JP3573325B2 - ノッキング検出センサの取付けアダプタ及びそれを用いたノッキング検出センサユニット - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、ノッキング検出センサの取付けアダプタ及びそれを用いたノッキング検出センサユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の内燃機関において発生するノッキングを、圧電素子を用いて検出するノッキング検出センサ（以下、ノックセンサともいう）が広く用いられている。このようなノックセンサの取付け形態の一つとして、ノックセンサの主体金具を貫通して形成された挿通孔にボルトを挿通し、これを内燃機関側の取付ねじ孔に対しねじ込むことにより取り付ける方式のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ノックセンサの取付け形態においては、内燃機関側の取付けねじ孔の大きさが機関の種類によって異なることがある。そして、取付ねじ孔の大きさが変化すると、センサの取付け用のボルトの大きさもこれに合わせて変更する必要がある。しかしながら、センサ側のボルト挿通孔の大きさは特定サイズのボルトに合わせて設定されており、異径のボルトの挿通は不可能であるか、あるいは挿通はできてもがたつきが生ずるなどして、正常にセンサを取り付けることができなかった。その結果、同じ仕様のノックセンサであっても、取付ねじ孔の大きさに合わせてボルト挿通孔の内径を異ならせたものを多数用意しなければならず不経済であり、製造能率も悪い問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、同じノックセンサを、大きさが異なる各種取付ねじ孔に対応できるようにするノッキング検出センサの取付けアダプタと、それを用いたノッキング検出センサユニットとを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明のノッキング検出センサの取付けアダプタは、板状のセンサ受け部と、その一方の板面にノッキング検出センサを密着形態で着脱可能に装着するためのセンサ取付け手段と、センサ受け部の反対側の板面から突出する形態でこれと一体的に形成され、内燃機関の取付け部の取付けねじ孔にねじ込まれる取付けねじ部とを備え、センサ取付け手段は、ノッキング検出センサ側の挿通孔に挿通される挿通軸部を有し、取付けねじ部は、挿通軸部とは異なる軸径を有するものであり、センサ受け部を介してノッキングセンサを内燃機関の取付け部に対して取り付けることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のノッキング検出センサユニットは、上記取付けアダプタと、センサ取付け手段によりセンサ受け部に装着されるノッキング検出センサとを備え、取付けアダプタを介してノッキング検出センサが内燃機関の取付け部に対して取り付けられるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の構成によれば、取付けアダプタを取付けねじ部の大きさの異なるものに交換することで、同じノッキング検出センサを大きさが異なる取付ねじ孔に対して取り付けることができるようになる。これにより、取付ねじ孔の大きさが異なるだけで、専用のノッキング検出センサを別途用意する必要がなくなり、経済的である。
【０００８】
ノッキング検出センサは、例えば取付けボルトを挿通するための挿通孔を有したものとすることができる。この場合、センサ取付け手段は、センサ受け部の一方の板面から突出するとともに、ノッキング検出センサ側の挿通孔に挿通される挿通軸部を有し、取付けねじ部は、その挿通軸部とは異なる軸径を有するものとすることができる。これにより、ノッキング検出センサの挿通孔を利用して取付けアダプタをこれに装着することができ、しかも該挿通孔とされるべきボルトの寸法と合わない取付けねじ孔に対しても、ノッキング検出センサを確実に取り付けることが可能となる。
【０００９】
より具体的には、センサ取付け手段において、挿通軸部はセンサ受け部と一体に形成され、ノッキング検出センサを挿通孔において貫いて先端を突出させるとともに、その突出部に形成されたねじ部にナット部材を螺合させてこれをノッキング検出センサ側に締め込むことにより、該ノッキング検出センサがセンサ受け部に装着される構成とすることができる。ナット部材により、取付けアダプタに対しノッキング検出センサを一層確実に固定することができ、その着脱操作も容易である。
【００１０】
本発明においては、ノッキング検出センサのセンサ受け部との当接面、センサ受け部のノッキング検出センサとの当接面、及びセンサ受け部の内燃機関の取付け部との当接面の少なくともいずれかを、内側部が外側部よりも引っ込むテーパ面状とすることができる。本発明の構成においては、内燃機関で発生するノッキングの振動が、センサ受け部を介してノックセンサに伝達されるのであるが、その各当接面の少なくともいずれかを上述の形状とすることにより、当接面の外縁部に浮きが生じにくくなり密着性が向上するので、ノッキングの発生を高精度で確実に検出することができる。
【００１１】
ここで、ノッキング検出センサは、非共振型ノッキング検出センサとすることができる。具体的には、下端側にフランジ状の受け部が形成された筒状の主体金具に対しリング状の圧電素子を外挿し、その一方の面を上記フランジ状の受け部によって支持するとともに、ワッシャ状の押さえ部材を介して主体金具の外周面に螺合するナット部材を他方の面側に締め込んで、これを上記受け部とナット部材との間で挟圧・保持した構造とすることができる。
【００１２】
このような構造の非共振型ノッキング検出センサは、特定の共振周波数を有さない比較的平坦な出力特性を示し、ノッキングに対応する周波数帯域のセンサ出力をバンドパスフィルタを用いて抽出することにより検出がなされる。この場合、その検出原理から推察される通り、その出力周波数特性がなるべく平坦であることが望ましい。そこで、前述の当接面を内側に引っ込むテーパ面状として、外縁部に浮きを生じにくくすれば、センサ出力に共振点が生じにくくなり、平坦な出力周波数特性が安定して得られるようになる。
【００１３】
なお、共振防止の観点においては、センサ受け部の内燃機関の取付け部との当接面をテーパ面状に形成しておくことが特に望ましい。
【００１４】
次に、取付けアダプタは、センサ受け部の外周面に、少なくとも１組の互いに略平行な工具係合面を形成しておくことができる。これにより、センサ受け部の外周面を利用してスパナ等の工具により、取付けアダプタひいてはノックセンサを取付け部に対して容易に取り付けることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例たるノッキング検出センサユニット（以下、単にセンサユニットともいう）１の断面構造を示している。該センサユニット１は、合成樹脂製ケース（以下、単にケースともいう）２、主体金具５、圧電素子板８、接続端子部２２等を有するノッキング検出センサ（以下ノックセンサともいう）４０と取付けアダプタ５０とを含んで構成されている。
【００１６】
ノックセンサ４０のケース２は、円筒状に形成された本体部３と、その側面から側方に張り出すようにしてこれと一体に形成された筒状部２５とを有し、例えば組立後の主体金具５及び圧電素子板８等と一体射出成形することにより形成されている。
【００１７】
主体金具５は、自身の軸方向において挿通孔６が形成された円筒状の挿通部７と、ノックセンサ４０の底面側となる端部において挿通部７と一体に形成され、該挿通部７の周方向に沿って外向きに張り出すフランジ部１０とを有している。フランジ部１０は、圧電素子板８に対向するリング状の端面において、圧電素子板８の下面を支持する支持面１１とされる一方、支持面１１と反対側の端面が前述のセンサ側対向面３５とされている。
【００１８】
挿通部７の先端部外周及びフランジ部１０の外周には、軸方向に沿って複数の凹凸部７ａ及び１０ａ（例えば、周方向に沿う円環状の凸条部）がそれぞれ形成されており、射出成形されたケース２の構成樹脂をここに入り込ませてその結合強度を向上させる働きをなしている。さらに、挿通部７の中間部よりもやや上側には、凹凸部７ａの下側において周方向に沿ってねじ部１３が形成されている。
【００１９】
圧電素子板８は偏平軸対称形状、例えば偏平円板状に形成され、その中央には自身を厚さ方向（軸方向）に貫通する孔部８ａを有して全体がリング状に形成されている。該圧電素子板８は、軸方向両端面に電極板９ａ，９ｂが配置され、その状態で主体金具５の挿通部７に対し孔部８ａにおいて外挿される。また、主体金具５の挿通部７には、さらに、絶縁板１６、錘１７及びワッシャ１８がこの順序で外挿され、圧電素子板８上に積層されている。また、挿通部７の外周面にはねじ部１３が形成されており、これに螺着されたナット部材２０とフランジ部１０との間で、上記各部材９ｂ，８，９ａ，１６，１７，１８が挟圧・保持されている。これにより、圧電素子板８は、その電極板９ｂ側の端面において、フランジ部１０の支持面１１により支持されることとなる。
【００２０】
圧電素子板８からの出力は接続端子部２２により取り出される。該接続端子部２２は、図３に示すように、例えば２本の端子金具２２ａ，２２ｂにより構成される。各端子金具２２ａ，２２ｂは、その一端側が、それぞれ対応する電極板９ａ，９ｂに対し内蔵抵抗２４を介して接続される一方、他端側は、図１に示すように、ケース２を貫いて前述の筒状部２５内に突出した形で設けられており、該筒状部２５とともにコネクタ部２３を形成している。そして、そのコネクタ部２３に雌カプラ２７が嵌着されることにより、接続端子部２２と図示しない回路部とが電気的に接続されることとなる。
【００２１】
フランジ部１０の底面は、ねじ挿通孔となる挿通孔６の一端が開口することでドーナツ状の形態とされている。また、圧電素子板８は、軸断面の外周縁及び内周縁がほぼ同心円形態のリング状をなし、円筒状の挿通部７に外装されていることから、該挿通部７の端部外周に同心的に形成されたフランジ部１０の中心軸線は、圧電素子板８の中心軸線Ｏとほぼ一致する形となっている。
【００２２】
次に、取付けアダプタ５０は、図４に示すように、板状のセンサ受け部５５と、そのセンサ受け部５５の一方の板面から突出する形でこれと一体に形成され、ノックセンサ４０の主体金具５の挿通孔６に挿通される挿通軸部５１と、センサ受け部５５の反対側の板面から突出してこれと一体化され、挿通軸部５１と同心的かつこれよりも径大に設けられた取付ねじ部５３とを有するアダプタ本体５０ａと、挿通軸部５１の先端部に形成されたナット取付ねじ部５１ａに螺合するナット部材５２を有する。
【００２３】
図１に示すように、取付けアダプタ５０は、ノックセンサ４０の挿通孔６に対して底面側から挿通軸部５１を挿通し、その状態で挿通軸部５１の先端にナット部材５２を螺合させ、これをノックセンサ４０に向けて締め込むことにより、ノックセンサ４０をナット部材５２とセンサ受け部５５との間で挟み付けて保持する。そして、図２に示すように、この状態で内燃機関の取付け部３０の取付ねじ孔３１に取付ねじ部５３をねじ込むことにより、ノックセンサ４０を該取付け部３０に固定する役割を果たす。
【００２４】
センサ受け部５５は、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように外周面が、例えば３組の略平行面からなる六角柱面形状とされており、当該取付けアダプタ５０を上記取付け部３０（図２）に取り付ける際の工具係合面５５ａとして機能するようになっている。また、センサ受け部５５の挿通軸部５１側の板面には、ノックセンサ４０のセンサ側対向面３５と当接する受け突出部５６が、挿通軸部５１の軸線回りにおいて半径方向に所定幅で円環状に突出して形成されている。該受け突出部５６のセンサ受け面は、外縁側よりも内縁側が引っ込むようにその半径方向に傾斜するテーパ面５６ａとされており、図５に示すように、挿通軸部５１の軸線Ｏと直交する面を基準面Ｍとして、その基準面Ｍに対する半径方向の傾斜角度θが例えば０〜１°の範囲で調整されている。
【００２５】
また、センサ受け部５５の取付ねじ部５３側の板面には、内燃機関側の取付面３０ａ（図２）と当接する取付部側突出部５７が、取付ねじ部５３の軸線回りにおいて半径方向に所定幅で円環状に突出して形成されている。なお、取付部側突出部５７の当接面も上記受け突出部５６と同様に、外縁側よりも内縁側が引っ込むようにその半径方向に傾斜するテーパ面５７ａとされており、図５に示すように、取付ねじ部５３の軸線Ｏと直交する面を基準面Ｎとして、その基準面Ｎに対する半径方向の傾斜角度θが例えば０〜１°の範囲で調整されている。なお、図５においては説明の便宜上、テーパ面５６ａ、５７ａの傾斜角度を誇張して示している。
【００２６】
このような取付けアダプタ５０は、以下のようにして使用する。まず、図６に示すように、取付ねじ部５３を内燃機関の取付ねじ孔３１にねじ込み、取付面３０ａに取付部側突出部５７が圧接された状態とする。そして、ノックセンサ４０を挿通孔６において挿通軸部５１の外側から差し込み、センサ側対向面３５を受け突出部５６に当接させる。この状態で、挿通軸部５１の先端側においてナット部材５２をねじ部５１ａにねじ込むことで、ノックセンサ４０は、ナット部材５２とセンサ受け部５５との間で挾圧・保持された状態で取付け部３０に取り付けられる。なお、取付けアダプタ５０に予めノックセンサ４０を取り付けておいてから、取付ねじ部５３を取付ねじ孔３１にねじ込むようにしてもよい。
【００２７】
このようにして取り付けられたノックセンサ４０は、ノッキングに伴い発生する振動が、センサ受け部５５及び主体金具５を介して圧電素子板８に伝達されると、圧電素子板８は、その振動を圧電効果により電気信号に変換して、接続端子部２２からケーブルを介して図示しない回路部へ出力する。該センサ４０の出力信号を検出する回路部には、バンドパスフィルタ（図示せず）が設けられ、ノッキングに対応する周波数帯域の信号のみが検出されることとなる。
【００２８】
上記ノックセンサ４０は、一般には図１０に示すように、取付ねじ孔３１に対し、主体金具５の挿通孔６にボルト３３を挿通してねじ込むことにより取り付けられる。ところが、取付ねじ孔３１の内径は、内燃機関の種類によって異なることがあり、例えば取付ねじ孔３１が大径である場合は、大径のボルトを用いなければセンサ４０の取付けができない。しかしながら、センサ４０側の挿通孔６の内径は特定のボルト外径に合わせて設定されており、上述のような大径のボルトの挿通ひいてはセンサの取付けができない場合が多い。
【００２９】
これに対し、図２に示すように、本発明のセンサユニット１によれば、ねじ部材の軸径がノックセンサ４０側と取付け部３０側とでそれぞれ異なる取付けアダプタ５０を用い、この取付けアダプタ５０を介してノックセンサ４０を取り付ける構成とした。これにより、内燃機関の種類により取付け部３０の取付ねじ孔３１の径が異なる場合でも、問題なくその取付けを行うことができる。
【００３０】
また、図４に示すように、本発明の取付けアダプタ５０は、センサ受け部５５の受け突出部５６と取付部側突出部５７がそれぞれ外縁側よりも内縁側が引っ込むテーパ面５６ａ，５７ａとされている。これにより、センサユニット１の取付状態において、受け突出部５６とセンサ側対向面３５、及び取付部側突出部５７と取付面３０ａとのそれぞれの密着性がより向上し、取付けアダプタ５０を介したノックセンサ４０のノッキングの検出精度を高めることができる。
【００３１】
なお、取付けアダプタ５０の受け突出部５６と取付部側突出部５７とは、その一方にのみテーパ面を形成するようにしてもよい。この場合、ノッキングの検出精度を高める観点においては、取付部側突出部５７の受け面をテーパ面とするのがよい。また、図７に示すように、ノックセンサ４０のセンサ側対向面３５（フランジ部１０の底面）を同様のテーパ面とする場合、受け突出部５６と取付部側突出部５７のいずれにもテーパ面を形成しない構成も可能である。
【００３２】
また、ノックセンサ４０のフランジ部１０は、圧電素子板８に対向するリング状の上端面（支持面）１１を、その外縁側よりも内縁側が引っ込むようにその半径方向に傾斜するテーパ面としてもよい。これにより、その出力特性に共振点がより生じにくくなり、ノッキングをさらに高精度で確実に検出することができる。
【００３３】
なお、センサ受け部５５の工具係合面５５ａは六角形状に限らず、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように四角形状あるいは八角形状等、その他の多角形状とすることも可能である。また、図８（ｃ）に示すように、センサ受け部５５を略円形断面とし、その外縁部を一部切り欠く形態で平行面状の工具係合面５５ａを１組形成するようにしてもよい。
【００３４】
また、取付けアダプタ５０において、取付ねじ部５３の軸径を、挿通軸部５１の軸径より小さくすることも可能である。
【００３５】
また、取付けアダプタ５０は図９に示すように、ナット部材５２を省略し、挿通軸部５１を、センサ受け部５５にねじ込まれるボルト状に構成することができる。この場合、センサ受け部５５に対し、取付ねじ部５３とは反対側の板面に開口する雌ねじ部５５ｃを形成する一方、ノックセンサ４０の挿通孔６に挿通軸部５１を差し込んで、その先端部を雌ねじ部５５ｃにねじ込むようにする。これにより、ノックセンサ４０は、挿通軸部５１の頭部５１ｂと受け突出部５６との間で保持されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のノッキング検出センサユニットの一例を示す側面断面図。
【図２】図１のノッキング検出センサユニットの取付状態を示す概念図。
【図３】圧電素子板の接続端子部との接続方法を簡略に示す概念図。
【図４】取付けアダプタの側面断面図、Ａ−Ａ断面図及び底面図。
【図５】取付けアダプタの要部を誇張して示す説明図。
【図６】ノッキング検出センサユニットの取付方法の一例を示す説明図。
【図７】ノッキング検出センサユニットの変形例を示す側面部分断面図。
【図８】取付けアダプタにおける操作部の変形例を示す概念図。
【図９】取付けアダプタの変形例を示す説明図。
【図１０】ノッキング検出センサの一般的な取付状態を示す説明図。
【符号の説明】
１ ノッキング検出センサユニット
３０ 取付け部
３１ 取付けねじ孔
４０ ノッキング検出センサ
５０ 取付けアダプタ
５１ 挿通軸部
５２ ナット部材
５３ 取付けねじ部
５５ センサ受け部
５５ａ 工具係合面

Claims (7)

1. 板状のセンサ受け部と、その一方の板面にノッキング検出センサを密着形態で着脱可能に装着するセンサ取付け手段と、前記センサ受け部の反対側の板面から突出する形態でこれと一体的に形成され、内燃機関の取付け部の取付けねじ孔にねじ込まれる取付けねじ部とを備え、
   前記センサ取付け手段は、前記ノッキング検出センサ側の挿通孔に挿通される挿通軸部を有し、
   前記取付けねじ部は、前記挿通軸部とは異なる軸径を有するものであり、
   前記センサ受け部を介して前記ノッキングセンサを前記内燃機関の取付け部に対して取り付けることを特徴とするノッキング検出センサの取付けアダプタ。
2. 前記センサ取付け手段は、前記センサ受け部の一方の板面から突出する請求項１記載の取付けアダプタ。
3. 前記センサ取付け手段において、前記挿通軸部は前記センサ受け部と一体に形成され、前記ノッキング検出センサを前記挿通孔において貫いて先端を突出させるとともに、その突出部に形成されたねじ部にナット部材を螺合させてこれを前記ノッキング検出センサ側に締め込むことにより、該ノッキング検出センサが前記センサ受け部に装着される請求項２記載の取付けアダプタ。
4. 前記センサ受け部の前記ノッキング検出センサとの当接面及び前記内燃機関の取付け部との当接面の少なくともいずれかが、内側部が外側部よりも引っ込むテーパ面状とされている請求項１ないし３のいずれかに記載の取付けアダプタ。
5. 前記センサ受け部の外周面には、少なくとも１組の互いに略平行な工具係合面が形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の取付けアダプタ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の取付けアダプタと、前記センサ取付け手段により前記センサ受け部に装着される前記ノッキング検出センサとを備え、前記取付けアダプタを介して前記ノッキング検出センサが前記内燃機関の取付け部に対して取り付けられるようにしたことを特徴とするノッキング検出センサユニット。
7. 前記ノッキング検出センサの前記センサ受け部との当接面、前記センサ受け部の前記ノッキング検出センサとの当接面、及び前記センサ受け部の前記内燃機関の取付け部との当接面の少なくともいずれかが、内側部が外側部よりも引っ込むテーパ面状とされている請求項６記載のノッキング検出センサユニット。

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