，除上述膜状的合成树脂之外，既可以是陶瓷材料，也可以涂布绝缘性粘接剂。此外，在上述实施方式中，突出部13p借助板簧29与配重19的顶面19a接触，卡定了配重19，其原因在于，合成树脂制的绝缘体25、27因热蠕变而变薄并在轴向上产生间隙，因此利用板簧29的弹性变形填充了该隙间。另一方面，在使用不产生热蠕变的陶瓷等的绝缘体的情况下，也可以不使用板簧29而是使突出部13p直接与配重19的顶面19a接触来卡定配重19。

此外，在上述实施方式中，说明了突出部13p朝向筒状部13的另一端13e扩径的情况，但突出部13p的形状并不限定于此，如图8所示，也可以是，突出部13p形成于筒状部13在轴向上的中间部，在另一端13e是比突出部13p缩径的形状。