JP2003322580A - Knocking sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ノッキ
ングセンサに関し、特に、圧電素子を用いた非共振型ノ
ッキングセンサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a knocking sensor for an internal combustion engine, and more particularly to a non-resonant knocking sensor using a piezoelectric element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、自動車等の燃焼室内のノッキ
ング現象を検出する装置として、圧電素子を用いたノッ
キングセンサが知られており、このノッキングセンサを
用いた制御システムによって点火プラグの点火時期を最
適な時期に調節している。このようなノッキングセンサ
としては、例えば、図３に断面図を示すような、中心部
に内燃機関のシリンダブロック等へ取付けるための取付
孔３２０ｂを有する、いわゆるセンターホール式非共振
型のノッキングセンサ３００が挙げられる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for detecting a knocking phenomenon in a combustion chamber of an automobile or the like, a knocking sensor using a piezoelectric element has been known, and a control system using the knocking sensor controls the ignition timing of an ignition plug. It is adjusted at the optimum time. As such a knocking sensor, for example, as shown in a sectional view of FIG. 3, a so-called center hole type non-resonant type knocking sensor 300 having a mounting hole 320b for mounting to a cylinder block or the like of an internal combustion engine in a central portion thereof. Is mentioned.
【０００３】このノッキングセンサ３００は、図４に分
解斜視図を示すように、円筒状の筒状部３２１とこの一
端３２１ｃに位置する円環状の鍔部３２２とからなる主
体金具３２０を有する。この主体金具３２０の筒状部３
２１の外周には、鍔部３２２側から順に、円環状の第１
絶縁板３３０、円環状の第１電極板３４０、円環状の圧
電素子３５０、円環状の第２電極板３６０、円環状の第
２絶縁板３３５、円環状のウエイト３７０、及び皿バネ
３８０が嵌め込まれている。さらに、内周面にネジ部３
８５ｂが形成されたナット３８５が筒状部３２１の外周
面に形成されたネジ部３２１ｂに螺挿され、第１，第２
絶縁板３３０，３３５、第１，第２電極板３４０，３６
０、圧電素子３５０、ウエイト３７０、及び皿バネ３８
０が鍔部３２２とナット３８５との間に挟まれて固定さ
れ、センサ本体３９０を形成している。なお、筒状部３
２１と第１，第２電極板３４０，３６０及び圧電素子３
５０との間には円筒状の絶縁スリーブ３３１が介在して
いる。As shown in the exploded perspective view of FIG. 4, this knocking sensor 300 has a metallic shell 320 consisting of a cylindrical tubular portion 321 and an annular collar portion 322 located at this one end 321c. The tubular portion 3 of the metal shell 320
On the outer circumference of 21, the first annular member is arranged in order from the flange 322 side.
The insulating plate 330, the ring-shaped first electrode plate 340, the ring-shaped piezoelectric element 350, the ring-shaped second electrode plate 360, the ring-shaped second insulating plate 335, the ring-shaped weight 370, and the disc spring 380 are fitted. Has been. Furthermore, the screw part 3 is provided on the inner peripheral surface.
The nut 385 formed with 85b is screwed into the screw portion 321b formed on the outer peripheral surface of the tubular portion 321, and the first and second nuts are formed.
Insulating plates 330, 335, first and second electrode plates 340, 36
0, piezoelectric element 350, weight 370, and disc spring 38
0 is sandwiched and fixed between the collar portion 322 and the nut 385 to form the sensor body 390. The tubular portion 3
21, the first and second electrode plates 340 and 360, and the piezoelectric element 3
A cylindrical insulating sleeve 331 is interposed between the two and 50.
【０００４】このセンサ本体３９０が樹脂成形体３１０
によって被覆され、ノッキングセンサ３００を形成して
いる。なお、ノッキングセンサ３００を内燃機関のシリ
ンダブロック等へ取付けるための取付け孔３２０ｂにつ
いては、樹脂成形体３１０によって被覆されないで露出
している。また、樹脂成形体３１０はナイロン樹脂によ
って形成されており、密度が約１．５ｇ／ｃｍ3となっ
ている。また、ウエイト３７０は真鍮によって形成され
ており、密度が約８．０ｇ／ｃｍ3となっている。な
お、本明細書で示す密度は、室温下での密度である。This sensor body 390 is a resin molding 310.
To form knocking sensor 300. The mounting hole 320b for mounting the knocking sensor 300 to the cylinder block of the internal combustion engine is exposed without being covered with the resin molding 310. The resin molding 310 is made of nylon resin and has a density of about 1.5 g / cm 3 . The weight 370 is made of brass and has a density of about 8.0 g / cm 3 . Note that the density described in this specification is the density at room temperature.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このノッキングセンサ
３００は、ウエイト３７０の質量を調整することによっ
て圧電素子３５０への荷重を調整し、センサ出力特性の
調整を可能としている。従って、ノッキングセンサ３０
０の高出力化の要請に応えるべくセンサ出力特性を向上
させるためには、ウエイト３７０を大きくしてウエイト
３７０の質量を増大させる方法が考えられる。しかし、
ノッキングセンサの取付けスペースが限られているため
にウエイト３７０を大きくすることはできず、従って、
センサ出力特性を向上させることが困難であった。In this knocking sensor 300, the weight of the weight 370 is adjusted to adjust the load on the piezoelectric element 350, and the sensor output characteristics can be adjusted. Therefore, the knocking sensor 30
In order to improve the sensor output characteristics in order to meet the demand for higher output of 0, a method of enlarging the weight 370 and increasing the mass of the weight 370 can be considered. But,
The weight 370 cannot be increased due to the limited mounting space for the knocking sensor, and therefore,
It was difficult to improve the sensor output characteristics.
【０００６】また、センサ本体３９０を被覆する樹脂成
形体３１０についても圧電素子３５０への荷重となり、
センサ出力特性に寄与することが知られている。例え
ば、特開平２−１７３５３０号では、予め大きく形成し
た樹脂を、形成後に切削することによって圧電素子への
荷重を調整し、センサ出力特性を調整する方法が開示さ
れている。しかしながら、この発明は、樹脂成形体の大
きさを調整することによってセンサ出力特性を調整する
ものであるため、センサ出力特性を向上させるには、や
はりセンサを大きくしなければならなかった。Further, the resin molding 310 covering the sensor body 390 also acts as a load on the piezoelectric element 350,
It is known to contribute to sensor output characteristics. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-173530 discloses a method of adjusting a load on a piezoelectric element by cutting a resin that has been formed large in size after forming it, and adjusting a sensor output characteristic. However, according to the present invention, the sensor output characteristic is adjusted by adjusting the size of the resin molded body, and therefore the sensor also had to be made large in order to improve the sensor output characteristic.
【０００７】本発明は、かかる現状に鑑みてなされたも
のであって、自身の大きさを変えることなく圧電素子へ
の荷重を増大させ、センサ出力特性を向上させることが
可能なノッキングセンサを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a knocking sensor capable of increasing the load on a piezoelectric element and improving the sensor output characteristics without changing the size of itself. The purpose is to do.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段、作用及び効果】その解決
手段は、筒状部とこの筒状部の一端に位置する鍔部とを
含む主体金具、上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め
込まれた環状の圧電素子、及び上記主体金具の上記筒状
部の外周に嵌め込まれ、上記鍔部との間に上記圧電素子
を挟む環状のウエイト、を有するセンサ本体と、上記セ
ンサ本体を被覆する樹脂成形体と、を備えるノッキング
センサであって、上記樹脂成形体のうち少なくとも上記
圧電素子の厚さ方向について上記圧電素子よりも上記ウ
エイト側に位置するウエイト側部は、金属粉末及び金属
酸化物粉末の少なくともいずれかからなる粉末を混入し
た樹脂からなり、密度が２．０ｇ／ｃｍ3以上であるノ
ッキングセンサである。MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS, ACTIONS AND EFFECTS The means for solving the problems are a metallic shell including a tubular portion and a collar portion located at one end of the tubular portion, and an outer periphery of the tubular portion of the metallic shell. A sensor main body having an annular piezoelectric element fitted therein, and an annular weight fitted on the outer periphery of the tubular portion of the metal shell and sandwiching the piezoelectric element between the flange portion, and the sensor body is covered. And a resin molded body for performing the knocking sensor, wherein at least the weight side portion of the resin molded body located on the weight side of the piezoelectric element in the thickness direction of the piezoelectric element has metal powder and metal oxide. The knocking sensor has a density of 2.0 g / cm 3 or more, which is made of a resin in which a powder containing at least one of material powders is mixed.
【０００９】従来の樹脂成形体の材質としては、例え
ば、ナイロン樹脂が用いられており、その密度は１．５
ｇ／ｃｍ3程度であった。これに対し、本発明では、樹
脂成形体の材質に着目し、この樹脂成形体のうち少なく
とも圧電素子の厚さ方向（換言すれば筒状部の軸線方
向）について圧電素子よりもウエイト側に位置するウエ
イト側部については、金属粉末及び金属酸化物粉末の少
なくともいずれかからなる粉末を混入させた樹脂を用い
て形成し、密度が２．０ｇ／ｃｍ3以上となるようにし
ている。樹脂成形体のウエイト側部は圧電素子への荷重
に寄与していると考えられるため、本発明のノッキング
センサでは、少なくともこの部分の密度を２．０ｇ／ｃ
ｍ3以上としている。Nylon resin, for example, is used as the material of the conventional resin molding, and its density is 1.5.
It was about g / cm 3 . On the other hand, in the present invention, focusing on the material of the resin molded body, the resin molded body is positioned on the weight side of the piezoelectric element at least in the thickness direction of the piezoelectric element (in other words, the axial direction of the tubular portion). The weight side portion is formed by using a resin in which a powder containing at least one of a metal powder and a metal oxide powder is mixed, and has a density of 2.0 g / cm 3 or more. Since it is considered that the weight side portion of the resin molded body contributes to the load on the piezoelectric element, in the knocking sensor of the present invention, the density of at least this portion is 2.0 g / c.
It is set to m 3 or more.
【００１０】従って、本発明の樹脂成形体は、従来と同
じ大きさに形成しても、少なくとも上記ウエイト側部の
密度が大きくなっているため、従来に比して圧電素子へ
の荷重を増大させることができる。かくして、本発明の
ノッキングセンサでは、その大きさを変えることなく圧
電素子への荷重を増大させ、センサ出力特性を向上させ
ることが可能となる。また、センサ出力特性を従来と同
程度に確保した状態で、センサの小型化を図ることが可
能となる。なお、金属粉末としては、例えば、タングス
テン、モリブデン、鉛、鉄、ステンレス等の粉末が挙げ
られ、金属酸化物粉末としては、酸化タングステン、酸
化モリブデン、フェライト等の粉末が挙げられる。ただ
し、人体への影響を考慮すれば、金属粉末及び金属酸化
物粉末には鉛が含まれていないのが好ましい。Therefore, even if the resin molded body of the present invention is formed in the same size as the conventional one, the density on at least the weight side portion is large, so that the load on the piezoelectric element is increased as compared with the conventional one. Can be made. Thus, with the knocking sensor of the present invention, it is possible to increase the load on the piezoelectric element and improve the sensor output characteristics without changing its size. Further, it is possible to reduce the size of the sensor while maintaining the sensor output characteristics at the same level as the conventional one. Examples of the metal powder include powders of tungsten, molybdenum, lead, iron, stainless steel, and the like, and examples of the metal oxide powders include powders of tungsten oxide, molybdenum oxide, ferrite, and the like. However, considering the influence on the human body, it is preferable that the metal powder and the metal oxide powder do not contain lead.
【００１１】また、環境保護に対する規制が高まりつつ
ある近年では、鉛を含まない圧電素子を用いたノッキン
グセンサが検討されているが、鉛を含まない圧電素子を
用いると、鉛を含む圧電素子と比較してセンサ出力特性
が低下する傾向にある。そこで、この鉛を含まない圧電
素子を用いる構造のノッキングセンサにおいては、本発
明のように、樹脂成形体のうち少なくともウエイト側部
について、金属粉末及び金属酸化物粉末の少なくともい
ずれかからなる粉末を混入させた樹脂を用いて形成し、
密度が２．０ｇ／ｃｍ3以上とすることが有用となる。
このようにすることで、鉛を含む圧電素子を用いたノッ
キングセンサと同等ないしそれ以上のセンサ出力特性を
得ることが可能となる。Further, in recent years when regulations on environmental protection are increasing, a knocking sensor using a lead-free piezoelectric element has been studied. However, if a lead-free piezoelectric element is used, a lead-containing piezoelectric element is obtained. Compared with this, the sensor output characteristics tend to deteriorate. Therefore, in the knocking sensor of the structure using the lead-free piezoelectric element, as in the present invention, at least the weight side portion of the resin molded body, powder consisting of at least one of metal powder and metal oxide powder, Formed using mixed resin,
It is useful that the density is 2.0 g / cm 3 or more.
By doing so, it is possible to obtain a sensor output characteristic equal to or higher than that of a knocking sensor using a piezoelectric element containing lead.
【００１２】さらに、上記ノッキングセンサであって、
前記樹脂に混入した粉末は導電性を有し、前記樹脂成形
体は、前記圧電素子の表裏面間の絶縁性を保つ絶縁性を
有するノッキングセンサとすると好ましい。本発明で
は、密度が２．０ｇ／ｃｍ3以上となるように、粉末を
混入させた樹脂を用いて樹脂成形体を形成するが、セン
サ本体部の外周を導電性の粉末を含有する樹脂成形体で
被覆する場合には、圧電素子の表裏面間の絶縁性を確保
するように、導電性の粉末の混入量、粒径、粒形状等を
調整・制限して樹脂成形体の密度を設定すると良い。例
えば、圧電素子の表裏面間の絶縁抵抗として、１ＭΩ以
上を保てるようにするのが好ましい。Further, in the above knocking sensor,
It is preferable that the powder mixed in the resin has conductivity, and the resin molded body is a knocking sensor having an insulating property that maintains the insulating property between the front and back surfaces of the piezoelectric element. In the present invention, the resin molded body is formed by using the resin mixed with the powder so that the density becomes 2.0 g / cm 3 or more. However, the outer periphery of the sensor body is molded with the resin containing the conductive powder. When covering with a body, the density of the resin molded body is set by adjusting and limiting the amount of conductive powder mixed, the particle size, the particle shape, etc. so as to ensure insulation between the front and back surfaces of the piezoelectric element. Good to do. For example, it is preferable that the insulation resistance between the front and back surfaces of the piezoelectric element can be maintained at 1 MΩ or more.
【００１３】さらに、上記ノッキングセンサであって、
前記樹脂に混入した粉末は、真密度が１０．０ｇ／ｃｍ
3以上の粉末であるノッキングセンサとすると良い。Further, in the above knocking sensor,
The powder mixed in the resin has a true density of 10.0 g / cm.
It is recommended to use a knocking sensor that is powder of 3 or more.
【００１４】前述したように、本発明のノッキングセン
サでは、少なくとも樹脂成形体のウエイト側部について
は、金属粉末及び金属酸化物粉末の少なくともいずれか
からなる粉末を混入した樹脂を用いて成形する。このた
め、樹脂に対する粉末の体積比率が大きくなれば、樹脂
成形体の成形が困難となる虞がある。そこで、本発明の
ノッキングセンサでは、樹脂に混入する粉末について、
真密度が１０．０ｇ／ｃｍ3以上の粉末を用いることに
した。真密度が１０．０ｇ／ｃｍ3以上との粉末を用い
ることで、少なくとも樹脂成形体のウエイト側部の密度
を２．０ｇ／ｃｍ3以上とするために必要な粉末の樹脂
に対する体積比率を小さくすることができるので、樹脂
成形体の成形に支障が生じることはない。なお、真密度
とは、粉末の粒子を構成している固体物質の密度をい
う。As described above, in the knocking sensor of the present invention, at least the weight side portion of the resin molded body is molded using the resin mixed with the powder including at least one of the metal powder and the metal oxide powder. For this reason, if the volume ratio of the powder to the resin is large, it may be difficult to mold the resin molded body. Therefore, in the knocking sensor of the present invention, regarding the powder mixed in the resin,
It was decided to use a powder having a true density of 10.0 g / cm 3 or more. By using the powder having the true density of 10.0 g / cm 3 or more, the volume ratio of the powder to the resin required to make the density of the weight side portion of the resin molded body at least 2.0 g / cm 3 or more is reduced. Therefore, the molding of the resin molded body is not hindered. The true density refers to the density of the solid substance forming the powder particles.
【００１５】さらに、上記いずれかに記載のノッキング
センサであって、前記樹脂に混入した粉末は、絶縁性の
金属酸化物粉末であるノッキングセンサとすると良い。Further, in the knocking sensor described in any of the above, it is preferable that the powder mixed in the resin is an insulating metal oxide powder.
【００１６】ノッキングセンサは、とりわけ単一の材質
からなる樹脂成形体にてセンサ本体の外周全体を被覆す
る構造のノッキングセンサは、樹脂成形体が絶縁性を有
しているのが好ましい。樹脂成形体の絶縁性を確保する
には、樹脂に混入する粉末が絶縁性であることが好まし
い。そこで、本発明のノッキングセンサでは、樹脂に混
入する粉末として、絶縁性の金属酸化物粉末を用いるこ
とにした。絶縁性の金属酸化物粉末を用いることで樹脂
成形体の絶縁性を確保できるので、樹脂成形体を介して
第１電極板と第２電極板とが導通する虞がない。さら
に、本発明のノッキングセンサでは、樹脂に混入する粉
末の割合に関係なく樹脂成形体の絶縁性を確保すること
ができるため、樹脂成形が可能な範囲で樹脂成形体の密
度が調節でき、圧電素子への荷重の調整が可能となる。
なお、このような金属酸化物粉末としては、例えば、酸
化タングステン、酸化モリブデン、酸化鉛、フェライト
等の粉末が挙げられる。As for the knocking sensor, in particular, in the knocking sensor having a structure in which the entire outer periphery of the sensor body is covered with a resin molding made of a single material, it is preferable that the resin molding has an insulating property. In order to secure the insulating property of the resin molded body, it is preferable that the powder mixed in the resin has insulating property. Therefore, in the knocking sensor of the present invention, insulating metal oxide powder is used as the powder mixed in the resin. Since the insulating property of the resin molded body can be ensured by using the insulating metal oxide powder, there is no possibility that the first electrode plate and the second electrode plate are electrically connected via the resin molded body. Further, in the knocking sensor of the present invention, the insulating property of the resin molded body can be ensured regardless of the ratio of the powder mixed in the resin, so that the density of the resin molded body can be adjusted within the range where the resin molding is possible, and the piezoelectric The load on the element can be adjusted.
Examples of such metal oxide powders include powders of tungsten oxide, molybdenum oxide, lead oxide, ferrite and the like.
【００１７】さらに、上記いずれかに記載のノッキング
センサであって、前記ウエイトの密度は１０．０ｇ／ｃ
ｍ3以上であるノッキングセンサとすると良い。Further, in the knocking sensor according to any one of the above, the weight has a density of 10.0 g / c.
A knocking sensor of m 3 or more is preferable.
【００１８】従来のノッキングセンサのウエイトとして
は、例えば、真鍮が用いられており、その密度は８．０
ｇ／ｃｍ3程度であった。これに対し、本発明のノッキ
ングセンサでは、密度が１０．０ｇ／ｃｍ3以上のウエ
イトを用いることにしたので、従来と同じ大きさのウエ
イトを用いても、ウエイトによる圧電素子への荷重を増
大させることができる。従って、本発明のノッキングセ
ンサは、大きさを変えずに樹脂成形体及びウエイトによ
る圧電素子への荷重を増大させることができ、さらに、
センサ出力特性を向上させることが可能となる。密度が
１０．０ｇ／ｃｍ3以上となるウエイトの材質として
は、例えば、タングステン、モリブデン、鉛等の密度が
１０．０ｇ／ｃｍ3以上の重金属、これら重金属の合
金、及びこれら重金属の焼結金属等が挙げられる。な
お、人体への影響を考慮すれば、ウエイトには鉛が含ま
れていないのが好ましい。As the weight of the conventional knocking sensor, brass is used, for example, and its density is 8.0.
It was about g / cm 3 . On the other hand, in the knocking sensor of the present invention, since the weight having the density of 10.0 g / cm 3 or more is used, even if the weight having the same size as the conventional weight is used, the load on the piezoelectric element by the weight is increased. Can be made. Therefore, the knocking sensor of the present invention can increase the load on the piezoelectric element by the resin molded body and the weight without changing the size, and further,
It is possible to improve the sensor output characteristics. The material of weights density is 10.0 g / cm 3 or more, for example, tungsten, molybdenum, density 10.0 g / cm 3 or more heavy metals such as lead, alloys of these heavy metals, and sintering metal of heavy metals Etc. In consideration of the influence on the human body, it is preferable that the weight does not contain lead.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】（実施形態）本発明の実施の形態
を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態のノッキン
グセンサ１００は、図１に断面図を示すように、中心部
に取付孔１２０ｂを有する、いわゆるセンターホール式
非共振型のノッキングセンサである。このノッキングセ
ンサ１００は、図２に分解斜視図を示すように、円筒状
の筒状部１２１とこの一端１２１ｃに位置し、筒状部１
２１の径方向外側に向かって突出する円環状の鍔部１２
２とからなる主体金具１２０を有する。この主体金具１
２０の筒状部１２１の外周には、鍔部１２２側から順
に、円環状の第１絶縁板１３０、円環状の第１電極板１
４０、円環状の圧電素子１５０、円環状の第２電極板１
６０、円環状の第２絶縁板１３５、円環状のウエイト１
７０、及び皿バネ１８０が嵌め込まれている。さらに、
内周面にネジ部１８５ｂが形成されたナット１８５が筒
状部１２１の外周面に形成されたネジ部１２１ｂに螺挿
され、第１，第２絶縁板１３０，１３５、第１，第２電
極板１４０，１６０、圧電素子１５０、ウエイト１７
０、及び皿バネ１８０が鍔部１２２とナット１８５との
間に挟まれて固定され、センサ本体１９０を形成してい
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment) An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The knocking sensor 100 of the present embodiment is a so-called center hole type non-resonant type knocking sensor having a mounting hole 120b at the center as shown in the sectional view of FIG. As shown in an exploded perspective view of FIG. 2, this knocking sensor 100 is located at a cylindrical tubular portion 121 and one end 121c thereof, and the tubular portion 1
An annular flange portion 12 protruding outward in the radial direction of 21
It has a metallic shell 120 consisting of two. This metal shell 1
On the outer periphery of the tubular portion 121 of 20, the annular first insulating plate 130 and the annular first electrode plate 1 are arranged in this order from the flange 122 side.
40, annular piezoelectric element 150, annular second electrode plate 1
60, annular second insulating plate 135, annular weight 1
70 and a disc spring 180 are fitted. further,
A nut 185 having a threaded portion 185b formed on the inner peripheral surface thereof is screwed into the threaded portion 121b formed on the outer peripheral surface of the tubular portion 121, so that the first and second insulating plates 130, 135, and the first and second electrodes are formed. Plates 140 and 160, piezoelectric element 150, weight 17
0 and the disc spring 180 are sandwiched and fixed between the collar portion 122 and the nut 185 to form the sensor body 190.
【００２０】なお、筒状部１２１と第１，第２電極板１
４０，１６０及び圧電素子１５０との間には円筒状の絶
縁スリーブ１３１が介在しており、これらの絶縁を保っ
ている。また、第１，第２電極板１４０，１６０には、
両電極間に発生した電圧を外部に出力するための第１，
第２端子１４１，１６１がそれぞれ延設されている。こ
のようなセンサ本体１９０が、図１に示すように、樹脂
成形体１１０によって被覆され、ノッキングセンサ１０
０を構成している。ただし、ノッキングセンサ１００を
内燃機関のシリンダブロック等へ取付けるための取付け
孔１２０ｂについては、樹脂成形体１１０によって被覆
されないで露出している。なお、この樹脂成形体１１０
によってコネクタ部１１３が形成され、第１，第２電極
板１４０，１６０の第１，第２端子１４１，１６１の一
部がコネクタ部１１３の内側に突出する形態で配置され
る。このコネクタ部１１３を介してノッキングセンサ１
００が外部と接続される。また、ノッキングセンサ１０
０の各構成部品は、従来のノッキングセンサ３００の各
構成部品と同等の大きさに形成されている。The tubular portion 121 and the first and second electrode plates 1
A cylindrical insulating sleeve 131 is interposed between the piezoelectric elements 150 and 40 and 160 to keep them insulated. In addition, the first and second electrode plates 140 and 160 include
First and second for outputting the voltage generated between both electrodes to the outside
The second terminals 141 and 161 are respectively extended. As shown in FIG. 1, such a sensor body 190 is covered with the resin molded body 110, and the knocking sensor 10
Configures 0. However, the mounting hole 120b for mounting the knocking sensor 100 to a cylinder block or the like of the internal combustion engine is exposed without being covered with the resin molded body 110. In addition, this resin molding 110
The connector portion 113 is formed by, and the first and second electrode plates 140 and 160 are arranged in such a manner that a part of the first and second terminals 141 and 161 project inside the connector portion 113. Knocking sensor 1 via this connector 113
00 is connected to the outside. Also, the knocking sensor 10
Each component of 0 is formed in the same size as each component of the conventional knocking sensor 300.
【００２１】この樹脂成形体１１０は、タングステン粉
末をナイロン樹脂に混入しつつ分散させたタングステン
粉末入り樹脂を用いて形成されており、樹脂成形体１１
０全体の密度が約２．１ｇ／ｃｍ3となっている。従っ
て、樹脂成形体１１０のウエイト側部１１１についても
密度が約２．１ｇ／ｃｍ3となっており、従来の樹脂成
形体３１０の密度（約１．５ｇ／ｃｍ3）に比して大き
くなっている。このため、本実施形態の樹脂成形体１１
０は、従来の樹脂成形体３１０と同じ大きさに形成して
も、従来に比して圧電素子１５０への荷重を増大させる
ことができた。かくして、本実施形態のノッキングセン
サ１００では、その大きさを変えることなく圧電素子１
５０への荷重を増大させ、センサ出力特性を向上させる
ことができた。The resin molded body 110 is formed by using a resin containing tungsten powder in which tungsten powder is mixed and dispersed in a nylon resin.
The overall density of 0 is about 2.1 g / cm 3 . Therefore, the density of the weight side portion 111 of the resin molded body 110 is about 2.1 g / cm 3 , which is higher than the density of the conventional resin molded body 310 (about 1.5 g / cm 3 ). ing. Therefore, the resin molded body 11 of the present embodiment
Even if 0 was formed in the same size as the conventional resin molded body 310, the load on the piezoelectric element 150 could be increased compared to the conventional case. Thus, in the knocking sensor 100 of this embodiment, the piezoelectric element 1 can be used without changing its size.
It was possible to increase the load on 50 and improve the sensor output characteristics.
【００２２】ところで、本実施形態では、タングステン
粉末をナイロン樹脂に混入している。タングステンの真
密度は約１９．２ｇ／ｃｍ3であるため、極めて少量の
タングステン粉末によって、樹脂成形体１１０のウエイ
ト側部１１１の密度を約２．１ｇ／ｃｍ3とすることが
できた。従って、ナイロン樹脂に対するタングステン粉
末の体積比率が極めて小さいために、樹脂成形体１１０
の成形に支障が生じることがなかった。By the way, in this embodiment, the tungsten powder is mixed in the nylon resin. Because the true density of tungsten is about 19.2 g / cm 3, was extremely a small amount of tungsten powder, it is possible to the density of the lateral weight portion 111 of the resin molding 110 and about 2.1 g / cm 3. Therefore, since the volume ratio of the tungsten powder to the nylon resin is extremely small, the resin molding 110
There was no hindrance to the molding.
【００２３】また、ウエイト１７０についてもタングス
テンによって形成されており、密度が約１９．２ｇ／ｃ
ｍ3となっている。従って、従来の真鍮製のウエイト３
７０の密度（約８．０ｇ／ｃｍ3）に比して大きくなっ
ている。このため、本実施形態のウエイト１７０は、従
来のウエイト３７０と同じ大きさに形成しても、従来に
比して圧電素子１５０への荷重を増大させることができ
た。従って、本実施形態のノッキングセンサ１００は、
その大きさを変えずに樹脂成形体１１０及びウエイト１
７０による圧電素子１５０への荷重を増大させることが
でき、センサ出力特性を向上させることができた。しか
も、本実施形態のタングステン粉末の混入量では、圧電
素子の表裏面間の絶縁性を低下させることがなかった。The weight 170 is also made of tungsten and has a density of about 19.2 g / c.
It is m 3 . Therefore, the conventional brass weight 3
It is larger than the density of 70 (about 8.0 g / cm 3 ). Therefore, even if the weight 170 of this embodiment is formed to have the same size as the conventional weight 370, the load on the piezoelectric element 150 can be increased as compared with the conventional weight. Therefore, the knocking sensor 100 of the present embodiment is
Resin molded body 110 and weight 1 without changing its size
The load applied to the piezoelectric element 150 by 70 could be increased, and the sensor output characteristics could be improved. Moreover, the amount of the tungsten powder mixed in this embodiment did not lower the insulation between the front and back surfaces of the piezoelectric element.
【００２４】このようなノッキングセンサ１００は、次
のようにして製造する。まず、タングステンを円筒状に
加工して、図２に示すような、ウエイト１７０を形成す
る。また、図２に示すような、円筒状の筒状部１２１と
この一端１２１ｃに円環状の鍔部１２２を有する、軟鉄
製の主体金具１２０を用意する。次いで、主体金具１２
０の筒状部１２１の外周に、ＰＥＴ製の絶縁スリーブ１
３１、ＰＥＴ製の第１絶縁板１３０、４２Ｎｉ−Ｆｅ合
金製の第１電極板１４０、ＰＺＴ製の圧電素子１５０、
４２Ｎｉ−Ｆｅ合金製の第２電極板１６０、ＰＥＴ製の
第２絶縁板１３５、タングステン製のウエイト１７０、
及び皿バネ１８０をこの順に嵌め込む。次いで、軟鉄製
のナット１８５を筒状部１２１のネジ部１２１ｂに螺挿
し、圧電素子１５０に所定の荷重が加わるまで締付ける
と共に、第１，第２絶縁板１３０，１３５、第１，第２
電極板１４０，１６０、圧電素子１５０、ウエイト１７
０、及び皿バネ１８０を鍔部１２２とナット１８５との
間に挟んで固定する。このとき、センサ本体１９０が形
成される。The knocking sensor 100 as described above is manufactured as follows. First, tungsten is processed into a cylindrical shape to form a weight 170 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 2, a metallic shell 120 made of soft iron is prepared, which has a cylindrical tubular portion 121 and an annular flange 122 at its one end 121c. Next, the metal shell 12
Insulating sleeve 1 made of PET is provided on the outer periphery of the tubular portion 121 of 0.
31, a first insulating plate 130 made of PET, a first electrode plate 140 made of 42Ni—Fe alloy, a piezoelectric element 150 made of PZT,
42 Ni-Fe alloy second electrode plate 160, PET second insulating plate 135, tungsten weight 170,
And the disc spring 180 is fitted in this order. Next, a nut 185 made of soft iron is screwed into the threaded portion 121b of the tubular portion 121 and tightened until a predetermined load is applied to the piezoelectric element 150, and the first and second insulating plates 130 and 135, the first and second insulating plates 130 and 135 are attached.
Electrode plates 140 and 160, piezoelectric element 150, weight 17
0 and the Belleville spring 180 are sandwiched and fixed between the flange 122 and the nut 185. At this time, the sensor body 190 is formed.
【００２５】一方、タングステン粉末をナイロン樹脂に
混入しつつ分散させ、密度を約２．１ｇ／ｃｍ3とした
タングステン粉末入り樹脂を用意する。次いで、このタ
ングステン粉末入り樹脂を公知の樹脂モールド成形手法
によって射出成形し、図１に示すような、コネクタ部１
１３を有する樹脂成形体１１０を形成する。このとき、
センサ本体１９０が樹脂成形体１１０によって被覆され
る。ただし、ノッキングセンサ１００を内燃機関のシリ
ンダブロック等へ取付けるための取付け孔１２０ｂにつ
いては被覆しないで露出させる。このようにして、図１
に示すような、ノッキングセンサ１００が完成する。On the other hand, a tungsten powder-containing resin having a density of about 2.1 g / cm 3 is prepared by dispersing tungsten powder while mixing it with nylon resin. Next, this tungsten powder-containing resin is injection-molded by a known resin molding method, and the connector portion 1 as shown in FIG.
A resin molding 110 having 13 is formed. At this time,
The sensor body 190 is covered with the resin molding 110. However, the mounting hole 120b for mounting the knocking sensor 100 to the cylinder block of the internal combustion engine is exposed without being covered. In this way, FIG.
Knocking sensor 100 as shown in FIG.
【００２６】（変形形態）実施形態のノッキングセンサ
１００の変形形態であるノッキングセンサ２００につい
て、図面を参照しつつ説明する。本変形形態のノッキン
グセンサ２００は、実施形態のノッキングセンサ１００
と比較して樹脂成形体の材質が異なり、その他について
は同様である。従って、実施形態のノッキングセンサ１
００と異なる部分を中心に説明し、同様な部分について
は説明を省略または簡略化する。(Modification) A knocking sensor 200, which is a modification of the knocking sensor 100 of the embodiment, will be described with reference to the drawings. The knocking sensor 200 of this modification is the same as the knocking sensor 100 of the embodiment.
Compared with the above, the material of the resin molded body is different, and the other is the same. Therefore, the knocking sensor 1 of the embodiment
The description will be centered on portions different from 00, and the description of similar portions will be omitted or simplified.
【００２７】上述したノッキングセンサ１００では、タ
ングステン粉末をナイロン樹脂に混入したタングステン
粉末入り樹脂を用いて樹脂成形体１１０を形成した。こ
れに対し、図１に示すように、本変形形態のノッキング
センサ２００では、タングステン粉末の代わりに酸化タ
ングステン（ＷＯ3）粉末を用いてコネクタ部２１３を
有する樹脂成形体２１０を形成した。その他の部品につ
いては、図１に示すように、実施形態のノッキングセン
サ１００と同じ部品を使用している。なお、樹脂成形体
２１０は、実施形態と同様に、酸化タングステン（ＷＯ
3）粉末をナイロン樹脂に混入しつつ分散させ、密度を
約２．１ｇ／ｃｍ3とした酸化タングステン粉末入り樹
脂を射出成形して形成した。従って、樹脂成形体２１０
全体の密度が約２．１ｇ／ｃｍ3となっており、ウエイ
ト側部２１１についても密度が約２．１ｇ／ｃｍ3とな
っている。In the knocking sensor 100 described above, the resin molded body 110 is formed by using the tungsten powder-containing resin in which the tungsten powder is mixed in the nylon resin. On the other hand, as shown in FIG. 1, in knocking sensor 200 of the present modified embodiment, resin molded body 210 having connector portion 213 was formed using tungsten oxide (WO 3 ) powder instead of tungsten powder. As for other parts, as shown in FIG. 1, the same parts as the knock sensor 100 of the embodiment are used. The resin molded body 210 is similar to that of the embodiment in that tungsten oxide (WO
3 ) The powder was mixed with a nylon resin and dispersed, and a resin containing tungsten oxide powder having a density of about 2.1 g / cm 3 was injection-molded to form the resin. Therefore, the resin molding 210
The overall density is about 2.1 g / cm 3 , and the weight side portion 211 also has a density of about 2.1 g / cm 3 .
【００２８】本変形形態のノッキングセンサ２００で
は、樹脂に混入する粉末として、絶縁性の酸化タングス
テン（ＷＯ3）粉末を用いた。絶縁性の酸化タングステ
ン（ＷＯ3）粉末を用いることで、樹脂成形体２１０を
介して第１電極板１４０と第２電極板１６０とが導通す
る虞、コネクタ部２１３の絶縁性が低下する虞が全くな
かった。さらに、本変形形態のノッキングセンサ２００
では、樹脂に混入する粉末の割合に関係なく樹脂成形体
２１０の絶縁性を確保することができるので、樹脂成形
が可能な範囲で樹脂成形体２１０の密度が調節でき、圧
電素子１５０への荷重の調整が可能となった。In the knocking sensor 200 of this modification, insulating tungsten oxide (WO 3 ) powder is used as the powder mixed in the resin. By using the insulating tungsten oxide (WO 3 ) powder, there is a possibility that the first electrode plate 140 and the second electrode plate 160 may be electrically connected via the resin molding 210, and the insulating property of the connector portion 213 may be deteriorated. There was no. Furthermore, the knocking sensor 200 of the present modified embodiment
Since the insulating property of the resin molded body 210 can be ensured regardless of the ratio of the powder mixed in the resin, the density of the resin molded body 210 can be adjusted within the range where resin molding is possible, and the load on the piezoelectric element 150 can be adjusted. Can be adjusted.
【００２９】以上において、本発明を実施形態及び変形
形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、
適宜変更して適用できることはいうまでもない。例え
ば、実施形態及び変形形態で用いたウエイト１７０，皿
バネ１８０，ナット１８５の３部品を１部品に構成し
て、部品点数を削減したノッキングセンサとしても良
い。Although the present invention has been described above with reference to the embodiments and modifications, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and within the scope not departing from the gist of the present invention.
It goes without saying that it can be applied with appropriate changes. For example, the weight 170, the disc spring 180, and the nut 185, which are used in the embodiments and the modified embodiments, may be configured as one component to form a knocking sensor with a reduced number of components.
【００３０】また、実施形態では、ナイロン樹脂にタン
グステン粉末を混入したが、真密度が１０．０ｇ／ｃｍ
3以上の粉末、例えば、モリブデン、鉛、鉄、ステンレ
ス等を含んだ粉末を用いても良い。ただし、人体への影
響を考慮すれば、鉛が含まれていないのが好ましい。ま
た、混入する粉末の真密度が１０．０ｇ／ｃｍ3以上で
ある必要はなく、樹脂成形体全体の密度が２．０ｇ／ｃ
ｍ3以上となれば良い。さらに、実施形態では、粉末入
り樹脂成形体１１０の密度を２．１ｇ／ｃｍ3とした
が、この密度は２．０ｇ／ｃｍ3以上とすれば良く、一
例として、絶縁性樹脂にタングステン粉末を含有させた
カネボウ株式会社製の高比重樹脂ＭＣ１０２Ｋ０７を用
いて樹脂成形体１１０の密度を６．０ｇ／ｃｍ3として
も良い。In the embodiment, the nylon resin is mixed with the tungsten powder, but the true density is 10.0 g / cm.
You may use the powder containing 3 or more powders, for example, molybdenum, lead, iron, stainless steel, etc. However, considering the influence on the human body, it is preferable that lead is not included. Further, the true density of the mixed powder does not need to be 10.0 g / cm 3 or more, and the density of the entire resin molded body is 2.0 g / c.
It should be at least m 3 . Further, in the embodiment, the density of the powder-containing resin molding 110 is set to 2.1 g / cm 3 , but this density may be set to 2.0 g / cm 3 or more. As an example, tungsten powder is used as the insulating resin. The density of the resin molded body 110 may be set to 6.0 g / cm 3 by using the high specific gravity resin MC102K07 manufactured by Kanebo Corporation.
【００３１】また、粉末入りの樹脂成形体の密度は２．
０ｇ／ｃｍ3以上であれば良いが、センサ本体の外周全
体を導電性の粉末を含有する樹脂成形体によって被覆す
る場合には、圧電素子の表裏面に配置される電極板間の
絶縁性、及びコネクタ部の端子金具同士の絶縁性を確保
することができるように、導電性の粉末の混入量、粒
径、粒形状等を調整・制限して樹脂成形体の密度を設定
すれば良い。また、変形形態では、ナイロン樹脂に酸化
タングステン（ＷＯ3）粉末を混入したが、絶縁性の粉
末であれば良い。例えば、酸化モリブデン、酸化鉛、フ
ェライト等を含んだ粉末を用いても良い。ただし、人体
への影響を考慮すれば、鉛が含まれていないのが好まし
い。The density of the powder-containing resin molding is 2.
It may be 0 g / cm 3 or more, but when the entire outer circumference of the sensor main body is covered with a resin molding containing conductive powder, insulation between electrode plates arranged on the front and back surfaces of the piezoelectric element, Also, in order to ensure the insulation between the terminal fittings of the connector portion, the density of the resin molded body may be set by adjusting and limiting the mixed amount, particle size, particle shape, etc. of the conductive powder. Further, in the modified embodiment, the tungsten oxide (WO 3 ) powder is mixed into the nylon resin, but any insulating powder may be used. For example, powder containing molybdenum oxide, lead oxide, ferrite, or the like may be used. However, considering the influence on the human body, it is preferable that lead is not included.
【００３２】また、実施形態では金属粉末であるタング
ステン粉末を混入し、変形形態では金属酸化物粉末であ
る酸化タングステン（ＷＯ3）粉末を混入したが、金属
粉末と金属酸化物粉末との混合粉末を樹脂に混入するよ
うにしても良い。また、実施形態及び変形形態では、粉
末をナイロン樹脂に混入しつつ分散させ、密度を約２．
１ｇ／ｃｍ3とした粉末入り樹脂を射出成形して樹脂成
形体を形成しており、樹脂成形体全体の密度が約２．１
ｇ／ｃｍ3となっている。しかし、樹脂成形体のうち少
なくともウエイト側部について粉末入り樹脂を用いて形
成すれば良く、例えば、ウエイト側部を密度が約２．１
ｇ／ｃｍ3の粉末入り樹脂によって形成し、鍔部側を粉
末を含有しない樹脂によって形成した２層からなる樹脂
成形体としても良い。In the embodiment, the tungsten powder which is the metal powder is mixed, and in the modified embodiment, the tungsten oxide (WO 3 ) powder which is the metal oxide powder is mixed, but the mixed powder of the metal powder and the metal oxide powder is used. May be mixed with the resin. Further, in the embodiment and the modified embodiment, the powder is dispersed while being mixed with the nylon resin, and the density is about 2.
A resin molded body is formed by injection molding a resin containing 1 g / cm 3 of powder, and the density of the entire resin molded body is about 2.1.
It is g / cm 3 . However, at least the weight side portion of the resin molded body may be formed by using the powder-containing resin. For example, the weight side portion has a density of about 2.1.
It is also possible to form a resin molded product having two layers, which is formed of a resin containing g / cm 3 of powder and the flange side is formed of a resin containing no powder.
【図１】実施形態にかかるノッキングセンサ１００の断
面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a knocking sensor 100 according to an embodiment.
【図２】実施形態にかかるノッキングセンサ１００の組
立部品の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of an assembly part of the knocking sensor 100 according to the embodiment.
【図３】従来のノッキングセンサ３００の断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional knocking sensor 300.
【図４】従来のノッキングセンサ３００の組立部品の分
解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of an assembly part of a conventional knocking sensor 300.
１００，２００，３００ ノッキングセンサ １２０，３２０ 主体金具 １２１，３２１ 筒状部 １２２，３２２ 鍔部 １５０，３５０ 圧電素子 １７０，３７０ ウエイト １１０，２１０，３１０ 樹脂成形体 １９０，３９０ センサ本体 100,200,300 knocking sensor 120,320 metal shell 121, 321 tubular part 122,322 Collar 150,350 Piezoelectric element 170,370 weight 110, 210, 310 resin molding 190,390 Sensor body
Claims (4)
とを含む主体金具、 上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め込まれた環状の
圧電素子、及び上記主体金具の上記筒状部の外周に嵌め
込まれ、上記鍔部との間に上記圧電素子を挟む環状のウ
エイト、 を有するセンサ本体と、 上記センサ本体を被覆する樹脂成形体と、を備えるノッ
キングセンサであって、 上記樹脂成形体のうち少なくとも上記圧電素子の厚さ方
向について上記圧電素子よりも上記ウエイト側に位置す
るウエイト側部は、金属粉末及び金属酸化物粉末の少な
くともいずれかからなる粉末を混入した樹脂からなり、
密度が２．０ｇ／ｃｍ3以上であるノッキングセンサ。1. A metallic shell including a tubular portion and a collar portion located at one end of the tubular portion, an annular piezoelectric element fitted to the outer periphery of the tubular portion of the metallic shell, and the metallic shell of the metallic shell. A knocking sensor comprising: a sensor body fitted to the outer periphery of the tubular portion, the sensor body having an annular weight that sandwiches the piezoelectric element between the collar portion, and a resin molded body that covers the sensor body. In the resin molded body, at least the weight side portion located on the weight side of the piezoelectric element with respect to the thickness direction of the piezoelectric element is a resin mixed with powder made of at least one of metal powder and metal oxide powder. Consists of
A knocking sensor having a density of 2.0 g / cm 3 or more.
て、 前記樹脂に混入した粉末は、真密度が１０．０ｇ／ｃｍ
3以上の粉末であるノッキングセンサ。2. The knocking sensor according to claim 1, wherein the powder mixed in the resin has a true density of 10.0 g / cm.
A knocking sensor that is 3 or more powders.
グセンサであって、 前記樹脂に混入した粉末は、絶縁性の金属酸化物粉末で
あるノッキングセンサ。3. The knocking sensor according to claim 1, wherein the powder mixed in the resin is an insulating metal oxide powder.
ンサであって、 前記ウエイトの密度は１０．０ｇ／ｃｍ3以上であるノ
ッキングセンサ。4. The knocking sensor according to claim 1, wherein the weight has a density of 10.0 g / cm 3 or more.
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