JP5102802B2 - Manufacturing method of pressure sensor - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の筒内圧等を検知するための圧力センサの製造方法に関する。 The present invention relates to a pressure sensor manufacturing method for detecting an in-cylinder pressure of an internal combustion engine.
従来、内燃機関の筒内圧を検出し、例えば、ノッキング検出、燃焼圧のピーク位置検出、失火検出等を行うべく、圧力センサが用いられている。圧力センサは、例えば、一端側に環状の段差部を有する筒状の内ケースと、前記内ケースの外側に配置され、一端部に径方向内側に張り出す縮径部が形成された筒状の外ケースとを備えている。また、前記内ケースの段差部と外ケースの縮径部との間に形成された空間には、圧力検出素子(例えば、圧電素子)等の内部構成部品が設けられる(例えば、特許文献1等参照)。 Conventionally, a pressure sensor has been used to detect an in-cylinder pressure of an internal combustion engine and perform, for example, knocking detection, combustion pressure peak position detection, misfire detection, and the like. The pressure sensor is, for example, a cylindrical inner case having an annular stepped portion on one end side, and a cylindrical shape that is disposed outside the inner case and has a reduced diameter portion that protrudes radially inward at one end portion. And an outer case. Further, an internal component such as a pressure detection element (for example, a piezoelectric element) is provided in a space formed between the step portion of the inner case and the reduced diameter portion of the outer case (for example, Patent Document 1). reference).
ここで、上述の圧力センサは、例えば、次のようにして製造される。すなわち、前記内ケースの段差部上に、前記圧力検出素子等の内部構成部品を載置する。そして、内ケースの段差部と外ケースの縮径部との間で内部構成部品を挟み込むようにして、内ケースの外周側に前記外ケースを配置する。このとき、前記内ケースの一端部は、前記縮径部の内周部分に挿通され、前記縮径部から一端側へと突出した状態となっている。次いで、前記内ケースのうち、前記縮径部から突出状態にある一端部を径方向外側に倒し(すなわち、加締め加工を施し)、径方向外周側に延出する鍔状の加締め部を形成する。そして、当該加締め部と外ケース(縮径部)とを接合することで、前記圧力センサが得られる。 Here, the above-mentioned pressure sensor is manufactured as follows, for example. That is, internal components such as the pressure detection element are placed on the stepped portion of the inner case. Then, the outer case is disposed on the outer peripheral side of the inner case such that the inner component is sandwiched between the step portion of the inner case and the reduced diameter portion of the outer case. At this time, one end portion of the inner case is inserted into the inner peripheral portion of the reduced diameter portion and protrudes from the reduced diameter portion to one end side. Next, of the inner case, one end portion protruding from the reduced diameter portion is tilted outward in the radial direction (that is, subjected to caulking processing), and a bowl-shaped caulking portion extending outward in the radial direction is provided. Form. And the said pressure sensor is obtained by joining the said crimping part and an outer case (reduced diameter part).
ところで、前記内ケースの一端部の加締め加工に際しては、図12に示すように、所定の押さえ治具61と受け治具71とが用いられる。尚、前記押さえ治具61は、先端面が平坦状に形成されるとともに、先端外周面にはテーパ部62を有している。また、前記受け治具71は、内ケース81の内周形状と同様の外周形状を有している。
By the way, when crimping the one end portion of the inner case, a predetermined
内ケース81一端部の加締め加工の説明に戻り、まず、前記内ケース81に前記受け治具71を挿通し、当該受け治具71にて前記内ケース81等を保持する。次いで、前記内ケース81の一端部の開口に、前記押さえ治具61の先端部を押し入れる。これにより、押さえ治具61のテーパ部62によって、内ケース81の一端部が径方向外側へと拡径させられる。そして、平坦面を有する平坦化治具(図示せず)によって、内ケース81の一端部を押圧し、変形させることで、前記加締め部が形成される。
Returning to the explanation of the caulking process at one end of the
しかしながら、上記手法において用いられる前記押さえ治具61は、その先端部分に角部を具備している。そのため、内ケース81の一端部に加締め加工を施す際に、内ケース81のうち曲げの基点となる部位や内部構成部品の内周側部分に対して押さえ治具61からの応力が集中して加わってしまう。その結果、内ケースや内部構成部品に亀裂や欠け等の損傷が生じてしまうおそれがある。
However, the
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、内ケースの一端部に加締め加工を施すことで製造される圧力センサにおいて、内ケースや内部構成部品の損傷をより確実に防止することができる圧力センサの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to more reliably damage the inner case and the internal components in the pressure sensor manufactured by crimping one end of the inner case. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a pressure sensor that can be prevented.
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。 Hereinafter, each configuration suitable for solving the above-described object will be described in terms of items. In addition, the effect specific to the corresponding structure is added as needed.
構成1.本構成の圧力センサの製造方法は、軸線方向に延び、一端側に径方向内側に張り出す縮径部を有する筒状の外ケースと、
前記外ケースの内周側に配置されるとともに、環状の段差部を有する筒状の内ケースと、
前記段差部及び前記縮径部間に配置される環状の内部構成部品とを備え、
前記内ケースの一端に形成された径方向外側に膨出する加締め部が、前記縮径部に接合されてなる圧力センサの製造方法であって、
筒状の本体部、前記本体部よりも小径の一端部、並びに、前記本体部及び前記一端部を連接する前記段差部を有し、前記内ケースとなる筒状の内ケース構成体の前記段差部上に、前記内部構成部品を配置するとともに、前記段差部及び前記縮径部間で前記内部構成部品を挟み込むようにして前記内ケース構成体の外周に前記外ケースを配置した上で、
先端外周面が湾曲面状をなす初期用押さえ治具の先端部を、前記一端部の開口部に押し入れることで、前記内部構成部品に荷重を加えることなく、前記一端部の開口部を拡径する初期拡径工程と、
先端外周面が湾曲面状をなすとともに、前記初期用押さえ治具よりも大径の中期用押さえ治具の先端部を、前記一端部の開口部に押し入れることで、前記内部構成部品の内周側部分に荷重を加えつつ、前記一端部の開口部をさらに拡径する中期拡径工程と、
前記一端部に押圧力を加えることで、前記加締め部を形成する最終拡径工程とを含み、
前記中期拡径工程における押圧力を、前記最終拡径工程における押圧力よりも小さくしたことを特徴とする。
Configuration 1. The pressure sensor manufacturing method of the present configuration includes a cylindrical outer case having a reduced diameter portion extending in the axial direction and projecting radially inward at one end side;
A cylindrical inner case that is arranged on the inner peripheral side of the outer case and has an annular stepped portion,
An annular internal component disposed between the stepped portion and the reduced diameter portion;
A caulking portion bulging outward in the radial direction formed at one end of the inner case is a method of manufacturing a pressure sensor joined to the reduced diameter portion,
The step of the cylindrical inner case constituting body having the cylindrical main body, the one end having a smaller diameter than the main body, and the step connecting the main body and the one end. The inner component is disposed on the part, and the outer case is disposed on the outer periphery of the inner case component so as to sandwich the inner component between the stepped portion and the reduced diameter portion.
By pushing the tip of the initial holding jig whose outer peripheral surface has a curved surface into the opening of the one end, the opening of the one end is expanded without applying a load to the internal component. An initial expansion step of diameter;
The outer peripheral surface of the tip has a curved surface shape, and the inner end of the internal component is pushed by pushing the tip of the middle-term holding jig having a diameter larger than that of the initial holding jig into the opening of the one end. A medium-term diameter expansion step of further expanding the diameter of the opening at the one end while applying a load to the peripheral portion;
Including applying a pressing force to the one end portion to form the crimped portion, and a final diameter expansion step.
The pressing force in the medium-diameter expanding step is smaller than the pressing force in the final expanding step.
尚、「内部構成部品」としては、例えば、圧電素子等の圧力検出素子や、圧力検出素子及びケーシング間の通電を防止するための絶縁板、圧力検出素子上に配設される電極板等を挙げることができる。 The “internal component” includes, for example, a pressure detecting element such as a piezoelectric element, an insulating plate for preventing energization between the pressure detecting element and the casing, and an electrode plate disposed on the pressure detecting element. Can be mentioned.
上記構成1によれば、各押さえ治具の先端部を一端部の開口部(筒状をなす内ケース構成体の一端側に形成された開口部)に押し入れることにより、前記一端部の拡径加工がなされるが、前記押さえ治具の先端外周面(先端面と側面とのコーナー部分)は湾曲面状をなしている。従って、上述した従来技術のように先端部に角部を有する押さえ治具を用いる場合と比較して、応力の集中に伴う内ケース(内ケース構成体)の損傷をより確実に防止することができる。 According to the above-described configuration 1, by pushing the distal end portion of each holding jig into the opening portion at one end portion (the opening portion formed on the one end side of the cylindrical inner case structure), the one end portion is expanded. Although diameter processing is performed, the outer peripheral surface of the tip of the pressing jig (the corner portion between the tip surface and the side surface) has a curved surface shape. Therefore, as compared with the case of using a holding jig having a corner at the tip as in the conventional technique described above, it is possible to more reliably prevent damage to the inner case (inner case constituent body) due to stress concentration. it can.
また特に、初期拡径工程においては、内部構成部品に荷重を加えることなく、一端部の開口部が拡径される。すなわち、初期拡径工程においては、内部構成部品に荷重を加えない程度の外径を有する初期用押さえ治具が用いられており、一端部の開口部を急激に拡径することがない。従って、筒状の一端部に屈曲部分を形成することから、応力の集中ひいては内ケースの破損がより懸念される初期拡径工程において、一端部へと加わる応力を低減させることができる。その結果、内ケースに亀裂等の損傷が生じてしまうことを一層確実に防止することできる。 In particular, in the initial diameter expanding step, the opening at one end is expanded without applying a load to the internal components. That is, in the initial diameter expansion process, an initial pressing jig having an outer diameter that does not apply a load to the internal components is used, and the opening at one end is not rapidly expanded. Therefore, since the bent portion is formed at the one end of the cylindrical shape, the stress applied to the one end can be reduced in the initial diameter expansion process in which stress concentration and thus the inner case are more likely to be damaged. As a result, it is possible to more reliably prevent the inner case from being damaged such as a crack.
さらに、中期拡径工程においては、例えば、絶縁性セラミック等からなる圧電素子等の内部構成部品の内周側部分に荷重が加わることとなるが、このとき前記一端部に対する中期用押さえ治具先端面の接触面積は比較的小さなものとなる。そのため、内部構成部品に加わる圧力(面圧)が増大してしまい、内部構成部品の損傷が懸念される。この点、本構成1によれば、中期拡径工程において一端部に印加される押圧力が、最終拡径工程における押圧力よりも小さなものとされている。従って、内部構成部品に加わる圧力の増大を抑制することができ、内部構成部品の損傷をより確実に防止することができる。 Further, in the medium-term diameter expansion process, for example, a load is applied to the inner peripheral side portion of the internal component such as a piezoelectric element made of an insulating ceramic or the like. The contact area of the surface is relatively small. Therefore, the pressure (surface pressure) applied to the internal components increases, and there is a concern about damage to the internal components. In this regard, according to the present configuration 1, the pressing force applied to the one end portion in the medium-term diameter expansion step is set to be smaller than the pressing force in the final diameter expansion step. Accordingly, an increase in pressure applied to the internal components can be suppressed, and damage to the internal components can be more reliably prevented.
ところで、上記従来技術においては、応力の増大抑制を図るべく、一端部の内周面に潤滑油等が塗布され得る。ところが、この場合には、加締め部と外ケースの縮径部とを接合するにあたり、潤滑油の存在による両者の接合強度の低下が懸念されることから、潤滑油の除去という面倒な作業が必要となってしまう。この点、本構成1によれば、少なくとも三段階以上に分けて一端部の開口部を拡径するため、上記従来技術と比較して、一段階あたりに前記一端部に加わる応力を低減することができる。従って、一端部の拡径に際し、応力の増大抑制を図るための潤滑油等を一端部の内周面に塗布する必要がない。このため、形成された加締め部と外ケースの縮径部とを接合するにあたって、潤滑油の除去といった面倒な作業を要することなく、加締め部及び縮径部を強固に接合することができ、結果として、作業性の飛躍的な向上を図ることができる。 By the way, in the said prior art, lubricating oil etc. can be apply | coated to the internal peripheral surface of one end part in order to aim at suppression of the increase in stress. However, in this case, when joining the caulking portion and the reduced diameter portion of the outer case, there is a concern about the decrease in the joint strength due to the presence of the lubricating oil. It becomes necessary. In this regard, according to the present configuration 1, since the diameter of the opening at one end is divided into at least three steps or more, the stress applied to the one end per step is reduced as compared with the conventional technique. Can do. Therefore, it is not necessary to apply lubricating oil or the like for suppressing the increase in stress to the inner peripheral surface of the one end when the diameter of the one end is increased. For this reason, the caulking portion and the reduced diameter portion can be firmly joined without requiring a troublesome work such as removal of the lubricating oil when joining the formed caulking portion and the reduced diameter portion of the outer case. As a result, workability can be dramatically improved.
構成2.本構成の圧力センサの製造方法は、上記構成1において、前記初期拡径工程前における前記一端部の開口部の内径をDA(mm)とし、
前記初期拡径工程後、前記中期拡径工程前における前記一端部の開口部の内径をDB(mm)としたとき、
(DB−DA)/DA≦0.05
を満たすことを特徴とする。
After the initial diameter step, when the inner diameter of the opening of the end portion before the metaphase enlarged step was D B (mm),
(D B −D A ) / D A ≦ 0.05
It is characterized by satisfying.
上記構成2によれば、拡径前における一端部の開口部の内径DAに対する、初期拡径工程後における一端部の開口部の内径DBの拡径割合が5%以下とされている。従って、一端部への応力集中がより懸念される初期拡径工程において、一端部へと加わる応力をより一層低減することができ、内ケースの損傷を一層確実に防止することできる。
According to the
構成3.本構成の圧力センサの製造方法は、上記構成1又は2において、前記軸線方向一端側から見た形成予定の前記加締め部の面積をSK(mm2)とし、
前記中期拡径工程における、前記一端部に対する前記中期用押さえ治具の先端面の接触面積をSC(mm2)としたとき、
SC/SK≦0.2
を満たすことを特徴とする。
When the contact area of the tip surface of the holding jig for the medium term with respect to the one end portion in the medium term diameter expansion step is S C (mm 2 ),
S C / S K ≦ 0.2
It is characterized by satisfying.
上記構成3によれば、軸線方向一端側から見た形成予定の加締め部の面積をSKとし、中期拡径工程における一端部に対する中期用押さえ治具の先端面の接触面積をSCとしたとき、SC/SK≦0.2とされる。すなわち、一端部の開口部に押し入れられる中期用押さえ治具の先端部外径が比較的小さくされることから、加締め加工に際して一端部へと加わる応力をより抑制することができる。一方で、前記接触面積SCが比較的小さいことから、内部構成部品への圧力増大が一層懸念されるところであるが、上記構成1等を採用することで、当該懸念を払拭することができる。すなわち、本構成3によれば、一方への損傷を抑制すれば、他方の損傷が懸念される(接触面積を減少させれば、内ケースの損傷を抑制できるが、内部構成部品への圧力増大を招いてしまい、接触面積を増大させれば、内部構成部品への圧力を抑制できるが、内ケースに加わる応力が増大してしまう)という関係にある内ケース及び内部構成部品について、両者の破損をより確実に防止することができる。
According to the
構成4.本構成の圧力センサの製造方法は、上記構成1乃至3のいずれかにおいて、前記中期拡径工程においては、
前記中期用押さえ治具として先端部の外径の異なる複数の押さえ治具を用い、前記一端部の開口部を複数段階に亘り拡径することを特徴とする。
A plurality of pressing jigs having different outer diameters at the tip end portions are used as the medium-term pressing jig, and the opening of the one end portion is expanded in a plurality of stages.
上記構成4によれば、中期拡径工程は、複数の押さえ治具を用いて、複数段階に亘って前記一端部の開口部を徐々に拡径していくことで行われる。従って、内ケースへと加わる応力を効果的に低減させることができ、内ケースの破損をより一層確実に防止することができる。
According to the said
構成5.本構成の圧力センサの製造方法は、上記構成1乃至4のいずれかにおいて、前記最終拡径工程においては、
最終用押さえ治具として先端部の外径の異なる複数の押さえ治具を用い、前記一端部の開口部を複数段階に亘り拡径し、前記加締め部を形成することを特徴とする。
A plurality of pressing jigs having different outer diameters at the tip end portions are used as the final pressing jig, and the opening of the one end portion is expanded in a plurality of stages to form the crimped portion.
上記構成5によれば、最終拡径工程においては、複数の最終用押さえ治具を用いることで、多段階に分けて前記一端部が拡径される。従って、内ケースに加わる応力をより低減させることができ、内ケースに破損が生じてしまうことをより一層確実に防止できる。
According to the said
構成6.本構成の圧力センサの製造方法は、上記構成4又は5において、前記一端部の開口部の内径を10%以上13%以下ずつ拡径することを特徴とする。
上記構成6によれば、前記一端部の開口部を段階的に拡径していくにあたり、前記開口部の内径は、10%以上13以下ずつ拡径される。このため、前記開口部の急激な拡径に伴う内ケースの損傷をより確実に防止することができるとともに、前記開口部が少なくとも10%以上ずつ拡径されることから、生産性の向上を図ることが可能となる。
According to the
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、圧力センサ1の構成を示す断面図である。尚、図1に示すように、当該圧力センサ1は、使用時において、エンジンヘッドEHのプラグホールPHに挿通されるとともに、一端側がエンジンヘッドEH(プラグホールPHの底面)とスパークプラグSPとの間に配設されることとなる。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the pressure sensor 1. As shown in FIG. 1, the pressure sensor 1 is inserted into the plug hole PH of the engine head EH during use, and one end side is formed between the engine head EH (bottom surface of the plug hole PH) and the spark plug SP. It will be arranged in between.
圧力センサ1は、一端側に位置する筒状のセンサ本体2と、当該センサ本体2から軸線CL1に沿って他端側に延びる筒状部3とを備えている。
The pressure sensor 1 includes a cylindrical sensor
前記センサ本体2は、図2に示すように、ケーシング4と、当該ケーシング4内に積層状態で収納される、内部構成部品11を備えて構成されている。尚、内部構成部品11は、板パッキン5、圧電素子6、電極板7、絶縁板8、及び、絶縁性チューブ10から構成されている。
As shown in FIG. 2, the sensor
前記ケーシング4は、所定の肉厚(例えば、0.3mm)を有する金属製(例えば、SUS等)の板材により形成された内ケース41及び外ケース42が組み合わされることによって形成されている。
The
前記内ケース41は、軸線CL1に沿って延びる筒状をなしており、前記外ケース42の内周側に配置されている。また、内ケース41の一端側には、径方向内側に窄まるようにして形成された環状の段差部41Aが設けられている。さらに、内ケース41の一端部には、前記外ケース42の一端よりも軸線CL1方向一端側に位置するとともに、径方向外側に膨出する鍔状の加締め部41Bが形成されている。 The inner case 41 has a cylindrical shape extending along the axis CL <b> 1 and is disposed on the inner peripheral side of the outer case 42. Further, an annular step portion 41A formed so as to be constricted radially inward is provided on one end side of the inner case 41. Furthermore, at one end portion of the inner case 41, a hook-shaped caulking portion 41 </ b> B is formed which is located on one end side in the axis line CL <b> 1 direction relative to one end of the outer case 42 and bulges outward in the radial direction.
前記外ケース42は、軸線CL1に沿って延びる筒状をなしており、前記内ケース41の外周面との間で間隙を形成するようにして前記内ケース41の外周側に配置されている。また、外ケース42の一端部には、径方向内側に張り出すようにして形成された縮径部42Aが形成されている。そして、前記縮径部42Aに対して、前記加締め部41Bの端縁部が周方向に沿ってレーザー溶接されることにより、内ケース41が外ケース42に対して接合されている。尚、前記内部構成部品11は、ケーシング4内の空間のうち、特に内ケース41の段差部41Aと外ケース42の縮径部42Aとの間の環状空間に配置されている。
The outer case 42 has a cylindrical shape extending along the axis CL <b> 1 and is disposed on the outer peripheral side of the inner case 41 so as to form a gap with the outer peripheral surface of the inner case 41. Further, at one end portion of the outer case 42, a reduced
前記板パッキン5は、所定の金属材料(例えば、SUS等)によって形成されており、前記縮径部42Aの内側面上に配設されている。加えて、前記圧電素子6は、所定の絶縁性セラミック材料(例えば、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸鉛等)によって形成されており、前記板パッキン5に対して面接触状態で積み重なっている。
The plate packing 5 is formed of a predetermined metal material (for example, SUS) and is disposed on the inner side surface of the reduced
さらに、前記電極板7は、導電性金属材料によって平板リング状に形成されており、前記圧電素子6に積み重なるようにして配設されている。また、前記電極板7の外周部分には、リード線9の一端部が電気的に接続されている。当該リード線9は、端部以外が絶縁性材料で被覆された導線からなり、内ケース41及び外ケース42の間を通過し、前記筒状部3を伝って外部へと導出されている。
Further, the
併せて、前記絶縁板8は、所定の絶縁性材料により形成されるとともに、電極板7と内ケース41との間に介在している。当該絶縁板8によって、電極板7及び内ケース41間が絶縁状態とされている。
In addition, the insulating
加えて、前記内ケース41の内周面と圧電素子6等との間には、前記絶縁性チューブ10が配設されている。当該絶縁性チューブ10は、所定の絶縁性材料(例えば、シリコンゴムやフッ素ゴム等)によって形成されるとともに、軸線CL1に沿って延びる筒状をなしている。
In addition, the insulating
次に、上述した圧力センサ1の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the pressure sensor 1 mentioned above is demonstrated.
まず、図3に示すように、筒状の本体部51Aと、当該本体部51Aよりも小径の一端部51Bと、本体部51A及び一端部51Bを連接する段差部51C(前記段差部41Aに相当する)を有し、前記内ケース41となる筒状の内ケース構成体51を製造しておく。尚、前記一端部51Bは、所定の内径DA(例えば、12.0mm)を有している。そして、前記内ケース構成体51の段差部51C上に、予め作成した板パッキン5や圧電素子6等の内部構成部品11を配置するとともに、内部構成部品11(板パッキン5)上に縮径部42Aを位置させるようにして外ケース42を内ケース構成体51の外周側に配置する。尚、前記縮径部42Aは、所定の内径DO(例えば、12.75mm)を有しており、前記板パッキン5や圧電素子6等の内径は、それぞれ前記縮径部42Aの内径DO以上(例えば、12.8mm)とされている。
First, as shown in FIG. 3, a cylindrical main body 51A, one
次いで、前記内ケース構成体51(一端部51B)の開口部を径方向外側に倒し(加締め加工を施し)、前記加締め部41Bを形成する工程について説明する。
Next, a process of forming the crimped
まず、図4に示すように、先端中心部分に円柱状の突部32を有する円柱状の受け治具31を前記内ケース構成体51に挿通し、内ケース構成体51等を保持する。そして、初期拡径工程においては、図5に示すように、先端中心部分に前記突部32を挿入可能な穴部21Hを有するとともに、先端外周面が湾曲面状をなす初期用押さえ治具としての第1押さえ治具21を用いて、前記一端部51Bの開口部を拡径する。すなわち、前記突部32を前記穴部21Hに挿入しつつ、前記第1押さえ治具21の先端部を所定の荷重(例えば、13kN)で前記一端部51Bの開口部に押し入れることで、一端部51Bの開口部を拡径する。その後、前記第1押さえ治具21を一端部51Bから引き抜く。尚、前記第1押さえ治具51Bの先端部は、前記外ケース42の内径DOよりも小さい一方で、拡径前における前記一端部51Bの内径DAよりも5%以内(例えば、5%)だけ拡径された外径D1(例えば、12.6mm)を有している。そのため、初期拡径工程においては、圧電素子6等の内部構成部品11に対して圧力が加わることがない。また、初期拡径工程を経た前記一端部51Bの開口部の内径DBは、拡径前の一端部51Bの内径DAと比較して5%以内の分だけ拡径されることとなる。
First, as shown in FIG. 4, a
次いで、中期拡径工程においては、図6,7に示すように、先端部が所定の外径D2(例えば、14.0mm)を有する第2押さえ治具22と、先端部が所定の内径D3(例えば、15.5mm)を有する第3押さえ治具23とを用いて、複数段階(本実施形態では、2段階)に分けて段階的に前記一端部51Bの開口部を拡径する。すなわち、前記第2押さえ治具22の先端部を所定の荷重(例えば、6kN)で前記一端部51Bの開口部に押し入れることで、一端部51Bの開口部を拡径し、その後、前記第2押さえ治具22を引き抜く。次いで、前記第3押さえ治具23の先端部を所定の荷重(例えば、6kN)で前記一端部51Bの開口部に押し入れることで、一端部51Bの開口部を拡径し、第3押さえ治具23を引き抜く。ここで、前記第2、第3押さえ治具22,23による押圧荷重は、後述する第4〜第7押さえ治具24〜27による押圧荷重よりも小さなもの(例えば、半分以下)とされている。尚、前記第2、第3押さえ治具22,23は、前記第1押さえ治具21と同様に先端外周面が湾曲面状をなしている。また、押さえ治具22,23は、先端中央部分に前記穴部21Hと同一形状の穴部22H,23Hを有しており、一端部51Bを拡径する際には、前記受け治具31の突部32が、穴部22H,23Hに挿入されることとなっている。尚、前記第2、第3押さえ治具22,23が、中期用押さえ治具に相当する。
Next, in the medium-term diameter expansion step, as shown in FIGS. 6 and 7, the second
また、本実施形態において、前記第2押さえ治具22の外径D2は、前記第1の押さえ治具の外径D1よりも10%以上13%以下拡径されたものであり、前記第3押さえ治具23の外径D3は、前記第2押さえ治具22の外径D2よりも10%以上13%以下(例えば、10%以上12%以下)拡径されたものである。従って、前記一端部51Bの内径についても10%以上13%以下ずつ拡径されている。
In the present embodiment, the outer diameter D2 of the second
併せて、中期拡径工程においては、形成予定の前記加締め部41Bを前記軸線CL1方向一端側から見たときの面積をSK(mm2)とし、一端部51Bに対する第2押さえ治具22の先端面の接触面積をSC2(mm2)とし、一端部51Bに対する第3押さえ治具23の先端面の接触面積をSC3(mm2)としたとき、SC2/SK≦0.1、及び、SC3/SK≦0.2を満たすこととなっている。すなわち、中期拡径工程においては、一端部51Bに対する押さえ治具22,23の先端面の接触面積が比較的小さなものとされている。
In addition, in the medium-term diameter expansion step, the area when the
次に、最終拡径工程においては、図8,9,10,11に示すように、先端部がそれぞれ所定の外径を有するとともに、前記各押さえ治具21〜23と同様に、先端外周面が湾曲面状をなす第4押さえ治具24、第5押さえ治具25、第6押さえ治具26、及び、第7押さえ治具27を用いて、一端部51Bの開口部が拡径され、前記加締め部41Bが形成される。すなわち、図8,9に示すように、前記第4、第5押さえ治具24,25の先端部をこの順序で前記一端部51Bの開口部に対して挿脱することで、前記小径部51Bを徐々に拡径する。そして、図10,11に示すように、前記第6、第7押さえ治具26,27の先端面で前記一端部51Bを押圧することにより、径方向外側に膨出する鍔状の前記加締め部41Bが形成され、内ケース41が構成される。尚、前記第4〜第7押さえ治具24〜27が、最終用押さえ治具に相当する。
Next, in the final diameter increasing step, as shown in FIGS. 8, 9, 10, and 11, the tip end portion has a predetermined outer diameter, and the tip outer peripheral surface is similar to the
また、最終拡径工程においては、第4、第5押さえ治具24,25の先端部外径D4,D5を第3、第4押さえ治具23,24の外径D3,D4よりも10%以上13%以下だけ拡径したり、各押さえ治具24〜27による押圧荷重を適宜変更したりすることで、前記一端部51Bの開口部を10%以上13%以下ずつ拡径するようになっている。但し、第4〜第7押さえ治具24〜27により一端部51Bへと加えられる押圧力(荷重)は、中期拡径工程における第2、第3押さえ治具22,23から加えられる押圧力と比較して大きなもの(例えば、13kN〜17kN)とされている。また、第4〜第7押さえ治具24〜27は、上述した押さえ治具21〜23と同様に、先端中央部分にそれぞれ穴部24H,25H,26H,27Hを有しており、一端部51Bを拡径する際には、前記穴部24H〜27Hに対して前記突部32が挿入されるようになっている。
Further, in the final diameter increasing step, the outer diameters D4 and D5 of the tip ends of the fourth and fifth
次いで、前記加締め部41Bの外周縁部と前記外ケース42の縮径部42Aとを周方向に沿ってレーザー溶接することにより、前記外ケース42に対して前記内ケース41が接合され、前記圧力センサ1が得られる。尚、前記内ケース41及び外ケース42間に、シリコンゴム等を充填することとしてもよい。
Next, the inner case 41 is joined to the outer case 42 by laser welding the outer peripheral edge portion of the crimped
以上詳述したように、本実施形態によれば、各押さえ治具21〜27の先端部を一端部51Bの開口部に押し入れることにより、一端部51Bの拡径加工がなされるが、前記押さえ治具21〜27の先端外周面は湾曲面状をなしている。従って、上述した従来技術のように先端部に角部を有する押さえ治具を用いる場合と比較して、応力の集中に伴う内ケース41(内ケース構成体51)の損傷をより確実に防止することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the diameter of the one
また特に、初期拡径工程においては、内部構成部品11に荷重を加えることなく、一端部51Bの開口部が拡径される。すなわち、初期拡径工程においては、内部構成部品11に荷重を加えない程度の外形を有する第1押さえ治具21が用いられており、一端部51Bの開口部を急激に拡径することがない。従って、筒状の一端部51Bに屈曲部分を形成することから、応力の集中ひいては内ケース41の破損がより懸念される初期拡径工程において、一端部51Bへと加わる応力を低減させることができる。その結果、内ケース41に亀裂等の損傷が生じてしまうことを一層確実に防止することできる。
In particular, in the initial diameter expansion process, the opening of the one
さらに、中期拡径工程において、圧電素子6等の内部構成部品11の内周側部分に荷重が加わることとなるが、このときには、SC2/SK≦0.1、及び、SC3/SK≦0.2を満たすように、一端部51Bに対する第2、第3押さえ治具22,23先端面の接触面積は比較的小さなものとなる。そのため、内部構成部品に加わる圧力(面圧)が増大してしまい、内部構成部品の損傷が懸念されるが、この点、上記実施形態によれば、中期拡径工程において一端部51Bに印加される押圧力が、最終拡径工程において一端部51Bに加えられる押圧力よりも小さなものとされている。従って、内部構成部品11に加わる圧力の増大を抑制することができ、内部構成部品11の損傷をより確実に防止することができる。
Furthermore, in the medium-term diameter expansion step, a load is applied to the inner peripheral side portion of the internal component 11 such as the
また、少なくとも3段階以上(本実施形態では、7段階)に分けて一端部51Bの開口部を拡径することで一端部51Bに加わる応力を抑制できることから、応力低減を図るべく、一端部51Bの内周面に潤滑油等を塗布する必要がない。このため、形成された加締め部41Bと外ケース42の縮径部42Aとを接合するにあたって、潤滑油の除去といった面倒な作業を要することなく、加締め部41B及び縮径部42Aをより確実に、かつ、より強固に接合することができ、結果として、作業性の飛躍的な向上を図ることができる。
Further, since the stress applied to the one
さらに、拡径前における一端部51Bの開口部の内径DAに対する、初期拡径工程後、中期拡径工程前における一端部51Bの開口部の内径DBの拡径割合が5%以下とされている。従って、初期拡径工程において、一端部51Bへと加わる応力をより一層効果的に抑制することができ、内ケース41の損傷をより一層確実に防止することできる。
Furthermore, to the inner diameter D A of the opening of the one
併せて、中期拡径工程及び最終拡径工程は、複数の押さえ治具22〜27を用いて、複数段階に亘って前記一端部51Bの開口部を徐々に拡径していくことで行われるため、内ケース(一端部51B)へと加わる応力を効果的に低減させることができ、内ケース41の破損をより一層確実に防止することができる。また、一端部51Bを段階的に拡径する際に、一端部51Bの開口部の拡径割合が10%以上13%以下とされる。そのため、前記開口部の急激な拡径に伴う内ケース41の損傷をより確実に防止することができるとともに、前記開口部が少なくとも10%以上ずつ拡径されることから、生産性の向上を図ることができる。
In addition, the medium-term diameter expansion process and the final diameter expansion process are performed by gradually increasing the diameter of the opening of the one
さらに、一端部51Bの拡径加工に際しては、各押さえ治具21〜27の穴部21H〜27Hに対して、受け治具31に設けられた突部32が挿入される。従って、前記一端部51Bを偏りなく均等に拡径することができ、ひいては加締め部41Bを精度よく成形することができる。このため、縮径部42Aに対して加締め部41Bを径方向にずれることなく接合することができ、結果として、外観品質や接合強度の向上等を図ることができる。
Further, when the diameter of the one
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。 In addition, it is not limited to the description content of the said embodiment, For example, you may implement as follows. Of course, other application examples and modification examples not illustrated below are also possible.
(a)上記実施形態では、初期拡径工程において、第1押さえ治具21を用いて(すなわち、1段階で)一端部51Bの開口部を拡径することとしているが、圧電素子6等の内部構成部品11に押圧力を加えない構成とすれば、初期拡径工程を複数の押さえ治具を用いて(すなわち、複数段階に分けて)行うこととしてもよい。
(A) In the above embodiment, in the initial diameter expansion step, the opening of the one
また、中期拡径工程においては、第2、第3押さえ治具23,24を用いて、すなわち2段階に分けて、一端部51Bの開口部を拡径することとしていが、中期拡径工程においては、1段階、又は、3段階以上の多段階に分けて一端部51Bの開口部を拡径することとしてもよい。
Further, in the medium-term diameter expansion step, the second and third
併せて、最終拡径工程では、第4〜第7の押さえ治具24〜27を用いて、すなわち4段階に分けて、一端部51Bの開口部を拡径することとしているが、最終拡径工程における一端部51B開口部の拡径をより少ない段階又はより多い段階に分けて行うこととしてもよい。
In addition, in the final diameter expanding step, the fourth to seventh
すなわち、内ケース41や圧電素子6の形状や強度など種々の要因を鑑みて、初期拡径工程、中期拡径工程、及び、最終拡径工程における一端部51Bの拡径段階数を適宜変更することとしてもよい。
That is, in consideration of various factors such as the shape and strength of the inner case 41 and the
(b)上記実施形態では、中期拡径工程において、一端部51Bに対する第2押さえ治具22,23先端面の接触面積SC2,SC3が、SC2/SK≦0.1、及び、SC3/SK≦0.2を満たすように構成されているが、一端部51Bに対する第2、第3押さえ治具22,23の先端面の接触面積が、上記式を満たさないこととしてもよい。
(B) In the above embodiment, in the medium-term diameter expansion step, the contact areas S C2 and S C3 of the tip surfaces of the second
(c)上記実施形態において、内部構成部品11は板パッキン5や圧電素子6等から構成されているが、内部構成部品11を構成する部材はこれらに限定されるものではない。
(C) In the above embodiment, the internal component 11 is constituted by the plate packing 5, the
1…圧力センサ
21…第1押さえ治具
22…第2押さえ治具
23…第3押さえ治具
24…第4押さえ治具
25…第5押さえ治具
26…第6押さえ治具
27…第7押さえ治具
41…内ケース
41A…段差部
41B…加締め部
42…外ケース
42A…縮径部
51…内ケース構成体
51A…本体部
51B…一端部
51C…段差部
CL1…軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (6)
前記外ケースの内周側に配置されるとともに、環状の段差部を有する筒状の内ケースと、
前記段差部及び前記縮径部間に配置される環状の内部構成部品とを備え、
前記内ケースの一端に形成された径方向外側に膨出する加締め部が、前記縮径部に接合されてなる圧力センサの製造方法であって、
筒状の本体部、前記本体部よりも小径の一端部、並びに、前記本体部及び前記一端部を連接する前記段差部を有し、前記内ケースとなる筒状の内ケース構成体の前記段差部上に、前記内部構成部品を配置するとともに、前記段差部及び前記縮径部間で前記内部構成部品を挟み込むようにして前記内ケース構成体の外周に前記外ケースを配置した上で、
先端外周面が湾曲面状をなす初期用押さえ治具の先端部を、前記一端部の開口部に押し入れることで、前記内部構成部品に荷重を加えることなく、前記一端部の開口部を拡径する初期拡径工程と、
先端外周面が湾曲面状をなすとともに、前記初期用押さえ治具よりも大径の中期用押さえ治具の先端部を、前記一端部の開口部に押し入れることで、前記内部構成部品の内周側部分に荷重を加えつつ、前記一端部の開口部をさらに拡径する中期拡径工程と、
前記一端部に押圧力を加えることで、前記加締め部を形成する最終拡径工程とを含み、
前記中期拡径工程における押圧力を、前記最終拡径工程における押圧力よりも小さくしたことを特徴とする圧力センサの製造方法。 A cylindrical outer case having a reduced diameter portion extending in the axial direction and projecting radially inward on one end side;
A cylindrical inner case that is arranged on the inner peripheral side of the outer case and has an annular stepped portion,
An annular internal component disposed between the stepped portion and the reduced diameter portion;
A caulking portion bulging outward in the radial direction formed at one end of the inner case is a method of manufacturing a pressure sensor joined to the reduced diameter portion,
The step of the cylindrical inner case constituting body having the cylindrical main body, the one end having a smaller diameter than the main body, and the step connecting the main body and the one end. The inner component is disposed on the part, and the outer case is disposed on the outer periphery of the inner case component so as to sandwich the inner component between the stepped portion and the reduced diameter portion.
By pushing the tip of the initial holding jig whose outer peripheral surface has a curved surface into the opening of the one end, the opening of the one end is expanded without applying a load to the internal component. An initial expansion step of diameter;
The outer peripheral surface of the tip has a curved surface shape, and the inner end of the internal component is pushed by pushing the tip of the middle-term holding jig having a diameter larger than that of the initial holding jig into the opening of the one end. A medium-term diameter expansion step of further expanding the diameter of the opening at the one end while applying a load to the peripheral portion;
Including applying a pressing force to the one end portion to form the crimped portion, and a final diameter expansion step.
A pressure sensor manufacturing method, wherein a pressing force in the medium-term diameter expansion step is made smaller than a pressing force in the final diameter expansion step.
前記初期拡径工程後、前記中期拡径工程前における前記一端部の開口部の内径をDB(mm)としたとき、
(DB−DA)/DA≦0.05
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の圧力センサの製造方法。 The inner diameter of the opening at the one end before the initial diameter expansion step is D A (mm),
After the initial diameter step, when the inner diameter of the opening of the end portion before the metaphase enlarged step was D B (mm),
(D B −D A ) / D A ≦ 0.05
The method for manufacturing a pressure sensor according to claim 1, wherein:
前記中期拡径工程における、前記一端部に対する前記中期用押さえ治具の先端面の接触面積をSC(mm2)としたとき、
SC/SK≦0.2
を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧力センサの製造方法。 The area of the caulking portion to be formed as seen from one end side in the axial direction is S K (mm 2 ),
When the contact area of the tip surface of the holding jig for the medium term with respect to the one end portion in the medium term diameter expansion step is S C (mm 2 ),
S C / S K ≦ 0.2
The method for manufacturing a pressure sensor according to claim 1, wherein:
前記中期用押さえ治具として先端部の外径の異なる複数の押さえ治具を用い、前記一端部の開口部を複数段階に亘り拡径することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の圧力センサの製造方法。 In the medium-term diameter expansion step,
4. The method according to claim 1, wherein a plurality of holding jigs having different outer diameters at the tip end portions are used as the middle-stage holding jig, and the opening of the one end portion is expanded in a plurality of stages. The manufacturing method of the pressure sensor of description.
最終用押さえ治具として先端部の外径の異なる複数の押さえ治具を用い、前記一端部の開口部を複数段階に亘り拡径し、前記加締め部を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の圧力センサの製造方法。 In the final diameter expansion step,
A plurality of pressing jigs having different outer diameters at the tip end portions are used as a final pressing jig, and the opening portion of the one end portion is expanded in a plurality of stages to form the crimped portion. The manufacturing method of the pressure sensor in any one of 1-4.
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