JP4381193B2

JP4381193B2 - Combustion pressure sensor

Info

Publication number: JP4381193B2
Application number: JP2004087737A
Authority: JP
Inventors: 篤史本田; 宮本　　裕; 博通森奥; 栄記守谷; 輝夫小田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2024-03-24
Also published as: JP2005274338A

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する燃焼圧センサに関するものである。 The present invention relates to a combustion pressure sensor that detects the pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine.

従来、例えば特許文献１に開示されているように、圧力に応じて変形するダイアフラムと、一端が前記ダイアフラムに当接し、ダイアフラムの変形に応じて軸方向に変位する圧力伝達部としてのロッド（ポンチ）と、ロッドの他端に当接し、ロッドの変位に応じた検出信号を出力する圧力検出素子（センサエレメント）とを備える構成の燃焼圧センサが知られている。 Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1, a diaphragm that deforms according to pressure, and a rod (punch as a pressure transmission portion that has one end abutting against the diaphragm and is displaced in the axial direction according to the deformation of the diaphragm. ) And a pressure detection element (sensor element) that abuts on the other end of the rod and outputs a detection signal corresponding to the displacement of the rod is known.

この燃焼圧センサは、ロッドの一端がダイアフラムに溶接され、円錐形を有する他端が圧力検出素子に接触している。そして、少なくとも圧力検出素子に接するロッドの端部（接触面）が比較的軟質な材料（例えばアルミニウム、黄銅、銅、プラスチック等）から形成されており、これにより、ロッド端部の表面粗さ及び非平坦性による圧力検出素子の検出誤差を低減する構成としている。
特許第３１９０３３３号 In this combustion pressure sensor, one end of a rod is welded to a diaphragm, and the other end having a conical shape is in contact with a pressure detection element. At least the end (contact surface) of the rod in contact with the pressure detection element is formed of a relatively soft material (for example, aluminum, brass, copper, plastic, etc.), and thereby the surface roughness of the rod end and The detection error of the pressure detection element due to non-flatness is reduced.
Japanese Patent No. 3190333

しかしながら、上記燃焼圧センサの場合、ダイアフラムに印加された圧力は、ロッドを介して圧力検出素子に伝達される際に、比較的軟質な材料によって緩和される。すなわち、比較的軟質な材料を適用すると、ダイアフラムから圧力検出素子に圧力をリニアに伝達できず、センサ感度が低下するという問題がある。 However, in the case of the combustion pressure sensor, the pressure applied to the diaphragm is relieved by a relatively soft material when transmitted to the pressure detection element via the rod. That is, when a relatively soft material is applied, there is a problem in that pressure cannot be linearly transmitted from the diaphragm to the pressure detecting element, and sensor sensitivity is lowered.

また、上記燃焼圧センサにおいては、良好で正確な圧力伝達を可能にするために、ロッドとダイアフラムとは平面で接触した状態で溶接されている。従って、ロッド及びダイアフラムの接触面を精度良く加工（平坦且つ表面粗さを小さく）及び組付けしないと、片当たり等が生じて、センサ毎の出力ばらつきが大きくなるという問題がある。 In the combustion pressure sensor, the rod and the diaphragm are welded in contact with each other in order to enable good and accurate pressure transmission. Therefore, if the contact surfaces of the rod and the diaphragm are not precisely machined (flat and surface roughness is small) and assembled, there will be a problem that, for example, contact with each other will occur, resulting in a large output variation for each sensor.

それに対し、特許文献１においては、圧力検出素子とロッドとの間に、ロッドに面した側が湾曲した表面（例えば半球状）を有する力伝達部材を配置し、常にロッドと力伝達部材との接触がほぼ点状となるようにした構成も提案されている。しかしながら、力伝達部材がロッド或いは圧力検出素子とは別個に設けられているので、圧力検出素子に対して力伝達部材を精度良く位置決めし、固定しなければ、センサ毎の出力ばらつきが大きくなる恐れがある。 On the other hand, in Patent Document 1, a force transmission member having a curved surface (for example, a hemisphere) on the side facing the rod is disposed between the pressure detection element and the rod, and the rod is always in contact with the force transmission member. There has also been proposed a configuration in which the pattern is substantially punctiform. However, since the force transmission member is provided separately from the rod or the pressure detection element, if the force transmission member is accurately positioned with respect to the pressure detection element and not fixed, there is a risk that output variations among sensors will increase. There is.

本発明は上記問題点に鑑み、センサ感度を向上でき、且つ、出力ばらつきを低減できる燃焼圧センサを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a combustion pressure sensor that can improve sensor sensitivity and reduce output variation.

上記目的を達成する為に請求項１に記載の発明は、圧力に応じて変形するダイアフラムと、一端がダイアフラムに当接し、ダイアフラムの変形に応じて軸方向に変位する圧力伝達部としてのロッドと、ロッドの他端に当接し、ロッドの変位に応じた検出信号を出力する圧力検出素子と、を備え、内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する燃焼圧センサに関する発明である。そして、ロッドは円筒形状を有し、ロッドの両端に、球状部材が一体に設けられ、ロッドは、球状部材を接触面として、圧力検出素子及びダイアフラムと接触しており、ロッドの内径は、球状部材の外径よりも小さく、球状部材は、ロッドの内壁面と端面とによって構成される内側角部に当接した状態でレーザ溶接にて接合されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a diaphragm that is deformed according to pressure, a rod that is one end abutting the diaphragm and is displaced in the axial direction according to deformation of the diaphragm, and abuts the other end of the rod, a pressure detecting element that outputs a detection signal corresponding to the displacement of the rod, comprises a an invention relates to a combustion pressure sensor for detecting the pressure in the combustion chamber of an internal combustion engine. The rod has a cylindrical shape, and spherical members are integrally provided at both ends of the rod. The rod is in contact with the pressure detection element and the diaphragm with the spherical member as a contact surface, and the inner diameter of the rod is spherical. The spherical member, which is smaller than the outer diameter of the member, is joined by laser welding in a state where the spherical member is in contact with an inner corner formed by an inner wall surface and an end surface of the rod .

このように、本発明の燃焼圧センサによると、円筒形状を有するロッドの両端に球状部材が一体に設けられており、ロッドは、球状部材を接触面として、圧力検出素子及びダイアフラムと接触するので、圧力検出素子及びダイアフラムとの接触がほぼ点接触となる。従って、従来のように比較的軟質な材料を適用しなくとも、接触面の加工精度（表面粗さや平坦度）や組付け精度に基づく出力ばらつきを低減することができる。これによれば、比較的軟質な材料を適用しなくとも良いので、従来よりもセンサ感度を向上することができる。また、本発明によれば、ロッドの内径は、球状部材の外径よりも小さくなっている。これにより、ロッドと球状部材の位置決めを容易とすることができる。さらに、本発明では、球状部材は、ロッドの内側角部に当接した状態でレーザ溶接にて接合されている。上記したように、ロッドの内径を球状部材の外径よりも小さくすると、ロッドと球状部材との当接部位の位置が、ロッドの端面となるので、ロッドと球状部材との当接部位が、軸方向において、ロッドの端面よりも奥まった位置となる構成と比べて、ロッドと球状部材とを容易にレーザ溶接することができる。 Thus, according to the combustion pressure sensor of the present invention , the spherical member is integrally provided at both ends of the rod having a cylindrical shape, and the rod contacts the pressure detection element and the diaphragm with the spherical member as a contact surface . The contact with the pressure detection element and the diaphragm is almost a point contact. Therefore, output variations based on processing accuracy (surface roughness and flatness) and assembly accuracy of the contact surface can be reduced without applying a relatively soft material as in the prior art. According to this, since it is not necessary to apply a relatively soft material, it is possible to improve the sensor sensitivity as compared with the related art. Further, according to the present invention, the inner diameter of the rod is smaller than the outer diameter of the spherical member. Thereby, positioning of a rod and a spherical member can be made easy. Furthermore, in this invention, the spherical member is joined by laser welding in the state which contact | abutted to the inner corner | angular part of the rod. As described above, when the inner diameter of the rod is made smaller than the outer diameter of the spherical member, the position of the contact portion between the rod and the spherical member becomes the end surface of the rod, so the contact portion between the rod and the spherical member is The rod and the spherical member can be easily laser-welded as compared with the configuration in which the position is deeper than the end face of the rod in the axial direction.

請求項２に記載のように、ロッドの外径は、球状部材の外径よりも小さい構成が好ましい。これによれば、ロッドの外形が球状部材の外形よりも大きい構成と比べて、ロッドの外周から当接部位までの距離が短いため、レーザ溶接をより容易に行うことができる。As described in claim 2, the outer diameter of the rod is preferably smaller than the outer diameter of the spherical member. According to this, since the distance from the outer periphery of the rod to the contact portion is short as compared with the configuration in which the outer shape of the rod is larger than the outer shape of the spherical member, laser welding can be performed more easily.

請求項３に記載のように、圧力検出素子として、所定の抵抗値を有するピエゾ抵抗素子を採用し、配線及び電極と共に、ピエゾ抵抗素子によりブリッジ回路を構成しても良い。According to a third aspect of the present invention, a piezoresistive element having a predetermined resistance value may be adopted as the pressure detecting element, and a bridge circuit may be configured by the piezoresistive element together with the wiring and the electrode.

以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本実施の形態における燃焼圧センサ１００の概略構成を示す断面図である。本実施形態における燃焼圧センサは、自動車用エンジン等の内燃機関の燃焼圧力を検出するのに好適である。尚、図１においては、便宜上、特徴部分のみにハッチングを施している。 (First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a combustion pressure sensor 100 in the present embodiment. The combustion pressure sensor in this embodiment is suitable for detecting the combustion pressure of an internal combustion engine such as an automobile engine. In FIG. 1, for convenience, only the characteristic portion is hatched.

本実施形態における燃焼圧センサ１００は、圧力に応じて変形するダイアフラム１０と、一端がダイアフラム１０に当接し、ダイアフラム１０の変形に応じて軸方向に変位する圧力伝達部としてのロッド２０と、ロッド２０の他端に当接し、ロッド２０の変位に応じた検出信号を出力する圧力検出素子を備えたセンサチップ３０とを有している。そして、センサチップ３０及びダイアフラム１０と接するロッド２０両端の各接触面が球面であることを特徴とする。 The combustion pressure sensor 100 according to the present embodiment includes a diaphragm 10 that deforms according to pressure, a rod 20 that serves as a pressure transmission unit that is in contact with the diaphragm 10 at one end and is displaced in the axial direction according to deformation of the diaphragm 10, and a rod The sensor chip 30 includes a pressure detection element that abuts against the other end of the rod 20 and outputs a detection signal corresponding to the displacement of the rod 20. Each contact surface at both ends of the rod 20 in contact with the sensor chip 30 and the diaphragm 10 is a spherical surface.

図１において、符号１はロッド２０及びセンサチップ３０を内部に保持するケースであり、本実施形態においては、組付け状態において、第１のケース１ａ、第２のケース１ｂ、第３のケース１ｃ、及び第４のケース１ｄが当該順に連結してケース1を構成している。尚、各ケース１ａ〜１ｄの連結方法としては、嵌合、溶接、ねじ締結等の公知技術を適用することができる。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a case for holding the rod 20 and the sensor chip 30 therein. In the present embodiment, in the assembled state, the first case 1a, the second case 1b, and the third case 1c. And the fourth case 1d are connected in this order to form the case 1. In addition, as a connection method of each case 1a-1d, well-known techniques, such as a fitting, welding, screw fastening, are applicable.

第１のケース１ａは金属からなり、両端が開口した筒状を有している。そして、燃焼室に面する端部に、燃焼圧を受けた際に変形可能にダイアフラム１０が配置されており、当該ダイアフラム１０に一端が接するように、ロッド２０が中空内部に貫通保持されている。また、中空内部の壁面は、ロッド２０を摺動可能な状態で保持し、ロッド２０の振れを防止するように設けられている。 The first case 1a is made of metal and has a cylindrical shape with both ends opened. A diaphragm 10 is disposed at an end facing the combustion chamber so as to be deformable when subjected to combustion pressure, and the rod 20 is held through in the hollow so that one end is in contact with the diaphragm 10. . Further, the hollow inner wall surface is provided so as to hold the rod 20 in a slidable state and prevent the rod 20 from swinging.

第２のケース１ｂも第１のケース１ａ同様金属からなり、両端が開口した筒状を有している。そして、ロッド２０が中空内部に貫通保持された状態で、一端が第１のケース１ａと連結し、他端が第３のケース１ｃと連結している。 Similarly to the first case 1a, the second case 1b is made of metal and has a cylindrical shape with both ends opened. Then, with the rod 20 penetratingly held inside the hollow, one end is connected to the first case 1a and the other end is connected to the third case 1c.

第３のケース１ｃも第１のケース１ａ同様金属からなり、両端が開口した筒状を有している。そして、第３のケース１ｃの中空内部に金属ステム２を接触固定した状態で、一端が第２のケース１ｂと連結し、他端が第４のケース１ｄと連結している。 Similarly to the first case 1a, the third case 1c is made of metal and has a cylindrical shape with both ends opened. Then, in a state where the metal stem 2 is contact-fixed inside the hollow of the third case 1c, one end is connected to the second case 1b and the other end is connected to the fourth case 1d.

この金属ステム２は、切削等によりその内部に例えば円筒状の中空部２ａを有し、当該中空部２ａの一端側にダイヤフラム面である支持部２ｂを有している。そして、金属ステム２が第３のケース１ｃの中空内部に固定された組付け状態で、中空部２ａにロッド２０の一部が配置され、支持部２ｂの内面にロッド２０の端部が接触する構成としている。また、支持部２ｂの外面にはセンサチップ３０が接着固定されており、ロッド２０の一端は、金属ステム２の支持部２ｂを介して圧力検出素子を備えるセンサチップ３０と接触している。 The metal stem 2 has, for example, a cylindrical hollow portion 2a inside by cutting or the like, and a support portion 2b that is a diaphragm surface on one end side of the hollow portion 2a. Then, with the metal stem 2 fixed in the hollow interior of the third case 1c, a part of the rod 20 is disposed in the hollow portion 2a, and the end of the rod 20 contacts the inner surface of the support portion 2b. It is configured. The sensor chip 30 is bonded and fixed to the outer surface of the support portion 2b, and one end of the rod 20 is in contact with the sensor chip 30 including the pressure detection element via the support portion 2b of the metal stem 2.

第４のケース１ｄは、耐熱性を有する樹脂（例えばポリフェニレンスルフィド）からなり、外部出力端子としてのターミナル３がインサート成形により第４のケース１ｄに一体に設けられている。そして、ターミナル３がセンサチップ３０に電気的に接続された状態で、一端が第３のケース１ｃと連結している。また、ターミナル３は、第４のケース１ｄにおいて第３のケース１ｃと連結しない側に設けられた開口部４から突出して、第４のケース１ｄとともにコネクタを構成している。 The fourth case 1d is made of a heat-resistant resin (for example, polyphenylene sulfide), and the terminal 3 as an external output terminal is provided integrally with the fourth case 1d by insert molding. One end of the terminal 3 is connected to the third case 1c in a state where the terminal 3 is electrically connected to the sensor chip 30. The terminal 3 protrudes from the opening 4 provided on the side of the fourth case 1d that is not connected to the third case 1c, and constitutes a connector together with the fourth case 1d.

ダイアフラム１０は、金属を構成材料とし、所謂キャップダイアフラムとして構成されている。具体的には、図１に示すように、その縁部１１が折り曲げられ、当該縁部１１が第１のケース１ａの端部外周面に接した状態で溶接固定されている。従って、ダイアフラム１０の底面１２は第１のケース１ａの燃焼室に面する側の端面とは接しておらず、受圧面であるダイアフラム１０に燃焼圧が印加された際に、自由に変形可能な構成となっている。尚、本実施形態においては、ダイアフラム１０の底面中央部がロッド２０方向に凹んでおり、当該凹部１３にてロッド２０の端部と接触する構成となっている。 The diaphragm 10 is made of a metal as a constituent material and is configured as a so-called cap diaphragm. Specifically, as shown in FIG. 1, the edge portion 11 is bent, and the edge portion 11 is welded and fixed in a state of being in contact with the outer peripheral surface of the end portion of the first case 1a. Accordingly, the bottom surface 12 of the diaphragm 10 is not in contact with the end surface of the first case 1a facing the combustion chamber, and can be freely deformed when combustion pressure is applied to the diaphragm 10 which is a pressure receiving surface. It has a configuration. In the present embodiment, the central portion of the bottom surface of the diaphragm 10 is recessed in the direction of the rod 20, and the recess 13 is in contact with the end of the rod 20.

ロッド２０は、金属を材料として構成されており、一端が第１のケース１ａの燃焼室に面する側の開口部から露出してダイアフラム１０の凹部１３と接し、他端が第３のケース１ｃ内に固定された金属ステム２の支持部２ｂを介して圧力検出素子を備えるセンサチップ３０と接している。 The rod 20 is made of metal, and one end is exposed from the opening of the first case 1a facing the combustion chamber and is in contact with the recess 13 of the diaphragm 10, and the other end is the third case 1c. It is in contact with a sensor chip 30 including a pressure detection element via a support portion 2b of the metal stem 2 fixed inside.

ここで、本実施形態においては、ダイアフラム１０及びセンサチップ３０と接するロッド２０の各接触面が球面であることを特徴としている。このようにロッド２０の各接触面が球面であると、ダイアフラム１０及びセンサチップ３０との接触状態がほぼ点接触となる。従って、従来のように比較的軟質な材料を適用しなくとも、接触面の加工精度（表面粗さや平坦度）や組付け精度に基づくセンサ毎の出力ばらつきを低減することができる。また、比較的軟質な材料を適用しなくとも良いので、ダイアフラム１０からセンサチップ３０に圧力をリニアに伝達できる。すなわち、従来よりもセンサ感度を向上することができる。また、ロッド２０の端部接触面が球面であるので、ダイアフラム１０及びセンサチップ３０に対する位置決めが容易である。 Here, the present embodiment is characterized in that each contact surface of the rod 20 in contact with the diaphragm 10 and the sensor chip 30 is a spherical surface. Thus, if each contact surface of the rod 20 is a spherical surface, the contact state between the diaphragm 10 and the sensor chip 30 is almost point contact. Therefore, even if a relatively soft material is not applied as in the prior art, it is possible to reduce output variations for each sensor based on processing accuracy (surface roughness and flatness) of the contact surface and assembly accuracy. Further, since it is not necessary to apply a relatively soft material, the pressure can be transmitted linearly from the diaphragm 10 to the sensor chip 30. That is, the sensor sensitivity can be improved as compared with the conventional case. Further, since the end contact surface of the rod 20 is a spherical surface, positioning with respect to the diaphragm 10 and the sensor chip 30 is easy.

このような形態のロッド２０としては、例えば両端を球面状に加工したものや、別途用意した球状部材をロッド２０の両端にそれぞれ固定して一体化させたものを適用することができる。本実施形態においては、ロッド２０として円筒状の中空ロッドを適用し、その両端に球状部材２１としての鋼球を溶接により一体化させたものを用いている。この場合、ロッド２０とは別個に球状部材２１を加工することができるので、球面状の加工を施しやすい。従って、球面の精度が向上できるので、センサ毎の出力ばらつきをより低減することができる。 As the rod 20 having such a form, for example, a rod having both ends processed into a spherical shape, or a separately prepared spherical member fixed to each end of the rod 20 and integrated can be applied. In the present embodiment, a cylindrical hollow rod is applied as the rod 20, and steel balls as the spherical member 21 are integrated at both ends by welding. In this case, since the spherical member 21 can be processed separately from the rod 20, it is easy to perform spherical processing. Accordingly, since the accuracy of the spherical surface can be improved, output variations among sensors can be further reduced.

球状部材２１としての鋼球をロッド２０の端部に一体化させる方法としては、例えば金属同士を接続する溶接法を適用することができる。本実施形態においては、図２に示すように、球状部材２１を支持固定する支持部材１１０の一端に設けられた窪み状の支持部１１０ａに球状部材２１である鋼球を配置し、支持部材１１０を電極１２０にて狭持する。そして、ロッド２０を電極１２１にて狭持した状態で、球状部材２１に対して位置決めしつつロッド２０の端面を球状部材２１に押し付けて接触させる。特に本実施形態においては、ロッド２０が中空ロッドであり、ロッド２０の内径が球状部材２１の外径よりも小さく設けられているので、ロッド２０と球状部材２１の位置決め（軸合わせ）が容易である。尚、図２はロッド２０に対する球状部材２１の接続方法を説明するための模式図である。 As a method for integrating the steel ball as the spherical member 21 into the end portion of the rod 20, for example, a welding method for connecting metals can be applied. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a steel ball that is the spherical member 21 is arranged on a hollow support portion 110 a provided at one end of a support member 110 that supports and fixes the spherical member 21, and the support member 110. Is held by the electrode 120. Then, with the rod 20 held between the electrodes 121, the end surface of the rod 20 is pressed against the spherical member 21 while being positioned with respect to the spherical member 21. In particular, in the present embodiment, the rod 20 is a hollow rod, and the inner diameter of the rod 20 is smaller than the outer diameter of the spherical member 21, so that the positioning (axis alignment) of the rod 20 and the spherical member 21 is easy. is there. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for connecting the spherical member 21 to the rod 20.

そして、位置決め状態において、両電極１２０，１２１間に大電圧を印加することにより、ロッド２０と球状部材２１との接触部位をスポット溶接にて一括して接合する。この処理をロッド２０の両端にて実施することで、両端に球状部材２１を一体に備えるロッド２０を形成することができる。このようにスポット溶接法を適用すると、短時間で接触部位全てを溶接することができるので、生産性及び加工精度を向上することができる。 And in a positioning state, the contact site | part of the rod 20 and the spherical member 21 is collectively joined by spot welding by applying a large voltage between both electrodes 120,121. By carrying out this process at both ends of the rod 20, the rod 20 integrally provided with the spherical member 21 at both ends can be formed. When the spot welding method is applied in this way, all the contact parts can be welded in a short time, so that productivity and processing accuracy can be improved.

また、センサチップ３０は、例えばシリコンからなる半導体基板に、圧力検出素子として所定の抵抗値を有する４個のピエゾ抵抗素子（図示せず）を、配線及び電極（ともに図示せず）と共にブリッジ回路を構成するように形成してなるものである。そして、ピエゾ抵抗素子が形成された面の裏面側にて、金属ステム２の支持部２ｂ上に接着固定されている。 In addition, the sensor chip 30 includes four piezoresistive elements (not shown) having a predetermined resistance value as pressure detecting elements on a semiconductor substrate made of silicon, for example, and a bridge circuit together with wiring and electrodes (both not shown). It is formed so as to constitute. And it is adhesively fixed on the support part 2b of the metal stem 2 on the back side of the surface on which the piezoresistive element is formed.

従って、本実施形態における燃焼圧センサ１００は、受圧面であるダイアフラム１０に燃焼圧が印加されると、ダイアフラム１０は印加圧力に応じて弾性変形してダイアフラム１０に当接するロッド２０に圧力を伝達し、ロッド２０は軸方向に変位する。そして、当該変位に応じて金属ステム２の支持部２ｂが弾性変形し、当該変形によりセンサチップ３０の各ピエゾ抵抗素子に生じた抵抗値変化を電圧値の変化として出力し、印加圧力を検出する構成となっている。 Therefore, in the combustion pressure sensor 100 according to the present embodiment, when the combustion pressure is applied to the diaphragm 10 that is the pressure receiving surface, the diaphragm 10 is elastically deformed according to the applied pressure and transmits the pressure to the rod 20 that contacts the diaphragm 10. The rod 20 is displaced in the axial direction. Then, the support portion 2b of the metal stem 2 is elastically deformed according to the displacement, and a resistance value change generated in each piezoresistive element of the sensor chip 30 due to the deformation is output as a voltage value change to detect an applied pressure. It has a configuration.

また、受圧面であるダイアフラム１０とセンサチップ３０との間に圧力伝達部としてのロッド２０を配置しているので、センサチップ３０を燃焼室から遠ざけることができる。すなわち、センサチップ３０の熱負荷を軽減できる構成となっている。 Moreover, since the rod 20 as a pressure transmission part is arrange | positioned between the diaphragm 10 which is a pressure receiving surface, and the sensor chip 30, the sensor chip 30 can be kept away from a combustion chamber. That is, the heat load on the sensor chip 30 can be reduced.

尚、図１中において、符号５，６は処理回路用基板であり、センサチップ３０と処理回路用基板５，６との間、及び、処理回路用基板５，６間は、ボンディングワイヤやばね端子７により電気的に接続されている。また、符号６ａは処理回路用基板６上に搭載されたアンプ、符号８は処理回路用基板６とターミナル３とを電気的に接続するためのスペーサである。従って、センサチップ３０の出力信号は、アンプ６ａにより増幅された後、ターミナル３から外部に出力される構成となっている。尚、符号９は第３のケース１ｃと第４のケース１ｄとの間を防水するためのＯリングである。 In FIG. 1, reference numerals 5 and 6 denote processing circuit substrates, and bonding wires and springs are provided between the sensor chip 30 and the processing circuit substrates 5 and 6 and between the processing circuit substrates 5 and 6. It is electrically connected by a terminal 7. Reference numeral 6 a denotes an amplifier mounted on the processing circuit board 6, and reference numeral 8 denotes a spacer for electrically connecting the processing circuit board 6 and the terminal 3. Therefore, the output signal of the sensor chip 30 is amplified by the amplifier 6a and then output from the terminal 3 to the outside. Reference numeral 9 denotes an O-ring for waterproofing between the third case 1c and the fourth case 1d.

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.

本発明の特徴部分はダイアフラム１０及びセンサチップ３０と接するロッド２０の接触面の構造（球面）にある。従って、本実施形態で示した上記構造以外の点については、本実施形態に限定されるものではない。 The characteristic part of the present invention lies in the structure (spherical surface) of the contact surface of the rod 20 in contact with the diaphragm 10 and the sensor chip 30. Therefore, points other than the above-described structure shown in the present embodiment are not limited to the present embodiment.

また、本実施形態において、球状部材２１である鋼球がロッド２０と一体化された例を示した。しかしながら、球状部材２１としては、少なくともダイアフラム１０及びセンサチップ３０（本実施形態においては金属ステム２の支持部２ｂ）との接触部位が球面であれば適用することができる。 Moreover, in this embodiment, the example in which the steel ball which is the spherical member 21 was integrated with the rod 20 was shown. However, the spherical member 21 can be applied as long as the contact portion with at least the diaphragm 10 and the sensor chip 30 (the support portion 2b of the metal stem 2 in this embodiment) is a spherical surface.

また、本実施形態において、ロッド２０の端部である球状部材２１が金属ステム２の支持部２ｂを介して、圧力検出素子を備えるセンサチップ３０と接する構成の例を示した。しかしながら、ロッド２０の接触面である球面が直接圧力検出素子に接する構成としても良い。 Moreover, in this embodiment, the spherical member 21 which is the edge part of the rod 20 showed the example of the structure which contacts the sensor chip 30 provided with a pressure detection element via the support part 2b of the metal stem 2. As shown in FIG. However, the spherical surface which is the contact surface of the rod 20 may be in direct contact with the pressure detection element.

また、本実施形態においては、ロッド２０として円筒状の中空ロッドを適用する例を示した。しかしながら、ロッド２０は上記例に限定されるものではない。例えば、円柱状のロッド２０を適用することもできる。この場合、図３に示すように、例えば球状部材２１としての鋼球を回転可能なテーブル１３０上の固定部１３１に固定した状態で、固定部材１４０にて狭持したロッド２０を位置決めしつつ球状部材２１に接触させる。そして、当該接触状態において、テーブル１３０を回転させつつ接触部位をレーザ溶接し接合する。この処理をロッド２０の両端にて実施することで、両端に球状部材２１を一体に備えるロッド２０を形成することができる。しかしながらロッド２０が中空ロッドでない場合には、ロッド２０と球状部材２１との位置決め（軸合わせ）が中空ロッドの場合よりも困難となる。また、上記方法の場合、全周溶接しようとすると、テーブル１３０（ロッド２０及び球状部材２１）或いはレーザ射出装置（図示せず）を回転させる必要があるので、中空ロッドを用いた際のスポット溶接よりも、生産性及び加工精度が低下する。従って、好ましくは、ロッド２０として本実施形態で示した中空ロッドを適用すると良い。 Moreover, in this embodiment, the example which applies a cylindrical hollow rod as the rod 20 was shown. However, the rod 20 is not limited to the above example. For example, a cylindrical rod 20 can be applied. In this case, as shown in FIG. 3, for example, a steel ball as the spherical member 21 is fixed to the fixing portion 131 on the rotatable table 130, and the rod 20 held by the fixing member 140 is positioned and positioned in a spherical shape. Contact the member 21. And in the said contact state, a contact part is laser-welded and joined, rotating the table 130. FIG. By carrying out this process at both ends of the rod 20, the rod 20 integrally provided with the spherical member 21 at both ends can be formed. However, when the rod 20 is not a hollow rod, positioning (axial alignment) between the rod 20 and the spherical member 21 becomes more difficult than when the rod 20 is a hollow rod. Further, in the case of the above method, since it is necessary to rotate the table 130 (the rod 20 and the spherical member 21) or the laser emitting device (not shown) when trying to weld all around, spot welding when a hollow rod is used. As a result, productivity and processing accuracy are reduced. Therefore, the hollow rod shown in this embodiment is preferably applied as the rod 20.

また、第１のケース１ａ、第２のケース１ｂ、及び金属ステム２の中空部２ａの内壁面とロッド２０との間にＯリングが配置された構成としても良い。 In addition, an O-ring may be disposed between the first case 1 a, the second case 1 b, and the inner wall surface of the hollow portion 2 a of the metal stem 2 and the rod 20.

本実施の形態における燃焼圧センサ１００の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the combustion pressure sensor 100 in this Embodiment. ロッドと球状部材の接続方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the connection method of a rod and a spherical member. 変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a modification.

Explanation of symbols

１・・・ケース
２ｂ・・・支持部（ダイアフラム面）
１０・・・ダイアフラム
２０・・・ロッド
２１・・・球状部材
３０・・・センサチップ
１００・・・燃焼圧センサ 1 ... case 2b ... support part (diaphragm surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Diaphragm 20 ... Rod 21 ... Spherical member 30 ... Sensor chip 100 ... Combustion pressure sensor

Claims

A diaphragm that deforms in response to pressure,
One end abuts against the diaphragm, and a rod as a pressure transmission part that is displaced in the axial direction in accordance with deformation of the diaphragm;
Abuts the other end of the rod, and a pressure detecting element that outputs a detection signal corresponding to the displacement of the rod, the combustion pressure sensor for detecting the pressure in the combustion chamber of an internal combustion engine,
The rod has a cylindrical shape;
A spherical member is integrally provided at both ends of the rod,
The rod is in contact with the pressure detection element and the diaphragm with the spherical member as a contact surface,
The inner diameter of the rod is smaller than the outer diameter of the spherical member,
The combustion pressure sensor , wherein the spherical member is joined by laser welding in a state of being in contact with an inner corner formed by an inner wall surface and an end surface of the rod .

The combustion pressure sensor according to claim 1 , wherein an outer diameter of the rod is smaller than an outer diameter of the spherical member .

The pressure detecting element is a piezoresistive element having a predetermined resistance value,
The combustion pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the piezoresistive element forms a bridge circuit together with wiring and electrodes .