CN100451590C - 爆震传感器 - Google Patents
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Abstract
提供一种通过减小传感器本体上的夹压保持力变动、对压电元件施加稳定的预加载而使输出特性、检测灵敏度稳定等的爆震传感器。本发明的爆震传感器(1)，包括：由凸缘部(4)及筒部(5)构成的基座(3)；嵌合在筒部(5)的外周部上、包含压电元件(8)的传感器本体(6)；以及嵌合在筒部(5)的外周部上、和凸缘部(4)一起对传感器本体(6)进行夹压保持的挡圈(7)，在筒部(5)的外周面上形成有槽(19)，冲压件冲入挡圈(7)的外周面，产生塑性变形的挡圈(7)的凸部(20)被压入、固定在槽(19)内，在形成凸部(20)时，在挡圈(7)的外周面上同时形成的凹部(21)在轴线方向上的长度要比槽(19)在轴线方向上的长度长。
Description
(1)技术领域
本发明涉及一种非共振型的爆震传感器，其安装在内燃机中，如果内燃机中产生爆震振动，该振动将经由夹压保持在其内部的压电元件转变成电压信号，接着该电压信号将作为输出信号向外部导出。
(2)背景技术
对于以前的爆震传感器，嵌合在基座筒部上且包含压电元件的传感器本体由螺母来夹压保持(例如，参照专利文献1)。
对于这种传感器，利用转矩扳手施紧头等工具对螺母的施紧进行转矩管理，对压电元件施加规定的负载，但是由于螺母的施紧转矩的变动、螺母的内螺纹部及筒部上刻有的外螺纹部的摩擦系数和尺寸的变动等，施加在压电元件上的预加载并不稳定，存在爆震检测时的输出特性、检测灵敏度会产生变动等问题。
为了解决如上所述的问题，本发明人提出了日本专利特愿2004-301484中所记载的发明。
对于这种传感器，使用按压金属件在轴线方向上施加外部负载，使嵌合在基座筒部上的挡圈压下，并在传感器本体处于受压的状态下，从挡圈的侧面冲入冲压件，通过冲入该冲压件而形成的凸部铆接固定到筒部上预先形成的环状槽内。
[专利文献1]日本专利公开2006-112953号公报
对于具有上述结构的爆震传感器，挡圈被铆接固定到筒部的环状槽内，传感器本体由基座的凸缘部和挡圈予以夹压保持，但是，例如在因设备的变动而产生冲压件在轴线方向上的位置偏差时，产生塑性变形的挡圈的凸部没被充分地压入环状槽内，夹压保持力产生变动，使得施加在压电元件上的预加载变得不稳定，从而存在输出特性、检测灵敏度变得不稳定等问题。
(3)发明内容
为了解决上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种通过减小传感器本体上的夹压保持力变动、对压电元件施加稳定的预加载而使输出特性、检测灵敏度变得稳定等的爆震传感器。
本发明中的爆震传感器包括：由凸缘部及从该凸缘部起沿着轴线方向延伸的筒部构成的基座；嵌合在所述筒部的外周部上、包含压电元件的传感器本体；以及嵌合在所述筒部的外周部上、和所述凸缘部一起对所述传感器本体进行夹压保持的挡圈，在所述筒部的外周面上形成有沿着圆周方向延伸的槽，在所述挡圈的外周面上朝直径方向内侧冲入按压工具，产生塑性变形的挡圈的凸部被压入、固定在所述槽内，所述凸部形成时，在所述挡圈的外周面上同时形成的凹部在轴线方向上的长度要比所述槽在轴线方向上的长度长。
根据本发明中的爆震传感器，通过减小传感器本体上的夹压保持力变动、对压电元件施加稳定的预加载而使输出特性、检测灵敏度变得稳定。
(4)附图说明
图1是表示本发明的实施形态1中的爆震传感器的剖视图。
图2是图1的主要部位的放大图。
图3是图1的爆震传感器在装配过程中的剖视图。
图4是沿着图3中的IV-IV线的剖视图。
图5是表示本发明的实施形态2中的爆震传感器的主要部位的剖视图。
图6是表示本发明的实施形态3中的爆震传感器的主要部位的剖视图。
图7是表示本发明的实施形态4中的爆震传感器的主要部位的剖视图。
图8是图7中的爆震传感器在装配过程中的剖视图。
(符号说明)
1、30、40、50、60爆震传感器
3基座
4凸缘部
5筒部
6传感器本体
7挡圈
8压电元件
19槽
20凸部
21凹部
23冲压件(按压工具)
24角部
(5)具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施形态进行说明，在各图中，相同或相当的部件、部位都标记相同的符号进行说明。
实施形态1
图1是表示本发明的实施形态1中的爆震传感器1的剖视图。
在该爆震传感器1中，基座3的中间部形成有沿轴线方向延伸的通孔2。该基座3由在其下端部上形成的圆板形状的凸缘部4和从该凸缘部4起沿着轴线方向延伸的筒部5构成。在该筒部5的外周部上嵌合有传感器本体6。此外，在该筒部5的外周部上嵌合有金属制成的挡圈7，利用该挡圈7和凸缘部4对传感器本体6进行夹压保持。
在传感器本体6中，在将通过基座3传递的轴线方向的振动作为电压信号输出的环状压电元件8的下表面，抵接有由导电金属板制成的下侧端板9。而在压电元件8的上表面，抵接有由导电金属板制成的上侧端板10。在下侧端板9和凸缘部4之间，设置有圆环状的下侧绝缘层11。在上侧端板10上，设置有圆环状的上侧绝缘层12。
此外，在传感器本体6中，在上侧绝缘层12上设置有用于对压电元件8施加激振力的环状加重物13。在该加重物13和挡圈7之间，设置有盘形弹簧14。该盘形弹簧14用于防止在挡圈7嵌合到筒部5上时有急剧的、过大的挤压负载施加在压电元件8上而使其产生破坏，同时用于使因内燃机的爆振振动而易于产生加重物13的振动。
传感器本体6由压电元件8、下侧端板9、上侧端板10、下侧绝缘层11、上侧绝缘层12、加重物13以及盘形弹簧14构成。
传感器本体6的下侧端板9及上侧端板10分别利用焊接与连接器的一对端子16连接。
基座3、传感器本体6及挡圈7由合成树脂(例如，注册商标尼龙66)制成的壳体17加以覆盖。该壳体17和连接器的壳体18一体化形成。又，该连接器与未图示的点火时期控制装置电性连接。
图2是图1的爆震传感器1的主要部位的放大图。
在筒部5的外周面上形成有沿着圆周方向延伸的槽19。
在该槽19中，由于从挡圈7的外周面朝着直径方向内侧作用的推压力，产生塑性变形的挡圈7的凸部20被压入，挡圈7被铆接固定在筒部5上。
在与该凸部20相对的挡圈7的外周面上形成有凹部21。
该凹部21在轴线方向上的长度L1比槽19在轴线方向上的长度L2要长。
在该实施形态中，L1为1.2mm，L2为1.0mm。
下面参照图3、图4对具有上述结构的爆震传感器的制造顺序进行说明。
首先，在基座3的筒部5上，依次嵌入下侧绝缘层11、下侧端板9、压电元件8、上侧端板10、上侧绝缘层12、加重物13、盘形弹簧14及挡圈7。
然后，通过未图示的测压元件等重量计对按压金属件22施加轴线方向的外部负载F，使挡圈7压下，并在达到规定负载的位置上停止压下动作。接着，在按压传感器本体6的状态下，从挡圈7的侧方向朝箭头A的方向将作为按压工具的冲压件23冲入，使挡圈7以大致等间距的4个部位铆接固定到筒部5的槽19内，将传感器本体6以规定的预加载夹压保持在挡圈7和凸缘部4之间。
最后，用锡焊或电阻焊等方法将端子16分别连接到下侧端板9、上侧端板10上，通过树脂模制成形对基座3的筒部5的除内周面及两端面之外部分进行覆盖，而形成壳体17。与此同时，使用于提取信号的连接器的壳体18也从壳体17的一个侧面突出通过树脂模制成形一体地形成。
具有上述结构的爆震传感器利用***基座3上的通孔2中的螺栓安装到内燃机上。然后，如果内燃机中产生爆震振动，则传感器本体6会和爆震振动一体地振动，该振动经由压电元件8转变成电压信号，接着该电压信号经由下侧端板9及上侧端板10、端子16，作为输出信号发送到点火时期控制装置。
根据该实施形态1中的爆震传感器，凹部21在轴线方向上的长度L1要比槽19在轴线方向上的长度L2长，因此，可以吸收因设备的变动而产生的冲压件23在轴线方向上的位置偏差以及筒部5在轴线方向上的槽19的位置偏差的变动。
这样，可以抑制被夹在、并被夹压保持在挡圈7和凸缘部4之间的传感器本体6的夹压保持强度的变动。因此，可以对压电元件8正确地施加规定的预加载，使输出特性、检测灵敏度稳定化。
此外，和以前的爆震传感器相比，冲压件23的直径要大，冲压件23用较小的冲入量(冲程)便可以确保被压入槽19中且产生塑性变形的凸部20的体积，故挡圈7相对于基座3的紧固可靠性提高。此外，冲压件23的寿命也可延长，制造成本降低。
实施形态2
图5是表示本发明的实施形态2中的爆震传感器30的剖视图。
在该实施形态中，除了挡圈7的厚度D1的值比槽19的深度D2的值要大外，和实施形态1一样。
根据该实施形态2中的爆震传感器，挡圈7的厚度D1的值比槽19的深度D2的值要大，与实施形态1相比，由于挡圈7的厚度D1大，故相对于通过按压金属件22按压传感器本体6的轴线方向上的外部负载来说，挡圈7的许用屈曲负载增大。因此，挡圈7的屈曲变形被抑制，传感器本体6上的夹压保持强度变动减小。
又，如果挡圈7的厚度过大，挡圈7的塑性变形性便会变差，从而难以确保被压入槽19内且产生塑性变形的凸部20的体积，因此，挡圈7的厚度D1最好是在槽19的深度D2的1倍到2倍之间。
实施形态3
图6是表示本发明的实施形态3中的爆震传感器40的剖视图。
在实施形态1、2中，槽19的角部为锥形，与此相对，在该实施形态中，槽19的入口侧的角部24几乎成直角形状。
其他的结构和实施形态1一样。
根据该实施形态3中的爆震传感器，槽19的入口侧的角部24几乎成直角形状，因此，和角部为锥形的实施形态1、2相比，对传感器本体6的夹压保持起作用的槽19的面积变大，夹压保持强度增大，故挡圈7相对基座3的紧固可靠性提高。
但是，在形成槽19时所产生的切屑大量堆积在角部24上，在这种状态下，该切屑可能进入压电元件8的电极间，使电极间短路。
为了防止这种情况，必须对角部24进行倒角，以除去角部24上堆积的切屑。为此，角部24必须进行最小为R0.3以下或C0.3以下的倒角。
实施形态4
图7是表示本发明的实施形态4中的爆震传感器50的剖视图。
在该实施形态中，挡圈7上形成的凹部21为朝着开口侧扩大的形状。
其他的结构和实施形态1一样。
在该实施形态中，如图8所示，冲压件23的前端部为锥形，在利用按压金属件22按压传感器本体6的状态下，从挡圈7的侧方向朝箭头A的方向将冲压件23冲入，使挡圈7以大致等间距的4个部位铆接固定到筒部5的槽19内。
根据该实施形态4中的爆震传感器50，冲压件23的前端部为锥形，在将冲压件23冲入挡圈7中以及在将其拔出时，可使挡圈7和冲压件23之间产生的摩擦力减小，使冲压件23的冲入和拔出动作圆滑化。
此外，因为在将冲压件23冲入挡圈7中时的摩擦力减小，所以冲压件23的寿命也可延长。
又，如果凹部21的锥角θ过大，则将冲压件23冲入挡圈7中时的摩擦力增大，挡圈7的凸部20的塑性变形量减小，使挡圈7相对基座3的紧固可靠性降低。因此，锥角θ最好最大为45°。
Claims (4)
1、一种爆震传感器，包括：
由凸缘部及从该凸缘部起沿着轴线方向延伸的筒部构成的基座；
嵌合在所述筒部的外周部上、包含压电元件的传感器本体；以及
嵌合在所述筒部的外周部上、和所述凸缘部一起对所述传感器本体进行夹压保持的挡圈，
在所述筒部的外周面上形成有沿着圆周方向延伸的槽，在所述挡圈的外周面上朝直径方向内侧冲入按压工具，产生塑性变形的挡圈的凸部被压入、固定在所述槽内，其特征在于，
所述凸部形成时，在所述挡圈的外周面上同时形成的凹部在轴线方向上的长度要比所述槽在轴线方向上的长度长。
2、如权利要求1所述的爆震传感器，其特征在于，所述挡圈的厚度D1和所述槽的深度D2的关系满足：D2≤D1≤2D2。
3、如权利要求1或2所述的爆震传感器，其特征在于，对所述槽的入口侧的角部实施C0.3以下或R0.3以下的倒角加工。
4、如权利要求1或2所述的爆震传感器，其特征在于，所述凹部是朝开口侧扩大的形状。
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