JP2005227265A - ノッキングセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 短絡等の不具合を発生させる危険性もなく、しかも部品点数の低減と、製造工程の削減、コストの低減を図ることのできるセンサ構造を提供する。
【解決手段】 筒状部１２の支持用フランジ１３上に、絶縁材２１、電極板２２、環状に形成された圧電素子２３、電極板２４、及び絶縁材２５が配置され、上の絶縁材２５の上にリング状の錘３１が配置され、この状態で、圧電素子２３を挟み付けて固定してなるノッキングセンサ１で、弾性変形して錘３１を押え付け可能の押え付け部４４を外周に有しかつ筒状部１２の内側にその上端１８側から圧入可能に形成された圧入用管状部４２を有する固定部材４１を、圧入用管状部４２を筒状部１２の内側にその上端側から圧入して固定する。同時に、その固定状態において押え付け部４４によって錘３１を弾性的に押え付ける。圧入時の金属の微細片の圧電素子への付着の危険がなく、ナットを要しないので部品点数を減らせる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ノッキングセンサに関し、詳しくは、内燃機関のノッキングを検知する非共振型のノッキングセンサに関する。

このようなノッキングセンサ（以下、単にセンサともいう）の一例としては、次のものが知られている。すなわち、筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって、その支持用フランジの上に、下から順に、絶縁材、電極板、環状に形成された圧電素子、電極板、及び絶縁材を配置し、上の絶縁材の上にリング状の錘（ウエイト）を配置し、その圧電素子を支持用フランジ上で挟み付けた構造のものである（特許文献１）。このものは、錘によってノック振動に応じた振動荷重を圧電素子に加え、その圧電素子にノック振動に応じた電圧信号を発生させる構成とされており、信号電圧を、圧電素子の表裏両面の電極板に配線接続された接続端子から取出して、ノッキングを検出し、点火時期等を制御することにより、その発生を抑制するのに使用される。

このようなノッキングセンサにおいて、各部材とともに圧電素子を挟み付けて固定するための手段としては、錘の上にバネ性を有する座金（皿ばね）を配置し、その上で、筒状部の外周に形成されたネジ部にナット等のネジ部材をねじ込んで締め付ける、ナット締めによる固定構造が広く採用されている。また、このようなねじ込みとは異なる固定手段をもつノッキングセンサとしては次のものもある。

すなわち、立向きの内周壁と水平な底壁と立向きで内周壁と同心の外周壁とを備えるとともに上端開放の環状の収容部を有し金属板を成形加工してなるケースと、前記収容部の底部に収容された環状の圧電素子と、前記収容部内で圧電素子の上側に配設され且つ前記ケースの内周壁に圧入により外嵌固着された環状のウエイトと、前記収容部のうちの空隙部に充填された樹脂充填材と、を備えたものである（特許文献２）。このものは、圧電素子等を収容するケースの収容部内に、その収容部側の内壁に沿って環状のウエイトを圧入して固定し、そのウエイトで圧電素子を押える構造としたものである。
特開２００２−２５７６２４号公報 特開平１１−１７３９０７号公報

上記した特許文献１に記載の技術においては、圧電素子の加圧、固定手段として、筒状部の外周面に形成したネジ部に、ナットをねじ込むこととしている。このため、圧電素子の挟み付け（加圧）と、固定の信頼性は得られる。しかし、その構成上、ナットのねじ込みにおいて、筒状部の外周面に形成したネジ部との摩擦により、両者間に微小な金属片（微細片ないし微粉末）が発生することがあり、これがケース内の圧電素子の電極又は電極板に付着して、短絡等の不具合を発生させ、故障を招くおそれがあった。

一方、特許文献２に記載の錘（ウエイトともいわれる）の圧入構造のものでは、そのウエイトを圧電素子の収容、配置されるケース内側の内周壁に沿って圧入する構造のため、その圧入時のウエイトと内周壁面との摩擦（摩耗）や掻き削り作用にともなって、前記したナットのねじ込みによる場合よりも、微小な金属片（ケース又はウエイトをなす金属の微細片又は微粉末）が発生する危険性がさらに高いという問題がある。すなわち、このような金属片が圧入過程でケース内に入り込んでしまう可能性が高く、それが、ケース内の圧電素子の電極又は電極板に付着して、短絡等の不具合を発生させ、故障を招く危険性が高いという重大な問題があった。

本発明は、こうした従来のセンサにおける問題点を解消することをその目的とするもので、このような短絡等の不具合を発生させる危険性のないセンサを提供することにある。

上記した課題を解決するための請求項１に係る本発明は、筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品を配置して固定してなるノッキングセンサにおいて、
弾性変形して前記各部品を押え付け可能の押え付け部を外周に突出状に備えかつ前記筒状部の内側にその上端側から挿入可能に形成された管状部を有する固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定するとともに、その固定状態において前記押え付け部によって前記各部品を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該押え付け部との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサである。

請求項２に係る本発明は、筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品が配置されるとともに、これら各部品の上にリング状の錘が配置され、この状態において前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなるノッキングセンサにおいて、
弾性変形して前記錘を押え付け可能の押え付け部を外周に突出状に備えかつ前記筒状部の内側にその上端側から挿入可能に形成された管状部を有する固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定するとともに、その固定状態において前記押え付け部によって前記錘を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサである。

請求項３に係る本発明は、前記筒状部は、その内周面のうち、前記管状部の挿入における先端寄り部位に対応する部位に、拡径された拡径部を備えており、挿入された前記管状部の先端寄り部位が拡径状にカシメ変形されて前記拡径部の内周面に押し付けられて、前記管状部が前記筒状部の内側に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のノッキングセンサである。

請求項４に係る本発明は、筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品を配置して固定してなるノッキングセンサにおいて、
弾性変形して前記各部品を押え付け可能の押え付け部を外周に突出状に備えかつ前記筒状部の内側にその上端側から圧入可能に形成された管状部を有する固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から圧入することによって固定するとともに、その固定状態において前記押え付け部によって前記各部品を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該押え付け部との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサである。

請求項５に係る本発明は、筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品が配置されるとともに、これら各部品の上にリング状の錘が配置され、この状態において前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなるノッキングセンサにおいて、
弾性変形して前記錘を押え付け可能の押え付け部を外周に突出状に備えかつ前記筒状部の内側にその上端側から圧入可能に形成された管状部を有する固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から圧入することによって固定するとともに、その固定状態において前記押え付け部によって前記錘を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサである。

請求項６に係る本発明は、前記押え付け部を、前記管状部の外周にリング状に形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のノッキングセンサである。

請求項７に係る本発明は、筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品が配置されるとともに、これら各部品の上にリング状の錘が配置され、この状態において前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなるノッキングセンサにおいて、
前記錘が、前記筒状部の内側にその上端側から圧入可能に形成された管状部を有する固定部材であってその管状部の外周に、弾性変形可能な接続部を介して突出状に形成されており、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から圧入することによって固定するとともに、その固定状態において前記錘の部位によって前記各部品を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサである。

請求項８に係る本発明は、前記錘の部位を、前記管状部の外周にリング状に形成したことを特徴とする請求項７に記載のノッキングセンサである。

請求項９に係る本発明は、前記接続部を、前記錘の部位より薄肉に形成したことを特徴とする請求項７又は８に記載のノッキングセンサである。

請求項１０に係る本発明は、前記筒状部は、その内周面のうち、前記管状部の圧入における先端寄り部位に対応する部位に、拡径された拡径部を備えており、圧入された前記管状部の先端寄り部位が拡径状にカシメ変形されて前記拡径部の内周面に押し付けられていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載のノッキングセンサである。

請求項１１に係る本発明は、前記錘が、前記筒状部の内側にその上端側から圧入可能に形成された管状部を有する固定部材であってその管状部の外周に、弾性変形可能な接続部を介して突出状に形成されており、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から圧入することによって固定することに代えて、
前記錘が、前記筒状部の内側にその上端側から挿入可能に形成された管状部を有する固定部材であってその管状部の外周に、弾性変形可能な接続部を介して突出状に形成されており、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定することとしたことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のノッキングセンサである。

請求項１２に係る本発明は、前記筒状部は、その内周面のうち、前記管状部の挿入における先端寄り部位に対応する部位に、拡径された拡径部を備えており、挿入された前記管状部の先端寄り部位が拡径状にカシメ変形されて前記拡径部の内周面に押し付けられていることを特徴とする請求項１１に記載のノッキングセンサである。

請求項１３に係る本発明は、前記固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定することに代えて、
前記固定部材における管状部の外周面にねじを形成して前記筒状部の内側にねじ込み方式で固定してなることを特徴とする請求項１、２又は１１に記載のノッキングセンサである。

上記した本発明の請求項１又は２に記載のノッキングセンサでは、圧電素子等の各部品の固定が、前記筒状部の内側にその上端側から挿入可能に形成された管状部を有する固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定する構造とされている。このような本発明の請求項１又は２に記載のノッキングセンサでは、上記した特許文献１に記載の従来技術のように、筒状部の外周面のねじにナットを螺合してねじ込むことで圧電素子等の各部品を固定していた場合や、特許文献２に記載の従来技術のように、圧電素子の収容、配置されるケース内側の内周壁に沿って錘を圧入していた場合に問題となっていた短絡等の不具合が発生することがなく、したがって、このような不具合に起因する故障を未然に防止できるという効果がある。すなわち、本発明では、管状部は、筒状本体における筒状部の内側であり、圧電素子が収容されている側とは反対側に挿入されるため、その挿入過程における摩擦等によって金属の微細片が発生したとしても、それが圧電素子等に接触することがない。このように本願発明によれば、短絡等の不具合の発生を防止できるため、信頼性の高いセンサとなすことができるという特有の効果がある。

また、本発明のノッキングセンサでは、ノック振動に応じた振動荷重を圧電素子に加え、その圧電素子にノック振動に応じた電圧信号を発生させるものであればよく、したがって、請求項１に記載のように、錘（ウエイト）を設けることなく、前記管状部の固定状態において前記押え付け部によって圧電素子等の前記各部品を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該押え付け部との間で前記各部品を挟み付けて固定してなるものであればよい。ただし、ノッキングの検知性能を高める上では、請求項２に記載のノッキングセンサのように、錘を介して、前記押え付け部によって圧電素子等の前記各部品を弾性的に押え付けるようにするのが好ましい。

なお、請求項１又は２に記載のノッキングセンサにおいては、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定する構造としているが、その固定（手段）は、管状部の下端部外周面を前記筒状部の内周面に溶接やロウ付けすることでもよいが、請求項３に記載のノッキングセンサのように、カシメによるのがセンサの組立工程の簡略化が図られるので好ましい。ただし、管状部の外径が前記筒状部の内径より大きいため等により、挿入後において隙間嵌めでなく、しまり嵌めとなる場合であって、その嵌めあい自体で十分な固定が確保される場合には別途の固定手段はなくともよい。例えば、圧入となるような挿入の場合である。すなわち、本発明の請求項４に記載のノッキングセンサでは、請求項１に記載のノッキングセンサにおける管状部の前記筒状部の内側への挿入に代えて、管状部を前記筒状部の内側へ圧入することによって固定する構造としているため、前記したような別途の固定手段はなくともよい。

このように、本発明のセンサによれば、信頼性の高いセンサを低コストで提供できるという特有の効果がある。

また、請求項５に記載のセンサによれば、請求項４において、錘を介して各部品を押え付けるようにしたため、請求項２における場合と同様に、ノッキングの検知性能を高めることができる。さらに、請求項６に記載のように、押え付け部をリング状に形成したものとしたことで、性能の安定化が図られる。

とくに、請求項７〜９に記載のノッキングセンサでは、錘を備えているものの、部品として独立した錘が不要である一方で、錘があるため、部品点数の増加や構造の複雑化を招くことなく、ノッキングの検知性能を高めることができる。

また、請求項１０に記載のセンサによれば、管状部の単なる圧入だけではなく、それに加えて、上記したように、圧入された前記管状部の先端寄り部位が拡径状にカシメ変形されて前記拡径部の内周面に押し付けられていることから、固定部材（管状部）の抜けが確実に防止される。また、このようなカシメ変形がある分、圧電素子に対する高いシール（防液）性能が得られる。したがって、一層、高い信頼性が得られるという効果がある。

もっとも、請求項１１に記載のセンサのように、筒状部の内側に管状部を圧入によることなく、挿入によるものとしてもよい。そして、この場合においても、筒状部の内側に挿入した管状部の固定が必要となる場合には、管状部の下端部外周面を前記筒状部の内周面に溶接やロウ付けすることとしてもよいが、請求項１２に記載のノッキングセンサのように、カシメによって固定してもよい。

なお、本発明においては、請求項１３に記載のセンサのように、ねじ込み方式としても、それが管状部を筒状部の内側にねじ込み方式で固定してなるものであるため、ねじ込み過程で、ねじの摩擦によって微細な金属片が発生したとしても、その金属片が圧電素子等に接触することを防止できる。このように本願発明によれば、金属の微細片による短絡等の不具合の発生を防止できるため、信頼性の高いセンサをなすことができる。

本発明の実施の形態を図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。図中、１は本形態のノッキングセンサであり、立設状に設けられた金属製で円筒状の筒状本体（インナーケース）１１に、一定厚さの円環状の圧電素子２３等が外嵌めされるなど、次のように形成されている。すなわち、筒状本体１１は、外径が同径（ストレート）で円筒状をなす筒状部１２と、その下端の外周に同心で突出状に形成された円形の支持用フランジ１３とから一体に形成されている。このうち、支持用フランジ１３の下面１４は、その中央の軸線Ｇ寄り部位が下向きに若干突出され、エンジンへの取付け用の平坦な着座面とされ、上面１５は、平坦な環状面とされ絶縁材等の載置面とされている。また、筒状部１２は、その内周面１６が外周面１７と同心で円形の横断面とされ、上下において径違いでそれぞれストレートに形成されている。このうち、下面１４から支持用フランジ１３の上面１５より上に位置する部位の内周面は、若干拡径されて拡径部１６ａとされ、テーパー部を介してそれより上の若干小径の内周面１６に連なっている。そして、この拡径部１６ａも含め、筒状部１２の内側（空孔）は横断面が円形とされている。また、筒状部１２の上端１８は先（上）細り状のテーパーに形成されている。なお、このような筒状本体１１は本例では、鉄製とされている。

このような筒状本体１１の筒状部１２の外周面１７に嵌合する形で、支持用フランジ１３の上面１５に、各部品（図２参照）が順次配置されている。すなわち、下から順に、断面Ｌ字形をなしかつ一定厚さで環状をなす絶縁材２１、信号取出し用の環状をなす一方の電極板２２、環状に形成され、上下両面に電極層が形成された圧電素子２３、信号取出し用の環状をなす他方の電極板２４、及び一定厚さで環状をなす絶縁材２５が配置されている。そして、上の絶縁材２５の上（上面）には、角断面でリング状をなす金属製（黄銅製）の錘３１が配置されている。ここで、支持用フランジ１３のすぐ上に配置されている下の絶縁材２１は、同フランジ１３と筒状部１２の隅角にその角が臨むように配置されており、外径は同フランジ１３の外径と一致するように設定されている。また、その下の絶縁材２１の底板部２１ａと内周側壁部２１ｂ、及び上の絶縁材２５とで、圧電素子２３及び上下の電極板２２、２４を、外周側を除いて包囲する形をなし、筒状本体１１及び錘３１との絶縁を保持している。なお、下の絶縁材２１より上の各部品の外径は、下の絶縁材２１の外径と略同じかやや小さ目とされ、同各部品の内径は、下の絶縁材２１の内周側壁部２１ｂの外径よりやや大き目とされている。また、このように各部品が筒状本体１１にセットされた状態において錘３１の上面３２は筒状部１２の上端１８より低くなるように設定されている。

なお、下の電極板２２は、階段状に折り曲げられた中間線部２２ｂを介して斜め上向きに伸びるコネクタピン部２２ｃを備えており、上の電極板２４も屈曲形成された中間線部２４ｂを介して斜め上向きに伸びるコネクタピン部２４ｃを備えている（図２参照）。そして、このような電極板２２、２４は、筒状本体１１にセットされた際において、コネクタピン部２２ｃ、２４ｃが平面視において平行で、しかも同高さとなるように配置される。

一方、このように各部品がセットされた筒状本体１１における筒状部１２の内側（内周面１６側）には、金属製（鉄製）の固定部材４１が、その円管状の管状部４２を同軸にして上から挿入して固定されている（図４参照）。ただし、本形態では、詳細は後述するが、その挿入は圧入によるものとされている。このため、この管状部（以下、圧入用管状部ともいう）４２の外径は、圧入前において、筒状本体１１の筒状部１２のうち、拡径部１６aより上の内周面１６の内径より、例えば０．１５ｍｍ程度大きく設定されており、上下の全体にわたって同径とされている。ただし、本形態では、圧入用管状部４２の中間部よりやや上において外周面４３に、同心で突出状に形成された押え付け部４４を備えており、その圧入によって固定された状態において、押え付け部４４の外周寄りの下部４５において錘３１の上面３２を所定の圧縮力Ｐで下向きに押え付けている。ただし、本形態では、押え付け部４４はリング状のフランジをなし、その圧縮前は、外周縁に向かうほど下向きに位置するように直線状に傾斜しており、固定状態において押え付け部４４が上向きとなるように撓み変形（弾性変形）され、その反力で錘３１の上面３２を常時、下向きに押え付けている。なお、押え付け部４４の弾性変形による錘３１に対する押え付け力は、圧電素子２３からノック振動に応じた出力が安定して得られるように設定されている。本形態では、圧入後において、このように適切な押え付け力が得られるように、押え付け部４４が適量、弾性変形するようにその断面形状及び寸法が設定されている。なお、本形態では、押え付け部４４の根元の下面が、筒状本体１１における筒状部１２の上端１８と所定の空隙を保持する位置まで圧入されている。

また、本形態では圧入用管状部４２は、外径が押え付け部４４の上下とも同径でストレートに形成されているが、内周面４７のうちの下端寄り部位の内径がやや大きくされて薄肉部４８とされており、この薄肉部４８が圧入後において拡径状にカシメられて筒状本体１１の筒状部１２の内周面１６のうちの拡径部１６ａに押し付けられている。なお、圧入用管状部４２は、その圧入状態において下端が、筒状本体１１の下面１４よりやや上に位置するように設定されている。そして、このような各部品の外周側には、その全体を覆うように、外部表面（アウターケース）５１をなす絶縁樹脂５２（例えば６６ナイロン）がモールド成形されている。同時に、この外部表面５１とともに、同絶縁樹脂が、コネクタピン２２ｃ、２４ｃを包囲し、斜め上向きに延びるコネクタ部５０を形成する形でモールド成形されている。このような本形態のセンサ１は、支持用フランジ１３の下面（底面）１４を内燃機関（エンジン）の外部表面に着座させ、圧入用管状部４２の内側（空孔）にボルトを通してねじ込み方式で固定される。

さて、次にこのような本形態のセンサ１の効果について説明する。本形態のセンサ１では、圧電素子２３を含む各部品の挟み付け固定手段として、従来のように、筒状部の外周面に形成したネジ部にナットをねじ込むことで錘を押える構造とされていない。また、固定部材４１における圧入用管状部４２を筒状本体１１の筒状部１２の内側に圧入している。そして、その押え付け部４４で錘３１を押え付ける構成とされている。このため、圧入時の摩擦等によって発生する微小な金属片が圧電素子の電極又は電極板に付着する危険性がない。

すなわち、筒状部１２のうち、圧電素子２３が収容されている側（外側）でなく、軸線Ｇ側への圧入のため、その圧入過程において、筒状部１２の内周面１６と、圧入用管状部４２の外周面４３との摩擦、摩耗で、発生する金属の微細片は、外部に押し出されることになる。したがって、そのような金属の微細片による短絡等の不具合の発生を防止できるという特有の効果がある。

このように本形態に係るセンサ１によれば、短絡等の不具合を発生させる危険性もなく、信頼性の高いセンサを提供できる。さらには、ナットを要しないため、部品点数の減少を図ることもできる。加えて、本形態では、圧入後において、圧入用管状部４２の下端寄り部位の薄肉部４８が拡径状にカシメられ、筒状部１２の内周面１６の拡径部１６ａに押し付けられているため、高い固定力とシール性が保持されている。

なお、ここで、上記形態のセンサ１の組立（製造）工程について説明する。図３に示したように、筒状本体１１の支持用フランジ１３の上に、各部品を配置してなる半組み立て体における、その筒状部１２の内側に、その上端１８側から固定部材４１を同心状に位置決めし、圧入用管状部４２を臨ませる。その後は、プレス装置において、図４に示したように、図示の下部ダイスＤ１で、筒状本体１１の支持用フランジ１３の下面１４を支持した状態で、上部ダイスＤ２を押し下げて、筒状部１２の内側に、圧入用管状部４２を所定ストローク圧入する。本形態では、この所定ストロークは、押え付け部４４の外周寄り部位の下面４５が図４−Ａに示したように、錘３１の上面３２に当たった後、図４−Ｂに示したように、押え付け部４４が弾性変形して所定の押え付け力で錘３１の上面３２を押え付けるまでとされている。このストロークは上記したように、押え付け部４４の根元が筒状部１２の上端１８と所定の空隙を保持する位置までとされているが、所定の押え付け力が得られる限り、適宜に設定すればよい。

そして、このような圧入の後は図５に示したように、固定部材４１の下方からその圧入用管状部４２の内側に、その下端部の内周面４７の薄肉部４８を拡径するためのダイスＤ３を押込み、その薄肉部４８を押し広げて、筒状部１２の内周面１６の拡径部１６ａに押し付ける。このような組み立て体を、その後、樹脂成形型内にインサートして、コネクタ部５０とともに外部表面５１をなす絶縁樹脂をモールド成形する。こうすることで、図１に示したセンサ１が得られる。

なお、筒状本体１１の筒状部１２の内側に対する、固定部材４１の圧入用管状部４２の圧入における圧入代は、押え付け部４４の弾性変形に抗して、圧入用管状部４２が緩んだり抜けたりせず、両部品相互に十分な固定力が得られる大きさとするのが好ましい。円滑な圧入ができる範囲で、各部品の材質、強度等を考慮して適宜に設定すればよい。なお、圧入用管状部４２の下端部と外周面との角、又は筒状部１２の上端部と内周面との角の、少なくとも一方の角には、周方向に沿って面取りを付与しておくと、圧入が円滑に行われる。また、押え付け部４４が錘３１を押え付ける力は、押え付け部４４の弾性変形により発現される。したがって、適切な押え付け力（挟み付け荷重）が圧電素子に付与されるように、固定部材４１の材質に応じ、その押え付け部４４に圧入時のその変形量を設計又は設定しておく。押え付け部４４における弾性（バネ性）が弱ければ、変形量が大きくなるようにし、逆に強ければ変形量が小さくなるようにする。なお、上記の形態では、押え付け部４４を、圧入用管状部４２の外周にリング状に形成したため、周方向の全体にわたって錘３１を押えることができる。

また、本形態では、押え付け部４４を、フランジ状とし、かつ外周縁に向かうほど下向きに位置するように直線状に傾斜したものとしたが、図６−Ａ，Ｂに示したような各断面形状とすることもできる。圧入用管状部４２を筒状部１２の内側に圧入して固定した状態において、錘３１を弾性的に押え付けることができればよいためであり、したがって、この他にも適宜の断面形状のものとして具体化できる。

なお、上記形態では、固定部材４１における管状部４２を筒状本体１１における筒状部１２の内側に圧入して固定したものについて説明したが、本発明のセンサでは、この管状部４２は、圧入によらないで、筒状部１２の内側に挿入してから固定してもよい。以下、その一例について、図７に基づいて説明する。ただし、このものは、図１に示した実施の形態のものと、基本的に共通するため、同一部位（又は対応する部位）には同一の符号を付し、その相違点のみについて説明する。以下の各例についても同様とする。なお、図７は、図１の拡大図に対応する図である。

すなわち、図７に示したセンサ７１は、その組立前、固定部材４１における管状部４２の外径が、筒状本体１１の筒状部１２のうち、拡径部１６aより上の内周面１６の内径より、若干小さく形成されており、上下の全体にわたって同径とされている。したがって、管状部４２を筒状部１２の内側に挿入する際には、圧入にならず、挿入後において隙間嵌め状態となるように設定されている点のみが、図１の実施の形態のものと相違する。このような本形態のセンサ７１の組み立てにおいては、上記形態と同様の工程で管状部４２を筒状部１２の内側に挿入した後で、管状部４２を筒状部１２に別途の固定手段で固定しておけばよい。固定手段としては、本形態では、図１の形態と同様に、固定部材４１の下方からその管状部４２の内側に、その下端部の内周面４７の薄肉部４８を拡径するためのダイスを押込み、その薄肉部４８を押し広げて、筒状部１２の内周面１６の拡径部１６ａに押し付けることでその固定をしている。そして、その固定状態において押え付け部４４によって錘３１を弾性的に押え付けている。なお、固定手段としては、上記もしたように、管状部４２の外周面と筒状部１２の内周面との隙間にロウ材を流し込んでロウ付けしてもよい。

また、上記した各形態のセンサでは、独立の部品である錘３１を設け、固定部材４１における管状部４２を筒状本体１１における筒状部１２の内側に挿入して固定した状態において、押え付け部４４によってその錘３１を弾性的に押え付けることで、支持用フランジ１３とその錘３１との間で圧電素子２３等の各部品を挟み付けて固定してなる構造のセンサとして具体化したが、本発明のセンサは、ノッキング信号が得られればよく、したがって、このような独立の錘３１は必須のものではない。

図８は、その一例を示したものであり、図７においてその錘３１を省略した点のみが実質的に相違する点である。すなわち、図８のセンサ８１においては、図７においてその錘３１を省略し、筒状部１２を低く（短く）するとともに、管状部４２の押え付け部４４を下げて、その押え付け部４４によって圧電素子２３等の各部品を弾性的に押え付けるようにしたものである。これにより、同各部品を、支持用フランジ１３とその押え付け部４４との間で挟み付けて固定したものである。なお、管状部４２は筒状部１２の内側に圧入して、その固定をするようにしてもよいが、図８においては、圧入によらない挿入によっている。このため、その挿入後に、前記したのと同様、固定部材４１の下方からその管状部４２の内側に、その下端部の内周面４７の薄肉部４８を拡径するためのダイスを押込み、その薄肉部４８を押し広げて、筒状部１２の内周面１６の拡径部１６ａに押し付けることで、固定部材４１を筒状本体１１に固定している。

このような本形態のセンサ８１では、錘を介さず押え付け部４４によって圧電素子２３等の各部品を挟み付けるようにしたため、錘を要しない分、部品点数の削減及び製品（センサ）コストの低減が図られる。ただし、本形態では、押え付け部４４が圧電素子２３等の各部品をできるだけ均一に挟み付け得るように、その押え付け部４４の形状、大きさ、バネ性等を設定するのが好ましい。もっとも、このような本形態のセンサ８１は、ノッキングの検知性能の点では、図１に示したセンサのように、錘があるものに比べると劣る。このため、押え付け部は、独立の錘ではないとしても、錘の作用を担うように形成するのが好ましい。

このようなセンサを具体化した実施の形態を図９〜図１１に基づいて説明する。ただし、このセンサ１０２は、固定部材４１の管状部４２を、筒状本体１１の筒状部１２の内側に圧入したものである点など、図１に示した形態のセンサと基本的に共通する構造を有するため、その相違点を中心として説明し、同一又は共通する部位には同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。すなわち、本形態のセンサ１０２においても、上記した形態のものと実質的に同様に形成された筒状本体１１における支持用フランジ１３の上に、下から順に、断面Ｌ字形をなしかつ一定厚さで環状をなす電気的な絶縁材２１、信号取出し用の環状をなす一方の電極板２２、環状に形成された圧電素子２３、信号取出し用の環状をなす他方の電極板２４、及び一定厚さで環状をなす絶縁材２５が配置されている（図１０参照）。なお、本形態の筒状部１１は、図１に示した実施形態におけるそれと比べるとややその高さが低く設定されている。

一方、上の絶縁材２５の上（上面）には、リング状をなす錘３１が配置されているが、この錘３１は、固定部材４１をなす圧入用管状部４２の上端部外周において一体的に形成されている。すなわち、本形態における固定部材４１は、その圧入用管状部４２の上端部の外周に、上記した図１の形態のセンサにおいて形成されている押え付け部４４に加え、錘３１が一体的に形成されたものとでもいうべきもので、図８における押え付け部４４を錘の作用をするように厚肉にすると共にその図示下側に平坦面部を形成したものとでもいうべきものである。本形態では、このような固定部材４１を図１に示した形態と同様に、その圧入用管状部４２を介して筒状本体１１の筒状部１２の内側に圧入したものである。

すなわち、本形態の固定部材４１は、筒状本体１１の筒状部１２の内側にその上端側から圧入可能に形成された圧入用管状部４２を有するとともに、この圧入用管状部４２の外周面４３にリング状の錘３１が一体的に形成されている。ただし、このリング状の錘３１は、圧入用管状部４２の外周に、弾性変形可能に形成された接続部４９を介して突出状に形成されている。また、本形態において、このような錘３１は、その下面３５がリング状の平面とされ、外周面３６が円筒面とされ、圧入用管状部４２の外周から斜め下向きに延びた接続部４９を介して固定部材４１に一体化されている。さらに、接続部４９の下面は断面視において図示のように円弧状に凹設されて、同接続部４９は若干、薄肉とされて弾性変形しやすくされている。

このような本形態においては、図１１のＡ、Ｂに示したように、固定部材４１の圧入用管状部４２を、各部品をセットしてなる筒状本体１１の筒状部１２の内側にその上端１８側から圧入して固定されている。そして、その圧入後の固定状態において錘３１の部位の下面３５によって上の絶縁材２５を所定の加圧力で押え付けるように、錘３１の部位は、その根元をなす接続部４９を介して圧入前に比べると、若干上向きに弾性変形させられている。しかして、本形態では、接続部４９が上記の形態における押え付け部の役割を果たし、錘３１の部位にて圧電素子２３を含む各部品を所定の荷重で挟み付けている。

なお、本形態の圧入用管状部４２も、その内周面の下端寄り部位４７ｂが、図１１−Ｃに示したように圧入後において拡径状にカシメられて、筒状本体１１の筒状部１２の内周面１６のうちの拡径部１６ａに押し付けられている（図９参照）。このため、強い固定力と共に、高いシール性が保持されている。ただし、本形態では圧入前においてその圧入用管状部４２は、その内外径が錘３１と接続部４９を除いて同径のストレートに形成されている。また、図１の形態と同様に、外部表面５１には絶縁樹脂５２がモールド成形され、各部品の周囲の全体を覆うとともに、斜め上向きのコネクタ部５０を形成している。

このような本形態のセンサ１０２においては、図１に示した上記形態のセンサにおける圧入用管状部４２における押え付け部４４に、錘３１を一体化したものとでもいうべきものである。このため、上記形態のものと同様の効果があることに加えて、独立の錘を要しない分、部品点数を減少できるため、低コスト化が期待される。

なお、接続部４９は圧入後において弾性変形による適切な押え付け力が得られるように、適宜の断面形状ないし厚みとすればよい。本形態では、接続部４９を錘の部位より若干薄肉としたが、多く弾性変形させることで、所定の押え付け力を確保したい場合には、図１２に示したように、断面視において錘３１に連なる接続部４９をさらに薄肉としたり、或いは、切欠き状の凹部を設けるなど、撓み変形がし易くなるように設計すればよい。また、弾性変形により所定の押え付け力を確保できる限り、格別、薄肉としなくてもよいなど、適切な押え付け力が得られるように、材質、形状等に応じて適宜に、設計すればよい。

なお、いずれにしても、固定部材４１に形成された錘３１が、圧入後において絶縁材２５を押え付けているとき、すなわち、接続部４９が弾性変形しているときにおいて、圧電素子２３の上面に対向する錘３１の部位の下面３５が、圧電素子２３の上面に平行になるようにし、圧電素子に対する適切な押え付けができるようにするのが好ましい。

また、前記形態のセンサ１０２においても、図１３に示したように、管状部４２は筒状部１２の内側に、圧入によらない挿入としてセットしてもよい。そして、この場合には、管状部４２の挿入後に、前記したのと同様、その下端寄り部位４７ｂを押し広げて（カシメ変形して）、筒状部１２の内周面１６の拡径部１６ａに押し付けるなどして、固定部材４１を筒状本体１１に固定すればよい。

上記した各実施の形態のセンサでは、いずれも、固定部材４１の管状部４２を、筒状本体１１の筒状部１２の内側に圧入等によって挿入して、筒状本体１１に対して固定部材４１を固定した場合を例示したが、本発明のセンサではこのような挿入によらず、ねじ込み方式としてもよい。図１４は、その一例を示したものである。このものでは、図１の実施の形態において、固定部材４１における管状部４２の図示下寄り部位の外周面４３にねじ（雄ねじ）４３ｂを形成しておく。一方、これと嵌まり合う筒状部１２の内側（内周面１６）の部位にねじ（雌ねじ）１６ｂを形成しておく。そして、管状部４２を上から筒状部１２の内側に入れてねじ込んで締め付けることで、その押え付け部４４で錘３１を介して、圧電素子等の各部品を押え付けるようにしてもよい。なお、このようなねじ込み方式による場合においても、錘がなくともセンサとして具体化できる。

本発明は、上記した実施の形態のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜に設計変更して具体化できる。上記の各形態では、コネクタ部が斜め上向きに突出したもので具体化したが、この向きがいずれであっても本発明が具体化できることはいうまでもない。また、上記形態では、圧電素子を上下から２枚の電極板で挟む構造のものにおいて具体化したが、片面に２つの電極を形成した圧電素子を用いる場合には、その片面に２枚の電極板を配置したものにおいても具体化できる。

本発明のノッキングセンサの実施の形態を示す正面断面図及び拡大図。 固定部材を除く各部品を説明する分解断面図。 固定部材を圧入する前の断面図。 固定部材の圧入工程の説明用断面図。 固定部材の圧入後のカシメ工程の説明用断面図。 固定部材の押え付け部の別例を示す断面図。 本発明のセンサの別の実施の形態を示す要部拡大断面図。 本発明のセンサの別の実施の形態を示す要部拡大断面図。 本発明のセンサの別の実施の形態を示す正面断面図及び拡大図。 固定部材を除く各部品を説明する分解断面図。 固定部材の圧入工程及びその後のカシメ工程の説明用断面図。 固定部材の錘の部位と接続部の別例を示す断面図。 図９において圧入によらない挿入とした実施の形態を示す要部拡大断面図。 本発明のセンサの別の実施の形態を示す要部拡大断面図。

符号の説明

１，７１，８１、１０２ ノッキングセンサ
１１ 筒状本体
１２ 筒状部
１３ 支持用フランジ
１６ａ 筒状部の内周面の拡径部
１８ 筒状部の上端
２１，２５ 絶縁材
２２，２４ 電極板
２３ 圧電素子
３１ リング状の錘
４１ 固定部材
４２ 管状部
４４ 押え付け部
４９ 接続部

Claims (13)

1. 筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品を配置して固定してなるノッキングセンサにおいて、
   弾性変形して前記各部品を押え付け可能の押え付け部を外周に突出状に備えかつ前記筒状部の内側にその上端側から挿入可能に形成された管状部を有する固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定するとともに、その固定状態において前記押え付け部によって前記各部品を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該押え付け部との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサ。
2. 筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品が配置されるとともに、これら各部品の上にリング状の錘が配置され、この状態において前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなるノッキングセンサにおいて、
   弾性変形して前記錘を押え付け可能の押え付け部を外周に突出状に備えかつ前記筒状部の内側にその上端側から挿入可能に形成された管状部を有する固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定するとともに、その固定状態において前記押え付け部によって前記錘を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサ。
3. 前記筒状部は、その内周面のうち、前記管状部の挿入における先端寄り部位に対応する部位に、拡径された拡径部を備えており、挿入された前記管状部の先端寄り部位が拡径状にカシメ変形されて前記拡径部の内周面に押し付けられて、前記管状部が前記筒状部の内側に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のノッキングセンサ。
4. 筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品を配置して固定してなるノッキングセンサにおいて、
   弾性変形して前記各部品を押え付け可能の押え付け部を外周に突出状に備えかつ前記筒状部の内側にその上端側から圧入可能に形成された管状部を有する固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から圧入することによって固定するとともに、その固定状態において前記押え付け部によって前記各部品を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該押え付け部との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサ。
5. 筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品が配置されるとともに、これら各部品の上にリング状の錘が配置され、この状態において前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなるノッキングセンサにおいて、
   弾性変形して前記錘を押え付け可能の押え付け部を外周に突出状に備えかつ前記筒状部の内側にその上端側から圧入可能に形成された管状部を有する固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から圧入することによって固定するとともに、その固定状態において前記押え付け部によって前記錘を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサ。
6. 前記押え付け部を、前記管状部の外周にリング状に形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のノッキングセンサ。
7. 筒状部の下端の外周に支持用フランジを有する筒状本体におけるその筒状部の外周であって前記支持用フランジ上に、絶縁材、電極板、及び環状に形成された圧電素子の各部品が配置されるとともに、これら各部品の上にリング状の錘が配置され、この状態において前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなるノッキングセンサにおいて、
   前記錘が、前記筒状部の内側にその上端側から圧入可能に形成された管状部を有する固定部材であってその管状部の外周に、弾性変形可能な接続部を介して突出状に形成されており、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から圧入することによって固定するとともに、その固定状態において前記錘の部位によって前記各部品を弾性的に押え付けることで、前記支持用フランジと該錘との間で前記各部品を挟み付けて固定してなることを特徴とするノッキングセンサ。
8. 前記錘の部位を、前記管状部の外周にリング状に形成したことを特徴とする請求項７に記載のノッキングセンサ。
9. 前記接続部を、前記錘の部位より薄肉に形成したことを特徴とする請求項７又は８に記載のノッキングセンサ。
10. 前記筒状部は、その内周面のうち、前記管状部の圧入における先端寄り部位に対応する部位に、拡径された拡径部を備えており、圧入された前記管状部の先端寄り部位が拡径状にカシメ変形されて前記拡径部の内周面に押し付けられていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載のノッキングセンサ。
11. 前記錘が、前記筒状部の内側にその上端側から圧入可能に形成された管状部を有する固定部材であってその管状部の外周に、弾性変形可能な接続部を介して突出状に形成されており、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から圧入することによって固定することに代えて、
    前記錘が、前記筒状部の内側にその上端側から挿入可能に形成された管状部を有する固定部材であってその管状部の外周に、弾性変形可能な接続部を介して突出状に形成されており、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定することとしたことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のノッキングセンサ。
12. 前記筒状部は、その内周面のうち、前記管状部の挿入における先端寄り部位に対応する部位に、拡径された拡径部を備えており、挿入された前記管状部の先端寄り部位が拡径状にカシメ変形されて前記拡径部の内周面に押し付けられていることを特徴とする請求項１１に記載のノッキングセンサ。
13. 前記固定部材を、その管状部を前記筒状部の内側にその上端側から挿入して固定することに代えて、
    前記固定部材における管状部の外周面にねじを形成して前記筒状部の内側にねじ込み方式で固定してなることを特徴とする請求項１、２又は１１に記載のノッキングセンサ。

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