JP5027834B2 - ノッキングセンサ - Google Patents
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Description
特許文献1のノックセンサ(ノッキングセンサ)は、筒状の圧力スリーブ(挿通部)とこの基端に設けられたフランジ状の鍔部(支持本体部)とからなる支持部材を備える(特許文献1の図1及びその説明箇所等を参照)。圧力スリーブの外周には、圧電セラミックプレート(圧電素子)やコンタクトプレート、絶縁プレート、質量体等が配置され、鍔部によって支持されている。そして、圧電セラミックプレート等は、モールド成形されたプラスチックケース(樹脂被覆体)により覆われてシールされている。
従って、本発明によれば、外側部に連なる回り込み部を支持本体部の基端側に位置させてなることによる効果と、回り込み部に、支持本体部の基端側の第1係合部に係合する第2係合部を設けたことによる効果とが相俟って、樹脂被覆体(特に外側部)に経年変化に起因する収縮が生じたとしても、樹脂被覆体が支持本体部の外周から剥がれることを効果的に防止できる。その結果、支持部材と樹脂被覆体とのシールの耐久性を従来よりも向上させることができる。
また、「支持部材」は、その支持面により直接又は間接に圧電素子を支持するものである。間接に圧電素子を支持する形態としては、例えば、支持面と圧電素子との間に、電極部材や絶縁板等の他部材を介在させる形態が挙げられる。
樹脂被覆体の「回り込み部」の形態としては、例えば、後述するように、支持本体部の外周に沿う環状に設けたものの他、支持本体部の外周に沿って断続的に複数設けたものなどが挙げられる。
例えば、「第1係合部」として、支持本体部の外周に沿う環状に形成され、或いは、支持本体部の外周に沿って複数並べて形成され、先端側に向けて凹み基端側に開口する溝状の係合溝部を設けることができる。そして、これに係合する「第2係合部」として、先端側に向けて突出し、上記係合溝部に入り込む係合突部を設けることができる。
また、「第1係合部」及び「第2係合部」として、上記の係合溝部、係合突部、係合テーパ状凹部及び係合テーパ状凸部のうち、2種以上を組み合わせて設けることもできる。
なお、後述する「第3係合部」及び「第4係合部」の形態についても、「第1係合部」及び「第2係合部」と同様である。
よって、支持部材と樹脂被覆体とのシールの耐久性を従来よりも向上させることができる。
そして、前記基端側回り込み部を、前記支持本体部の外周に沿う環状に設けてなるノッキングセンサとすると良い。
そして、前記先端側回り込み部を、前記挿通部の外周に沿う環状に設けてなるノッキングセンサとすると良い。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態1に係るノッキングセンサ100を示す。また、図2に、このノッキングセンサ100のうち、樹脂被覆体150の回り込み部(基端側回り込み部)157付近を示す。なお、図1及び図2においては、図中、上側が軸線AX方向(後述する支持面111aに直交する直交方向)の先端側であり、図中、下側が軸線AX方向の基端側である。
このノッキングセンサ100は、支持部材110と、この支持部材110により支持される圧電素子135を含む圧電機構部130と、支持部材110及び圧電機構部130を覆う樹脂被覆体150とから構成されている。
支持本体部111は、径方向内側(後述する支持面111aに沿う沿面方向のうちの沿面方向内側)に位置する第1環状部113と、この第1環状部113の径方向外側(沿面方向外側)に位置し、軸線AX方向の長さが第1環状部113よりも小さく(約半分に)された第2環状部115とからなる。
そして、第1環状部113の先端面113aと第2環状部115の先端面115aとが面一となって、支持本体部111の支持面111aを構成している。また、第1環状部113の基端面113bが、支持本体部111の座面(基端面)111bとなっている。この座面111bは、後述する樹脂被覆体150に覆われることなく露出している。また、第2環状部115の外周面115dが、支持本体部111の外周面(最外周面)111dとなっている。支持面111aは、後述する圧電素子135等を支持する面である。また、座面111bは、内燃機関のシリンダブロックに設けられたセンサ取付部(不図示)に当接される面である。
このうち基端側絶縁板131は、絶縁材料(具体的には、PBT)からなる円環板状をなし、支持部材110の筒状部121を内側に挿通しつつ、支持部材110の支持本体部111の支持面111a上に配置されている。この基端側絶縁板131は、支持部材110と次述する基端側電極部材133とを電気的に絶縁するものである。
この樹脂被覆体150は、概略円筒状をなす素子被覆部151と、この素子被覆部151から外側に延出し、外部機器(例えばエンジン制御装置など)の外部コネクタを接続するためのコネクタ部161とからなる。
このうち素子被覆部151は、支持部材110の先端側と基端側にそれぞれ密着して、素子被覆部151と支持部材110との間に圧電機構部130全体をシールしている。この素子被覆部151は、先端側に位置する先端側部153と、この先端側部153の基端側に連なる外側部155と、この外側部155に連なる回り込み部(基端側回り込み部)157とからなる。
内燃機関でノッキングなどの異常振動が生じると、その異常振動が支持部材110の支持本体部111を介して圧電機構部130の圧電素子135に達する。そして、その異常振動に応じて圧電素子135から出力される電気信号が、基端側電極部材133及び先端側電極部材137から外部機器に対して出力される。
まず、支持部材110の筒状部121を内側に挿通させつつ、支持本体部111の支持面111a上に、基端側絶縁板131、基端側電極部材133、圧電素子135、先端側電極部材137、先端側絶縁板139及び錘部材141を、基端側から先端側にこの順に積層する。
次に、この構成部品を射出成型用金型で取り囲み、この構成部品を覆うように絶縁製樹脂を射出成形して、樹脂被覆体150を形成する。かくして、ノッキングセンサ100が完成する。
次いで、第2の実施の形態について説明する。図3に、本実施形態2に係るノッキングセンサ200のうち、樹脂被覆体250の回り込み部(基端側回り込み部)257付近を示す。本実施形態2のノッキングセンサ200は、支持部材210の支持本体部211のうちの第2環状部215の形態が、上記実施形態1に係る支持部材110の支持本体部111のうちの第2環状部115の形態と異なる。また、樹脂被覆体250の回り込み部257の形態が、上記実施形態1に係る樹脂被覆体150の回り込み部157の形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態1と同様であるので、上記実施形態1と同様な部分の説明は、省略又は簡略化する。
このうち支持部材210は、環状の支持本体部211と、上記実施形態1と同様な筒状部121とからなる。支持本体部211は、上記実施形態1と同様な第1環状部113と、この第1環状部113の径方向外側に位置し、軸線AX方向の長さが第1環状部113よりも小さくされた第2環状部215とからなる。
次いで、第3の実施の形態について説明する。図4に、本実施形態3に係るノッキングセンサ300を示す。また、図5に、このノッキングセンサ300のうち、樹脂被覆体350の回り込み部(基端側回り込み部)357付近を示す。本実施形態3のノッキングセンサ300は、支持部材310及び樹脂被覆体350の形態が、上記実施形態1,2に係る支持部材110,210及び樹脂被覆体150,250の形態と異なる。また、支持部材310及び圧電機構部130の径方向外側に外装部材343を有する点が、上記実施形態1,2と異なる。それ以外は、上記実施形態1又は2と同様であるので、上記実施形態1又は2と同様な部分の説明は、省略又は簡略化する。
また、第2環状部315の外周面315dには、後述する外装部材343との密着性を高めるために、それぞれ環状をなす3本の環状溝部316,316,316が互いに平行に凹設されている。
このうち素子被覆部351は、先端側に位置する先端側部353と、この先端側部353から基端側に連なり径方向内側に位置する内側部354と、先端側部353から基端側に連なり径方向外側に位置する外側部355と、この外側部355に連なる回り込み部(基端側回り込み部)357とからなる。
内側部354は、径方向の厚みが一定の円筒状をなす。この内側部354は、圧電機構部130の内周面130cに密着してこれを覆うと共に、支持部材310の支持面311aのうち径方向内側部分に密着してこれを覆っている。支持面311aの径方向内側部分には、基端側に向けて凹み先端側に開口する溝状で、環状に形成された環状溝部314が設けられている。従って、この部分で樹脂被覆体350(内側部354)と支持部材310との密着性が向上し、シール性が十分に高くなっている。
外側部355は、径方向の厚みd3(具体的には1.5mm)が一定の円筒状をなす。本実施形態3では、この外側部355は、主に外装部材343の外周面343dに密着し、この外装部材343を介して圧電機構部130の外周面130d及び支持本体部311の外周面311dを間接に覆っている。
まず、支持部材310の支持面311a上に、圧電機構部130(基端側絶縁板131、基端側電極部材133、圧電素子135、先端側電極部材137、先端側絶縁板139及び錘部材141)を配置する。
その後、圧電機構部130の外周面130d、及び、支持本体部311の外周面311dに、樹脂を塗布し、これを硬化させて、外装部材343を形成する。その際、錘部材141を基端側に押圧して、圧電素子135に所定の荷重を付加した状態とする。
次に、この構成部品を射出成型用金型で取り囲み、この構成部品を覆うように絶縁製樹脂を射出成形して、樹脂被覆体350を形成する。かくして、ノッキングセンサ300が完成する。
次いで、第4の実施の形態について説明する。図6に、本実施形態4に係るノッキングセンサ400を示す。また、図7に、このノッキングセンサ400のうち、樹脂被覆体450の先端側回り込み部458付近を示し、図8に、樹脂被覆体450の基端側回り込み部457付近を示す。なお、上記実施形態1〜3のいずれかと同様な部分の説明は、省略又は簡略化する。
このうち支持本体部411は、径方向内側に位置する第1環状部413と、この第1環状部413の径方向外側に位置する第2環状部415とからなる。第1環状部413は、先端面413aと基端面413bと内周面413cと外周面413dとを有する。また、第2環状部415は、先端面415aと基端面415bと外周面415dとを有する。そして、第1環状部413の先端面413aと第2環状部415の先端面415aとが面一となって、支持本体部411の支持面411aを構成している。また、第1環状部413の基端面413bが、支持本体部411の座面(基端面)411bとなっている。この座面411bは、後述する樹脂被覆体450に覆われることなく露出している。また、第2環状部415の外周面415dが、支持本体部411の外周面(最外周面)411dとなっている。
また、第1環状部413の先端面413aには、基端側に向けて凹み先端側に開口する溝状で、環状に形成された環状溝部414が設けられている。
また、この筒状部421の先端外側部分は、先端面421aよりも基端側に位置し先端面421aと平行な中間面421eを有する段付形状とされている。そして、この中間面421eには、基端側に向けて凹み先端側に開口する溝状で、筒状部421の外周面421dに沿う環状に形成された第3係合環状溝部(第3係合部)420が設けられている。この第3係合環状溝部420には、後述する第4係合環状突部460が入り込んで互いに密着しつつ係合している。
この圧電機構部130の先端側には、皿バネ445を介して、支持部材410の筒状部421に螺合するナット447が配置されている。これにより、圧電機構部130が支持部材410の支持本体部411に向けて基端側に押圧され、支持本体部411との間に狭持されて、支持部材410に固定されている。
このうち素子被覆部451は、支持部材410の先端側と基端側にそれぞれ密着して、素子被覆部451と支持部材410との間に圧電機構部130等をシールしている。この素子被覆部451は、先端側に位置し、先端側回り込み部458を含む先端側部453と、この先端側部453の基端側に連なる外側部455と、更にこの外側部455に連なる基端側回り込み部457と、圧電機構部130の径方向内側に配置された内側部454とからなる。
よって、本実施形態4のノッキングセンサ400では、支持部材410と樹脂被覆体450とのシールの耐久性を特に向上させることができる。
その他、上記実施形態1〜3のいずれかと同様な部分は、上記実施形態1〜3と同様な作用効果を奏する。
まず、支持部材410の筒状部421を内側に挿通させつつ、支持部材410の支持面411a上に、圧電機構部130(基端側絶縁板131、基端側電極部材133、圧電素子135、先端側電極部材137、先端側絶縁板139及び錘部材141)を配置する。
その後、圧電機構部130上に皿バネ445を載置し、この上からナット447を締め付けて、圧電機構部130を支持部材410に固定する。
次に、この構成部品を射出成型用金型で取り囲み、この構成部品を覆うように絶縁製樹脂を射出成形して、樹脂被覆体450を形成する。かくして、ノッキングセンサ400が完成する。
例えば、上記実施形態1〜4では、回り込み部(基端側回り込み部)157,257,457を支持本体部111,211,311,411の外周面111d,211d,311d,411dに沿う環状に設けたが、回り込み部を、支持本体部111,211,311,411の外周面111d,211d,311d,411dに沿って断続的に複数並べて形成することもできる。
110,210,310,410 支持部材
111,211,311,411 支持本体部
111a,211a,311a,411a 支持面
111b,211b,311b,411b 座面(基端面)
111d,211d,311d,411d 外周面(外周)
119,319,419 第1係合環状溝部(第1係合部)
219 第1係合テーパ状凹部(第1係合部)
121,421 筒状部(挿通部)
121a,421a 先端面
121d,421d 外周面(外周)
420 第3係合環状溝部(第3係合部)
130 圧電機構部
130d 外周面(外周)
135 圧電素子
135d 外周面(外周)
150,250,350,450 樹脂被覆体
151,251,351,451 素子被覆部
153,353,453 先端側部
354,454 内側部
155,355,455 外側部
157,257,357,457 回り込み部(基端側回り込み部)
159,359,459 第2係合環状突部(第2係合部)
259 第2係合テーパ状凸部(第2係合部)
458 先端側回り込み部
460 第4係合環状突部(第4係合部)
161,361,461 コネクタ部
AX 軸線
d1,d3,d4 厚み
m1,m2,m3,m4 回り込み長さ
Claims (13)
- 圧電素子と、
前記圧電素子を直接又は間接に支持する支持面を含む支持本体部を有する支持部材と、
前記支持面に直交する直交方向のうち、前記支持面が向く側を先端側、これとは反対側を基端側とし、
前記支持面に沿う沿面方向のうち、前記圧電素子及び前記支持本体部の外側を向く側を沿面方向外側、前記圧電素子及び前記支持本体部の内側を向く側を沿面方向内側としたとき、
前記圧電素子、及び、前記支持部材の少なくとも一部を覆う樹脂被覆体であって、前記圧電素子の外周及び前記支持本体部の外周を覆う外側部を有する樹脂被覆体と、を備える
ノッキングセンサであって、
前記支持部材の前記支持本体部は、
自身の前記基端側に第1係合部を有し、
前記樹脂被覆体は、
前記外側部に連なって前記沿面方向内側に延びて、前記支持本体部の前記基端側に回り込む回り込み部であって、前記第1係合部と互いに係合する第2係合部を含む回り込み部を有する
ノッキングセンサ。 - 請求項1に記載のノッキングセンサであって、
前記回り込み部を、前記支持本体部の外周に沿う環状に設けてなる
ノッキングセンサ。 - 請求項2に記載のノッキングセンサであって、
前記沿面方向に見て、前記回り込み部のうち、前記外側部の内周から前記回り込み部の内側端までの最短の回り込み長さを、前記外側部の厚みの、0.3倍以上6倍以下としてなる
ノッキングセンサ。 - 請求項2または請求項3に記載のノッキングセンサであって、
前記第1係合部は、
前記先端側に向けて凹み前記基端側に開口する溝状で、前記支持本体部の外周に沿う環状に形成されてなる第1係合環状溝部であり、
前記第2係合部は、
前記先端側に向けて突出する環形突条状で、前記第1係合環状溝部内に入り込んでなる第2係合環状突部である
ノッキングセンサ。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のノッキングセンサであって、
前記支持本体部は、
自身の基端に位置して前記基端側を向く基端面であって、前記樹脂被覆体に覆われることなく露出してなる基端面を有する
ノッキングセンサ。 - 環状をなす圧電素子と、
前記圧電素子を直接又は間接に支持する支持面を含む支持本体部、及び、この支持本体部から延びて前記圧電素子内に挿通される挿通部を有する支持部材と、
前記支持面に直交する直交方向のうち、前記支持面が向く側を先端側、これとは反対側を基端側とし、
前記支持面に沿う沿面方向のうち、前記圧電素子及び前記支持本体部の外側を向く側を沿面方向外側、前記圧電素子及び前記支持本体部の内側を向く側を沿面方向内側としたとき、
前記圧電素子、及び、前記支持部材の少なくとも一部を覆う樹脂被覆体であって、前記圧電素子の外周及び前記支持本体部の外周を覆う外側部、並びに、この外側部の前記先端側に連なり前記挿通部の外周先端側を覆う先端側部を有する樹脂被覆体と、を備える
ノッキングセンサであって、
前記支持部材及び前記樹脂被覆体は、
前記支持本体部の前記基端側に設けられた第1係合部と、前記外側部に連なって前記沿面方向内側に延びて、前記支持本体部の前記基端側に回り込む基端側回り込み部であって、前記第1係合部と互いに係合する第2係合部を含む基端側回り込み部との組み合わせ、及び、
前記挿通部の前記先端側に設けられた第3係合部と、前記先端側部に含まれ、前記沿面方向内側に延びて、前記挿通部の前記先端側に回り込む先端側回り込み部であって、前記第3係合部と互いに係合する第4係合部を含む先端側回り込み部との組み合わせ、の少なくともいずれかを有する
ノッキングセンサ。 - 請求項6に記載のノッキングセンサであって、
前記支持部材及び前記樹脂被覆体は、
前記第1係合部と前記基端側回り込み部との組み合わせを有し、
前記基端側回り込み部を、前記支持本体部の外周に沿う環状に設けてなる
ノッキングセンサ。 - 請求項7に記載のノッキングセンサであって、
前記沿面方向に見て、前記基端側回り込み部のうち、前記外側部の内周から前記基端側回り込み部の内側端までの最短の回り込み長さを、前記外側部の厚みの、0.3倍以上6倍以下としてなる
ノッキングセンサ。 - 請求項7または請求項8に記載のノッキングセンサであって、
前記第1係合部は、
前記先端側に向けて凹み前記基端側に開口する溝状で、前記支持本体部の外周に沿う環状に形成されてなる第1係合環状溝部であり、
前記第2係合部は、
前記先端側に向けて突出する環形突条状で、前記第1係合環状溝部内に入り込んでなる第2係合環状突部である
ノッキングセンサ。 - 請求項7〜請求項9のいずれか一項に記載のノッキングセンサであって、
前記支持本体部は、
自身の基端に位置して前記基端側を向く基端面であって、前記樹脂被覆体に覆われることなく露出してなる基端面を有する
ノッキングセンサ。 - 請求項6〜請求項10のいずれか一項に記載のノッキングセンサであって、
前記支持部材及び前記樹脂被覆体は、
前記第3係合部と前記先端側回り込み部との組み合わせを有し、
前記先端側回り込み部を、前記挿通部の外周に沿う環状に設けてなる
ノッキングセンサ。 - 請求項11に記載のノッキングセンサであって、
前記第3係合部は、
前記基端側に向けて凹み前記先端側に開口する溝状で、前記挿通部の外周に沿う環状に形成されてなる第3係合環状溝部であり、
前記第4係合部は、
前記基端側に向けて突出する環形突条状で、前記第3係合環状溝部内に入り込んでなる第4係合環状突部である
ノッキングセンサ。 - 請求項11または請求項12に記載のノッキングセンサであって、
前記挿通部は、
自身の先端に位置して前記先端側を向く先端面であって、前記樹脂被覆体に覆われることなく露出してなる先端面を有する
ノッキングセンサ。
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