JP2000028430A - 圧力スリ―ブを備えた振動ピックアップ - Google Patents
圧力スリ―ブを備えた振動ピックアップInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/08—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of piezoelectric devices, i.e. electric circuits therefor
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
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- G—PHYSICS
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- G01H1/12—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of longitudinal or not specified vibrations
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- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
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- G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的簡単な製作ステップを以て製作され
得、且つ高い耐久性を有する振動ピックアップを提供す
ることである。 【解決手段】 ほぼ環状のばね（２０；３０；３３）
が、圧力スリーブ（２）の外壁に、前記ばね（２０；３
０；３３）の内周面が前記圧力スリーブ（２）に少なく
とも３つの領域を以て間接的、又は直接的に機械的な応
力をかけられて当接するように保持されている。
得、且つ高い耐久性を有する振動ピックアップを提供す
ることである。 【解決手段】 ほぼ環状のばね（２０；３０；３３）
が、圧力スリーブ（２）の外壁に、前記ばね（２０；３
０；３３）の内周面が前記圧力スリーブ（２）に少なく
とも３つの領域を以て間接的、又は直接的に機械的な応
力をかけられて当接するように保持されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力スリーブを備
えた振動ピックアップであって、圧力スリーブが、間接
的、又は直接的な固定部を介して振動を惹起する構成部
材に取り付けられており、前記圧力スリーブの半径方向
外側でばねにより軸方向のプレロードをかけられて保持
された、電気的に接触接続可能なセンサ素子が設けられ
ている形式のものに関する。
えた振動ピックアップであって、圧力スリーブが、間接
的、又は直接的な固定部を介して振動を惹起する構成部
材に取り付けられており、前記圧力スリーブの半径方向
外側でばねにより軸方向のプレロードをかけられて保持
された、電気的に接触接続可能なセンサ素子が設けられ
ている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許第１９５２４１４
７．９号明細書では、圧力スリーブを備えた振動ピック
アップが既に説明されており、この振動ピックアップ
は、自動車の内燃機関の機能を監視するためのノッキン
グセンサとして使用される。前記圧力スリーブは、所定
の支持領域を介して、振動を惹起する構成部材、前掲の
特許明細書では内燃機関のエンジンブロックに固定的に
接合される。
７．９号明細書では、圧力スリーブを備えた振動ピック
アップが既に説明されており、この振動ピックアップ
は、自動車の内燃機関の機能を監視するためのノッキン
グセンサとして使用される。前記圧力スリーブは、所定
の支持領域を介して、振動を惹起する構成部材、前掲の
特許明細書では内燃機関のエンジンブロックに固定的に
接合される。
【０００３】検出しようとする振動は、運転中の内燃機
関のノッキングノイズであり、これらのノッキングノイ
ズは圧力スリーブを介して、信号ピックアップを可能に
する、中間に位置するコンタクトディスクと絶縁ディス
クとを備えた本来のセンサ素子としての圧電セラミック
ディスクに導かれ、これにより、評価可能な電気的な出
力信号を形成する。
関のノッキングノイズであり、これらのノッキングノイ
ズは圧力スリーブを介して、信号ピックアップを可能に
する、中間に位置するコンタクトディスクと絶縁ディス
クとを備えた本来のセンサ素子としての圧電セラミック
ディスクに導かれ、これにより、評価可能な電気的な出
力信号を形成する。
【０００４】この公知のセンサ素子の圧力スリーブへの
取付け、若しくは緊締形式、及び振動する構成部材への
圧力スリーブの固定は、製作方法に多大な影響を及ぼ
す。例えばばね、及び震動質量体等の多数の単一構成部
材と一緒にセンサ素子を緊締することは、この公知の振
動ピックアップではねじ山付きリングによって行われ
る。このねじ山付きリングは、圧力スリーブに設けられ
た適当なねじ山にねじ嵌めることができ、且つ震動質量
体に直接に載着されている。
取付け、若しくは緊締形式、及び振動する構成部材への
圧力スリーブの固定は、製作方法に多大な影響を及ぼ
す。例えばばね、及び震動質量体等の多数の単一構成部
材と一緒にセンサ素子を緊締することは、この公知の振
動ピックアップではねじ山付きリングによって行われ
る。このねじ山付きリングは、圧力スリーブに設けられ
た適当なねじ山にねじ嵌めることができ、且つ震動質量
体に直接に載着されている。
【０００５】この公知のねじ山付きリングと、圧力スリ
ーブに設けられたねじ山とは重要なコスト要素であり、
この場合、特にねじ切り時に生じる恐れのあるチップも
重要なコスト要因である。これらのチップは、装置の外
装射出成形後にショートさせる恐れがある。全ての構成
部材は、加速が生じた場合に規定された機械的なプレロ
ードにおいてしっかりと押し合わされ、且つその状態を
維持する必要がある。プレロードが変化すると伝達特性
線も変化し、延いては評価が困難になる。
ーブに設けられたねじ山とは重要なコスト要素であり、
この場合、特にねじ切り時に生じる恐れのあるチップも
重要なコスト要因である。これらのチップは、装置の外
装射出成形後にショートさせる恐れがある。全ての構成
部材は、加速が生じた場合に規定された機械的なプレロ
ードにおいてしっかりと押し合わされ、且つその状態を
維持する必要がある。プレロードが変化すると伝達特性
線も変化し、延いては評価が困難になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、公知
の欠点を回避することにある。
の欠点を回避することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、ほぼ環状のばねが、圧力スリーブの外壁
に、前記ばねの内周面が前記圧力スリーブに少なくとも
３つの領域を以て間接的、又は直接的に機械的な応力を
かけられて当接するように保持されているようにした。
に本発明では、ほぼ環状のばねが、圧力スリーブの外壁
に、前記ばねの内周面が前記圧力スリーブに少なくとも
３つの領域を以て間接的、又は直接的に機械的な応力を
かけられて当接するように保持されているようにした。
【０００８】
【発明の効果】冒頭で述べた形式の本発明による振動ピ
ックアップは、請求項１の特徴部に記載の構成を以て、
特に、振動ピックアップが比較的簡単な製作ステップを
以て製作され得、且つ高い耐久性を有することに基づき
有利である。圧力スリーブの外壁に設けられたほぼ皿形
のばねが、内側輪郭の非円形区分を介して間接的、又は
直接的に保持されていることによって、前記ばねは圧力
スリーブの複数の領域に応力をかけられて当接している
ので、例えば圧力スリーブに構成部材を固定するための
特別なねじ山付きリングを省略することができる。
ックアップは、請求項１の特徴部に記載の構成を以て、
特に、振動ピックアップが比較的簡単な製作ステップを
以て製作され得、且つ高い耐久性を有することに基づき
有利である。圧力スリーブの外壁に設けられたほぼ皿形
のばねが、内側輪郭の非円形区分を介して間接的、又は
直接的に保持されていることによって、前記ばねは圧力
スリーブの複数の領域に応力をかけられて当接している
ので、例えば圧力スリーブに構成部材を固定するための
特別なねじ山付きリングを省略することができる。
【０００９】本発明の有利な実施形態では、ばねと圧力
スリーブとの間に少なくとも３本のピンが等間隔を置い
て挿入されており、この場合、内側輪郭は適宜弾性的に
変形されている。この場合、これらのピンは正方形又は
方形の横断面、若しくは円形の横断面をも有していてよ
い。ピンに、ばねに向かって楔形にテーパされた横断面
が設けられていると、これらのピンを特に簡単に挿入す
ることができる。
スリーブとの間に少なくとも３本のピンが等間隔を置い
て挿入されており、この場合、内側輪郭は適宜弾性的に
変形されている。この場合、これらのピンは正方形又は
方形の横断面、若しくは円形の横断面をも有していてよ
い。ピンに、ばねに向かって楔形にテーパされた横断面
が設けられていると、これらのピンを特に簡単に挿入す
ることができる。
【００１０】本発明の別の有利な実施形態では、ほぼ環
状のばねは、半径方向内側に位置する少なくとも３つの
付加部が応力をかけられて圧力スリーブに当接している
ことによって、圧力スリーブの外壁に保持されている。
この場合、前記付加部は、ウェブ状に内径内に突入して
いるか、又は円形の内部輪郭とは異なる複数の直線区
分、凸面区分、又は凹面区分によって形成されていてよ
い。
状のばねは、半径方向内側に位置する少なくとも３つの
付加部が応力をかけられて圧力スリーブに当接している
ことによって、圧力スリーブの外壁に保持されている。
この場合、前記付加部は、ウェブ状に内径内に突入して
いるか、又は円形の内部輪郭とは異なる複数の直線区
分、凸面区分、又は凹面区分によって形成されていてよ
い。
【００１１】ばねが付加部において圧力スリーブに、有
利にはレーザ溶接によって溶接されていると、圧力スリ
ーブにおけるばねの特に確実な保持が保証されている。
利にはレーザ溶接によって溶接されていると、圧力スリ
ーブにおけるばねの特に確実な保持が保証されている。
【００１２】当該振動ピックアップは、自動車の内燃機
関のエンジンブロックにおける振動用のノッキングセン
サに有利に適用される。本発明の更に別の有利な構成の
特徴は、請求項２以下、並びに発明の実施の形態及び図
面からも明らかである。個々の特徴は、それぞれ単独で
も、又は複数の特徴を組み合わせても本発明の実施例及
びその他の分野において実現され、且つ本発明において
保護されるべき有利な構成を表している。
関のエンジンブロックにおける振動用のノッキングセン
サに有利に適用される。本発明の更に別の有利な構成の
特徴は、請求項２以下、並びに発明の実施の形態及び図
面からも明らかである。個々の特徴は、それぞれ単独で
も、又は複数の特徴を組み合わせても本発明の実施例及
びその他の分野において実現され、且つ本発明において
保護されるべき有利な構成を表している。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
面につき詳しく説明する。
【００１４】図１には、振動ピックアップとして、内燃
機関のためのノッキングセンサが外側のプラスチックケ
ーシング１と一緒に示されている。このプラスチックケ
ーシング１内には圧力スリーブ２が配置されており、こ
の圧力スリーブ２の下面３は、振動を検出しようとする
エンジンブロック（図示せず）に載置されている。
機関のためのノッキングセンサが外側のプラスチックケ
ーシング１と一緒に示されている。このプラスチックケ
ーシング１内には圧力スリーブ２が配置されており、こ
の圧力スリーブ２の下面３は、振動を検出しようとする
エンジンブロック（図示せず）に載置されている。
【００１５】圧力スリーブ２の外周面には、下縁部から
出発して以下の構成部材が配置されている：即ち、絶縁
ディスク４と、第１のコンタクトディスク５と、本来の
センサ素子としての圧電セラミックディスク６、更に、
第２のコンタクトディスク５、並びに第２の絶縁ディス
ク４とが配置されている。この装置には、環状のばね２
０により圧電セラミックディスク６に向かって押圧され
る震動質量体７が被せ嵌められている。ばね２０の周面
と圧力スリーブ２の壁との間には、複数のピン２１が矢
印２２で示した軸方向で挿入されている。
出発して以下の構成部材が配置されている：即ち、絶縁
ディスク４と、第１のコンタクトディスク５と、本来の
センサ素子としての圧電セラミックディスク６、更に、
第２のコンタクトディスク５、並びに第２の絶縁ディス
ク４とが配置されている。この装置には、環状のばね２
０により圧電セラミックディスク６に向かって押圧され
る震動質量体７が被せ嵌められている。ばね２０の周面
と圧力スリーブ２の壁との間には、複数のピン２１が矢
印２２で示した軸方向で挿入されている。
【００１６】これにより緊締されたばね２０が、図２に
平面図で示されている。このばね２０は、センサ素子と
して形成された圧電セラミックディスク６のために軸方
向のプレロードを生ぜしめ、これにより同時に、上で述
べた構成部材の確実且つ永続的な接続のために働く。
平面図で示されている。このばね２０は、センサ素子と
して形成された圧電セラミックディスク６のために軸方
向のプレロードを生ぜしめ、これにより同時に、上で述
べた構成部材の確実且つ永続的な接続のために働く。
【００１７】特にプラスチック射出成形法で製作された
ケーシング１の、組み込まれたコネクタ１０には、コン
タクトディスク５のための電気的な端子１１が挿入され
ている。この電気的な端子１１は、この実施形態では各
コンタクトディスク５と一体に製作されている。従っ
て、両コンタクトディスク５を介して、圧電セラミック
ディスク６の両側面に対する電気的な接続が生ぜしめら
れる。端子１１では、圧電セラミックディスク６の圧力
負荷時に生ぜしめられる電圧を引き受けることができ
る。
ケーシング１の、組み込まれたコネクタ１０には、コン
タクトディスク５のための電気的な端子１１が挿入され
ている。この電気的な端子１１は、この実施形態では各
コンタクトディスク５と一体に製作されている。従っ
て、両コンタクトディスク５を介して、圧電セラミック
ディスク６の両側面に対する電気的な接続が生ぜしめら
れる。端子１１では、圧電セラミックディスク６の圧力
負荷時に生ぜしめられる電圧を引き受けることができ
る。
【００１８】中心切欠き、若しくは孔１２を貫通して、
圧力スリーブ２には固定用ねじ（図示せず）が突入して
おり、該固定用ねじによって、このノッキングセンサ全
体が間接的、又は直接的に、内燃機関のエンジンブロッ
クに固定可能である。ノッキングセンサの組付け時に
は、上で述べた、エンジンブロックに組み付けるための
固定用ねじによって加えられる回転モーメントは全て、
圧力スリーブ２に下面３を介して伝達される。つまり、
センサ素子としての圧電セラミックディスク６には、固
定されていることに基づき力は作用しない。
圧力スリーブ２には固定用ねじ（図示せず）が突入して
おり、該固定用ねじによって、このノッキングセンサ全
体が間接的、又は直接的に、内燃機関のエンジンブロッ
クに固定可能である。ノッキングセンサの組付け時に
は、上で述べた、エンジンブロックに組み付けるための
固定用ねじによって加えられる回転モーメントは全て、
圧力スリーブ２に下面３を介して伝達される。つまり、
センサ素子としての圧電セラミックディスク６には、固
定されていることに基づき力は作用しない。
【００１９】この実施形態では、プレロード力は、挿入
された複数のピン２１を介して圧力スリーブ２において
保持されているばね２０を押圧することにより作用す
る。前記プレロード力は、圧電セラミックディスク６に
おいて電気的な信号が永続的に低下すること無しにかろ
うじて耐え得る軸方向力が有効であり、且つこの軸方向
力が熱膨張、並びに組付け時の圧力スリーブ２の不可避
の据込みとはほぼ無関係であるように選択されている。
震動質量体７により内燃機関の振動に比例して加えられ
るパルスは、圧電セラミックディスク６において電圧パ
ルスに変換される。これらの電圧パルスは、適当な測定
装置において読取り可能である。
された複数のピン２１を介して圧力スリーブ２において
保持されているばね２０を押圧することにより作用す
る。前記プレロード力は、圧電セラミックディスク６に
おいて電気的な信号が永続的に低下すること無しにかろ
うじて耐え得る軸方向力が有効であり、且つこの軸方向
力が熱膨張、並びに組付け時の圧力スリーブ２の不可避
の据込みとはほぼ無関係であるように選択されている。
震動質量体７により内燃機関の振動に比例して加えられ
るパルスは、圧電セラミックディスク６において電圧パ
ルスに変換される。これらの電圧パルスは、適当な測定
装置において読取り可能である。
【００２０】図３には、環状のばね３０を備えた本発明
による振動ピックアップの別の実施例が示されている。
図４に示したように、前記ばね３０は、内側輪郭に設け
られたウェブ状の複数の付加部３１を有している。図５
では、円形の内側輪郭とは異なる複数の区分３２がばね
３３に配置されている。ばね３０，３３は、圧力スリー
ブ２の外周面にわたって緊締され、これにより、上で述
べた構成部材をプレロードをかけられた状態で固定的に
保持する。保持性を改良するためには、択一的に、各ば
ね３０；３３を更に圧力スリーブ２に、例えばレーザ溶
接によってポイント３４に溶接することができる。
による振動ピックアップの別の実施例が示されている。
図４に示したように、前記ばね３０は、内側輪郭に設け
られたウェブ状の複数の付加部３１を有している。図５
では、円形の内側輪郭とは異なる複数の区分３２がばね
３３に配置されている。ばね３０，３３は、圧力スリー
ブ２の外周面にわたって緊締され、これにより、上で述
べた構成部材をプレロードをかけられた状態で固定的に
保持する。保持性を改良するためには、択一的に、各ば
ね３０；３３を更に圧力スリーブ２に、例えばレーザ溶
接によってポイント３４に溶接することができる。
【００２１】各３本のピン２１、又は複数の付加部３
１，３２の前記の配置形式は、圧力スリーブ２の外周面
においてそれぞれ１２０°だけずらされたポイントでの
ばね２０，３０，３３の緊締を可能にする。但しこの場
合、比較的多数のピン２１、又は付加部３１，３２も可
能である。
１，３２の前記の配置形式は、圧力スリーブ２の外周面
においてそれぞれ１２０°だけずらされたポイントでの
ばね２０，３０，３３の緊締を可能にする。但しこの場
合、比較的多数のピン２１、又は付加部３１，３２も可
能である。
【図１】圧力スリーブに複数のピンを介して緊締された
ばねを備えた振動ピックアップとしてのノッキングセン
サケーシングの断面図である。
ばねを備えた振動ピックアップとしてのノッキングセン
サケーシングの断面図である。
【図２】図１に示した緊締されたばねの平面図である。
【図３】圧力スリーブに緊締且つ溶接されたばねを備え
た振動ピックアップとしてのノッキングセンサケーシン
グの断面図である。
た振動ピックアップとしてのノッキングセンサケーシン
グの断面図である。
【図４】圧力スリーブに緊締するためのウェブ状の付加
部を備えたばねの平面図である。
部を備えたばねの平面図である。
【図５】圧力スリーブに緊締するための、円形とは異な
る内側輪郭を有するばねの平面図である。
る内側輪郭を有するばねの平面図である。
１ プラスチックケーシング、 ２ 圧力スリーブ、
３ 下面、 ４ 絶縁ディスク、 ５ コンタクトディ
スク、 ６ 圧電セラミックディスク、 ７震動質量
体、 １０ コネクタ、 １１ 端子、 １２ 孔、
２０ ばね、２１ ピン、 ２２ 矢印、 ３０，３３
ばね、 ３１，３２ 付加部、 ３４ ポイント
３ 下面、 ４ 絶縁ディスク、 ５ コンタクトディ
スク、 ６ 圧電セラミックディスク、 ７震動質量
体、 １０ コネクタ、 １１ 端子、 １２ 孔、
２０ ばね、２１ ピン、 ２２ 矢印、 ３０，３３
ばね、 ３１，３２ 付加部、 ３４ ポイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング シュミット ドイツ連邦共和国 ファイヒンゲン エル レンヴェーク ５
Claims (9)
- 【請求項１】 圧力スリーブを備えた振動ピックアップ
であって、圧力スリーブ（２）が、間接的、又は直接的
な固定部を介して振動を惹起する構成部材に取り付けら
れており、前記圧力スリーブ（２）の半径方向外側でば
ね（２０）により軸方向のプレロードをかけられて保持
された、電気的に接触接続可能なセンサ素子（６）が設
けられている形式のものにおいて、 ほぼ環状のばね（２０；３０；３３）が、圧力スリーブ
（２）の外壁に、前記ばね（２０；３０；３３）の内周
面が前記圧力スリーブ（２）に少なくとも３つの領域を
以て間接的、又は直接的に機械的な応力をかけられて当
接するように保持されていることを特徴とする、圧力ス
リーブを備えた振動ピックアップ。 - 【請求項２】 ばね（２０）と圧力スリーブ（２）との
間に、少なくとも３本のピン（２１）が等間隔を置いて
挿入されている、請求項１記載の振動ピックアップ。 - 【請求項３】 ピン（２１）が、正方形、方形、又は円
形の横断面を有している、請求項２記載の振動ピックア
ップ。 - 【請求項４】 ピン（２１）が楔形である、請求項３記
載の振動ピックアップ。 - 【請求項５】 ほぼ環状のばね（３０）が、半径方向内
側に位置する少なくとも３つの付加部（３１；３２）が
機械的な応力をかけられて圧力スリーブ（２）に当接す
ることによって、前記圧力スリーブ（２）の外壁に保持
されている、請求項１記載の振動ピックアップ。 - 【請求項６】 付加部（３１）が、ばね（３０）の内径
にウェブ状に突入している、請求項５記載の振動ピック
アップ。 - 【請求項７】 付加部（３２）が、それぞればね（３
３）の円形内側輪郭とは異なる直線区分、凸面区分、又
は凹面区分によって形成されている、請求項５記載の振
動ピックアップ。 - 【請求項８】 ばね（３０；３３）が、少なくとも付加
部（３１；３２）において圧力スリーブ（２）に溶接さ
れている、請求項５から７までのいずれか１項記載の振
動ピックアップ。 - 【請求項９】 自動車の内燃機関の、振動を惹起するエ
ンジンブロック構成部材である、請求項１から８までの
いずれか１項記載のノッキングセンサとしての振動ピッ
クアップ。
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