JP2018136286A - 燃焼圧センサ - Google Patents

Abstract

【課題】シール性を確保できる燃焼圧センサを提供すること。【解決手段】燃焼圧センサは、センサ部の信号を外部に出力する端子アセンブリと、端子アセンブリに配置されるキャップ部材と、を備えている。キャップ部材は、筒部と、筒部の内周面よりも径方向内側に全体が位置する多角状の内周面を有する多角筒部と、多角筒部の内周面と筒部の内周面とを連絡する内面を有する連絡部と、を備えている。端子アセンブリは、筒部内に配置された先端部と、多角筒部内に配置された後端部と、先端部と後端部との間に設けられる溝部と、を備えている。端子アセンブリの溝部にＯリングが装着されてなり、Ｏリングは、全周に亘って、溝部の底面と、先端部の溝部に露出する後端向き面と、連絡部の内面と、に圧縮される。【選択図】図３

Description

本発明は燃焼圧センサに関し、特に端子アセンブリにキャップ部材が被せられた燃焼圧センサに関するものである。

内燃機関の燃焼室の圧力を検知する燃焼圧センサとして、筒状の主体金具１１０Ａにヒータ部１３０Ａ（受圧部材とも言う）を配置したものが知られている（特許文献１）。特許文献１に開示される技術では、ヒータ部１３０Ａの軸方向の変位をセンサ本体２１０（センサ部とも言う）が検知し、センサ本体２１０の信号を端子アセンブリ２５０が外部に出力する。端子アセンブリ２５０を保護するために、端子カバー２６０（キャップ部材とも言う）が端子アセンブリ２５０に被せられている。

特開２０１５−４５４５９号公報 特開２０１０−８４１６号公報

ところで、特許文献１のような燃焼圧センサでは、端子アセンブリ２５０と端子カバー２６０との間のシール性（以下、単にシール性とも言う）を確保する必要がある。そこで、特許文献２のように、Ｏリングが端子アセンブリと端子カバーとの間に介在する構成が知られており、この構成を特許文献１に適用することが求められる。

しかしながら、単純に特許文献１の燃焼圧センサにこの構成を適用しても（つまりはＯリングを採用しても）、Ｏリングが十分に圧縮せずに、シール性を得られないことがある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、Ｏリングが十分に圧縮することで、シール性を確保できる燃焼圧センサを提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の燃焼圧センサは、軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の主体金具と、主体金具の軸孔に配置される受圧部材と、主体金具の軸孔内に配置され受圧部材の軸線方向の変位を検知するセンサ部と、主体金具の後端側に接続する筒状のキャップ部材と、少なくとも一部がキャップ部材内に配置され、センサ部の信号を外部に出力する端子アセンブリと、を備えている。

また、キャップ部材は、略円形状の内周面を有する筒部と、筒部の内周面よりも径方向内側に全体が位置する多角状の内周面を有し、筒部よりも後端側に配置される多角筒部と、多角筒部の内周面と筒部の内周面とを連絡する内面を有する連絡部と、を備えている。さらに、端子アセンブリは、筒部内に配置された先端部と、多角筒部内に配置された後端部と、先端部と後端部との間に設けられると共に径方向内側に向かって凹む溝部と、を備えている。そして、発明の燃焼圧センサは、端子アセンブリの溝部にＯリングが装着されてなり、このＯリングは、全周に亘って、溝部の底面と、先端部の溝部に露出する後端向き面と、連絡部の内面と、に圧縮される。

発明者が鋭意検討の結果、キャップ部材が、略円筒状の内周面を有する筒部と、筒部の内周面よりも径方向内側に全体が位置する多角状の内周面を有し、筒部よりも後端側に配置される多角筒部と、多角筒部の内周面と筒部の内周面とを連絡する内面を有する連絡部と、を備える場合、キャップ部材と端子アセンブリとの間に配置したＯリングは、連結部の内面からの圧力を受けることで十分に圧縮し、シール性を確保できることが判明した。

しかし、この連結部は筒部から多角筒部への移行領域であるため、多角筒部の平面に接続する連結部の内面に比べ、多角筒部の隅部（平面と平面との接続部）に接続する連結部の内面は、軸方向長さが短くなってしまう（図３参照）。そのため、隅部に接続する連結部においては、連結部の内面からの圧力をＯリングが十分に受けることができず、Ｏリングが十分に圧縮せずに、シール性が低下してしまうことが判明した。

そこで、請求項１記載の燃焼圧センサによれば、端子アセンブリの先端部と後端部との間に設けられる溝部に装着されたＯリングは、全周に亘って、溝部の底面、先端部の溝部に露出する後端向き面、及び、連絡部の内面に圧縮される。これにより、全周に亘ってＯリングを圧縮させ、Ｏリングのつぶし代を全周に亘って確保できるので、シール性を確保できる。

請求項２記載の燃焼圧センサによれば、Ｏリングのつぶし率は１０〜４０％である。このようにＯリングのつぶし率を１０〜４０％にすることで、Ｏリングが十分に圧縮することができ、シール性を十分に得ることができると共に、Ｏリングの圧縮割れを抑制できる。つまり、請求項１の効果に加え、シール性とＯリングの耐久性とを両立できる。

請求項３記載の燃焼圧センサによれば、Ｏリングの外径は、筒部の内周面の内径よりも小さい。これにより、キャップ部材の筒部を端子アセンブリに被せるときに、Ｏリングが筒部に擦れ難くすることができる。よって、請求項１又は２の効果に加え、キャップ部材を端子アセンブリに組み付けるときの作業性を確保できる。

本発明の一実施の形態における燃焼圧センサの部分断面図である。 燃焼圧センサの部分断面図である。 端子アセンブリ、Ｏリング及びキャップ部材の分解立体図である。 （ａ）はキャップ部材の断面図であり、（ｂ）は端子アセンブリ、Ｏリング及びキャップ部材を組立後の燃焼圧センサの平面図である。 （ａ）は溝部に装着されたＯリングが潰される前の端子アセンブリ、Ｏリング及びキャップ部材の断面図であり、（ｂ）は図４（ｂ）のＶｂ−Ｖｂ線における燃焼圧センサの断面図であり、（ｃ）は図４（ｂ）のＶｃ−Ｖｃ線における燃焼圧センサの断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１及び図２を参照して本発明の一実施の形態における燃焼圧センサ１０について説明する。図１及び図２は本発明の一実施の形態における燃焼圧センサ１０の部分断面図である。図１及び図２では、紙面下側を燃焼圧センサ１０の先端側、紙面上側を燃焼圧センサ１０の後端側という（図３から図５においても同じ）。

図１に示すように燃焼圧センサ１０は、主体金具１１、キャップ部材１４、ヒータ２０及びセンサ部４２を備えている。燃焼圧センサ１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関（図示せず）の燃焼室内の圧力の検知に利用されるものであり、内燃機関の始動時などの補助熱源としても用いられる。

主体金具１１は、軸線Ｏ方向に延びる金属製（例えば炭素鋼等）の筒状の部材である。主体金具１１は、軸線Ｏに沿って軸孔１２が貫通し、後端側の外周面にねじ部１３が形成されている。ねじ部１３は内燃機関（図示せず）に嵌まり合う雄ねじである。主体金具１１は後端にキャップ部材１４が接続されている。キャップ部材１４は、出力回路４５（後述する）を内蔵する端子アセンブリ５０（図３参照）の外側に配置されている。

キャップ部材１４は、筒部１５と、筒部１５の後端側に設けられた多角筒部１６と、多角筒部１６と筒部１５とを連絡する連絡部１７と、を備えている。多角筒部１６は、ねじ部１３を内燃機関のねじ穴（図示せず）に嵌めたり外したりするときに用いる工具（図示せず）が関わり合う形状（例えば六角形）をなす部位である。

図２に示すように、主体金具１１は軸線Ｏ方向に沿って延びる筒状のセンサ固定部材１８が軸孔１２に配置されている。センサ固定部材１８は、主体金具１１の先端部の内周に先端部が接合されている。センサ固定部材１８は、センサ部４２が後端側に固定される金属製の部材である。主体金具１１の先端部に、センサ固定部材１８を介してキャップ部材１９が接合されている。キャップ部材１９は燃焼圧センサ１０が内燃機関（図示せず）に取り付けられたときに、内燃機関の座面に密接して燃焼室の気密性を確保するための略円錐台状の部材であり、ヒータ２０（図１参照）が中央を貫通する。

図１に示すようにヒータ２０は、自身の先端部が主体金具１１の先端から突出した状態で、センサ固定部材１８（図２参照）の内側に挿入されている。ヒータ２０は、略円筒状の基体２１と、基体２１の内部に配置された発熱体２２とを備えている。基体２１は、窒化珪素やアルミナ等の絶縁性を有するセラミックスによって形成されている。発熱体２２は、窒化珪素を主成分としモリブデンやタングステンの珪化物や窒化物、炭化物等を含む導電性を有するセラミックスによって形成されている。発熱体２２は、基体２１の先端部に配置される発熱部２３と、発熱部２３から後端側へ向けて延びる一対のリード部２４，２５とを備えている。

図２に示すようにリード部２４，２５は、後端側にそれぞれ引出部２６，２７が設けられている。引出部２６，２７は軸線Ｏ方向の異なる位置に設けられており、それぞれ径方向の外側へ向けて突出し基体２１の外周面に露出する。

主体金具１１は、軸線Ｏ方向に沿って延びる中軸２８が、ヒータ２０の後端と軸線Ｏ方向に間隔をあけて軸孔１２に配置されている。中軸２８は金属製（例えばステンレス鋼等）の棒状の部材である。中軸２８は、ヒータ２０と接続部材２９を介して接続されている。接続部材２９は金属製（例えばステンレス鋼等）の筒状の部材であり、中軸２８の先端部およびヒータ２０の後端部が、接続部材２９の両端部に圧入されている。接続部材２９に圧入されたヒータ２０は引出部２７が接続部材２９に接触するので、接続部材２９及び引出部２７を介して中軸２８がリード部２５と電気的に接続される。中軸２８は、導電性を有するばね（図示せず）を介して後端側が端子アセンブリ５０（図３参照）に形成された端子（図示せず）と電気的に接続される。

外筒３０は、軸線Ｏ方向に延びる金属製（例えばステンレス鋼等）の筒状の部材である。外筒３０は、ヒータ２０が圧入される圧入部３１と、圧入部３１の軸線Ｏ方向の先端側に連接される非圧入部３２とを備えている。圧入部３１はヒータ２０の中央を保持すると共に引出部２６に接触する。非圧入部３２は、キャップ部材１９の内周と隙間をあけた状態でキャップ部材１９を貫通する。非圧入部３２は、外周面に弾性部材３３が接合されている。

弾性部材３３は、金属製（例えばステンレス鋼やニッケル基合金等）の薄板で円環状に形成される部材であり、径の異なる曲げ部が周方向に連続して複数（本実施の形態では２か所）形成されている。これにより、弾性部材３３は軸線Ｏ方向に弾性変形できる。弾性部材３３は、キャップ部材１９とセンサ固定部材１８との間の空間に配置されており、レーザ溶接や抵抗溶接により、内周部が全周に亘って非圧入部３２の外周面に接合され、外周部が全周に亘ってセンサ固定部材１８の外周面に接合されている。本実施の形態では、レーザ溶接により形成された溶接部３４，３５が図示されている。

弾性部材３３は、センサ固定部材１８を介して主体金具１１と電気的に接続され、外筒３０及びヒータ２０の引出部２６を介してリード部２４と電気的に接続される。これにより、中軸２８及び主体金具１１はヒータ２０の発熱部２３（図１参照）と電気的に接続される。よって、中軸２８が接続された端子（図示せず）と主体金具１１との間に通電すると、ヒータ２０の発熱部２３が発熱する。

弾性部材３３の内周部が、全周に亘って形成された溶接部３４を介して非圧入部３２に接合され、弾性部材３３の外周部が、全周に亘って形成された溶接部３５を介してセンサ固定部材１８に接合されるので、弾性部材３３及び溶接部３４，３５によってキャップ部材１９の内側の空間を気密にできる。非圧入部３２とキャップ部材１９とに径方向の隙間があるので、燃焼室（図示せず）の圧力の変化に追随して弾性部材３３が軸線Ｏ方向に変形する。

主体金具１１の軸孔１２に配置された弾性部材３３よりも後端側であって、外筒３０とセンサ固定部材１８との間に伝達部材４０が配置される。伝達部材４０は軸線Ｏ方向に延びる金属製（例えばステンレス鋼等）の筒状の部材である。伝達部材４０は、レーザ溶接や抵抗溶接により、先端部４１が外筒３０の外周に接合される。これにより伝達部材４０は、ヒータ２０及び外筒３０の変位に伴い、軸線Ｏ方向へ移動する。つまり、ヒータ２０、外筒３０、伝達部材４０及び中軸２８が受圧部材に相当する。

伝達部材４０及びセンサ固定部材１８の後端部にセンサ部４２が配置されている。センサ部４２は、中軸２８が中央を貫通する金属製（例えばステンレス鋼等）の円環状のダイヤフラム４３と、ダイヤフラム４３の後端側の面に接合されたセンサ素子４４（本実施の形態ではピエゾ抵抗体）とを備えている。伝達部材４０が軸線Ｏ方向に変位して、センサ固定部材１８に周囲が固定されたダイヤフラム４３が撓むと、センサ素子４４の抵抗値が変化する。センサ素子４４の検出結果（抵抗値）は、端子アセンブリ５０（図３参照）の内部に設けられた出力回路４５で処理され、燃焼室の圧力に応じた信号が、端子アセンブリ５０に形成された端子（図示せず）からＥＣＵ等の外部回路へ出力される。

図３は端子アセンブリ５０、Ｏリング６０及びキャップ部材１４の分解立体図である。端子アセンブリ５０は、出力回路４５（図１参照）等の電気回路を内蔵し、外部回路に出力するケーブル等が接続される端子（図示せず）が設けられた合成樹脂製の絶縁体である。端子アセンブリ５０は、主体金具１１の軸線Ｏ方向の後端側に配置された先端部５１と、先端部５１の軸線Ｏ方向の後方に配置される後端部５２と、を備え、後端部５２と先端部５１との間に溝部５３が設けられている。

先端部５１は、中軸２８（図２参照）の後端側に接合されるばね（図示せず）や出力回路４５（図１参照）等が内蔵される円柱状の部位である。後端部５２は、先端部５１と同一の軸線Ｏ上に配置されると共に、後端面に端子（図示せず）を露出させる角柱状（本実施の形態では略六角柱状）の部位である。後端部５２の外形は、先端部５１の外径よりも小さい。

溝部５３は、端子アセンブリ５０の全周に亘って、端子アセンブリ５０の径方向の内側へ向かって凹んでいる。溝部５３は、底面５４と、底面５４の先端側に連接される後端向き面５５と、底面５４の後端側に連接される先端向き面５６とを備えている。底面５４は、軸線Ｏと直交する断面が円形である。後端向き面５５は先端部５１の溝部５３に露出する面であり、先端向き面５６は後端部５２の溝部５３に露出する面である。

溝部５３にはＯリング６０が装着される。溝部５３に装着されたＯリング６０は、後述するように、端子アセンブリ５０とキャップ部材１４とに圧縮される。Ｏリング６０は、端子アセンブリ５０の後端部５２とキャップ部材１４との隙間から、端子アセンブリ５０の先端部５１に水分や埃等が侵入しないようにシールする。

キャップ部材１４は、筒部１５、多角筒部１６及び連絡部１７を備えている。本実施の形態では、キャップ部材１４は金属製の管状の部材であり、筒部１５、多角筒部１６及び連絡部１７が一体成形されている。従って、キャップ部材１４を簡易に製造できると共にキャップ部材１４を軽量化できる。

キャップ部材１４の筒部１５は、少なくとも一部が、端子アセンブリ５０の先端部５１の径方向の外側に配置される。多角筒部１６は、少なくとも一部が、端子アセンブリ５０の後端部５２の径方向の外側に配置される。連絡部１７は、端子アセンブリ５０の溝部５３付近の径方向の外側に配置される。端子アセンブリ５０に被せられたキャップ部材１４は、筒部１５の先端側の端部が主体金具１１に溶接され、固定される。

図４（ａ）はキャップ部材１４の軸線Ｏを含む断面図であり、図４（ｂ）は端子アセンブリ５０、Ｏリング６０及びキャップ部材１４を組立後の燃焼圧センサ１０の平面図である。図４（ａ）に示すように、筒部１５の内周面６１は、軸線Ｏと直交する断面が略円形状である。多角筒部１６の内周面６２は、軸線Ｏと直交する断面が多角状（本実施の形態では六角形状）である。内周面６２は、軸線Ｏと平行に形成された複数（本実施の形態では６つ）の第１面６３と、隣り合う第１面６３に挟まれた複数（本実施の形態では６つ）の隅部６４とを備えている。隅部６４は軸線Ｏと平行に配置されており、隅部６４は面取りが施されている。多角筒部１６の内周面６２は、筒部１５の内周面６１よりも径方向の内側に全体が位置する。

図４（ｂ）に示すように燃焼圧センサ１０は、キャップ部材１４の多角筒部１６の径方向の内側に端子アセンブリ５０の後端部５２が配置される。本実施形態では、キャップ部材１４の多角筒部１６及び端子アセンブリ５０の後端部５２は、いずれも六角形状であるため、キャップ部材１４と端子アセンブリ５０との隙間が略均一に設けられている。また、多角筒部１６の内周面６２の第１面６３と軸線Ｏとの距離Ｄ１は、内周面６２の隅部６４と軸線Ｏとの距離Ｄ２より短い。

図４（ａ）に戻って説明する。連絡部１７の内面６５は、多角筒部１６の第１面６３と筒部１５の内周面６１とに連絡する第２面６６と、多角筒部１６の隅部６４と筒部１５の内周面６１とに連絡する第３面６７とを備えている。第２面６６及び第３面６７は、軸線Ｏ方向の先端側（図４（ａ）下側）へ向かうにつれて軸線Ｏから径方向の外側へ離れる傾斜面である。第１面６３と軸線Ｏとの距離Ｄ１（図４（ｂ）参照）は、隅部６４と軸線Ｏとの距離Ｄ２より短いので、第２面６６の軸線Ｏ方向の沿面距離Ｄ３（図５（ｃ）参照）は、第３面６７の軸線Ｏ方向の沿面距離Ｄ４（図５（ｂ）参照）より長い。

図５（ａ）は溝部５３に装着されたＯリング６０が潰される前の端子アセンブリ５０、Ｏリング６０及びキャップ部材１４の断面図である。図５（ｂ）は図４（ｂ）のＶｂ−Ｖｂ線における燃焼圧センサ１０の断面図であり、図５（ｃ）は図４（ｂ）のＶｃ−Ｖｃ線における燃焼圧センサ１０の断面図である。なお、図５（ａ）から図５（ｃ）では、理解を容易にするため、端子アセンブリ５０のうち溝部５３の近傍（端子アセンブリ５０の外表面付近）の断面が図示され、端子アセンブリ５０のそれ以外の部分の図示が省略されている。

図５（ａ）に示すようにＯリング６０が溝部５３に装着された状態（Ｏリング６０がつぶれる前の状態）において、Ｏリング６０の外径Ｄ５は、キャップ部材１４の筒部１５の内周面６１の内径Ｄ６よりも小さい。このような太さ（線径）のＯリング６０を採用することにより、端子アセンブリ５０にキャップ部材１４を組み付けるときに、筒部１５をＯリング６０に擦れ難くできる。端子アセンブリ５０にキャップ部材１４を被せ易くできるので、端子アセンブリ５０へのキャップ部材１４の組み付け作業性を確保できる。

キャップ部材１４の多角筒部１６の隅部６４は、溝部５３に装着されたＯリング６０の外径Ｄ５よりも径方向の内側にせり出している。これによりＯリング６０は、図５（ｂ）に示すように、溝部５３の底面５４、後端向き面５５、及び、キャップ部材１４の連絡部１７の内面６５に形成された第３面６７に圧縮される。圧縮されたＯリング６０は、溝部５３の底面５４、後端向き面５５、第３面６７及び多角筒部１６の隅部６４に接触する。

図５（ｂ）に示すように、キャップ部材１４の多角筒部１６の隅部６４は、先端部５１の外周面よりも径方向の内側にせり出しているので、第３面６７の径方向の内側の部分は、後端向き面５５の径方向の外側の部分と軸方向に対向する。これにより、第３面６７と後端向き面５５との間でＯリング６０を軸線Ｏ方向に圧縮できる。その結果、Ｏリング６０に軸線Ｏ方向の圧縮荷重が作用しないで、Ｏリング６０にせん断応力が生じる場合に比べて、シール性およびＯリング６０の耐久性を向上できる。

図５（ｃ）に示すようにキャップ部材１４の多角筒部１６の第１面６３は、溝部５３に装着されたＯリング６０の外径Ｄ５（図５（ａ）参照）よりも径方向の内側にせり出している。これによりＯリング６０は、溝部５３の底面５４、後端向き面５５、及び、キャップ部材１４の連絡部１７の内面６５に形成された第２面６６に圧縮される。圧縮されたＯリング６０は、溝部５３の底面５４、後端向き面５５、第２面６６及び多角筒部１６の第１面６３に接触する。

以上のように、溝部５３に装着されたＯリング６０は、連絡部１７の内面６５の第２面６６及び第３面６７につぶされるので、Ｏリング６０は、全周に亘って、溝部５３の底面５４、後端向き面５５、及び、連絡部１７の内面６５に圧縮される。溝部５３の底面５４、後端向き面５５、及び、連絡部１７の内面６５の少なくとも３面でＯリング６０が全周に亘って圧縮されるので、全周でＯリング６０のつぶし代を確保できる。その結果、溝部５３の底面５４及び多角筒部１６の内周面６２の２面でＯリング６０が圧縮される場合に比べて、Ｏリング６０のつぶし代を大きくできる。

内燃機関（図示せず）に取り付けられた燃焼圧センサ１０は、外部環境によって、温度が繰り返し変化する熱ストレス及び振動を受ける。燃焼圧センサ１０が受ける熱ストレスや振動は、シール性を低下させる要因となる。溝部５３の底面５４及び多角筒部１６の内周面６２の２面でＯリング６０が圧縮される場合には、溝部５３の底面５４と内周面６２の隅部６４でＯリング６０を圧縮するつぶし代を十分に確保できないので、燃焼圧センサ１０が受ける熱ストレスや振動によってＯリング６０に生じる永久ひずみ等により、シール性が低下するという問題点がある。

これに対し、本実施の形態によれば、軸線Ｏに対して角度をもった傾斜面（連絡部１７の内面６５）で、溝部５３に装着されたＯリング６０を全周に亘って圧縮するので、Ｏリング６０のつぶし代を全周に亘って確保できる。これにより、燃焼圧センサ１０が受ける熱ストレスや振動によるシール性の低下を防止できる。

なお、多角筒部１６の第１面６３は、隅部６４以上にキャップ部材１４の径方向の内側にせり出しているので、連絡部１７の第２面６６の沿面距離Ｄ３（図５（ｃ）参照）は第３面６７の沿面距離Ｄ４（図５（ｂ）参照）より長い。そのため、第２面６６におけるＯリング６０のつぶし率は、第３面６７におけるＯリング６０のつぶし率より大きくなる。従って、第３面６７におけるＯリング６０のつぶし率を過大にすると、第２面６６においてＯリング６０が圧縮割れ（耐久性の低下）を起こす可能性がある。一方、第２面６６におけるＯリング６０のつぶし率を過小にすると、第３面６７においてシール性の低下が生じる可能性がある。

そこで、Ｏリング６０のつぶし率は、全周に亘って１０〜４０％の範囲に設定される。なお、つぶし率はＪＩＳ Ｂ０１１６（２０１５年）に規定されるとおり、Ｏリング６０の元の太さ（線径）に対する圧縮量（つぶし代）の割合である。Ｏリング６０のつぶし率を全周に亘って１０〜４０％の範囲に設定することにより、第３面６７におけるシール性の低下を防止できると共に、第２面６６におけるＯリング６０の圧縮割れを防止できる。よって、シール性とＯリング６０の耐久性とを確保できる。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

（実施例）
試験者は、円筒状の内周面６１が形成された筒部１５と、六角筒状の内周面６２が形成された多角筒部１６と、多角筒部１６と筒部１５とを連絡する連絡部１７とが一体成形された金属製のキャップ部材１４を複数準備した。準備したキャップ部材１４は形状、寸法および材質が同一のものである。キャップ部材１４には、多角筒部１６及び筒部１５にそれぞれ貫通する穴を開けた。

試験者は、溝部５３が全周に亘って形成された端子アセンブリ５０をもつ燃焼圧センサ１０（キャップ部材１４が組み付けられる前のもの）を複数準備した。準備した燃焼圧センサ１０は形状、寸法および材質が同一のものであった。

試験者は、端子アセンブリ５０の溝部５３に装着されるＯリング６０のつぶし率を異ならせるため、太さ（線径）の異なる種々のＯリング６０を準備した。準備したＯリング６０は、太さが異なる以外、他の寸法および材質は同一のものであった。

試験者は、端子アセンブリ５０の溝部５３にＯリング６０を装着した後、端子アセンブリ５０にキャップ部材１４を被せ、キャップ部材１４の先端部５１の先端側の縁部を主体金具１１に溶接した。これにより試験者は、Ｏリング６０のつぶし率が異なる実施例における種々の燃焼圧センサのサンプルを得た。

試験者は、Ｏリング６０が全周に亘って、溝部５３の底面５４、後端向き面５５、及び、連絡部１７の内面６５に圧縮されるように、各サンプルの端子アセンブリ５０、キャップ部材１４及びＯリング６０の寸法を設定した。試験者は、Ｏリング６０のつぶし率が、Ｏリング６０の全周に亘って１０〜４０％の範囲に入るようにＯリング６０の太さを設定した。

試験者は、実施例における各サンプルを、加振器の付いた冷熱サイクル試験機に保管した。冷熱サイクル試験機は、常温から１５０℃まで昇温した後、１５０℃を３０分間維持し、１５０℃から−４０℃まで降温した後、−４０℃を３０分間維持し、常温まで昇温することを１サイクルとして、これを１０サイクル行った。１サイクルに要する時間は５時間であり、１０サイクルの試験は５０時間を要した。

加振器は、５０時間の冷熱サイクル試験の間、サンプルの軸方向（Ｚ方向）、Ｚ方向に直交するＸ方向、Ｘ方向およびＺ方向に直交するＹ方向の３方向にサンプルを繰り返し加振した。加振力は３０Ｇとし、加振器は１００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの３０分間の掃引サイクルを繰り返した。

試験者は、５０時間の加振および冷熱サイクル試験の後、各サンプルのキャップ部材１４の多角筒部１６にチャンバーを取り付けた。試験者は、チャンバー内に窒素ガスを供給し、チャンバー内を窒素ガスで４ＭＰａに加圧した。試験者は、キャップ部材１４の多角筒部１６に開けた穴から進入してＯリング６０を通過し、キャップ部材１４の筒部１５に開けた穴から漏洩する窒素ガスの流量を測定した。しかし、窒素ガスが漏洩するサンプルは無かった。この結果から、実施例におけるサンプルは、シール性およびＯリング６０の耐久性を満足できることがわかった。

（比較例）
試験者は、Ｏリング６０に、溝部５３の底面５４、後端向き面５５、及び、連絡部１７の第２面６６で圧縮される部分（以下「Ａ部」と称す）と、溝部５３の底面５４及び多角筒部１６の隅部６４で圧縮される部分（以下「Ｂ部」と称す）と、が交互に現れるように、端子アセンブリ５０、キャップ部材１４及びＯリング６０の寸法を設定した。これにより試験者は、比較例におけるサンプルを得た。

試験者は、Ｏリング６０のＡ部におけるつぶし率が４０％になるように、Ｏリング６０の太さを設定したところ、Ｏリング６０のＢ部におけるつぶし率は９％であった。これを比較例１におけるサンプルとした。

また、試験者は、Ｏリング６０のＢ部におけるつぶし率が１０％になるように、Ｏリング６０の太さを設定したところ、Ｏリング６０のＡ部におけるつぶし率は４１％であった。これを比較例２におけるサンプルとした。

試験者は、実施例と同様に、比較例１及び比較例２におけるサンプルに５０時間の加振および冷熱サイクル試験を行った後、各サンプルのキャップ部材１４の多角筒部１６にチャンバーを取り付けた。試験者がチャンバー内に窒素ガスを供給し、チャンバー内を窒素ガスで４ＭＰａに加圧したところ、比較例１及び比較例２におけるサンプルは、いずれも筒部１５に開けた穴から窒素ガスが漏洩した。

この実施例および比較例によれば、端子アセンブリ５０の溝部５３に装着されたＯリング６０を、全周に亘って、溝部５３の底面５４、後端向き面５５、及び、連絡部１７の内面６５で圧縮することにより、Ｏリング６０の全周に亘ってつぶし代を確保し、シール性を確保できることが明らかになった。さらに、Ｏリング６０のつぶし率を１０〜４０％に設定することにより、シール性とＯリング６０の耐久性とを両立できることが明らかになった。

以上、実施の形態および実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施の形態では、ヒータ２０を外筒３０の圧入部３１に圧入する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。外筒３０の圧入部３１を省略して、外筒３０にヒータ２０をロウ付け等によって固定することは当然可能である。

上記実施の形態では、主体金具１１の先端から燃焼室（図示せず）内に先端部が突出するヒータ２０を備える燃焼圧センサ１０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。燃焼圧センサ１０が、内燃機関の始動時などの補助熱源としての機能を必要としない場合には、ヒータ２０を省略することは当然可能である。ヒータ２０を省略する場合には、燃焼室の圧力に応じて変形できる弾性部材を主体金具１１の軸孔１２内に配置し、伝達部材４０を弾性部材に直接または間接的に接続し、伝達部材４０によって弾性部材の変位をセンサ部４２に伝達する。

上記実施の形態では、センサ素子４４としてピエゾ抵抗体を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ピエゾ抵抗体に代えて、変位を検出できる圧電素子等の別の素子を用いることは当然可能である。

上記実施の形態では、キャップ部材１４の多角筒部１６が六角筒状の外形をもつ場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。多角筒部１６は、ねじ部１３を内燃機関のねじ穴に嵌めたり外したりするときに用いる工具が関わり合えば良いので、工具の形状に応じて任意の形状に設定できる。

上記実施の形態では、多角筒部１６（キャップ部材１４）の内周面６２の、軸線Ｏと直交する断面が六角形の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。多角筒部１６の肉厚を周方向において略同一にする場合には、多角筒部１６の外形の形状に応じて、内周面６２を任意の多角形状にすることは当然可能である。また、多角筒部１６の肉厚を周方向において部分的に異ならせる場合には、多角筒部１６の外形の形状とは無関係に、内周面６２を任意の多角形状にすることは当然可能である。

上記実施の形態では、筒部１５（キャップ部材１４）の内周面６１の、軸線Ｏと直交する断面が円形の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。内周面６１の軸線Ｏと直交する断面は、楕円、長円などに設定可能である。

即ち、多角筒部１６の内周面６２の軸線Ｏと直交する断面と、筒部１５の内周面６１の軸線Ｏと直交する断面とが相似形でなければ、多角筒部１６の内周面６２と筒部１５の内周面６１とに挟まれた連絡部１７の内面６５の軸線Ｏ方向の沿面距離が、内面６５の周方向において不均一になる。そうすると、端子アセンブリ５０とキャップ部材１４とに挟まれるＯリング６０のつぶし代がＯリング６０の周方向において不均一になり、シール性の確保が困難になる。このような場合でも、溝部５３の底面５４、後端向き面５５、及び、連絡部１７の内面６５でＯリング６０を全周に亘って圧縮することにより、Ｏリング６０の全周に亘ってつぶし代を確保できるからである。

上記実施の形態では、溝部５３に装着されたＯリング６０が先端向き面５６に圧縮されない場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。Ｏリング６０の太さや溝部５３の大きさによって、先端向き面５６にもＯリング６０が圧縮されるようにすることは当然可能である。

上記実施の形態では、キャップ部材１４の筒部１５、多角筒部１６及び連絡部１７が一体形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。筒部１５、多角筒部１６及び連絡部１７を２つ又は３つの別部材として形成し、溶接等によって接合してキャップ部材１４を製造することは当然可能である。

１０ 燃焼圧センサ
１１ 主体金具
１２ 軸孔
１４ キャップ部材
１５ 筒部
１６ 多角筒部
１７ 連絡部
２０ ヒータ（受圧部材の一部）
２８ 中軸（受圧部材の一部）
３０ 外筒（受圧部材の一部）
４０ 伝達部材（受圧部材の一部）
４２ センサ部
５０ 端子アセンブリ
５１ 先端部
５２ 後端部
５３ 溝部
５４ 底面
５５ 後端向き面
６０ Ｏリング
６１，６２ 内周面
６５ 内面
Ｏ 軸線

Claims (3)

1. 軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の主体金具と、
   前記主体金具の前記軸孔に配置される受圧部材と、
   前記主体金具の前記軸孔内に配置され、前記受圧部材の軸線方向の変位を検知するセンサ部と、
   前記主体金具の後端側に接続する筒状のキャップ部材と、
   少なくとも一部が前記キャップ部材内に配置され、前記センサ部の信号を外部に出力する端子アセンブリと、を備える燃焼圧センサであって、
   前記キャップ部材は、略円形状の内周面を有する筒部と、
   前記筒部の内周面よりも径方向内側に全体が位置する多角状の内周面を有し、前記筒部よりも後端側に配置される多角筒部と、
   前記多角筒部の前記内周面と前記筒部の前記内周面とを連絡する内面を有する連絡部と、を備え、
   前記端子アセンブリは、前記筒部内に配置された先端部と、
   前記多角筒部内に配置された後端部と、
   前記先端部と前記後端部との間に設けられると共に径方向内側に向かって凹む溝部と、を備え、
   前記溝部にはＯリングが装着されてなり、
   前記Ｏリングは、全周に亘って、前記溝部の底面と、前記先端部の前記溝部に露出する後端向き面と、前記連絡部の前記内面と、に圧縮される燃焼圧センサ。
2. 前記Ｏリングのつぶし率は１０〜４０％である請求項１記載の燃焼圧センサ。
3. 前記Ｏリングの外径は、前記筒部の前記内周面の内径よりも小さい請求項１又は２に記載の燃焼圧センサ。

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