(57)【要約】      （修正有）【課題】加速度センサにおいて、強度ラグがピンとコンタクトリングとの間に挟まれた状態で、ニッケル強度ラグを青銅接続ピンと黄銅コンタクトリングとに再現可能かつ効率的に溶接できるようにする方法を提供する。【解決手段】強度ラグ１は接続ピン２とコンタクトリング３との間に挟まれていて、溶接は電気的に行われ、その際、強度ラグ１は、接続ピン２とコンタクトリング３とに対して同時に押し付けられる。溶接前に、強度ラグ１は、少なくとも、接続ピン２とコンタクトリング３とにそれぞれ面する表面の２つの部分７で、その外側の表面が変形させられ、この表面変形により、それぞれ局所的に接続ピン２とコンタクトリング３とに接触するように意図された凹凸４が、２つの部分に形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサ（８）においてニッケル強度ラグ（１）を青銅接続ピン（２）と黄銅コンタクトリング（３）とに溶接する方法であって、前記強度ラグ（１）は前記接続ピン（２）と前記コンタクトリング（３）との間に挟まれていて、前記溶接は電気的に行われ、その際、前記強度ラグ（１）は、前記接続ピン（２）と前記コンタクトリング（３）とに対して同時に押し付けられる、方法において、
溶接前に、前記強度ラグ（１）は、少なくとも、前記接続ピン（２）と前記コンタクトリング（３）とにそれぞれ面する表面の２つの部分（７）で、その外側の表面が変形させられ、この表面変形により、それぞれ前記接続ピン（２）と前記コンタクトリング（３）とに局所的に接触するように意図された凹凸（４）が、前記部分にそれぞれ形成されることを特徴とする、溶接方法。
【請求項２】
溶接前に、前記強度ラグ（１）は、前記接続ピン（２）と前記コンタクトリング（３）とに対して同時に押し付けられ、その圧力が、前記強度ラグ（１）の表面の前記部分（７）における前記凹凸（４）を前記接続ピン（２）及び前記コンタクトリング（３）にそれぞれ食い込ませる、請求項１記載の溶接方法。
【請求項３】
前記表面変形は、ローレット加工（Ｂ，Ｂ’）又は筋付けにより行われる、請求項１又は２記載の溶接方法。
【請求項４】
前記凹凸（４）は、前記接続ピン（２）と前記コンタクトリング（３）とに局所的に接触する前記強度ラグ（１）の表面の各部分（７）により支持されるスパイクの形状である、請求項３記載の溶接方法。
【請求項５】
前記凹凸（４）は、前記強度ラグ（１）の表面の前記部分（７）により支持される、一連の分離した平行な筋の形状であって、該筋は前記接続ピン（２）と前記コンタクトリング（３）とにそれぞれ局所的に接触する頂部を有している、請求項３記載の溶接方法。
【請求項６】
前記一連の筋は、前記強度ラグ（１）上で横方向に延在している、請求項５記載の溶接方法。
【請求項７】
前記強度ラグ（１）を平坦にするためのダイスタンピングステップ（Ａ）を、前記ローレット加工ステップ（Ｂ，Ｂ’）又は前記筋付けステップの前に行う、請求項３から６までのいずれか１項記載の溶接方法。
【請求項８】
前記表面変形を、前記接続ピン（２）及び前記コンタクトリング（３）に面する各表面部分（７）の粗さを増加させる研削によって行う、請求項１又は２記載の溶接方法。
【請求項９】
溶接前に、前記強度ラグ（１）を錫メッキする、請求項１から８までのいずれか１項記載の溶接方法。
【請求項１０】
それぞれの強度ラグ（１）により、それぞれコンタクトリング（３）に接続される少なくとも２つの電気接続ピン（２）を備える加速度センサ（８）であって、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法により、各強度ラグ（１）が、それぞれの接続ピン（２）及びコンタクトリング（３）に溶接されていることを特徴とする、加速度センサ（８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサにおいてニッケル強度ラグを青銅接続ピンと黄銅コンタクトリングとに溶接する方法に関する。溶接は、接続ピンとコンタクトリングとの間に挟まれた強度ラグに関して行われる。溶接は電気的に行われ、その際、強度ラグは、接続ピンとコンタクトリングとに対して同時に押し付けられる。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、従来の方法では、この種の加速度センサ８は、このセンサ８の本体を形成する組み立てヘッド９を備えている。
【０００３】
組み立てヘッド９は、例えばノッキングセンサの場合は内燃機関シリンダブロックである支持部材に対して加速度センサ８を固定することを意図した固定エレメントを受け入れる中央孔１０を含む円筒部を有している。組み立てヘッド９の外壁のまわりに、組み立てヘッド９を部分的に被覆するプラスチック材料コーティング１１を形成することが公知である。
【０００４】
さらに、センサ８は圧電部材を備え、各圧電部材の一端は慣性質量体を支持している。この部材は、コーティング１１と組み立てヘッド９との間のキャビティ内に収容されている。
【０００５】
圧電部材及びそのハウジングの１つの実施形態では、このキャビティは、組み立てヘッド９から半径方向に突出する円筒部の外部壁の一部によって形成された支持フランジ１３を含む。
【０００６】
フランジは、コンタクトリング３によって取り囲まれた、電極として機能する圧電部材１２と、振動質量１４と、ナット１５とを支持する。これら全ての構成要素は１つの積層体を形成している。
【０００７】
各コンタクトリング３に接続される少なくとも１つの電気接続ピン２は、保護ブシュ１６を介して加速度センサ８の外部へと延在している。保護ブシュ１６自体は、アームを形成するコーティング１１の一部内に成形されている。
【０００８】
各接続ピン２は、強度ラグ（strength lug）１を介してコンタクトリング３に接続される。強度ラグ１は、コンタクトリング３と接続ピン２とに電気的に溶接されている。このことは、図２において、ほぼ平らである接続ピン２とコンタクトリング３との間に挟み込まれた略円筒状の強度ラグ１によって示されている。コンタクトリング３は、これら３つの部材のうち底の部材である。
【０００９】
この種の加速度センサで使用される強度ラグ１は、以前は銅、有利には錫メッキされた銅で作られていた。銅は、コンタクトリング３と接続ピン２の成分間における溶接の技術的促進手段である。これら成分は、コンタクトリング３の場合は黄銅から成り、接続ピン２の場合は青銅から成っている。
【００１０】
しかしながら、強度ラグ１の成分として、銅、有利には錫メッキされた銅を使用することの欠点は、機械的強度に欠ける点であり、特に、強度ラグが高温に曝される一連の熱サイクルによって機械的強度が低下する点である。
【００１１】
従って、強度ラグ１について、銅をニッケルに置き換えることが提案された。図２には、溶接前の略円筒状のニッケル強度ラグ１の位置が示されている。
【００１２】
しかしながら、この材料は溶接にはあまり適していない。加速度センサの強度ラグ１のようなニッケル部材を電気的に溶接すると、火花や、溶融材料の飛沫６が発生し、電極が摩耗する。ニッケルは、溶接中に殆ど軟らかくならない。さらに、ニッケルは、別の部材、即ち接続ピン２の青銅内に入り込み、接続ピン２内に溶融した強度ラグ１の部分５を形成する。
【００１３】
図３には、溶接後の図２の配置が示されている。強度ラグ１の一部が、電気ピン内に、大きすぎる融合領域５で溶融している。さらには、溶融したニッケルの飛沫６が、コンタクトリング３にまで到っている。
【００１４】
ニッケルは銅よりも高い電流、例えば２．４ｋＡではなく４ｋＡ近くの電流で電気的に溶接される。材料、即ち、ニッケル、青銅、黄銅の溶融点が異なることにより、溶接プロセスの制御が困難になり、最終的な溶接品質も低下する。従って、溶接の均質性はもはや保証されない。さらには、溶接プロセス中に短絡が生じる恐れがある。
【００１５】
例えば、黄銅コンタクトリング３が、コンタクトリング３、強度ラグ１、電気接続ピン２からなる３つの部材の底にある場合、接続ピン２に面するコンタクトリング３の表面が、強度ラグ１によってピン２から距離を置いて保持され、強度ラグ１からのニッケルの飛沫６を受ける。さらに、強度ラグ１のニッケルと、結果的に強度ラグ１とが、電気接続ピン２の青銅に食い込む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の根底にある課題は、加速度センサにおいて、強度ラグがピンとコンタクトリングとの間に挟まれた状態で、ニッケル強度ラグを青銅接続ピンと黄銅コンタクトリングとに再現可能かつ効率的に溶接できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このために、本発明は、加速度センサにおいてニッケル強度ラグを青銅接続ピンと黄銅コンタクトリングとに溶接する方法であって、強度ラグは接続ピンとコンタクトリングとの間に挟まれていて、溶接は電気的に行われ、その際、強度ラグは、接続ピンとコンタクトリングとに対して同時に押し付けられる、方法であって、特に、溶接前に、強度ラグは、それぞれ接続ピンとコンタクトリングとに面する表面の少なくとも２つの各部分で、その外側の表面が変形させられ、表面変形により、それぞれ局所的に接続ピンとコンタクトリングとに接触するように意図された凹凸が、各部分において形成される、方法に関する。
【００１８】
技術的効果は、異なる材料、即ち、ニッケル、青銅、黄銅間の溶解の良好な制御が得られることであり、例えば強度ラグのニッケルの、接続ピンの青銅内への入り込みは僅かである。
【００１９】
本発明によれば、電気溶接中に電流の値を減少させるために、材料間の接触が制限された複数の点が形成され、材料の過剰な融合を阻止している。対称的な凹凸形状により、接続ピンへの強度ラグの食い込みが制御され、即ち減じられ、良好に分配される。
【００２０】
溶接の開始時、表面処理された強度ラグの部分が、接続ピンとコンタクトリングとに、その突出した凹凸部のみで接触するので、表面処理されていない場合よりも溶接中により限定的な表面積を提供する。従って、これらの突出する凹凸部は、溶融し、接触している別の金属と融合するためにより低い電流しか必要とせず、このような融合は、従来技術で生じていた融合と比較して限定的である。電流の減少は、１５〜３０％又はそれ以上であり得る。
【００２１】
溶接のためにより低い電流を使用することにより、一方では、ニッケル強度ラグのかなり大きな部分を青銅接続ピンに融合させずに済み、他方では、溶融材料の飛散が減じられる。より低い電流を使用することにより、溶接中に発生する火花及び材料の飛沫が減少し、電極の耐用期間は延び、二倍にもなり得る。また同時に、電極を尖らせる頻度も減少する。
【００２２】
溶接温度も低くすることができ、よって、電極の負荷を減らして電極の良好な耐用期間を得ることができる。
【００２３】
溶接前に、強度ラグは、有利には、接続ピンとコンタクトリングとに対して同時に押し付けられ、その圧力が、強度ラグの表面の部分における凹凸を接続ピン及びコンタクトリングに食い込ませる。従って、溶接前に限定的な接触が得られ、溶接のために溶融する材料の量が減少する。
【００２４】
有利には、表面変形はローレット加工又は筋付けによって行われる。ローレット加工又は筋付けは、規則的な繰り返しの凹凸を備えた外形を維持することを可能にし、これにより溶接の均質性が改善される。
【００２５】
有利には、凹凸は、接続ピンとコンタクトリングとに局所的に接触する強度ラグの表面の各部分により支持されるスパイクの形状である。これらの部分は、例えば、ローレット加工により、互いに角度を成す複数の組の筋が形成される場合に得られる。
【００２６】
有利には、凹凸は、強度ラグの表面の部分により支持される、一連の分離した平行な筋の形状であって、この筋は、局所的に接続ピンとコンタクトリングとにそれぞれ接触する頂部を有している。
【００２７】
有利には、一連の筋は、強度ラグ上で横方向に延在している。これにより、１つの一連の筋が既に溶解した後で、別の一連の筋との局所的な接触を維持することが可能になる。
【００２８】
ローレット加工又は筋付けの前に、有利には、強度ラグを平坦にするためのダイスタンピング加工ステップが行われる。これにより、強度ラグの平坦化を事前に行うことができ、強度ラグを食い込ませるより低い圧力の使用が保証される。溶接すべきアッセンブリに加えられる垂直方向の力と溶接のための高すぎる電流とによって、溶融材料の飛散を伴う、溶接が困難な大きな融合領域が生じる。本発明により、強度ラグの溶接前に平坦化する有利な作用によって、垂直方向の力を低減することができる。このような事前の平坦化は、凹凸の存在により、溶接のための比較的低い電流の使用と結び付いて、大きな融合領域を形成すること及び溶接中の飛散の発生を回避する。
【００２９】
有利には、表面変形を、接続ピン及びコンタクトリングに面する各表面部分の粗さを増加させる研削によって行う。この実施形態は、ローレット加工に対して選択的なものであって、接続ピン又はコンタクトリングに面する強度ラグの各部分から突出する凹凸の形成を保証することができる。
【００３０】
有利には、強度ラグは、溶接前に錫メッキされている。錫メッキにより、強度ラグの腐食に対する保護を提供することができる。錫メッキは、従来技術の銅製の強度ラグには極めて有益であったが、本発明の文脈では、ニッケル強度ラグの溶接性を改善するために採用することができる。
【００３１】
本発明はさらに、それぞれの強度ラグによってそれぞれのコンタクトリングに接続された少なくとも２つの電気接続ピンを備える加速度センサにおいて、特に、上述した形式の方法により、各強度ラグが、それぞれの接続ピン及びコンタクトリングに溶接された加速度センサに関する。
【００３２】
本発明による方法によって強度ラグを溶接することによって製造された上記の形式の加速度センサは、従来の強度ラグの溶接を含む加速度センサとは区別される顕著な特性を有する。実際に、本発明による加速度センサにおいては、従来の形式のセンサよりも、強度ラグとピンとの間の融合材料が少なく、融合材料が良好に分布している様子が観察される。
【００３３】
上記形式のニッケル強度ラグを有する加速度センサは、従来の形式の錫メッキされた銅強度ラグの場合とは異なり、その強度、耐久性、及び頻繁な熱負荷に対する耐性に関する仕様の条件の大部分に適合することができるようになる。強度ラグの基材としてニッケルを使用する場合、溶接が困難で再生不可能であるという問題が生じていたが、これは本発明による方法により解決された。
【００３４】
本発明の他の特徴、目的および利点は、非限定的な例として提供される添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による方法により溶接が可能である強度ラグによってそれぞれコンタクトリングに溶接された接続ピンを有する加速度センサの半部を示す図式的な斜視図である。
【図２】従来技術の方法により溶接される前の接続ピン、強度ラグ、コンタクトリングを有するアッセンブリの一部を図式的に示した図である。
【図３】従来技術の方法により溶接された後の接続ピン、強度ラグ、コンタクトリングを有するアッセンブリの一部を図式的に示した図である。
【図４】本発明による溶接方法の第１の実施形態による一連のステップを示す図であり、強度ラグは、溶接前にダイスタンピングされ、その後ローレット加工されることにより表面処理される。
【図５】本発明による溶接方法の第２の実施形態による一連のステップを示す図であり、強度ラグは溶接前にその全面にわたってローレット加工されることにより表面処理される。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図面は例として提供され、本発明を限定するものではないことに留意すべきである。図面は、本発明の理解を容易にすることを意図した図式的かつ理論的表現を構成するものであり、必ずしも実用的な縮尺のものではない。特に、図示した様々な要素の寸法は、現実のものを再現するものではない。
【００３７】
例えば、図面において示す強度ラグは円筒形状であるが、これは本発明を限定するものではない。図３において、融合区域は、楕円形以外の形状を有していてもよい。図４において、ステップＢで、強度ラグの変形した形状は、凹凸を良好に示すために、変形していない形状に対して拡大して示されている。これらの凹凸は、図示したものと異なる形状であってもよい。強度ラグの最終形状は、極めて図式的に示されており、ステップＥで示す形状と大きく異なる場合もある。同じことは図５にも該当し、図示された強度ラグの星形の横断面も、本発明を限定するものではない。
【００３８】
図１〜図３については、既に本特許出願明細書の冒頭部分で説明した。
【００３９】
本発明による溶接法の非限定的な２つの実施形態を示す図４及び図５を参照し、かつ図４及び図５に含まれていない参照符号については図１も参照する場合、これら２つの実施形態に関して、溶接法は、加速度センサ８においてニッケル強度ラグ１を青銅接続ピン２及び黄銅コンタクトリング３に溶接するのに適用される。強度ラグ１は、接続ピン２とコンタクトリング３との間に挟まれている。溶接は電気的に行われ、その際に強度ラグ１が接続ピン２とコンタクトリング３とに対して同時に押し付けられる。
【００４０】
本発明の文脈において、溶接法が意味するものは、溶接ステップ自体だけでなく、溶接ラグ１の準備から溶接ステップまでのステップも含むものであり、従って、本発明による溶接法は、溶接作業自体よりも広く、より多くのステップを含む。
【００４１】
強度ラグ１の基材としてのニッケルは、黄銅又は青銅のパラメータとは大きく異なる溶接パラメータ、例えば融点を有している。溶接温度が高すぎると、青銅内へのニッケルの溶融が多くなり過ぎ、従って接続ピン２内への強度ラグ１の一部の過剰な入り込みが生じるが、これは回避されるべきである。
【００４２】
本発明によると、溶接前に、強度ラグ１は、少なくとも、接続ピン２とコンタクトリング３にそれぞれ面する表面の２つの部分７で、その外側の表面が変形させられる。この表面変形により、それぞれ局所的に接続ピン２とコンタクトリング３とに接触するように意図された凹凸４が各部分に形成される。
【００４３】
方法の各ステップについて１つの凹凸のみが図４及び図５には示されているが、参照符号４で示されているものは、全ての凹凸に適用される。
【００４４】
凹凸４は、変形した表面部分からの全ての平らではない突出物を意味している。これらの凹凸は、対称又は非対称であってよく、一連の異なる高さのものも使用可能であるが、有利には、規定された表面部分から同じ高さまで突出している。
【００４５】
接続ピン２又はコンタクトリング３に直接面している外面の各部分７に表面変形が限定されると有利である。これは図４に示されている。
【００４６】
強度ラグ１の外面全体に凹凸を設けることもでき、外面全体に設けられた表面変形は図５に示されている。例えば、このようなことは、強度ラグ１の回転中に表面変形が行われる場合に、円筒状の強度ラグ１の外面に必要なことがあり、例えば、旋盤上でローレット加工Ｂ，Ｂ’を行う場合には、外面全体の変形の方が、強度ラグ１の外面の部分７の変形よりも制作中に容易に得ることができる。
【００４７】
溶接前に、強度ラグ１は、接続ピン２とコンタクトリング３とに対して同時に押し付けられてよく、その圧力は、強度ラグ１の表面の部分７における凹凸４を接続ピン２及びコンタクトリング３に食い込ませる。実際、ニッケルは、青銅又は黄銅よりも硬い材料であり、従って強度ラグ１の外面の部分７の凹凸４の自由端部は、接続ピン２とコンタクトリング３の対向面に対して押し付けられることができ、少なくとも僅かにこれら２つの部分に入り込む。このステップは図４及び図５において符号Ｃで示されている。
【００４８】
図４及び図５に示すように、表面変形は、ローレット加工Ｂ，Ｂ’又は筋付けにより行われてよい。ローレット加工Ｂ，Ｂ’は、表面上に複数の筋を形成するステップを含む操作であり、筋同士が交差してよく、例えば少なくとも２つの組の筋があり、同じ組では互いに平行であり、一方の組の筋は、他方の組の筋に対して所定の角度を成している。筋付けは、互いに平行な一連の筋を形成することを意味する。ローレット加工Ｂ，Ｂ’は、強度ラグ１が有し得る形状である円筒部には極めて適している。ローレット加工Ｂ，Ｂ’は、旋盤上での機械加工により強度ラグ１上で行うことができる。
【００４９】
上述したように、凹凸４の形状が複数あることもある。例えば、凹凸４は、接続ピン２とコンタクトリング３に局所的に接触する強度ラグ１の面の各部分７により支持されるスパイクの形状であってもよい。別の例では、凹凸４は、強度ラグ１の面の各部分７により支持される、一連の分離した平行な筋の形状であってもよく、この筋は、局所的に接続ピン２とコンタクトリング３に接触する頂部を有している。これは、強度ラグ１の外面の部分７が、筋付けされた場合である。
【００５０】
この場合、一連の筋が、強度ラグ１上で横方向に延在していると好適である。
【００５１】
図４では、本発明による溶接法の第１の実施形態において、ステップＡで、ローレット加工ステップＢ，Ｂ’又は筋付けステップの前に、ダイスタンピングステップＡが行われてよい。ダイスタンピングステップＡは、ステップ０における強度ラグ１を平らにすることから始まる。
【００５２】
次いで、このダイスタンピングステップＡの後、ローレット加工ステップＢが続いてよく、次いで、強度ラグ１を接続ピン２とコンタクトリング３とに対して同時に押し付けるステップＣが続く。このステップＣでは、図１〜図３に示したように、コンタクトリング３は、強度ラグ１の下方にあってよく、強度ラグ１自体は接続ピン２の下方にあってよいが、この配置は逆であってもよい。
【００５３】
本発明の第１の実施形態によるこの方法の最後には、溶接ステップＤと、接続ピン２、強度ラグ１、コンタクトリング３から成る最終的に溶接されたアッセンブリＥの製作とが続く。
【００５４】
本発明の第２の実施形態によれば、ステップ０で参照される開始強度ラグ１から始まり、事前に強度ラグ１を変形することなしに筋付けステップＢ’が続いてよい。
【００５５】
筋付けステップＢ’は、強度ラグ１全体にわたって行われてよいが、この第２の実施形態では、これは必須ではない。次いで、ローレット加工筋付けステップＢ’には、溶接ステップＤと、最終的に溶接されたアッセンブリの製作Ｅとが続く。これら最後の２つのステップＤとＥは、本発明による溶接法の両実施形態に共通のものである。
【００５６】
ステップＥにおける最終状態の強度ラグ１は、本発明の２つの実施形態における食い込みの結果として、又は平坦にされた結果として、変形したものであってよい。本発明を限定することなく、１つの考えとして、ステップ０では、有利には円筒形である強度ラグ１が、ピン２とコンタクトリング３との間で０．５ｍｍの直径又は厚さを有している一方、最終的に溶接されたアッセンブリＥにおける強度ラグ１は、０．２５ｍｍの直径又は厚さしか有していなくてよい。即ち、０．２５ｍｍ分食い込んでいる。これは本発明を限定するものではない。
【００５７】
本発明による溶接法で行うことができる可能性のある別の表面変形は、接続ピン２及びコンタクトリング３に面する面の各部分７の粗さを増大させる研削による表面変形である。
【００５８】
強度ラグ１は、溶接前に錫メッキされてよい。錫メッキは、強度ラグ１に錫の層を塗布することから成る表面処理操作であり、この錫の層は、腐食に対して強度ラグを保護し、溶接可能性を改善する。
【００５９】
本発明はさらに、強度ラグ１によって各コンタクトリング３に接続された少なくとも２つの電気接続ピン２を有する加速度センサ８に関する。各強度ラグ１は、各接続ピン２及び各コンタクトリング３に、この種の方法によって溶接される。
【００６０】
本発明は、強度ラグ１の一部が接続ピン２内に過剰に入り込むことにより生じる強度ラグ１の平坦化を減じることができる。実際に、本発明による方法により、強度ラグ１の接続ピン２内への入り込みが減じられると同時に、一方では接続ピン２との、他方ではコンタクトリング３との強度ラグ１の接合面積がより大きくなることにより、溶接面積が増加する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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