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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Klopfsensor, und insbesondere
einen nicht-resonanten Klopfsensor, der beispielsweise auf einem
Schwingungserzeugungsteil einer Brennkraftmaschine oder dergleichen
angebracht ist, und dazu dient, eine Klopfschwingung der Brennkraftmaschine
in ein elektrisches Signal umzuwandeln, um diese zu erfassen.
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Der
Aufbau eines herkömmlichen
Klopfsensors wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 8 ist
eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines allgemein bekannten
Klopfsensors 70 zeigt. Eine Metallbasis 21, die
auf einem Schwingungserzeugungsteil einer Brennkraftmaschine oder
dergleichen mit Hilfe eines Bolzens oder dergleichen befestigt ist,
weist ein zylindrisches Teil 21b auf, in welchem ein Bolzendurchgangsloch 22 vorgesehen
ist, und ein scheibenförmiges
Flanschteil 21a, das an diesem Ende vorgesehen ist. Eine
untere Isolierplatte 7 ist auf das zylindrische Teil 21b so
aufgeschoben, dass sie in Berührung
mit dem Flanschteil 21a gelangt, und die weiteren Bauteile
werden darauf aufgeschoben.
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Eine
untere Klemmenplatte 5, ein piezoelektrisches Element 4,
welches Elektroden 4a über
die gesamte Oberfläche
an seiner oberen und unteren Oberfläche aufweist, eine obere Klemmenplatte 6, eine
Isolierplatte 8 an der Oberseite, und ein Gewicht 9 werden
darauf aufgeschoben. Dann wird eine Mutter 23 auf ein Außengewindeteil 21c aufgeschraubt, das
ein Gewinde auf der Außenumfangsoberfläche am Ende
der Spitze des zylindrischen Teils 21b aufweist, und wird
ein Werkzeug wie beispielsweise ein Drehmomentschlüssel dazu
verwendet, die Bauteile an dem Flanschteil 21a mit einem
vorbestimmten Drehmoment anzuziehen. Dann wird ein Klemmenteil 14 mit
der unteren Klemmenplatte 5 und der oberen Klemmenplatte 6 durch
Löten oder
Widerstandsschweißung
verbunden. Die Basis 21 mit Ausnahme der Innenumfangsoberfläche und
beider Endoberflächen
des zylindrischen Teils 21b wird mit einem Formharz beschichtet,
um ein Gehäuse 13 auszubilden,
und ein Verbinderteil 15 zum Abziehen eines Signals wird
einstückig
und gleichzeitig ausgeformt, und zwar so, dass es von einer Seitenoberfläche des Gehäuses 13 aus
vorspringt.
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Diese
Art eines Klopfsensors wird beispielsweise an einer Brennkraftmaschine
angebracht, mit Hilfe eines Bolzens, der in das Durchgangsloch
22 eingeführt wird,
das in Axialrichtung der Basis
21 vorgesehen ist. Wenn
eine Klopfschwingung in der Brennkraftmaschine hervorgerufen wird,
schwingen die Bestandteile wie beispielsweise das piezoelektrische
Element
4 und das Gewicht
9, welche den Klopfsensor
bilden, zusammen mit der Klopfschwingung, wird diese Schwingung
in ein Spannungssignal durch das piezoelektrische Element
4 umgewandelt, und
wird das Messsignal von dem Klemmenteil
14 nach außerhalb über die
untere Klemmenplatte
5 und die obere Klemmenplatte
6 ausgegeben
(vergleiche beispielsweise das Patentdokument
1, nämlich die
JP-A-2002-257624 ).
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Der
herkömmliche
Klopfsensor ist so wie voranstehend geschildert ausgebildet, und
da die Elektroden 4a des piezoelektrischen Elements 4 auf
den gesamten Oberflächen
so vorgesehen sind, dass sie in Berührung mit den Klemmenplatten 5 und 6 stehen,
wird die elektrostatische Kapazität des piezoelektrischen Elements 4 durch
die Dicke des piezoelektrischen Elements und ein Niveau entsprechend der
Fläche
der Elektrode auf der gesamten Oberfläche festgelegt, und wird auch
der Pegel des Ausgangssignals, das von der Klopfschwingung abgezogen
wird, auf ein vorbestimmtes Niveau festgelegt. Um das Niveau des
Ausgangssignals, das von der Klopfschwingung abgezogen wird, zu ändern, ist
es erforderlich, die Dicke des piezoelektrischen Elements 4 oder
dessen Durchmesser zu ändern.
In diesem Fall wird es ebenfalls erforderlich, die äußere Form
des Klopfsensors zu ändern.
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Daher
wird es erforderlich, teilweise Elektroden vorzusehen, ohne die
gesamten Elektroden auf den Oberflächen des piezoelektrischen
Elements 4 vorzusehen, die in Berührung mit den Klemmenplatten 5 und 6 gelangen.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass dann, wenn das piezoelektrische
Element 4 so ausgebildet wird, dass es Teilelektroden aufweist,
die folgenden Probleme auftreten, da ein Spalt entsprechend der
Dicke der Teilelektrode zwischen dem piezoelektrischen Element 4 und
den Klemmenplatten 5 und 6 auftritt.
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Wenn
nämlich
in dem piezoelektrischen Element 4 eine Polarisationsbearbeitung
des Teilelektrodenteils durchgeführt
wird, wirkt sich die Polarisationseinwirkung auch auf ein Teil ohne
eine Elektrode um die Teilelektrode herum aus. Obwohl elektrische Ladungen,
die durch einen pyroelektrischen Effekt erzeugt werden, der durch
Umgebungstemperaturänderungen
hervorgerufen wird, aufeinanderfolgend über die Klemmenplatten 5 und 6 an
Abschnitten abgeleitet werden, an denen die Elektroden vorhanden
sind, werden sie in Abschnitten gespeichert, an denen die Elektroden
nicht vorhanden sind. Die elektrischen Ladungen, die in den keine
Elektrode aufweisenden Teilen des piezoelektrischen Elements gespeichert
werden, führen
zu einem elektrischen Durchbruch infolge einer Spannung entsprechend dem
Spalt, der zwischen dem piezoelektrischen Element 4 und
der Klemmenplatte 5 oder 6 vorgesehen ist, und
daher werden die elektrischen Ladungen sofort an die Klemmenplatte 5 oder 6 abgeleitet.
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Die
elektrischen Ladungen, die auf die Klemmenplatte 5 oder 6 durch
dieses Ableiten übertragen werden,
werden an das piezoelektrische Element 4 in Form eines
zurückkehrenden
Stroms angelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird eine elektrische Ladung
mit derselben Polung wie der Polung der Elektrode des piezoelektrischen
Elements 4 angelegt, so dass sich das piezoelektrische
Element 4 sofort in der Polungsrichtung aufweitet, und
im Innern eine elektrische Ladung mit entgegengesetzter Polung erzeugt
wird. Wie voranstehend erläutert,
tritt in jenem Fall, in welchem die Elektrode des piezoelektrischen
Elements als Teilelektrode bei dem Aufbau des herkömmlichen Klopfsensors
ausgebildet wird, das Problem auf, dass Rauschen dem Ausgangssignal
des Klopfsensors überlagert
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend geschilderten
Probleme entwickelt, und ihr Ziel besteht daran, einen Klopfsensor
bereitzustellen, bei welchem dann, wenn es erforderlich ist, Klopfsensoren
mit derselben äußeren Gestalt
und unterschiedlichen Ausgangsempfindlichkeiten zur Verfügung zu
stellen, die Erzeugung von Ausgangsrauschen infolge einer Temperaturänderung
unterdrückt
werden kann.
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Ein
Klopfsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Basis auf, die ein zylindrisches Teil aufweist,
das auf einem Schwingungserzeugungsteil angebracht ist, sowie ein
Flanschteil, das an einem Teil des zylindrischen Teils angeordnet
ist, ein ringförmiges
piezoelektrisches Element, das an dem zylindrischen Teil angebracht
ist, und dazu dient, eine Klopfschwingung des Schwingungserzeugungsteils in
ein elektrisches Signal zu deren Erfassung umzuwandeln, Elektroden,
die jeweils so vorgesehen sind, dass sie mit beiden Oberflächen des
piezoelektrischen Elements in Berührung stehen, Klemmenplatten,
die so angeordnet sind, dass sie in Kontakt mit der jeweiligen Elektrode
stehen, und dazu dienen, ein Ausgangssignal des piezoelektrischen
Elements nach außerhalb
abzuziehen, und eine Halteeinheit zur Druckhalterung des piezoelektrischen
Elements, der Elektroden, und der Klemmenplatten an dem Flanschteil,
wobei die Elektroden so ausgebildet sind, dass sie teilweise in
Berührung
mit dem piezoelektrischen Element stehen, und ein elektrisch isolierendes
Material, das annähernd
die gleiche Dicke wie die Elektrode aufweist, auf einem Abschnitt
vorgesehen ist, an welchem das piezoelektrische Element nicht in
Berührung
mit der Elektrode steht.
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Da
der Sensor gemäß der vorliegenden
Erfindung wie voranstehend geschildert ausgebildet ist, kann die
elektrostatische Kapazität
des piezoelektrischen Elements dadurch geändert werden, dass die Fläche der
Teilelektrode des piezoelektrischen Elements geändert wird, und können Klopfsensoren
mit unterschiedlichen Ausgangsempfindlichkeiten erhalten werden,
so dass sie die gleichen äußeren Formen
aufweisen. Weiterhin kann der Klopfsensor eine Entladung zur Klemmenplatte
hin durch elektrische Ladungen verhindern, die in dem keine Elektroden aufweisenden
Teil des piezoelektrischen Elements durch einen infolge einer Temperaturänderung
hervorgerufenen pyroelektrischen Effekts erzeugt werden, wodurch
ermöglicht
wird, ein stabiles Ausgangssignal zu erzielen, dem kein Rauschen überlagert
ist, selbst wenn eine Temperaturänderung
auftritt.
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Darüber hinaus
wird ermöglicht,
sich an ein Herstellungsverfahren anzupassen, bei welchem die Beschichtung
des elektrisch isolierenden Materials sinnvollerweise und gleichmäßig auf
das piezoelektrische Element oder die Klemmenplatte aufgebracht wird.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Schnittansicht des inneren Aufbaus eine Klopfsensors gemäß Ausführungsform
1 der Erfindung;
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2A und 2B den
Aufbau eines piezoelektrischen Elements gemäß Ausführungsform 1, wobei 2A eine
Aufsicht ist, und 2B eine Schnittansicht entlang
der Linie E-E ist;
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3 eine
Schnittansicht des inneren Aufbaus eines Klopfsensors gemäß der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Schnittansicht des inneren Aufbaus eines Klopfsensors gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Schnittansicht des inneren Aufbaus eines Klopfsensors gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Schnittansicht des inneren Aufbaus eines Klopfsensors gemäß Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Schnittansicht mit einer Darstellung des inneren Aufbaus eines Klopfsensors
gemäß Ausführungsform
6 der vorliegenden Erfindung; und
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8 eine
Schnittansicht des Aufbaus eines herkömmlichen Klopfsensors.
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Ausführungsform
1
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Nachstehend
wird die Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines Klopfsensors gemäß Ausführungsform 1
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der
Klopfsensor 1 ist so ausgebildet, dass sämtliche
Bauteilbestandteile von einem Gehäuse 13 abgedeckt sind,
das aus Kunstharz besteht (beispielsweise Nylon 66), wobei andererseits
ein Verbindungsteil 15 zur Verbindung mit einem Verbinder von
einer Zündzeitpunktsteuervorrichtung
(nicht gezeigt) auf dem Gehäuse 13 vorgesehen
ist.
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Eine
Basis 2 besteht aus Metall, und weist ein zylindrisches
Teil 2b auf, das ein Durchgangsloch 3 aufweist,
sowie ein Flanschteil 2a an seinem einen Ende. Mehrere
Eingriffsnuten 11 und 12 zum Sichern des Eingriffs
mit dem Gehäuse 13,
und zum Verhindern des Eindringens von Wasser von außerhalb, sind
auf der Außenumfangsoberfläche des
Flanschteils 2a und des Endes an der Spitze (am unteren Ende
in der Zeichnung) der Außenumfangsoberfläche des
zylindrischen Teils 2b vorgesehen. Ein ringförmiges piezoelektrisches
Element 4 ist auf einen Abschnitt des zylindrischen Teils 2b nahe
an dem Flanschteil 2a aufgeschoben. Einzelheiten des Aufbaus
des piezoelektrischen Elements 4 sind in einer Aufsicht
gemäß 2A und
einer Schnittansicht von 2B entlang
einer Linie E-E dargestellt.
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Daher
werden Teilelektroden 4b, die jeweils eine vorbestimmte
Dicke (einige Mikrometer bis zu einigen zehn Mikrometer) aufweisen,
auf beiden Oberflächen
des piezoelektrischen Elements 4 ausgebildet, welche Oberflächen darstellen,
die in Berührung
mit Klemmenplatten 5 und 6 gelangen. Ein Zentrumslochteil 4c wird
auf das zylindrische Teil 2b aufgeschoben, und eine Schwingung
in Axialrichtung, die über
die Basis 2 übertragen
wird, wird als Spannungssignal ausgegeben.
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Die
Teilelektrode 4b des piezoelektrischen Elements 4 wird
in eine Form gebracht, die in Berührung mit einem Teil, jedoch
nicht der gesamten Oberfläche,
der Klemmenplatte des piezoelektrischen Elements 4 gelangt,
und mit der eine Polarisationsbearbeitung durchgeführt wird.
Das piezoelektrische Element 4 weist eine elektrostatische
Kapazität
entsprechend seiner Dicke und der Fläche der Teilelektrode 4b auf,
und wird zu einem Element, das die Ausgangsempfindlichkeit des Klopfsensors 1 bestimmt.
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Ein
elektrisch isolierendes Material A ist in einen Spalt eingefüllt, der
zwischen einem Teil ohne Elektrode der Oberfläche des piezoelektrischen Elements 4,
also einem Abschnitt, in welchem die Teilelektrode 4b nicht
vorgesehen ist, und den Klemmenplatten 5 und 6 vorhanden
ist, und der Dicke der Teilelektrode 4b des piezoelektrischen
Elements 4 entspricht. Als elektrisch isolierendes Material
A ist Silikonfett oder Silikonöl
geeignet. Um das elektrisch isolierende Material A auf die Elektrodenausbildungsoberfläche des
piezoelektrischen Elements 4 aufzubringen, gibt es ein
Verfahren, bei welchem das piezoelektrische Element 4 unter
einer Auslassöffnung
eines Spenders zum Abgeben eines vorbestimmten Materials gedreht
wird, und eine gleichmäßige Beschichtung
auf einer vorbestimmten Beschichtungsoberfläche ausgebildet wird, oder ein Verfahren,
bei welchem das piezoelektrische Element 4 festgehalten
wird, und ein Spender entlang einer vorbestimmten Ortskurve zum
Aufbringen einer Beschichtung bewegt wird.
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Weiterhin
kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei welchem ein vorbestimmtes
Material zum Herunterfallen auf Drehrollen veranlasst wird, und
ein piezoelektrisches Element 4 zum Durchgang zwischen
den Drehrollen veranlasst wird, so dass gleichzeitig eine Beschichtung
auf obere und untere Elektrodenausbildungsoberflächen aufgebracht wird.
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Die
untere Klemmenplatte 5 besteht aus einer leitfähigen Metallplatte,
und steht in einem Zustand, in welchem die untere Klemmenplatte
auf das zylindrische Teil 2b der Basis 2 aufgeschoben
wird, in Berührung
mit der Teilelektrode 4b von der unteren Oberfläche des
piezoelektrischen Elements 4. Die obere Klemmenplatte 6 besteht
ebenfalls aus einer leitfähigen
Metallplatte, und gelangt in einem Zustand, in welchem die obere
Klemmenplatte auf das zylindrische Teil 2b der Basis 2 aufgeschoben
wird, in Berührung
mit der Teilelektrode 4b von der oberen Oberfläche des
piezoelektrischen Elements 4.
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Eine
untere Isolierschicht 7 aus dünnem, plattenförmigem Isolierharz
in Ringform ist zwischen der unteren Klemmenplatte 5 und
dem Flanschteil 2a angeordnet, und isoliert die untere
Klemmenplatte 5 gegen das Flanschteil 2a. Entsprechend
ist eine obere Isolierschicht 8 aus einem dünnen, plattenförmigen Isolierharz
mit Ringform auf der oberen Oberfläche der oberen Klemmenplatte 6 angeordnet,
und isoliert die obere Klemmenplatte 6 gegenüber einem nachstehend
erläuterten
Gewicht 9.
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Das
Gewicht 9 dient zur Erzeugung einer Erregerkraft für das piezoelektrische
Element 4, ist ringförmig
ausgebildet, ist auf das zylindrische Teil 2b der Basis 2 aufgeschoben,
und ist an der oberen Seite der oberen Isolierschicht 8 vorgesehen.
Eine Mutter 23 ist auf ein Außengewindeschraubenteil 2c aufgeschraubt,
das ein Gewinde auf einer Außenumfangsoberfläche des
Rohrs 2b zur Verfügung
stellt. Die Mutter zieht die untere Isolierschicht 7, die
auf das zylindrische Teil 2b aufgeschoben ist, die untere Klemmenplatte 5,
das piezoelektrische Element 4, die obere Klemmenplatte 6,
die obere Isolierschicht 8, und das Gewicht 9 mit
einem vorbestimmten Anzugsdrehmoment an, und befestigt diese Teile
in einem Zustand, in welchem sie druckbeaufschlagt zwischen der
Mutter und dem Flanschteil 2a gehaltert werden.
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Dies
führt dazu,
dass das elektrisch isolierende Material A, das auf die Elektrodenausbildungsoberfläche des
piezoelektrischen Elements 4 aufgebracht wurde, in einen
Spalt fließt,
der zwischen dem keine Elektrode aufweisenden Teil der Elektrodenausbildungsoberfläche des
piezoelektrischen Elements 4 und den Klemmenplatten 5 und 6 vorhanden ist,
und der Dicke der Teilelektrode 4b des piezoelektrischen
Elements 4 entspricht, und dort eingefüllt wird. Danach wird ein Klemmenteil 14 mit
der unteren Klemmenpatte 5 und der oberen Klemmenplatte 6 durch
Löten oder
Widerstandsschweißen
verbunden, und wird die Basis 2 mit Ausnahme der Innenumfangsoberfläche und
beider Endoberflächen
des zylindrischen Teils 2b mit einem Harzformstück beschichtet,
um das Gehäuse 13 auszubilden,
während das
Verbinderteil 15 zum Abziehen eines Signals einstückig und
gleichzeitig so ausgeformt wird, dass es von einer Seitenoberfläche des
Gehäuses 13 vorspringt.
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Wie
voranstehend geschildert wird bei dem Klopfsensor gemäß Ausführungsform
1 die Teilelektrode 4b auf der Elektrodenausbildungsoberfläche des
piezoelektrischen Elements 4 hergestellt, und wird das
elektrisch isolierende Material A in den Spalt eingefüllt, der
zwischen dem keine Elektrode aufweisenden Teil und den Klemmenplatten 5 und 6 vorhanden
ist, und der Dicke der Teilelektrode des piezoelektrischen Elements
entspricht.
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Durch
Einsatz der voranstehend geschilderten Konstruktion wird ermöglicht,
die elektrostatische Kapazität
des piezoelektrischen Elements dadurch zu ändern, dass die Elektrodenfläche der
Teilelektrode 4b geändert
wird, so dass Klopfsensoren mit unterschiedlichen Ausgangsempfindlichkeiten
und derselben Außenform
erhalten werden können.
Weiterhin wird ermöglicht,
zu verhindern, dass elektrische Ladungen, die in dem keine Elektrode
aufweisenden Teil des piezoelektrischen Elements durch einen Wärmeeffekt
erzeugt werden, hervorgerufen durch Temperaturänderungen, zur Klemmenplatte
hin entladen werden, so dass ein stabiles Ausgangssignal erhalten
werden kann, welchem kein Rauschen überlagert ist, selbst wenn
eine Temperaturänderung
auftritt.
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Ausführungsform
2
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Als
nächstes
wird Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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3 ist
eine Schnittansicht des inneren Aufbaus eines Klopfsensors 20 gemäß Ausführungsform
2 der Erfindung.
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Obwohl
die Ausführungsform
2 dieselbe Konstruktion wie die Ausführungsform 1 aufweist, ist ein
leitfähiger
Kleber B in einen Spalt eingefüllt,
der zwischen einem keine Elektrode aufweisenden Teil einer Elektrodenerzeugungsoberfläche eines
piezoelektrischen Elements 4 und Klemmenplatten 5 und 6 vorhanden
ist, und der Dicke einer Teilelektrode 4b des piezoelektrischen
Elements 4 entspricht. Als leitfähiger Kleber B kann ein Epoxykleber
eingesetzt werden, der leitfähiges
Metallpulver enthält.
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Um
den leitfähigen
Kleber B auf die Elektrodenerzeugungsoberfläche des piezoelektrischen Elements 4 aufzubringen,
gibt es das Verfahren, das piezoelektrische Element sich unter einer
Auslassöffnung
eines Spenders zum Abgeben eines vorbestimmten Materials drehen
zu lassen, so dass eine gleichförmige
Beschichtung auf eine vorbestimmte Beschichtungsoberfläche aufgebracht
wird, oder ein Verfahren, bei welchem das piezoelektrische Element 4 festgehalten
wird, und ein Spender entlang einer vorbestimmten Ortskurve zum
Aufbringen einer Beschichtung bewegt wird.
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Nachdem
der leitfähige
Kleber B auf die Elektrodenoberfläche des piezoelektrischen Elements 4 aufgebracht
wurde, werden ähnlich
wie bei der Ausführungsform
1 die untere Isolierschicht 7, die untere Klemmenplatte 5,
das piezoelektrische Element 4, die obere Klemmenplatte 6,
die obere Isolierschicht 8, und das Gewicht 9 nacheinander
auf das zylindrische Teil 2b der Basis in dieser Reihenfolge von
unten aufgeschoben, und auf dem Flanschteil 2a stapelförmig angeordnet.
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Dann
wird eine Mutter 23, die auf ein Außengewindeschraubenteil 2c aufgeschraubt
wird, das ein Gewinde auf einer Außenumfangsoberfläche des
zylindrischen Teils 2b zur Verfügung stellt, mit einem vorbestimmten
Drehmoment angezogen, unter Verwendung eines Werkzeugs wie beispielsweise
eines Drehmomentschlüssels,
und werden die voranstehend geschilderten Bauteile in einem Zustand
befestigt, in welchem sie druckbeaufschlagt zwischen der Mutter
und dem Flanschteil 2a gehaltert sind. Dies führt dazu,
dass der leitfähige
Kleber B, der auf die Elektrodenausbildungsoberfläche des
piezoelektrischen Elements 4 aufgebracht wurde, in einen
Spalt fließt,
der zwischen dem keine Elektrode aufweisenden Teil der Elektrodenausbildungsoberfläche des
piezoelektrischen Elements 4 und den Klemmenplatten 5 und 6 vorhanden
ist, und der Dicke der Teilelektrode 4b des piezoelektrischen
Elements 4 entspricht, und dort eingefüllt wird.
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In
diesem Zustand wird eine Erwärmung über mehrere
Stunden in einem Trocknungsofen bei 100°C bis 120°C durchgeführt, und wird der leitfähige Kleber
B getrocknet. Dann wird ein Klemmenteil 14 mit der unteren
Klemmenplatte 5 und der oberen Klemmenplatte 6 durch
Löten oder
Widerstandsschweißen
verbunden, und wird die Basis 2 mit Ausnahme der Innenumfangsoberfläche und
beider Endoberflächen
des zylindrischen Teils 2b mit einem Formharz zur Ausbildung
eines Gehäuses 13 beschichtet,
während
ein Verbinderteil 15 zum Abziehen eines Signals einstückig und
gleichzeitig so ausgeformt wird, dass es von einer Seite des Gehäuses 13 aus
vorspringt.
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Wie
voranstehend geschildert, ist bei dem Klopfsensor gemäß Ausführungsform
2 die Teilelektrode 4b auf der Elektrodenausbildungsoberfläche des
piezoelektrischen Elements 4 vorgesehen, und wird der leitfähige Kleber
B in den Spalt eingefüllt,
der zwischen dem keine Elektrode aufweisenden Teil der Elektrodenausbildungsoberfläche und
den Klemmenplatten 5 und 6 vorhanden ist, und
der Dicke der Teilelektrode des piezoelektrischen Elements entspricht.
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Durch
Einsatz der voranstehend geschilderten Konstruktion kann die elektrostatische
Kapazität des
piezoelektrischen Elements dadurch geändert werden, dass die Elektrodenfläche der
Teilelektrode 4b geändert
wird, und können
Klopfsensoren mit unterschiedlichen Ausgangsempfindlichkeiten und
derselben äußeren Form
erhalten werden. Weiterhin werden elektrische Ladungen, die in dem
keine Elektrode aufweisenden Teil des piezoelektrischen Elements
durch den Wärmeeffekt
erzeugt werden, hervorgerufen durch eine Temperaturänderung,
zu jedem Zeitpunkt auf die Klemmenplatte über den leitfähigen Kleber
B übertragen,
und tritt keine Entladung zwischen dem keine Elektrode aufweisenden
Teil des piezoelektrischen Elements und der Klemmenplatte auf. Selbst
wenn eine Temperaturänderung
auftritt, wird daher kein Rauschen überlagert, und kann ein stabiles
Ausgangssignal erhalten werden. Darüber hinaus ist es möglich, ein
Herstellungsverfahren einzusetzen, bei welchem das Aufbringen des
leitfähigen
Klebers B auf das piezoelektrische Element vernünftig und gleichförmig durchgeführt wird.
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Ausführungsform
3
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Als
nächstes
wird die Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. 4 ist eine Schnittansicht der
Konstruktion gemäß Ausführungsform
3. Bei dem Klopfsensor gemäß Ausführungsform
3 wird ein Spalt, der zwischen einem keine Elektrode aufweisenden
Teil einer Elektrodenausbildungsoberfläche eines piezoelektrischen
Elements 4 und Klemmenplatten 5 und 6 vorhanden
ist, und der Dicke einer Teilelektrode 4b des piezoelektrischen
Elements 4 entspricht, mit einem elektrisch isolierenden
Material C gefüllt,
das einen Füllstoff
enthält,
dessen Teilchengröße kleiner
ist als der Spalt. Da im Übrigen
die Konstruktion ebenso ist wie bei der Ausführungsform 1, erfolgt insoweit
keine erneute Beschreibung. Als Herstellungsverfahren kann dasselbe
Herstellungsverfahren wie bei der Ausführungsform 1 eingesetzt werden.
Da der Füllstoff
in dem elektrisch isolierenden Material C so verteilt wird, dass
er in dem Spalt nicht zusammengedrückt wird, kann jedoch das Material
so in den Spalt eingefüllt
werden, dass die physikalischen Eigenschaften des elektrisch isolierenden
Materials C nicht beeinträchtigt
werden.
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Ausführungsform
4
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Als
nächstes
wird Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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5 ist
eine Schnittansicht des inneren Aufbaus eines Klopfsensors 40 gemäß Ausführungsform
4 der Erfindung.
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Obwohl
der Klopfsensor gemäß der Ausführungsform
4 beinahe ebenso aufgebaut wie der Klopfsensor der Ausführungsform
1, ist eine Feder 10 so auf ein zylindrisches Teil 2b einer
Basis 2 aufgeschoben, dass sie auf einem Gewicht 9 angeordnet ist.
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Da
eine untere Isolierschicht 7, die auf das zylindrische
Teil 2b aufgeschoben wurde, eine untere Klemmenplatte 5,
ein piezoelektrisches Element 4, eine obere Klemmenplatte 6,
eine obere Isolierschicht 8, und ein Gewicht 9 druckbeaufschlagt
zwischen der Mutter 23 und einem Flanschteil 2a über die
Feder 10 gehaltert werden, können sie fest angezogen und
befestigt werden.
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Dann
wird ein Klemmenteil 14 mit der unteren Klemmenplatte 5 und
der oberen Klemmenplatte 6 durch Löten oder Widerstandsschweißen verbunden,
und wird die Basis 2 mit Ausnahme der Innenumfangsoberfläche und
beider Endoberflächen
des zylindrischen Teils 2b mit einem Formharz zur Ausbildung
eines Gehäuses 13 beschichtet.
Weiterhin wird ein Verbinderteil 15 zum Abziehen eines
Signals einstückig
und gleichzeitig so ausgeformt, dass es von einer Seitenoberfläche des
Gehäuses 13 aus
vorspringt.
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Obwohl 5 ein
Beispiel zeigt, bei welchem das elektrisch isolierende Material
A in den Spalt eingefüllt
wird, welcher der Dicke der Teilelektrode 4b des piezoelektrischen
Elements 4 entspricht, kann auch der leitfähige Kleber
B dort anstelle des elektrisch isolierenden Materials A eingefüllt werden, wodurch ähnliche
Auswirkungen erzielt werden.
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Ausführungsform
5
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Als
nächstes
wird Ausführungsform
5 der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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6 ist
eine Schnittansicht des inneren Aufbaus eines Klopfsensors 50 gemäß Ausführungsform
5 der Erfindung.
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Obwohl
der Klopfsensor gemäß Ausführungsform
5 beinahe ebenso ausgebildet ist wie der Klopfsensor der Ausführungsform
1, wird anstelle der Mutter 23 ein Anschlagring 24 auf
ein zylindrisches Teil 2b einer Basis 2 aufgeschoben,
und wird mit einer Nut 25 des zylindrischen Teils 2b in
einem Zustand verstemmt, in welchem ein Gewicht 9, das
auf das zylindrische Teil 2b aufgeschoben wurde, eine obere
Isolierschicht 8, eine obere Klemmenplatte 6, ein
piezoelektrisches Element 4, eine untere Klemmenplatte 5,
und eine untere Isolierschicht 7 druckbeaufschlagt zwischen
dem Anschlagring und einem Flanschteil 2a der Basis 2 gehaltert
werden.
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Dann
wird ein Klemmenteil 14 mit der unteren Klemmenplatte 5 und
der oberen Klemmenplatte 6 durch Löten oder Widerstandsschweißen verbunden,
und wird die Basis 2 mit Ausnahme der Innenumfangsoberfläche und
beider Endoberflächen
des zylindrischen Teils 2b mit einem Formharz zur Ausbildung
eines Gehäuses 13 beschichtet,
während
ein Verbinderteil 15 zum Abziehen eines Signals einstückig und
gleichzeitig so ausgeformt wird, dass es gegenüber einer Seitenoberfläche des
Gehäuses 13 vorspringt.
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Obwohl 6 ein
Beispiel zeigt, bei welchem das elektrisch isolierende Material
A in den Spalt eingefüllt
ist, welcher der Dicke der Teilelektrode des piezoelektrischen Elements 4 entspricht,
kann statt des elektrisch isolierenden Materials A auch der leitfähige Kleber
B dort eingefüllt
werden, wodurch ähnliche
Auswirkungen erzielt werden.
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Ausführungsform
6
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Als
nächstes
wird Ausführungsform
6 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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7 ist
eine Schnittansicht des inneren Aufbaus eines Klopfsensors 60 gemäß Ausführungsform
6 der vorliegenden Erfindung.
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Obwohl
der Klopfsensor der Ausführungsform
6 beinahe ebenso ausgebildet ist wie der Klopfsensor der Ausführungsform
5, ist eine Feder 10 in Form einer Kegelscheibenfeder auf
ein zylindrisches Teil 2b zwischen einem verstemmten Anschlagring 24 und
einem Gewicht 9 aufgeschoben. Das Gewicht 9, eine
obere Isolierschicht 8, eine obere Klemmenplatte 6,
ein piezoelektrisches Element 4, eine untere Klemmenplatte 5,
und eine untere Isolierschicht 7 werden druckbeaufschlagt
zwischen dem Anschlagring und einem Flanschteil 2a der
Basis über
die Kegelscheibenfeder 10 gehaltert.
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Danach
wird ein Klemmenteil 14 mit der unteren Klemmenplatte 5 und
der oberen Klemmenplatte 6 durch Löten oder Widerstandsschweißen verbunden,
und wird die Basis 2 mit Ausnahme der Innenumfangsoberfläche beider
Endoberflächen
des zylindrischen Teils 2b mit einem Formharz zur Ausbildung eines
Gehäuses 13 beschichtet,
während
ein Verbinderteil 15 zum Abziehen eines Signals einstückig und
gleichzeitig so ausgeformt wird, dass es gegenüber einer Seitenoberfläche des
Gehäuses 13 vorspringt.
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Obwohl 7 ein
Beispiel zeigt, bei welchem das elektrisch isolierende Material
A in den Spalt eingefüllt
wird, welcher der Dicke der Teilelektrode des piezoelektrischen
Elements 4 entspricht, kann statt des elektrisch isolierenden
Materials A auch der leitfähige
Kleber B dort eingefüllt
werden, und lassen sich ähnliche
Auswirkungen erzielen.