JP2021009118A - Cylinder inner pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はエンジンの燃焼室内の圧力を検知する筒内圧センサに関するものである。 The present invention relates to an in-cylinder pressure sensor that detects the pressure in the combustion chamber of an engine.
筒内圧センサとして、特許文献1には、円筒状のキャップ部と、キャップ部の開口に配置され筒内圧力に応じて変形するメンブレンと、変位部材によってメンブレンの変形に応じた力が入力されるダイヤフラムと、ダイヤフラムのひずみに応じた信号を出力するセンサ素子と、を備えるものが開示されている。キャップ部の外周面には、エンジンに当接する円錐状のテーパ面、及び、テーパ面の後端側に連なる円筒面が形成されている。筒内圧センサは、キャップ部のテーパ面がエンジンに押し付けられた状態で取り付けられる。 As an in-cylinder pressure sensor, Patent Document 1 inputs a cylindrical cap portion, a membrane arranged at the opening of the cap portion and deforms according to the in-cylinder pressure, and a force corresponding to the deformation of the membrane by a displacement member. Those provided with a diaphragm and a sensor element that outputs a signal corresponding to the distortion of the diaphragm are disclosed. A conical tapered surface that abuts on the engine and a cylindrical surface that is continuous with the rear end side of the tapered surface are formed on the outer peripheral surface of the cap portion. The in-cylinder pressure sensor is attached with the tapered surface of the cap portion pressed against the engine.
特許文献1の技術において、振動等による過大な力がエンジンからキャップ部に加わっても破損のおそれがないように、キャップ部の強度向上の要求がある。 In the technique of Patent Document 1, there is a demand for improving the strength of the cap portion so that there is no risk of damage even if an excessive force due to vibration or the like is applied to the cap portion from the engine.
本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、キャップ部の強度を向上できる筒内圧センサを提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to meet this demand, and an object of the present invention is to provide an in-cylinder pressure sensor capable of improving the strength of the cap portion.
この目的を達成するために本発明の筒内圧センサは、軸線方向後端に向かって拡径し、エンジンに当接するテーパ面が外周面に形成された円筒状の第1部と、第1部の軸線方向の後端側に連なり、テーパ面に連なる円筒面が外周面に形成された円筒状の第2部と、を備えるキャップ部と、第1部に第1溶接部を介して接合され、第1部の開口を塞ぎ、圧力に応じて変形するメンブレンと、メンブレンの後端に位置し、軸線に沿って延びる棒状をなし、メンブレンの変形に伴い軸線方向に変位する変位部材と、第2部に第2溶接部を介して接合され、変位部材の変位に伴い変形するダイヤフラムと、ダイヤフラム上に配置され、ダイヤフラムのひずみ量に基づき信号を出力するセンサ素子と、を備え、キャップ部の内周面には、先端側に向かうほど軸線の近くに位置する複数の段が形成され、軸線を含む断面において、テーパ面と円筒面との交点の位置は、第2溶接部に最も近い段から次の先端側にある段の付け根の位置よりも先端側にある。 In order to achieve this object, the in-cylinder pressure sensor of the present invention has a cylindrical first portion and a first portion in which the diameter is increased toward the rear end in the axial direction and a tapered surface in contact with the engine is formed on the outer peripheral surface. A cap portion having a cylindrical second portion formed on the outer peripheral surface having a cylindrical surface connected to the rear end side in the axial direction of the above and connected to the tapered surface is joined to the first portion via a first welded portion. A membrane that closes the opening of the first part and deforms in response to pressure, and a displacement member that is located at the rear end of the membrane and has a rod shape extending along the axis and is displaced in the axial direction as the membrane is deformed. It is provided with a diaphragm that is joined to the two parts via a second weld and deforms with the displacement of the displacement member, and a sensor element that is arranged on the diaphragm and outputs a signal based on the strain amount of the diaphragm. A plurality of steps located closer to the axis toward the tip side are formed on the inner peripheral surface, and the position of the intersection of the tapered surface and the cylindrical surface is the step closest to the second weld in the cross section including the axis. It is on the tip side of the position of the base of the step on the next tip side.
請求項1記載の筒内圧センサによれば、軸線を含む断面において、キャップ部のテーパ面と円筒面との交点の位置が、第2溶接部に最も近い段から次の先端側にある段の付け根の位置よりも先端側にある。これにより、段の付け根の位置よりも後端側に交点の位置がある場合に比べて、段の付け根とキャップ部の外周面との間の径方向の距離を長くできるので、キャップ部のうち、段の付け根における軸線に対して垂直な切断面の面積を大きくできる。段の付け根は応力集中が起こり易く破壊の起点になり易いが、段の付け根の断面積を大きくすることにより応力は小さくなるので、キャップ部の強度を向上できる。 According to the in-cylinder pressure sensor according to claim 1, the position of the intersection of the tapered surface and the cylindrical surface of the cap portion in the cross section including the axis is the step from the step closest to the second weld to the next tip side. It is on the tip side of the position of the base. As a result, the radial distance between the base of the step and the outer peripheral surface of the cap portion can be increased as compared with the case where the position of the intersection is on the rear end side of the position of the base of the step. , The area of the cut surface perpendicular to the axis at the base of the step can be increased. Stress concentration is likely to occur at the base of the step and it is likely to be the starting point of fracture. However, since the stress is reduced by increasing the cross-sectional area of the base of the step, the strength of the cap portion can be improved.
請求項2記載の筒内圧センサによれば、軸線を含む断面において、段の付け根を通りテーパ面に垂直に交わる線分の長さは、テーパ面の長さより短い。これによりメンブレンからキャップ部の第1部に伝わった熱を、第1部のテーパ面からエンジンに移動させ易くしつつ、キャップ部の第2部に移動させ難くできる。その結果、第2部に接合されたダイヤフラムに熱を伝え難くできるので、請求項1の効果に加え、ダイヤフラム上に配置されたセンサ素子の熱影響を抑制できる。 According to the in-cylinder pressure sensor according to claim 2, the length of the line segment that passes through the base of the step and intersects the tapered surface perpendicularly in the cross section including the axis is shorter than the length of the tapered surface. As a result, the heat transferred from the membrane to the first portion of the cap portion can be easily transferred from the tapered surface of the first portion to the engine, and can be difficult to transfer to the second portion of the cap portion. As a result, it is possible to make it difficult to transfer heat to the diaphragm bonded to the second portion, so that in addition to the effect of claim 1, the thermal influence of the sensor element arranged on the diaphragm can be suppressed.
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図1は第1実施の形態における筒内圧センサ10の部分断面図である。図2は筒内圧センサ10の軸線Oを含む断面図であり、図3は図2のIIIで示す部分の拡大図である。図2では筒内圧センサ10の後端側の図示が省略されている。図1の紙面下側を筒内圧センサ10の先端側、紙面上側を筒内圧センサ10の後端側という(図2から図6においても同じ)。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the in-
図1に示すように筒内圧センサ10は、エンジン100に取り付けられた状態で、燃焼室103の圧力を検出する装置である。筒内圧センサ10は、軸線Oに沿って延びる筐体11を備えている。図1では筐体11内に配置されたケーブルの図示が省略されている(図2においても同じ)。
As shown in FIG. 1, the in-
筐体11は、耐熱性や耐ガス性のある金属材料(例えばステンレス鋼や低炭素鋼等)によって形成されている。筐体11は、円筒状に形成された軸部12と、軸部12の先端に接続されたキャップ部13と、を備えている。筐体11の外周面にはねじ部14及び工具係合部15が設けられている。
The
ねじ部14は、エンジン100のねじ穴101に形成されためねじ(図示せず)に取り付けられるおねじである。工具係合部15は、ねじ部14の締め付けに用いられるレンチ等の工具(図示せず)が係り合う部位である。エンジン100のねじ穴101は燃焼室103につながっている。エンジン100には、めねじよりも燃焼室103に近いねじ穴101の内面に、燃焼室103の反対側を向く円環状の当接面102が形成されている。
The
図2に示すように筐体11は後端側から先端側へ、軸部12、キャップ部13が順に配置されている。軸部12は、少なくとも先端部が円筒状に形成される部材である。キャップ部13は、後端に向かって拡径する円錐状のテーパ面16と、テーパ面16の後端側に連なる円筒面17と、が外周面に形成された円筒状の部材である。筐体11のねじ部14がエンジン100のねじ穴101に締め付けられると、テーパ面16は、エンジン100の当接面102に軸力で押し付けられる。
As shown in FIG. 2, in the
キャップ部13は、テーパ面16と円筒面17との交点18の位置よりも先端側の第1部19、及び、交点18の位置よりも後端側の第2部22からなる。第1部19及び第2部22からなるキャップ部13は、切削や鍛造等により一体に作られている。第1部19と第2部22との境界は、軸線Oに垂直な平面である。
The
図3に示すようにキャップ部13は、テーパ面16の先端側に連なる円環状の先端面20と、先端面20の径方向の内側かつ先端面20の後端側に位置する円環状の先端向き面21と、を備えている。先端向き面21は、メンブレン30が配置される面である。
As shown in FIG. 3, the
図2に戻って説明する。メンブレン30は、第1部19の開口を塞ぐ金属製の円形の薄い膜である。受熱板31は、メンブレン30を覆う金属製の円形の薄い板である。メンブレン30の縁部の全周が、第1溶接部32によりキャップ部13の先端向き面21に接合されている。本実施形態では、第1溶接部32は、メンブレン30に照射されたレーザビームにより形成された溶接部である。
It will be described back to FIG. The
受熱板31は、メンブレン30のうち第1溶接部32よりも径方向の内側の部位に、第3溶接部33により接合されている。本実施形態では、第3溶接部33は、受熱板31の中心に照射されたレーザビームにより形成された点状の溶接部である。受熱板31の中心に第3溶接部33が形成されているので、第3溶接部33が、受熱板31の径方向の熱膨張収縮の影響をメンブレン30に与え難くできる。
The
メンブレン30には、メンブレン30の中央から軸線Oに沿って後端側へ延びる円柱状の変位部材34が設けられている。本実施形態では、メンブレン30及び変位部材34はステンレス鋼などの金属材料を用いて、例えば鍛造や切削などによって一体に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、メンブレン30と変位部材34とを別々に形成した後、溶接等によってメンブレン30と変位部材34とを一体化することは当然可能である。
The
変位部材34と筐体11との間に、接続部材35及びダイヤフラム40が配置されている。接続部材35は、変位部材34の径方向の外側に変位部材34に沿って配置される金属製の円筒状の部材である。接続部材35には、接続部材35の先端部から径方向の外側へ張り出す円環状の第1張出部36が設けられている。第4溶接部37は、接続部材35の後端部を変位部材34の後端部に接合する。本実施形態では、第4溶接部37はレーザビームの照射により形成された溶接部である。
A connecting
ダイヤフラム40は、接続部材35と筐体11との間に配置される金属製の円環状の部材である。ダイヤフラム40は、軸線Oに対して垂直に配置される円環状の膜部41と、膜部41の変位部材34側の部位から変位部材34に沿って先端側へ延びる円筒状の第1筒部42と、膜部41の筐体11側の部位から筐体11の内周面に沿って先端側へ延びる円筒状の第2筒部43と、を備えている。第2筒部43の軸線方向の長さは第1筒部42の軸線方向の長さよりも短い。第2筒部43には、第2筒部43の軸線方向の中央付近から径方向の外側へ張り出す円環状の第2張出部44が設けられている。
The
第1筒部42は、接続部材35の第1張出部36よりも後端側に配置されている。第1筒部42の先端は、第1張出部36に突き当てられている。ダイヤフラム40の第2張出部44は、軸部12とキャップ部13との間に配置されている。膜部41、第1筒部42、第2筒部43及び第2張出部44は一体に成形されている。
The first
第5溶接部45は、接続部材35の先端部を第1筒部42の先端部に接合する。第2溶接部46は、第2部22の後端部23(図3参照)を、全周に亘って第2張出部44に接合する。第6溶接部47は、軸部12の先端部を、全周に亘って第2張出部44に接合する。本実施形態では、第5溶接部45、第2溶接部46及び第6溶接部47はレーザビームの照射により形成された溶接部である。
The
ダイヤフラム40にはセンサ素子48が固定されている。センサ素子48は、ダイヤフラム40の機械的ひずみ量を電気量に変換するひずみゲージである。センサ素子48は、膜部41の軸線Oを挟んだ2箇所に2つが固定されている。
A
センサ素子48は、接着剤などの接合材によって形成された接続部49により膜部41の上に固定されている。センサ素子48の出力信号は、センサ素子48に接続されたケーブル(図示せず)により、筒内圧センサ10に内蔵された電気回路(図示せず)に伝達される。
The
筒内圧センサ10の筐体11、メンブレン30、受熱板31、変位部材34、接続部材35及びダイヤフラム40は、例えば以下の順に接合される。まず、ダイヤフラム40の先端側から第1筒部42の内側に接続部材35を挿入した後、第5溶接部45によりダイヤフラム40と接続部材35とを接続する。
The
これとは別に、変位部材34が設けられたメンブレン30をキャップ部13の先端向き面21に当接した後、第1溶接部32によりメンブレン30をキャップ部13に接合する。次いで、メンブレン30に受熱板31を第3溶接部33により接合する。変位部材34を接続部材35に挿入し、キャップ部13の後端部23を第2張出部44に突き当てた後、第4溶接部37により変位部材34と接続部材35とを接合する。最後に、第2溶接部46によりキャップ部13と第2張出部44とを接合し、その後、第6溶接部47により軸部12と第2張出部44とを接合する。
Separately from this, after the
筒内圧センサ10は、エンジン100(図1参照)のねじ穴101にねじ部14が締め付けられると、キャップ部13のテーパ面16がエンジン100の当接面102(図1参照)に押し付けられ、キャップ部13の先端面20及び受熱板31が燃焼室103に露出する。キャップ部13には、ねじ部14の締め付けによる軸力が加わる。
In the in-
筒内圧センサ10は、燃焼室103の圧力(筒内圧力)を受けてメンブレン30が撓むと、変位部材34が軸線方向に変位する。変位部材34の変位は、接続部材35を介して、ダイヤフラム40の第1筒部42に伝達される。ダイヤフラム40の第2筒部43に設けられた第2張出部44は筐体11に固定されているので、第1筒部42の軸線方向の変位により膜部41に機械的ひずみが生じる。センサ素子48は膜部41の機械的ひずみ量に応じた出力信号を発生する。筒内圧センサ10に内蔵された電気回路(図示せず)は、センサ素子48の出力信号に基づいて筒内圧力を算出する。
In the in-
図3に示すように、キャップ部13の後端部23と先端向き面21とをつなぐキャップ部13の内周面24には、先端側に向かうほど軸線O(図2参照)の近くに位置する複数の段が形成されている。本実施形態では、後端側から順に第1段25、第2段26が形成されている。第1段25は第2溶接部46に最も近い段であり、第2段26は第1段25から次の先端側にある段である。第1段25及び第2段26は軸線Oに垂直な面である。第1段25よりも後端側の第2部22の後端部23の径方向の長さは、テーパ面16の径方向の長さよりも短い。
As shown in FIG. 3, the inner
後端部23の内周面は、ダイヤフラム40の第2筒部43の外周面に接している。これによりダイヤフラム40にキャップ部13を接合するときに、ダイヤフラム40の第2筒部43をキャップ部13の後端部23にはめて、ダイヤフラム40にキャップ部13を固定した後、第2張出部44と後端部23との間に第2溶接部46を形成できる。溶接前にダイヤフラム40を用いてキャップ部13の位置決め及び固定ができるので、第2溶接部46によるダイヤフラム40とキャップ部13との溶接を容易にできる。
The inner peripheral surface of the
図4はキャップ部13の断面図である。図4は図2のIIIで示す部分が図示されている。図4に示す内周面24aは第2段26を省略したときの仮想面であり、内周面24bは第1段25を省略したときの仮想面である。内周面24aをもつようにキャップ部13を作製した場合には、キャップ部13が径方向に厚くなるので、燃焼ガスに加熱されたメンブレン30や受熱板31の熱が、キャップ部13の後端部23に伝わり易くなり、センサ素子48(図2参照)等に熱影響を与え易くなる。内周面24bをもつようにキャップ部13を作製した場合には、キャップ部13が径方向に薄くなるので、キャップ部13の機械的強度が低下する。これに対し、キャップ部13の内周面24に第1段25及び第2段26を形成することにより、キャップ部13の熱伝導および機械的強度を適切にできる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
図3に戻って説明する。軸線Oを含む断面において、線分28は、テーパ面16に垂直な直線を、第2段26によりキャップ部13の内周面24に作られる隅とテーパ面16とが切り取る線分のうち長さが最も短いものである。第2段26の付け根27は、線分28と内周面24とが共有する点のことをいう。キャップ部13は、テーパ面16と円筒面17との交点18の位置が、第2段26の付け根27の位置よりも先端側にある。また、軸線Oを含む断面において、線分28の長さL1はテーパ面16の長さL2よりも短い。
It will be described back to FIG. In the cross section including the axis O, the
図5はキャップ部13の断面図である。図5は図2のIIIで示す部分が図示されている。図5に示すテーパ面16aは、テーパ面16に平行な仮想の線分である。テーパ面16aと円筒面17との交点18aの位置は、第2段26の付け根27の位置よりも後端側にある。第2段26の付け根27と外周面(円筒面17)との間の径方向の距離L3は、第2段26の付け根27と外周面(テーパ面16a)との間の径方向の距離L4に比べて長い。なお、距離L3は、付け根27と円筒面17とを結ぶ線分のうち軸線Oに垂直な線分の長さである。距離L4は、付け根27とテーパ面16aとを結ぶ線分のうち軸線Oに垂直な線分29の長さである。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
キャップ部13は、第2段26の付け根27の位置よりも後端側に交点18aの位置がある場合(距離L4)に比べて、第2段26の付け根27と外周面(円筒面17)との間の径方向の距離L3を長くできるので、その分だけ第2段26の付け根27におけるキャップ部13の断面積を大きくできる。第2段26の付け根27は形状が変化する部位なので、応力集中が起こり易く破壊の起点になり易い。しかし、付け根27における断面積を大きくすることにより応力は小さくなるので、キャップ部13の強度を向上できる。
The
図3に示すように、第1部19には第1溶接部32によってメンブレン30が接合されており、メンブレン30は受熱板31に覆われているので、燃焼室103(図1参照)からの熱が、メンブレン30から第1部19に伝わる。第2段26の付け根27におけるキャップ部13の断面積が大きくなると、キャップ部13の第1部19から第2部22へ熱が伝わり易くなる。
As shown in FIG. 3, the
筒内圧センサ10は、第2段26の付け根27を通りテーパ面16に垂直に交わる線分28の長さL1が、テーパ面16の長さL2より短いので、第1部19から第2部22に熱が伝わる経路よりも、第1部19のテーパ面16からエンジン100に熱が伝わる経路の方が広くなる。よって、メンブレン30からキャップ部13の第1部19に伝わった熱を、第1部19のテーパ面16からエンジン100(図1参照)に移動させ易くしつつ、キャップ部13の第2部22に移動させ難くできる。その結果、第2部22に接合されたダイヤフラム40に熱を伝え難くできるので、ダイヤフラム40上に配置されたセンサ素子48の熱影響を抑制できる。よって、センサ素子48による圧力の検出精度を確保できる。
In the in-
図6を参照して第2実施の形態について説明する。第1実施形態では、キャップ部13の第1段25及び第2段26が軸線Oに垂直な面である場合について説明した。これに対し第2実施形態では、キャップ部51の第1段61及び第2段62が円錐面である場合について説明する。第2実施形態における筒内圧センサ50は、第1実施形態における筒内圧センサ10のキャップ部13に代えて、キャップ部51が配置されている。第1実施形態で説明した部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図6は筒内圧センサ50の断面図である。図6は軸線O(図2参照)を含む断面図であり、図2のIIIで示す部分が図示されている。
The second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the case where the
キャップ部51は、後端に向かって拡径する円錐状のテーパ面52と、テーパ面52の後端側に連なる円筒面53と、が外周面に形成された円筒状の部材である。キャップ部51は、テーパ面52と円筒面53とがなす角に丸みが付されているので、テーパ面52を延長した直線と円筒面53を延長した直線との交点54を、テーパ面52と円筒面53との交点54とする。キャップ部51は、交点54の位置よりも先端側の第1部55、及び、交点54の位置よりも後端側の第2部58からなる。
The
キャップ部51は、テーパ面52の先端側に連なる円環状の先端面56と、先端面56の径方向の内側かつ先端面56の後端側に位置する円環状の先端向き面57と、を備えている。先端向き面57に配置されたメンブレン30は、第1溶接部32により第1部55に接合される。第2部58の後端部59は、第2溶接部46によりダイヤフラム40(図2参照)の第2張出部44に接合される。
The
キャップ部51の後端部59と先端向き面57とをつなぐキャップ部51の内周面60には、先端側に向かうほど軸線O(図2参照)の近くに位置する複数の段が形成されている。本実施形態では、後端側から順に第1段61、第2段62が形成されている。第1段61は第2溶接部46に最も近い段であり、第2段62は第1段61から次の先端側にある段である。第1段61及び第2段62は先端側に向かって縮径する円錐面である。
On the inner
第2段62の付け根63は、第2段62によりキャップ部51の内周面60に作られる隅とテーパ面52とが、テーパ面52に垂直な直線を切り取る線分のうち長さが最も短い線分64と内周面60とが共有する点のことをいう。キャップ部51は、テーパ面52と円筒面53との交点54の位置が、第2段62の付け根63の位置よりも先端側にある。これにより、第2段62の付け根63の位置よりも後端側に交点54の位置がある場合に比べて、第2段62の付け根63と円筒面53との間の径方向の距離を長くできるので、第2段62の付け根63におけるキャップ部51の断面積を大きくできる。その結果、第1実施形態と同様にキャップ部51の強度を向上できる。
The
第1段61及び第2段62は先端側に向かって縮径する円錐面なので、軸線Oを含む断面において、第2段62の付け根63及び第1段61の付け根61aにおいて内周面60のなす角を鈍角にできる。その結果、第2段62の付け根63及び第1段61の付け根61aにおける応力集中を緩和できるので、キャップ部51の強度をさらに向上できる。
Since the
また、線分64の長さL1は、テーパ面52の長さL2よりも短い。なお、キャップ部51はテーパ面52と先端面56とがなす角にも丸みが付されているので、テーパ面52を延長した直線と先端面56を延長した直線との交点65と交点54との間の距離L2を、テーパ面52の長さL2とする。これによりメンブレン30からキャップ部51の第1部55に伝わった熱を、第1部55のテーパ面52からエンジン100(図1参照)に移動させ易くしつつ、キャップ部51の第2部58に移動させ難くできる。その結果、第2部58に接合されたダイヤフラム40に熱を伝え難くできるので、第1実施形態と同様に、ダイヤフラム40上に配置されたセンサ素子48の熱影響を抑制できる。
Further, the length L1 of the
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態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。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily inferred.
実施形態では、キャップ部13,51の内周面24,60に第1段25,61及び第2段26,62が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。キャップ部13,51の内周面24,60のうち第2段26,62と先端面20,56との間に、さらに1つ又は複数の段を形成することは当然可能である。
In the embodiment, the case where the
実施形態では、キャップ部13,51の内周面24,60のうち、第1段25,61と第2段26,62との間の部位、及び、第2段26,62と先端向き面21,57との間の部位が円筒面の場合、即ち軸線Oを含む断面において、これらの部位が軸線Oに平行な場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。これらの部位のうち少なくとも片方を、先端側に向かうにつれて縮径する円錐面にすることは当然可能である。この場合も第1実施形態や第2実施形態と同様の作用効果を実現できる。
In the embodiment, of the inner
実施形態では、キャップ部13,51の先端向き面21,57にメンブレン30が接合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。先端向き面21,57を省略して、キャップ部13,51の先端面20,56に、第1溶接部32によりメンブレン30を接合することは当然可能である。
In the embodiment, the case where the
実施形態では、メンブレン30の変形を筐体11の後端側へ伝達する変位部材34とダイヤフラム40との間に円筒状の接続部材35が配置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。接続部材35の形状は任意に設定できる。
In the embodiment, the case where the
実施形態では、変位部材34とダイヤフラム40との間に接続部材35が配置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。接続部材35を省略して、変位部材34に直接ダイヤフラム40を接合することは当然可能である。
In the embodiment, the case where the connecting
実施形態では、センサ素子48が固定された円環状の膜部41に円筒状の第1筒部42及び第2筒部43が接続されたダイヤフラム40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。第1筒部42及び第2筒部43を省略して、円形の膜部(円板)からなるダイヤフラムを用いることは当然可能である。この場合には、円形のダイヤフラムの外縁が、第2溶接部46によりキャップ部13,51の第2部22,58に接合される。メンブレン30の変形に伴い軸線方向に変位する棒状または筒状の変位部材は、ダイヤフラムの中央に力を伝達するように配置される。センサ素子48は、ダイヤフラムのうちひずみが大きい部位に配置される。ダイヤフラムに配置するセンサ素子48の数は適宜設定される。
In the embodiment, the case where the
実施形態では、第1溶接部32及び第2溶接部46がレーザ溶接により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。他の接合方法により溶接部を形成することは当然可能である。他の接合方法としては、例えば電子ビーム溶接が挙げられる。
In the embodiment, the case where the first welded
実施形態では、受熱板31の中心に点状の第3溶接部33が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。第3溶接部33を環状などの他の形状にすることは当然可能である。また、実施形態ではメンブレン30を覆う受熱板31が配置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。受熱板31を省略することは当然可能である。
In the embodiment, the case where the point-shaped third welded
第2実施形態では、テーパ面52と円筒面53とがなす角、及び、テーパ面52と先端面56とがなす角に丸みが付されたキャップ部51について、交点54の求め方やテーパ面52の長さL2の求め方を説明した。これと同様に、テーパ面52と円筒面53とがなす角、及び、テーパ面52と先端面56とがなす角に面取りが施されている場合も交点54やテーパ面52の長さL2を求めることができる。また、第1実施形態においてテーパ面16と円筒面17とがなす角や、テーパ面16と先端面20とがなす角に丸みや面取りが施されている場合も、これと同様に、交点18やテーパ面16の長さL2を求めることができる。
In the second embodiment, the angle formed by the tapered
実施形態では、円錐状のテーパ面16,52をもつ筒内圧センサ10,50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。テーパ面16,52を球帯状にすることは当然可能である。この場合も、実施形態における筒内圧センサ10,50と同様の作用効果を実現できる。
In the embodiment, the in-
テーパ面16,52が球帯状の場合に、軸線Oを含む断面におけるテーパ面と円筒面17,53との交点は、円筒面17,53を示す直線上の点のうち、テーパ面を示す曲線の1点を共有する点のことをいう。即ち、軸線Oを含む断面におけるテーパ面と円筒面17,53との交点は、円筒面17,53を示す直線の先端のことをいう。
When the tapered surfaces 16 and 52 are spherical, the intersection of the tapered surface and the
また、テーパ面16,52が球帯状の場合に、軸線Oを含む断面における第2段26,62の付け根27,63を通りテーパ面に垂直に交わる線分の長さL1は、テーパ面の接線に垂直に交わる線分の長さのことをいう。テーパ面16,52が球帯状の場合に、テーパ面の長さL2は、テーパ面のうちエンジン100の当接面102に当接する部分の、軸線Oを含む断面におけるテーパ面に沿う長さのことをいう。
Further, when the
10,50 筒内圧センサ
13,51 キャップ部
16,52 テーパ面
17,53 円筒面
18,54 交点
19,55 第1部
22,58 第2部
24,60 内周面
25,61 第1段(第2溶接部に最も近い段)
26,62 第2段(次の先端側にある段)
27,63 付け根
28,64 線分
30 メンブレン
32 第1溶接部
34 変位部材
40 ダイヤフラム
46 第2溶接部
48 センサ素子
100 エンジン
L1 線分の長さ
L2 テーパ面の長さ
O 軸線
10,50 In-
26,62 2nd stage (stage on the next tip side)
27,63
Claims (2)
前記第1部に第1溶接部を介して接合され、前記第1部の開口を塞ぎ、圧力に応じて変形するメンブレンと、
前記メンブレンの後端に位置し、前記軸線に沿って延びる棒状をなし、前記メンブレンの変形に伴い軸線方向に変位する変位部材と、
前記第2部に第2溶接部を介して接合され、前記変位部材の変位に伴い変形するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラム上に配置され、前記ダイヤフラムのひずみ量に基づき信号を出力するセンサ素子と、を備える筒内圧センサであって、
前記キャップ部の内周面には、先端側に向かうほど前記軸線の近くに位置する複数の段が形成され、
前記軸線を含む断面において、前記テーパ面と前記円筒面との交点の位置は、前記第2溶接部に最も近い段から次の先端側にある段の付け根の位置よりも先端側にある筒内圧センサ。 The diameter increases toward the rear end in the axial direction, and the tapered surface that comes into contact with the engine is connected to the cylindrical first portion formed on the outer peripheral surface and the rear end side in the axial direction of the first portion, and is connected to the tapered surface. A cap portion including a cylindrical second portion having a continuous cylindrical surface formed on the outer peripheral surface, and a cap portion.
A membrane that is joined to the first part via a first weld, closes the opening of the first part, and deforms in response to pressure.
A displacement member that is located at the rear end of the membrane, has a rod shape extending along the axis, and is displaced in the axial direction as the membrane is deformed.
A diaphragm that is joined to the second part via a second weld and deforms with the displacement of the displacement member.
An in-cylinder pressure sensor that is arranged on the diaphragm and includes a sensor element that outputs a signal based on the strain amount of the diaphragm.
On the inner peripheral surface of the cap portion, a plurality of steps located closer to the axis toward the tip side are formed.
In the cross section including the axis, the position of the intersection of the tapered surface and the cylindrical surface is the in-cylinder pressure on the tip side of the position of the base of the step on the next tip side from the step closest to the second welded portion. Sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019124175A JP2021009118A (en) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Cylinder inner pressure sensor |
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2019
- 2019-07-03 JP JP2019124175A patent/JP2021009118A/en active Pending
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