以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[圧力検出システムの構成]
図1は、実施の形態に係る圧力検出システム1の概略構成図である。
この圧力検出システム1は、内燃機関10における燃焼室C内の圧力(燃焼圧)を検出する圧力検出装置20と、圧力検出装置20に対する給電を行うとともに圧力検出装置20が検出した圧力に基づいて内燃機関10の動作を制御する制御装置80と、圧力検出装置20と制御装置80とを電気的に接続する接続ケーブル90とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[Configuration of pressure detection system]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a pressure detection system 1 according to an embodiment.
The pressure detection system 1 detects the pressure (combustion pressure) in the combustion chamber C in the internal combustion engine 10, and supplies power to the pressure detection device 20 and based on the pressure detected by the pressure detection device 20. A control device 80 that controls the operation of the internal combustion engine 10 and a connection cable 90 that electrically connects the pressure detection device 20 and the control device 80 are provided.
ここで、圧力の検出対象となる内燃機関10は、内部にシリンダが形成されたシリンダブロック11と、シリンダ内を往復運動するピストン12と、シリンダブロック11に締結されてピストン12等とともに燃焼室Cを構成するシリンダヘッド13とを有している。また、シリンダヘッド13には、燃焼室Cと外部とを連通する連通孔13aが設けられている。そして、この連通孔13aに、圧力検出装置20の先端側を挿入するとともに、圧力検出装置20に設けられたリブ部312b(後述する図2参照)をシリンダヘッド13に固定することで、内燃機関10に対して圧力検出装置20を取り付けている。ここで、内燃機関10を構成するシリンダブロック11、ピストン12およびシリンダヘッド13は、鋳鉄やアルミニウム等、導電性を有する金属材料で構成されている。
Here, the internal combustion engine 10 to be pressure-detected includes a cylinder block 11 in which a cylinder is formed, a piston 12 that reciprocates in the cylinder, and a combustion chamber C that is fastened to the cylinder block 11 together with the piston 12 and the like. The cylinder head 13 is configured. Further, the cylinder head 13 is provided with a communication hole 13a that allows the combustion chamber C to communicate with the outside. And while inserting the front end side of the pressure detection apparatus 20 in this communicating hole 13a, the rib part 312b (refer FIG. 2 mentioned later) provided in the pressure detection apparatus 20 is fixed to the cylinder head 13, thereby making the internal combustion engine. The pressure detection device 20 is attached to 10. Here, the cylinder block 11, the piston 12, and the cylinder head 13 constituting the internal combustion engine 10 are made of a conductive metal material such as cast iron or aluminum.
[圧力検出装置の構成]
図2は、圧力検出装置20の側面図である。図3は、圧力検出装置20の断面図(図2のIII−III断面図)である。図4は、圧力検出装置20の先端側の拡大断面図である。
[Configuration of pressure detector]
FIG. 2 is a side view of the pressure detection device 20. FIG. 3 is a cross-sectional view of the pressure detection device 20 (III-III cross-sectional view of FIG. 2). FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the front end side of the pressure detection device 20.
本実施の形態の圧力検出装置20は、外部に露出する筐体部30と、圧力を検出するための各種機構を含み、ほぼ全体が筐体部30に収容されるとともに一部(後述する接続部材54)が外部に露出するように設けられる検出機構部40と、筐体部30の外周面に取り付けられるシール部70とを有している。そして、この圧力検出装置20は、図1に示す内燃機関10に対し、図2における左側(筐体部30が露出する部位)が燃焼室C(図1において下側)を向くとともに、図2における右側(検出機構部40が露出する部位)が外部(図1において上方)を向くように取り付けられる。また、この状態において、シール部70は、シリンダヘッド13に設けられた連通孔13aの内部に位置する。なお、以下の説明では、図2において、図中左に向かう側を圧力検出装置20の「先端側」と称し、図中右に向かう側を圧力検出装置20の「後端側」と称する。また、以下の説明では、図2に一点鎖線で示す圧力検出装置20の中心線方向を、単に中心線方向と称する。
The pressure detection device 20 according to the present embodiment includes a casing 30 exposed to the outside and various mechanisms for detecting pressure, and is almost entirely housed in the casing 30 and partially (a connection described later) The detection mechanism part 40 provided so that the member 54) may be exposed outside, and the seal part 70 attached to the outer peripheral surface of the housing | casing part 30 are provided. The pressure detection device 20 has a left side in FIG. 2 (a portion where the casing 30 is exposed) facing the combustion chamber C (lower side in FIG. 1) with respect to the internal combustion engine 10 shown in FIG. Is attached so that the right side (the portion where the detection mechanism 40 is exposed) faces outward (upward in FIG. 1). Further, in this state, the seal portion 70 is positioned inside the communication hole 13 a provided in the cylinder head 13. In the following description, in FIG. 2, the side toward the left in the drawing is referred to as the “front end side” of the pressure detection device 20, and the side toward the right in the drawing is referred to as the “rear end side” of the pressure detection device 20. In the following description, the center line direction of the pressure detection device 20 indicated by a one-dot chain line in FIG. 2 is simply referred to as a center line direction.
[筐体部の構成]
筐体部30は、先端側筐体31と、先端側筐体31の先端側に取り付けられたダイアフラムヘッド32と、先端側筐体31の後端側に取り付けられた後端側筐体33とを備えている。ここで、本実施の形態では、先端側筐体31および後端側筐体33が、筐体の一例として機能しており、ダイアフラムヘッド32が、変形部材の一例として機能している。
[Configuration of the casing]
The housing unit 30 includes a front end side housing 31, a diaphragm head 32 attached to the front end side of the front end side housing 31, and a rear end side housing 33 attached to the rear end side of the front end side housing 31. It has. Here, in the present embodiment, the front end side casing 31 and the rear end side casing 33 function as an example of a casing, and the diaphragm head 32 functions as an example of a deformable member.
(先端側筐体)
先端側筐体31は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。この先端側筐体31は、導電性を有するとともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。
(Front side housing)
The front end side housing 31 is a member having a hollow structure and exhibiting a tubular shape as a whole. The distal end side casing 31 is made of a metal material such as stainless steel having conductivity and high heat resistance and acid resistance.
この先端側筐体31は、相対的に先端側に位置する第1先端側筐体311と、相対的に後端側に位置する第2先端側筐体312とを有している。ここで、先端側筐体31では、第1先端側筐体311の後端側の外周面と、第2先端側筐体312の先端側の内周面とを、レーザ溶接することで、両者を一体化させる構成となっている。そして、第1先端側筐体311の先端側には、レーザ溶接によってダイアフラムヘッド32が取り付けられるとともに、第2先端側筐体312の後端側には、はめ合いによって後端側筐体33が取り付けられる。
The distal end side casing 31 includes a first distal end side casing 311 positioned relatively on the distal end side and a second distal end side casing 312 positioned relatively on the rear end side. Here, in the distal end side casing 31, both the outer peripheral surface on the rear end side of the first distal end side casing 311 and the inner peripheral surface on the distal end side of the second distal end side casing 312 are laser-welded. Is configured to be integrated. The diaphragm head 32 is attached to the front end side of the first front end side housing 311 by laser welding, and the rear end side housing 33 is fitted to the rear end side of the second front end side case 312 by fitting. It is attached.
ここで、第1先端側筐体311の外周面には、シール部70を構成する第1シール部材71(詳細は後述する)を装着するための凹部311aが設けられている。また、第1先端側筐体311の内部には、先端側において第1の直径に設定された部位と、後端側において第1の直径よりも大きい第2の直径に設定された部位とが存在しており、これら2つの部位の境界には、両者を接続する内側段差部311bが設けられている。
Here, a concave portion 311 a for mounting a first seal member 71 (details will be described later) constituting the seal portion 70 is provided on the outer peripheral surface of the first distal end side housing 311. Further, inside the first front end side housing 311, there are a part set to the first diameter on the front end side and a part set to a second diameter larger than the first diameter on the rear end side. There is an inner step 311b connecting the two parts at the boundary between these two parts.
一方、第2先端側筐体312の外周面には、第1シール部材71とともにシール部70を構成する第2シール部材72(詳細は後述する)を装着するための凹部312aが設けられている。また、第2先端側筐体312の外周面のうち、上記凹部312aよりも後端側には、外側に突出するリング状のリブ部312bが設けられている。このリブ部312bは、上述したように、圧力検出装置20を内燃機関10(より具体的にはシリンダヘッド13)に固定するために用いられる。
On the other hand, the outer peripheral surface of the second distal end side housing 312 is provided with a concave portion 312a for mounting a second seal member 72 (details will be described later) constituting the seal portion 70 together with the first seal member 71. . Further, on the outer peripheral surface of the second front end side housing 312, a ring-shaped rib portion 312 b protruding outward is provided on the rear end side of the recess 312 a. As described above, the rib portion 312b is used to fix the pressure detection device 20 to the internal combustion engine 10 (more specifically, the cylinder head 13).
(ダイアフラムヘッド)
ダイアフラムヘッド32は、全体として円板状を呈する部材である。このダイアフラムヘッド32は、導電性を有するとともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。特に、この例では、ダイアフラムヘッド32および上記先端側筐体31を、同じ材料で構成している。
(Diaphragm head)
The diaphragm head 32 is a member having a disk shape as a whole. The diaphragm head 32 is made of a metal material such as stainless steel having conductivity and high heat resistance and acid resistance. In particular, in this example, the diaphragm head 32 and the distal end side casing 31 are made of the same material.
このダイアフラムヘッド32は、先端側における中央部に凹部32bが形成されるとともに、外部(燃焼室C側)に露出することで圧力を受ける圧力受面(表面)32aと、圧力受面32aの裏側となる裏面を環状に切り欠くことによって設けられた凹部32cと、凹部32cの存在により、結果として圧力受面32aの中央部(凹部32bの形成部位)から後端側に突出する凸部32dとを有している。このダイアフラムヘッド32は、第1先端側筐体311における先端側の開口部を塞ぐように設けられている。そして、ダイアフラムヘッド32と第1先端側筐体311との境界部には、外周面の一周にわたってレーザ溶接が施されている。
The diaphragm head 32 has a concave portion 32b formed at the central portion on the tip side, a pressure receiving surface (surface) 32a that receives pressure by being exposed to the outside (combustion chamber C side), and a back side of the pressure receiving surface 32a. A concave portion 32c provided by cutting the back surface into a ring shape, and a convex portion 32d protruding to the rear end side from the central portion (formation portion of the concave portion 32b) of the pressure receiving surface 32a due to the presence of the concave portion 32c. have. The diaphragm head 32 is provided so as to close the opening on the distal end side of the first distal end side housing 311. Laser welding is performed on the boundary between the diaphragm head 32 and the first distal end side housing 311 over the entire circumference of the outer peripheral surface.
(後端側筐体)
後端側筐体33は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。この後端側筐体33は、導電性を有するとともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。ただし、内燃機関10に圧力検出装置20を装着した状態において、後端側筐体33は、内燃機関10の外部に位置することから、上述した先端側筐体31よりも耐熱性および耐酸性が低い材料を用いることができる。
(Rear end housing)
The rear end side housing 33 is a member having a hollow structure and exhibiting a tubular shape as a whole. The rear end housing 33 is made of a metal material such as stainless steel having conductivity and high heat resistance and acid resistance. However, in a state where the pressure detection device 20 is mounted on the internal combustion engine 10, the rear end side housing 33 is located outside the internal combustion engine 10, and thus has higher heat resistance and acid resistance than the front end side housing 31 described above. Low materials can be used.
この後端側筐体33は、相対的に先端側に位置する第1後端側筐体331と、相対的に後端側に位置する第2後端側筐体332とを有する。ここで、後端側筐体33では、第1後端側筐体331の後端側の内周面に、第2後端側筐体332の先端側の外周面をはめ込むことで、両者を一体化させる構成となっている。そして、第1後端側筐体331の先端側には、はめ合いによって先端側筐体31(より具体的には第2先端側筐体312)が取り付けられるとともに、第2後端側筐体332の後端側には、はめ込みによって接続部材54(詳細は後述する)が取り付けられる。
The rear end side housing 33 includes a first rear end side housing 331 positioned relatively on the front end side and a second rear end side housing 332 positioned relatively on the rear end side. Here, in the rear end side casing 33, the outer peripheral surface on the front end side of the second rear end side casing 332 is fitted into the inner peripheral surface on the rear end side of the first rear end side casing 331, thereby It is configured to be integrated. The front end side casing 31 (more specifically, the second front end side casing 312) is attached to the front end side of the first rear end side casing 331 by fitting, and the second rear end side casing is also mounted. A connecting member 54 (details will be described later) is attached to the rear end side of 332 by fitting.
[検出機構部の構成]
検出機構部40は、圧電素子41と、先端電極部材42と、第1後端電極部材43と、第2後端電極部材44とを備えている。また、検出機構部40は、絶縁リング45と、第1コイルバネ46と、伝導部材47と、保持部材48とを備えている。さらに、検出機構部40は、加圧部材49と、支持部材50と、第2コイルバネ51と、収容部材52とを備えている。さらにまた、検出機構部40は、回路基板53と、接続部材54と、接地板55と、Oリング56とを備えている。また、検出機構部40は、突き当てパイプ57を備えている。そして、検出機構部40は、絶縁パイプ60と、第1絶縁部材61と、第2絶縁部材62と、第3絶縁部材63とを備えている。ここで、本実施の形態では、加圧部材49および支持部材50が、付与部材の一例として機能しており、第1後端電極部材43および第2後端電極部材44が、第2伝達部材の一例として機能している。
[Configuration of detection mechanism]
The detection mechanism unit 40 includes a piezoelectric element 41, a tip electrode member 42, a first rear end electrode member 43, and a second rear end electrode member 44. The detection mechanism unit 40 includes an insulating ring 45, a first coil spring 46, a conductive member 47, and a holding member 48. Further, the detection mechanism unit 40 includes a pressure member 49, a support member 50, a second coil spring 51, and a housing member 52. Furthermore, the detection mechanism unit 40 includes a circuit board 53, a connection member 54, a ground plate 55, and an O-ring 56. Further, the detection mechanism unit 40 includes an abutment pipe 57. The detection mechanism unit 40 includes an insulating pipe 60, a first insulating member 61, a second insulating member 62, and a third insulating member 63. Here, in the present embodiment, the pressure member 49 and the support member 50 function as an example of the applying member, and the first rear end electrode member 43 and the second rear end electrode member 44 are the second transmission member. Functions as an example.
(圧電素子)
検出素子の一例としての圧電素子41は、全体として円柱状を呈する部材である。この圧電素子41は、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を備えている。圧電縦効果とは、圧電体の電荷発生軸と同一方向の応力印加軸に外力を加えると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生することをいう。この圧電素子41は、先端側筐体31の内側であって、ダイアフラムヘッド32の後端側に配置されている。この圧電素子41は、中心線方向が応力印加軸の方向となるように、先端側筐体31内に収容されている。ここで、圧電素子41は、先端側筐体31の内部に設けられた加圧部材49の内側であって、この加圧部材49の内部に設けられた絶縁パイプ60の内側に配置されている。また、圧電素子41の外径は、この圧電素子41を内部に収容する絶縁パイプ60の内径よりもわずかに小さい。そして、圧電素子41の先端側の面は、先端電極部材42の後端側の面と接触している。一方、圧電素子41の後端側の面は、第1後端電極部材43の先端側の面と接触している。また、圧電素子41の外周面は、絶縁パイプ60の内周面と対峙している。このように、加圧部材49の内周面と圧電素子41の外周面との間に、絶縁パイプ60を設けることにより、加圧部材49および圧電素子41は、直接には接触しない。
(Piezoelectric element)
The piezoelectric element 41 as an example of the detection element is a member having a cylindrical shape as a whole. The piezoelectric element 41 includes a piezoelectric body that exhibits the piezoelectric action of the piezoelectric longitudinal effect. The piezoelectric longitudinal effect means that when an external force is applied to the stress application axis in the same direction as the charge generation axis of the piezoelectric body, charges are generated on the surface of the piezoelectric body in the charge generation axis direction. The piezoelectric element 41 is disposed inside the front end side casing 31 and on the rear end side of the diaphragm head 32. The piezoelectric element 41 is accommodated in the distal end side casing 31 so that the center line direction is the direction of the stress application axis. Here, the piezoelectric element 41 is disposed inside the pressurizing member 49 provided inside the distal end side housing 31 and inside the insulating pipe 60 provided inside the pressurizing member 49. . The outer diameter of the piezoelectric element 41 is slightly smaller than the inner diameter of the insulating pipe 60 that accommodates the piezoelectric element 41 inside. The front surface of the piezoelectric element 41 is in contact with the rear surface of the front electrode member 42. On the other hand, the rear end surface of the piezoelectric element 41 is in contact with the front end surface of the first rear end electrode member 43. The outer peripheral surface of the piezoelectric element 41 is opposed to the inner peripheral surface of the insulating pipe 60. Thus, by providing the insulating pipe 60 between the inner peripheral surface of the pressurizing member 49 and the outer peripheral surface of the piezoelectric element 41, the pressurizing member 49 and the piezoelectric element 41 are not in direct contact.
次に、圧電素子41に圧電横効果を利用した場合を例示する。圧電横効果とは、圧電体の電荷発生軸に対して直交する位置にある応力印加軸に外力を加えると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生することをいう。薄板状に薄く形成した圧電体を複数枚積層して構成しても良く、このように積層することで、圧電体に発生する電荷を効率的に集めてセンサの感度を上げることができる。圧電素子41で使用可能な圧電体としては、圧電縦効果及び圧電横効果を有するランガサイト系結晶(ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、LTGA)や水晶、ガリウムリン酸塩などを使用することを例示することができる。なお、本実施の形態の圧電素子41では、圧電体としてLTGA単結晶を用いている。
Next, a case where the piezoelectric lateral effect is used for the piezoelectric element 41 will be exemplified. The piezoelectric lateral effect means that when an external force is applied to a stress application axis at a position orthogonal to the charge generation axis of the piezoelectric body, charges are generated on the surface of the piezoelectric body in the charge generation axis direction. A plurality of thinly formed piezoelectric bodies may be laminated, and by laminating in this way, the charge generated in the piezoelectric bodies can be efficiently collected to increase the sensitivity of the sensor. Examples of the piezoelectric material that can be used in the piezoelectric element 41 include using a langasite crystal (a langasite, langagate, langanite, LTGA) having a piezoelectric longitudinal effect and a piezoelectric transverse effect, crystal, gallium phosphate, or the like. can do. In the piezoelectric element 41 of the present embodiment, an LTGA single crystal is used as the piezoelectric body.
(先端電極部材)
第1伝達部材の一例としての先端電極部材42は、全体として円柱状を呈する部材である。この先端電極部材42は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。また、先端電極部材42の先端側の面における中央部には、アルミナやジルコニア等を含む、絶縁性を呈するセラミックス材料をコートしてなる絶縁皮膜42aが形成されている。ここで、絶縁伝達部の一例としての絶縁皮膜42aは、例えば円形状を呈するようになっており、その直径は、ダイアフラムヘッド32の裏面に設けられた凸部32dの直径よりも大きく、加圧部材49の先端側に設けられた開口部の直径よりも小さい。
(Tip electrode member)
The tip electrode member 42 as an example of the first transmission member is a member having a cylindrical shape as a whole. The tip electrode member 42 is made of a metal material such as stainless steel having electrical conductivity and high heat resistance. In addition, an insulating film 42a formed by coating an insulating ceramic material containing alumina, zirconia, or the like is formed at the center portion of the tip electrode surface of the tip electrode member 42. Here, the insulating film 42a as an example of the insulating transmission portion has, for example, a circular shape, and the diameter thereof is larger than the diameter of the convex portion 32d provided on the back surface of the diaphragm head 32, and the pressure is increased. The diameter of the opening provided on the tip side of the member 49 is smaller.
この先端電極部材42は、先端側筐体31の内部に設けられた加圧部材49の内側に配置されている。そして、先端電極部材42は、ダイアフラムヘッド32の後端側であって、圧電素子41の先端側に配置されている。ただし、先端電極部材42は、上述した圧電素子41とは異なり、絶縁パイプ60内に収容されていない。また、先端電極部材42の外径は、この先端電極部材42を内部に収容する加圧部材49の内径よりもわずかに小さい。そして、先端電極部材42の先端側の面のうち、絶縁皮膜42aが設けられている中央部の領域は、ダイアフラムヘッド32の裏面に設けられた凸部32dの後端側の面と接触している。また、先端電極部材42の先端側の面のうち、絶縁皮膜42aが設けられていない周縁部の領域は、加圧部材49の先端側に設けられた開口部の裏側の面に接触している。一方、先端電極部材42の後端側の面は、圧電素子41の先端側の面に接触している。また、先端電極部材42の外周面は、加圧部材49の内周面と対峙している。
The tip electrode member 42 is disposed inside a pressurizing member 49 provided in the tip side casing 31. The front electrode member 42 is disposed on the rear end side of the diaphragm head 32 and on the front end side of the piezoelectric element 41. However, unlike the piezoelectric element 41 described above, the tip electrode member 42 is not accommodated in the insulating pipe 60. Further, the outer diameter of the tip electrode member 42 is slightly smaller than the inner diameter of the pressure member 49 that accommodates the tip electrode member 42 therein. And the area | region of the center part in which the insulating film 42a was provided among the surfaces of the front end side of the front end electrode member 42 is in contact with the surface of the rear end side of the convex part 32d provided in the back surface of the diaphragm head 32. Yes. In addition, the peripheral edge region where the insulating film 42 a is not provided in the tip-side surface of the tip electrode member 42 is in contact with the surface on the back side of the opening provided on the tip side of the pressure member 49. . On the other hand, the rear end surface of the front electrode member 42 is in contact with the front end surface of the piezoelectric element 41. In addition, the outer peripheral surface of the tip electrode member 42 is opposed to the inner peripheral surface of the pressure member 49.
(第1後端電極部材)
第1後端電極部材43は、全体として円板状を呈する部材である。この第1後端電極部材43は、導電性を有するとともに耐熱性が高く、圧電素子41との熱膨張差が小さいステンレス等の金属材料によって構成されている。
(First rear end electrode member)
The first rear end electrode member 43 is a member having a disk shape as a whole. The first rear end electrode member 43 is made of a metal material such as stainless steel having conductivity, high heat resistance, and small thermal expansion difference from the piezoelectric element 41.
この第1後端電極部材43は、先端側筐体31の内部に設けられた加圧部材49の内側に配置されている。そして、第1後端電極部材43は、圧電素子41の後端側であって、第2後端電極部材44の先端側に配置されている。ここで、第1後端電極部材43は、加圧部材49の内部に設けられた絶縁パイプ60の内側に配置されている。また、第1後端電極部材43の外径は、圧電素子41の外径とほぼ同じであって、絶縁パイプ60の内径よりもわずかに小さい。そして、第1後端電極部材43の先端側の面は、圧電素子41の後端側の面と接触している。一方、第1後端電極部材43の後端側の面は、第2後端電極部材44の先端側の面と接触している。また、第1後端電極部材43の外周面は、絶縁パイプ60の内周面と対峙している。このように、加圧部材49の内周面と第1後端電極部材43の外周面との間に、絶縁パイプ60を設けることにより、加圧部材49および第1後端電極部材43は、直接には接触しない。
The first rear end electrode member 43 is disposed inside a pressure member 49 provided inside the front end side casing 31. The first rear end electrode member 43 is disposed on the rear end side of the piezoelectric element 41 and on the front end side of the second rear end electrode member 44. Here, the first rear end electrode member 43 is disposed inside the insulating pipe 60 provided inside the pressurizing member 49. Further, the outer diameter of the first rear end electrode member 43 is substantially the same as the outer diameter of the piezoelectric element 41 and is slightly smaller than the inner diameter of the insulating pipe 60. The front end surface of the first rear end electrode member 43 is in contact with the rear end surface of the piezoelectric element 41. On the other hand, the rear end surface of the first rear end electrode member 43 is in contact with the front end surface of the second rear end electrode member 44. In addition, the outer peripheral surface of the first rear end electrode member 43 is opposed to the inner peripheral surface of the insulating pipe 60. Thus, by providing the insulating pipe 60 between the inner peripheral surface of the pressurizing member 49 and the outer peripheral surface of the first rear end electrode member 43, the pressurization member 49 and the first rear end electrode member 43 are There is no direct contact.
(第2後端電極部材)
第2後端電極部材44は、全体として独楽状を呈し、その断面がT字状を呈する部材である。この第2後端電極部材44は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この第2後端電極部材44は、円板状を呈し且つ先端側に位置する本体部44aと、円柱状を呈し且つ本体部44aの後端側の面における中央部から後端側に向かって突出する第1凸部44bと、円柱状を呈し且つ第1凸部44bの後端からさらに後端側に向かって突出する第2凸部44cとを備えている。ここで、第1凸部44bの直径は本体部44aの直径よりも小さく、第2凸部44cの直径は第1凸部44bの直径よりも小さい。
(Second rear end electrode member)
The second rear end electrode member 44 is a member that exhibits a top-like shape as a whole and has a T-shaped cross section. The second rear end electrode member 44 is made of a metal material such as stainless steel having conductivity and high heat resistance. The second rear end electrode member 44 has a disk-like body portion 44a positioned on the front end side, and a columnar shape, and a central portion on the rear end side surface of the main body portion 44a from the rear end side toward the rear end side. A first convex portion 44b that protrudes and a second convex portion 44c that has a cylindrical shape and protrudes further toward the rear end side from the rear end of the first convex portion 44b are provided. Here, the diameter of the first convex portion 44b is smaller than the diameter of the main body portion 44a, and the diameter of the second convex portion 44c is smaller than the diameter of the first convex portion 44b.
この第2後端電極部材44は、先端側筐体31の内部に設けられた加圧部材49の内側に配置されている。ここで、第2後端電極部材44における本体部44aの先端側は、加圧部材49の内部に設けられた絶縁パイプ60の内側に配置されている。これに対し、第2後端電極部材44のこれよりも後端側となる部位は、この絶縁パイプ60の外側に配置されている。また、第2後端電極部材44における本体部44aの外径は、圧電素子41の外径とほぼ同じであって、絶縁パイプ60の内径よりもわずかに小さい。そして、第2後端電極部材44における本体部44aの先端側の面は、第1後端電極部材43の後端側の面と接触している。一方、本体部44aの後端側の面は、絶縁リング45の先端側の面と接触している。また、第2後端電極部材44における第1凸部44bの外周面は、その先端側が絶縁リング45の内周面と接触しており、その後端側がエアギャップを介して支持部材50の内周面と対峙している。さらに、第2後端電極部材44における第2凸部44cの外周面は、エアギャップを介して支持部材50の内周面と対峙しており、また、外周面に装着された第1コイルバネ46を介して伝導部材47に接触している。このように、加圧部材49の内周面と第2後端電極部材44の外周面との間に、絶縁パイプ60、エアギャップおよび絶縁リング45を設けることで、加圧部材49と第2後端電極部材44とは、直接には接触しない。また、支持部材50の内周面と第2後端電極部材44の外周面との間に、エアギャップを設けることで、支持部材50と第2後端電極部材44とは、直接には接触しない。
The second rear end electrode member 44 is disposed inside a pressure member 49 provided in the front end side casing 31. Here, the front end side of the main body 44 a of the second rear end electrode member 44 is disposed inside the insulating pipe 60 provided inside the pressurizing member 49. On the other hand, a portion of the second rear end electrode member 44 that is on the rear end side than this is disposed outside the insulating pipe 60. Further, the outer diameter of the main body 44 a in the second rear end electrode member 44 is substantially the same as the outer diameter of the piezoelectric element 41 and is slightly smaller than the inner diameter of the insulating pipe 60. The front end surface of the main body 44 a of the second rear end electrode member 44 is in contact with the rear end surface of the first rear end electrode member 43. On the other hand, the rear end surface of the main body 44 a is in contact with the front end surface of the insulating ring 45. Further, the outer peripheral surface of the first convex portion 44b in the second rear end electrode member 44 is in contact with the inner peripheral surface of the insulating ring 45 at the front end side, and the rear end side is the inner periphery of the support member 50 via the air gap. Face to face. Furthermore, the outer peripheral surface of the second convex portion 44c in the second rear end electrode member 44 faces the inner peripheral surface of the support member 50 through the air gap, and the first coil spring 46 mounted on the outer peripheral surface. The conductive member 47 is in contact via As described above, by providing the insulating pipe 60, the air gap, and the insulating ring 45 between the inner peripheral surface of the pressurizing member 49 and the outer peripheral surface of the second rear end electrode member 44, The rear end electrode member 44 is not in direct contact. Further, by providing an air gap between the inner peripheral surface of the support member 50 and the outer peripheral surface of the second rear end electrode member 44, the support member 50 and the second rear end electrode member 44 are in direct contact with each other. do not do.
(絶縁リング)
絶縁リング45は、全体として環状を呈する部材である。この絶縁リング45は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。
(Insulation ring)
The insulating ring 45 is a member having an annular shape as a whole. The insulating ring 45 is made of a ceramic material such as alumina that has insulating properties and high heat resistance.
この絶縁リング45は、先端側筐体31の内部に設けられた加圧部材49の内側に配置されている。そして、絶縁リング45は、第2後端電極部材44における本体部44aの後端側であって、支持部材50の先端側に位置している。ここで、絶縁リング45に設けられた貫通孔の内部には、第2後端電極部材44における第1凸部44bが配置されている。また、絶縁リング45の外径は、加圧部材49の内径よりもわずかに小さい。さらに、絶縁リング45の貫通孔の内径は、第2後端電極部材44における第1凸部44bの外径よりもわずかに大きい。そして、絶縁リング45の先端側の面は、第2後端電極部材44における本体部44aの後端側の面と接触している。一方、絶縁リング45の後端側の面は、支持部材50の先端側の面と接触している。また、絶縁リング45の外周面は、加圧部材49の内周面と対峙している。さらに、絶縁リング45の内周面は、第2後端電極部材44における第1凸部44bの外周面と対峙している。
The insulating ring 45 is disposed inside a pressurizing member 49 provided inside the distal end side housing 31. The insulating ring 45 is located on the rear end side of the main body 44 a of the second rear end electrode member 44 and on the front end side of the support member 50. Here, inside the through hole provided in the insulating ring 45, the first convex portion 44b of the second rear end electrode member 44 is disposed. Further, the outer diameter of the insulating ring 45 is slightly smaller than the inner diameter of the pressure member 49. Furthermore, the inner diameter of the through hole of the insulating ring 45 is slightly larger than the outer diameter of the first convex portion 44 b in the second rear end electrode member 44. The front end surface of the insulating ring 45 is in contact with the rear end surface of the main body 44 a of the second rear end electrode member 44. On the other hand, the rear end surface of the insulating ring 45 is in contact with the front end surface of the support member 50. In addition, the outer peripheral surface of the insulating ring 45 is opposed to the inner peripheral surface of the pressing member 49. Furthermore, the inner peripheral surface of the insulating ring 45 is opposed to the outer peripheral surface of the first convex portion 44 b in the second rear end electrode member 44.
(第1コイルバネ)
第1コイルバネ46は、全体として螺旋状を呈する部材であって、中心線方向に伸縮する。この第1コイルバネ46は、導電性を有するとともに先端側筐体31よりも導電性が高い真ちゅう等の金属材料によって構成されており、その表面には金めっきが施されている。
(First coil spring)
The first coil spring 46 is a member having a spiral shape as a whole, and expands and contracts in the center line direction. The first coil spring 46 is made of a metal material such as brass having conductivity and higher conductivity than the front end side housing 31, and the surface thereof is plated with gold.
この第1コイルバネ46は、先端側筐体31の内部に設けられており、加圧部材49の内側であって支持部材50の内側に配置されている。そして、第1コイルバネ46は、第2後端電極部材44の後端側であって、伝導部材47の先端側に配置されている。すなわち、第1コイルバネ46は、第2後端電極部材44と伝導部材47とに跨って配置されている。ここで、第1コイルバネ46の先端側は、第2後端電極部材44の第2凸部44cに巻き回されており、第1コイルバネ46の後端側は、伝導部材47の先端側に設けられた先端側凹部47a内に挿入されている。そして、第1コイルバネ46の内径は、第2後端電極部材44における第2凸部44cの外径よりも大きく且つ第1凸部44bの内径よりも小さい。一方、第1コイルバネ46の外径は、伝導部材47における先端側凹部47aの内径よりも小さい。その結果、第1コイルバネ46の先端は、第2後端電極部材44における第1凸部44bと第2凸部44cとの境界部(段差部)に突き当たっており、第1コイルバネ46の先端側は、第2後端電極部材44における第2凸部44cの外周面と接触している。これに対し、第1コイルバネ46の後端は、伝導部材47における先端側凹部47aの底部に突き当たっており、第1コイルバネ46の後端側は、伝導部材47における先端側凹部47aの内周面と接触している。また、第1コイルバネ46の外周は、エアギャップを介して支持部材50の内周面と対峙している。このように、支持部材50の内周面と第1コイルバネ46との間に、エアギャップを設けることで、支持部材50と第1コイルバネ46とは、直接には接触しない。
The first coil spring 46 is provided inside the distal end side housing 31 and is arranged inside the pressure member 49 and inside the support member 50. The first coil spring 46 is disposed on the rear end side of the second rear end electrode member 44 and on the front end side of the conductive member 47. That is, the first coil spring 46 is disposed across the second rear end electrode member 44 and the conductive member 47. Here, the front end side of the first coil spring 46 is wound around the second convex portion 44 c of the second rear end electrode member 44, and the rear end side of the first coil spring 46 is provided on the front end side of the conductive member 47. The tip end side recess 47a is inserted. The inner diameter of the first coil spring 46 is larger than the outer diameter of the second convex portion 44 c in the second rear end electrode member 44 and smaller than the inner diameter of the first convex portion 44 b. On the other hand, the outer diameter of the first coil spring 46 is smaller than the inner diameter of the tip-side recess 47 a in the conductive member 47. As a result, the front end of the first coil spring 46 abuts on the boundary portion (step portion) between the first convex portion 44 b and the second convex portion 44 c in the second rear end electrode member 44, and the front end side of the first coil spring 46 Is in contact with the outer peripheral surface of the second convex portion 44 c in the second rear end electrode member 44. On the other hand, the rear end of the first coil spring 46 is in contact with the bottom of the front end side recess 47 a of the conductive member 47, and the rear end side of the first coil spring 46 is the inner peripheral surface of the front end side concave portion 47 a of the conductive member 47. In contact with. In addition, the outer periphery of the first coil spring 46 faces the inner peripheral surface of the support member 50 through an air gap. Thus, by providing an air gap between the inner peripheral surface of the support member 50 and the first coil spring 46, the support member 50 and the first coil spring 46 do not directly contact each other.
(伝導部材)
伝導部材47は、全体として棒状を呈する部材である。この伝導部材47は、導電性を有する真ちゅう等の金属材料によって構成されており、その表面には金めっきが施されている。この伝導部材47には、その先端に、上述した先端側凹部47aが設けられており、その後端に、中心線方向の中央部よりも直径が小さく且つ後端側に向かって突出する後端側凸部47bが設けられている。
(Conductive member)
The conductive member 47 is a member having a rod shape as a whole. The conductive member 47 is made of a conductive metal material such as brass, and the surface thereof is plated with gold. The conductive member 47 is provided with the above-described front end side recess 47a at the front end, and the rear end side is smaller in diameter than the central portion in the center line direction and protrudes toward the rear end side at the rear end. A convex portion 47b is provided.
この伝導部材47は、先端側筐体31の内部に設けられており、先端部および後端部(後端側凸部47b)を除くほぼすべての部位が、保持部材48の内部に配置されている。また、伝導部材47の先端側は加圧部材49の内側に、伝導部材47の後端側は収容部材52の内側に、先端側と後端側との間に位置する中間部は第2コイルバネ51の内側に、それぞれ位置している。そして、伝導部材47は、第1コイルバネ46の後端側であって、回路基板53の先端側に配置されている。この伝導部材47は、保持部材48に中心線方向に沿って設けられた貫通孔を貫通するように配置されている。そして、伝導部材47の先端部(保持部材48に覆われていない部位)の外径は、保持部材48の内径よりも大きく、支持部材50の内径よりも小さい。さらに、伝導部材47の後端部(後端側凸部47b)の外径は、保持部材48に設けられた保持部の内幅とほぼ同じである。さらにまた、伝導部材47の中心線方向中央部の外径は、保持部材48の内径とほぼ同じである。そして、伝導部材47の先端側凹部47aには、第1コイルバネ46の後端側が挿入されることで、第1コイルバネ46と接触している。一方、伝導部材47の後端側凸部47bは、保持部材48に設けられた保持部にはめ込まれている。また、伝導部材47の先端部の外周面は、エアギャップを介して支持部材50の内周面と対峙している。さらに、伝導部材47の中心線方向中央部の外周面は、保持部材48およびエアギャップを介して第2コイルバネ51と対峙している。さらにまた、伝導部材47の後端部の外周面は、エアギャップおよび保持部材48を介して収容部材52の外周面と対峙している。このように、支持部材50の内周面と伝導部材47の外周面との間に、エアギャップおよび保持部材48を設けることにより、支持部材50および伝導部材47は、直接には接触しない。また、第2コイルバネ51の内周面と伝導部材47の外周面との間に、エアギャップおよび保持部材48を設けることにより、第2コイルバネ51および伝導部材47は、直接には接触しない。さらに、収容部材52の内周面と伝導部材47の外周面との間に、エアギャップを設けることにより、収容部材52および伝導部材47は、直接には接触しない。
The conductive member 47 is provided inside the front end side casing 31, and almost all portions except the front end portion and the rear end portion (rear end side convex portion 47 b) are arranged inside the holding member 48. Yes. Further, the leading end side of the conducting member 47 is inside the pressure member 49, the trailing end side of the conducting member 47 is inside the accommodating member 52, and the intermediate portion located between the leading end side and the trailing end side is the second coil spring. 51, respectively. The conductive member 47 is disposed on the rear end side of the first coil spring 46 and on the front end side of the circuit board 53. The conductive member 47 is disposed so as to penetrate a through hole provided in the holding member 48 along the center line direction. The outer diameter of the leading end portion of the conductive member 47 (the portion not covered by the holding member 48) is larger than the inner diameter of the holding member 48 and smaller than the inner diameter of the support member 50. Further, the outer diameter of the rear end portion (rear end side convex portion 47 b) of the conductive member 47 is substantially the same as the inner width of the holding portion provided in the holding member 48. Furthermore, the outer diameter of the central portion in the center line direction of the conductive member 47 is substantially the same as the inner diameter of the holding member 48. The rear end side of the first coil spring 46 is inserted into the front-end-side recess 47 a of the conductive member 47 so as to be in contact with the first coil spring 46. On the other hand, the rear end convex portion 47 b of the conductive member 47 is fitted in a holding portion provided in the holding member 48. Further, the outer peripheral surface of the leading end portion of the conductive member 47 is opposed to the inner peripheral surface of the support member 50 through an air gap. Further, the outer peripheral surface of the central portion in the center line direction of the conductive member 47 faces the second coil spring 51 via the holding member 48 and the air gap. Furthermore, the outer peripheral surface of the rear end portion of the conductive member 47 is opposed to the outer peripheral surface of the housing member 52 through the air gap and the holding member 48. Thus, by providing the air gap and the holding member 48 between the inner peripheral surface of the support member 50 and the outer peripheral surface of the conductive member 47, the support member 50 and the conductive member 47 are not in direct contact. Further, by providing the air gap and the holding member 48 between the inner peripheral surface of the second coil spring 51 and the outer peripheral surface of the conductive member 47, the second coil spring 51 and the conductive member 47 are not in direct contact. Furthermore, by providing an air gap between the inner circumferential surface of the housing member 52 and the outer circumferential surface of the conducting member 47, the housing member 52 and the conducting member 47 are not in direct contact.
(保持部材)
保持部材48は、先端側に位置し筒状を呈する部位と、後端側に位置し板状を呈する部位とを、一体化してなる部材である。この保持部材48は、絶縁性を有するPPT(Polypropylene Terephthalate:ポリプロピレンテレフタレート)等の合成樹脂材料によって構成された基材と、導電性を有する銅等の金属材料で構成された配線および端子等とを含んでいる。この保持部材48の先端側に位置する筒状の部位には、伝導部材47が収容され、この保持部材48の後端側に位置する板状の部位には、回路基板53が装着される。このように、保持部材48は、伝導部材47および回路基板53を保持する機能を有している。
(Holding member)
The holding member 48 is a member formed by integrating a cylindrical portion located on the front end side and a plate-like portion located on the rear end side. The holding member 48 includes a base material made of a synthetic resin material such as PPT (Polypropylene Terephthalate) having insulation properties, wiring and terminals made of a metal material such as conductive copper, and the like. Contains. A conductive member 47 is accommodated in a cylindrical portion located on the front end side of the holding member 48, and a circuit board 53 is mounted on a plate-like portion located on the rear end side of the holding member 48. As described above, the holding member 48 has a function of holding the conductive member 47 and the circuit board 53.
保持部材48のうち、支持部材50、第2コイルバネ51および収容部材52と対向する部位(外周面)は、合成樹脂材料で構成されており、この部位に金属材料を露出させないようになっている。また、保持部材48のうち、伝導部材47の先端部と後端部との間に位置する中間部と対向する部位(内周面)も、合成樹脂材料で構成されており、この部位に金属材料を露出させないようになっている。また、保持部材48における筒状部の後端側には、金属材料で構成され、伝導部材47の後端側凸部47bをはめ込んで保持する保持部が設けられている。この保持部には、回路基板53の信号入力端子(図示せず)と電気的に接続するための配線が取り付けられている。
Of the holding member 48, a portion (outer peripheral surface) facing the support member 50, the second coil spring 51, and the housing member 52 is made of a synthetic resin material, and the metal material is not exposed to this portion. . In addition, a portion (inner peripheral surface) of the holding member 48 facing the intermediate portion located between the front end portion and the rear end portion of the conductive member 47 is also made of a synthetic resin material. The material is not exposed. Further, on the rear end side of the cylindrical portion of the holding member 48, a holding portion that is made of a metal material and that fits and holds the rear end convex portion 47 b of the conductive member 47 is provided. A wiring for electrically connecting to a signal input terminal (not shown) of the circuit board 53 is attached to the holding portion.
この保持部材48は、先端側筐体31の内部と後端側筐体33の内部とに跨って設けられている。また、保持部材48の先端側は加圧部材49の内側に、伝導部材47の後端側は収容部材52の内側に、先端側と後端側との間に位置する中間部は第2コイルバネ51の内側に、それぞれ位置している。そして、保持部材48は、絶縁リング45の後端側であって、接続部材54の先端側に配置されている。
The holding member 48 is provided across the inside of the front end side casing 31 and the inside of the rear end side casing 33. Further, the front end side of the holding member 48 is inside the pressurizing member 49, the rear end side of the conductive member 47 is inside the accommodating member 52, and an intermediate portion located between the front end side and the rear end side is the second coil spring. 51, respectively. The holding member 48 is disposed on the rear end side of the insulating ring 45 and on the front end side of the connection member 54.
保持部材48の先端側に位置する筒状の部位の外径は、支持部材50の内径よりも小さく、この被覆部材の後端側に位置する板状の部位の外径は、この部位における収容部材52の内径よりも小さい。また、保持部材48の筒状の部位の先端側の外周面は、エアギャップを介して支持部材50の内周面および第2コイルバネ51の内周面に対峙している。さらに、保持部材48の筒状の部位の後端側の外周面および板状部の部位の外周面は、収容部材52の内周面に接触しあるいはエアギャップを介して収容部材52の内周面に対峙している。
The outer diameter of the cylindrical portion located on the front end side of the holding member 48 is smaller than the inner diameter of the support member 50, and the outer diameter of the plate-like portion located on the rear end side of the covering member is accommodated in this portion. It is smaller than the inner diameter of the member 52. Further, the outer peripheral surface on the distal end side of the cylindrical portion of the holding member 48 is opposed to the inner peripheral surface of the support member 50 and the inner peripheral surface of the second coil spring 51 through an air gap. Further, the outer peripheral surface of the rear end side of the cylindrical portion of the holding member 48 and the outer peripheral surface of the plate-like portion are in contact with the inner peripheral surface of the storage member 52 or through the air gap. Face to face.
(加圧部材)
第1付与部材の一例としての加圧部材49は、全体として筒状を呈する部材である。この加圧部材49は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。
(Pressure member)
The pressurizing member 49 as an example of the first applying member is a member having a cylindrical shape as a whole. The pressure member 49 is made of a metal material such as stainless steel having electrical conductivity and high heat resistance.
図5は、加圧部材49の斜視図である。以下では、図5も参照しつつ、加圧部材49の構成について説明を行う。なお、図5においては、図中左下側が先端側となり、図中右上側が後端側となる。
FIG. 5 is a perspective view of the pressure member 49. Hereinafter, the configuration of the pressing member 49 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the lower left side in the figure is the front end side, and the upper right side in the figure is the rear end side.
本実施の形態の加圧部材49は、最も先端側に位置するとともに先端には開口部が設けられる先端筒状部491と、先端筒状部491の後端側に配置される中間筒状部492と、中間筒状部492の後端側であって最も後端側に位置する後端筒状部493とを備えている。この加圧部材49では、先端筒状部491および後端筒状部493よりも中間筒状部492の外径が大きくなっており、先端筒状部491よりも後端筒状部493の外径が大きくなっている。そして、加圧部材49は、先端筒状部491と中間筒状部492との境界部において両者を接続する先端段差部49bと、中間筒状部492と後端筒状部493との境界部において両者を接続する後端段差部49cとをさらに備えている。なお、加圧部材49の内径は、先端に設けられた開口部を除き、同じ大きさである。このため、この加圧部材49においては、中間筒状部492の肉厚が後端筒状部493の肉厚よりも大きく、且つ、後端筒状部493の肉厚が先端筒状部491の肉厚よりも大きくなっている。したがって、加圧部材49では、中間筒状部492が最も撓みにくくなっている一方、先端筒状部491が最も撓みやすく(バネとして機能しやすく)なっている。ここで、本実施の形態では、先端段差部49b、中間筒状部492および後端段差部49cが、突出部の一例として機能している。
The pressurizing member 49 according to the present embodiment includes a front end tubular portion 491 that is located on the most distal end side and that is provided with an opening at the front end, and an intermediate tubular portion that is disposed on the rear end side of the front end tubular portion 491. 492 and a rear end cylindrical portion 493 that is located at the rear end side and the rearmost end side of the intermediate cylindrical portion 492. In the pressure member 49, the outer cylindrical portion 492 has an outer diameter larger than that of the front end cylindrical portion 491 and the rear end cylindrical portion 493, and the outer end of the rear end cylindrical portion 493 is larger than the front end cylindrical portion 491. The diameter is larger. The pressure member 49 includes a front end step portion 49b that connects the front end tubular portion 491 and the intermediate tubular portion 492, and a boundary portion between the intermediate tubular portion 492 and the rear end tubular portion 493. And a rear end stepped portion 49c for connecting the two. The inner diameter of the pressing member 49 is the same size except for the opening provided at the tip. Therefore, in this pressure member 49, the thickness of the intermediate cylindrical portion 492 is larger than the thickness of the rear end cylindrical portion 493, and the thickness of the rear end cylindrical portion 493 is the front end cylindrical portion 491. It is larger than the wall thickness. Therefore, in the pressurizing member 49, the intermediate tubular portion 492 is most difficult to bend, while the distal tubular portion 491 is most easily bent (functions as a spring). Here, in the present embodiment, the front end step portion 49b, the intermediate cylindrical portion 492, and the rear end step portion 49c function as an example of the protruding portion.
また、加圧部材49のうち、先端段差部49b、中間筒状部492および後端段差部49cの各外周面には、アルミナやジルコニア等を含む、絶縁性を呈するセラミックス材料をコートしてなる絶縁皮膜49aが連続して形成されている(図4参照)。ここで、本実施の形態では、絶縁皮膜49aが、絶縁部の一例として機能している。
In addition, the outer peripheral surfaces of the front-end stepped portion 49b, the intermediate cylindrical portion 492, and the rear-end stepped portion 49c of the pressure member 49 are coated with an insulating ceramic material containing alumina, zirconia, or the like. An insulating film 49a is continuously formed (see FIG. 4). Here, in the present embodiment, the insulating film 49a functions as an example of the insulating portion.
この加圧部材49は、先端側筐体31の内部に、先端筒状部491が先端側となるように設けられている。加圧部材49の内部には、圧電素子41、先端電極部材42、第1後端電極部材43、第2後端電極部材44、絶縁リング45、支持部材50の先端側、絶縁パイプ60、第1コイルバネ46、伝導部材47の先端側および保持部材48の先端側が収容されている。そして、加圧部材49は、ダイアフラムヘッド32の後端側であって、収容部材52の先端側に配置されている。また、加圧部材49の外径は、先端筒状部491と中間筒状部492と後端筒状部493とで異なるが、すべての位置において先端側筐体31の内径よりも小さい。さらに、加圧部材49の内径は、先端電極部材42、絶縁パイプ60(圧電素子41、第1後端電極部材43、第2後端電極部材44、絶縁リング45)と対峙する部位では、これらの外径よりもわずかに大きく、支持部材50と対峙する部位では、支持部材50の外径とほぼ同じである。
The pressure member 49 is provided inside the distal end side casing 31 so that the distal end cylindrical portion 491 is on the distal end side. The pressure member 49 includes a piezoelectric element 41, a tip electrode member 42, a first rear end electrode member 43, a second rear end electrode member 44, an insulation ring 45, a tip side of the support member 50, an insulation pipe 60, a first One coil spring 46, the leading end side of the conductive member 47, and the leading end side of the holding member 48 are accommodated. The pressurizing member 49 is disposed on the rear end side of the diaphragm head 32 and on the front end side of the housing member 52. Further, the outer diameter of the pressure member 49 is different between the front end cylindrical portion 491, the intermediate cylindrical portion 492, and the rear end cylindrical portion 493, but is smaller than the inner diameter of the front end side casing 31 at all positions. Further, the inner diameter of the pressure member 49 is such that the tip electrode member 42 and the insulating pipe 60 (the piezoelectric element 41, the first rear end electrode member 43, the second rear end electrode member 44, and the insulating ring 45) face each other. The outer diameter of the support member 50 is slightly larger than the outer diameter of the support member 50 and is substantially the same as the outer diameter of the support member 50.
ここで、加圧部材49の後端側に設けられた後端筒状部493の外周面と第1先端側筐体311の後端側の内周面との間には、突き当てパイプ57が配置されている。
Here, between the outer peripheral surface of the rear end cylindrical portion 493 provided on the rear end side of the pressing member 49 and the inner peripheral surface of the first front end side housing 311 on the rear end side, the butting pipe 57 Is arranged.
そして、加圧部材49における先端筒状部491の先端側の面(開口部の表側の面)は、エアギャップを介してダイアフラムヘッド32の凹部32cと対峙している。一方、後端筒状部493の後端側は、エアギャップを介して第1絶縁部材61と対峙している。また、先端筒状部491の外周面は、エアギャップを介して第1先端側筐体311の内周面と対峙している。さらに、先端段差部49b、中間筒状部492および後端段差部49cの外周面は、絶縁皮膜49aに接触するとともに、絶縁皮膜49aを介して第1先端側筐体311の内周面と対峙している。さらにまた、後端筒状部493の外周面は、エアギャップを介して突き当てパイプ57の内周面と対峙している。このように、加圧部材49の外周面と第1先端側筐体311の内周面および突き当てパイプ57の内周面との間に、エアギャップおよび絶縁皮膜49aを設けることにより、加圧部材49と、第1先端側筐体311および突き当てパイプ57とは、直接には接触しない。
Then, the surface on the distal end side (surface on the front side of the opening) of the distal end tubular portion 491 in the pressure member 49 is opposed to the concave portion 32c of the diaphragm head 32 through the air gap. On the other hand, the rear end side of the rear end tubular portion 493 is opposed to the first insulating member 61 through an air gap. In addition, the outer peripheral surface of the distal cylindrical portion 491 is opposed to the inner peripheral surface of the first distal end side housing 311 through an air gap. Further, the outer peripheral surfaces of the front end stepped portion 49b, the intermediate cylindrical portion 492, and the rear end stepped portion 49c are in contact with the insulating coating 49a and face the inner peripheral surface of the first front end side housing 311 through the insulating coating 49a. doing. Furthermore, the outer peripheral surface of the rear end tubular portion 493 is opposed to the inner peripheral surface of the abutment pipe 57 through an air gap. Thus, by providing the air gap and the insulating film 49a between the outer peripheral surface of the pressurizing member 49 and the inner peripheral surface of the first front end side housing 311 and the inner peripheral surface of the butting pipe 57, pressurization is performed. The member 49 is not in direct contact with the first front end side housing 311 and the butting pipe 57.
(支持部材)
第2付与部材の一例としての支持部材50は、全体として筒状を呈する部材である。この支持部材50は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。
(Support member)
The support member 50 as an example of the second providing member is a member that exhibits a tubular shape as a whole. The support member 50 is made of a metal material such as stainless steel having conductivity and high heat resistance.
この支持部材50は、先端側筐体31の内部に設けられており、その先端側は加圧部材49の内側に、その後端側は加圧部材49の外側に、それぞれ位置している。また、支持部材50は、その内部に、第2後端電極部材44の後端側(第1凸部44bおよび第2凸部44c)、第1コイルバネ46、伝導部材47の先端側および保持部材48の先端側を収容している。そして、支持部材50は、絶縁リング45の後端側であって、収容部材52の先端側に配置されている。また、支持部材50の外径は、第1加圧部材37の内径とほぼ同じである。さらに、支持部材50の内径は、中心線方向の位置によって異なるが、第2後端電極部材44と対峙する部位においては第2後端電極部材44の外径よりも大きく、第1コイルバネ46と対峙する部位においては第1コイルバネ46の外径よりも大きく、伝導部材47と対峙する部位においては伝導部材47の外径よりも大きく、保持部材48と対峙する部位においては保持部材48の外径よりも大きい。そして、支持部材50の先端側の面(開口部の表側の面)は、絶縁リング45の後端側の面と接触している。一方、支持部材50の後端側の面は、エアギャップを介して収容部材52と対峙している。また、支持部材50の外周面の先端側は、加圧部材49の内周面と接触しており、支持部材50の外周面の後端側は、第2コイルバネ51の先端側と接触している。ここで、加圧部材49における後端側の内周面と、この部位と対峙する支持部材50の外周面とを、一周にわたってレーザ溶接することで得た第2溶接部59によって、加圧部材49と支持部材50とを接合し固定している。これに対し、支持部材50の内周面は、エアギャップを介して第2後端電極部材44、第1コイルバネ46、伝導部材47および保持部材48と対峙している。このように、支持部材50の内周面と、第2後端電極部材44、第1コイルバネ46、伝導部材47および保持部材48との間に、エアギャップを設けることにより、支持部材50と、第2後端電極部材44、第1コイルバネ46、伝導部材47および保持部材48とは、直接には接触しない。
The support member 50 is provided inside the front end side housing 31, and the front end side thereof is located inside the pressure member 49 and the rear end side thereof is located outside the pressure member 49. The support member 50 includes a rear end side (first convex portion 44b and second convex portion 44c) of the second rear end electrode member 44, a first coil spring 46, a distal end side of the conductive member 47, and a holding member. The front end side of 48 is accommodated. The support member 50 is disposed on the rear end side of the insulating ring 45 and on the front end side of the housing member 52. Further, the outer diameter of the support member 50 is substantially the same as the inner diameter of the first pressure member 37. Furthermore, although the inner diameter of the support member 50 varies depending on the position in the center line direction, the portion facing the second rear end electrode member 44 is larger than the outer diameter of the second rear end electrode member 44, and the first coil spring 46 The outer diameter of the first coil spring 46 is larger than the outer diameter of the first coil spring 46, the outer diameter of the conductive member 47 is larger than the outer diameter of the conductive member 47, and the outer diameter of the holding member 48 is larger than the outer diameter of the holding member 48. Bigger than. The front end surface of the support member 50 (the front surface of the opening) is in contact with the rear end surface of the insulating ring 45. On the other hand, the rear end surface of the support member 50 faces the housing member 52 through an air gap. Further, the front end side of the outer peripheral surface of the support member 50 is in contact with the inner peripheral surface of the pressure member 49, and the rear end side of the outer peripheral surface of the support member 50 is in contact with the front end side of the second coil spring 51. Yes. Here, the pressurizing member is obtained by the second welded portion 59 obtained by laser welding the inner peripheral surface on the rear end side of the pressurizing member 49 and the outer peripheral surface of the support member 50 facing this portion over the entire circumference. 49 and the support member 50 are joined and fixed. On the other hand, the inner peripheral surface of the support member 50 is opposed to the second rear end electrode member 44, the first coil spring 46, the conductive member 47, and the holding member 48 through the air gap. In this way, by providing an air gap between the inner peripheral surface of the support member 50 and the second rear end electrode member 44, the first coil spring 46, the conduction member 47, and the holding member 48, the support member 50, The second rear end electrode member 44, the first coil spring 46, the conduction member 47, and the holding member 48 are not in direct contact.
(第2コイルバネ)
第2コイルバネ51は、全体として螺旋状を呈する部材であって、中心線方向に伸縮する。この第2コイルバネ51は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されており、その表面には金めっきが施されている。このように、本実施の形態では、第1コイルバネ46と第2コイルバネ51とで、材質を異ならせている。
(Second coil spring)
The second coil spring 51 is a spiral member as a whole, and expands and contracts in the center line direction. The second coil spring 51 is made of a metal material such as stainless steel having electrical conductivity and high heat resistance, and its surface is plated with gold. Thus, in the present embodiment, the first coil spring 46 and the second coil spring 51 are made of different materials.
この第2コイルバネ51は、先端側筐体31の内部に設けられており、その先端側は支持部材50における後端側且つ外側に、その後端側は収容部材52における先端側且つ外側に、それぞれ位置している。すなわち、第2コイルバネ51は、支持部材50と収容部材52とに跨って配置されている。また、第2コイルバネ51の外径は、先端側筐体31(より具体的には第2先端側筐体312)の内径よりも小さい。さらに、第2コイルバネ51の内径は、支持部材50の後端側の外径および収容部材52の先端側の外径よりもわずかに小さい。そして、第2コイルバネ51の外周は、エアギャップを介して先端側筐体31の内周面と対峙している。このように、第2コイルバネ51の外周と先端側筐体31の内周面との間に、エアギャップを設けることで、第2コイルバネ51と先端側筐体31とは、直接には接触しない。
The second coil spring 51 is provided inside the front end side housing 31, and the front end side is on the rear end side and the outer side of the support member 50, and the rear end side is on the front end side and the outer side of the housing member 52. positioned. That is, the second coil spring 51 is disposed across the support member 50 and the housing member 52. Further, the outer diameter of the second coil spring 51 is smaller than the inner diameter of the distal end side casing 31 (more specifically, the second distal end side casing 312). Further, the inner diameter of the second coil spring 51 is slightly smaller than the outer diameter on the rear end side of the support member 50 and the outer diameter on the front end side of the housing member 52. The outer periphery of the second coil spring 51 is opposed to the inner peripheral surface of the distal end side housing 31 through an air gap. Thus, by providing an air gap between the outer periphery of the second coil spring 51 and the inner peripheral surface of the front end side casing 31, the second coil spring 51 and the front end side casing 31 are not in direct contact with each other. .
(収容部材)
収容部材52は、全体として筒状を呈する部材である。この収容部材52は、導電性を有するとともに先端側筐体31よりも導電性が高い真ちゅうやステンレス等の金属材料によって構成されており、その表面には金めっきが施されている。
(Housing member)
The housing member 52 is a member having a tubular shape as a whole. The housing member 52 is made of a metal material such as brass or stainless steel having conductivity and higher conductivity than the distal end side housing 31, and the surface thereof is plated with gold.
図6は、収容部材52の斜視図である。以下では、図6も参照しつつ、収容部材52の構成について説明を行う。なお、図6においても、図中左下側が先端側となり、図中右上側が後端側となる。
FIG. 6 is a perspective view of the housing member 52. Below, the structure of the accommodating member 52 is demonstrated, also referring FIG. Also in FIG. 6, the lower left side in the figure is the front end side, and the upper right side in the figure is the rear end side.
本実施の形態の収容部材52は、最も先端側に位置するとともに先端には開口部が設けられる第1筒状部521と、第1筒状部521の後端側に配置される第2筒状部522と、第2筒状部522の後端側に配置される第3筒状部523と、第3筒状部523の後端側に配置される第4筒状部524とを備えている。この収容部材52では、第1筒状部521、第2筒状部522、第3筒状部523および第4筒状部524の順で、外径が大きくなっている。すなわち、この収容部材52では、先端側から後端側に向かって、階段状(4段)に直径が大きくなっている。そして、収容部材52は、第1筒状部521と第2筒状部522との境界部において両者を接続する第1段差部52aと、第2筒状部522と第3筒状部523との境界部において両者を接続する第2段差部52bと、第3筒状部523と第4筒状部524との境界部において両者を接続する第3段差部52cとをさらに備えている。なお、この収容部材52は、上述した加圧部材49とは異なり、その肉厚が、中心線方向の位置によらず一定の大きさに設定されている。このため、加圧部材49では、第1筒状部521、第2筒状部522、第3筒状部523および第4筒状部524の順で、内径が大きくなっている。
The accommodation member 52 of the present embodiment is located on the most distal side and has a first cylindrical portion 521 provided with an opening at the distal end, and a second cylinder disposed on the rear end side of the first tubular portion 521. A cylindrical portion 522, a third cylindrical portion 523 disposed on the rear end side of the second cylindrical portion 522, and a fourth cylindrical portion 524 disposed on the rear end side of the third cylindrical portion 523. ing. In the housing member 52, the outer diameter increases in the order of the first tubular portion 521, the second tubular portion 522, the third tubular portion 523, and the fourth tubular portion 524. That is, in the housing member 52, the diameter increases stepwise (four steps) from the front end side toward the rear end side. The accommodating member 52 includes a first step portion 52a that connects the first cylindrical portion 521 and the second cylindrical portion 522, a second cylindrical portion 522, a third cylindrical portion 523, and the like. A second step portion 52b that connects the two at the boundary portion, and a third step portion 52c that connects the two at the boundary portion between the third tubular portion 523 and the fourth tubular portion 524. Note that, unlike the pressure member 49 described above, the accommodating member 52 is set to have a constant thickness regardless of the position in the center line direction. For this reason, in the pressurizing member 49, the inner diameter increases in the order of the first tubular portion 521, the second tubular portion 522, the third tubular portion 523, and the fourth tubular portion 524.
この収容部材52は、先端側筐体31の内部と後端側筐体33の内部とに跨って、第1筒状部521が先端側となるように設けられている。収容部材52の内部には、伝導部材47の後端側、保持部材48の後端側、回路基板53および接地板55が収容されている。そして、収容部材52は、支持部材50の後端側であって、接続部材54の先端側に配置されている。また、収容部材52の外径は、第1筒状部521と第2筒状部522と第3筒状部523と第4筒状部524とで異なるが、すべての位置において先端側筐体31および後端側筐体33の内径よりも小さい。さらに、収容部材52の内径も、第1筒状部521と第2筒状部522と第3筒状部523と第4筒状部524とで異なるが、内部に収容される各部材の外径よりも大きい。
The housing member 52 is provided so that the first cylindrical portion 521 is on the front end side across the inside of the front end side casing 31 and the rear end side casing 33. Inside the housing member 52, the rear end side of the conductive member 47, the rear end side of the holding member 48, the circuit board 53 and the ground plate 55 are housed. The housing member 52 is disposed on the rear end side of the support member 50 and on the front end side of the connection member 54. Further, the outer diameter of the housing member 52 is different between the first cylindrical portion 521, the second cylindrical portion 522, the third cylindrical portion 523, and the fourth cylindrical portion 524. 31 and smaller than the inner diameter of the rear end side housing 33. Further, the inner diameter of the housing member 52 is also different between the first tubular portion 521, the second tubular portion 522, the third tubular portion 523, and the fourth tubular portion 524. It is larger than the diameter.
ここで、収容部材52における第2筒状部522の後端側および第2段差部52bと、第2先端側筐体312の内周面との間には、第1絶縁部材61が配置されている。また、収容部材52における第3筒状部523の後端側および第3段差部52cと、第2先端側筐体312の内周面との間には、第2絶縁部材62が配置されている。さらに、収容部材52における第4筒状部524と第1後端側筐体331との間には、第3絶縁部材63が配置されている。
Here, the first insulating member 61 is disposed between the rear end side of the second cylindrical portion 522 and the second stepped portion 52 b in the housing member 52 and the inner peripheral surface of the second distal end side housing 312. ing. In addition, a second insulating member 62 is disposed between the rear end side of the third cylindrical portion 523 and the third stepped portion 52 c in the housing member 52 and the inner peripheral surface of the second distal end side housing 312. Yes. Further, the third insulating member 63 is disposed between the fourth cylindrical portion 524 and the first rear end side housing 331 in the housing member 52.
そして、収容部材52における第1筒状部521の先端側の面(開口部の表側の面)は、エアギャップを介して支持部材50の後端側の面と対峙している。また、第1筒状部521は、第2コイルバネ51と接触している。一方、第4筒状部524の後端側は、保持部材48と対峙している。また、第1筒状部521および第1段差部52aの外周面は、エアギャップを介して第2先端側筐体312の内周面と対峙している。さらに、第2筒状部522の外周面は、エアギャップおよび第1絶縁部材61を介して第2先端側筐体312の内周面と対峙している。さらにまた、第2段差部52bは、第1絶縁部材61を介して第2先端側筐体312の内周面と対峙している。また、第3筒状部523の外周面は、エアギャップおよび第2絶縁部材62を介して第2先端側筐体312の内周面と対峙している。さらに、第3段差部52cの外周面は、第2絶縁部材62を介して第2先端側筐体312の内周面と対峙している。そして、第4筒状部524の外周面は、エアギャップを介して第2先端側筐体312の内周面と対峙し、且つ、エアギャップおよび第3絶縁部材63を介して第1後端側筐体331の内周面と対峙している。このように、収容部材52の外周面と、第2先端側筐体312および第1後端側筐体331との間に、エアギャップ、第1絶縁部材61、第2絶縁部材62および第3絶縁部材63を設けることで、収容部材52と、第2先端側筐体312および第1後端側筐体331とは、直接には接触しない。
And the surface at the front end side of the first tubular portion 521 in the housing member 52 (surface on the front side of the opening) faces the surface at the rear end side of the support member 50 through the air gap. The first tubular portion 521 is in contact with the second coil spring 51. On the other hand, the rear end side of the fourth cylindrical portion 524 faces the holding member 48. Further, the outer peripheral surfaces of the first cylindrical portion 521 and the first stepped portion 52a are opposed to the inner peripheral surface of the second distal end side housing 312 through the air gap. Furthermore, the outer peripheral surface of the second cylindrical portion 522 is opposed to the inner peripheral surface of the second distal end side housing 312 via the air gap and the first insulating member 61. Furthermore, the second stepped portion 52 b faces the inner peripheral surface of the second distal end side housing 312 via the first insulating member 61. Further, the outer peripheral surface of the third cylindrical portion 523 is opposed to the inner peripheral surface of the second distal end side housing 312 via the air gap and the second insulating member 62. Further, the outer peripheral surface of the third step portion 52 c is opposed to the inner peripheral surface of the second distal end side housing 312 via the second insulating member 62. The outer peripheral surface of the fourth cylindrical portion 524 faces the inner peripheral surface of the second front end side housing 312 via the air gap, and the first rear end via the air gap and the third insulating member 63. It faces the inner peripheral surface of the side housing 331. As described above, the air gap, the first insulating member 61, the second insulating member 62, and the third between the outer peripheral surface of the housing member 52 and the second front end side housing 312 and the first rear end side housing 331. By providing the insulating member 63, the housing member 52 is not in direct contact with the second front end side housing 312 and the first rear end side housing 331.
(回路基板)
回路基板53は、全体として矩形板状を呈する部材である。この回路基板53は、受けた圧力に応じて圧電素子41が出力する微弱な電荷による電気信号に、電気回路を用いた各種処理を施すものであって、所謂プリント配線板によって構成されている。この回路基板53は、先端側筐体31の内部と後端側筐体33の内部とに跨って設けられている。また、回路基板53は、伝導部材47の後端側であって、接続部材54の先端側に配置されている。さらに、この回路基板53は、保持部材48に搭載されるとともにその全体が収容部材52の内側に配置されている。
(Circuit board)
The circuit board 53 is a member having a rectangular plate shape as a whole. The circuit board 53 performs various processes using an electric circuit on an electric signal generated by a weak charge output from the piezoelectric element 41 in accordance with the received pressure, and is constituted by a so-called printed wiring board. The circuit board 53 is provided across the inside of the front end side casing 31 and the inside of the rear end side casing 33. The circuit board 53 is disposed on the rear end side of the conductive member 47 and on the front end side of the connection member 54. Further, the circuit board 53 is mounted on the holding member 48 and the entire circuit board 53 is disposed inside the housing member 52.
この回路基板53には、圧電素子41から入力される入力信号(電荷信号)を積分して電圧信号に変換する積分回路と、積分回路から入力される電圧信号を増幅して出力信号とする増幅回路と、これら積分回路および増幅回路を構成するオペアンプ等の素子の電源となる電源回路とが搭載されている(すべて図示せず)。
The circuit board 53 includes an integration circuit that integrates an input signal (charge signal) input from the piezoelectric element 41 and converts it into a voltage signal, and an amplification that amplifies the voltage signal input from the integration circuit and outputs it as an output signal. A circuit and a power circuit serving as a power source for an operational amplifier or the like constituting the integrating circuit and the amplifying circuit are mounted (not shown).
(接続部材)
接続部材54は、全体として柱状を呈する部材である。この接続部材54は、絶縁性を有するPPT等の合成樹脂材料によって構成された基材と、導電性を有する銅等の金属材料で構成された配線および端子等とを含んでいる。ただし、接続部材54のうち、第2後端側筐体332と接触あるいは対峙する部位(外周面)は、合成樹脂材料で構成されており、この部位に金属材料を露出させないようになっている。また、接続部材54の後端側には、凹んだ形状を有するとともに後端側に向かって開口する開口部が設けられている。そして、この接続部材54の先端側には、先端側に向かって突出するとともに回路基板53と電気的に接続される基板側コネクタ54aが設けられている。一方、この接続部材54の後端側であって、上記開口部の内側には、後端側に向かって突出するとともに、図1に示す接続ケーブル90の接続対象となるケーブル側コネクタ54bが設けられている。また、接続部材54における先端側の外周面には、一周にわたって凹部が設けられており、この凹部には、Oリング56が取り付けられている。
(Connecting member)
The connection member 54 is a member having a columnar shape as a whole. The connecting member 54 includes a base material made of a synthetic resin material such as PPT having insulation properties, and wiring and terminals made of a metal material such as conductive copper. However, a portion (outer peripheral surface) of the connecting member 54 that contacts or faces the second rear end side housing 332 is made of a synthetic resin material so that the metal material is not exposed to this portion. . Further, the rear end side of the connection member 54 is provided with an opening having a recessed shape and opening toward the rear end side. A board-side connector 54 a that protrudes toward the tip side and is electrically connected to the circuit board 53 is provided on the tip side of the connection member 54. On the other hand, on the rear end side of the connection member 54, inside the opening, a cable side connector 54b that protrudes toward the rear end side and is a connection target of the connection cable 90 shown in FIG. It has been. In addition, a concave portion is provided on the outer peripheral surface on the distal end side of the connection member 54, and an O-ring 56 is attached to the concave portion.
この接続部材54は、その先端側が第2後端側筐体332の内側に、その後端側が第2後端側筐体332の外側に、それぞれ位置している。そして、接続部材54の外周面に取り付けられたOリング56は、第2後端側筐体332の内側において、第2後端側筐体332の内周面と接触している。
The connecting member 54 has a leading end side located inside the second rear end side housing 332 and a rear end side located outside the second rear end side housing 332. The O-ring 56 attached to the outer peripheral surface of the connection member 54 is in contact with the inner peripheral surface of the second rear end side casing 332 inside the second rear end side casing 332.
接続部材54の先端側に位置する筒状の部位の外径は、第2後端側筐体332の内径よりも小さい。これに対し、接続部材54の後端側に位置する筒状の部位の外径は、第2後端側筐体332の外径とほぼ同じである。また、接続部材54の先端側は、エアギャップあるいはOリング56を介して第2後端側筐体332の内周面と対峙している。
The outer diameter of the cylindrical portion located on the front end side of the connection member 54 is smaller than the inner diameter of the second rear end side housing 332. On the other hand, the outer diameter of the cylindrical part located on the rear end side of the connection member 54 is substantially the same as the outer diameter of the second rear end side housing 332. The front end side of the connection member 54 is opposed to the inner peripheral surface of the second rear end side housing 332 through an air gap or an O-ring 56.
(接地板)
接地板55は、全体として帯状を呈する部材である。この接地板55は、導電性を有するリン青銅等の金属材料によって構成されており、その表面には金めっきが施されている。
(Grounding plate)
The ground plate 55 is a member having a strip shape as a whole. The ground plate 55 is made of a conductive metal material such as phosphor bronze, and the surface thereof is plated with gold.
この接地板55は、先端側筐体31の内部と後端側筐体33の内部とに跨って設けられており、その先端は収容部材52の内部であって回路基板53の上方に位置し、その後端は収容部材52の後端よりも後端側に突出している。そして、接地板55の先端側は、回路基板53の接地端子(図示せず)と電気的に接続され、接地板55の後端側は、収容部材52における第4筒状部524の内周面と電気的に接続されている。
The ground plate 55 is provided across the inside of the front end side housing 31 and the rear end side housing 33, and the front end is located inside the housing member 52 and above the circuit board 53. The rear end protrudes more toward the rear end than the rear end of the housing member 52. The front end side of the ground plate 55 is electrically connected to a ground terminal (not shown) of the circuit board 53, and the rear end side of the ground plate 55 is the inner periphery of the fourth cylindrical portion 524 in the housing member 52. Is electrically connected to the surface.
(Oリング)
Oリング56は、全体として環状を呈する部材である。このOリング56は、絶縁性を有するとともに耐熱性、耐透湿性および耐酸性が高いPTFE(Polytetrafluoroethylen:ポリテトラフルオロエチレン)等の合成樹脂材料によって構成されている。
(O-ring)
The O-ring 56 is a member that exhibits an annular shape as a whole. The O-ring 56 is made of a synthetic resin material such as PTFE (Polytetrafluoroethylen) having insulating properties and high heat resistance, moisture permeability resistance, and acid resistance.
このOリング56は、接続部材54の外周面に取り付けられており、第2後端側筐体332に接続部材54を取り付けた際に、接続部材54の外周面と第2後端側筐体332の内周面とに挟まれるようになっている。
The O-ring 56 is attached to the outer peripheral surface of the connection member 54, and when the connection member 54 is attached to the second rear end side housing 332, the outer peripheral surface of the connection member 54 and the second rear end side housing are attached. 332 is sandwiched between the inner peripheral surface of 332.
(突き当てパイプ)
固定部材の一例としての突き当てパイプ57は、全体として筒状を呈する部材である。この突き当てパイプ57は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。
(Butting pipe)
The butting pipe 57 as an example of the fixing member is a member having a cylindrical shape as a whole. The abutting pipe 57 is made of a metal material such as stainless steel having conductivity and high heat resistance.
この突き当てパイプ57は、先端側筐体31において第1先端側筐体311と第2先端側筐体312とが重なる領域の内部であって、第1先端側筐体311の内側に配置されている。そして、突き当てパイプ57は、加圧部材49における中間筒状部492の後端側であって、第1絶縁部材61の先端側に位置している。また、突き当てパイプ57の外径は、この突き当てパイプ57を収容する第1先端側筐体311における後端側の内径とほぼ同じである。一方、突き当てパイプ57の内径は、加圧部材49における後端筒状部493の外径よりも大きい。そして、突き当てパイプ57の先端側の面は、加圧部材49における後端段差部49c(絶縁皮膜49aの形成面)と接触している。一方、突き当てパイプ57の後端側の面は、エアギャップを介して第1絶縁部材61の先端側の面と対峙している。また、突き当てパイプ57の外周面は、第1先端側筐体311における後端側の内周面と接触している。ここで、第1先端側筐体311における後端側の内周面と、この部位と対峙する突き当てパイプ57の外周面とを、一周にわたってレーザ溶接することで得た第1溶接部58によって、1先端側筐体311と突き当てパイプ57とを接合し固定している。これに対し、突き当てパイプ57の内周面は、エアギャップを介して加圧部材49における後端筒状部493の外周面と対峙している。このように、加圧部材49における後端段差部49cおよび後端筒状部493と、突き当てパイプ57との間に、絶縁皮膜49aおよびエアギャップを設けることにより、突き当てパイプ57と加圧部材49とは、直接には接触しない。
The butting pipe 57 is disposed inside the region where the first tip side housing 311 and the second tip side housing 312 overlap in the tip side housing 31 and inside the first tip side housing 311. ing. The butting pipe 57 is located on the rear end side of the intermediate cylindrical portion 492 in the pressurizing member 49 and on the front end side of the first insulating member 61. Further, the outer diameter of the abutting pipe 57 is substantially the same as the inner diameter of the rear end side of the first front end side housing 311 that accommodates the abutting pipe 57. On the other hand, the inner diameter of the butting pipe 57 is larger than the outer diameter of the rear end cylindrical portion 493 in the pressurizing member 49. The surface on the front end side of the abutting pipe 57 is in contact with the rear end stepped portion 49c (formation surface of the insulating film 49a) of the pressure member 49. On the other hand, the rear end surface of the abutment pipe 57 faces the front end surface of the first insulating member 61 through an air gap. Further, the outer peripheral surface of the butting pipe 57 is in contact with the inner peripheral surface on the rear end side in the first front end side housing 311. Here, the first welded portion 58 obtained by laser welding the inner peripheral surface of the rear end side of the first front end side housing 311 and the outer peripheral surface of the butting pipe 57 facing this portion over the entire circumference. 1 The front end side housing 311 and the butting pipe 57 are joined and fixed. On the other hand, the inner peripheral surface of the abutting pipe 57 is opposed to the outer peripheral surface of the rear end cylindrical portion 493 in the pressurizing member 49 through the air gap. Thus, by providing the insulating coating 49a and the air gap between the rear end stepped portion 49c and the rear end cylindrical portion 493 of the pressurizing member 49 and the abutting pipe 57, the abutting pipe 57 and the pressurizing member 57 are pressurized. It does not contact the member 49 directly.
(第1溶接部)
第1溶接部58は、第1先端側筐体311における後端側の内周面と、突き当てパイプ57の外周面とを、一周にわたってレーザ溶接することで形成される部位である。
(First weld)
The first welded portion 58 is a part formed by laser welding the inner peripheral surface on the rear end side of the first front end side housing 311 and the outer peripheral surface of the butting pipe 57 over the entire circumference.
(第2溶接部)
第2溶接部59は、加圧部材49における後端側の内周面と、支持部材50の外周面とを、一周にわたってレーザ溶接することで形成される部位である。
(Second weld)
The second welded portion 59 is a portion formed by laser welding the inner peripheral surface on the rear end side of the pressing member 49 and the outer peripheral surface of the support member 50 over the entire circumference.
(絶縁パイプ)
絶縁パイプ60は、全体として円筒状を呈する部材である。この絶縁パイプ60は、絶縁性を有するLCP(Liquid Crystal Polymer:液晶ポリマ)等の合成樹脂材料によって構成されている。この絶縁パイプ60は、先端側筐体31の内部に設けられた加圧部材49の内側に配置されている。この絶縁パイプ60の内部には、圧電素子41、第1後端電極部材43および第2後端電極部材44における本体部44aの先端側が収容されている。そして、絶縁パイプ60は、先端電極部材42の後端側であって絶縁リング45の先端側に位置している。また、絶縁パイプ60の外径は、加圧部材49の内径よりもわずかに小さい。さらに、絶縁パイプ60の内径は、圧電素子41、第1後端電極部材43、第2後端電極部材44における本体部44aのそれぞれの外径よりもわずかに大きい。そして、絶縁パイプ60の先端側は、先端電極部材42の後端側の面に対峙している。一方、絶縁パイプ60の後端側は、絶縁リング45の先端側の面に対峙している。また、絶縁パイプ60の外周面は、加圧部材49の内周面と対峙している。さらに、絶縁パイプ60の内周面は、圧電素子41、第1後端電極部材43および第2後端電極部材44における本体部44aの外周面と対峙している。このように、加圧部材49と、圧電素子41、第1後端電極部材43および第2後端電極部材44における本体部44aとの間に、絶縁パイプ60および絶縁パイプ60によるエアギャップを設けることにより、加圧部材49と、第1後端電極部材43および第2後端電極部材44とは、直接には接触しない。
(Insulated pipe)
The insulating pipe 60 is a member having a cylindrical shape as a whole. The insulating pipe 60 is made of a synthetic resin material such as LCP (Liquid Crystal Polymer) having insulating properties. The insulating pipe 60 is disposed inside a pressurizing member 49 provided inside the distal end side housing 31. Inside the insulating pipe 60, the front end side of the main body 44a of the piezoelectric element 41, the first rear end electrode member 43, and the second rear end electrode member 44 is accommodated. The insulating pipe 60 is located on the rear end side of the front end electrode member 42 and on the front end side of the insulating ring 45. Further, the outer diameter of the insulating pipe 60 is slightly smaller than the inner diameter of the pressure member 49. Furthermore, the inner diameter of the insulating pipe 60 is slightly larger than the outer diameter of each of the main body portions 44a of the piezoelectric element 41, the first rear end electrode member 43, and the second rear end electrode member 44. The front end side of the insulating pipe 60 faces the rear end surface of the front end electrode member 42. On the other hand, the rear end side of the insulating pipe 60 faces the front end surface of the insulating ring 45. Further, the outer peripheral surface of the insulating pipe 60 is opposed to the inner peripheral surface of the pressurizing member 49. Furthermore, the inner peripheral surface of the insulating pipe 60 is opposed to the outer peripheral surface of the main body 44 a in the piezoelectric element 41, the first rear end electrode member 43, and the second rear end electrode member 44. Thus, the air gap by the insulating pipe 60 and the insulating pipe 60 is provided between the pressure member 49 and the main body 44a of the piezoelectric element 41, the first rear end electrode member 43, and the second rear end electrode member 44. Thus, the pressing member 49 is not in direct contact with the first rear end electrode member 43 and the second rear end electrode member 44.
(第1絶縁部材)
第1絶縁部材61は、先端側が筒状を呈し、後端側が環状を呈する部材である。この第1絶縁部材61は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。
(First insulation member)
The first insulating member 61 is a member having a cylindrical shape on the front end side and an annular shape on the rear end side. The first insulating member 61 is made of a ceramic material such as alumina that has insulating properties and high heat resistance.
この第1絶縁部材61は、先端側筐体31の内部に配置されている。そして、第1絶縁部材61は、収容部材52における第2筒状部522および第2段差部52b(図6参照)の外側に配置されている。また、第1絶縁部材61の外径は、対応する部位の第2先端側筐体312の内径よりもわずかに小さく、第1絶縁部材61の内径は対応する部位の収容部材52の外径よりもわずかに大きい。そして、第1絶縁部材61の外周面は、第2先端側筐体312と接触しており、第1絶縁部材61の内周面は、収容部材52と接触している。
The first insulating member 61 is disposed inside the distal end side casing 31. And the 1st insulating member 61 is arrange | positioned in the outer side of the 2nd cylindrical part 522 in the accommodating member 52, and the 2nd level | step-difference part 52b (refer FIG. 6). Further, the outer diameter of the first insulating member 61 is slightly smaller than the inner diameter of the second tip side housing 312 at the corresponding part, and the inner diameter of the first insulating member 61 is smaller than the outer diameter of the accommodating member 52 at the corresponding part. Is also slightly larger. The outer peripheral surface of the first insulating member 61 is in contact with the second distal end side housing 312, and the inner peripheral surface of the first insulating member 61 is in contact with the housing member 52.
(第2絶縁部材)
第2絶縁部材62は、全体として環状を呈する部材である。この第2絶縁部材62は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。
(Second insulation member)
The second insulating member 62 is a member having an annular shape as a whole. The second insulating member 62 is made of a ceramic material such as alumina that has insulating properties and high heat resistance.
この第2絶縁部材62は、先端側筐体31の内部であって第1絶縁部材61よりも後端側となる位置に配置されている。そして、第2絶縁部材62は、収容部材52における第3筒状部523および第3段差部52c(図6参照)の外側に配置されている。また、第2絶縁部材62の外径は、対応する部位の第2先端側筐体312の内径よりもわずかに小さく、第2絶縁部材62の内径は対応する部位の収容部材52の外径よりもわずかに大きい。そして、第2絶縁部材62の外周面は、第2先端側筐体312と接触しており、第2絶縁部材62の内周面は、収容部材52と接触している。
The second insulating member 62 is disposed inside the front end side casing 31 and at a position on the rear end side with respect to the first insulating member 61. The second insulating member 62 is disposed outside the third cylindrical portion 523 and the third stepped portion 52c (see FIG. 6) in the housing member 52. Further, the outer diameter of the second insulating member 62 is slightly smaller than the inner diameter of the second tip side housing 312 at the corresponding portion, and the inner diameter of the second insulating member 62 is smaller than the outer diameter of the accommodating member 52 at the corresponding portion. Is also slightly larger. The outer peripheral surface of the second insulating member 62 is in contact with the second distal end side housing 312, and the inner peripheral surface of the second insulating member 62 is in contact with the housing member 52.
このように、先端側筐体31(第2先端側筐体312)と収容部材52との間に、エアギャップ、第1絶縁部材61および第2絶縁部材62を設けることで、先端側筐体31と収容部材52とは、直接には接触しない。
Thus, by providing the air gap, the first insulating member 61, and the second insulating member 62 between the distal end side casing 31 (second distal end side casing 312) and the housing member 52, the distal end side casing is provided. 31 and the accommodation member 52 do not contact directly.
(第3絶縁部材)
第3絶縁部材63は、全体として筒状を呈する部材である。この第3絶縁部材63は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。
(Third insulating member)
The third insulating member 63 is a member having a tubular shape as a whole. The third insulating member 63 is made of a ceramic material such as alumina that has insulating properties and high heat resistance.
この第3絶縁部材63は、後端側筐体33の内部であって第2絶縁部材62よりも後端側となる位置に配置されている。そして、第3絶縁部材63は、収容部材52における第4筒状部524の外側に位置している。また、第3絶縁部材63の外径は、第1後端側筐体331の内径とほぼ同じであり、第3絶縁部材63の内径は、収容部材52における第4筒状部524の外径よりも大きい。そして、第3絶縁部材63の外周面は、第1後端側筐体331の内周面と接触しており、第3絶縁部材63の内周面は、先端側の一部が収容部材52と接触し、その他はエアギャップを介して収容部材52と対峙する。
The third insulating member 63 is disposed inside the rear end side housing 33 and at a position closer to the rear end side than the second insulating member 62. The third insulating member 63 is located outside the fourth tubular portion 524 in the housing member 52. Further, the outer diameter of the third insulating member 63 is substantially the same as the inner diameter of the first rear end side housing 331, and the inner diameter of the third insulating member 63 is the outer diameter of the fourth tubular portion 524 in the housing member 52. Bigger than. The outer peripheral surface of the third insulating member 63 is in contact with the inner peripheral surface of the first rear end side housing 331, and the inner peripheral surface of the third insulating member 63 is partially accommodated on the front end side. Others face the accommodating member 52 through the air gap.
[シール部の構成]
シール部70は、相対的に先端側に位置する第1シール部材71と、相対的に後端側に位置する第2シール部材72とを有する。なお、内燃機関10に圧力検出装置20を取り付けた状態において、第1シール部材71および第2シール部材72は、シリンダヘッド13に設けられた連通孔13a(図1参照)の内周面に突き当たる。
[Configuration of seal part]
The seal portion 70 includes a first seal member 71 that is positioned relatively on the front end side and a second seal member 72 that is positioned relatively on the rear end side. In the state where the pressure detection device 20 is attached to the internal combustion engine 10, the first seal member 71 and the second seal member 72 abut against the inner peripheral surface of the communication hole 13 a (see FIG. 1) provided in the cylinder head 13. .
(第1シール部材)
第1シール部材71は、中空構造を有し全体として筒状を呈する部材である。この第1シール部材71は、絶縁性を有するとともに耐熱性および耐酸性が高いPTFE等の合成樹脂材料によって構成されている。
(First seal member)
The first seal member 71 is a member having a hollow structure and exhibiting a tubular shape as a whole. The first seal member 71 is made of a synthetic resin material such as PTFE having insulating properties and high heat resistance and acid resistance.
この第1シール部材71は、第1先端側筐体311の外周面に設けられた凹部311aにはめ込まれている。そして、その内径は、凹部311aの外径よりもわずかに小さくなっており、その外径は、連通孔13aの内径よりもわずかに大きくなっている。
The first seal member 71 is fitted in a recess 311 a provided on the outer peripheral surface of the first distal end side housing 311. The inner diameter is slightly smaller than the outer diameter of the recess 311a, and the outer diameter is slightly larger than the inner diameter of the communication hole 13a.
(第2シール部材)
第2シール部材72は、全体として環状を呈する部材であり、ここではOリングを用いている。この第2シール部材72も、絶縁性を有するとともに耐熱性および耐酸性が高いPTFE等の合成樹脂材料によって構成されている。
(Second seal member)
The second seal member 72 is a member having an annular shape as a whole, and an O-ring is used here. The second seal member 72 is also made of a synthetic resin material such as PTFE having insulating properties and high heat resistance and acid resistance.
この第2シール部材72は、第2先端側筐体312の外周面に設けられた凹部312aにはめ込まれている。そして、その内径は、凹部312aの外径よりもわずかに小さくなっており、その外径は、連通孔13aの内径よりもわずかに大きくなっている。
The second seal member 72 is fitted in a recess 312 a provided on the outer peripheral surface of the second distal end side housing 312. The inner diameter is slightly smaller than the outer diameter of the recess 312a, and the outer diameter is slightly larger than the inner diameter of the communication hole 13a.
[圧力検出装置における電気的な接続構造]
ここで、圧力検出装置20における電気的な接続構造について説明を行う。
[Electrical connection structure in pressure detector]
Here, an electrical connection structure in the pressure detection device 20 will be described.
(正の経路)
圧力検出装置20において、圧電素子41の後端側の端面(正極)は、金属製の第1後端電極部材43と、金属製の第2後端電極部材44と、金属製の第1コイルバネ46とを介して、金属製の伝導部材47と電気的に接続されている。そして、金属製の伝導部材47は、保持部材48に設けられた金属製の保持部、配線および端子を介して、回路基板53に設けられた入力端子(図示せず)と電気的に接続される。以下では、圧電素子41の後端側の面から、第1後端電極部材43、第2後端電極部材44、第1コイルバネ46、伝導部材47および保持部材48を介して、回路基板53に至る電気的な経路を、『正の経路』と称する。
(Positive path)
In the pressure detection device 20, the end face (positive electrode) on the rear end side of the piezoelectric element 41 has a metal first rear end electrode member 43, a metal second rear end electrode member 44, and a metal first coil spring. 46 and the metal conductive member 47 is electrically connected. The metal conductive member 47 is electrically connected to an input terminal (not shown) provided on the circuit board 53 via a metal holding portion, a wiring, and a terminal provided on the holding member 48. The In the following, the circuit board 53 is connected to the circuit board 53 through the first rear end electrode member 43, the second rear end electrode member 44, the first coil spring 46, the conductive member 47, and the holding member 48 from the rear end side surface of the piezoelectric element 41. The electrical path to reach is called the “positive path”.
(負の経路)
一方、圧力検出装置20において、圧電素子41の先端側の端面(負極)は、金属製の先端電極部材42と、金属製の加圧部材49と、金属製の支持部材50(第2溶接部59)と、金属製の第2コイルバネ51と、金属製の収容部材52と、金属製の接地板55とを介して、回路基板53に設けられた接地端子(図示せず)と電気的に接続されている。以下では、圧電素子41の先端側の面から、先端電極部材42、加圧部材49、支持部材50、第2コイルバネ51、収容部材52および接地板55を介して、回路基板53に至る電気的な経路を『負の経路』と称する。
(Negative path)
On the other hand, in the pressure detection device 20, the end face (negative electrode) on the tip side of the piezoelectric element 41 has a metal tip electrode member 42, a metal pressure member 49, and a metal support member 50 (second welded portion). 59), a metal second coil spring 51, a metal housing member 52, and a metal ground plate 55, and electrically connected to a ground terminal (not shown) provided on the circuit board 53. It is connected. In the following, the electrical connection from the surface on the front end side of the piezoelectric element 41 to the circuit board 53 via the front end electrode member 42, the pressure member 49, the support member 50, the second coil spring 51, the housing member 52 and the ground plate 55 This path is called “negative path”.
(筐体経路)
他方、圧力検出装置20において、金属製のダイアフラムヘッド32は、金属製の先端側筐体31(第1先端側筐体311および第2先端側筐体312)を介して、金属製の後端側筐体33(第1後端側筐体331および第2後端側筐体332)と電気的に接続されている。また、この圧力検出装置20では、金属製の第1先端側筐体311が、金属製の突き当てパイプ57(第1溶接部58)と電気的に接続されている。以下では、ダイアフラムヘッド32から先端側筐体31を介して後端側筐体33および突き当てパイプ57に至る電気的な経路を『筐体経路』と称する。
(Case path)
On the other hand, in the pressure detection device 20, the metal diaphragm head 32 is connected to the metal rear end via the metal front end side casing 31 (the first front end side casing 311 and the second front end side casing 312). The side housing 33 (the first rear end side housing 331 and the second rear end side housing 332) is electrically connected. Moreover, in this pressure detection apparatus 20, the metal 1st front end side housing | casing 311 is electrically connected with the metal butting pipe | tube 57 (1st welding part 58). Hereinafter, an electrical path from the diaphragm head 32 through the front end side casing 31 to the rear end side casing 33 and the butting pipe 57 is referred to as a “housing path”.
(正の経路と負の経路との関係)
ここで、本実施の形態の圧力検出装置20では、正の経路の外側に負の経路が存在している。換言すれば、負の経路の内部に正の経路が収容されている。そして、正の経路と負の経路とは、絶縁パイプ60、絶縁リング45、保持部材48および両経路の間に形成されるエアギャップによって、電気的に絶縁されている。ここで、本実施の形態では、負の経路が第1電気経路の一例となっており、正の経路が第2電気経路の一例となっている。
(Relationship between positive and negative paths)
Here, in the pressure detection device 20 of the present embodiment, a negative path exists outside the positive path. In other words, the positive path is accommodated inside the negative path. The positive path and the negative path are electrically insulated by the insulating pipe 60, the insulating ring 45, the holding member 48, and an air gap formed between the two paths. Here, in the present embodiment, the negative path is an example of the first electrical path, and the positive path is an example of the second electrical path.
(負の経路と筐体経路との関係)
また、この圧力検出装置20では、負の経路の外側に筐体経路が存在している。換言すれば、筐体経路の内部に負の経路が収容されている。そして、負の経路と筐体経路とは、先端電極部材42に設けられた絶縁皮膜42a、加圧部材49に設けられた絶縁皮膜49a、第1絶縁部材61、第2絶縁部材62、第3絶縁部材63および両経路の間に形成されるエアギャップによって、電気的に絶縁されている。
(Relationship between negative path and chassis path)
Moreover, in this pressure detection apparatus 20, the housing | casing path | route exists in the outer side of a negative path | route. In other words, the negative path is accommodated inside the housing path. The negative path and the casing path are the insulating film 42a provided on the tip electrode member 42, the insulating film 49a provided on the pressure member 49, the first insulating member 61, the second insulating member 62, and the third. It is electrically insulated by the insulating member 63 and an air gap formed between both paths.
(筐体経路と正の経路との関係)
そして、この圧力検出装置20では、結果として、正の経路の外側に筐体経路が存在している。換言すれば、筐体経路の内部に正の経路が収容されている。そして、上述したように、正の経路と負の経路とが電気的に絶縁され、且つ、負の経路と筐体経路とが電気的に絶縁されていることにより、筐体経路と正の経路とが、電気的に絶縁されていることになる。
(Relationship between chassis path and positive path)
In the pressure detection device 20, as a result, the housing path exists outside the positive path. In other words, the positive path is accommodated inside the housing path. As described above, the positive path and the negative path are electrically insulated from each other, and the negative path and the casing path are electrically insulated from each other. Are electrically insulated.
(その他)
ここで、筐体経路を構成する筐体部30は、圧力検出装置20において外部に露出する部位であり、特に、ダイアフラムヘッド32は、燃焼に伴って酸性度が高くなる燃焼室Cに対峙する部位となっている。これに対し、正の経路および負の経路を構成する各部材は、圧力検出装置20において筐体部30内に収容される部位である。このため、正の経路および負の経路を構成する各部材は、筐体経路(筐体部30)を構成する各部材よりも導電性が高い材料とすることが好ましく、また、筐体経路(筐体部30)を構成する各部材は、正の経路および負の経路を構成する各部材よりも耐酸性が高い材料とすることが好ましい。
(Other)
Here, the casing 30 constituting the casing path is a part exposed to the outside in the pressure detection device 20, and in particular, the diaphragm head 32 faces the combustion chamber C where the acidity increases with combustion. It is a part. On the other hand, each member constituting the positive path and the negative path is a part that is accommodated in the casing 30 in the pressure detection device 20. For this reason, it is preferable that each member constituting the positive path and the negative path is made of a material having higher conductivity than each member constituting the housing path (housing part 30). Each member constituting the housing portion 30) is preferably made of a material having higher acid resistance than each member constituting the positive path and the negative path.
[圧力検出装置の組立手順]
次に、本実施の形態で用いた圧力検出装置20の組立手順について説明を行う。
[Assembly procedure of pressure detector]
Next, an assembly procedure of the pressure detection device 20 used in the present embodiment will be described.
まず、第1先端側筐体311の先端側とダイアフラムヘッド32の裏面側(凸部32d側)とを対向させて両者を突き当てる。そして、この状態で、第1先端側筐体311とダイアフラムヘッド32との境界部に、一周にわたってレーザ溶接を行う。
First, the front end side of the first front end side housing 311 and the back surface side (projection 32d side) of the diaphragm head 32 are opposed to each other and abut against each other. In this state, laser welding is performed over the entire circumference at the boundary between the first front end side housing 311 and the diaphragm head 32.
次に、第1先端側筐体311とダイアフラムヘッド32とを含む構造体における第1先端側筐体311内に、後端側から、先端筒状部491を先端側として加圧部材49を挿入する。このとき、加圧部材49の外周面に設けられた先端段差部49bが、第1先端側筐体311の内周面に設けられた内側段差部311bに突き当たるまで、加圧部材49の挿入を行う。これに伴い、加圧部材49の先端段差部49bおよび中間筒状部492の外周面に設けられた絶縁皮膜49aが、第1先端側筐体311の内周面と接触する。また、加圧部材49における先端筒状部491の先端側に設けられた開口部に、ダイアフラムヘッド32の凸部32dが挿入される。
Next, the pressure member 49 is inserted into the first front end side housing 311 in the structure including the first front end side housing 311 and the diaphragm head 32 from the rear end side with the front end cylindrical portion 491 as the front end side. To do. At this time, the pressure member 49 is inserted until the tip step portion 49 b provided on the outer peripheral surface of the pressure member 49 hits the inner step portion 311 b provided on the inner peripheral surface of the first tip side housing 311. Do. Along with this, the insulating step 49 a provided on the outer peripheral surface of the front end stepped portion 49 b and the intermediate cylindrical portion 492 of the pressure member 49 comes into contact with the inner peripheral surface of the first front end side housing 311. Further, the convex portion 32 d of the diaphragm head 32 is inserted into an opening portion provided on the distal end side of the distal end tubular portion 491 in the pressing member 49.
続いて、第1先端側筐体311の内周面と加圧部材49における後端筒状部493の外周面との間に、後端側から、突き当てパイプ57を挿入する。このとき、突き当てパイプ57の先端側が、加圧部材49に設けられた後端段差部49cに突き当たるまで、突き当てパイプ57の挿入を行う。これに伴い、加圧部材49の後端段差部49cに設けられた絶縁皮膜49aが、突き当てパイプ57の先端側と接触する。
Subsequently, the butting pipe 57 is inserted from the rear end side between the inner peripheral surface of the first front end side housing 311 and the outer peripheral surface of the rear end cylindrical portion 493 in the pressing member 49. At this time, the abutting pipe 57 is inserted until the front end side of the abutting pipe 57 abuts against the rear end stepped portion 49 c provided in the pressing member 49. Along with this, the insulating film 49 a provided on the rear end step portion 49 c of the pressing member 49 comes into contact with the front end side of the butting pipe 57.
この状態で、第1先端側筐体311の後端側と突き当てパイプ57とを、一周にわたってレーザ溶接し、第1溶接部58を形成する。このとき、第1先端側筐体311の内側段差部311bと突き当てパイプ57の先端側との間に、加圧部材49の中間筒状部492が挟み込まれることによって、加圧部材49は、第1先端側筐体311に対し固定される。これにより、第1先端側筐体311およびダイアフラムヘッド32に対する、加圧部材49の位置決めがなされる。
In this state, the rear end side of the first front end side housing 311 and the butting pipe 57 are laser welded over the entire circumference to form the first welded portion 58. At this time, when the intermediate cylindrical portion 492 of the pressure member 49 is sandwiched between the inner stepped portion 311b of the first front end side housing 311 and the front end side of the butting pipe 57, the pressure member 49 is It is fixed to the first distal end side housing 311. As a result, the pressure member 49 is positioned with respect to the first front end side housing 311 and the diaphragm head 32.
次に、第1先端側筐体311、ダイアフラムヘッド32、加圧部材49および突き当てパイプ57を含む構造体における加圧部材49内に、後端側から、先端電極部材42、絶縁パイプ60、圧電素子41、第1後端電極部材43、第2後端電極部材44、絶縁リング45および支持部材50を、この順に挿入する。なお、加圧部材49内に先端電極部材42を挿入する際、絶縁皮膜42aが形成されている面を先端側とする。また、加圧部材49内に第2後端電極部材44を挿入する際、本体部44aを先端側とし、第2凸部44cを後端側とする。このとき、加圧部材49内に収容される先端電極部材42の先端側に設けられた絶縁皮膜42aが、ダイアフラムヘッド32の後端側に設けられた凸部32dと接触する。また、絶縁パイプ60の内側に、圧電素子41、第1後端電極部材43、第2後端電極部材44における本体部44aの先端側が配置される。さらに、第2後端電極部材44の第1凸部44bおよび第2凸部44cが、絶縁リング45に設けられた孔を介して支持部材50の先端側内部に露出する。
Next, in the pressurizing member 49 in the structure including the first front end side housing 311, the diaphragm head 32, the pressurizing member 49 and the butting pipe 57, the front end electrode member 42, the insulating pipe 60, The piezoelectric element 41, the first rear end electrode member 43, the second rear end electrode member 44, the insulating ring 45, and the support member 50 are inserted in this order. When the tip electrode member 42 is inserted into the pressure member 49, the surface on which the insulating film 42a is formed is the tip side. Further, when the second rear end electrode member 44 is inserted into the pressure member 49, the main body portion 44a is the front end side, and the second convex portion 44c is the rear end side. At this time, the insulating film 42 a provided on the tip end side of the tip electrode member 42 accommodated in the pressurizing member 49 contacts the convex portion 32 d provided on the rear end side of the diaphragm head 32. Further, the distal end side of the main body 44 a of the piezoelectric element 41, the first rear end electrode member 43, and the second rear end electrode member 44 is disposed inside the insulating pipe 60. Further, the first convex portion 44 b and the second convex portion 44 c of the second rear end electrode member 44 are exposed to the inside of the front end side of the support member 50 through holes provided in the insulating ring 45.
この状態で、加圧部材49に対する、支持部材50の中心線方向の位置調整を行い、加圧部材49および支持部材50を介して圧電素子41にかかる荷重(予荷重)を調整する。
In this state, the position of the support member 50 in the center line direction is adjusted with respect to the pressure member 49, and the load (preload) applied to the piezoelectric element 41 via the pressure member 49 and the support member 50 is adjusted.
そして、加圧部材49に対する支持部材50の中心線方向の位置調整が完了した後、加圧部材49の後端側と支持部材50とを、一周にわたってレーザ溶接し、第2溶接部59を形成する。このとき、圧電素子41は、その先端側が先端電極部材42を介して、その後端側が第1後端電極部材43、第2後端電極部材44、絶縁リング45および支持部材50を介して、加圧部材49に対して固定される。また、この状態では、既に、第1先端側筐体311およびダイアフラムヘッド32に対して、加圧部材49が固定されている。このため、加圧部材49内に収容される圧電素子41は、予め決められた予荷重が付与された状態で、ダイアフラムヘッド32に対して固定されることになる。これにより、第1先端側筐体311およびダイアフラムヘッド32に対する、加圧部材49、支持部材50および圧電素子41の位置決めがなされる。
Then, after the position adjustment of the support member 50 in the center line direction with respect to the pressure member 49 is completed, the rear end side of the pressure member 49 and the support member 50 are laser-welded over the entire circumference to form the second welded portion 59. To do. At this time, the piezoelectric element 41 has a distal end side through a front electrode member 42 and a rear end side through a first rear end electrode member 43, a second rear end electrode member 44, an insulating ring 45, and a support member 50. It is fixed to the pressure member 49. In this state, the pressurizing member 49 is already fixed to the first front end side housing 311 and the diaphragm head 32. For this reason, the piezoelectric element 41 accommodated in the pressure member 49 is fixed to the diaphragm head 32 in a state where a predetermined preload is applied. As a result, the pressure member 49, the support member 50, and the piezoelectric element 41 are positioned with respect to the first distal end side housing 311 and the diaphragm head 32.
続いて、支持部材50までが取り付けられた構造体における支持部材50内に、後端側から、第1コイルバネ46を挿入し、支持部材50の先端側の内部に露出する第2後端電極部材44の第2凸部44cに装着する。また、上記構造体における支持部材50の後端側に、後端側から第2コイルバネ51を挿入して装着する。さらに、上記構造体における第1先端側筐体311に、後端側から、第2先端側筐体312をねじ込んで取り付ける。さらにまた、第2先端側筐体312内に、後端側から第1絶縁部材61および第2絶縁部材62を、この順に挿入する。これに伴い、第1絶縁部材61は、第2先端側筐体312内の先端側に設けられた段差部に突き当たって位置決めされ、第2絶縁部材62は、第2先端側筐体312内の後端側に設けられた段差部に突き当たって位置決めされる。
Subsequently, the first coil spring 46 is inserted from the rear end side into the support member 50 in the structure to which the support member 50 is attached, and the second rear end electrode member is exposed inside the front end side of the support member 50. The second convex portion 44c of 44 is attached. Further, the second coil spring 51 is inserted and attached to the rear end side of the support member 50 in the structure from the rear end side. Further, the second front end side housing 312 is screwed and attached to the first front end side housing 311 in the structure from the rear end side. Furthermore, the first insulating member 61 and the second insulating member 62 are inserted into the second front end side housing 312 from the rear end side in this order. Accordingly, the first insulating member 61 is positioned by abutting against a step portion provided on the distal end side in the second distal end side housing 312, and the second insulating member 62 is positioned in the second distal end side housing 312. It is positioned by abutting against a step provided on the rear end side.
一方、上記構造体の組立とは別工程にて、保持部材48の先端側に、先端側から伝導部材47を挿入する。また、この保持部材48の後端側に、接地板55を含む回路基板53を取り付ける。このとき、保持部材48に取り付けられた伝導部材47の後端側凸部47bと回路基板53とが、電気的に接続される。そして、収容部材52内に、後端側から、伝導部材47および回路基板53(接地板55)を装着した保持部材48を、伝導部材47を先端側として挿入する。このとき、保持部材48における筒状部と板状部との境界(板状部の先端側)が、収容部材52に設けられた第2段差部52bの内周面に突き当てるまで、保持部材48の挿入を行う。これに伴い、保持部材48の筒状部の先端側および保持部材48の筒状部から露出する伝導部材47の先端側(先端側凹部47a)が、第1筒状部521よりも先端側に突出する。また、収容部材52の内周面と、接地板55の後端側とが接触する。
On the other hand, the conductive member 47 is inserted from the distal end side into the distal end side of the holding member 48 in a separate process from the assembly of the structure. Further, the circuit board 53 including the ground plate 55 is attached to the rear end side of the holding member 48. At this time, the rear end convex part 47b of the conductive member 47 attached to the holding member 48 and the circuit board 53 are electrically connected. Then, the holding member 48 on which the conductive member 47 and the circuit board 53 (the ground plate 55) are mounted is inserted into the housing member 52 from the rear end side with the conductive member 47 as the front end side. At this time, the holding member until the boundary between the cylindrical portion and the plate-like portion in the holding member 48 (the front end side of the plate-like portion) abuts against the inner peripheral surface of the second stepped portion 52 b provided in the housing member 52. Insert 48. Accordingly, the distal end side of the cylindrical portion of the holding member 48 and the distal end side of the conductive member 47 exposed from the cylindrical portion of the holding member 48 (the distal end side recess 47a) are closer to the distal end side than the first cylindrical portion 521. Protruding. Further, the inner peripheral surface of the housing member 52 and the rear end side of the ground plate 55 are in contact with each other.
そして、第2絶縁部材62までが取り付けられた構造体における第2先端側筐体312内に、後端側から、伝導部材47、回路基板53(接地板55)および保持部材48を含む収容部材52を、第1筒状部521を先端側として挿入する。このとき、収容部材52に設けられた第2段差部52bが、第2先端側筐体312内に取り付けられた第1絶縁部材61に突き当たるまで(収容部材52に設けられた第3段差部52cが、第2先端側筐体312内に取り付けられた第2絶縁部材62に突き当たるまで)、収容部材52の挿入を行う。これに伴い、収容部材52における第2筒状部522の後端側および第2段差部52bの外周面が、第1絶縁部材61の内周面および後端側の面と接触する。また、収容部材52における第3筒状部523の後端側および第3段差部52cの外周面が、第2絶縁部材62の内周面および後端側の面と接触する。一方、第1コイルバネ46の後端側が、伝導部材47の先端側凹部47aに挿入されるとともに、この第1コイルバネ46の後端が、先端側凹部47aの底部に突き当たる。また、収容部材52の第1筒状部521が第2コイルバネ51の後端側に挿入されるとともに、この第2コイルバネ51の後端が、収容部材52の第1段差部52aに突き当たる。その結果、第1コイルバネ46および第2コイルバネ51は、上記構造体に対して収容部材52を挿入する前と比べて、中心線方向に圧縮された状態となる。
The housing member including the conductive member 47, the circuit board 53 (the ground plate 55) and the holding member 48 from the rear end side in the second front end side housing 312 in the structure to which the second insulating member 62 is attached. 52 is inserted with the first cylindrical portion 521 as the distal end side. At this time, until the second stepped portion 52b provided in the housing member 52 hits the first insulating member 61 attached in the second distal end side housing 312 (the third stepped portion 52c provided in the housing member 52). Until the second insulating member 62 attached in the second distal end side housing 312 hits). Accordingly, the rear end side of the second cylindrical portion 522 and the outer peripheral surface of the second stepped portion 52 b in the housing member 52 are in contact with the inner peripheral surface and the rear end surface of the first insulating member 61. Further, the rear end side of the third cylindrical portion 523 and the outer peripheral surface of the third stepped portion 52 c in the housing member 52 are in contact with the inner peripheral surface and the rear end side surface of the second insulating member 62. On the other hand, the rear end side of the first coil spring 46 is inserted into the front end side concave portion 47a of the conductive member 47, and the rear end of the first coil spring 46 hits the bottom portion of the front end side concave portion 47a. Further, the first cylindrical portion 521 of the housing member 52 is inserted into the rear end side of the second coil spring 51, and the rear end of the second coil spring 51 abuts against the first stepped portion 52 a of the housing member 52. As a result, the first coil spring 46 and the second coil spring 51 are compressed in the direction of the center line as compared to before the housing member 52 is inserted into the structure.
続いて、収容部材52までが取り付けられた構造体における第2先端側筐体312に、後端側から、第1後端側筐体331および第3絶縁部材63を挿入して取り付ける。これにより、収容部材52における第4筒状部524の外周面が、第3絶縁部材63の内周面に接触する。また、第1後端側筐体331に、後端側から、第2後端側筐体332を挿入する。
Subsequently, the first rear end side housing 331 and the third insulating member 63 are inserted and attached from the rear end side to the second front end side housing 312 in the structure to which the accommodation member 52 is attached. As a result, the outer peripheral surface of the fourth cylindrical portion 524 in the housing member 52 comes into contact with the inner peripheral surface of the third insulating member 63. Further, the second rear end side casing 332 is inserted into the first rear end side casing 331 from the rear end side.
それから、第2後端側筐体332までが取り付けられた構造体における第2後端側筐体332に対し、後端側から、外周面にOリング56を装着した接続部材54を、基板側コネクタ54aを先端側として挿入する。このとき、接続部材54に装着されたOリング56は、第2後端側筐体332の内部に入り込み、第2後端側筐体332と接触する。また、回路基板53と接続部材54に設けられた基板側コネクタ54aとが、電気的に接続される。
Then, with respect to the second rear end side casing 332 in the structure to which the second rear end side casing 332 is attached, the connection member 54 with the O-ring 56 mounted on the outer peripheral surface is connected from the rear end side to the board side. The connector 54a is inserted with the tip side. At this time, the O-ring 56 attached to the connection member 54 enters the second rear end side housing 332 and contacts the second rear end side housing 332. Further, the circuit board 53 and the board-side connector 54 a provided on the connection member 54 are electrically connected.
最後に、接続部材54までが取り付けられた構造体における第1先端側筐体311の凹部311aに、第1シール部材71を取り付けるとともに、第2先端側筐体312の凹部312aに、第2シール部材72を取り付ける。
以上により、圧力検出装置20の組立が完了する。
Finally, the first seal member 71 is attached to the recess 311a of the first tip side housing 311 in the structure to which the connection member 54 is attached, and the second seal is attached to the recess 312a of the second tip side housing 312. The member 72 is attached.
Thus, the assembly of the pressure detection device 20 is completed.
[圧力検出装置による圧力検出動作]
では、圧力検出装置20による圧力検出動作について説明を行う。
内燃機関10が動作しているとき、ダイアフラムヘッド32の圧力受面32aに、燃焼室C内で発生した圧力(燃焼圧)が付与される。ダイアフラムヘッド32では、圧力受面32aが受けた圧力が裏側の凸部32dに伝達され、さらに凸部32dから絶縁皮膜42aを介して先端電極部材42へと伝達される。そして、先端電極部材42に伝達された圧力は、先端電極部材42と第1後端電極部材43とに挟まれた圧電素子41に作用し、圧電素子41では、受けた圧力に応じた電荷が生じる。圧電素子41に生じた電荷は、正の経路を介して、回路基板53の入力信号端子(図示せず)電荷信号として供給される。回路基板53に供給された電荷信号は、回路基板53に実装された回路にて各種処理が施されることで出力信号とされる。そして、回路基板53から出力された出力信号は、接続部材54を介して、外部(ここでは接続ケーブル90および制御装置80)に送信される。
[Pressure detection operation by pressure detector]
Now, the pressure detection operation by the pressure detection device 20 will be described.
When the internal combustion engine 10 is operating, the pressure (combustion pressure) generated in the combustion chamber C is applied to the pressure receiving surface 32 a of the diaphragm head 32. In the diaphragm head 32, the pressure received by the pressure receiving surface 32a is transmitted to the convex portion 32d on the back side, and further transmitted from the convex portion 32d to the tip electrode member 42 via the insulating film 42a. Then, the pressure transmitted to the tip electrode member 42 acts on the piezoelectric element 41 sandwiched between the tip electrode member 42 and the first rear end electrode member 43, and the piezoelectric element 41 has a charge corresponding to the received pressure. Arise. The charge generated in the piezoelectric element 41 is supplied as an input signal terminal (not shown) charge signal of the circuit board 53 through a positive path. The charge signal supplied to the circuit board 53 is converted into an output signal by performing various processes in a circuit mounted on the circuit board 53. Then, the output signal output from the circuit board 53 is transmitted to the outside (here, the connection cable 90 and the control device 80) via the connection member 54.
[本実施の形態の効果]
本実施の形態の圧力検出装置20では、加圧部材49と支持部材50との中心線方向の位置関係を固定することで、加圧部材49と支持部材50との間に圧電素子41を挟み込み、圧電素子41に予め決められた荷重を付与するようにした。そして、圧電素子41を内部に収容する加圧部材49を、絶縁皮膜49aを介して先端側筐体31の内周面に接触させた状態で、突き当てパイプ57を用いて、先端側筐体31に対し加圧部材49を固定するようにした。これにより、加圧部材49と先端側筐体31とを電気的に絶縁するとともに、加圧部材49および支持部材50を介して筐体部30(先端側筐体31)に、荷重の変動を抑制した状態で圧電素子41を固定することができる。
[Effects of the present embodiment]
In the pressure detection device 20 of the present embodiment, the piezoelectric element 41 is sandwiched between the pressure member 49 and the support member 50 by fixing the positional relationship between the pressure member 49 and the support member 50 in the center line direction. A predetermined load is applied to the piezoelectric element 41. Then, in a state where the pressure member 49 that accommodates the piezoelectric element 41 is in contact with the inner peripheral surface of the distal end side casing 31 via the insulating film 49a, the distal end side casing is used by using the abutment pipe 57. The pressurizing member 49 is fixed to 31. As a result, the pressure member 49 and the front end side casing 31 are electrically insulated from each other, and a load fluctuation is applied to the casing unit 30 (the front end side casing 31) via the pressure member 49 and the support member 50. The piezoelectric element 41 can be fixed in a suppressed state.
また、本実施の形態の圧力検出装置20では、圧電素子41とダイアフラムヘッド32との間に存在する先端電極部材42の先端側に絶縁皮膜42aを設けた。これにより、先端電極部材42とダイアフラムヘッド32とを電気的に絶縁することができる。
Further, in the pressure detection device 20 of the present embodiment, the insulating film 42 a is provided on the distal end side of the distal electrode member 42 existing between the piezoelectric element 41 and the diaphragm head 32. Thereby, the tip electrode member 42 and the diaphragm head 32 can be electrically insulated.
ここで、本実施の形態では、上述した先端電極部材42や加圧部材49が、圧電素子41の負の経路を兼ねる構成となっているが、上述した構成を採用することにより、この負の経路を、先端側筐体31およびダイアフラムヘッド32を含む筐体経路と電気的に絶縁することができる。
Here, in the present embodiment, the tip electrode member 42 and the pressure member 49 described above also serve as a negative path of the piezoelectric element 41. By adopting the above-described configuration, this negative electrode is used. The path can be electrically insulated from the casing path including the distal end side casing 31 and the diaphragm head 32.
本実施の形態の圧力検出装置20は内燃機関10に取り付けられており、この内燃機関10が自動車に搭載されている場合、クラクション、ヘッドライトおよびワイパー等で発生したkHzオーダーの周波数のノイズ(以下では低周波ノイズと称する)が、内燃機関10のシリンダヘッド13に侵入してくる。そして、本実施の形態では、金属で構成されたシリンダヘッド13に、圧力検出装置20のうち金属で構成された筐体部30を取り付けているため、シリンダヘッド13に侵入してきた低周波ノイズは、圧力検出装置20の筐体部30にも伝播する。
The pressure detection device 20 of the present embodiment is attached to an internal combustion engine 10, and when the internal combustion engine 10 is mounted on an automobile, noise having a frequency on the order of kHz (hereinafter referred to as “kHz”) generated by a horn, a headlight, a wiper, or the like. Is referred to as low-frequency noise) enters the cylinder head 13 of the internal combustion engine 10. And in this Embodiment, since the housing | casing part 30 comprised with the metal among the pressure detection apparatuses 20 is attached to the cylinder head 13 comprised with the metal, the low frequency noise which penetrate | invaded the cylinder head 13 is It propagates also to the housing part 30 of the pressure detection device 20.
ここで、本実施の形態の圧力検出装置20では、筐体部30を含む筐体経路と、圧電素子41から回路基板53に至る正の経路および負の経路とを、電気的に絶縁している。このため、シリンダヘッド13から圧力検出装置20の筐体部30に伝播した低周波ノイズは、加圧部材49および支持部材50や伝導部材47等を介して、回路基板53に伝達されにくくなる。その結果、低周波ノイズに起因する、回路基板53における電位の揺れ(変動)が抑制されることになり、回路基板53から外部(制御装置80等)に出力される出力信号の揺れ(変動)を低減させることが可能になる。
Here, in the pressure detection device 20 of the present embodiment, the casing path including the casing section 30 is electrically insulated from the positive path and the negative path from the piezoelectric element 41 to the circuit board 53. Yes. For this reason, the low-frequency noise propagated from the cylinder head 13 to the casing 30 of the pressure detection device 20 is not easily transmitted to the circuit board 53 via the pressurizing member 49, the support member 50, the conductive member 47, and the like. As a result, the fluctuation (fluctuation) of the potential in the circuit board 53 due to the low frequency noise is suppressed, and the fluctuation (fluctuation) of the output signal output from the circuit board 53 to the outside (such as the control device 80). Can be reduced.
また、内燃機関10が自動車に搭載されている場合、自動車の周囲には、通常、携帯電話、ラジオおよびテレビ等で使用されるMHzオーダーの周波数の電波が飛び交う。この電波が、圧力検出装置20に設けられた伝導部材47に照射されると、MHzオーダーの周波数のノイズ(以下では高周波ノイズと称する)が、回路基板53に伝達されることになってしまう。
When the internal combustion engine 10 is mounted on an automobile, radio waves having a frequency on the order of MHz, which are usually used in mobile phones, radios, televisions, and the like, fly around the automobile. When this radio wave is applied to the conductive member 47 provided in the pressure detection device 20, noise having a frequency on the order of MHz (hereinafter referred to as high frequency noise) is transmitted to the circuit board 53.
ここで、本実施の形態の圧力検出装置20では、加圧部材49および支持部材50を用いて、伝導部材47を覆っている。このため、外部から圧力検出装置20に照射される電波は、加圧部材49および支持部材50によって遮られることになり、伝導部材47に伝達されにくくなる。その結果、高周波ノイズに起因する、回路基板53における電位の揺れ(変動)が抑制されることになり、回路基板53から外部に出力される出力信号の揺れ(変動)を低減させることが可能になる。
Here, in the pressure detection device 20 of the present embodiment, the pressure member 49 and the support member 50 are used to cover the conductive member 47. For this reason, the radio wave applied to the pressure detection device 20 from the outside is blocked by the pressure member 49 and the support member 50, and is not easily transmitted to the conductive member 47. As a result, the fluctuation (fluctuation) of the potential in the circuit board 53 due to the high frequency noise is suppressed, and the fluctuation (fluctuation) of the output signal output from the circuit board 53 to the outside can be reduced. Become.
また、本実施の形態では、金属製の収容部材52を用いて、回路基板53を覆っている。このため、外部から圧力検出装置20に照射される電波は、収容部材52によって遮られることになり、回路基板53に到達しにくくなる。その結果、高周波ノイズに起因する、回路基板53における電位の揺れ(変動)が抑制されることになり、回路基板53から外部に出力される出力信号の揺れ(変動)を、さらに低減させることが可能になる。
In the present embodiment, the circuit board 53 is covered with a metal housing member 52. For this reason, the radio wave applied to the pressure detection device 20 from the outside is blocked by the housing member 52, and is difficult to reach the circuit board 53. As a result, the fluctuation (fluctuation) of the potential in the circuit board 53 due to the high frequency noise is suppressed, and the fluctuation (fluctuation) of the output signal output from the circuit board 53 to the outside can be further reduced. It becomes possible.
[その他]
なお、本実施の形態では、先端電極部材42の先端側に絶縁皮膜42aを設けることにより、負の経路を構成する先端電極部材42と筐体経路を構成するダイアフラムヘッド32とを電気的に絶縁するようにしていたが、これに限られない。例えば、先端電極部材42とダイアフラムヘッド32との間に、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料からなる絶縁プレートを配置するようにしてもかまわない。
[Others]
In the present embodiment, the insulating film 42a is provided on the tip side of the tip electrode member 42 to electrically insulate the tip electrode member 42 constituting the negative path from the diaphragm head 32 constituting the casing path. However, it is not limited to this. For example, an insulating plate made of a ceramic material such as alumina having insulating properties and high heat resistance may be disposed between the tip electrode member 42 and the diaphragm head 32.
また、本実施の形態では、加圧部材49の外周面の一部(中間筒状部492、先端段差部49bおよび後端段差部49c)に絶縁皮膜49aを設けることで、負の経路を構成する加圧部材49と、筐体経路を構成する第1先端側筐体311および突き当てパイプ57とを電気的に絶縁するようにしていたが、これに限られない。例えば、加圧部材49と第1先端側筐体311および突き当てパイプ57との間に、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料からなる絶縁リングを配置したり、エアギャップを形成したりするようにしてもかまわない。
In the present embodiment, a negative path is configured by providing an insulating film 49a on a part of the outer peripheral surface of the pressure member 49 (intermediate cylindrical portion 492, front end step portion 49b, and rear end step portion 49c). The pressurizing member 49 to be electrically insulated from the first distal end side housing 311 and the butting pipe 57 constituting the housing path is not limited to this. For example, an insulating ring made of a ceramic material such as alumina that has insulating properties and high heat resistance is disposed between the pressure member 49 and the first distal end side housing 311 and the abutting pipe 57, or an air gap is provided. It does not matter if they are formed.
また、本実施の形態では、収容部材52における第2筒状部522の後端側および第2段差部52bと第2先端側筐体312の内周面との間、収容部材52における第3筒状部523の後端側および第3段差部52cと第2先端側筐体312の内周面との間、収容部材52における第4筒状部524と第1後端側筐体331との間に、それぞれ、第1絶縁部材61、第2絶縁部材62、第3絶縁部材63を配置することにより、負の経路を構成する収容部材52と、筐体経路を構成する先端側筐体31および後端側筐体33とを電気的に絶縁するようにしていたが、これに限られない。例えば、収容部材52の外周面の一部にアルミナやジルコニア等を含む、絶縁性を呈するセラミックス材料をコートしてなる絶縁皮膜を形成したり、収容部材52と先端側筐体31、後端側筐体33との間にエアギャップを形成したりしてもかまわない。
In the present embodiment, the rear end side of the second cylindrical portion 522 in the housing member 52 and the second stepped portion 52b and the inner peripheral surface of the second distal end side housing 312 are provided in the third in the housing member 52. Between the rear end side of the cylindrical portion 523 and the third stepped portion 52 c and the inner peripheral surface of the second front end side housing 312, the fourth cylindrical portion 524 and the first rear end side housing 331 of the housing member 52 The first insulating member 61, the second insulating member 62, and the third insulating member 63 are arranged between the housing member 52 that forms the negative path and the front end side casing that forms the housing path, respectively. 31 and the rear end side housing 33 are electrically insulated, but the present invention is not limited to this. For example, a part of the outer peripheral surface of the housing member 52 is formed with an insulating film formed by coating an insulating ceramic material containing alumina, zirconia, or the like, or the housing member 52 and the front end housing 31, the rear end side An air gap may be formed between the housing 33 and the housing 33.
さらに、本実施の形態では、第1先端側筐体311と突き当てパイプ57とを、第1溶接部58を用いて固定していたが、これに限られるものではなく、例えば両者をねじ込み等によって固定するようにしてもかまわない。さらにまた、本実施の形態では、加圧部材49と支持部材50とを、第2溶接部59を用いて固定していたが、これに限られるものではなく、例えば両者をねじ込み等によって固定するようにしてもかまわない。
Further, in the present embodiment, the first distal end side housing 311 and the butting pipe 57 are fixed using the first welded portion 58. However, the present invention is not limited to this. It may be fixed by. Furthermore, in the present embodiment, the pressure member 49 and the support member 50 are fixed using the second welded portion 59, but the present invention is not limited to this. For example, both are fixed by screwing or the like. It doesn't matter if you do.
また、本実施の形態では、第1後端電極部材43と第2後端電極部材44とを別部材として配置していたが、これに限られるものではなく、例えば、第1後端電極部材43と第2後端電極部材44とを一つの部材に置き換えて配置してもかまわない。
In the present embodiment, the first rear end electrode member 43 and the second rear end electrode member 44 are arranged as separate members. However, the present invention is not limited to this, for example, the first rear end electrode member. 43 and the second rear end electrode member 44 may be replaced with one member.
さらに、本実施の形態では、先端電極部材42を絶縁パイプ60内に収容しないようにしていたが、これに限られるものではなく、先端電極部材42を絶縁パイプ60内に収容するようにしてもかまわない。
Furthermore, in the present embodiment, the tip electrode member 42 is not accommodated in the insulating pipe 60. However, the present invention is not limited to this, and the tip electrode member 42 may be accommodated in the insulating pipe 60. It doesn't matter.
さらにまた、本実施の形態では、圧力検出装置20における圧力の検出素子として、圧電素子41を用いた場合を例として説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えばひずみゲージや離間した電極等を用いてもかまわない。
Furthermore, in the present embodiment, the case where the piezoelectric element 41 is used as the pressure detection element in the pressure detection device 20 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this example. An electrode or the like may be used.