專利名稱：爆震傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非共振型的爆震傳感器，其安裝在內(nèi)燃機中，如果內(nèi)燃機中產(chǎn)生爆震振動，該振動將經(jīng)由夾壓保持在其內(nèi)部的壓電元件轉(zhuǎn)變成電壓信號，接著該電壓信號將作為輸出信號向外部導(dǎo)出。
(2)背景技術(shù)對于以前的爆震傳感器，嵌合在基座筒部上且包含壓電元件的傳感器本體由螺母來夾壓保持(例如，參照專利文獻1)。
對于這種傳感器，利用轉(zhuǎn)矩扳手施緊頭等工具對螺母的施緊進行轉(zhuǎn)矩管理，對壓電元件施加規(guī)定的負載，但是由于螺母的施緊轉(zhuǎn)矩的變動、螺母的內(nèi)螺紋部及筒部上刻有的外螺紋部的摩擦系數(shù)和尺寸的變動等，施加在壓電元件上的預(yù)加載并不穩(wěn)定，存在爆震檢測時的輸出特性、檢測靈敏度會產(chǎn)生變動等問題。
為了解決如上所述的問題，本發(fā)明人提出了日本專利特愿2004-301484中所記載的發(fā)明。
對于這種傳感器，使用按壓金屬件在軸線方向上施加外部負載，使嵌合在基座筒部上的擋圈壓下，并在傳感器本體處于受壓的狀態(tài)下，從擋圈的側(cè)面沖入沖壓件，通過沖入該沖壓件而形成的凸部鉚接固定到筒部上預(yù)先形成的環(huán)狀槽內(nèi)。日本專利特愿2004-301484號公報對于具有上述結(jié)構(gòu)的爆震傳感器，擋圈被鉚接固定到筒部的環(huán)狀槽內(nèi)，傳感器本體由基座的凸緣部和擋圈予以夾壓保持，但是，例如在因設(shè)備的變動而產(chǎn)生沖壓件在軸線方向上的位置偏差時，產(chǎn)生塑性變形的擋圈的凸部沒被充分地壓入環(huán)狀槽內(nèi)，夾壓保持力產(chǎn)生變動，使得施加在壓電元件上的預(yù)加載變得不穩(wěn)定，從而存在輸出特性、檢測靈敏度變得不穩(wěn)定等問題。
(3)發(fā)明內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種通過減小傳感器本體上的夾壓保持力變動、對壓電元件施加穩(wěn)定的預(yù)加載而使輸出特性、檢測靈敏度變得穩(wěn)定等的爆震傳感器。
本發(fā)明中的爆震傳感器包括由凸緣部及從該凸緣部起沿著軸線方向延伸的筒部構(gòu)成的基座；嵌合在所述筒部的外周部上、包含壓電元件的傳感器本體；以及嵌合在所述筒部的外周部上、和所述凸緣部一起對所述傳感器本體進行夾壓保持的擋圈，在所述筒部的外周面上形成有沿著圓周方向延伸的槽，在所述擋圈的外周面上朝直徑方向內(nèi)側(cè)沖入按壓工具，產(chǎn)生塑性變形的擋圈的凸部被壓入、固定在所述槽內(nèi)，所述凸部形成時，在所述擋圈的外周面上同時形成的凹部在軸線方向上的長度要比所述槽在軸線方向上的長度長。
根據(jù)本發(fā)明中的爆震傳感器，通過減小傳感器本體上的夾壓保持力變動、對壓電元件施加穩(wěn)定的預(yù)加載而使輸出特性、檢測靈敏度變得穩(wěn)定。
(4)


圖1是表示本發(fā)明的實施形態(tài)1中的爆震傳感器的剖視圖。
圖2是圖1的主要部位的放大圖。
圖3是圖1的爆震傳感器在裝配過程中的剖視圖。
圖4是沿著圖3中的IV-IV線的剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施形態(tài)2中的爆震傳感器的主要部位的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施形態(tài)3中的爆震傳感器的主要部位的剖視圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施形態(tài)4中的爆震傳感器的主要部位的剖視圖。
圖8是圖7中的爆震傳感器在裝配過程中的剖視圖。
(符號說明)1、30、40、50、60爆震傳感器3基座
4凸緣部5筒部6傳感器本體7擋圈8壓電元件19槽20凸部21凹部23沖壓件(按壓工具)24角部(5)具體實施方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明，在各圖中，相同或相當?shù)牟考?、部位都標記相同的符號進行說明。
實施形態(tài)1圖1是表示本發(fā)明的實施形態(tài)1中的爆震傳感器1的剖視圖。
在該爆震傳感器1中，基座3的中間部形成有沿軸線方向延伸的通孔2。該基座3由在其下端部上形成的圓板形狀的凸緣部4和從該凸緣部4起沿著軸線方向延伸的筒部5構(gòu)成。在該筒部5的外周部上嵌合有傳感器本體6。此外，在該筒部5的外周部上嵌合有金屬制成的擋圈7，利用該擋圈7和凸緣部4對傳感器本體6進行夾壓保持。
在傳感器本體6中，在將通過基座3傳遞的軸線方向的振動作為電壓信號輸出的環(huán)狀壓電元件8的下表面，抵接有由導(dǎo)電金屬板制成的下側(cè)端板9。而在壓電元件8的上表面，抵接有由導(dǎo)電金屬板制成的上側(cè)端板10。在下側(cè)端板9和凸緣部4之間，設(shè)置有圓環(huán)狀的下側(cè)絕緣層11。在上側(cè)端板10上，設(shè)置有圓環(huán)狀的上側(cè)絕緣層12。
此外，在傳感器本體6中，在上側(cè)絕緣層12上設(shè)置有用于對壓電元件8施加激振力的環(huán)狀加重物13。在該加重物13和擋圈7之間，設(shè)置有盤形彈簧14。該盤形彈簧14用于防止在擋圈7嵌合到筒部5上時有急劇的、過大的擠壓負載施加在壓電元件8上而使其產(chǎn)生破壞，同時用于使因內(nèi)燃機的爆振振動而易于產(chǎn)生加重物13的振動。
傳感器本體6由壓電元件8、下側(cè)端板9、上側(cè)端板10、下側(cè)絕緣層11、上側(cè)絕緣層12、加重物13以及盤形彈簧14構(gòu)成。
傳感器本體6的下側(cè)端板9及上側(cè)端板10分別利用焊接與連接器的一對端子16連接。
基座3、傳感器本體6及擋圈7由合成樹脂(例如，注冊商標尼龍66)制成的殼體17加以覆蓋。該殼體17和連接器的殼體18一體化形成。又，該連接器與未圖示的點火時期控制裝置電性連接。
圖2是圖1的爆震傳感器1的主要部位的放大圖。
在筒部5的外周面上形成有沿著圓周方向延伸的槽19。
在該槽19中，由于從擋圈7的外周面朝著直徑方向內(nèi)側(cè)作用的推壓力，產(chǎn)生塑性變形的擋圈7的凸部20被壓入，擋圈7被鉚接固定在筒部5上。
在與該凸部20相對的擋圈7的外周面上形成有凹部21。
該凹部21在軸線方向上的長度L1比槽19在軸線方向上的長度L2要長。
在該實施形態(tài)中，L1為1.2mm，L2為1.0mm。
下面參照圖3、圖4對具有上述結(jié)構(gòu)的爆震傳感器的制造順序進行說明。
首先，在基座3的筒部5上，依次嵌入下側(cè)絕緣層11、下側(cè)端板9、壓電元件8、上側(cè)端板10、上側(cè)絕緣層12、加重物13、盤形彈簧14及擋圈7。
然后，通過未圖示的測壓元件等重量計對按壓金屬件22施加軸線方向的外部負載F，使擋圈7壓下，并在達到規(guī)定負載的位置上停止壓下動作。接著，在按壓傳感器本體6的狀態(tài)下，從擋圈7的側(cè)方向朝箭頭A的方向?qū)⒆鳛榘磯汗ぞ叩臎_壓件23沖入，使擋圈7以大致等間距的4個部位鉚接固定到筒部5的槽19內(nèi)，將傳感器本體6以規(guī)定的預(yù)加載夾壓保持在擋圈7和凸緣部4之間。
最后，用錫焊或電阻焊等方法將端子16分別連接到下側(cè)端板9、上側(cè)端板10上，通過樹脂模制成形對基座3的筒部5的除內(nèi)周面及兩端面之外部分進行覆蓋，而形成殼體17。與此同時，使用于提取信號的連接器的殼體18也從殼體17的一個側(cè)面突出通過樹脂模制成形一體地形成。
具有上述結(jié)構(gòu)的爆震傳感器利用插入基座3上的通孔2中的螺栓安裝到內(nèi)燃機上。然后，如果內(nèi)燃機中產(chǎn)生爆震振動，則傳感器本體6會和爆震振動一體地振動，該振動經(jīng)由壓電元件8轉(zhuǎn)變成電壓信號，接著該電壓信號經(jīng)由下側(cè)端板9及上側(cè)端板10、端子16，作為輸出信號發(fā)送到點火時期控制裝置。
根據(jù)該實施形態(tài)1中的爆震傳感器，凹部21在軸線方向上的長度L1要比槽19在軸線方向上的長度L2長，因此，可以吸收因設(shè)備的變動而產(chǎn)生的沖壓件23在軸線方向上的位置偏差以及筒部5在軸線方向上的槽19的位置偏差的變動。
這樣，可以抑制被夾在、并被夾壓保持在擋圈7和凸緣部4之間的傳感器本體6的夾壓保持強度的變動。因此，可以對壓電元件8正確地施加規(guī)定的預(yù)加載，使輸出特性、檢測靈敏度穩(wěn)定化。
此外，和以前的爆震傳感器相比，沖壓件23的直徑要大，沖壓件23用較小的沖入量(沖程)便可以確保被壓入槽19中且產(chǎn)生塑性變形的凸部20的體積，故擋圈7相對于基座3的緊固可靠性提高。此外，沖壓件23的壽命也可延長，制造成本降低。
實施形態(tài)2圖5是表示本發(fā)明的實施形態(tài)2中的爆震傳感器30的剖視圖。
在該實施形態(tài)中，除了擋圈7的厚度D1的值比槽19的深度D2的值要大外，和實施形態(tài)1一樣。
根據(jù)該實施形態(tài)2中的爆震傳感器，擋圈7的厚度D1的值比槽19的深度D2的值要大，與實施形態(tài)1相比，由于擋圈7的厚度D1大，故相對于通過按壓金屬件22按壓傳感器本體6的軸線方向上的外部負載來說，擋圈7的許用屈曲負載增大。因此，擋圈7的屈曲變形被抑制，傳感器本體6上的夾壓保持強度變動減小。
又，如果擋圈7的厚度過大，擋圈7的塑性變形性便會變差，從而難以確保被壓入槽19內(nèi)且產(chǎn)生塑性變形的凸部20的體積，因此，擋圈7的厚度D1最好是在槽19的深度D2的1倍到2倍之間。
實施形態(tài)3圖6是表示本發(fā)明的實施形態(tài)3中的爆震傳感器40的剖視圖。
在實施形態(tài)1、2中，槽19的角部為錐形，與此相對，在該實施形態(tài)中，槽19的入口側(cè)的角部24幾乎成直角形狀。
其他的結(jié)構(gòu)和實施形態(tài)1一樣。
根據(jù)該實施形態(tài)3中的爆震傳感器，槽19的入口側(cè)的角部24幾乎成直角形狀，因此，和角部為錐形的實施形態(tài)1、2相比，對傳感器本體6的夾壓保持起作用的槽19的面積變大，夾壓保持強度增大，故擋圈7相對基座3的緊固可靠性提高。
但是，在形成槽19時所產(chǎn)生的切屑大量堆積在角部24上，在這種狀態(tài)下，該切屑可能進入壓電元件8的電極間，使電極間短路。
為了防止這種情況，必須對角部24進行倒角，以除去角部24上堆積的切屑。為此，角部24必須進行最小為R0.3以下或C0.3以下的倒角。
實施形態(tài)4圖7是表示本發(fā)明的實施形態(tài)4中的爆震傳感器50的剖視圖。
在該實施形態(tài)中，擋圈7上形成的凹部21為朝著開口側(cè)擴大的形狀。
其他的結(jié)構(gòu)和實施形態(tài)1一樣。
在該實施形態(tài)中，如圖8所示，沖壓件23的前端部為錐形，在利用按壓金屬件22按壓傳感器本體6的狀態(tài)下，從擋圈7的側(cè)方向朝箭頭A的方向?qū)_壓件23沖入，使擋圈7以大致等間距的4個部位鉚接固定到筒部5的槽19內(nèi)。
根據(jù)該實施形態(tài)4中的爆震傳感器50，沖壓件23的前端部為錐形，在將沖壓件23沖入擋圈7中以及在將其拔出時，可使擋圈7和沖壓件23之間產(chǎn)生的摩擦力減小，使沖壓件23的沖入和拔出動作圓滑化。
此外，因為在將沖壓件23沖入擋圈7中時的摩擦力減小，所以沖壓件23的壽命也可延長。
又，如果凹部21的錐角θ過大，則將沖壓件23沖入擋圈7中時的摩擦力增大，擋圈7的凸部20的塑性變形量減小，使擋圈7相對基座3的緊固可靠性降低。因此，錐角θ最好最大為45°。
權(quán)利要求
1.一種爆震傳感器，包括由凸緣部及從該凸緣部起沿著軸線方向延伸的筒部構(gòu)成的基座；嵌合在所述筒部的外周部上、包含壓電元件的傳感器本體；以及嵌合在所述筒部的外周部上、和所述凸緣部一起對所述傳感器本體進行夾壓保持的擋圈，在所述筒部的外周面上形成有沿著圓周方向延伸的槽，在所述擋圈的外周面上朝直徑方向內(nèi)側(cè)沖入按壓工具，產(chǎn)生塑性變形的擋圈的凸部被壓入、固定在所述槽內(nèi)，其特征在于，所述凸部形成時，在所述擋圈的外周面上同時形成的凹部在軸線方向上的長度要比所述槽在軸線方向上的長度長。
2.如權(quán)利要求1所述的爆震傳感器，其特征在于，所述擋圈的厚度D1和所述槽的深度D2的關(guān)系滿足D2≤D1≤2D2。
3.如權(quán)利要求1或2所述的爆震傳感器，其特征在于，對所述槽的入口側(cè)的角部實施C0.3以下或R0.3以下的倒角加工。
4.如權(quán)利要求1或2所述的爆震傳感器，其特征在于，所述凹部是朝開口側(cè)擴大的形狀。
全文摘要
提供一種通過減小傳感器本體上的夾壓保持力變動、對壓電元件施加穩(wěn)定的預(yù)加載而使輸出特性、檢測靈敏度穩(wěn)定等的爆震傳感器。本發(fā)明的爆震傳感器(1)，包括由凸緣部(4)及筒部(5)構(gòu)成的基座(3)；嵌合在筒部(5)的外周部上、包含壓電元件(8)的傳感器本體(6)；以及嵌合在筒部(5)的外周部上、和凸緣部(4)一起對傳感器本體(6)進行夾壓保持的擋圈(7)，在筒部(5)的外周面上形成有槽(19)，沖壓件沖入擋圈(7)的外周面，產(chǎn)生塑性變形的擋圈(7)的凸部(20)被壓入、固定在槽(19)內(nèi)，在形成凸部(20)時，在擋圈(7)的外周面上同時形成的凹部(21)在軸線方向上的長度要比槽(19)在軸線方向上的長度長。
文檔編號G01H17/00GK1971228SQ20061006793
公開日2007年5月30日 申請日期2006年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日
發(fā)明者橫井章人, 柴田治昌 申請人:三菱電機株式會社