CN108700483B - 压力检测装置以及压力检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种压力检测装置以及压力检测系统。该压力检测装置(20)包括:压电元件(33),通过隔板头(32)等检测压力的变化;电路基板(57),具备对由压电元件(33)输出的电荷信号实施电处理的处理电路;收纳构件(56),具有导电性并以覆盖(收纳)电路基板(57)的方式被配置,并且被连接于电路基板(57)的接地;和壳体(前端侧壳体(31)、隔板头(32)以及后端侧壳体),收纳压电元件(33)、电路基板(57)以及收纳构件(56),与压电元件(33)、电路基板(57)以及收纳构件(56)电绝缘。
Description
技术领域
本发明涉及压力检测装置以及压力检测系统。
背景技术
作为检测内燃机等的燃烧室内的压力的装置,提出了一种使用了压电元件等检测元件的装置。
例如,在专利文献1中记载了一种压力检测装置。该压力检测装置具备:筒状的机壳;隔板,安装在机壳的前端侧;压电元件,在机壳内配置在隔板的后端侧,并且检测隔着隔板作用的压力;第一电极部,在机壳内安装在隔板与压电元件之间并且与两者抵接;第二电极部,安装在机壳内的压电元件的后端侧并且与压电元件抵接;绝缘环,安装在机壳内的第二电极部的后端侧并与第2电极抵接;支承构件,安装在机壳内的绝缘环的后端侧并与绝缘环抵接;和加压构件,在机壳内,在该加压构件自身的内部收纳第一电极部、压电元件、第二电极部、绝缘环以及支承构件,并且以朝向机壳的轴向方向进行加压的方式将第一电极部固定于支承构件从而对压电元件施加载荷。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开第2013-205307号公报
发明内容
发明要解决的问题
在此,在干扰从压力检测装置的外部进入内部的情况下,检测元件输出的检测结果被叠加了干扰。因此,在被叠加了干扰的情况下,检测出的压力的误差变大。
本发明的目的在于:抑制检测元件输出的检测结果被叠加来自外部的干扰。
用于解决问题的手段
本发明的压力检测装置,其特征在于,具备:检测元件,其检测压力变化;第一壳体,其具有导电性并且把所述检测元件收纳于内部;和第二壳体,其具有导电性并且把所述第一壳体收纳于内部,所述第一壳体与所述第二壳体被电绝缘。
另外,能够设为如下压力检测装置,其特征在于,还包括绝缘构件,所述绝缘构件具有绝缘性并被配置于所述第一壳体与所述第二壳体之间,并且使该第一壳体与该第二壳体电绝缘。
另外,能够设为如下压力检测装置,其特征在于,还包括处理电路,所述处理电路对所述检测元件检测出的检测信号实施电处理,所述处理电路被收纳于所述第一壳体,并且该处理电路的接地与所述检测元件的接地被连接于该第一壳体。
另外,能够设为如下压力检测装置,其特征在于,还包括直流抑制部,所述直流抑制部抑制直流电流通过所述处理电路的接地与所述第一壳体并且连接该处理电路的接地与该第一壳体。
另外,能够设为如下压力检测装置,其特征在于,所述第二壳体比所述第一壳体的导电性高,该第一壳体比该第二壳体的耐酸性高。
另外,能够设为如下压力检测装置,其特征在于,所述第一壳体通过把所述检测元件夹在该第一壳体的前端侧以及后端侧之间对该检测元件施加载荷,所述压力检测装置还包括:变形构件,其被安装在所述第二壳体的前端侧,并且受到来自外部的压力而变形;绝缘传递构件,其具有绝缘性并被设置在位于所述第二壳体的内部且位于所述变形构件与所述检测元件之间的位置,并且把作用于该变形构件的压力传递到该检测元件;和固定构件,其使所述第一壳体在与所述变形构件以及所述第二壳体被电绝缘的状态下,固定于该第二壳体。
另外,能够设为如下压力检测装置,其特征在于,所述第一壳体呈现为筒状并且在外周面具备向外侧突出的突出部,所述固定构件通过隔着所述绝缘构件把所述突出部夹在所述固定构件与所述第二壳体的内周面之间,把所述第一壳体固定于该第二壳体。
另外,能够设为如下压力检测装置,其特征在于,所述第一壳体具有:第一付与构件,其被配置于所述检测元件的外部,与该检测元件的前端侧电连接并且与该检测元件的后端侧电绝缘,从该检测元件的前端侧施加载荷;和第二付与构件,其被设置在所述第一付与构件的后端侧,与该第一付与构件电连接并且与所述检测元件电绝缘,通过固定于该第一付与构件从该检测元件的后端侧施加载荷。
另外,能够设为如下压力检测装置,其特征在于,还包括传导构件,所述传导构件通过被收纳于所述第一壳体的内部并且与所述检测元件的后端侧电连接来传导由该检测元件输出的检测信号,所述第一壳体通过与所述检测元件的前端侧电连接并且与所述传导构件电绝缘而成为该检测元件的接地。
另外,从另一个方面考虑,本发明的压力检测系统包括检测装置和供给/处理装置,所述检测装置包括:检测元件,检测压力变化;处理电路,对由该检测元件输出的检测信号实施电处理;导电构件,具有导电性并以覆盖该处理电路的至少一部分的方式被配置,并且被连接于该处理电路的接地;和壳体,其收纳该检测元件、该处理电路以及该导电构件,与该检测元件、该处理电路以及该导电构件电绝缘,并且在与被接地的传导体相接触的状态下被安装,所述供给/处理装置经由用于向所述处理电路供给电源电压的供给线、用于传输由该处理电路输出的输出信号的传输线、以及用于与所述导电构件或者该处理电路的所述接地相连接的接地线被连接于所述检测装置,并且通过与经由该接地线的系统不同的系统而被连接于所述传导体,向该检测装置供给该电源电压并对由该检测装置输入的该输出信号实施处理。
另外,从另一个方面考虑,本发明的压力检测系统包括检测装置和供给/处理装置,所述检测装置包括:检测元件,检测压力变化;处理电路,对由该检测元件输出的检测信号实施电处理;第一壳体,具有导电性并以收纳该处理电路的至少一部分的方式被配置,并且被连接于该处理电路的接地;第二壳体,具有导电性并收纳该第一壳体,并且在与被接地的传导体相接触的状态下被安装;和绝缘构件,具有绝缘性并被配置于该第一壳体与该第二壳体之间,并且使该第一壳体与第二壳体电绝缘,所述供给/处理装置经由用于向所述处理电路供给电源电压的供给线、用于传输由该处理电路输出的输出信号的传输线、以及用于与所述第一壳体或者该处理电路的所述接地相连接的接地线被连接于所述检测装置,并且通过与经由该接地线的系统不同的系统而被连接于所述传导体,向该检测装置供给该电源电压并对由该检测装置输入的该输出信号实施处理。
发明效果
根据本发明的构成,能够抑制检测元件输出的检测结果被叠加来自外部的干扰。
附图说明
图1是实施方式所涉及的压力检测系统的概要结构图。
图2是实施方式1的压力检测装置的立体图。
图3是压力检测装置的剖面图(图2的III-III剖面图)。
图4是压力检测装置的前端侧的放大剖面图。
图5是设置在压力检测装置的电路基板的概要结构图。
图6是控制装置的框图。
图7是连接线缆的剖面图。
图8是用于说明压力检测系统的电连接结构的图。
图9是用于说明压力检测系统的电连接结构的第一变形例的图。
图10是用于说明压力检测系统的电连接结构的第二变形例的图。
图11是用于说明压力检测系统的电连接结构的第三变形例的图。
图12是实施方式2的压力检测装置的侧视图。
图13是压力检测装置的剖面图(图12的XIII-XIII剖面图)。
图14是压力检测装置的前端侧的放大剖面图。
图15是加压构件的立体图。
图16是收纳构件的立体图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行详述。
(实施方式1)
[压力检测系统的结构]
图1是实施方式所涉及的压力检测系统1的概要结构图。
该压力检测系统1具备:压力检测装置20,检测内燃机10的燃烧室C内的压力(燃烧压);控制装置80,对压力检测装置20供电并且根据压力检测装置20检测出的压力控制内燃机10的运转;和连接线缆90,电连接压力检测装置20与控制装置80。
在此,作为压力的检测对象的内燃机10具有:内部形成有汽缸的汽缸体11;活塞12,在汽缸中做往复运动;和汽缸盖13,紧固于汽缸体11并且与活塞12等共同构成燃烧室C。另外,在汽缸盖13设置有连通燃烧室C与外部的连通孔13a。在该连通孔13a的内部形成有母螺纹(未图示),通过旋入形成在压力检测装置20的外周面的公螺纹(未图示),把压力检测装置20安装于内燃机10。而且,构成内燃机10的汽缸体11、活塞12以及汽缸盖13由铸铁、铝等具有导电性的金属材料构成。此外,在连通孔13a的两端部侧并且介于汽缸盖13与压力检测装置20之间地设置了用于保持燃烧室C内的气密性的密封构件(未图示)。
[压力检测装置的结构]
图2是实施方式1的压力检测装置20的立体图。另外,图3是压力检测装置20的剖面图(图2的III-III剖面图)。进一步,图4是压力检测装置20的前端侧的放大剖面图。
作为检测装置的一例的压力检测装置20具有:检测部30,检测压力;和处理部50,对随着检测部30的压力检测而取得的电信号进行各种处理。而且,相对图1所示的内燃机10,该压力检测装置20以使检测部30朝向燃烧室C(图1的下方)并且使处理部50朝向外部(图1的上方)的方式被安装。此外,在以下的说明中,把图2中的朝向左下的一侧(检测部30侧)称作为压力检测装置20的“前端侧”,把图2中的朝向右上的一侧(处理部50侧)称作为压力检测装置20的“后端侧”。另外,在以下的说明中,把图2中的单点划线表示的压力检测装置20的中心线方向简称为中心线方向。
[检测部的结构]
检测部30具有:前端侧壳体31,与设置在处理部50的后端侧壳体51(详细内容在后叙述)的前端侧相嵌合;和隔板头(diaphragm head)32,安装在前端侧壳体31的前端侧。
其中,前端侧壳体31为具有中空结构并且整体呈现为筒状的构件。该前端侧壳体31由具有导电性并且耐酸性强的不锈钢等金属材料构成。该前端侧壳体31具备:相对位于前端侧的第一前端侧壳体311;和相对位于后端侧的第二前端侧壳体312。在此,在前端侧壳体31中可以是如下构成:使第一前端侧壳体311的后端侧的外周面与第二前端侧壳体312的前端侧的内周面通过激光焊接成为一体。而且,在第一前端侧壳体311的前端侧通过激光焊接安装隔板头32,并且在第二前端侧壳体312的后端侧通过嵌合安装后端侧壳体51。此外,在第二前端侧壳体312的中心线方向的中央部的外周面形成了公螺纹(未图示),该公螺纹与设置在汽缸盖13的连通孔13a(参照图1)的内周面的母螺纹(未图示)相咬合。
另一方面,作为变形构件的一例的隔板头32为整体呈现为圆板状的构件。该隔板头32由具有导电性并且耐热性以及耐酸性高的不锈钢等金属材料构成。特别在本例中,隔板头32以及上述前端侧壳体31由相同的材料构成。该隔板头32具有:通过向外部(燃烧室C侧)露出来承受压力的受压面(表面)32a;通过环状地切割形成受压面32a的背侧的背面而设置的凹部32b;和由于凹部32b的存在而从受压面32a的背面的中央部朝向后端侧突出的凸部32c。该隔板头32以封闭第一前端侧壳体311的前端侧的开口部的方式被设置。而且,在隔板头32与第一前端侧壳体311的边界部,绕外周面一周实施激光焊接。
另外,检测部30还具备被配置(收纳)在前端侧壳体31的内侧的以下结构。即,压电元件33、绝缘板34、前端电极构件35、后端电极构件36、第一加压构件37、第二加压构件38、支承构件39、绝缘管40、第一绝缘环41、第二绝缘环42、第三绝缘环43、第四绝缘环44、以及第五绝缘环45。
作为检测元件的一例的压电元件33为整体呈现为圆柱状的构件。该压电元件33具备表现出压电纵向效应的压电作用的压电体。压电纵向效应是指在沿与压电体的电荷产生轴为同一方向的应力施加轴施加外力的情况下,在电荷产生轴方向的压电体的表面产生电荷。该压电元件33被配置在位于前端侧壳体31的内侧且位于隔板头32的后端侧的位置。该压电元件33以使中心线方向与应力施加轴的方向一致的方式被收纳于前端侧壳体31内。在此,压电元件33被配置在位于设置在前端侧壳体31的内部的第一加压构件37的内侧且位于设置在该第一加压构件37的内部的绝缘管40的内侧的位置。另外,压电元件33的外径比把该压电元件33收纳于内部的绝缘管40的内径稍小。而且,压电元件33的前端侧的面与前端电极构件35的后端侧的面相接触。另一方面,压电元件33的后端侧的面与后端电极构件36的前端侧的面相接触。另外,压电元件33的外周面与绝缘管40的内周面相对峙。因此,通过在第一加压构件37的内周面与压电元件33的外周面之间设置绝缘管40,使第一加压构件37与压电元件33非直接接触。
接着,例示出利用了压电元件33的压电横向效应的情况。压电横向效应是指在沿处于与压电体的电荷产生轴正交的位置的应力施加轴施加外力的情况下,在电荷产生轴方向的压电体的表面产生电荷。也可以是由多个形成为薄板状的薄的压电体层叠而成的构成,通过这样的层叠能够有效地收集压电体上产生的电荷从而提高传感器的灵敏度。作为能够在压电元件33使用的压电体,可以例示出使用具有压电纵向效应以及压电横向效应的硅酸镓镧系结晶(硅酸镓镧LGS、钽酸镓镧LGT、铌酸镓镧LGN、LTGA)、水晶、镓磷酸盐等的情况。此外,本实施方式的压电元件33的压电体使用硅酸镓镧单晶。
作为绝缘传递构件的一例的绝缘板34为整体呈现为圆板状的构件。该绝缘板34由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。该绝缘板34被配置在封闭设置在前端侧壳体31的内部的第一加压构件37的前端侧的开口部的位置。而且,绝缘板34被配置在位于隔板头32的后端侧且位于前端电极构件35的前端侧的位置。另外,绝缘板34的外径比设置在第一加压构件37的前端侧的开口部的内径稍小,比隔板头32的凸部32c的外径稍大。而且,绝缘板34的前端侧的面与隔板头32的凸部32c相接触。另一方面,绝缘板34的后端侧的面与前端电极构件35的前端侧的面相接触。另外,绝缘板34的外周面与设置在第一加压构件37的前端侧的开口部的内周面相对峙。
前端电极构件35为整体呈现为圆柱状的构件。该前端电极构件35由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成。该前端电极构件35被配置在设置在前端侧壳体31的内部的第一加压构件37的内侧。但是,前端电极构件35与上述压电元件33不同,没有被收纳于绝缘管40内。而且,前端电极构件35被配置在位于绝缘板34的后端侧且位于压电元件33的前端侧的位置。另外,前端电极构件35的外径比把该前端电极构件35收纳于内部的第一加压构件37的内径稍小。而且,前端电极构件35的前端侧的面与绝缘板34的后端侧的面以及设置在第一加压构件37的前端侧的开口部的背侧的面相接触。另一方面,前端电极构件35的后端侧的面与压电元件33的前端侧的面相接触。另外,前端电极构件35的外周面与第一加压构件37的内周面相对峙。
后端电极构件36为整体呈现为圆柱状的构件。该后端电极构件36由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成。该后端电极构件36被配置于设置在前端侧壳体31的内部的第一加压构件37的内侧。在此,后端电极构件36的前端侧被配置于设置在第一加压构件37的内部的绝缘管40的内侧。与此相对,后端电极构件36的后端侧被配置于该绝缘管40的外侧。在该后端电极构件36的后端侧的面的中央部形成了用于插入第二加压构件38的前端侧的锪孔36a。另外,后端电极构件36的外径与压电元件33的外径大致相同并且比绝缘管40的内径稍小。而且,后端电极构件36的前端侧的面与压电元件33的后端侧的面相接触。另一方面,后端电极构件36的后端侧的面与第一绝缘环41的前端侧的面相接触,设置在后端电极构件36的后端侧的锪孔36a的底面与第二加压构件38的前端侧相接触。另外,后端电极构件36的外周面的前端侧与绝缘管40的内周面相对峙。与此相对,后端电极构件36的外周面的后端侧隔着空隙与第一加压构件37的内周面相对。因此,通过在第一加压构件37的内周面与后端电极构件36的外周面之间设置绝缘管40以及空隙,使第一加压构件37与后端电极构件36非直接接触。
第一加压构件37为整体呈现为筒状的构件。该第一加压构件37由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成。该第一加压构件37被配置于前端侧壳体31的内部,并且在该第一加压构件37的前端侧配置了封闭设置于该前端侧的开口部的绝缘板34,在该第一加压构件37的内部收纳了压电元件33、前端电极构件35、后端电极构件36、第二加压构件38、支承构件39的前端侧、绝缘管40以及第一绝缘环41。而且,第一加压构件37被配置于位于隔板头32的后端侧且位于构成处理部50的缓冲构件55(详细内容在后叙述)的前端侧的位置。另外,第一加压构件37的外径根据中心线方向的位置是不同的,在所有的位置,其外径都比前端侧壳体31(更为具体的是第一前端侧壳体311)的内径小。进一步,关于第一加压构件37的内径,与绝缘板34、前端电极构件35、绝缘管40(压电元件33、后端电极构件36)以及第一绝缘环41相对峙的部分的内径比对应这些结构的外径大,与支承构件39相对峙的部分的内径比支承构件39的外径稍小。在此,在第一加压构件37的后端侧的外周面与第一前端侧壳体311的后端侧的内周面之间,分别在相对前端侧的位置设置了第二绝缘环42,在相对后端侧的位置设置了第三绝缘环43。而且,第一加压构件37的前端侧的面(开口部的表侧的面)与设置在隔板头32的后端侧的凹部32b相对峙。另一方面,第一加压构件37的后端侧与缓冲构件55的前端侧相接触。另外,第一加压构件37的外周面的后端侧与第二绝缘环42的内周面相接触,并且其最后端侧隔着空隙与第三绝缘环43相对峙。进一步,第一加压构件37的外周面的前端侧隔着空隙与第一前端侧壳体311的内周面相对峙。因此,通过在第一加压构件37的前端侧的面与隔板头32的背面之间设置由凹部32b构成的空隙,并且在第一加压构件37的外周面与前端侧壳体31的第一前端侧壳体311的内周面之间设置第二绝缘环42,使前端侧壳体31以及隔板头32与第一加压构件37非直接接触。与此相对,第一加压构件37的内周面分别与前端电极构件35、绝缘管40、第一绝缘环41以及支承构件39的外周面直接接触。另外,第一加压构件37的内周面不与压电元件33以及后端电极构件36的各外周面直接接触。
第二加压构件38为整体呈现为螺旋状的构件,并且为沿中心线方向伸缩的螺旋弹簧。该第二加压构件38由具有导电性并且比前端侧壳体31的导电性高的黄铜等金属材料构成。该第二加压构件38被配置于设置在前端侧壳体31的内部的第一加压构件37的内侧,并且以经由位于第一加压构件37的内侧的支承构件39以及第一绝缘环41后到达后端电极构件36的锪孔36a的方式被配置。而且,第二加压构件38被配置于位于后端电极构件36的后端侧且位于设置在处理部50的传导构件53(详细内容在后叙述)的前端侧的位置。另外,第二加压构件38的外径比设置在支承构件39的前端侧的开口部的内径、设置在第一绝缘环41的贯穿孔的内径以及后端电极构件36的锪孔36a的内径小。进一步,第二加压构件38的内径比设置在传导构件53的前端侧的前端侧凸部53a(详细内容在后叙述)的外径大。而且,第二加压构件38的前端侧通过插入后端电极构件36的锪孔36a与后端电极构件36相接触。另一方面,第二加压构件38的后端侧通过插入传导构件53的前端侧凸部53a与传导构件53相接触。另外,第二加压构件38的外周面的前端侧与后端电极构件36的锪孔36a的内周面以及第一绝缘环41的贯穿孔的内周面相对峙。进一步,第二加压构件38的外周面的后端侧隔着空隙与支承构件39的内周面相对峙。因此,通过在支承构件39的内周面与第二加压构件38之间设置空隙,使支承构件39与第二加压构件38非直接接触。
支承构件39为整体呈现为筒状的构件。该支承构件39由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成。该支承构件39被配置于前端侧壳体31的内部,并且该支承构件39的前端侧位于第一加压构件37的内侧,后端侧位于第一加压构件37的外侧。另外,支承构件39的内部收纳了第二加压构件38的后端侧,并且收纳了位于处理部50的前端侧的传导构件53以及被覆构件54(详细内容在后叙述)的前端侧。而且,支承构件39被配置于位于第一绝缘环41的后端侧且位于构成处理部50的收纳构件56(详细内容在后叙述)的前端侧的位置。另外,支承构件39的外径比第一加压构件37的内径稍大。进一步,支承构件39的内径根据中心线方向的位置是不同的,在所有的位置,其内径都比设置在处理部50的传导构件53以及被覆构件54的外径大。而且,支承构件39的前端侧的面(开口部的表侧的面)与第一绝缘环41的后端侧的面相接触。另一方面,支承构件39的后端侧的面隔着空隙与被覆构件54相对峙。另外,支承构件39的外周面与第一加压构件37的内周面相接触。进一步,支承构件39的内周面隔着空隙与第二加压构件38、传导构件53以及被覆构件54相对峙。因此,通过在支承构件39的内周面与第二加压构件38、传导构件53以及被覆构件54之间设置空隙,使支承构件39与第二加压构件38、传导构件53以及被覆构件54非直接接触。
绝缘管40为整体呈现为圆筒状的构件。该绝缘管40由具有绝缘性的LCP(LiquidCrystal Polymer:液晶高分子)等合成树脂材料构成。该绝缘管40被配置于设置在前端侧壳体31的内部的第一加压构件37的内侧。该绝缘管40的内部收纳了压电元件33和后端电极构件36的前端侧。而且,绝缘管40被配置于位于前端电极构件35的后端侧且位于第一绝缘环41的前端侧的位置。另外,绝缘管40的外径比第一加压构件37的内径稍小。进一步,绝缘管40的内径分别比压电元件33的外径以及后端电极构件36的外径稍大。而且,绝缘管40的前端侧与前端电极构件35的后端侧的面相对峙。另一方面,绝缘管40的后端侧与第一绝缘环41的前端侧的面相对峙。另外,绝缘管40的外周面与第一加压构件37的内周面相对峙。进一步,绝缘管40的内周面与压电元件33的外周面以及后端电极构件36的外周面相对峙。因此,通过在第一加压构件37与压电元件33以及后端电极构件36之间设置绝缘管40以及由绝缘管40构成的空隙,使第一加压构件37与压电元件33以及后端电极构件36非直接接触。
第一绝缘环41为整体呈现为环状的构件。该第一绝缘环41由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。该第一绝缘环41被配置于设置在前端侧壳体31的内部的第一加压构件37的内侧。在该第一绝缘环41的中央部形成有沿着中心线方向贯穿第一绝缘环41的贯穿孔。另外,第一绝缘环41的外径比第一加压构件37的内径稍小。进一步,第一绝缘环41的贯穿孔的内径比第二加压构件38的外径稍大。而且,第一绝缘环41的前端侧的面与后端电极构件36的后端侧的面相接触。另一方面,第一绝缘环41的后端侧的面与支承构件39的前端侧的面相接触。另外,第一绝缘环41的外周面与第一加压构件37的内周面相对峙。进一步,第一绝缘环41的内周面与第二加压构件38的外周相对峙。
第二绝缘环42为整体呈现为环状的构件。该第二绝缘环42由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。该第二绝缘环42被配置于位于前端侧壳体31的内侧且位于第一加压构件37的后端侧且位于第一加压构件37的外侧的位置。在该第二绝缘环42的中央部形成有沿着中心线方向贯穿第二绝缘环42的贯穿孔。另外,第二绝缘环42的外径比前端侧壳体31(更具体的是第一前端侧壳体311)的内径稍大。进一步,第二绝缘环42的内径比第一加压构件37的外径稍小。而且,第二绝缘环42的前端侧的面与从第一加压构件37的外周面向外侧突出的突出部的后端侧的面相接触。另一方面,第二绝缘环42的后端侧的面与第三绝缘环43的前端侧的面相接触。另外,第二绝缘环42的外周面与前端侧壳体31的内周面相接触。进一步,第二绝缘环42的内周面与第一加压构件37的外周面相接触。
第三绝缘环43为整体呈现为环状的构件。该第三绝缘环43由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。该第三绝缘环43被配置于位于前端侧壳体31的内侧且位于第一加压构件37的外侧的位置。在该第三绝缘环43的中央部形成有沿着中心线方向贯穿第三绝缘环43的贯穿孔。另外,第三绝缘环43的外径比前端侧壳体31(更具体的是第一前端侧壳体311)的内径稍大。进一步,第三绝缘环43的内径比第一加压构件37的外径大,并且比第二绝缘环42的内径大。而且,第三绝缘环43的前端侧的面与第二绝缘环42的后端侧的面相接触。另一方面,第三绝缘环43的后端侧的面与设置在该后端侧的空隙相对峙。另外,第三绝缘环43的外周面与前端侧壳体31的内周面相接触。进一步,第三绝缘环43的内周面隔着空隙与第一加压构件37的外周面相对峙。
作为绝缘构件的一例的第四绝缘环44为整体呈现为环状的构件。该第四绝缘环44由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。该第四绝缘环44被配置于位于前端侧壳体31(更具体的是第二前端侧壳体312)的内侧且位于设置在处理部50的收纳构件56(详细内容在后叙述)的后端侧且位于收纳构件56的外侧的位置。在该第四绝缘环44的中央部形成有沿着中心线方向贯穿第四绝缘环44的贯穿孔。另外,第四绝缘环44的外径比前端侧壳体31的内径稍大。进一步,第四绝缘环44的内径比收纳构件56的外径稍小。而且,第四绝缘环44的前端侧的面与前端侧壳体31的内周面相接触。另一方面,第四绝缘环44的后端侧的面与收纳构件56的外周面相接触。另外,第四绝缘环44的外周面与前端侧壳体31的内周面相接触。进一步,第四绝缘环44的内周面与收纳构件56的外周面相接触。
作为绝缘构件的一例的第五绝缘环45为整体呈现为环状的构件。该第五绝缘环45由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。该第五绝缘环45被配置于位于前端侧壳体31(更具体的是第二前端侧壳体312)的内侧且位于设置在处理部50的收纳构件56(详细内容在后叙述)的外侧的位置。在该第五绝缘环45的中央部形成有沿着中心线方向贯穿第五绝缘环45的贯穿孔。另外,第五绝缘环45的外径比前端侧壳体31的内径稍大。进一步,第五绝缘环45的内径比收纳构件56的外径稍小。而且,第五绝缘环45的前端侧的面与前端侧壳体31的内周面相接触。另一方面,第五绝缘环45的后端侧的面与收纳构件56的外周面相接触。另外,第五绝缘环45的外周面与前端侧壳体31的内周面相接触。进一步,第五绝缘环45的内周面与收纳构件56的外周面相接触。
因此,通过在前端侧壳体31与构成处理部50的收纳构件56之间设置第四绝缘环44以及第五绝缘环45,使前端侧壳体31与收纳构件56非直接接触。
[处理部的结构]
处理部50具有:后端侧壳体51,该后端侧壳体51与上述的前端侧壳体31(更具体的是第二前端侧壳体312)的后端侧相嵌合;和连接构件52,该连接构件52以前端侧被收纳于后端侧壳体51的后端侧的内部,并且后端侧向后端侧壳体51的后端侧的外部露出的方式被设置,成为连接线缆90(参照图1)的连接对象。
其中,后端侧壳体51为具有中空结构并且整体呈现为筒状的构件。该后端侧壳体51由具有导电性并且耐酸性高的不锈钢等金属材料构成。而且,在该后端侧壳体51的前端侧通过嵌合安装了前端侧壳体31(更具体的是第二前端侧壳体312)的后端侧,并且在该后端侧壳体51的后端侧通过嵌入安装了连接构件52。
另一方面,连接构件52为整体呈现为柱状的构件。该连接构件52包括由具有绝缘性的PPT(Polypropylene Terephthalate:聚对苯二甲酸丙二酯)等合成树脂材料构成的基体、和由具有导电性的铜等金属材料构成的配线以及接头等。但是,在连接构件52中,与上述后端侧壳体51相接触的部分(外周面)由合成树脂材料构成,并且使金属材料不向该部分露出(不与连接构件52相接触)。另外,在连接构件52的前端侧设置了朝向前端侧突出并且分别成为电连接的接头的第一基板侧接头521、第二基板侧接头522以及第三基板侧接头523。与此相对,在连接构件52的后端侧形成了具有凹形状并且朝向后端侧开口的开口部520。而且,在开口部520的内部设置了朝向后端侧突出并且为连接线缆90(参照图1)的连接对象的第一连接接头52a、第二连接接头52b以及第三连接接头52c。在此,第一基板侧接头521与第一连接接头52a电连接,第二基板侧接头522与第二连接接头52b电连接,第三基板侧接头523与第三连接接头52c电连接。
另外,处理部50还具备被配置(收纳)于前端侧壳体31和/或后端侧壳体51的内侧的传导构件53、被覆构件54、缓冲构件55、收纳构件56、电路基板57以及保持构件58。
传导构件53为整体呈现为棒状的构件。该传导构件53由具有导电性的黄铜等金属材料构成。在该传导构件53的前端设置有直径比中心线方向的中央部的直径小的前端侧凸部53a,在该传导构件53的后端设置有直径比中心线方向的中央部的直径小的后端侧凸部53b。该传导构件53被设置在前端侧壳体31的内部,该传导构件53的前端侧位于第一加压构件37的内侧,后端侧位于收纳构件56的内侧,处于前端侧与后端侧之间的中间部位于缓冲构件55的内侧。而且,传导构件53被配置于位于第二加压构件38的后端侧且位于电路基板57的前端侧的位置。另外,传导构件53的前端侧凸部53a的外径比第二加压构件38的内径稍大。进一步,传导构件53的后端侧凸部53b的外径与设置在被覆构件54的后端保持部54a(详细内容在后叙述)的内部宽度大致相同。进一步另外,传导构件53的中心线方向的中央部的外径与被覆构件54的内径大致相同。传导构件53以贯穿在被覆构件54沿着中心线方向被设置的贯穿孔的方式被配置,前端侧凸部53a比被覆构件54的前端更向前端侧突出,后端侧凸部53b比设置在被覆构件54的后端侧的凹部更向后端侧突出。而且,传导构件53的前端侧凸部53a通过插入第二加压构件38的内侧而与第二加压构件38相接触。另一方面,传导构件53的后端侧凸部53b被嵌入于设置在被覆构件54的后端保持部54a。另外,传导构件53的中心线方向的中央部的外周面与被覆构件54的内周面相接触。
被覆构件54为整体呈现为筒状的构件。该被覆构件54包括由具有绝缘性的PPT等合成树脂材料构成的基体、和由具有导电性的铜等金属材料构成的配线以及接头等。但是,在被覆构件54中,与支承构件39、缓冲构件55以及收纳构件56相对的部分(外周面)由合成树脂材料构成,并且使金属材料不向该部分露出。另外,在被覆构件54的后端侧设置了后端保持部54a,该后端保持部54a由金属材料构成,嵌入并保持传导构件53的后端侧凸部53b。该被覆构件54被设置在前端侧壳体31的内部,并且该被覆构件54的前端侧位于第一加压构件37的内侧,后端侧位于收纳构件56的内侧,处于前端侧与后端侧之间的中间部位于缓冲构件55的内侧。而且,被覆构件54被配置于位于第二加压构件38的后端侧且位于电路基板57的前端侧的位置。该被覆构件54的外周面具有外径从前端侧朝向后端侧呈阶梯状地增大的形状。该被覆构件54的中央部形成有沿着中心线方向贯穿被覆构件54的贯穿孔。另外,被覆构件54的前端侧的外径比支承构件39的内径小,被覆构件54的后端侧的外径比收纳构件56的内径小。进一步,被覆构件54的内径与传导构件53的中心线方向的中央部的外径大致相同。而且,被覆构件54的前端与传导构件53的设置在前端侧并且外径比自身的中心线方向的中央部的外径稍粗的膨出部的后端相接触。另一方面,被覆构件54的后端与电路基板57的前端相接触。另外,被覆构件54的外周面隔着空隙与支承构件39的内周面相对峙。进一步,被覆构件54的内周面与传导构件53相接触。
缓冲构件55为整体呈现为螺旋状的构件,并且为沿中心线方向伸缩的螺旋弹簧。该缓冲构件55由具有导电性的黄铜等金属材料构成。该缓冲构件55被设置在前端侧壳体31的内部,并且该缓冲构件55的前端侧位于第一加压构件37的外侧,后端侧位于收纳构件56的外侧。即,缓冲构件55被配置为跨及第一加压构件37与收纳构件56。另外,缓冲构件55的外径比前端侧壳体31(更具体的是第二前端侧壳体312)的内径小。进一步,缓冲构件55的内径比第一加压构件37的后端的外径以及收纳构件56的前端侧的外径稍小。而且,缓冲构件55的外周隔着空隙与前端侧壳体31相对峙。另一方面,缓冲构件55的前端侧的内周与第一加压构件37的后端侧的外周面相接触,并且缓冲构件55的后端侧的内周与收纳构件56的前端侧的外周面相接触。因此,通过在缓冲构件55的外周与前端侧壳体31的内周面之间设置空隙,使缓冲构件55与前端侧壳体31非直接接触。
作为第一壳体的一例的收纳构件56为整体呈现为筒状的构件。该收纳构件56由具有导电性的黄铜等金属材料构成。该收纳构件56被设置为跨及前端侧壳体31的内部与后端侧壳体51的内部。而且,收纳构件56被配置于位于第一加压构件37的后端侧且位于连接构件52的前端侧的位置。该收纳构件56的外周面以及内周面具有外径和内径从前端侧朝向后端侧呈阶梯状地增大的形状。在该收纳构件56的中央部形成有沿着中心线方向贯穿收纳构件56的贯穿孔。另外,收纳构件56的前端侧的外径比前端侧壳体31的内径小,收纳构件56的后端侧的外径比后端侧壳体51的内径小。在此,在收纳构件56的外周面与前端侧壳体31的内周面之间,在相对为前端侧的部分配置了第四绝缘环44,并且在相对为后端侧的部分配置了第五绝缘环45。进一步,收纳构件56的前端侧的内径比被覆构件54的外径大,收纳构件56的后端侧的内径比保持构件58的外径稍小,位于收纳构件56的前端侧与后端侧之间的中间部的内径比电路基板57的外径稍大。而且,收纳构件56的前端侧与缓冲构件55的后端侧相接触。另一方面,收纳构件56的后端侧隔着空隙与连接构件52相对峙。另外,收纳构件56的前端侧的外周面隔着第四绝缘环44、第五绝缘环45以及由它们形成的空隙而与前端侧壳体31相对峙,并且收纳构件56的后端侧的外周面隔着空隙与后端侧壳体51相对峙。
电路基板57为整体呈现为矩形板状的构件。该电路基板57由所谓的印刷电路板构成,对由压电元件33根据受到的压力输出的微弱的电荷所形成的电信号(电荷信号:检测信号的一例),通过电气电路实施各种处理。该电路基板57被设置为跨及前端侧壳体31的内部与后端侧壳体51的内部。另外,电路基板57被配置于位于传导构件53以及被覆构件54的后端侧且位于连接构件52的前端侧的位置。进一步,该电路基板57的整体被配置于收纳构件56的内侧,并且在电路基板57的后端侧的外周面与收纳构件56的后端侧的内周面之间设置了保持构件58。而且,在电路基板57的后端侧设置有为上述第一基板侧接头521、第二基板侧接头522以及第三基板侧接头523的连接对象的受电接头57c、输出信号接头57d以及输出接地接头57e。在此,受电接头57c与第一基板侧接头521被电连接,输出信号接头57d与第二基板侧接头522被电连接,输出接地接头57e与第三基板侧接头523被电连接。此外,详细内容将在后叙述,受电接头57c用于对电路基板57供给电源,输出信号接头57d用于输出来自电路基板57的信号,输出接地接头57e用于电路基板57的接地。电路基板57的详细内容将在后叙述。
保持构件58为整体呈现为筒状的构件。该保持构件58包括由具有绝缘性的PPT等合成树脂材料构成的基体、和由具有导电性的铜等金属材料构成的配线等。该保持构件58跨及前端侧壳体31的内部与后端侧壳体51的内部,并且被设置在位于收纳构件56的内侧且位于电路基板57的外侧的位置。而且,保持构件58被配置于位于第五绝缘环45的后端侧且位于连接构件52的前端侧的位置。该保持构件58的中央部形成有沿着中心线方向贯穿保持构件58的贯穿孔。另外,保持构件58的外径比收纳构件56的后端侧的内径稍大。进一步,保持构件58的前端侧的内径比电路基板57的外径稍小。而且,保持构件58的外周面与收纳构件56的后端侧的内周面相接触。另一方面,保持构件58的前端侧的内周面与电路基板57的后端侧的外周面相接触。在此,设置在保持构件58的配线在该保持构件58的外周面与收纳构件56的内周面相接触,并且在该保持构件58的内周面被连接于电路基板57的输入接地接头57b(详细内容在后叙述)。
[压力检测装置的电连接结构]
在此,对压力检测装置20的电连接结构进行说明。
在压力检测装置20中,压电元件33的后端侧的端面(正极)与金属制的后端电极构件36电连接,后端电极构件36通过金属制的第二加压构件(螺旋弹簧)38被连接于金属制的传导构件53。而且,金属制的传导构件53与基本由绝缘体构成的被覆构件54中的金属制的后端保持部54a电连接,后端保持部54a与设置在电路基板57的输入信号接头57a(参照后述图5)电连接。以下,把从压电元件33的后端侧的面起,经由后端电极构件36、第二加压构件38、传导构件53以及后端保持部54a到达电路基板57的输入信号接头57a的电气路径称为“正路径”。
一方面,在压力检测装置20中,压电元件33的前端侧的端面(负极)与金属制的前端电极构件35电连接,前端电极构件35通过金属制的第一加压构件37(以及金属制的支承构件39)与金属制的缓冲构件55电连接。而且,金属制的缓冲构件55与金属制的收纳构件56电连接,收纳构件56通过设置在基本由绝缘体构成的保持构件58的金属制的配线而与设置在电路基板57的输入接地接头57b(参照后述图5)电连接。以下,把从压电元件33的前端侧的面起,经由前端电极构件35、第一加压构件37(支承构件39)、缓冲构件55、收纳构件56以及保持构件58的配线到达电路基板57的输入接地接头57b的电气路径称为“负路径”。
另一方面,在压力检测装置20中,金属制的前端侧壳体31(第一前端侧壳体311以及第二前端侧壳体312)与金属制的隔板头32以及金属制的后端侧壳体51电连接。以下,把从隔板头32起,经由前端侧壳体31到达后端侧壳体51的电气路径称为“壳体路径”。
因此,在本实施方式的压力检测装置20中,负路径存在于正路径的外侧。而且,正路径与负路径通过绝缘管40、第一绝缘环41、被覆构件54以及由这些结构形成的空隙而被电绝缘。
另外,在该压力检测装置20中,壳体路径存在于负路径的外侧。而且,负路径与壳体路径通过绝缘板34、第二绝缘环42、第三绝缘环43、第四绝缘环44、第五绝缘环45以及由这些结构形成的空隙而被电绝缘。
而且,在该压力检测装置20中,通过正路径与负路径电绝缘,并且负路径与壳体路径电绝缘,使正路径与壳体路径被电绝缘。
此外,在以下说明中,有把前端侧壳体31、隔板头32以及后端侧壳体51统称为“壳体60”(第二壳体的一例)的情况(参照图2以及后述的图8至图11)。另外,在以下说明中,有把前端电极构件35、第一加压构件37、支承构件39、缓冲构件55以及收纳构件56统称为“遮盖体70”的情况(参照图8至图11)。
在此,壳体60为压力检测装置20的露出在外部的部分,尤其是,隔板头32为与随着燃烧而酸性度增高的燃烧室C相对峙的部分。与此相对,遮盖体70为压力检测装置20的收纳于壳体60的内部的部分,在本例中也为形成负路径的部分。因此,遮盖体70优选为由比壳体60的导电性高的材料构成,另外,壳体60优选为由比遮盖体70的耐酸性高的材料构成。
[电路基板的结构]
图5是设置在压力检测装置20的电路基板57的概要结构图。
电路基板57具有:印刷电路基板571,形成了用于安装一个或者多个电子部件(电路元件)的配线(电路图案);和处理电路572,安装于印刷电路基板571。
在本实施方式中,采用了基于玻璃布基材环氧树脂的所谓的环氧玻璃基板作为印刷电路基板571。而且,在电路基板57设置有作为输入输出用的接头的、输入信号接头57a、输入接地接头57b、受电接头57c、输出信号接头57d以及输出接地接头57e。
在此,在输入信号接头57a连接了压力检测装置20的正路径,在输入接地接头57b连接了压力检测装置20的负路径。与此相对,在受电接头57c连接了第一基板侧接头521,在输出信号接头57d连接了第二基板侧接头522,在输出接地接头57e连接了第三基板侧接头523(参照图3)。此外,在电路基板57中,输入接地接头57b与输出接地接头57e相连接。
另外,处理电路572具有:积分电路572a,对从压电元件33通过输入信号接头57a输入的电荷信号进行积分并把该电荷信号转换为电压信号;和放大电路572b,对转换后的电压信号进行放大并使该电压信号输出到输出信号接头57d。在此,经由受电接头57c向积分电路572a以及放大电路572b供给用于使它们工作的电源电压。另外,积分电路572a以及放大电路572b的接地被连接于输入接地接头57b与输出接地接头57e。此外,在本例中,处理电路572由所谓的集成电路(IC)构成。
[压力检测装置的压力检测动作]
对压力检测装置20的压力检测动作进行说明。
在内燃机10运转的情况下,隔板头32的受压面32a被施加在燃烧室C内产生的压力(燃烧压)。在隔板头32中,受压面32a受到的压力向背侧的凸部32c传递,再从凸部32c向绝缘板34传递。而且,传递到绝缘板34的压力通过向前端电极构件35传递而作用于被夹在前端电极构件35与后端电极构件36之间的压电元件33,压电元件33对应所受到的压力产生电荷。压电元件33所产生的电荷通过正路径,即后端电极构件36、第二加压构件38、传导构件53以及后端保持部54a,作为电荷信号被供给到电路基板57的输入信号接头57a。被供给到电路基板57的电荷信号在积分电路572a被进行积分处理而转换为电压信号,再在放大电路572b被实施放大处理而形成输出信号。而且,从放大电路572b输出的输出信号从电路基板57的输出信号接头57d经由设置在连接构件52的第二基板侧接头522以及第二连接接头52b向外部(在此为连接线缆90的传输线92以及控制装置80)发送。
[控制装置的结构]
图6是控制装置80的框图。
作为供给/处理装置的一例的控制装置80具备:电源部81,通过使从电池(未图示)供给的电压(例如+12V)降至约5V来形成用于压力检测装置20的电源电压;ECU(EngineControl Unit:发动机控制单元)82,基于从压力检测装置20输入的输出信号控制内燃机10的运转;和装置壳体83,把电源部81以及ECU82收纳在内部。ECU82由所谓的单片机构成,内置有实施各种运算处理的MPU(Micro-processing unit:微处理单元)、存储MPU所实施的程序的ROM(Read Only Memory:只读存储器)、和存储在MPU实施程序的过程中产生的临时数据的RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等。
另外,控制装置80还具备:送电接头80a,把来自电源部81的电源电压向压力检测装置20输送;接收接头80b,接收来自压力检测装置20的输出信号;和接地接头80c,用于使压力检测装置20与接地电位共通。此外,在此例中,电源部81以及ECU82的各接地被连接于接地接头80c,接地接头80c也被连接于装置壳体83。
[连接线缆的结构]
图7是连接线缆90的剖面图。
连接线缆90具备:供给线91、传输线92、接地线93、排扰线(drain wire)94、遮盖部95和编织部96。而且,供给线91、传输线92以及接地线93分别具有由镀锡软铜绞合线构成的导体部、和由硅橡胶等构成并且被覆导体部的外周从而绝缘的绝缘部。
另外,传输线92以及接地线93绞合成对。而且,排扰线94由镀锡软铜绞合线等构成,并且纵向地添置在(或者是卷绕在)绞合成对的传输线92以及接地线93。遮盖部95由把铝蒸镀在PET胶带的一个面而得到的铝聚酯胶带和/或铜箔卷绕在传输线92、接地线93以及排扰线94而构成。编织部96由编入木棉线、丝线等而构成,并且通过覆盖供给线91与由遮盖部95而一体化的传输线92、接地线93以及排扰线94来使这些线一体化。在此,编织部96也可以是仅覆盖遮盖部95(传输线92以及接地线93)的构成,使供给线91作为单线(个体)而存在。
而且,供给线91的一端被连接于设置在电路基板57的受电接头57c,供给线91的另一端被连接于设置在控制装置80的送电接头80a。另外,传输线92的一端被连接于设置在电路基板57的输出信号接头57d,传输线92的另一端被连接于设置在控制装置80的接收接头80b。进一步,接地线93的一端被连接于设置在电路基板57的输出接地接头57e,接地线93的另一端被连接于设置在控制装置80的接地接头80c。
[压力检测系统的电连接结构]
图8是用于说明本实施方式的压力检测系统1的电连接结构的图。此外,在图8中,示出了内燃机10,并且也示出了搭载于车辆等的电池100(稍后进行说明的图9至图11也是同样的)。
首先,对压力检测装置20的内部的连接关系进行说明。
在压力检测装置20中,压电元件33的后端侧即正极侧通过正路径被连接于电路基板57的输入信号接头57a,压电元件33的前端侧即负极侧通过负路径被连接于电路基板57的输入接地接头57b。另外,在电路基板57中,输入信号接头57a、输入接地接头57b、受电接头57c、输出信号接头57d以及输出接地接头57e被分别连接于处理电路572。
进一步,在压力检测装置20中,设置在电路基板57的输出接地接头57e(也可以是输入接地接头57b)被连接于遮盖体70,该遮盖体70包括把电路基板57收纳在内部的收纳构件56。而且,在压力检测装置20中,遮盖体70与把遮盖体70收纳于内部的壳体60为绝缘的状态。
接着,对控制装置80的内部的连接关系进行说明。
在控制装置80中,电源部81的输出侧被连接于送电接头80a,ECU82的输入侧被连接于接收接头80b。另外,在控制装置80中,电源部81以及ECU82的接地侧被连接在接地接头80c以及装置壳体83。
然后,对压力检测装置20与内燃机10的连接关系进行说明。
在本实施方式中,如通过图1进行了说明的一样,通过把压力检测装置20旋入设置在内燃机10的汽缸盖13(更具体的是连通孔13a),把压力检测装置20安装在内燃机10。因此,构成压力检测装置20的壳体60(第一前端侧壳体311)被连接于内燃机10(汽缸盖13)。
进一步,对内燃机10以及控制装置80与电池100的连接关系进行说明。
电池100的正电极101被连接于设置在控制装置80的电源部81。另一方面,电池100的负电极102(传导体的一例)被连接于内燃机10与控制装置80的装置壳体83。另外,电池100的负极102被连接(接地)于车辆的车体(车身)等。
进一步另外,对压力检测装置20、内燃机10、连接线缆90和控制装置80的连接关系进行说明。
首先,构成连接线缆90的供给线91的一端被连接于设置在压力检测装置20的电路基板57的受电接头57c,另一端被连接于设置在控制装置80的送电接头80a。另外,构成连接线缆90的传输线92的一端被连接于设置在压力检测装置20的电路基板57的输出信号接头57d,另一端被连接于设置在控制装置80的接收接头80b。进一步,构成连接线缆90的接地线93的一端被连接于设置在压力检测装置20的电路基板57的输出接地接头57e,另一端被连接于设置在控制装置80的接地接头80c。进一步另外,构成连接线缆90并且与遮盖部95相接触的排扰线94的一端被连接于内燃机10,另一端被连接于控制装置80的装置壳体83。因此,设置在连接线缆90的排扰线94的两端接地。
此外,在此省略了说明,实际上,连接线缆90通过设置在压力检测装置20的连接构件52与电路基板57相连接(参照图3)。
因此,实际上,供给线91的一端被连接于连接构件52的第一连接接头52a,并且通过连接构件52的第一基板侧接头521被连接于电路基板57的受电接头57c。另外,实际上,传输线92的一端被连接于连接构件52的第二连接接头52b,并且通过连接构件52的第二基板侧接头522被连接于电路基板57的输出信号接头57d。进一步,实际上,接地线93的一端被连接于连接构件52的第三连接接头52c,并且通过连接构件52的第三基板侧接头523被连接于电路基板57的输出接地接头57e。
在本实施方式的压力检测系统1的压力检测装置20中,把压电元件33、电路基板57以及遮盖体70等收纳于内部的壳体60通过内燃机10被连接(接地)于电池100的负极102。与此相对,在壳体60的内侧,通过把压电元件33以及电路基板57收纳于内部来使这些构成与外部电屏蔽,并且起到压电元件33以及电路基板57的接地系统功能的遮盖体70通过连接线缆90(接地线93)以及控制装置80被连接(接地)于电池100的负极102。而且,在压力检测装置20中,壳体60与遮盖体70绝缘。
在本实施方式的压力检测装置20被安装在内燃机10,并且该内燃机10搭载于车辆的情况下,喇叭、前照灯以及雨刷等产生的kHz级别的频率的干扰(以下称为低频率干扰)侵入内燃机10的汽缸盖13。而且,在本实施方式中,因为在由金属构成的汽缸盖13安装了压力检测装置20中的由金属构成的壳体60,侵入了汽缸盖13的低频率干扰也能传播到压力检测装置20的壳体60。
在此,在本实施方式的压力检测装置20中,使壳体60与从压电元件33到电路基板57的正路径以及负路径电绝缘。因此,从汽缸盖13传递到压力检测装置20的壳体60的低频率干扰难以传递到电路基板57。因此,能够抑制由低频率干扰导致的电路基板57的接地电位的波动(变动),并且能够减少从电路基板57输出的输出信号的波动(变动)。
另外,在本实施方式的内燃机10搭载于车辆的情况下,在车辆的周围通常辐射着用在便携式电话、收音机以及电视机等的MHz级别的频率的电波。当该电波照射向设置在压力检测装置20的电路基板57的情况下,在电路基板57产生MHz级别的频率的干扰(以下称为高频率干扰)。
在此,在本实施方式中,采用构成遮盖体70的金属制的收纳部56覆盖(收纳)电路基板57。因此,从外部照射向压力检测装置20的电波被包括收纳构件56的遮盖体70屏蔽,难以到达电路基板57。因此,能够抑制由高频率干扰导致的电路基板57的接地电位的波动(变动),并且能够减少从电路基板57输出的输出信号的波动(变动)。
而且,在本实施方式中,因为遮盖体70兼为负路径,所以与遮盖体70与负路径被分别设置的情况相比,能够简化压力检测装置20的构成。
[压力检测系统的电连接结构的第一变形例]
图9是用于说明压力检测系统1的电连接结构的第一变形例的图。
在图9所示的例子中,压力检测装置20的内部的连接关系、控制装置80的内部的连接关系、压力检测装置20与内燃机10的连接关系、以及内燃机10和控制装置80与电池100的连接关系同在图8说明了的关系是相同的。
但是,在图9的示例中,在以下的方面与图8的示例不同:连接线缆90不具备接地线93;在连接线缆90设置的排扰线94的一端没有被连接于内燃机10而是被连接于压力检测装置20的电路基板57的输出接地接头57e;而且该排扰线94的另一端没有被连接于控制装置80的装置壳体83而是被连接于控制装置80的接地接头80c。
而且,在图9所示的压力检测系统1中,与图8所示的一样,也能够减少由从外部对电路基板57的低频率干扰以及高频率干扰的侵入而导致的输出信号的波动(变动)。尤其,在图9所示的例子中,能够使在连接线缆90中与排扰线94相连接(接触)的遮盖部95的电位与设置在压力检测装置20的遮盖体70的电位(压力检测装置20的接地电位)共通。因此,与如图8所示那样通过把排扰线94的一端连接于内燃机10来使遮盖部95的电位与可能存在低频率干扰的内燃机10的电位共通的情况相比较,传输线92的输出信号难以被叠加低频率干扰。
另外,在图9所示的压力检测系统1中,与图8所示的构成相比较,也有能够减少构成连接线缆90的线芯的数量(从3线减少为2线)的优点。
[压力检测系统的电连接结构的第二变形例]
图10是用于说明压力检测系统1的电连接结构的第二变形例的图。
在图10所示的例子中,压力检测装置20的内部的连接关系、控制装置80的内部的连接关系、压力检测装置20与内燃机10的连接关系、以及内燃机10和控制装置80与电池100的连接关系同在图8说明了的关系是相同的。
但是,在图10的示例中,在设置在连接线缆90的排扰线94的一端没有被连接于内燃机10而是被连接于压力检测装置20的遮盖体70这一方面与图8的示例是不同的。
而且,在图10所示的压力检测系统1中,与图8所示的一样,也能够减少由从外部对电路基板57的低频率干扰以及高频率干扰的侵入而导致的输出信号的波动(变动)。尤其,在图10所示的例子中,能够使在连接线缆90中与排扰线94相连接(接触)的遮盖部95的电位与设置在压力检测装置20的遮盖体70的电位(压力检测装置20的接地电位)共通。因此,与如图8所示那样通过把排扰线94的一端连接于内燃机10来使遮盖部95的电位与可能存在低频率干扰的内燃机10的电位共通的情况相比较,传输线92的输出信号难以被叠加低频率干扰。
另外,在图10所示的压力检测系统1中,与图8所示的构成相比较,连接压力检测装置20与控制装置80的接地系统为两个(接地线93以及排扰线94)。因此,即使在接地线93和排扰线94中的一方发生断线等的情况下,也能够通过剩余的另一方的线来维持压力检测装置20与控制装置80的接地的共通化,能够提高系统的冗余性。
[压力检测系统的电连接结构的第三变形例]
图11是用于说明压力检测系统1的电连接结构的第三变形例的图。
在图11所示的例子中,各装置内以及各装置间的连接关系基本同在图10说明了的关系是相同的。
但是,在图11所示的例子中,在压力检测装置20还具有被连接于输出接地接头57e与遮盖体70的电容器573(直流抑制部的一例)这一方面与图10所示的例子是不同的。此外,在该例中,把电容器573安装在了电路基板57,但是也可以安装在不为电路基板57的其它的部分。
而且,在图11所示的压力检测系统1中,与图8所示的一样,也能够减少由从外部对电路基板57的低频率干扰以及高频率干扰的侵入而导致的输出信号的波动(变动)。另外,在图11所示的压力检测系统1中,与图10所示的一样,能够使在连接线缆90中与排扰线94相连接(接触)的遮盖部95的电位与设置于压力检测装置20的遮盖体70的电位(压力检测装置20的接地电位)共通。因此,与通过如图8所示那样把排扰线94的一端连接于内燃机10来使遮盖部95的电位与可能存在低频率干扰的内燃机10的电位共通的情况相比较,传输线92的输出信号难以被叠加低频率干扰。
另外,如上所述,因为图10所示的压力检测系统1的连接压力检测装置20与控制装置80的接地系统为两个(接地线93以及排扰线94),所以即使在其中一方发生断线的情况下也能够通过另一方的线来维持接地的共通化。但是,例如即使在接地线93发生了断线的情况下,因为电流通过供给线91以及排扰线94流通,所以无法检测出接地线93是否断线。对此,图11所示的例子在压力检测装置20中,通过电容器573将遮盖体70与接地线93的一端所连接的输出接地接头57e相连接。因此,在接地线93没有发生断线并且通过控制装置80对送电接头80a与接地接头80c之间外加了直流电压的情况下,直流电流在供给线91与接地线93流通。相反,在接地线93发生断线并且通过控制装置80对送电接头80a与接地接头80c之间外加了直流电压的情况下,无直流电流在断线的接地线93流通,另外,因为电容器573的存在,也无直流电流在没有断线的排扰线94流通。因此,在压力检测装置20设置了电容器573的情况下,通过有无通上直流电流能够检测接地线93是否断线。
进一步,在图11所示的例子中,与图10所示的一样,连接压力检测装置20与控制装置80的接地系统为两个(接地线93以及排扰线94)。因此,即使在接地线93或者排扰线94发生断线等的情况下,也能够通过剩余的另一方的线来维持接地的共通化,能够提高系统的冗余性。
在此,在图11所示的例子中,采用了电容器573作为直流抑制部,但是并不局限于此,例如也可以使用以输出接地接头57e侧为阴极的二极管。
[其它]
此外,在本实施方式中,压力检测装置20的壳体60由具有导电性的金属材料构成,但是并不局限于此,也可以由氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等具有绝缘性的材料构成。在此情况下,无须使壳体60与遮盖体70通过各种绝缘构件(绝缘板34、第四绝缘环44以及第五绝缘环45)以及空隙来绝缘。
另外,在本实施方式中,通过遮盖体70覆盖(收纳)了压电元件33、正路径以及电路基板57,但是只要是能够覆盖(收纳)电路基板57的至少一部分的构成,就能比完全不覆盖(不收纳)电路基板57的情况产生减少干扰的效果。
在此,在本实施方式中,采用了呈现为筒状的收纳构件56来覆盖(收纳)电路基板57,但是并不局限于此,收纳构件56例如也可以采用编入金属而成的金属编织物等构成。
进一步,在本实施方式中,使设置在连接线缆90的排扰线94的两端接地,但是并不局限于此,也可以是一端接地。但是,使排扰线94的两端接地的情况比使排扰线94的一端接地的情况更容易抑制对电路基板57的干扰的侵入。
(实施方式2)
[压力检测装置的结构]
图12是实施方式2的压力检测装置20的侧视图。图13是压力检测装置20的剖面图(图12的XIII-XIII剖面图)。图14是压力检测装置20的前端侧的放大剖面图。
本实施方式的压力检测装置20具有:壳体部130,露出于外部;检测机构部140,包括用于检测压力的各种机构,以整体大致被收纳于壳体部130并且一部分(后述的连接构件154)露出于外部的方式被设置;和密封部170,安装在壳体部130的外周面。而且,该压力检测装置20按以下方式被安装,即,以相对于图1所示的内燃机10,图12的左侧(壳体部130的露出部分)朝向燃烧室C(图1的下方),并且图12的右侧(检测机构部140的露出部分)朝向外部(图1的上方)的方式被安装。另外,在此状态下,密封部170位于设置在汽缸盖13的连通孔13a的内部。此外,在以下的说明中,把图12的朝向左侧的一侧称为压力检测装置20的“前端侧”,把图12的朝向右侧的一侧称为压力检测装置20的“后端侧”。在以下的说明中,把图12中的单点划线表示的压力检测装置20的中心线方向简称为中心线方向。
[壳体部的结构]
壳体部130具备:前端侧壳体131;隔板头132,安装于前端侧壳体131的前端侧;和后端侧壳体133,安装于前端侧壳体131的后端侧。在此,在本实施方式中,前端侧壳体131以及后端侧壳体133起到第二壳体的一例的功能,隔板头132起到变形构件的一例的功能。
(前端侧壳体)
前端侧壳体131为具有中空结构并且整体呈现为筒状的构件。该前端侧壳体131由具有导电性并且耐热性和耐酸性强的不锈钢等金属材料构成。
该前端侧壳体131具备:第一前端侧壳体1311,相对位于前端侧;和第二前端侧壳体1312,相对位于后端侧。在此,在前端侧壳体131中,使第一前端侧壳体1311的后端侧的外周面与第二前端侧壳体1312的前端侧的内周面通过激光焊接成为一体。而且,在第一前端侧壳体1311的前端侧通过激光焊接安装了隔板头132,并且在第二前端侧壳体1312的后端侧通过嵌合安装了后端侧壳体133。
在此,在第一前端侧壳体1311的外周面设置了凹部1311a,该凹部1311a用于安装构成密封部170的第一密封构件171(详细内容在后叙述)。另外,在第一前端侧壳体1311的内部,在前端侧存在被设置为第一直径的部分,在后端侧存在被设置为比第一直径大的第二直径的部分,在这两个部分的边界设置了连接二者的内侧台阶部1311b。
另一方面,在第二前端侧壳体1312的外周面设置了凹部1312a,该凹部1312a用于安装与第一密封构件171一起构成密封部170的第二密封构件172(详细内容在后叙述)。另外,在第二前端侧壳体1312的外周面中,在上述凹部1312a的后端侧设置了向外侧突出的环状的肋部1312b。该肋部1312b如上所述用于把压力检测装置20固定于内燃机10(更具体的是汽缸盖13)。
(隔板头)
隔板头132为整体呈现为圆板状的构件。该隔板头132由具有导电性并且耐热性以及耐酸性高的不锈钢等金属材料构成。尤其,在该例中,隔板头132以及上述前端侧壳体131由相同的材料构成。
该隔板头132在前端侧的中央部形成有凹部132b,并且具有:通过向外部(燃烧室C侧)露出来承受压力的受压面(表面)132a;通过环状地切割受压面132a的背侧的背面而设置的凹部132c;和由于凹部132c的存在而从受压面132a的中央部(形成凹部132b的部分)朝向后端侧突出的凸部132d。该隔板头132以封闭第一前端侧壳体1311的前端侧的开口部的方式被设置。而且,在隔板头132与第一前端侧壳体1311的边界部,绕外周面一周实施激光焊接。
(后端测壳体)
后端侧壳体133为具有中空结构并且整体呈现为筒状的构件。该后端侧壳体133由具有导电性并且耐热性以及耐酸性高的不锈钢等金属材料构成。但是,在把压力检测装置20安装在内燃机10的状态下,因为后端侧壳体133位于内燃机10的外部,所以能够采用比上述前端侧壳体131的耐热性以及耐酸性低的材料。
该后端侧壳体133具有:第一后端侧壳体1331,相对位于前端侧;和第二后端侧壳体1332,相对位于后端侧。在此,在后端侧壳体133中,通过在第一后端侧壳体1331的后端侧的内周面嵌入第二后端侧壳体1332的前端侧的外周面,使两者被构成为一体。而且,在第一后端侧壳体1331的前端侧通过嵌合安装了前端侧壳体131(更具体的是第二前端侧壳体1312),并且在第二后端侧壳体1332的后端侧通过嵌合安装了连接构件154(详细内容在后叙述)。
[检测机构部的结构]
检测机构部140具备:压电元件141、前端电极构件142、第一后端电极构件143和第二后端电极构件144。另外,检测机构部140具备:绝缘环145、第一螺旋弹簧146、传导构件147和保持构件148。进一步,检测机构部140具备:加压构件149、支承构件150、第二螺旋弹簧151和收纳构件152。进一步另外,检测机构部140具备:电路基板153、连接构件154、接地板155和O型圈156。另外,检测机构部140具备抵靠管157。而且,检测机构部140具备:绝缘管160、第一绝缘构件161、第二绝缘构件162和第三绝缘构件163。
(压电元件)
作为检测元件的一例的压电元件141为整体呈现为圆柱状的构件。该压电元件141具备表现出压电纵向效应的压电作用的压电体。压电纵向效应是指在沿与压电体的电荷产生轴为同一方向的应力施加轴施加外力的情况下,在电荷产生轴方向的压电体的表面产生电荷。该压电元件141被配置于位于前端侧壳体131的内侧且位于隔板头132的后端侧的位置。该压电元件141以使中心线方向与应力施加轴的方向一致的方式被收纳于前端侧壳体131内。在此,压电元件141被配置于位于设置在前端侧壳体131的内部的加压构件149的内侧且位于设置在该加压构件149的内部的绝缘管160的内侧的位置。另外,压电元件141的外径比把该压电元件141收纳于内部的绝缘管160的内径稍小。而且,压电元件141的前端侧的面与前端电极构件142的后端侧的面相接触。另一方面,压电元件141的后端侧的面与第一后端电极构件143的前端侧的面相接触。另外,压电元件141的外周面与绝缘管160的内周面相对峙。因此,通过在加压构件149的内周面与压电元件141的外周面之间设置绝缘管160,使加压构件149以及压电元件141非直接接触。
接着,例示出利用了压电元件141的压电横向效应的情况。压电横向效应是指在沿处于与压电体的电荷产生轴正交的位置的应力施加轴施加外力的情况下,在电荷产生轴方向的压电体的表面产生电荷。也可以是由多个形成为薄板状的薄的压电体层叠而成的构成,通过这样的层叠能够有效地收集压电体上产生的电荷从而提高传感器的灵敏度。作为能够在压电元件141使用的压电体,可以例示出使用具有压电纵向效应以及压电横向效应的硅酸镓镧系结晶(硅酸镓镧LGS、钽酸镓镧LGT、铌酸镓镧LGN、LTGA)、水晶、镓磷酸盐等的情况。此外,本实施方式的压电元件141的压电体使用LTGA单晶。
(前端电极构件)
前端电极构件142为整体呈现为圆柱状的构件。该前端电极构件142由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成。另外,在前端电极构件142的前端侧的面的中央部形成有涂抹包括氧化铝、氧化锆等的呈现有绝缘性的陶瓷材料而形成的绝缘皮膜142a。在此,作为绝缘传递构件的一例的绝缘皮膜142a例如呈现为圆形,该绝缘皮膜142a的直径比设置在隔板头132的背面的凸部132d的直径大,比设置在加压构件149的前端侧的开口部的直径小。
该前端电极构件142被配置于设置在前端侧壳体131的内部的加压构件149的内侧。而且,前端电极构件142被配置于位于隔板头132的后端侧且位于压电元件141的前端侧的位置。但是,前端电极构件142与上述压电元件141不同,没有被收纳于绝缘管160内。另外,前端电极构件142的外径比把该前端电极构件142收纳于内部的加压构件149的内径稍小。而且,在前端电极构件142的前端侧的面中,设置了绝缘皮膜142a的中央部的范围与设置在隔板头132的背面的凸部132d的后端侧的面相接触。另外,在前端电极构件142的前端侧的面中,没有设置绝缘皮膜142a的周边部的范围与设置在加压构件149的前端侧的开口部的背侧的面相接触。另一方面,前端电极构件142的后端侧的面与压电元件141的前端侧的面相接触。另外,前端电极构件142的外周面与加压构件149的内周面相对峙。
(第一后端电极构件)
第一后端电极构件143为整体呈现为圆板状的构件。该第一后端电极构件143由具有导电性并且耐热性高,而且与压电元件141的热膨胀差小的不锈钢等金属材料构成。
该第一后端电极构件143被配置于设置在前端侧壳体131的内部的加压构件149的内侧。而且,第一后端电极构件143被配置于位于压电元件141的后端侧且位于第二后端电极构件144的前端侧的位置。在此,第一后端电极构件143被配置于设置在加压构件149的内部的绝缘管160的内侧。另外,第一后端电极构件143的外径与压电元件141的外径大致相同并且比绝缘管160的内径稍小。而且,第一后端电极构件143的前端侧的面与压电元件141的后端侧的面相接触。另一方面,第一后端电极构件143的后端侧的面与第二后端电极构件144的前端侧的面相接触。另外,第一后端电极构件143的外周面与绝缘管160的内周面相对峙。因此,通过在加压构件149的内周面与第一后端电极构件143的外周面之间设置绝缘管160,使加压构件149以及第一后端电极构件143非直接接触。
(第二后端电极构件)
第二后端电极构件144为整体呈现为陀螺状,并且剖面呈现为T字状的构件。该第二后端电极构件144由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成。该第二后端电极构件144具备:主体部144a,呈现为圆板状并且位于前端侧;第一凸部144b,呈现为圆柱状并且从主体部144a的后端侧的面的中央部朝向后端侧突出;和第二凸部144c,呈现为圆柱状并且从第一凸部144b的后端进一步向后端侧突出。在此,第一凸部144b的直径比主体部144a的直径小,第二凸部144c的直径比第一凸部144b的直径小。
该第二后端电极构件144被配置于设置在前端侧壳体131的内部的加压构件149的内侧。在此,第二后端电极构件144的主体部144a的前端侧被配置于设置在加压构件149的内部的绝缘管160的内侧。与此相对,第二后端电极构件144的比该主体部144a的前端侧更为后端侧的部分被配置于该绝缘管160的外侧。另外,第二后端电极构件144的主体部144a的外径与压电元件141的外径大致相同并且比绝缘管160的内径稍小。而且,第二后端电极构件144的主体部144a的前端侧的面与第一后端电极构件143的后端侧的面相接触。另一方面,主体部144a的后端侧的面与绝缘环145的前端侧的面相接触。另外,第二后端电极构件144的第一凸部144b的外周面的前端侧与该绝缘环145的内周面相接触,后端侧隔着空隙与支承构件150的内周面相对峙。进一步,第二后端电极构件144的第二凸部144c的外周面隔着空隙与支承构件150的内周面相对峙,另外,通过被安装于外周面的第一螺旋弹簧146与传导构件147相接触。因此,通过在加压构件149的内周面与第二后端电极构件144的外周面之间设置绝缘管160、空隙以及绝缘环145,使加压构件149与第二后端电极构件144非直接接触。另外,通过在支承构件150的内周面与第二后端电极构件144的外周面之间设置空隙,使支承构件150与第二后端电极构件144非直接接触。
(绝缘环)
绝缘环145为整体呈现为环状的构件。该绝缘环145由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。
该绝缘环145被配置于设置在前端侧壳体131的内部的加压构件149的内侧。而且,绝缘环145位于处于第二后端电极构件144的主体部144a的后端侧且处于支承构件150的前端侧的位置。在此,在设置在绝缘环145的贯穿孔的内部配置了第二后端电极构件144的第一凸部144b。另外,绝缘环145的外径比加压构件149的内径稍小。进一步,绝缘环145的贯穿孔的内径比第二后端电极构件144的第一凸部144b的外径稍大。而且,绝缘环145的前端侧的面与第二后端电极构件144的主体部144a的后端侧的面相接触。另一方面,绝缘环145的后端侧的面与支承构件150的前端侧的面相接触。另外,绝缘环145的外周面与加压构件149的内周面相对峙。进一步,绝缘环145的内周面与第二后端电极构件144的第一凸部144b的外周面相对峙。
(第一螺旋弹簧)
第一螺旋弹簧146为整体呈现为螺旋状的构件,并且为沿中心线方向伸缩。该第一螺旋弹簧146由具有导电性并且比前端侧壳体131的导电性高的黄铜等金属材料构成,而且表面被镀金。
该第一螺旋弹簧146设置在前端侧壳体131的内部,被配置于位于加压构件149的内侧且位于支承构件150的内侧的位置。而且,第一螺旋弹簧146被配置于位于第二后端电极构件144的后端侧且位于传导构件147的前端侧的位置。即,第一螺旋弹簧146被配置为跨及第二后端电极构件144与传导构件147。在此,第一螺旋弹簧146的前端侧卷绕在第二后端电极构件144的第二凸部144c,第一螺旋弹簧146的后端侧被插入于设置在传导构件147的前端侧的前端侧凹部147a内。而且,第一螺旋弹簧146的内径比第二后端电极构件144的第二凸部144c的外径大并且比第一凸部144b的外径小。另一方面,第一螺旋弹簧146的外径比传导构件147的前端侧凹部147a的内径小。因此,第一螺旋弹簧146的前端抵靠于第二后端电极构件144的第一凸部144b与第二凸部144c的边界部(台阶部),第一螺旋弹簧146的前端侧与第二后端电极构件144的第二凸部144c的外周面接触。与此相对,第一螺旋弹簧146的后端抵靠于传导构件147的前端侧凹部147a的底部,第一螺旋弹簧146的后端侧与传导构件147的前端侧凹部147a的内周面相接触。另外,第一螺旋弹簧146的外周隔着空隙与支承构件150的内周面相对峙。因此,通过在支承构件150的内周面与第一螺旋弹簧146之间设置空隙,使支承构件150与第一螺旋弹簧146非直接接触。
(传导构件)
传导构件147为整体呈现为棒状的构件。该传导构件147由具有导电性的黄铜等金属材料构成,并且表面被镀金。在该传导构件147中,在前端设置有上述的前端侧凹部147a,在后端设置有比中心线方向的中央部的直径小并且朝向后端侧突出的后端侧凸部147b。
该传导构件147被设置在前端侧壳体131的内部,除前端部以及后端部(后端侧凸部147b)以外的几乎所有的部分都被配置于保持构件148的内部。另外,传导构件147的前端侧位于加压构件149的内侧,传导构件147的后端侧位于收纳构件152的内侧,处于前端侧与后端侧之间的中间部位于第二螺旋弹簧151的内侧。而且,传导构件147被配置于位于第一螺旋弹簧146的后端侧且位于电路基板153的前端侧的位置。该传导构件147以贯穿在保持构件148沿着中心线方向设置的贯穿孔的方式被配置。而且,传导构件147的前端部(没有被保持构件148覆盖的部分)的外径比保持构件148的内径大,比支承构件150的内径小。进一步,传导构件147的后端部(后端侧凸部147b)的外径与设置在保持构件148的保持部的内部宽度大致相同。进一步另外,传导构件147的中心线方向的中央部的外径与保持构件148的内径大致相同。而且,传导构件147的前端侧凹部147a通过插入第一螺旋弹簧146的后端侧而与第一螺旋弹簧146相接触。另一方面,传导构件147的后端侧凸部147b被嵌入于设置在保持构件148的保持部。另外,传导构件147的前端部的外周面隔着空隙与支承构件150的内周面相对峙。进一步,传导构件147的中心线方向中央部的外周面隔着保持构件148以及空隙与第二螺旋弹簧151相对峙。进一步另外,传导构件147的后端部的外周面隔着空隙以及保持构件148与收纳构件152的内周面相对峙。因此,通过在支承构件150的内周面与传导构件147的外周面之间设置空隙以及保持构件148,使支承构件150与传导构件147非直接接触。另外,通过在第二螺旋弹簧151的内周面与传导构件147的外周面之间设置空隙以及保持构件148,使第二螺旋弹簧151与传导构件147非直接接触。进一步,通过在收纳构件152的内周面与传导构件147的外周面之间设置空隙,使收纳构件152与传导构件147非直接接触。
(保持构件)
保持构件148为使位于前端侧且呈现为筒状的部分与位于后端侧且呈现为板状的部分一体化而形成的构件。该保持构件148包括由具有绝缘性的PPT(PolypropyleneTerephthalate:聚对苯二甲酸丙二酯)等合成树脂材料构成的基体、和由具有导电性的铜等金属材料构成的配线以及接头等。在位于该保持构件148的前端侧的筒状的部分收纳传导构件147,在位于该保持构件148的后端侧的板状的部分安装电路基板153。因此,保持构件148具有保持传导构件147以及电路基板153的功能。
在保持构件148中,与支承构件150、第二螺旋弹簧151以及收纳构件152相对的部分(外周面)由合成树脂材料构成,并且使金属材料不向该部分露出。另外,在保持构件148中,与传导构件147的位于前端部与后端部之间的中间部相对的部分(内周面)也由合成树脂材料构成,并且使金属材料不向该部分露出。另外,在保持构件148的筒状部的后端侧设置了保持部,该保持部由金属材料构成,嵌入并保持传导构件147的后端侧凸部147b。在该保持部安装了用于与电路基板153的信号输入接头(未图示)电连接的配线。
该保持构件148被设置为跨及前端侧壳体131的内部与后端侧壳体133的内部。另外,保持构件148的前端侧位于加压构件149的内侧,传导构件147的后端侧位于收纳构件152的内侧,处于前端侧与后端侧之间的中间部位于第二螺旋弹簧151的内侧。而且,保持构件148被配置于位于绝缘环145的后端侧且位于连接构件154的前端侧的位置。
位于保持构件148的前端侧的筒状的部分的外径比支承构件150的内径小,位于该被覆构件的后端侧的板状的部分的外径也比该部分的收纳构件152的内径小。另外,保持构件148的筒状的部分的前端侧的外周面隔着空隙与支承构件150的内周面以及第二螺旋弹簧151的内周面相对峙。进一步,保持构件148的筒状的部分的后端侧的外周面以及板状部的部分的外周面与收纳构件152的内周面相接触、或者隔着空隙与收纳构件152的内周面相对峙。
(加压构件)
作为第一壳体或者第一付与构件的一例的加压构件149为整体呈现为筒状的构件。该加压构件149由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成。
图15是加压构件149的立体图。以下,参照图15对加压构件149的结构进行说明。此外,在图15中,图中的左下侧为前端侧,图中的右上侧为后端侧。
本实施方式的加压构件149具备:前端筒状部1491,位于最前端侧并且在前端设置有开口部;中间筒状部1492,配置于前端筒状部1491的后端侧;和后端筒状部1493,位于处于中间筒状部1492的后端侧且处于最后端侧的位置。在该加压构件149中,中间筒状部1492的外径比前端筒状部1491以及后端筒状部1493形成得大,后端筒状部1493的外径比前端筒状部1491形成得大。而且,加压构件149还具备:前端台阶部149b,在前端筒状部1491与中间筒状部1492的边界部连接两者;和后端台阶部149c,在中间筒状部1492与后端筒状部1493的边界部连接两者。此外,关于加压构件149的内径,除设置在前端的开口部以外的部分的内径是同样的尺寸。因此,在该加压构件149中,中间筒状部1492的壁厚比后端筒状部1493厚,并且后端筒状部1493的壁厚比前端筒状部1491厚。从而,在加压构件149中,中间筒状部1492最难以弯曲,另一方面,前端筒状部1491最容易弯曲(容易起到弹簧的功能)。在此,在本实施方式中,前端台阶部149b、中间筒状部1492以及后端台阶部149c起到突出部的一例的功能。
另外,在加压构件149中,分别在前端台阶部149b、中间筒状部1492以及后端台阶部149c的外周面连续地形成了绝缘皮膜149a,由涂抹包括氧化铝、氧化锆等的呈现有绝缘性的陶瓷材料而形成该绝缘皮膜149a(参照图14)。在此,在本实施方式中,绝缘皮膜149a起到绝缘部的一例的功能。
该加压构件149被设置在前端侧壳体131的内部,并且以前端筒状部1491成为前端侧的方式被设置。在加压构件149的内部收纳了压电元件141、前端电极构件142、第一后端电极构件143、第二后端电极构件144、绝缘环145、支承构件150的前端侧、绝缘管160、第一螺旋弹簧146、传导构件147的前端侧以及保持构件148的前端侧。而且,加压构件149被配置在位于隔板头132的后端侧且位于收纳构件152的前端侧的位置。另外,加压构件149的外径在前端筒状部1491、中间筒状部1492以及后端筒状部1493不同,在所有的位置,其外径都比前端侧壳体131的内径小。进一步,关于加压构件149的内径,与前端电极构件142和绝缘管160(压电元件141、第一后端电极构件143、第二后端电极构件144和绝缘环145)相对峙的部分的内径比这些结构的外径稍大,与支承构件150相对峙的部分的内径与支承构件150的外径大致相同。
在此,在设置在加压构件149的后端侧的后端筒状部1493的外周面与第一前端侧壳体1311的后端侧的内周面之间配置了抵靠管157。
而且,加压构件149的前端筒状部1491的前端侧的面(开口部的表侧的面)隔着空隙与隔板头132的凹部132c相对峙。另一方面,后端筒状部1493的后端侧隔着空隙与第一绝缘构件161相对峙。另外,前端筒状部1491的外周面隔着空隙与第一前端侧壳体1311的内周面相对峙。进一步,前端台阶部149b、中间筒状部1492以及后端台阶部149c的外周面与绝缘皮膜149a相接触,并且隔着绝缘皮膜149a与第一前端侧壳体1311的内周面相对峙。进一步另外,后端筒状部1493的外周面隔着空隙与抵靠管157的内周面相对峙。因此,通过在加压构件149的外周面与第一前端侧壳体1311的内周面以及抵靠管157的内周面之间设置空隙以及绝缘皮膜149a,使加压构件149与第一前端侧壳体1311以及抵靠管157非直接接触。
(支承构件)
作为第二付与构件的一例的支承构件150为整体呈现为筒状的构件。该支承构件150由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成。
该支承构件150被配置在前端侧壳体131的内部,并且该支承构件150的前端侧位于加压构件149的内侧,后端侧位于加压构件149的外侧。另外,支承构件150把第二后端电极构件144的后端侧(第一凸部144b以及第二凸部144c)、第一螺旋弹簧146、传导构件147的前端侧以及保持构件148的前端侧收纳于内部。而且,支承构件150被配置在位于绝缘环145的后端侧且位于收纳构件152的前端侧的位置。另外,支承构件150的外径与加压构件149的内径大致相同。进一步,支承构件150的内径根据中心线方向的位置是不同的,与第二后端电极构件144相对峙的部分的内径比第二后端电极构件144的外径大,与第一螺旋弹簧146相对峙的部分的内径比第一螺旋弹簧146的外径大,与传导构件147相对峙的部分的内径比传导构件147的外径大,与保持构件148相对峙的部分的内径比保持构件148的外径大。而且,支承构件150的前端侧的面(开口部的表侧的面)与绝缘环145的后端侧的面相接触。另一方面,支承构件150的后端侧的面隔着空隙与收纳构件152相对峙。另外,支承构件150的外周面的前端侧与加压构件149的内周面相接触,支承构件150的外周面的后端侧与第二螺旋弹簧151的前端侧相接触。在此,通过由绕加压构件149的后端侧的内周面与同该部分相对峙的支承构件150的外周面的一周进行激光焊接而得的第二焊接部159接合固定加压构件149与支承构件150。与此相对,支承构件150的内周面隔着空隙与第二后端电极构件144、第一螺旋弹簧146、传导构件147以及保持构件148相对峙。因此,通过在支承构件150的内周面与第二后端电极构件144、第一螺旋弹簧146、传导构件147以及保持构件148之间设置空隙,使支承构件150与第二后端电极构件144、第一螺旋弹簧146、传导构件147以及保持构件148非直接接触。
(第二螺旋弹簧)
第二螺旋弹簧151为整体呈现为螺旋状的构件,并且沿中心线方向伸缩。该第二螺旋弹簧151由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成,而且表面被镀金。因此,在本实施方式中,使第一螺旋弹簧146与第二螺旋弹簧151的材质不同。
该第二螺旋弹簧151被设置于前端侧壳体131的内部,该第二螺旋弹簧151的前端侧位于处于支承构件150的后端侧且处于支承构件150的外侧的位置,后端侧位于处于收纳构件152的前端侧且处于收纳构件152的外侧的位置。即,第二螺旋弹簧151被配置为跨及支承构件150与收纳构件152。另外,第二螺旋弹簧151的外径比前端侧壳体131(更具体的是第二前端侧壳体1312)的内径小。进一步,第二螺旋弹簧151的内径比支承构件150的后端侧的外径以及收纳构件152的前端侧的外径稍小。而且,第二螺旋弹簧151的外周隔着空隙与前端侧壳体131的内周面相对峙。因此,通过在第二螺旋弹簧151的外周与前端侧壳体131的内周面之间设置空隙,使第二螺旋弹簧151与前端侧壳体131非直接接触。
(收纳构件)
收纳构件152为整体呈现为筒状的构件。该收纳构件152由具有导电性并且比前端侧壳体131的导电性高的黄铜、不锈钢等金属材料构成,而且表面被镀金。
图16是收纳构件152的立体图。以下,参照图16对收纳构件152的结构进行说明。此外,在图16中,图中的左下侧为前端侧,图中的右上侧为后端侧。
本实施方式的收纳构件152具备:第一筒状部1521,位于最前端侧并且在前端设置有开口部;第二筒状部1522,配置于第一筒状部1521的后端侧;第三筒状部1523,配置于第二筒状部1522的后端侧;和第四筒状部1524,配置于第三筒状部1523的后端侧。该收纳构件152的外径按第一筒状部1521、第二筒状部1522、第三筒状部1523以及第四筒状部1524的顺序变大。即,该收纳构件152的直径从前端侧朝向后端侧呈阶梯状(4段)变大。而且,收纳构件152还具备:第一台阶部152a,在第一筒状部1521与第二筒状部1522的边界部连接两者;第二台阶部152b,在第二筒状部1522与第三筒状部1523的边界部连接两者;和第三台阶部152c,在第三筒状部1523与第四筒状部1524的边界部连接两者。此外,该收纳构件152与上述的加压构件149不同,该收纳构件152的壁厚被设定为不随着中心线方向的位置变化而改变的统一的尺寸。因此,加压构件149的内径按第一筒状部1521、第二筒状部1522、第三筒状部1523以及第四筒状部1524的顺序变大。
该收纳构件152以跨及前端侧壳体131的内部与后端侧壳体133的内部,并且第一筒状部1521成为前端侧的方式被设置。在收纳构件152的内部收纳了传导构件147的后端侧、保持构件148的后端侧、电路基板153以及接地板155。而且,收纳构件152被配置于位于支承构件150的后端侧且位于连接构件154的前端侧的位置。另外,收纳构件152的外径在第一筒状部1521、第二筒状部1522、第三筒状部1523以及第四筒状部1524不同,在所有的位置,其外径都比前端侧壳体131以及后端侧壳体133的内径小。进一步,收纳构件152的内径也在第一筒状部1521、第二筒状部1522、第三筒状部1523以及第四筒状部1524不同,比收纳于内部的各部件的外径大。
在此,在收纳构件152的第二筒状部1522的后端侧以及第二台阶部152b与第二前端侧壳体1312的内周面之间配置了第一绝缘构件161。另外,在收纳构件152的第三筒状部1523的后端侧以及第三台阶部152c与第二前端侧壳体1312的内周面之间配置了第二绝缘构件162。进一步,在收纳构件152的第四筒状部1524与第一后端侧壳体1331之间配置了第三绝缘构件163。
而且,收纳构件152的第一筒状部1521的前端侧的面(开口部的表侧的面)隔着空隙与支承构件150的后端侧的面相对峙。另外,第一筒状部1521与第二螺旋弹簧151相接触。另一方面,第四筒状部1524的后端侧与保持构件148相对峙。另外,第一筒状部1521以及第一台阶部152a的外周面隔着空隙与第二前端侧壳体1312的内周面相对峙。进一步,第二筒状部1522的外周面隔着空隙以及第一绝缘构件161与第二前端侧壳体1312的内周面相对峙。进一步另外,第二台阶部152b隔着第一绝缘构件161与第二前端侧壳体1312的内周面相对峙。另外,第三筒状部1523的外周面隔着空隙以及第二绝缘构件162与第二前端侧壳体1312的内周面相对峙。进一步,第三台阶部152c的外周面隔着第二绝缘构件162与第二前端侧壳体1312的内周面相对峙。而且,第四筒状部1524的外周面隔着空隙与第二前端侧壳体1312的内周面相对峙,并且隔着空隙以及第三绝缘构件163与第一后端侧壳体1331的内周面相对峙。因此,通过在收纳构件152的外周面与第二前端侧壳体1312以及第一后端侧壳体1331之间设置空隙、第一绝缘构件161、第二绝缘构件162以及第三绝缘构件163,使收纳构件152与第二前端侧壳体1312以及第一后端侧壳体1331非直接接触。
(电路基板)
电路基板153为整体呈现为矩形板状的构件。该电路基板153由所谓的印刷电路板构成,对由压电元件141根据受到的压力输出的微弱的电荷所形成的电信号实施电气电路的各种处理。该电路基板153被设置为跨及前端侧壳体131的内部与后端侧壳体133的内部。另外,电路基板153被配置于位于传导构件147的后端侧且位于连接构件154的前端侧的位置。进一步,该电路基板153搭载于保持构件148并且整体被配置于收纳构件152的内侧。
在该电路基板153搭载了:积分电路,对从压电元件141输入的输入信号(电荷信号)进行积分并把该输入信号转换为电压信号;放大电路,对从积分电路输入的电压信号进行放大并设为输出信号;和电源电路,该电源电路是构成积分电路以及放大电路的运算放大器等元件的电源(以上构成均未图示)。
(连接构件)
连接构件154为整体呈现为柱状的构件。该连接构件154包括由具有绝缘性的PPT等合成树脂材料构成的基体、和由具有导电性的铜等金属材料构成的配线以及接头等。但是,在连接构件154中,与第二后端侧壳体1332相接触或者相对峙的部分(外周面)由合成树脂材料构成,并且使金属材料不向该部分露出。另外,在连接构件154的后端侧设置了具有凹形状并且朝向后端侧开口的开口部。而且,在该连接构件154的前端侧设置了基板侧连接器154a,该基板侧连接器154a朝向前端侧突出并且被电连接于电路基板153。另一方面,在位于该连接构件154的后端侧且位于上述开口部的内侧的位置设置了线缆侧连接器154b,该线缆侧连接器154b朝向后端侧突出并且为图1所示的连接线缆90的连接对象。另外,在连接构件154的前端侧的外周面设置了环绕该外周面一周的凹部,在该凹部安装了O型圈156。
该连接构件154的前端侧位于第二后端侧壳体1332的内侧,后端侧位于第二后端侧壳体1332的外侧。而且,被安装在连接构件154的外周面的O型圈156在第二后端侧壳体1332的内侧与第二后端侧壳体1332的内周面相接触。
连接构件154的位于前端侧的筒状的部分的外径比第二后端侧壳体1332的内径小。与此相对,连接构件154的位于后端侧的筒状的部分的外径与第二后端侧壳体1332的外径大致相同。另外,连接构件154的前端侧隔着空隙或者O型圈156与第二后端侧壳体1332的内周面相对峙。
(接地板)
接地板155为整体呈现为带状的构件。该接地板155由具有导电性的磷青铜等金属材料构成,并且表面被镀金。
该接地板155被设置为跨及前端侧壳体131的内部与后端侧壳体133的内部,该接地板155的前端位于处于收纳构件152的内部且处于电路基板153的上方的位置,后端比收纳构件152的后端更向后端侧突出。而且,接地板155的前端侧被电连接于电路基板153的接地接头(未图示),接地板155的后端侧被电连接于收纳构件152的第四筒状部1524的内周面。
(O型圈)
O型圈156为整体呈现为环状的构件。该O型圈156由具有绝缘性并且耐热性、耐透潮性以及耐酸性高的PTFE(Polytetrafluoroethylen:聚四氟乙烯)等合成树脂材料构成。
该O型圈156被安装于连接构件154的外周面,并且在把连接构件154安装于第二后端侧壳体1332的情况下,被夹在连接构件154的外周面与第二后端侧壳体1332的内周面之间。
(抵靠管)
作为固定构件的一例的抵靠管157为整体呈现为筒状的构件。该抵靠管157由具有导电性并且耐热性高的不锈钢等金属材料构成。
该抵靠管157被配置在位于在前端侧壳体131中第一前端侧壳体1311与第二前端侧壳体1312重叠的范围的内部、且位于第一前端侧壳体1311的内侧的位置。而且,抵靠管157位于处于加压构件149的中间筒状部1492的后端侧且处于第一绝缘构件161的前端侧的位置。另外,抵靠管157的外径与收纳该抵靠管157的第一前端侧壳体1311的后端侧的内径大致相同。另一方面,抵靠管157的内径比加压构件149的后端筒状部1493的外径大。而且,抵靠管157的前端侧的面与加压构件149的后端台阶部149c(绝缘皮膜149a的形成面)相接触。另一方面,抵靠管157的后端侧的面隔着空隙与第一绝缘构件161的前端侧的面相对峙。另外,抵靠管157的外周面与第一前端侧壳体1311的后端侧的内周面相接触。在此,通过由绕第一前端侧壳体1311的后端侧的内周面与同该部分相对峙的抵靠管157的外周面一周进行激光焊接而得的第一焊接部158接合固定第一前端侧壳体1311与抵靠管157。与此相对,抵靠管157的内周面隔着空隙与加压构件149的后端筒状部1493的外周面相对峙。因此,通过在加压构件149的后端台阶部149c以及后端筒状部1493与抵靠管157之间设置绝缘皮膜149a以及空隙,使抵靠管157与加压构件149非直接接触。
(第一焊接部)
第一焊接部158为绕第一前端侧壳体1311的后端侧的内周面与抵靠管157的外周面一周进行激光焊接而形成的部分。
(第二焊接部)
第二焊接部159为绕加压构件149的后端侧的内周面与支承构件150的外周面一周进行激光焊接而形成的部分。
(绝缘管)
绝缘管160为整体呈现为圆筒状的构件。该绝缘管160由具有绝缘性的LCP(LiquidCrystal Polymer:液晶高分子)等合成树脂材料构成。该绝缘管160被配置于设置在前端侧壳体131的内部的加压构件149的内侧。在该绝缘管160的内部收纳了压电元件141、第一后端电极构件143以及第二后端电极构件144的主体部144a的前端侧。而且,绝缘管160位于处于前端电极构件142的后端侧且处于绝缘环145的前端侧的位置。另外,绝缘管160的外径比加压构件149的内径稍小。进一步,绝缘管160的内径分别比压电元件141、第一后端电极构件143以及第二后端电极构件144的主体部144a的外径稍大。而且,绝缘管160的前端侧与前端电极构件142的后端侧的面相对峙。另一方面,绝缘管160的后端侧与绝缘环145的前端侧的面相对峙。另外,绝缘管160的外周面与加压构件149的内周面相对峙。进一步,绝缘管160的内周面与压电元件141、第一后端电极构件143以及第二后端电极构件144的主体部144a的外周面相对峙。因此,通过在加压构件149与压电元件141、第一后端电极构件143以及第二后端电极构件144的主体部144a之间设置绝缘管160以及基于绝缘管160而形成的空隙,使加压构件149与第一后端电极构件143以及第二后端电极构件144非直接接触。
(第一绝缘构件)
第一绝缘构件161为前端侧呈现为筒状,后端侧呈现为环状的构件。该第一绝缘构件161由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。
该第一绝缘构件161被配置于前端侧壳体131的内部。而且,第一绝缘构件161被配置于收纳构件152的第二筒状部1522以及第二台阶部152b(参照图16)的外侧。另外,第一绝缘构件161的外径比对应的部分的第二前端侧壳体1312的内径稍小,第一绝缘构件161的内径比对应的部分的收纳构件152的外径稍大。而且,第一绝缘构件161的外周面与第二前端侧壳体1312相接触,第一绝缘构件161的内周面与收纳构件152相接触。
(第二绝缘构件)
第二绝缘构件162为整体呈现为环状的构件。该第二绝缘构件162由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。
该第二绝缘构件162被配置于位于前端侧壳体131的内部且比第一绝缘构件161更为后端侧的位置。而且,第二绝缘构件162被配置于收纳构件152的第三筒状部1523以及第三台阶部152c(参照图16)的外侧。另外,第二绝缘构件162的外径比对应的部分的第二前端侧壳体1312的内径稍小,第二绝缘构件162的内径比对应的部分的收纳构件152的外径稍大。而且,第二绝缘构件162的外周面与第二前端侧壳体1312相接触,第二绝缘构件162的内周面与收纳构件152相接触。
因此,通过在前端侧壳体131(第二前端侧壳体1312)与收纳构件152之间设置空隙、第一绝缘构件161以及第二绝缘构件162,使前端侧壳体131与收纳构件152非直接接触。
(第三绝缘构件)
第三绝缘构件163为整体呈现为筒状的构件。该第三绝缘构件163由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成。
该第三绝缘构件163被配置于位于后端侧壳体133的内部且比第二绝缘构件162更为后端侧的位置。而且,第三绝缘构件163位于收纳构件152的第四筒状部1524的外侧。另外,第三绝缘构件163的外径与第一后端侧壳体1331的内径大致相同,第三绝缘构件163的内径比收纳构件152的第四筒状部1524的外径大。而且,第三绝缘构件163的外周面与第一后端侧壳体1331的内周面相接触,第三绝缘构件163的内周面的前端侧的一部分与收纳构件152相接触,其它的部分隔着空隙与收纳构件152相对峙。
[密封部的结构]
密封部170具有:第一密封构件171,相对位于前端侧;和第二密封构件172,相对位于后端侧。此外,在压力检测装置20被安装于内燃机10的情况下,第一密封构件171以及第二密封构件172抵靠于设置在汽缸盖13的连通孔13a(参照图1)的内周面。
(第一密封构件)
第一密封构件171为具有中空结构并且整体呈现为筒状的构件。该第一密封构件171由具有绝缘性并且耐热性以及耐酸性高的PTFE等合成树脂材料构成。
该第一密封构件171被嵌入于设置在第一前端侧壳体1311的外周面的凹部1311a。而且,该第一密封构件171的内径比凹部1311a的外径稍小,该第一密封构件171的外径比连通孔13a的内径稍大。
(第二密封构件)
第二密封构件172为整体呈现为环状的构件,并且在此采用了O型圈。该第二密封构件172也由具有绝缘性并且耐热性以及耐酸性高的PTFE等合成树脂材料构成。
该第二密封构件172被嵌入于设置在第二前端侧壳体1312的外周面的凹部1312a。而且,第二密封构件172的内径比凹部1312a的外径稍小,第二密封构件172的外径比连通孔13a的内径稍大。
[压力检测装置的电连接结构]
在此,对压力检测装置20的电连接结构进行说明。
(正路径)
在压力检测装置20中,压电元件141的后端侧的端面(正极)通过金属制的第一后端电极构件143、金属制的第二后端电极构件144和金属制的第一螺旋弹簧146与金属制的传导构件147被电连接。而且,金属制的传导构件147通过设置在保持构件148的金属制的保持部、配线以及接头与设置在电路基板153的输入接头(未图示)被电连接。以下,把从压电元件141的后端侧的面起,经由第一后端电极构件143、第二后端电极构件144、第一螺旋弹簧146、传导构件147以及保持构件148到达电路基板153的电气路径称为“正路径”。
(阴路径)
另一方面,在压力检测装置20中,压电元件141的前端侧的端面(负极)通过金属制的前端电极构件142、金属制的加压构件149、金属制的支承构件150(第二焊接部159)、金属制的第二螺旋弹簧151、金属制的收纳构件152和金属制的接地板155与设置在电路基板153的接地接头(未图示)被电连接。以下,把从压电元件141的前端侧的面起,经由前端电极构件142、加压构件149、支承构件150、第二螺旋弹簧151、收纳构件152以及接地板155到达电路基板153的电气路径称为“负路径”。
(壳体路径)
其它方面,在压力检测装置20中,金属制的隔板头132通过金属制的前端侧壳体131(第一前端侧壳体1311以及第二前端侧壳体1312)与金属制的后端侧壳体133(第一后端侧壳体1331以及第二后端侧壳体1332)被电连接。另外,在该压力检测装置20中,金属制的第一前端侧壳体1311与金属制的抵靠管157(第一焊接部158)被电连接。以下,把从隔板头132起,经由前端侧壳体131到达后端侧壳体133以及抵靠管157的电气路径称为“壳体路径”。
(正路径与负路径的关系)
在此,在本实施方式的压力检测装置20中,负路径存在于正路径的外侧。换而言之,正路径被收纳于负路径的内部。而且,正路径与负路径通过绝缘管160、绝缘环145、保持构件148以及在两路径之间形成的空隙被电绝缘。在此,在本实施方式中,负路径为第一电气路径的一例,正路径为第二电气路径的一例。
(负路径与壳体路径的关系)
另外,在该压力检测装置20中,壳体路径存在于负路径的外侧。换而言之,负路径被收纳于壳体路径的内部。而且,负路径与壳体路径通过设置于前端电极构件142的绝缘皮膜142a、设置在加压构件149的绝缘皮膜149a、第一绝缘构件161、第二绝缘构件162、第三绝缘构件163以及在两路径之间形成的空隙被电绝缘。
(壳体路径与正路径的关系)
因此,在该压力检测装置20中,壳体路径存在于正路径的外侧。换而言之,正路径被收纳于壳体路径的内部。而且,如上所述,正路径与负路径被电绝缘,并且负路径与壳体路径被电绝缘,因此,壳体路径与正路径被电绝缘。
(其它)
在此,构成壳体路径的壳体部130为压力检测装置20的向外部露出的部分,尤其,隔板头132为与随着燃烧而酸性度变高的燃烧室C相对峙的部分。与此相对,构成正路径与负路径的各个构件为被收纳于压力检测装置20的壳体部130内的部分。因此,构成正路径与负路径的各个构件优选为比构成壳体路径(壳体部130)的各个构件的导电性高的材料,另外,构成壳体路径(壳体部130)的各个构件优选为比构成正路径以及负路径的各个构件的耐酸性高的材料。
[压力检测装置的组装顺序]
接着,对在本实施方式采用的压力检测装置20的组装顺序进行说明。
首先,使第一前端侧壳体1311的前端侧与隔板头132的背面侧(凸部132d侧)相对并且使两者抵接。而且,在此状态下,在第一前端侧壳体1311与隔板头132的边界部,绕该边界部一周进行激光焊接。
接着,以前端筒状部1491为前端侧把加压构件149从后端侧插入包括第一前端侧壳体1311和隔板头132的结构体的第一前端侧壳体1311内。在此情况下,持续插入加压构件149直到设置在加压构件149的外周面的前端台阶部149b抵靠于设置在第一前端侧壳体1311的内周面的内侧台阶部1311b为止。随着加压构件149的插入,设置在加压构件149的前端台阶部149b以及中间筒状部1492的外周面的绝缘皮膜149a与第一前端侧壳体1311的内周面相接触。另外,隔板头132的凸部132d被插入于设置在加压构件149的前端筒状部1491的前端侧的开口部。
然后,在第一前端侧壳体1311的内周面与加压构件149的后端筒状部1493的外周面之间,从后端侧插入抵靠管157。在此情况下,持续插入抵靠管157直到抵靠管157的前端侧抵靠于设置在加压构件149的后端台阶部149c为止。随着抵靠管157的插入,设置在加压构件149的后端台阶部149c的绝缘皮膜149a与抵靠管157的前端侧相接触。
在此状态下,绕一周激光焊接第一前端侧壳体1311的后端侧与抵靠管157,从而形成第一焊接部158。在此情况下,通过把加压构件149的中间筒状部1492夹在第一前端侧壳体1311的内侧台阶部1311b与抵靠管157的前端侧之间,把加压构件149固定于第一前端侧壳体1311。因此,加压构件149相对于第一前端侧壳体1311以及隔板头132的位置被确定。
接着,把前端电极构件142、绝缘管160、压电元件141、第一后端电极构件143、第二后端电极构件144、绝缘环145以及支承构件150依次从后端侧插入包括第一前端侧壳体1311、隔板头132、加压构件149以及抵靠管157的结构体的加压构件149内。此外,在把前端电极构件142插入加压构件149内的情况下,把形成有绝缘皮膜142a的面作为前端侧。另外,在把第二后端电极构件144插入加压构件149内的情况下,把主体部144a作为前端侧,第二凸部144c作为后端侧。在此情况下,设置在收纳于加压构件149内的前端电极构件142的前端侧的绝缘皮膜142a与设置在隔板头132的后端侧的凸部132d相接触。另外,在绝缘管160的内侧,配置了压电元件141、第一后端电极构件143以及第二后端电极构件144的主体部144a的前端侧。进一步,第二后端电极构件144的第一凸部144b以及第二凸部144c通过设置在绝缘环145的孔向支承构件150的前端侧内部露出。
在此状态下,进行对支承构件150相对于加压构件149的中心线方向的位置的调整,从而调整通过加压构件149以及支承构件150施加于压电元件141的载荷(预定载荷)。
而且,在完成了对支承构件150相对于加压构件149的中心线方向的位置的调整后,绕一周激光焊接加压构件149的后端侧与支承构件150从而形成第二焊接部159。在此情况下,压电元件141的前端侧通过前端电极构件142相对于加压构件149被固定,并且该压电元件141的后端侧通过第一后端电极构件143、第二后端电极构件144、绝缘环145以及支承构件150相对于加压构件149被固定。另外,在此状态下,已经相对于第一前端侧壳体1311以及隔板头132固定了加压构件149。因此,收纳于加压构件149内的压电元件141在被施加了预定的载荷的状态下,相对于隔板头132被固定。由此,加压构件149、支承构件150以及压电元件141相对于第一前端侧壳体1311以及隔板头132的位置被确定。
然后,在已安装了支承构件150的结构体的支承构件150内,从后端侧插入第一螺旋弹簧146,并且把该第一螺旋弹簧146安装于向支承构件150的前端侧的内部露出的第二后端电极构件144的第二凸部144c。另外,在上述结构体的支承构件150的后端侧,从后端侧插入并且安装第二螺旋弹簧151。进一步,在上述结构体的第一前端侧壳体1311,从后端侧旋入并且安装第二前端侧壳体1312。进一步另外,在第二前端侧壳体1312内,从后端侧依次插入第一绝缘构件161以及第二绝缘构件162。随着第一绝缘构件161以及第二绝缘构件162的插入,第一绝缘构件161抵靠于设置在第二前端侧壳体1312内的前端侧的台阶部而位置被确定,第二绝缘构件162抵靠于设置在第二前端侧壳体1312内的后端侧的台阶部而位置被确定。
另一方面,在不为上述结构体的组装的另外的工序中,在保持构件148的前端侧,从前端侧插入传导构件147。另外,在该保持构件148的后端侧,安装包括接地板155的电路基板153。在此情况下,安装在保持构件148的传导构件147的后端侧凸部147b与电路基板153电连接。而且,在收纳构件152内,以传导构件147为前端侧从后端侧插入安装了传导构件147以及电路基板153(接地板155)的保持构件148。在此情况下,持续插入保持构件148直到保持构件148的筒状部与板状部的边界(板状部的前端侧)抵靠于设置在收纳构件152的第二台阶部152b的内周面为止。随着该保持构件148的插入,保持构件148的筒状部的前端侧以及从保持构件148的筒状部露出的传导构件147的前端侧(前端侧凹部147a)比第一筒状部1521更向前端侧突出。另外,收纳构件152的内周面与接地板155的后端侧相接触。
而且,在安装了第二绝缘构件162的结构体的第二前端侧壳体1312内,从后端侧以第一筒状部1521为前端侧插入包括传导构件147、电路基板153(接地板155)以及保持构件148的收纳构件152。在此情况下,持续插入收纳构件152直到设置于收纳构件152的第二台阶部152b抵靠于安装在第二前端侧壳体1312内的第一绝缘构件161为止(设置在收纳构件152的第三台阶部152c抵靠于安装在第二前端侧壳体1312内的第二绝缘构件162为止)。随着该收纳构件152的插入,收纳构件152的第二筒状部1522的后端侧以及第二台阶部152b的外周面与第一绝缘构件161的内周面以及后端侧的面相接触。另外,收纳构件152的第三筒状部1523的后端侧以及第三台阶部152c的外周面与第二绝缘构件162的内周面以及后端侧的面相接触。另一方面,第一螺旋弹簧146的后端侧插入传导构件147的前端侧凹部147a,并且该第一螺旋弹簧146的后端抵靠于前端侧凹部147a的底部。另外,收纳构件152的第一筒状部1521插入第二螺旋弹簧151的后端侧,并且该第二螺旋弹簧151的后端抵靠于收纳构件152的第一台阶部152a。因此,第一螺旋弹簧146以及第二螺旋弹簧151与相对上述结构体插入收纳构件152前相比,成为在中心线方向被压缩的状态。
然后,在已安装了收纳构件152的结构体的第二前端侧壳体1312,从后端侧插入并且安装第一后端侧壳体1331以及第三绝缘构件163。因此,收纳构件152的第四筒状部1524的外周面与第三绝缘构件163的内周面相接触。另外,把第二后端侧壳体1332从后端侧插入于第一后端侧壳体1331。
接着,对已安装了第二后端侧壳体1332的结构体的第二后端侧壳体1332,以基板侧连接器154a为前端侧从后端侧插入在外周面安装了O型圈156的连接构件154。在此情况下,安装于连接构件154的O型圈156进入第二后端侧壳体1332的内部并且与第二后端侧壳体1332相接触。另外,电路基板153与设置在连接构件154的基板侧连接器154a被电连接。
最后,在已安装了连接构件154的结构体的第一前端侧壳体1311的凹部1311a安装第一密封构件171,并且在第二前端侧壳体1312的凹部1312a安装第二密封构件172。
通过上述的装配,完成了压力检测装置20的组装。
[压力检测装置的压力检测动作]
对压力检测装置20的压力检测动作进行说明。
在内燃机10运转的情况下,隔板头132的受压面132a被施加在燃烧室C内产生的压力(燃烧压)。在隔板头132中,受压面132a受到的压力向背侧的凸部132d传递,再从凸部132d通过绝缘皮膜142a向前端电极构件142传递。而且,被传递到前端电极构件142的压力作用于夹在前端电极构件142与第一后端电极构件143之间的压电元件141,压电元件141对应所受到的压力产生电荷。在压电元件141产生的电荷作为电荷信号通过正路径被供给到电路基板153的输入信号接头(未图示)。被供给到电路基板153的电荷信号在安装于电路基板153的电路通过被实施各种处理而成为输出信号。而且,从电路基板153输出的输出信号经由连接构件154向外部(在此为连接线缆90以及控制装置80)发送。
[本实施方式的效果]
在本实施方式的压力检测装置20中,通过固定加压构件149与支承构件150的中心线方向的位置关系,把压电元件141夹在加压构件149与支承构件150之间并且对压电元件141施加了预定的载荷。而且,在使把压电元件141收纳于内部的加压构件149通过绝缘皮膜149a与前端侧壳体131的内周面相接触的状态下,通过抵靠管157相对前端侧壳体131固定加压构件149。因此,能够使加压构件149与前端侧壳体131电绝缘,并且能够通过加压构件149以及支承构件150而在抑制了载荷的变动的状态下将压电元件141固定于壳体部130(前端侧壳体131)。
另外,在本实施方式的压力检测装置20中,把绝缘皮膜142a设置在前端电极构件142的前端侧,该前端电极构件142存在于压电元件141与隔板头132之间。因此,能够使前端电极构件142与隔板头132电绝缘。
在此,在本实施方式中为上述的前端电极构件142及加压构件149兼为压电元件141的负路径的结构,通过采用上述结构,能够使该负路径与包括前端侧壳体131以及隔板头132的壳体路径电绝缘。
本实施方式的压力检测装置20被安装于内燃机10,在该内燃机10搭载于车辆的情况下,喇叭、前照灯以及雨刷等产生的kHz级别的频率的干扰(以下称为低频率干扰)侵入内燃机10的汽缸盖13。而且,在本实施方式中,因为在由金属构成的汽缸盖13安装了压力检测装置20中的由金属构成的壳体部130,侵入了汽缸盖13的低频率干扰也向压力检测装置20的壳体部130传播。
在此,在本实施方式的压力检测装置20中,使包括壳体130的壳体路径与从压电元件141到电路基板153的正路径以及负路径电绝缘。因此,从汽缸盖13向压力检测装置20的壳体部130传播的低频率干扰难以通过加压构件149以及支承构件150、传导构件147等传递到电路基板153。所以,能够抑制由低频率干扰导致的电路基板153的电位的波动(变动),并且能够减少从电路基板153向外部(控制装置80等)输出的输出信号的波动(变动)。
另外,在内燃机10搭载于车辆的情况下,在车辆的周围通常辐射着用在便携式电话、收音机以及电视机等的MHz级别的频率的电波。当该电波照射向设置在压力检测装置20的传导构件147的情况下,MHz级别的频率的干扰(以下称为高频率干扰)会传递到电路基板153。
在此,在本实施方式的压力检测装置20中,采用加压构件149以及支承构件150覆盖传导构件147。因此,从外部照射向压力检测装置20的电波被加压构件149以及支承构件150屏蔽,难以传递到传导构件147。所以,能够抑制由高频率干扰导致的电路基板153的电位的波动(变动),并且能够减少从电路基板153向外部输出的输出信号的波动(变动)。
另外,在本实施方式中,采用金属制的收纳构件152覆盖电路基板153。因此,从外部照射向压力检测装置20的电波被收纳构件152屏蔽,难以到达电路基板153。所以,能够抑制由高频率干扰导致的电路基板153的电位的波动(变动),并且能够进一步减少从电路基板153向外部输出的输出信号的波动(变动)。
[其它]
此外,在本实施方式中,通过在前端电极构件142的前端侧设置绝缘皮膜142a,使构成负路径的前端电极构件142与构成壳体路径的隔板头132电绝缘,但是并不局限于此。例如,也可以是在前端电极构件142与隔板头132之间配置由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成的绝缘板。
另外,在本实施方式中,通过在加压构件149的外周面的一部分(中间筒状部1492、前端台阶部149b以及后端台阶部149c)设置绝缘皮膜149a,使构成负路径的加压构件149与构成壳体路径的第一前端侧壳体1311以及抵靠管157电绝缘,但是并不局限于此。例如,也可以是在加压构件149与第一前端侧壳体1311以及抵靠管157之间配置由具有绝缘性并且耐热性高的氧化铝等陶瓷材料构成的绝缘环,或者形成空隙。
另外,在本实施方式中,通过在收纳构件152的第二筒状部1522的后端侧以及第二台阶部152b与第二前端侧壳体1312的内周面之间、收纳构件152的第三筒状部1523的后端侧以及第三台阶部152c与第二前端侧壳体1312的内周面之间、和收纳构件152的第四筒状部1524与第一后端侧壳体1331之间分别配置第一绝缘构件161、第二绝缘构件162和第三绝缘构件163,使构成负路径的收纳构件152与构成壳体路径的前端侧壳体131以及后端侧壳体133电绝缘,但是并不局限于此。例如,也可以是在收纳构件152的外周面的一部分形成由涂抹包括氧化铝、氧化锆等的呈现有绝缘性的陶瓷材料而得到的绝缘皮膜,或者在收纳构件152与前端侧壳体131、后端侧壳体133之间形成空隙。
进一步,在本实施方式中,通过第一焊接部158固定了第一前端侧壳体1311与抵靠管157,但是并不局限于此,例如,也可以是通过螺纹配合等来固定两者。进一步另外,在本实施方式中,通过第二焊接部159固定了加压构件149与支承构件150,但是并不局限于此,例如,也可以是通过螺纹配合等来固定两者。
另外,在本实施方式中,第一后端电极构件143与第二后端电极构件144被作为两个构件配置,但是并不局限于此,例如,也可以把第一后端电极构件143与第二后端电极构件144置换为一个构件来进行配置。
进一步,在本实施方式中,没有把前端电极构件142收纳于绝缘管160内,但是并不局限于此,也可以把前端电极构件142收纳于绝缘管160内。
进一步另外,在本实施方式中,把采用压电元件141作为压力检测装置20的压力的检测元件的情况作为例子进行了说明,但是并不局限于此,例如,也可以采用应变仪、被分离了的电极等。
附图标记说明
1…压力检测系统,10…内燃机,20…压力检测装置,30…检测部,31…前端侧壳体,32…隔板头,33…压电元件,34…绝缘板,35…前端电极构件,36…后端电极构件,37…第一加压构件,38…第二加压构件,39…支承构件,40…绝缘管,41…第一绝缘环,42…第二绝缘环,43…第三绝缘环,44…第四绝缘环,45…第五绝缘环,50…处理部,51…后端侧壳体,52…连接构件,53…传导构件,54…被覆构件,55…缓冲构件,56…收纳构件,57…电路基板,58…保持构件,60…壳体,70…遮盖体,80…控制装置,81…电源部,82…ECU(EngineControl Unit),83…装置壳体,90…连接线缆,100…电池,130…壳体部,131…前端侧壳体,132…隔板头,133…后端侧壳体,140…检测机构部,141…压电元件,142…前端电极构件,142a…绝缘皮膜,143…第一后端电极构件,144…第二后端电极构件,145…绝缘环,146…第一螺旋弹簧,147…传导构件,148…保持构件,149…加压构件,149a…绝缘皮膜,150…支承构件,151…第二螺旋弹簧,152…收纳构件,153…电路基板,154…连接构件,155…接地板,156…O型圈,157…抵靠管,158…第一焊接部,159…第二焊接部,160…绝缘管,161…第一绝缘构件,162…第二绝缘构件,163…第三绝缘构件,170…密封部,171…第一密封构件,172…第二密封构件。
Claims (11)
1.一种压力检测装置,其特征在于,具备:
检测元件,其检测压力变化;
第一壳体,其具有导电性并且把所述检测元件收纳于内部;和
第二壳体,其具有导电性并且把所述第一壳体收纳于内部,
所述第一壳体与所述第二壳体被电绝缘。
2.根据权利要求1所述的压力检测装置,其特征在于,还包括:
绝缘构件,其具有绝缘性并被配置于所述第一壳体与所述第二壳体之间,并且使该第一壳体与该第二壳体电绝缘。
3.根据权利要求1所述的压力检测装置,其特征在于,还包括:
处理电路,其对所述检测元件检测出的检测信号实施电处理,
所述处理电路被收纳于所述第一壳体,并且该处理电路的接地与所述检测元件的接地被连接于该第一壳体。
4.根据权利要求3所述的压力检测装置,其特征在于,还包括:
直流抑制部,其抑制直流电流通过所述处理电路的接地与所述第一壳体并且连接该处理电路的接地与该第一壳体。
5.根据权利要求1所述的压力检测装置,其特征在于,
所述第二壳体比所述第一壳体的导电性高,该第一壳体比该第二壳体的耐酸性高。
6.根据权利要求2所述的压力检测装置,其特征在于,
所述第一壳体通过把所述检测元件夹在该第一壳体的前端侧以及后端侧之间对该检测元件施加载荷,
所述压力检测装置还包括:
变形构件,其被安装在所述第二壳体的前端侧,并且受到来自外部的压力而变形;
绝缘传递构件,其具有绝缘性并被设置在位于所述第二壳体的内部且位于所述变形构件与所述检测元件之间的位置,并且把作用于该变形构件的压力传递到该检测元件;和
固定构件,其使所述第一壳体在与所述变形构件以及所述第二壳体被电绝缘的状态下,固定于该第二壳体。
7.根据权利要求6所述的压力检测装置,其特征在于,
所述第一壳体呈现为筒状并且在外周面具备向外侧突出的突出部,
所述固定构件通过隔着所述绝缘构件把所述突出部夹在所述固定构件与所述第二壳体的内周面之间,把所述第一壳体固定于该第二壳体。
8.根据权利要求6所述的压力检测装置,其特征在于,
所述第一壳体,具有:
第一付与构件,其被配置于所述检测元件的外部,与该检测元件的前端侧电连接并且与该检测元件的后端侧电绝缘,从该检测元件的前端侧施加载荷;和
第二付与构件,其被设置在所述第一付与构件的后端侧,与该第一付与构件电连接并且与所述检测元件电绝缘,通过固定于该第一付与构件从该检测元件的后端侧施加载荷。
9.根据权利要求6所述的压力检测装置,其特征在于,
还包括传导构件,所述传导构件通过被收纳于所述第一壳体的内部并且与所述检测元件的后端侧电连接来传导由该检测元件输出的检测信号,
所述第一壳体通过与所述检测元件的前端侧电连接并且与所述传导构件电绝缘而成为该检测元件的接地。
10.一种压力检测系统,其包括检测装置和供给/处理装置,
所述检测装置包括:检测元件,检测压力变化;处理电路,对由该检测元件输出的检测信号实施电处理;导电构件,具有导电性并以覆盖该处理电路的至少一部分的方式被配置,并且被连接于该处理电路的接地;和壳体,其收纳该检测元件、该处理电路以及该导电构件,与该检测元件、该处理电路以及该导电构件电绝缘,并且在与被接地的传导体相接触的状态下被安装,
所述供给/处理装置经由用于向所述处理电路供给电源电压的供给线、用于传输由该处理电路输出的输出信号的传输线、以及用于与所述导电构件或者该处理电路的所述接地相连接的接地线被连接于所述检测装置,并且通过与经由该接地线的系统不同的系统而被连接于所述传导体,向该检测装置供给该电源电压并对由该检测装置输入的该输出信号实施处理。
11.一种压力检测系统,其包括检测装置和供给/处理装置,
所述检测装置包括:检测元件,检测压力变化;处理电路,对由该检测元件输出的检测信号实施电处理;第一壳体,具有导电性并以收纳该处理电路的至少一部分的方式被配置,并且被连接于该处理电路的接地;第二壳体,具有导电性并收纳该第一壳体,并且在与被接地的传导体相接触的状态下被安装;和绝缘构件,具有绝缘性并被配置于该第一壳体与该第二壳体之间,并且使该第一壳体与第二壳体电绝缘,
所述供给/处理装置经由用于向所述处理电路供给电源电压的供给线、用于传输由该处理电路输出的输出信号的传输线、以及用于与所述第一壳体或者该处理电路的所述接地相连接的接地线被连接于所述检测装置,并且在通过与经由该接地线的系统不同的系统而被连接于所述传导体,向该检测装置供给该电源电压并对由该检测装置输入的该输出信号实施处理。
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