(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面が開放された環状のセンサ部品収容部を有したセンサ保持ケースの内周壁上部及び外周壁上部が、前記上面の開放部を閉じるように加締め成形されて、前記センサ部品収容部に組み込まれた圧電センサを前記加締め成形により形成された内径側上壁部及び外径側上壁部とこれらの上壁部に対向する収容部底壁とで予圧を付与した状態に挾持させるガスケット型圧力センサの製造方法であって、
前記加締め成形を実施するプレス装置の押し型には、前記外周壁上部を加締めるリング状の加締め部が先端に形成された筒状のガイド型と、このガイド型の中心軸上に保持されて前記ガイド型の加締め動作時に内周壁上部を加締めるパンチ型と、前記ガイド型と前記パンチ型との間に配備されて先端が前記圧電センサに当接されるウエイト型と、このウエイト型を前記圧電センサ側に付勢する予圧ばねと、を備えて、
前記ウエイト型により前記圧電センサに所定の予圧を付与した状態で、前記ガイド型及びパンチ型を前記外周壁上部及び内周壁上部の上に同時に降下させて、前記圧電センサが所定の予圧付与状態のまま前記外周壁上部及び内周壁上部によって固定される所定の傾斜角度まで、前記外周壁上部及び内周壁上部を加締め成形するプリ加締め工程を実施した後、
前記プレス装置の押し型を、前記外周壁上部及び内周壁上部を同時に平押しする平型に変更して、前記外周壁上部及び内周壁上部を最終形状となる外径側上壁部及び内径側上壁部へと加締め成形する本加締め工程を実施することを特徴とするガスケット型圧力センサの製造方法。
【請求項２】
前記プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度が、加締め時に割れの発生を防止する角度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のガスケット型圧力センサの製造方法。
【請求項３】
前記プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度と、前記外周壁上部の傾斜角度とが異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスケット型圧力センサの製造方法。
【請求項４】
前記プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度が、前記外周壁上部の傾斜角度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガスケット型圧力センサの製造方法。
【請求項５】
前記プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度と、前記外周壁上部の傾斜角度とが等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載のガスケット型圧力センサの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のガスケット型圧力センサの製造方法により製造されたガスケット型圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室の圧力変化を測定するべくスパークプラグのガスケット装填部に取り付けられるガスケット型圧力センサの製造方法及びガスケット型圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のガスケット型圧力センサの構成を示したものである。
ここに示したガスケット型圧力センサ１０１は、下記特許文献１に開示されたガスケット型圧力センサと同一の構成のもので、センサ保持ケース１０３内に圧電センサ１０７が予圧状態で収容・保持される。
【０００３】
センサ保持ケース１０３は、当初、図示のように、上面が開放された環状のセンサ部品収容部１０３ａを有した構造に形成されており、圧電センサ１０７を構成するリング状の各部品１１１，１１２，１１３，１１４や絶縁チューブ１１５等をセンサ部品収容部１０３ａに装填した後、当該センサ保持ケース１０３の内周壁１０３ｂの上部１０４及び外周壁１０３ｃの上部１０５を、上面の開放部を閉じるように加締め成形する。
センサ部品収容部１０３ａに組み込まれた圧電センサ１０７は、前述した加締め成形により形成された内径側上壁部及び外径側上壁部とこれらの上壁部に対向する収容部１０３ａの底壁とで予圧を付与した状態に挾持される。
【０００４】
これまで、図４に示したガスケット型圧力センサ１０１の製造工程において、圧電センサ１０７が装填されたセンサ保持ケース１０３の加締め工程は、図５に示す手順で行われている。
即ち、まず、図５（ａ）に示すように、圧電センサ１０７が装填されたセンサ保持ケース１０３の内周壁１０３ｂの上部１０４を専用の内周加締め型１２１により所定の傾斜角度に加締め成形する。ここに、所定の傾斜角度とは、曲げ成形された内周壁１０３ｂの上部１０４が、圧電センサ１０７の内周部を所定の予圧付与状態に固定保持する角度である。
【０００５】
次いで、図５（ｂ）に示すように、センサ保持ケース１０３の外周壁１０３ｃの上部１０５を専用の外周加締め型１２３により所定の傾斜角度に加締め成形する。
次いで、図５（ｃ）に示すように、加締め用の押し型を、平型１２５に変更して、内周壁１０３ｂ及び外周壁１０３ｃの傾斜した上部１０４，１０５を、センサ保持ケース１０３の上面の開放部を閉じるように加締め成形する。
【０００６】
図５（ｃ）の加締め工程が終了すると、センサ保持ケース１０３のセンサ部品収容部１０３ａに組み込まれた圧電センサ１０７は、前述した加締め成形により形成された内径側上壁部１３１及び外径側上壁部１３２とこれらの上壁部１３１，１３２に対向する収容部１０３ａの底壁１０３ｄとで予圧を付与した状態に挾持された完成形態のガスケット型圧力センサ１０１になる。
【０００７】
図６は、従来のガスケット型圧力センサの他の例の構成を示したものである。
ここに示したガスケット型圧力センサ１４１は、下記特許文献２に開示されたガスケット型圧力センサと同一の構成のもので、センサ保持ケース１４３内に圧電センサ１０７が予圧状態で収容・保持される。
ここに示したガスケット型圧力センサ１４１の場合、センサ保持ケース１４３は、内側ケース部材１４５と外側ケース部材１４６とに分割されている。
【０００８】
内側ケース部材１４５は、圧電センサ１０７の上面側を覆う上面壁部１４５ａと、この上面壁部１４５ａの内周縁から下方に延出して圧電センサ１０７の内周側を覆う内周壁部１４５ｂと、前記上面壁部１４５ａの外周から上方に延出した筒状の内周筒壁部１４５ｃとを備えたもので、当初、内周壁部１４５ｂの先端には、図６に矢印Ａで示す方向の加締め成形により外側ケース部材１４６の底部に重ね合わせた状態に成形される重ね壁部１４５ｄが連設されている。
【０００９】
一方、外側ケース部材１４６は、圧電センサ１０７の底面側を覆う底壁部１４６ａと、この底壁部１４６ａの外周から上方に延びる筒状の外周筒壁部１４６ｂとを備えている。
内側ケース部材１４５の内周筒壁部１４５ｃと外側ケース部材１４６の外周筒壁部１４６ｂとで形成される円筒形の隙間は、圧電センサ１０７に接続されるリード線１５１の通路となっている。
【００１０】
【特許文献１】特開平４−５５３４号公報
【特許文献２】特開平６−２８１５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、図５に示したように、センサ保持ケース１０３の内周側と外周側とを、個別に加締め成形する従来のガスケット型圧力センサの製造方法は、センサ保持ケース１０３の加締め工程に時間がかかり、生産性が悪いという問題があった。
【００１２】
また、図４及び図６に示した従来のガスケット型圧力センサ１０１、１４１は、いずれも、加締め工程で圧電センサ１０７の上に折り曲げた壁部材による押圧によって圧電センサ１０７に予圧を付与するもので、加締めた際の金属板の弾性変形（バックリング）によって、予圧にばらつきが生じ易く、予圧のばらつきによってセンサ感度にばらつきが生じ、測定精度の安定したガスケット型圧力センサを量産することが難しいという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解消することに係り、センサ保持ケースの加締め工程の所要時間を短縮して生産性を向上させることができ、また、圧電センサへ付与する予圧のばらつきを抑止して、測定精度の安定したガスケット型圧力センサを量産することが可能なガスケット型圧力センサの製造方法及びガスケット型圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の前述した目的は、下記の構成により達成される。
（１）  上面が開放された環状のセンサ部品収容部を有したセンサ保持ケースの内周壁上部及び外周壁上部が、前記上面の開放部を閉じるように加締め成形されて、前記センサ部品収容部に組み込まれた圧電センサを前記加締め成形により形成された内径側上壁部及び外径側上壁部とこれらの上壁部に対向する収容部底壁とで予圧を付与した状態に挾持させるガスケット型圧力センサの製造方法であって、
前記加締め成形を実施するプレス装置の押し型には、前記外周壁上部を加締めるリング状の加締め部が先端に形成された筒状のガイド型と、このガイド型の中心軸上に保持されて前記ガイド型の加締め動作時に内周壁上部を加締めるパンチ型と、前記ガイド型と前記パンチ型との間に配備されて先端が前記圧電センサに当接されるウエイト型と、このウエイト型を前記圧電センサ側に付勢する予圧ばねと、を備えて、
前記ウエイト型により前記圧電センサに所定の予圧を付与した状態で、前記ガイド型及びパンチ型を前記外周壁上部及び内周壁上部の上に同時に降下させて、前記圧電センサが所定の予圧付与状態のまま前記外周壁上部及び内周壁上部によって固定される所定の傾斜角度まで、前記外周壁上部及び内周壁上部を加締め成形するプリ加締め工程を実施した後、
前記プレス装置の押し型を、前記外周壁上部及び内周壁上部を同時に平押しする平型に変更して、前記外周壁上部及び内周壁上部を最終形状となる外径側上壁部及び内径側上壁部へと加締め成形する本加締め工程を実施することを特徴とするガスケット型圧力センサの製造方法。
【００１５】
（２）  前記プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度が、加締め時に割れの発生を防止する角度に設定されていることを特徴とする前記（１）に記載のガスケット型圧力センサの製造方法。
【００１６】
（３）  前記プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度と、前記外周壁上部の傾斜角度とが異なることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のガスケット型圧力センサの製造方法。
【００１７】
（４）  前記プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度が、前記外周壁上部の傾斜角度よりも小さいことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のガスケット型圧力センサの製造方法。
【００１８】
（５）  前記プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度と、前記外周壁上部の傾斜角度とが等しいことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のガスケット型圧力センサの製造方法。
（６）  前記（１）〜（５）のいずれかに記載のガスケット型圧力センサの製造方法により製造されたガスケット型圧力センサ。
【００１９】
上記（１）の構成によれば、センサ保持ケースの内周壁上部及び外周壁上部を所定の傾斜状態に加締め成形する処理では、プリ加締め工程用の専用の押し型で内周壁上部及び外周壁上部に対して同時に実施するため、内周壁上部と外周壁上部とをそれぞれ別工程で加締め成形していた従来の製造方法と比較して、加締め工程数を削減でき、加締め工程数の削減によりセンサ保持ケースの加締め工程の所要時間を短縮してガスケット型圧力センサの生産性を向上させることができる。
【００２０】
また、センサ保持ケースの内周壁上部と外周壁上部とを所定の傾斜状態に加締めるプリ加締め工程では、予め、プリ加締め工程用に用意されているウエイト型によりケース内の圧電センサに所定の予圧を付与した状態にしているため、加締め付けられる内周壁上部及び外周壁上部は、圧電センサに付与する予圧の反力が作用しない無負荷状態で折曲げ成形をすることができ、加締めによる折り曲げ精度を向上させることができる。
【００２１】
従って、折り曲げ成形した内周壁上部及び外周壁上部が、ウエイト型によって付与した予圧付与状態のままの圧電センサをしっかりと固定することができ、ウエイト型による予圧を解除しても、圧電センサに付与される予圧が変動することが極めて少なく、圧電センサへ付与する予圧のばらつきを抑止して、測定精度の安定したガスケット型圧力センサを量産することが可能になる。
【００２２】
前記（２）の構成によれば、プリ加締め工程における内周壁上部の傾斜角度が、加締め時に割れの発生を防止する角度に設定されているので、内周壁に割れのない、高精度で圧力を測定できるガスケット型圧力センサを提供することができる。
【００２３】
前記（３）の構成によれば、プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度と、前記外周壁上部の傾斜角度とが異なることにより、内周壁及び外周壁のそれぞれの加締めに適した傾斜角度でプリ加締めを行うことができる。
【００２４】
前記（４）の構成によれば、プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度が、前記外周壁上部の傾斜角度よりも小さいことにより、内周壁に加わる引張応力が、外周壁に加わる圧縮応力よりも小さくなり、内周壁への負荷が低減される。
【００２５】
前記（５）の構成によれば、プリ加締め工程における前記内周壁上部の傾斜角度と、前記外周壁上部の傾斜角度とが等しいことにより、内周壁側及び外周壁側の両方で同時に、センサへの予圧を保持することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によるガスケット型圧力センサの製造方法及びガスケット型圧力センサによれば、センサ保持ケースの内周壁上部及び外周壁上部の加締め成形を同時に行うため、センサ保持ケースの加締め工程の所要時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【００２７】
また、圧電センサへ付与する予圧のばらつきを抑止して、測定精度の安定したガスケット型圧力センサを量産することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係るガスケット型圧力センサの製造方法の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るガスケット型圧力センサの製造方法の一実施形態における加締め工程の説明図、図２は図１（ｂ）の拡大図、図３は図１（ｂ）のＢ部拡大図である。
【００２９】
この一実施形態のガスケット型圧力センサの製造方法は、内燃機関の燃焼室の圧力変化を測定するべくスパークプラグのガスケット装填部に取り付けられるガスケット型圧力センサ１の製造方法である。
【００３０】
ガスケット型圧力センサ１は、例えば図４に示した従来のガスケット型圧力センサ１０１と同様の構成のものでよく、金属製のセンサ保持ケース３内に圧電センサ７を構成する各種部品が予圧状態で収容・保持される。
【００３１】
センサ保持ケース３は、当初、上面が開放された環状のセンサ部品収容部３ａを有した構造に形成されており、圧電センサを構成する各種部品をセンサ部品収容部３ａに装填した後、当該センサ保持ケース３の内周壁３ｂの上部４及び外周壁３ｃの上部５を、上面の開放部を閉じるように加締め成形する。
【００３２】
圧電センサ７を構成する各種部品としては、図３に示すように、センサ保持ケース３の底壁側から順に、板パッキン４１、圧電素子４２、電極板４４、絶縁板１５、板パッキン４６，４７が積層状態に組み込まれる。圧電素子１２と電極版１４の内径側には、絶縁チューブ１３が装着される。
【００３３】
本実施形態の製造方法では、図１（ａ）に示すように、上面が開放されたセンサ保持ケース３のセンサ部品収容部３ａに圧電センサ７を構成する各種部品を装填して、加締め成形を実施するプレス装置１１の下型１２にセットする。
【００３４】
次いで、図１（ｂ）に示すように、プリ加締め工程用の専用の押し型１４によってプリ加締め工程による加締め成形を実施し、その後、図１（ｃ）に示すように、押し型を本加締め工程用の専用の押し型１６に変更して、本加締め工程による加締め成形を実施して、最終形状のガスケット型圧力センサ１を得る。
【００３５】
以下、図１（ｂ）に示したプリ加締め工程、図１（ｃ）に示した本加締め工程について、更に詳しく説明する。
図１（ｂ）のプリ加締め工程で使用する専用の押し型１４は、図２にも示しているように、センサ保持ケース３の外周壁３ｃの上部５を加締めるリング状の加締め部２１ａが先端に形成された筒状のガイド型２１と、このガイド型２１の中心軸Ｏ上に螺着により固定保持されてガイド型２１の加締め動作時に内周壁３ｂの上部４を先端の加締め部２３ａにより加締めるパンチ型２３と、ガイド型２１とパンチ型２３との間に昇降可能に配備されて先端２５ａが圧電センサ７に当接されるウエイト型２５と、このウエイト型２５を圧電センサ７側に付勢する予圧ばね２７と、を備えている。
【００３６】
ガイド型２１とパンチ型２３は、プレス装置１１の昇降ヘッド３１にねじ止めにより固定保持される。
ウエイト型２５は、ガイド型２１とパンチ型２３との間の円筒状の隙間２８に昇降自在に装備されている。
【００３７】
予圧ばね２７は、パンチ型２３を下型１２側に付勢するように、隙間２８内に圧縮状態で組み込まれる。予圧ばね２７がパンチ型２３を付勢する力は、センサ保持ケース３内の圧電センサ７に所定の予圧がかかるように設定されている。
【００３８】
ガイド型２１の先端の加締め部２１ａと、パンチ型２３の先端の加締め部２３ａは、いずれも所定の角度で傾斜した傾斜面となっていて、加締め先である外周壁３ｃ及び内周壁３ｂの上部を、所定の傾斜状態（傾斜角度）となるまで加締め成形する。
【００３９】
加締め成形の際、センサ保持ケース３の内周壁３ｂの上部４には引っ張り荷重が作用し、外周壁３ｃの上部５には圧縮荷重が作用する。そのため、内周壁３ｂは、外周壁３ｃと比較して、加締め初期に割れが生じ易い。
【００４０】
そこで、本実施形態では、内周側を加締める加締め部２３ａの鉛直方向に対する傾斜角を、外周側を加締める加締め部２１ａの鉛直方向に対する傾斜角よりも小さく設定して、割れを生じ難くしている。
【００４１】
また、各加締め部２１ａ，２３ａの傾斜角は、これらの加締め部２１ａ，２３ａによって折り曲げられた内周壁３ｂ及び外周壁３ｃの上部４，５の傾斜によって圧電センサ７を固定保持できる程度に、設定されている。
【００４２】
予圧ばね２７によって付勢されているウエイト型２５の先端２５ａは、図１（ａ）に示すように、ガイド型２１やパンチ型２３の加締め部２１ａ，２３ａよりも突出していて、加締め部２１ａ，２３ａがセンサ保持ケース３の内周壁３ｂの上部４や外周壁３ｃの上部５を加締め始める前に圧電センサ７に当接して、予圧をかける。
【００４３】
即ち、図１（ｂ）に示したプリ加締め工程では、ウエイト型２５により圧電センサ７に所定の予圧を付与した状態で、ガイド型２１及びパンチ型２３を外周壁３ｃの上部５及び内周壁３ｂの上部４の上に同時に降下させて、圧電センサ７が所定の予圧付与状態のまま外周壁３ｃの上部５及び内周壁３ｂの上部４によって固定される所定の傾斜状態（傾斜角度）まで、外周壁３ｃの上部５及び内周壁３ｂの上部４を加締め成形する。
【００４４】
図１（ｃ）の本加締め工程で使用する専用の押し型１６は、外周壁３ｃの上部５及び内周壁３ｂの上部４を同時に平押しする平型である。
【００４５】
この本加締め工程では、平型である押し型１６により、外周壁３ｃの上部５及び内周壁３ｂの上部４をセンサ保持ケース３の上面の開放部を閉じるように加締め成形することにより、最終形状となる外径側上壁部５ａ及び内径側上壁部４ａへと加締め成形する。これによって、センサ保持ケース３のセンサ部品収容部３ａに組み込まれた圧電センサ７が、内径側上壁部４ａ及び外径側上壁部５ａとこれらの上壁部４ａ，５ａに対向する収容部底壁３ｄとで予圧を付与した状態に挾持されたガスケット型圧力センサ１を得る。
【００４６】
図１に示したガスケット型圧力センサの製造方法の場合、センサ保持ケース３の内周壁３ｂの上部４及び外周壁３ｃの上部５を所定の傾斜状態に加締め成形する処理では、プリ加締め工程用の専用の押し型で内周壁３ｂの上部４及び外周壁３ｃの上部５に対して同時に実施するため、内周壁の上部と外周壁の上部とをそれぞれ別工程で加締め成形していた従来の製造方法と比較して、加締め工程数を削減でき、加締め工程数の削減によりセンサ保持ケース３の加締め工程の所要時間を短縮してガスケット型圧力センサの生産性を向上させることができる。
【００４７】
また、センサ保持ケース３の内周壁３ｂの上部４と外周壁３ｃの上部５とを所定の傾斜状態に加締めるプリ加締め工程では、予め、プリ加締め工程用に用意されているウエイト型２５によりケース内の圧電センサ７に所定の予圧を付与した状態にしているため、加締め付けられる内周壁３ｂの上部４及び外周壁３ｃの上部５は、圧電センサ７に付与する予圧の反力が作用しない無負荷状態で折曲げ成形をすることができ、加締めによる折り曲げ精度を向上させることができる。
【００４８】
従って、折り曲げ成形した内周壁３ｂの上部４及び外周壁３ｃの上部５が、ウエイト型２５によって付与した予圧付与状態のままの圧電センサ７をしっかりと固定することができ、ウエイト型２５による予圧を解除しても、圧電センサ７に付与される予圧が変動することが極めて少なく、圧電センサ７へ付与する予圧のばらつきを抑止して、測定精度の安定したガスケット型圧力センサを量産することが可能になる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、プリ加締め工程における内周壁の傾斜角度と外周壁の傾斜角度とは、等しくてもよい。両傾斜角度が等しいと、内周壁及び外周壁により同時に圧電センサに予圧を付与することができ、圧電センサに安定した予圧を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るガスケット型圧力センサの製造方法の一実施形態における加締め工程の説明図である。
【図２】図１（ｂ）の拡大図である。
【図３】図１（ｂ）のＢ部拡大図である。
【図４】従来のガスケット型圧力センサの構成を示す分解斜視図である。
【図５】従来のガスケット型圧力センサの製造方法における加締め工程の説明図である。
【図６】従来の別の構造のガスケット型圧力センサの要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ガスケット型圧力センサ
３  センサ保持ケース
３ａ  センサ部品収容部
３ｂ  内周壁
３ｃ  外周壁
４，５  上部
７  圧電センサ
１１  プレス装置
１４，１６  押し型
２１  ガイド型
２１ａ  加締め部
２３  パンチ型
２３ａ  加締め部
２５  ウエイト型
２５ａ  先端
２７  予圧ばね
２８  隙間
【図１】
0004938731.tif 000002
【図２】
0004938731.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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