JP2540013Y2

JP2540013Y2 - 圧力センサ

Info

Publication number: JP2540013Y2
Application number: JP1991075829U
Authority: JP
Inventors: 重男大隈
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2006-08-27
Also published as: JPH0519937U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例えば自動車用エンジ
ン等の燃焼圧を検出する燃焼圧センサに用いて好適な圧
力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３および図４に従来技術による圧力セ
ンサとしてエンジンの燃焼圧を検出する燃焼圧センサを
例に挙げて説明する。

【０００３】図において、１はケーシング、２は後述す
るダイヤフラム３、上カバー４と共に該ケーシング１を
構成するケーシング本体を示し、該ケーシング本体２
は、その上端側が上カバー４によって施蓋され、後述す
るコンタクトプレート７、圧電体９等を収容した大径筒
部２Ａと、該大径筒部２Ａの下端側に一体形成され、後
述の受圧ロッド５を収容した小径筒部２Ｂとから段付筒
状に形成され、該小径筒部２Ｂの下端側にはダイヤフラ
ム３が一体的に設けられている。そして、該ケーシング
本体２はダイヤフラム３がエンジン本体の燃焼室内に臨
むようにして、エンジン本体のシリンダヘッド（いずれ
も図示せず）に取付けられる。

【０００４】３はケーシング本体２の小径筒部２Ｂの下
端側に一体形成された薄肉円板状のダイヤフラムを示
し、該ダイヤフラム３は燃焼室内の圧力（燃焼圧）を受
圧すると、この圧力に応じて軸方向（上，下方向）に撓
み、受圧ロッド５を軸方向に変位させるものである。

【０００５】４はケーシング本体２の大径筒部２Ａの上
端側にレーザ溶接等の手段を用いて固着された段付円筒
状の上カバーを示し、該上カバー４の上側にはシリンダ
ヘッド外へと上向きに突出する縮径部４Ａが形成され、
該上カバー４内には後述のリード線８が上向きに伸長し
て設けられている。

【０００６】５はケーシング本体２の小径筒部２Ｂ内に
位置し、軸方向に変位可能に設けられた段付棒状の受圧
ロッドを示し、該受圧ロッド５は、その下端側がダイヤ
フラム３の上面側に当接され、上端側が絶縁材料から円
板状に形成された下側プレート６等を介して圧電体９に
当接されている。そして、該受圧ロッド５は、燃焼圧に
よってダイヤフラム３が軸方向に撓むと、ケーシング本
体２内を軸方向に変位し、このダイヤフラム３の変位を
圧電体９に軸方向に伝達すると共に、燃焼室内の高温が
圧電体９に直接伝わるのを防止している。

【０００７】７は受圧ロッド５と対向してケーシング本
体２の大径筒部２Ａ内に設けられた導電性材料からなる
コンタクトプレートを示し、該コンタクトプレート７の
下端側には円板状のコンタクト部７Ａが形成され、該コ
ンタクト部７Ａの上面側は後述する圧電体９の下側電極
９Ｂに当接し、該コンタクトプレート７の上端側は上カ
バー４の縮径部４Ａ内に伸長してリード線８にカシメ固
定されている。また、該コンタクトプレート７には、後
述の絶縁チューブ１２が設けられている。そして、該コ
ンタクトプレート７は圧電体９からの電圧信号をリード
線８を介してコントロールユニット（図示せず）に伝達
するものである。

【０００８】９はケーシング本体２の大径筒部２Ａ内に
位置して、受圧ロッド５の上側に設けられ、チタン酸鉛
等の圧電性材料から筒状に形成された圧電体を示し、該
圧電体９の上，下面には、導電性ペースト等からなるシ
ート状の上側電極９Ａ，下側電極９Ｂが形成されてい
る。また、該圧電体９の上側電極９Ａは、後述のアッパ
ープレート１０等を介してケーシング本体２にアースさ
れ、下側電極９Ｂは、コンタクトプレート７のコンタク
ト部７Ａに接触して電気的に接続されている。そして、
該圧電体９は、ダイヤフラム３が軸方向に撓んで受圧ロ
ッド５が軸方向に変位し、該受圧ロッド５によって軸方
向に押圧されると、圧縮歪が生じて電荷を発生し、この
電荷（電圧信号）を燃焼圧に対応した燃焼圧検出信号と
して各電極９Ａ，９Ｂからコンタクトプレート７、リー
ド線８等を介してコントロールユニットに出力するもの
である。

【０００９】１０は圧電体９の上側電極９Ａの上面側に
当接して設けられ、導電性材料から環状に形成されたア
ッパープレートを示し、該アッパープレート１０は、止
めねじ１１によって圧電体９等を押圧して固定するとき
に、該止めねじ１１で圧電体９が損傷するのを防止する
ものである。

【００１０】１１はケーシング２の大径筒部２Ａ内に螺
着され、先端部がアッパープレート１０の上面側に当接
した止めねじを示し、該止めねじ１１は、これを大径筒
部２Ａ内に螺回することによりアッパープレート１０を
介して圧電体９を上側から所定の荷重で押圧すると共
に、該圧電体９、受圧ロッド５等をダイヤフラム３との
間に挟持して固定するものである。

【００１１】１２はコンタクトプレート７の外周側に設
けられた絶縁チューブを示し、該絶縁チューブ１２は、
コンタクトプレート７と止めねじ１１等との間を絶縁し
ている。

【００１２】従来技術による燃焼圧センサは上述の如き
構成を有するもので、まず、ケーシング本体２の小径筒
部２Ｂ内に受圧ロッド５を挿入した後、該受圧ロッド５
の上端側に下側プレート６、コンタクトプレート７、圧
電体９、アッパープレート１０の順に同軸に積み重ねて
配設する。そして、この状態でケーシング本体２の大径
筒部２Ａ内に止めねじ１１を螺着し、該止めねじ１１に
よって、これらの部材をケーシング本体２内に固定して
組立てた後、エンジン本体のシリンダヘッドに取付けら
れる。

【００１３】そして、エンジンの燃焼室内の混合気が点
火して燃焼圧が発生すると、この燃焼圧を受承してダイ
ヤフラム３は軸方向に撓み、受圧ロッド５は該ダイヤフ
ラム３の撓みにより軸方向に変位して圧電体９を軸方向
に押圧する。これにより、圧電体９は受圧ロッド５から
加えられた圧力に応じた電荷（電圧）を発生し、この電
圧信号を燃焼圧検出信号として、コンタクトプレート
７、リード線８等を介してコントロールユニットに出力
する。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるものでは、止めねじ１１で圧電体９等を固
定するときに、アッパープレート１０を介して圧電体９
の上側電極９Ａを押圧しているから、該圧電体９の上側
電極９Ａが該止めねじ１１によって直接傷付けられるの
を防止することができる。しかし、該止めねじ１１の螺
着による固定では、図４に示す如く止めねじ１１の先端
部がアッパープレート１０に均一に当接せず、片側に隙
間ｄを生じる所謂「片当たり」状態で圧電体９を押圧し
易い。

【００１５】このため、圧電体９に局部的な応力集中が
生じ、該圧電体９にパイロ電気が発生して検出精度が低
下するばかりか、作業者が片当たり状態に気付かずに止
めねじ１１を締め付けることにより、該圧電体９を損傷
させてしまい、信頼性や寿命が大幅に低下するという問
題がある。

【００１６】本考案は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、止めねじの螺着時に、圧電体に局部的な
応力集中が生じるのを防止して、検出精度を向上できる
ようにした圧力センサを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決する手段】上述した課題を解決するため
に、本考案による圧力センサは、ケーシングと、該ケー
シングの一端側に設けられ、該ケーシングの一端側に外
部から作用する圧力に応じて軸方向に変位するダイヤフ
ラムと、一端側が該ダイヤフラムに当接するように前記
ケーシング内に設けられ、該ダイヤフラムの変位によっ
て軸方向に変位する受圧ロッドと、前記ケーシング内に
位置して該受圧ロッドの他端側に設けられ、受圧ロッド
を介して伝達された前記ダイヤフラムの変位を前記圧力
に応じた電圧信号として出力する筒状の圧電体と、該圧
電体の一端面に当接して圧電体からの電圧信号を外部に
出力するコンタクトプレートと、前記圧電体の他端面に
設けられたアッパープレートと、前記ケーシングの他端
側に設けられ、該アッパープレートを介して前記圧電体
を固定する止めねじとから構成している。そして、本考
案の特徴は、前記アッパープレートの他端面には、前記
止めねじを螺着するとき該止めねじの先端部の形状に応
じて変形する軟質材料からなる被覆層を設け、前記止め
ねじを螺着するときに該被覆層を介して前記圧電体に均
一な荷重を与える構成としたことにある。

【００１８】

【作用】上記構成により、ケーシング内に位置した受圧
ロッドといアッパープレートとの間に圧電体を配置した
後、前記ケーシングに止めねじを螺回することにより、
圧電体に所定の荷重を与えた状態で押圧する。この際、
前記アッパープレートの他端面と止めねじとの間に設け
た被覆層は、止めねじをケーシングに螺着するとき、該
止めねじの先端部の形状に応じて変形するから、アッパ
ープレートの圧電体への片当たりを防止でき、圧電体を
均一な荷重で押圧することができ、該圧電体に応力集中
が発生するのを防止できる。

【００１９】

【実施例】以下、本考案の実施例を図１および図２に基
づいて説明する。なお、実施例では前述した図３および
図４に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【００２０】図において、２１は本実施例によるアッパ
ープレートを示し、該アッパープレート２１は従来技術
で述べたアッパープレート１０とほぼ同様に、圧電体９
の上側電極９Ａの上面側に当接して設けられ、導電性材
料から円板状に形成されているものの、該アッパープレ
ート２１の上面側には、図２に示す如く後述のメッキ層
２２が形成されている。

【００２１】２２はアッパープレート２１の上面側に、
例えば５０〜７００μｍの範囲で、好ましくは１００〜
５００μｍ程度の厚みをもって、錫等の導電性を有する
軟質材料から一体的に形成された被覆層としてのメッキ
層を示し、該メッキ層２２は、止めねじ１１に押圧され
ると、該止めねじ１１の先端部の形状に応じて押し潰さ
れて変形する。

【００２２】本実施例による燃焼圧センサは上述の如き
構成を有するもので、その基本的動作については従来技
術によるものと格別差異はない。

【００２３】然るに、本実施例では、アッパープレート
２１の上面側に、錫等の導電性を有する軟質材料からな
るメッキ層２２を１００〜５００μｍ程度の厚みをもっ
て一体的に形成したから、止めねじ１１をケーシング本
体２の大径筒部２Ａ内に螺回し、圧電体９等をアッパー
プレート２１を介して押圧すると、該アッパープレート
２１は、メッキ層２２を止めねじ１１の先端部の形状に
応じて変形させることができる。これにより、該止めね
じ１１の片当たり等による局部的な応力集中を吸収し
て、圧電体９を全周に亘って均一な荷重で押圧すること
ができる。

【００２４】また、メッキ層２２を止めねじ１１の先端
部で押し潰すことによって、該メッキ層２２と止めねじ
１１との間の接触面積を大ならしめて、アッパープレー
ト２１と止めねじ１１との間の電気抵抗を少なくでき、
圧電体９の上側電極９Ａを確実にアースできる。

【００２５】従って、本実施例によれば、止めねじ１１
をケーシング２の大径筒部２Ａ内に螺回し、アッパープ
レート２１を介して圧電体９を押圧してゆくときに、該
圧電体９に局部的な応力集中が生じるのを効果的に防止
でき、該圧電体９に全周に亘って均一に荷重を与えるこ
とができる。この結果、部品点数を増加させることな
く、圧電体９に局部的な応力集中によるパイロ電気が発
生するのを確実に防止できる上に、該圧電体９の損傷等
を防止でき、検出精度、信頼性、寿命等を大幅に向上す
ることができる。

【００２６】また、圧電体９の上側電極９Ａをケーシン
グ本体２にアースするときに、電気抵抗を少なくでき、
検出精度を安定化して信頼性を向上できる。

【００２７】なお、前記実施例では、被覆層としてのメ
ッキ層２２は、錫等の導電性を有する軟質材料から形成
するものとして述べたが、本考案はこれに限らず、例え
ばメッキ層２２を銅、亜鉛等の導電性を有する他の軟質
材料から形成してもよい。また、導電性を有する軟質材
料としてカーボン等をアッパープレート２１にコーティ
ングしてもよい。さらに、プラスチック等の絶縁性の軟
質材料をコーティングしてもよく、この場合には、圧電
体９の上側電極９Ａにリード線等を接続してケーシング
本体２に直接アースすればよい。

【００２８】また、前記実施例では、被覆層としてのメ
ッキ層２２は、アッパープレート２１の上面側に一体的
に形成するものとして述べたが、これに替えて、例えば
メッキ層をアッパープレート２１の全面に亘って一体的
に形成してもよい。

【００２９】さらに、前記実施例では、圧力センサとし
て燃焼圧センサに用いた場合を例に挙げて説明したが、
本考案はこれに限らず、例えば空気、工業用ガス等の気
体や燃料、水等の液体の圧力を検出する圧力センサにも
適用することができる。

【００３０】

【考案の効果】以上詳述した通り、本考案によれば、ア
ッパープレートの他端面には、止めねじを螺着するとき
該止めねじの先端部の形状に応じて変形する軟質材料か
らなる被覆層を設け、止めねじをケーシングに螺着する
ときに該被覆層を介して前記圧電体に均一な荷重を与え
る構成としたから、アッパープレートは、該止めねじの
先端部の形状に応じて被覆層を変形させ、圧電体を全周
に亘って均一な荷重で押圧して固定できる。この結果、
該圧電体に局部的な応力集中が生じるのを防止して、圧
電体にパイロ電気が発生し、また圧電体が損傷するのを
防止でき、検出精度、信頼性、寿命等を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による燃焼圧センサの縦断面図
である。

【図２】図１中のアッパープレートのメッキ層が止めね
じによって押し潰された状態を拡大して示す縦断面図で
ある。

【図３】従来技術による燃焼圧センサを示す縦断面図で
ある。

【図４】図３中の止めねじの片当たり状態を拡大して示
す縦断面図である。

【符号の説明】

２ケーシング本体（ケーシング）３ダイヤフラム５受圧ロッド７コンタクトプレート９圧電体２１アッパープレート２２メッキ層（被覆層）

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと、該ケーシングの一端側に
設けられ、該ケーシングの一端側に外部から作用する圧
力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、一端側が
該ダイヤフラムに当接するように前記ケーシング内に設
けられ、該ダイヤフラムの変位によって軸方向に変位す
る受圧ロッドと、前記ケーシング内に位置して該受圧ロ
ッドの他端側に設けられ、受圧ロッドを介して伝達され
た前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信号
として出力する筒状の圧電体と、該圧電体の一端面に当
接して圧電体からの電圧信号を外部に出力するコンタク
トプレートと、前記圧電体の他端面に設けられたアッパ
ープレートと、前記ケーシングの他端側に設けられ、該
アッパープレートを介して前記圧電体を固定する止めね
じとからなる圧力センサにおいて、前記アッパープレー
トの他端面には、前記止めねじを螺着するとき該止めね
じの先端部の形状に応じて変形する軟質材料からなる被
覆層を設け、前記止めねじを螺着するときに該被覆層を
介して前記圧電体に均一な荷重を与える構成としたこと
を特徴とする圧力センサ。