(57)【要約】【課題】半田の形状及び位置を安定させて、センサと燃料噴射弁との電気的な接続状態が不良になることを防止する。【解決手段】センサ検出信号をセンサ２０から信号端子２２に伝達する信号伝達部２４は、信号線として第１導電層６０を有する。第１導電層６０の端部６０ａはセンサ２０の接続端子４８と対向する。第１導電層６０の端部６０ａとセンサ２０の接続端子４８との間にはリング部材６４が設けられる。リング部材６４は半田層６６によって被覆される。半田層６６によって信号伝達部２４に形成される第１導電層６０の端部６０ａとセンサ２０の接続端子４８とが接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に対して燃料を直接噴射する燃料噴射弁の端部に燃焼室内の筒内圧を検出するセンサを有した筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、
前記燃焼室内に配置され、前記燃料の噴射状態を切り換える弁体を内部に有するバルブハウジングと、
前記バルブハウジングの先端に装着され、前記筒内圧に基づいた信号を出力する接続部を内周側に有するセンサと、
前記バルブハウジングの外周側に設けられ、前記センサの前記接続部から出力される前記信号を入力部から入力し信号端子から外部に出力する信号伝達部と、
前記信号伝達部の外周を囲繞すると共に前記信号伝達部の前記入力部と前記センサの前記接続部との間に設けられるリング部材と、を備え、
前記リング部材は半田によって被覆され、前記半田によって前記信号伝達部の前記入力部と前記センサの前記接続部とが接続される
ことを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁。
【請求項２】
バルブハウジングの先端に装着され、内燃機関の燃焼室内の筒内圧に基づいた信号を出力する接続部を内周側に有するセンサと、
前記バルブハウジングの外周側に設けられ、前記センサの前記接続部から出力される前記信号を入力部から入力し信号端子から外部に出力する信号伝達部と、
を備える筒内圧センサ付き燃料噴射弁の製造方法において、
半田メッキで被覆したリング部材を、前記信号伝達部の外周を囲繞するように、且つ、前記信号伝達部の前記入力部と前記センサの前記接続部との間に位置するように配置し、
前記半田メッキを溶融させた後に固化させることによって前記信号伝達部の前記入力部と前記センサの前記接続部とを接続する
ことを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における燃焼室に直接噴射する直噴式の内燃機関に用いられ、前記燃焼室内の筒内圧を検出可能なセンサを有した筒内圧センサ付き燃料噴射弁及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関における燃焼室の筒内圧を検出する目的で、燃料噴射弁の先端に内圧センサを装着したものが知られている。特許文献１には、センサに形成される接続部（接続端子）と燃料噴射弁のハウジングに設けられる信号伝達用の導電層とを半田で接続する筒内圧センサ付き燃料噴射弁が示されている。ハウジングの外周には環状の溝が形成されており、この溝には導電層が露出すると共に半田が予め設けられる。ハウジングに対してセンサを装着する際に、センサの接続部が半田に接触するように配置し、外部から半田を加熱する。すると、半田が溶融した後に凝固してセンサの接続部と導電層とが電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１８８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で示される技術には、ハウジングに対するセンサ装着時に半田の形状や位置が安定しないという難点がある。溝に配置された半田がずれてセンサの接続部及び／又は燃料噴射弁の導電層から離れると、溶融・固化後に接続部と導電層との接続状態が悪くなる。
【０００５】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、半田の形状及び位置を安定させて、センサと燃料噴射弁との電気的な接続状態が不良になることを防止する筒内圧センサ付き燃料噴射弁及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、第１発明は、内燃機関の燃焼室に対して燃料を直接噴射する燃料噴射弁の端部に燃焼室内の筒内圧を検出するセンサを有した筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、
前記燃焼室内に配置され、前記燃料の噴射状態を切り換える弁体を内部に有するバルブハウジングと、
前記バルブハウジングの先端に装着され、前記筒内圧に基づいた信号を出力する接続部を内周側に有するセンサと、
前記バルブハウジングの外周側に設けられ、前記センサの前記接続部から出力される前記信号を入力部から入力し信号端子から外部に出力する信号伝達部と、
前記信号伝達部の外周を囲繞すると共に前記信号伝達部の前記入力部と前記センサの前記接続部との間に設けられるリング部材と、を備え、
前記リング部材は半田によって被覆され、前記半田によって前記信号伝達部の前記入力部と前記センサの前記接続部とが接続される
ことを特徴とする。
【０００７】
また、第２発明は、バルブハウジングの先端に装着され、内燃機関の燃焼室内の筒内圧に基づいた信号を出力する接続部を内周側に有するセンサと、
前記バルブハウジングの外周側に設けられ、前記センサの前記接続部から出力される前記信号を入力部から入力し信号端子から外部に出力する信号伝達部と、
を備える筒内圧センサ付き燃料噴射弁の製造方法において、
半田メッキで被覆したリング部材を、前記信号伝達部の外周を囲繞するように、且つ、前記信号伝達部の前記入力部と前記センサの前記接続部との間に位置するように配置し、
前記半田メッキを溶融させた後に固化させることによって前記信号伝達部の前記入力部と前記センサの前記接続部とを接続する
ことを特徴とする。
【０００８】
第１発明及び第２発明によれば、信号伝達部の入力部とセンサの接続部との間にリング部材が設けられ、そのリング部材を被覆する半田によって信号伝達部の入力部とセンサの接続部とが接続される。半田で全面を被覆されたリング部材は形状が安定している。このため、信号伝達部の入力部とセンサの接続部との間で、半田の形状や位置は安定する。したがって、センサと燃料噴射弁との電気的な接続状態が不良になることを防止できる。結果として、接続不良に起因するセンサ検出値の精度の低下を防止することができ、センサ検出値自体の信頼性が高くなる。
【０００９】
また、リング部材及び／又は半田は薄肉にすることが容易である。例えば、リング部材及び／又は半田をメッキにより形成することにより、極めて薄肉にすることができる。このため、信号伝達部とセンサとの間隔を短くすることができ、燃料噴射弁を小型化することができる。結果として、燃料噴射弁の製造コストを下げることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、センサと燃料噴射弁との電気的な接続状態が不良になることを防止できる。結果として、センサ検出値の精度の低下を防止することができ、センサ検出値自体の信頼性が高くなる。また、信号伝達部とセンサとの間隔を短くすることができ、燃料噴射弁を小型化することができる。結果として、燃料噴射弁の製造コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る筒内圧センサ付き燃料噴射弁の一部断面全体正面図である。
【図２】図２は図１の筒内圧センサ付き燃料噴射弁におけるセンサ近傍を示す拡大断面図である。
【図３】図３は半田リングの一部断面全体斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る筒内圧センサ付き燃料噴射弁及びその製造方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る筒内圧センサ付き燃料噴射弁を示す。
【００１３】
この筒内圧センサ付き燃料噴射弁１０（以下、単に燃料噴射弁１０という）は、図１に示されるように、ハウジング１２と、該ハウジング１２の先端に設けられるソレノイド部１４と、前記ソレノイド部１４の先端に設けられる燃料噴射部１６と、前記ハウジング１２の基端に設けられ燃料の供給される燃料供給部１８と、前記燃料噴射部１６の先端に装着されるセンサ２０と、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）に接続された信号端子２２と前記センサ２０とを電気的に接続して出力信号を伝達する信号伝達部２４とを含む。なお、以下、燃料噴射弁１０における燃料供給部１８側を基端側（矢印Ａ方向）、燃料噴射部１６側を先端側（矢印Ｂ方向）として説明する。
【００１４】
ハウジング１２は、本体部２６と、該本体部２６の基端から側方に突出したカプラ２８とを有し、前記本体部２６の基端に燃料供給部１８が設けられる。燃料供給部１８は、例えば、内部に燃料の供給される供給通路（図示せず）を有し、図示しない燃料配管を通じて供給された燃料を前記供給通路から燃料噴射部１６側へと供給する。また、カプラ２８には、図示しない電子制御ユニットに接続されたコネクタ（図示せず）が着脱自在に装着される。
【００１５】
ソレノイド部１４は、円筒状のコイルハウジング３０と、前記コイルハウジング３０の内部に収納されるボビン３２と、前記ボビン３２に巻回されるコイル３４と、前記コイル３４の励磁作用下に変位する可動コア（図示せず）とを有し、前記コイルハウジング３０の基端がハウジング１２の先端に対して連結される。ボビン３２の基端側には端子支持部３６が形成され、一対の給電端子３８と信号端子２２の先端がそれぞれ保持される。これにより、給電端子３８は、端子支持部３６を介してコイル３４と電気的に接続される。一方、給電端子３８及び信号端子２２の基端側は、カプラ２８の内部において内壁面から突出し、その一部が外部に露出している。
【００１６】
そして、図示しないコネクタがカプラ２８に接続されることで、各給電端子３８及び信号端子２２と電子制御ユニットとが接続され、該電子制御ユニットから前記給電端子３８に通電されることによりコイル３４が励磁して磁力が生じる。これにより、コイル３４の励磁作用下に可動コアがボビン３２の内部で変位し、燃料噴射部１６に設けられた弁体（図示せず）を吸引して開弁させる。
【００１７】
燃料噴射部１６は、ソレノイド部１４の先端に連結されるバルブハウジング４２と、該バルブハウジング４２の先端に内蔵された弁体（図示せず）とを備え、前記バルブハウジング４２の内部には燃料供給部１８から燃料が供給され、弁体がソレノイド部１４の励磁作用下に基端側（矢印Ａ方向）へと移動することにより、先端から燃料が所定圧力で燃焼室内へと噴射される。
【００１８】
このバルブハウジング４２は、例えば、金属製材料から形成され、ソレノイド部１４の先端を閉塞するフランジ部４４と、該フランジ部４４から先端側（矢印Ｂ方向）に向かって一直線上に延在する筒部４６とを有し、前記筒部４６の先端には、その外周側に円筒状のセンサ２０が挿入され嵌合される。
【００１９】
図２に示すように、センサ２０は、例えば、その内部に圧電素子（図示せず）を備え、該圧電素子に接続された接続端子（接続部）４８が、センサ２０の内周面に沿って露出している。
【００２０】
また、センサ２０の外周面には、後述するカバー部材６８の保持部７０が当接する。
【００２１】
そして、センサ２０は、例えば、その先端内周側が前記バルブハウジング４２に対して全周溶接によって結合される。
【００２２】
図１に戻り説明を続ける。信号伝達部２４は、バルブハウジング４２の外周側に設けられ、センサ２０に接続された第１信号伝達部材５４と、前記ソレノイド部１４のコイルハウジング３０に収納され、前記第１信号伝達部材５４と信号端子２２とを接続する第２信号伝達部材５６とを含む。
【００２３】
第１信号伝達部材５４は、例えば、樹脂製材料から円筒状に形成され、バルブハウジング４２における筒部４６の外周側に設けられる絶縁体５８と、前記絶縁体５８の内部に設けられる第１導電層６０とを有する。そして、絶縁体５８の外周側にはカバー部材６８が装着され、該絶縁体５８が覆われる。絶縁体５８は、例えば、耐熱性樹脂等の樹脂製材料から形成され、バルブハウジング４２の形状に対応して筒部４６及びフランジ部４４を覆うように基端側（矢印Ａ方向）が拡径して形成される。この絶縁体５８の径方向に沿った厚さ中央には第１導電層６０が形成され、前記第１導電層６０は、例えば、メッキ層からなり、略一定の厚さで前記絶縁体５８に沿って円筒状もしくは帯状に形成される。
【００２４】
図２に示すように、第１信号伝達部材５４の外周先端部において、第１導電層６０の端部（入力部）６０ａは絶縁体５８から半径外方向に露出する。端部６０ａは、センサ２０で検出される筒内圧に基づいた信号の入力端子として機能することから、以下では入力端部６０ａとも称する。バルブハウジング４２の筒部４６の先端部（図示せず）にセンサ２０が挿入された状態で、入力端部６０ａの一部とセンサ２０の接続端子４８は互いに対向する。この状態で、入力端部６０ａの表面と接続端子４８の表面は、共に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と略平行する。入力端部６０ａと接続端子４８との間には半田リング６２が設けられる。半田リング６２は、第１導電層６０の入力端部６０ａの外周を囲繞する。
【００２５】
図３に示すように、半田リング６２は、リング部材６４と半田層６６とを有する。リング部材６４はリング状に形成された導電性の金属からなり、例えばＣｕ＋Ｎｉがメッキによってリング状に形成された金属部材である。半田層６６はリング部材６４を被覆しており、例えばＳｎメッキにより形成される。半田リング６２の径方向の厚みは、リング部材６４の厚み、及び／又は、半田層６６の厚みを調整することによって変化させることができる。
【００２６】
第１導電層６０の端部６０ａの外周側に半田リング６２がすきまばめで嵌め合わされ、その半田リング６２の外周にセンサ２０がすきまばめで嵌め合わされる。このようにすることで、入力端部６０ａと接続端子４８との間に半田リング６２が配置される。この状態で外部から熱が与えられると、半田リング６２の半田層６６が溶融する。溶融後に冷却されると、半田層６６は固化する。すると、入力端部６０ａと接続端子４８とが電気的に接続される。図２は半田層６６が溶融後に固化した状態を示す。
【００２７】
カバー部材６８は、例えば、金属製材料から円筒状に形成され、バルブハウジング４２の形状に対応して筒部４６及びフランジ部４４を覆うように基端側（矢印Ａ方向）が拡径して形成される。このカバー部材６８の先端には、センサ２０の基端側の外周面を保持する保持部７０が形成される。
【００２８】
第２信号伝達部材５６は、例えば、樹脂製材料から形成され、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有した板形状からなり、その内部には通電可能な材料から形成された第２導電層７２が形成される。第２導電層７２は、例えば、メッキ層から形成され、略一定の厚さで第２信号伝達部材５６の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って先端から基端まで延在している。
【００２９】
この第２信号伝達部材５６の先端は、基端側に対して縮径した小径な第１接続部７４を有し、前記第１接続部７４には、その外周面に沿って第２導電層７２の一部が環状に露出している。そして、第１信号伝達部材５４の基端に形成された接続孔に第１接続部７４が挿入され、半田等によって電気的に接続されることにより、第１信号伝達部材５４を介してセンサ２０と第２信号伝達部材５６とが電気的に接続される。
【００３０】
一方、第２信号伝達部材５６の基端には、軸線と直交する方向に突出した第２接続部７６が形成され、その一端部が信号端子２２の先端に当接し、他端部がコイルハウジング３０の内周面に当接するように設けられる。この第２接続部７６は、内部に貫通孔を有した円筒状に形成され、信号端子２２に臨む側面に第２導電層７２の基端側が露出するように設けられる。そして、第２接続部７６の一端部が、第２導電層７２を介して信号端子２２に当接した状態で、半田等によって電気的に接続される。これにより、第１及び第２信号伝達部材５４、５６を介してセンサ２０と信号端子２２とが互いに電気的に接続された状態となる。
【００３１】
本発明の実施の形態に係る燃料噴射弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に前記燃料噴射弁１０を組み立てる場合について説明する。なお、予めバルブハウジング４２の外周側に第１信号伝達部材５４が組み付けられている状態を初期状態として説明する。
【００３２】
先ず、この初期状態において、絶縁体５８の先端側からカバー部材６８を基端側に向かって挿入していく。そして、バルブハウジング４２のフランジ部４４及び筒部４６を覆うようにカバー部材６８を装着することで、第１信号伝達部材５４が覆われた状態となる。
【００３３】
次に、第１信号伝達部材５４の外周側に半田リング６２を嵌め合わせる。そして、カバー部材６８とバルブハウジング４２との間となるように、その先端側から該バルブハウジング４２の筒部４６に対してセンサ２０を挿入することにより、前記センサ２０が前記筒部４６及び絶縁体５８の先端に対して外周側となり、且つ、保持部７０の内周側となる位置に嵌合される。この際、第１導電層６０の入力端部６０ａの外周に、センサ２０の内周側に位置する半田リング６２が嵌め合わされる。これにより、バルブハウジング４２の筒部４６の外周が半田リング６２により囲繞され、且つ、第１導電層６０の入力端部６０ａとセンサ２０の接続端子４８との間に半田リング６２が配置された状態となる。そして、センサ２０の先端内周側が、バルブハウジング４２の先端に対して溶接されることによって一体的に固定される。
【００３４】
最後に、図示しない加熱装置（例えば、レーザー照射機）を保持部７０の外周側に配置し、前記加熱装置によってカバー部材６８の外側から半田リング６２に対して熱を与えることで半田層６６が溶融する。半田層６６は、冷却されることで固化する（図２参照）。このとき、第１導電層６０の入力端部６０ａとセンサ２０の接続端子４８との間には、固化した半田層６６とリング部材６４とが介在する。このため、第１導電層６０の入力端部６０ａとセンサ２０の接続端子４８とが電気的に接続され、それに伴って、第１信号伝達部材５４の先端とセンサ２０とが電気的に接続された状態となる。なお、この場合、第１信号伝達部材５４の基端は、予め第２信号伝達部材５６の第１接続部７４に対して電気的に接続された状態にある。
【００３５】
次に、上述したように組み立てられた燃料噴射弁１０の動作について簡単に説明する。
【００３６】
内燃機関の運転中において、図示しない電子制御ユニットからの制御信号によって燃料噴射弁１０の給電端子３８からコイル３４に通電がなされ、前記コイル３４が励磁することで燃料噴射部１６の弁体が開弁し、燃料供給部１８の供給通路に供給された高圧の燃料が燃料噴射部１６を介して前記内燃機関の燃焼室内へと直接噴射される。この際、センサ２０は、燃焼室内の圧力（筒内圧）が付与されることで、該圧力に応じて圧電素子が電圧を発生して出力信号として出力する。この出力信号は、接続端子４８、第１信号伝達部材５４、第２信号伝達部材５６、信号端子２２を介して電子制御ユニットへと出力され、例えば、燃焼室の圧力に基づいた燃焼制御等に利用される。
【００３７】
以上のように、本実施の形態に係る燃料噴射弁１０は、燃焼室内に配置され、燃料の噴射状態を切り換える弁体を内部に有するバルブハウジング４２と、バルブハウジング４２の先端に装着され、筒内圧に基づいた信号を出力する接続端子（接続部）４８を内周側に有するセンサ２０と、バルブハウジング４２の外周側に設けられ、センサ２０の接続端子４８から出力される信号を第１導電層６０の入力端部（入力部）６０ａから入力し信号端子２２から外部に出力する信号伝達部２４と、信号伝達部２４に形成される第１導電層６０の外周を囲繞すると共に第１導電層６０の端部（入力部）６０ａとセンサ２０の接続端子４８との間に設けられるリング部材６４と、を備える。リング部材６４は半田層６６によって被覆され、半田層６６によって信号伝達部２４に形成される第１導電層６０の端部６０ａとセンサ２０の接続端子４８とが接続される。
【００３８】
また、本実施の形態に係る燃料噴射弁１０の製造方法は、半田層６６を半田メッキで被覆したリング部材６４を、信号伝達部２４に形成される第１導電層６０の外周を囲繞するように、且つ、第１導電層６０の入力端部（入力部）６０ａとセンサ２０の接続端子（接続部）４８との間に位置するように配置し、半田層６６を溶融させた後に固化させることによって信号伝達部２４に形成される第１導電層６０の入力端部６０ａとセンサ２０の接続端子４８とを接続する。
【００３９】
本実施の形態に係る燃料噴射弁１０及びその製造方法によれば、入力端部６０ａと接続端子４８との間にリング部材６４が設けられ、そのリング部材６４を被覆する半田層６６によって入力端部６０ａと接続端子４８とが接続される。半田層６６で全面を被覆されたリング部材６４は形状が安定している。このため、入力端部６０ａと接続端子４８との間で、半田層６６の形状や位置は安定する。したがって、センサ２０と燃料噴射弁１０との電気的な接続状態が不良になることを防止できる。結果として、接続不良に起因するセンサ検出値の精度の低下を防止することができ、センサ検出値自体の信頼性が高くなる。
【００４０】
また、リング部材６４及び／又は半田層６６は薄肉にすることが容易である。本実施の形態では、リング部材６４及び／又は半田層６６を半田メッキにより形成することにより、極めて薄肉にすることができる。このため、第１導電層６０の入力端部６０ａとセンサ２０の接続端子４８との間隔を短くすることができ、燃料噴射弁１０を小型化することができる。結果として、燃料噴射弁１０の製造コストを下げることができる。
【００４１】
なお、本発明に係る筒内圧センサ付き燃料噴射弁及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００４２】
例えば、第１信号伝達部材５４の外周が基端側から先端側（矢印Ｂ方向）に向かって縮径するテーパ形状であってもよい。この場合、第１信号伝達部材５４の外周形状に倣って、半田リング６２の内周も基端側から先端側（矢印Ｂ方向）に向かって縮径するテーパ形状であってもよい。同様に、センサ２０の外周が基端側から先端側（矢印Ｂ方向）に向かって縮径するテーパ形状であってもよい。この場合、センサ２０の内周形状に倣って、半田リング６２の外周も基端側から先端側（矢印Ｂ方向）に向かって縮径するテーパ形状であってもよい。
【００４３】
また、第１導電層６０の入力端部６０ａ及びセンサ２０の接続端子４８は筒状でなくてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…筒内圧センサ付き燃料噴射弁（燃料噴射弁）
１２…ハウジング                    ２０…センサ
２２…信号端子                      ２４…信号伝達部
４２…バルブハウジング              ４８…接続端子（接続部）
６０…第１導電層                    ６０ａ…入力端部（入力部）
６２…半田リング                    ６４…リング部材
６６…半田層
【図１】
2018017138.tif 000003
【図２】
2018017138.tif 000004
【図３】
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