JP5936878B2 - Pressure detection device - Google Patents
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Description
本発明は、圧力検出装置に関する。 The present invention relates to a pressure detection device.
従来、内燃機関に装着されて燃焼室内の圧力を検出する圧力検出装置が知られている。
例えば、引用文献1には、ハウジング内に、圧力を電気信号に変換する圧電素子と、圧電素子から得られる電気信号を処理する回路基板部と、圧電素子と回路基板部とを電気的に接続するリード部(伝導部材)とを備える圧力検出装置が記載されている。そして、この圧力検出装置では、リード部が挿入されたガイドパイプ(伝導部材収容部)を、ハウジングに設けられた孔に嵌合することで、リード部が支持されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a pressure detection device that is mounted on an internal combustion engine and detects the pressure in a combustion chamber is known.
For example, in
しかしながら、このような圧力検出装置では、ハウジングの孔に対してガイドパイプ(伝導部材収容部)を嵌合するために、ハウジングの孔およびガイドパイプにおける形状や寸法の精度を共に高くする必要があった。
本発明は、ハウジングの孔に対する伝導部材収容部の、嵌合による取り付けを容易に実現することを目的とする。
However, in such a pressure detection device, in order to fit the guide pipe (conducting member accommodating portion) into the hole of the housing, it is necessary to increase both the accuracy of the shape and dimensions of the hole of the housing and the guide pipe. It was.
An object of this invention is to implement | achieve the attachment of the conduction member accommodating part with respect to the hole of a housing by fitting easily.
本発明の圧力検出装置は、先端から後端に向かう軸方向に延びる孔が形成された筒状のハウジングと、前記ハウジングの先端側に設けられるダイアフラムと、前記ダイアフラムの後端側に配置され、当該ダイアフラムを介して作用する圧力に応じた出力を行う圧電素子と、前記圧電素子からの出力を後端側に向けて伝導する伝導部材と、内部に前記伝導部材を収容するとともに前記軸方向に沿って設けられ、前記ハウジングの前記孔に嵌合して取り付けられる伝導部材収容部とを備え、前記伝導部材収容部は、前記伝導部材収容部の外周面から突出するとともに当該伝導部材収容部の周方向に間隔を隔てて並び、それぞれが当該伝導部材収容部の軸方向に沿って設けられ、前記ハウジングにおける前記孔の内周面に対して当該軸方向に沿って接触して当該伝導部材収容部を支持する複数の第1凸部からなる第1凸部群と、前記第1凸部群から後端側に離れて配置され、前記伝導部材収容部の外周面から突出するとともに当該伝導部材収容部の周方向に間隔を隔てて並び、それぞれが当該伝導部材収容部の軸方向に沿って設けられ、前記ハウジングにおける前記孔の内周面に対して当該軸方向に沿って接触して、複数の前記第1凸部とともに当該伝導部材収容部を支持する複数の第2凸部からなる第2凸部群とを有することを特徴とする。 The pressure detection device of the present invention is disposed on the rear end side of the diaphragm, a cylindrical housing provided with a hole extending in the axial direction from the front end toward the rear end, a diaphragm provided on the front end side of the housing, A piezoelectric element that performs output in accordance with the pressure acting through the diaphragm, a conductive member that conducts the output from the piezoelectric element toward the rear end side, and the conductive member is housed in the axial direction and in the axial direction And a conductive member accommodating portion that is fitted and attached to the hole of the housing, and the conductive member accommodating portion protrudes from the outer peripheral surface of the conductive member accommodating portion and the conductive member accommodating portion. lined up circumferentially spaced, respectively provided along the axial direction of the conductive member receiving portion, along the axial direction against the inner peripheral surface of said hole in said housing A first projection group including a plurality of first protrusions for supporting the conductive member receiving portion by touch, are spaced apart on the rear end side from the first protruding portion group, the outer peripheral surface of the conductive member receiving portion Sort at intervals in the circumferential direction of the conductive member receiving portion as to protrude from each is provided along the axial direction of the conductive member receiving portion, the axial direction against the inner peripheral surface of said hole in said housing And a second convex portion group including a plurality of second convex portions supporting the conductive member accommodating portion together with the plurality of first convex portions.
このような圧力検出装置において、前記第1凸部群における複数の前記第1凸部は、前記伝導部材収容部の前記軸方向における同一位置において、当該伝導部材収容部の周方向に間隔を隔てて配置され、前記第2凸部群における複数の前記第2凸部は、前記伝導部材収容部の前記軸方向における他の同一位置において、当該伝導部材収容部の周方向に間隔を隔てて配置されることを特徴とすることができる。これにより、伝導部材収容部の軸方向と交差する方向への振動を抑制することができる。
また、このような圧力検出装置において、前記伝導部材収容部は、円筒形状を有し、前記第1凸部群は、前記伝導部材収容部の周方向に90度間隔で並ぶ4つの前記第1凸部からなり、前記第2凸部群は、前記伝導部材収容部の周方向に90度間隔で並ぶ4つの前記第2凸部からなり、それぞれの前記第1凸部とそれぞれの前記第2凸部とは、前記軸方向から見て、互いに重なるように設けられることを特徴とすることができる。これにより、伝導部材収容部の軸方向と交差する方向への振動を抑制することができるとともに、ハウジングの孔に対して、伝導部材収容部をより容易に取り付けることができる。
さらに、複数の前記第1凸部は、当該第1凸部の先端部に位置し、前記伝導部材収容部の外周面からの高さが先端側から後端側に向けて徐々に高くなる傾斜部と、当該傾斜部の後端部から前記軸方向に沿って延び、当該伝導部材収容部の外周面からの高さが先端側から後端側に掛けて略一定の平坦部とをそれぞれ備え、複数の前記第2凸部は、当該第2凸部の先端部に位置し、前記伝導部材収容部の外周面からの高さが先端側から後端側に向けて徐々に高くなる傾斜部と、当該傾斜部の後端部から前記軸方向に沿って延び、当該伝導部材収容部の外周面からの高さが先端側から後端側に掛けて略一定の平坦部とをそれぞれ備えることを特徴とすることができる。これにより、ハウジングの孔に対して、伝導部材収容部をより容易に取り付けることができる。
In such a pressure detection device, the plurality of first convex portions in the first convex portion group are spaced apart in the circumferential direction of the conductive member accommodating portion at the same position in the axial direction of the conductive member accommodating portion. The plurality of second convex portions in the second convex portion group are arranged at intervals in the circumferential direction of the conductive member accommodating portion at the same other position in the axial direction of the conductive member accommodating portion. It can be characterized by that. Thereby, the vibration to the direction which cross | intersects the axial direction of a conduction member accommodating part can be suppressed.
Further, in such a pressure detection device, the conductive member housing portion has a cylindrical shape, and the first convex portion group is arranged in four circumferential directions of the conductive member housing portion at intervals of 90 degrees. The second convex portion group includes four second convex portions arranged at intervals of 90 degrees in the circumferential direction of the conductive member accommodating portion, and each of the first convex portions and each of the second convex portions. The protrusions may be provided so as to overlap each other when viewed from the axial direction. Thereby, while being able to suppress the vibration to the direction which cross | intersects the axial direction of a conduction member accommodating part, a conduction member accommodating part can be more easily attached with respect to the hole of a housing.
Furthermore, the plurality of first protrusions are located at the front end of the first protrusion, and the height from the outer peripheral surface of the conductive member housing portion gradually increases from the front end side toward the rear end side. And a flat portion extending from the rear end portion of the inclined portion along the axial direction and having a substantially constant height from the outer peripheral surface of the conductive member housing portion to the rear end side. The plurality of second protrusions are located at the front end of the second protrusion, and the height from the outer peripheral surface of the conductive member housing portion gradually increases from the front end side toward the rear end side. And a flat portion extending from the rear end portion of the inclined portion along the axial direction and having a substantially constant height from the outer peripheral surface of the conductive member housing portion to the rear end side. Can be characterized. Thereby, the conductive member accommodating portion can be more easily attached to the hole of the housing .
また、他の観点から捉えると、本発明の圧力検出装置は、先端から後端に向かう軸方向に延びる孔が形成された筒状のハウジングと、前記ハウジングの先端側に設けられるダイアフラムと、前記ダイアフラムの後端側に配置され、当該ダイアフラムを介して作用する圧力に応じた出力を行う圧電素子と、前記圧電素子からの出力を後端側に向けて伝導する伝導部材と、内部に前記伝導部材を収容し、外周面から突出するとともに周方向に間隔を隔てて並び、それぞれが前記軸方向に沿って延びる複数の凸部を有する伝導部材収容部とを備え、前記伝導部材収容部は、前記ハウジングにおける前記孔の内部に挿入されており、当該伝導部材収容部の複数の前記凸部は、当該孔の内周面に接触することで変形し、弾性力により当該内周面を押圧していることを特徴とする。 From another point of view, the pressure detection device of the present invention includes a cylindrical housing in which a hole extending in the axial direction from the front end toward the rear end is formed, the diaphragm provided on the front end side of the housing, A piezoelectric element that is disposed on the rear end side of the diaphragm and performs output according to the pressure acting through the diaphragm, a conductive member that conducts output from the piezoelectric element toward the rear end side, and the conductive member inside housing the member, parallel beauty at intervals in the circumferential direction as well as projecting from the outer peripheral surface, each comprising a conductive member receiving portion having a plurality of convex portions extending along the axial direction, said conductive member containing portion The plurality of convex portions of the conductive member accommodating portion are deformed by contacting the inner peripheral surface of the hole and press the inner peripheral surface by elastic force. Shi And said that you are.
本発明によれば、ハウジングの孔に対する伝導部材収容部の、嵌合による取り付けを容易にすることができる。 According to the present invention, it is possible to facilitate attachment of the conductive member accommodating portion to the hole of the housing by fitting.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る内燃機関1の概略構成図である。また、図2は、図1に示す圧力検出装置5のII部の拡大図である。
内燃機関1は、シリンダ2aを有するシリンダブロック2と、シリンダ2a内を往復動するピストン3と、シリンダブロック2に締結されてシリンダ2aおよびピストン3などとともに燃焼室Cを形成するシリンダヘッド4と、を備えている。また、内燃機関1は、シリンダヘッド4に装着されて燃焼室C内の圧力を検出する圧力検出装置5と、圧力検出装置5が検出した圧力に基づいて内燃機関1の作動を制御する制御装置6と、圧力検出装置5とシリンダヘッド4との間に介在して燃焼室C内の気密性を保つためのシール部材7と、圧力検出装置5と制御装置6との間で電気信号を伝送する伝送ケーブル8と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
The
また、図2に示すように、シリンダヘッド4には、燃焼室Cと外部とを連通する連通孔4aが形成されている。連通孔4aは、燃焼室C側から、第1孔部4bと、第1孔部4bの孔径から徐々に径が拡大している傾斜部4cと、第1孔部4bの孔径よりも孔径が大きい第2孔部4dと、を有している。第2孔部4dを形成する周囲の壁には、圧力検出装置5に形成された後述するハウジング30の雄ねじ332aがねじ込まれる雌ねじ4eが形成されている。
As shown in FIG. 2, the cylinder head 4 is formed with a communication hole 4 a that communicates the combustion chamber C with the outside. From the combustion chamber C side, the communication hole 4a has a hole diameter larger than the
以下に、圧力検出装置5について詳述する。
図3は、圧力検出装置5の概略構成図である。図4は、図3に示す圧力検出装置5のIV−IV部の断面図である。図5は、図4に示す圧力検出装置5のV部の拡大図である。また、図6は、図4に示す圧力検出装置5のVI部の拡大図である。
圧力検出装置5は、燃焼室C内の圧力を電気信号に変換する圧電素子10を有するセンサ部100と、センサ部100からの電気信号を処理する信号処理部200と、信号処理部200を保持する保持部材300と、を備えている。この圧力検出装置5をシリンダヘッド4に装着する際には、センサ部100の後述するダイアフラムヘッド40の方から先に、シリンダヘッド4に形成された連通孔4aに挿入していく。以下の説明において、図4の左側を圧力検出装置5の先端側、右側を圧力検出装置5の後端側とする。
Below, the
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
The
先ずは、センサ部100について説明する。
センサ部100は、受けた圧力を電気信号に変換する圧電素子10と、筒状であってその内部に圧電素子10などを収納する円柱状の孔が形成されたハウジング30と、を備えている。以下では、ハウジング30に形成された円柱状の孔の中心線方向を、単に中心線方向と称す。
また、センサ部100は、ハウジング30における先端側の開口部を塞ぐように設けられて、燃焼室C内の圧力が作用するダイアフラムヘッド40と、ダイアフラムヘッド40と圧電素子10との間に設けられた第1の電極部50と、圧電素子10に対して第1の電極部50とは反対側に配置された第2の電極部55と、を備えている。
また、センサ部100は、第2の電極部55を電気的に絶縁するアルミナセラミック製の絶縁リング60と、絶縁リング60よりも後端側に設けられて、信号処理部200の後述する覆い部材23の端部を支持する支持部材65と、第2の電極部55と後述する伝導部材22との間に介在するコイルスプリング70と、を備えている。
First, the
The
The
In addition, the
圧電素子10は、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を有している。圧電縦効果とは、圧電体の電荷発生軸と同一方向の応力印加軸に外力を作用させると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生する作用をいう。本実施形態に係る圧電素子10は、中心線方向が応力印加軸の方向となるようにハウジング30内に収納されている。
The
次に、圧電素子10に圧電横効果を利用した場合を例示する。圧電横効果とは、圧電体の電荷発生軸に対して直交する位置にある応力印加軸に外力を作用させると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生する作用をいう。薄板状に薄く形成した圧電体を複数枚積層して構成しても良く、このように積層することで、圧電体に発生する電荷を効率的に集めてセンサの感度を上げることができる。圧電単結晶としては、圧電縦効果及び圧電横効果を有するランガサイト系結晶(ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、LGTA)や水晶、ガリウムリン酸塩などを使用することを例示することができる。なお、本実施形態の圧電素子10には、圧電体としてランガサイト単結晶を用いている。
Next, a case where the piezoelectric lateral effect is used for the
ハウジング30は、図5に示すように、先端側に設けられた第1のハウジング31と、後端側に設けられた第2のハウジング32と、を有する。
第1のハウジング31は、内部に、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された円柱状の孔310が形成された薄肉円筒状の部材である。第1のハウジング31の外周面には、中心線方向の中央部に、外周面から突出する突出部315が周方向の全域に渡って設けられている。
孔310は、先端側から後端側にかけて順に形成された、第1の孔311と、第1の孔311の孔径よりも大きな孔径の第2の孔312と、から構成される。突出部315は、先端部に、先端側から後端側にかけて徐々に径が大きくなる傾斜面315aを有し、後端部に、中心線方向に垂直な垂直面315bを有している。
As shown in FIG. 5, the
The
The hole 310 includes a
第2のハウジング32は、図4に示すように、内部に、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された円柱状の孔320が形成された筒状の部材であり、外部に、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された外周面330が設けられている。
孔320は、先端側から後端側にかけて順に形成された、第1の孔径を有する第1の円柱孔321と、第1の孔径よりも小さな第2の孔径Dh2(後述する図7、図8参照)を有する第2の円柱孔322と、第2の孔径Dh2よりも大きな第3の孔径Dh3(図7、図8参照)を有する第3の円柱孔323と、第3の孔径Dh3よりも大きな第4の孔径Dh4(図7、図8参照)を有する第4の円柱孔324と、第4の孔径Dh4よりも大きな第5の孔径を有する第5の円柱孔325と、から構成される。
第2のハウジング32における先端部は、第1のハウジング31における後端部にしまりばめで嵌合(圧入)されるように、第1の円柱孔321における第1の孔径は、第1のハウジング31の外周面の径以下となるように設定されている。
As shown in FIG. 4, the
The
The first hole diameter of the first
外周面330は、先端側から後端側にかけて、第1の外周面331と、第1の外周面331の外径よりも大きな外径の第2の外周面332と、第2の外周面332の外径よりも大きな外径の第3の外周面333と、第3の外周面333の外径よりも大きな外径の第4の外周面334と、第4の外周面334の外径よりも小さな外径の第5の外周面335と、から構成される。
第2の外周面332における先端部には、シリンダヘッド4の雌ねじ4eにねじ込まれる雄ねじ332aが形成されている。第3の外周面333には、後述する第1のシール部材71がすきまばめで嵌め込まれ、第3の外周面333の外径と第1のシール部材71の内径との寸法公差は、例えば零から0.2mmとなるように設定される。第4の外周面334における後端部は、周方向に等間隔に6つの面取りを有する正六角柱に形成されている。この正六角柱に形成された部位が、圧力検出装置5をシリンダヘッド4に締め付ける際に、締付用の工具が嵌め込まれ、工具に付与された回転力が伝達される部位となる。第5の外周面335における中心線方向の中央部には、外周面から凹んだ凹部335aが全周に渡って形成されている。
The outer
A
また、図6に示すように、第2のハウジング32は、第4の円柱孔324から第5の円柱孔325(図4参照)への移行部分であり、第5の円柱孔325における先端部には、信号処理部200の後述する覆い部材23(図4参照)の基板被覆部232における先端側の端面が突き当たる突当面340が設けられている。突当面340には、後述する信号処理部200のプリント配線基板210の第2の接続ピン21bが差し込まれるピン用凹部340aが形成されている。
Further, as shown in FIG. 6, the
第1のハウジング31および第2のハウジング32は、燃焼室Cに近い位置に存在するため、少なくとも、−40〜350〔℃〕の使用温度環境に耐える材料を用いて製作することが望ましい。具体的には、耐熱性の高いステンレス鋼材、例えば、JIS規格のSUS630、SUS316、SUS430等を用いることが望ましく、本実施の形態においては、第1のハウジング31および第2のハウジング32としてSUS430を用いている。
Since the
ダイアフラムヘッド40は、図5に示すように、円筒状の円筒状部41と、円筒状部41の内側に形成された内側部42と、を有している。
円筒状部41における後端部は、ハウジング30の第1のハウジング31における先端部としまりばめで嵌合(圧入)されて、この先端部の内部に入り込む進入部41aと、この先端部における端面31aと同形状に形成され、嵌合された際にこの端面31aが突き当たる突当面41bと、を有している。
内側部42は、円筒状部41における先端側の開口を塞ぐように設けられた円盤状の部材であり、後端側の面における中央部には、この面から圧電素子10側に突出する突出部42aが設けられている。また、内側部42の、先端側の面における中央部には、この面から圧電素子10側に凹んだ凹部42bが設けられている。
ダイアフラムヘッド40の材料としては、高温でありかつ高圧となる燃焼室C内に存在するため、弾性が高く、かつ耐久性、耐熱性、耐触性等に優れた合金製であることが望ましく、例えばSUH660であることを例示することができる。
As shown in FIG. 5, the
The rear end portion of the
The
The material of the
第1の電極部50は、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された円柱状の部材であり、第1の円柱部51と、第1の円柱部51の半径よりも大きな半径の第2の円柱部52と、から構成される。第1の円柱部51の外径はダイアフラムヘッド40の進入部41aの内径よりも小さく、第2の円柱部52の外径は第1のハウジング31の第1の孔311の孔径と略同じである。そして、第1の円柱部51における先端側の端面がダイアフラムヘッド40の内側部42の突出部42aと、第2の円柱部52における後端側の端面が圧電素子10における先端側の面と、それぞれ接触するように配置される。第2の円柱部52の外周面が第1のハウジング31の内周面と接触すること、および/または第1の円柱部51における先端側の端面がダイアフラムヘッド40と接触することによって、圧電素子10における先端部は、ハウジング30と電気的に接続される。
第1の電極部50は、燃焼室C内の圧力を圧電素子10に作用させるものであり、圧電素子10側の端面である第2の円柱部52における後端側の端面が圧電素子10の端面の全面を押すことが可能な大きさに形成される。また、第1の電極部50は、ダイアフラムヘッド40から受ける圧力を均等に圧電素子10に作用させることができるように、中心線方向の両端面が、それぞれ平滑面に形成されるとともに、中心線方向と直交する面に沿って互いに略平行に設けられている。
第1の電極部50の材質としては、ステンレスであることを例示することができる。
The
The
An example of the material of the
第2の電極部55は、円柱状の部材であり、先端側の端面が圧電素子10における後端側の端面に接触し、後端側の端面が絶縁リング60に接触するように配置される。第2の電極部55における後端側の端面には、この端面から後端側に突出する円柱状の突出部55aが設けられている。突出部55aは、端面側の基端部と、この基端部の外径よりも小さな外径の先端部と、を有する。突出部55aの外径は絶縁リング60の内径よりも小さく設定されるとともに、突出部55aの長さは絶縁リング60の幅(中心線方向の長さ)よりも長く設定され、突出部55aの先端が絶縁リング60から露出している。この第2の電極部55は、第1の電極部50との間で圧電素子10に対して一定の荷重を加えるように作用する部材であり、圧電素子10側(先端側)の端面は、圧電素子10の後端側の端面の全面を押すことが可能な大きさに形成されるとともに、平滑面且つ圧電素子10の後端側の端面と平行な面に形成されている。第2の電極部55の外径は第1のハウジング31の第2の孔312の孔径よりも小さくなるように設定されており、第2の電極部55の外周面と第1のハウジング31の内周面との間には隙間がある。
第2の電極部55の材質としては、ステンレスであることを例示することができる。
The
The material of the
絶縁リング60は、アルミナセラミックス等により形成された円筒状の部材であり、内径(中央部の孔径)は、第2の電極部55の突出部55aの基端部の外径よりもやや大きく、外径は、第1のハウジング31の第2の孔312の孔径と略同じに設定されている。第2の電極部55は、突出部55aが絶縁リング60の中央部の孔に挿入されて配置されることで、第2の電極部55の中心位置と第1のハウジング31の第2の孔312の中心とが同じになるように配置される。
The insulating
支持部材65は、内部に、径が異なる複数の円柱状の孔650が先端側から後端側にかけて形成されるとともに、外周面の径が先端側から後端側にかけて同一の、筒状の部材である。
孔650は、先端側から後端側にかけて順に形成された、第1の孔651と、第1の孔651の孔径よりも大きな孔径の第2の孔652と、第2の孔652の孔径よりも大きな孔径の第3の孔653と、から構成される。第1の孔651の孔径は、第2の電極部55の突出部55aの基端部の外径よりも大きく、この突出部55aが支持部材65の内部まで露出する。第2の孔652の孔径は、後述する信号処理部200の伝導部材22における先端部の外径よりも大きい。第3の孔653の孔径は、後述する信号処理部200の覆い部材23における先端側の端部の外径よりも小さく、この覆い部材23が第3の孔653を形成する周囲の壁にしまりばめで嵌合される。これにより、支持部材65は、覆い部材23の端部を支持する部材として機能する。
The
The
コイルスプリング70は、内径が、第2の電極部55の突出部55aにおける先端部の外径以上で基端部の外径より小さく、外径が、後述する伝導部材22の挿入孔22aの径よりも小さい。コイルスプリング70の内側に第2の電極部55の突出部55aの先端部が挿入されるとともに、コイルスプリング70は、後述する伝導部材22の挿入孔22aに挿入される。コイルスプリング70の長さは、第2の電極部55と伝導部材22との間に圧縮した状態で介在することができる長さに設定されている。コイルスプリング70の材質としては、弾性が高く、かつ耐久性、耐熱性、耐触性等に優れた合金を用いるとよい。また、コイルスプリング70の表面に金メッキを施すことで、電気伝導を高めるとよい。
The
次に、信号処理部200について説明する。
信号処理部200は、図3および図4に示すように、センサ部100の圧電素子10から得られる微弱な電荷である電気信号を少なくとも増幅処理する回路基板部21と、圧電素子10に生じた電荷を回路基板部21まで導く棒状の伝導部材22と、これら回路基板部21、伝導部材22などを覆う覆い部材23と、回路基板部21などを密封するOリング26と、を備えている。
Next, the
As shown in FIGS. 3 and 4, the
回路基板部21は、センサ部100の圧電素子10から得られる微弱な電荷を増幅するための回路を構成する電子部品などが実装されたプリント配線基板210を有する。プリント配線基板210における先端部には、伝導部材22における後端部を電気的に接続するための第1の接続ピン21aと、接地用および位置決め用の第2の接続ピン21bとが半田付けなどにより接続されている。また、プリント配線基板210における後端部には、伝送ケーブル8の先端部のコネクタ8aを介して制御装置6と電気的に接続する第3の接続ピン21cが3つ、半田付けなどにより接続されている。3つの第3の接続ピン21cは、それぞれ、制御装置6からプリント配線基板210への電源電圧およびGND電圧の供給、プリント配線基板210から制御装置6への出力電圧の供給に用いられる。
The
伝導部材22は、棒状(円柱状)の部材であり、先端部には、第2の電極部55の突出部55aの先端部が挿入される挿入孔22aが形成されている。伝導部材22における後端部は、回路基板部21のプリント配線基板210に、導線を介して電気的に接続される。伝導部材22の材質としては、真鍮及びベリリウム銅等を例示することができる。この場合、加工性およびコストの観点からは、真鍮が望ましい。これに対して、電気伝導性、高温強度、信頼性の観点からは、ベリリウム銅が望ましい。
The
覆い部材23は、伝導部材22の外周を覆う伝導部材収容部の一例としての伝導部材被覆部231と、回路基板部21のプリント配線基板210の側面および下面を覆う基板被覆部232と、プリント配線基板210に接続された第3の接続ピン21cの周囲を覆うとともに伝送ケーブル8の先端部のコネクタ8aが嵌め込まれるコネクタ部233と、を有している。
The covering
伝導部材被覆部231(図4参照)は、図3に示すように、中心線方向に沿って延び、伝導部材22の先端部が露出するように、伝導部材22を覆っている。
また、伝導部材被覆部231は、先端側から後端側にかけて段階的に外径が異なるように、複数の円筒形状の部分から構成される。具体的には、先端側から後端側にかけて、第1の外径を有する第1の円筒部241と、第1の外径よりも大きな第2の外径Do2(後述する図8参照)を有する第2の円筒部242と、第2の外径Do2よりも大きな第3の外径Do3(図8参照)を有する第3の円筒部243と、第3の外径Do3よりも大きな第4の外径Do4(図8参照)を有する第4の円筒部244とが並んで形成されている。
第1の円筒部241における第1の外径は、支持部材65の第3の孔653の孔径よりも大きく形成されている。これにより、伝導部材被覆部231における先端部は、支持部材65の第3の孔653を形成する周囲の壁にしまりばめで嵌合(圧入)される。
As shown in FIG. 3, the conductive member covering portion 231 (see FIG. 4) extends along the center line direction and covers the
Further, the conductive
The first outer diameter of the first
図3に示すように、伝導部材被覆部231(図4参照)には、伝導部材被覆部231の外周面から突出するとともに、それぞれが中心線方向に延びる複数の凸部250が設けられている。本実施の形態では、凸部250は、伝導部材被覆部231の第2の円筒部242における先端部に設けられる第1凸部251と、伝導部材被覆部231の第4の円筒部244に設けられる第2凸部252を有する。本実施の形態では、複数の第1凸部251により第1凸部群が構成され、複数の第2凸部252により第2凸部群が構成されている。
この例では、第1凸部251は、第2の円筒部242の外周面において、周方向に沿って90度間隔で4個設けられている。また、第2凸部252は、第4の円筒部244の外周面において、周方向に沿って90度間隔で4個設けられている。
なお、この例では、4個の第1凸部251は、伝導部材被覆部231における第2の円筒部242と一体的に形成され、4個の第2凸部252は、伝導部材被覆部231における第4の円筒部244と一体的に形成されている。
As shown in FIG. 3, the conductive member covering portion 231 (see FIG. 4) is provided with a plurality of
In this example, four first
In this example, the four first
信号処理部200においては、図5に示すように、第2の円筒部242に設けられた4個の第1凸部251が、それぞれ第2のハウジング32における第2の円柱孔322を形成する壁に当接する。また、図6に示すように、第4の円筒部244に設けられた複数の第2凸部252が、それぞれ第2のハウジング32における第4の円柱孔324を形成する壁に当接する。これにより、伝導部材被覆部231が第2のハウジング32に支持されることになる。
なお、第2のハウジング32および信号処理部200における伝導部材被覆部231の詳細な構造、および、第2のハウジング32と伝導部材被覆部231との関係については、後段で詳述する。
In the
The detailed structure of the conductive
基板被覆部232は、基本的には円筒状の部位であり、その側面には、プリント配線基板210を内部に設置するための矩形の開口部232aが設けられている。また、基板被覆部232における後端側には、ハウジング30内およびプリント配線基板210の設置部を密封するOリング26を装着するためのリング溝232bが形成されている。
The
コネクタ部233は、基板被覆部232における後端側の端面232cから突出し、プリント配線基板210に接続された3つの第3の接続ピン21cの周囲を覆うように形成された薄肉の部位である。コネクタ部233における後端部は開口しており、内部に伝送ケーブル8の先端部に設けられたコネクタ8aを受け入れることが可能になっている。また、コネクタ部233における後端側には、内部と外部とを連通する孔233aが形成されており、伝送ケーブル8のコネクタ8aに設けられたフックがこの孔233aに引っ掛ることで、伝送ケーブル8のコネクタ8aがコネクタ部233から脱落することが抑制される。
The
以上のように構成された覆い部材23は、樹脂などの絶縁性を有する材料にて成形されている。また、覆い部材23は、伝導部材22、第1の接続ピン21a、第2の接続ピン21bおよび3つの第3の接続ピン21cとともに一体成形されている。より具体的には、覆い部材23は、これら伝導部材22、第1の接続ピン21a、第2の接続ピン21bおよび3つの第3の接続ピン21cをセットした金型に加熱した樹脂が押し込まれることで成形される。
The covering
信号処理部200をユニット化するにあたっては、成形された覆い部材23の開口部232aから、回路基板部21のプリント配線基板210を挿入し、基板被覆部232の中央部に設置する。プリント配線基板210を設置する際、板厚方向に貫通されたスルーホールに、第1の接続ピン21a、第2の接続ピン21bおよび3つの第3の接続ピン21cの先端を通し、半田付けする。その後、第1の接続ピン21aと伝導部材22とを導線を用いて接続する。また、覆い部材23の基板被覆部232のリング溝232bにOリング26を装着する。Oリング26は、フッ素系ゴムからなる周知のO状のリングである。
In order to unitize the
次に、保持部材300について説明する。
保持部材300は、薄肉円筒状の部材であり、図4に示すように、保持部材300の後端部には、内側に突出した突出部300aが設けられている。保持部材300は、第2のハウジング32に装着された後、外部から、第5の外周面335に設けられた凹部335aに対応する部位が加圧されることでかしめられる。これにより、保持部材300は、ハウジング30に対して移動し難くなり、信号処理部200がハウジング30に対して移動することを抑制する。
Next, the holding
The holding
続いて、第2のハウジング32および信号処理部200における伝導部材被覆部231について詳細に説明する。
図7(a)は、信号処理部200が挿入される前の第2のハウジング32の構造を説明するための図であり、図7(b)は、第2のハウジング32に挿入される前の信号処理部200における先端部の構造を説明するための図である。
図8は、図7に示す第2のハウジング32および信号処理部200の断面図である。図8(a)は、図7のVIIIA−VIIIA断面であり、図8(b)は、図7のVIIIB−VIIIB断面であり、図8(c)は、図7のVIIIC−VIIIC断面であり、図8(d)は、図7のVIIID−VIIID断面である。
ここで、図8(a)、(b)、(c)および(d)は、それぞれ、信号処理部200が第2のハウジング32に挿入された状態において対応する位置の、第2のハウジング32および伝導部材被覆部231の断面図を示している。
Subsequently, the conductive
FIG. 7A is a view for explaining the structure of the
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
Here, FIGS. 8A, 8 </ b> B, 8 </ b> C, and 8 </ b> D respectively show the
図7(a)に示すように、第2のハウジング32には、上述したように、孔径の異なる円柱状の第1の円柱孔321、第2の円柱孔322、第3の円柱孔323、第4の円柱孔324および第5の円柱孔325が先端側から後端側にかけて並んで設けられている。
そして、本実施の形態の第2のハウジング32には、第3の円柱孔323と第4の円柱孔324との間に、先端側から後端側に向かって徐々に径が大きくなる傾斜面324aが形成されている。
As shown in FIG. 7A, in the
And in the
図7(b)に示すように、信号処理部200における伝導部材被覆部231には、上述したように、外径の異なる円筒形状の第1の円筒部241、第2の円筒部242、第3の円筒部243および第4の円筒部244が先端側から後端側にかけて並んで設けられている。また、第3の円筒部243から第4の円筒部244への移行部分であり、第4の円筒部244における先端部には、先端側から後端側に向けて徐々に外径が大きくなる傾斜面244aが設けられている。
そして、第2の円筒部242の先端部には、中心線方向に沿って延びるとともに、周方向に沿って90度間隔で並ぶ4個の第1凸部251が設けられている。すなわち、図8(a)に示すように、4個の第1凸部251は、それぞれ、第2の円筒部242を介して他の第1凸部251と向き合うように設けられている。
同様に、第4の円筒部244には、中心線方向に沿って延びるとともに、周方向に沿って90度間隔で並ぶ4個の第2凸部252が設けられている。そして図8(d)に示すように、4個の第2凸部252は、それぞれ、第4の円筒部244を介して他の第2凸部252と向き合うように設けられている。
また、本実施の形態では、第1凸部251と第2凸部252とは、中心線方向から見て互いに重なり合う位置にそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 7B, the conductive
The first
Similarly, the fourth
Moreover, in this Embodiment, the 1st
ここで、図7に示すように、4個の第1凸部251は、それぞれ、第1凸部251における先端部側に位置し、第2の円筒部242の外周面からの高さが先端から後端に向かって徐々に高くなる傾斜部の一例としてのテーパ部251aと、テーパ部251aから後端側に向かって延び、第2の円筒部242の外周面からの高さが略一定な平坦部251bとが設けられている。
同様に、4個の第2凸部252は、それぞれ、第2凸部252における先端部側に位置し、第4の円筒部244の外周面からの高さが先端から後端に向かって徐々に高くなる傾斜部の一例としてのテーパ部252aと、テーパ部252aから後端側に向かって延び、第4の円筒部244の外周面からの高さが略一定な平坦部252bとが設けられている。
Here, as shown in FIG. 7, each of the four first
Similarly, each of the four second
ここで、図8(a)に示すように、中心線方向と垂直な断面において、4個の第1凸部251に接する外接円の直径を第1の凸部径Dp1とする。
同様に、図8(d)に示すように、中心線方向と垂直な断面において、4個の第2凸部252に接する外接円の直径を第2の凸部径Dp2とする。
Here, as shown in FIG. 8A, in the cross section perpendicular to the center line direction, the diameter of the circumscribed circle in contact with the four first
Similarly, as shown in FIG. 8D, in the cross section perpendicular to the center line direction, the diameter of the circumscribed circle in contact with the four second
本実施の形態では、第2の円筒部242における第2の外径Do2は、第2のハウジング32における第2の孔径Dh2よりも小さく形成されている(Do2<Dh2)。また、第2の円筒部242における第1の凸部径Dp1は、第2のハウジング32における第2の孔径Dh2よりも大きく形成されている(Dh2<Dp1)。
第4の円筒部244における第4の外径Do4は、第2のハウジング32における第4の孔径Dh4よりも小さく形成されている(Do4<Dh4)。さらに、第4の円筒部244における第2の凸部径Dp2は、第2のハウジング32における第4の孔径Dh4よりも大きく形成されている(Dh4<Dp2)。
また、第3の円筒部243における第3の外径Do3は、第2のハウジング32における第3の孔径Dh3よりも小さく形成されている(Do3<Dh3)。
In the present embodiment, the second outer diameter Do2 in the second
The fourth outer diameter Do4 in the fourth
In addition, the third outer diameter Do3 in the third
また、本実施の形態の第2のハウジング32は、例えばSUS430で形成されている。さらに、伝導部材被覆部231は例えばPPS(polyphenylenesulfide)樹脂で形成されている。したがって、伝導部材被覆部231の第2の円筒部242と一体として成形された第1凸部251、および、第4の円筒部244と一体として成形された第2凸部252も同様にPPS樹脂で形成されている。ここで、SUS430と比較してPPS樹脂は軟らかく、変形しやすい。したがって、本実施の形態においては、第1凸部251および第2凸部252は、第2のハウジング32と比較して軟らかく、変形しやすい。
Further, the
続いて、圧力検出装置5の組み立て方法について説明する。圧力検出装置5は、以下に示すように組み立てられる。
先ず、第1のハウジング31の端面31aとダイアフラムヘッド40の突当面41bとが接触するまで、第1のハウジング31とダイアフラムヘッド40とを嵌合(圧入)する。その後、第1のハウジング31の端面31aとダイアフラムヘッド40の突当面41bとが接触している部位に、中心線方向に交差する方向(例えば中心線方向に直交する方向)からレーザビームを照射して、第1のハウジング31とダイアフラムヘッド40とを溶接する。
Then, the assembly method of the
First, the
その後、第1のハウジング31における後端側の開口部から、第1の電極部50および圧電素子10を挿入する。その後、第2の電極部55の突出部55aの先端部にコイルスプリング70を装着するとともに、第2の電極部55の突出部55aに絶縁リング60を挿入した状態の物を、第1のハウジング31における後端側の開口部から挿入する。その後、支持部材65を第1のハウジング31における後端側の開口部から挿入する。
Thereafter, the
その後、圧電素子10の感度および直線性を高めるべく、第1のハウジング31内の圧電素子10に、予め定められた荷重(予荷重)を作用させる。すなわち、支持部材65における後端部に装着した専用治具で、この支持部材65を、後端側から先端側に向けて中心線方向に加圧する。そして、ダイアフラムヘッド40の内側部42における先端側の端面の中心線方向の変位量が、支持部材65を加圧する前から予め定められた長さとなるまで加圧する。そして、ダイアフラムヘッド40の内側部42の先端側の端面が予め定められた長さ変位したところで、支持部材65と第1のハウジング31とを固定する。固定方法としては、中心線方向に交差する方向(例えば中心線方向に直交する方向)から、レーザビームを照射することを例示することができる。レーザビームは、円周方向の全周に照射してもよいし、円周方向に等間隔にスポット的に照射してもよい。支持部材65と第1のハウジング31とを固定した後に、上記専用治具を取り外す。これにより、第1のハウジング31内の圧電素子10に予荷重が作用した状態となる。
Thereafter, in order to increase the sensitivity and linearity of the
その後、第1のハウジング31の突出部315の垂直面315bと第2のハウジング32における先端側の端面とが接触するまで、第1のハウジング31と第2のハウジング32とを嵌合(圧入)する。その後、第1のハウジング31の垂直面315bと第2のハウジング32の端面とが接触している部位に、中心線方向に交差する方向(例えば中心線方向に直交する方向)からレーザビームを照射して、第1のハウジング31と第2のハウジング32とを溶接する。
Thereafter, the
その後、信号処理部200を、第2のハウジング32における後端側の開口部から先端側に向けて挿入する。
この際、まず、伝導部材被覆部231から露出する伝導部材22および伝導部材被覆部231における第1の円筒部241が、第2のハウジング32の第5の円柱孔325(図4参照)、第4の円柱孔324および第3の円柱孔323を通過するとともに、第2の円柱孔322に進入する。さらに、伝導部材被覆部231における第2の円筒部242が、第5の円柱孔325、第4の円柱孔324および第3の円柱孔323を通過するとともに、第2の円筒部242の先端が第2の円柱孔322の後端に到達する。
Thereafter, the
At this time, first, the
ここで、本実施の形態では、第2の円筒部242における第1の凸部径Dp1が、第2のハウジング32の第2の円柱孔322における第2の孔径Dh2よりも大きく形成されている。これにより、信号処理部200を第2のハウジング32にさらに挿入していくと、第2の円筒部242の先端側に設けられた4個の第1凸部251は、それぞれ、テーパ部251a側から第2の円柱孔322内に進入し、やがて各テーパ部251aが第2の円柱孔322を形成する壁に当接する。
本実施の形態では、上述したように、第2のハウジング32はSUS430にて形成され、第1凸部251は、SUS430よりも軟らかく変形しやすいPPS樹脂にて形成されている。これにより、信号処理部200を第2のハウジング32に対して更に挿入していくと、各第1凸部251は、第2の円柱孔322を形成する壁により押しつぶされつつ第2の円柱孔322内に進入していく。そして、各第1凸部251における平坦部251bが、それぞれ第2の円柱孔322を形成する壁に当接し、4個の第1凸部251が外周面に形成された第2の円筒部242が、第2の円柱孔322に対してしまりばめで嵌合(圧入)された状態になる。
Here, in the present embodiment, the first convex portion diameter Dp1 in the second
In the present embodiment, as described above, the
一方、本実施の形態では、第2の円筒部242における第2の外径Do2は、第2のハウジング32の第2の円柱孔322における第2の孔径Dh2よりも小さく形成されている。したがって、第2の円筒部242が第2の円柱孔322内に進入していく際に、第2の円筒部242の外周面は、第2の円柱孔322を形成する壁には接触しにくい。
On the other hand, in the present embodiment, the second outer diameter Do2 of the second
信号処理部200を第2のハウジング32に対して更に挿入していくと、伝導部材被覆部231における第3の円筒部243が、第2のハウジング32の第5の円柱孔325および第4の円柱孔324を通過するとともに、第3の円筒部243の先端が第3の円柱孔323の後端に到達する。
ここで、本実施の形態では、第3の円筒部243における第3の外径Do3は、第3の円柱孔323における第3の外径Do3よりも小さく形成されている。したがって、第3の円筒部243は、第3の円柱孔323を形成する壁には接触しにくく、先端側に向かって第3の円柱孔323内に進入していくことになる。
When the
Here, in the present embodiment, the third outer diameter Do3 in the third
信号処理部200を第2のハウジング32に対してさらに挿入していくと、伝導部材被覆部231における第4の円筒部244が、第5の円柱孔325を通過するとともに、第4の円筒部244の先端が、第2のハウジング32における第4の円柱孔324の後端に到達する。
ここで、本実施の形態では、第4の円筒部244における第2の凸部径Dp2が、第4の円柱孔324における第4の孔径Dh4よりも大きく形成されている。これにより、信号処理部200を第2のハウジング32にさらに挿入していくと、第4の円筒部244に設けられた4個の第2凸部252は、それぞれ、テーパ部252a側から第4の円柱孔324内に進入し、やがて各テーパ部252aが第4の円柱孔324を形成する壁に当接する。
本実施の形態では、上述したように、第2凸部252は、第2のハウジング32よりも軟らかく変形しやすい。したがって、信号処理部200を第2のハウジング32に対して更に挿入していくと、各第2凸部252は、第4の円柱孔324を形成する壁により押しつぶされつつ第4の円柱孔324内に進入していく。そして、各第2凸部252における平坦部252bが、それぞれ第4の円柱孔324を形成する壁に当接し、4個の第2凸部252が外周面に形成された第4の円筒部244が、第4の円柱孔324に対してしまりばめで嵌合(圧入)された状態になる。
When the
Here, in the present embodiment, the second convex portion diameter Dp2 in the fourth
In the present embodiment, as described above, the second
一方、本実施の形態では、第4の円筒部244における第4の外径Do4は、第2のハウジング32の第4の円柱孔324における第4の孔径Dh4よりも小さく形成されている。したがって、第4の円筒部244が第4の円柱孔324内に進入していく際に、第4の円筒部244の外周面は、第4の円柱孔324を形成する壁には接触しにくい。
On the other hand, in the present embodiment, the fourth outer diameter Do4 in the fourth
その後、信号処理部200の基板被覆部232における先端側の端面が第2のハウジング32の突当面340に突き当たるまで、信号処理部200を第2のハウジング32に対して更に挿入していく。これにより、信号処理部200の伝導部材22の挿入孔22aに、第2の電極部55の突出部55aに装着されたコイルスプリング70が入り込むとともに、第2のハウジング32の突当面340に形成されたピン用凹部340aに、プリント配線基板210に接続された第2の接続ピン21bが入り込む。
Thereafter, the
この際、第2の円筒部242は、第1凸部251における平坦部251bが第2の円柱孔322を形成する壁に当接した状態で、第2の円柱孔322の先端側に向かって進入していく。
そして、基板被覆部232における先端側の端面が第2のハウジング32の突当面340に突き当たった状態では、第2の円筒部242は、基板被覆部232によって中心線方向(先端側)への移動が制限されるのに加えて、4個の第1凸部251によって、第2の円筒部242の周方向および径方向への移動が制限されることになる。
具体的に説明すると、信号処理部200が第2のハウジング32に挿入され、第2の円筒部242が第2の円柱孔322に挿入された状態においては、4個の第1凸部251は、それぞれ第2の円柱孔322の内壁により第2の円筒部242側に向けて押しつぶされ、4個の第1凸部251に接する外接円の直径は、第1の凸部径Dp1よりも小さく、且つ、第2の孔径Dh2以下になっている。そして、この状態では、4個の第1凸部251は、その弾性力により、第2の円柱孔322の内壁を外側に向かって押圧している。これにより、第2の円筒部242は、4個の第1凸部251によって第2の円筒部242の周方向および径方向への移動が制限されることになる。
At this time, the second
When the end surface on the front end side of the
Specifically, in the state where the
同様に、第4の円筒部244は、第2凸部252における平坦部252bが第4の円柱孔324を形成する壁に当接した状態で、第4の円柱孔324の先端側に向かって進入していく。
そして、基板被覆部232における先端側の端面が第2のハウジング32の突当面340に突き当たった状態では、第4の円筒部244は、基板被覆部232によって中心線方向(先端側)への移動が制限されるのに加えて、4個の第2凸部252によって、第2の円筒部242の周方向および径方向への移動が制限されることになる。
具体的に説明すると、信号処理部200が第2のハウジング32に挿入された状態においては、4個の第2凸部252は、それぞれ第4の円柱孔324の内壁により第4の円筒部244側に向けて押しつぶされ、4個の第2凸部252に接する外接円の直径は、第2の凸部径Dp2よりも小さく、且つ、第4の孔径Dh4以下になっている。そして、この状態では、4個の第2凸部252は、その弾性力により、第4の円柱孔324の内壁を外側に向かって押圧している。これにより、第4の円筒部244は、4個の第2凸部252によって第4の円筒部244の周方向および径方向への移動が制限されることになる。
Similarly, the fourth
Then, in a state where the end surface on the front end side of the
More specifically, in a state where the
また、本実施の形態では、第2のハウジング32における第3の円柱孔323と第4の円柱孔324との間に傾斜面324aが形成されている。そして、信号処理部200が第2のハウジング32に挿入された場合に、伝導部材被覆部231の第4の円筒部244における先端部に設けられた傾斜面244aと、第4の円筒部244に形成された4個の第2凸部252におけるテーパ部252aとが傾斜面324aに突き当たる。これにより、本構成を有さない場合と比較して、第4の円筒部244が先端側に向かって第3の円柱孔323に進入することが抑制され、第2のハウジング32に対する信号処理部200の中心線方向の位置精度を高めることが可能になる。
In the present embodiment, an
ここで、本実施の形態の伝導部材被覆部231が上記構成を有することで、信号処理部200を第2のハウジング32に挿入した場合に、第2の円筒部242に設けられた第1凸部251および第4の円筒部244に設けられた第2凸部252が第2のハウジング32の孔320を形成する壁に接触する。一方、伝導部材被覆部231における第1の円筒部241、第2の円筒部242、第3の円筒部243および第4の円筒部244の外周面は、第2のハウジング32の孔320を形成する壁には接触しにくい。すなわち、第2の円筒部242および第4の円筒部244において、外周面のうち周方向における一部分が第2のハウジング32の孔320に接触しながら、信号処理部200が第2のハウジング32内に挿入されることになる。
ゆえに、本実施の形態では、伝導部材被覆部231の外周面が周方向全体で第2のハウジング32の孔320の内壁と接触している場合と比較して、伝導部材被覆部231と第2のハウジング32における孔320を形成する壁との接触面積が小さくなる。これにより、信号処理部200を第2のハウジング32に挿入する際における、伝導部材被覆部231と第2のハウジング32との間に生じる摩擦力が小さくなる。したがって、信号処理部200を第2のハウジング32に挿入するのに必要な力が小さくなり、本構成を有さない場合と比較して、第2のハウジング32に対して信号処理部200を挿入しやすくなる。
Here, since the conductive
Therefore, in this Embodiment, compared with the case where the outer peripheral surface of the conductive member coating | cover
また、例えば伝導部材被覆部231の外周面を周方向全体で第2のハウジング32の孔320を形成する壁と接触させながら、信号処理部200を第2のハウジング32に挿入し、支持する場合、第2のハウジング32における孔320および伝導部材被覆部231の形状や寸法について、周方向全体に亘って高精度が求められる。
例えば第2のハウジング32における孔320および/または伝導部材被覆部231の精度が低い場合、第2のハウジング32における孔320に対して伝導部材被覆部231がきつくて挿入できなかったり、ゆるくて第2のハウジング32で伝導部材被覆部231を支持できなかったりするおそれがある。
For example, the
For example, when the accuracy of the
一方、本実施の形態では、第1凸部251および第2凸部252の外周面が第2のハウジング32の孔320を形成する壁と接触しやすいのに対し、伝導部材被覆部231における第1の円筒部241、第2の円筒部242、第3の円筒部243および第4の円筒部244の外周面は孔320を形成する壁とは接触しにくい。また、第1凸部251および第2凸部252が、孔320を形成する壁と当接して変形することで、伝導部材被覆部231が第2のハウジング32内に挿入される。
したがって、本構成を有さない場合と比較して、第2のハウジング32における孔320および伝導部材被覆部231の形状や寸法の精度が低い場合であっても、第2のハウジング32に対して伝導部材被覆部231を挿入しやすくなり、また、第2のハウジング32にて伝導部材被覆部231を支持することが可能になる。
On the other hand, in the present embodiment, the outer peripheral surfaces of the first
Therefore, even if the accuracy of the shape and dimensions of the
また、本実施の形態では、4個の第1凸部251は、それぞれ先端側にテーパ部251aを有している。そして、信号処理部200を第2のハウジング32に挿入した場合には、第2の円柱孔322を形成する壁の後端部は、テーパ部251aの外周面に沿って先端側から後端側に向かって、第1凸部251に対して相対的に移動することになる。そして、テーパ部251aは、先端側から後端側に向かって第2の円柱孔322を形成する壁の後端部により徐々に押しつぶされながら、先端側に向かって第2の円柱孔322内に案内される。これにより、第1の凸部径Dp1が第2の円柱孔322における第2の孔径Dh2よりも大きい場合であっても、第1凸部251がテーパ部251aを有さない場合と比較して、第2の円筒部242を第2のハウジング32の第2の円柱孔322内に、より容易に挿入することが可能になる。
同様に、4個の第2凸部252は、それぞれ先端側にテーパ部252aを有している。これにより、第2の凸部径Dp2が第4の円柱孔324における第4の孔径Dh4よりも大きい場合であっても、第2凸部252がテーパ部252aを有さない場合と比較して、第4の円筒部244を第2のハウジング32の第4の円柱孔324内に、より容易に挿入することが可能になる。
In the present embodiment, each of the four first
Similarly, each of the four second
信号処理部200を第2のハウジング32に対して挿入した後、信号処理部200の基板被覆部232の端面232cに保持部材300の突出部300aが突き当たるまで、保持部材300を、後端側から信号処理部200に嵌め込んでいく。そして、信号処理部200の端面232cと保持部材300の突出部300aとが接触した状態で、保持部材300における、第2のハウジング32の第5の外周面335の凹部335aに対応する部位が加圧されることで、保持部材300が第2のハウジング32にかしめられる。これにより、保持部材300がハウジング30に対して移動し難くなり、信号処理部200がハウジング30に対して移動し難くなる。
このようにして圧力検出装置5は組み立てられる。
After the
In this way, the
ここで、上述した圧力検出装置5における電気的な接続構造について説明する。
先ず、圧電素子10における先端側の端面は、金属製の第1の電極部50およびダイアフラムヘッド40を介して、金属製のハウジング30と電気的に接続される。
Here, the electrical connection structure in the
First, the end face on the front end side of the
これに対し、圧電素子10における後端側の端面は、金属製の第2の電極部55と電気的に接続され、第2の電極部55は、突出部55aを介して金属製のコイルスプリング70と電気的に接続される。また、コイルスプリング70は、金属製の伝導部材22と電気的に接続され、伝導部材22は、プリント配線基板210と電気的に接続される。他方、第2の電極部55の突出部55aの外径は支持部材65の第1の孔651の孔径よりも小さく、伝導部材22における先端部の外径は支持部材65の第2の孔652の孔径よりも小さい。つまり、第2の電極部55、コイルスプリング70および伝導部材22は、支持部材65と電気的に接続されていない。それゆえ、第2の電極部55からコイルスプリング70および伝導部材22を介してプリント配線基板210へと至る電荷信号の伝送経路は、それぞれが絶縁体で構成された、絶縁リング60および覆い部材23によって、金属製のハウジング30と電気的に絶縁される。
On the other hand, the end surface on the rear end side of the
以上のように構成された圧力検出装置5をシリンダヘッド4に装着する際には、センサ部100のダイアフラムヘッド40の方から先にシリンダヘッド4に形成された連通孔4aに挿入していき、ハウジング30の第2のハウジング32に形成された雄ねじ332aをシリンダヘッド4の連通孔4aに形成された雌ねじ4eにねじ込む。
圧力検出装置5をシリンダヘッド4に装着することにより、ハウジング30は、金属製のシリンダヘッド4と電気的に接続される。このシリンダヘッド4は、電気的に接地された状態にあるため、圧力検出装置5では、ハウジング30を介して、圧電素子10における先端部が接地される。ここで、この例では、圧電素子10の側面とハウジング30の内壁面とが接触し得る構造になっているが、圧電素子10が絶縁体で構成されていることにより抵抗値が極めて大きいことと、圧力変化に伴って発生する電荷が、圧電素子10における中心線方向の両端部に発生することとにより、特に問題とはならない。
When the
By mounting the
次に、図1および図2を参照しつつ、シール部材7について説明する。
シール部材7は、シリンダヘッド4における連通孔4aを形成する周囲の壁のセンサ部100の締め付け方向の端面と、圧力検出装置5のハウジング30の第3の外周面333と第4の外周面334とを接続する接続面との間に配置された第1のシール部材71を有している。また、シール部材7は、シリンダヘッド4の連通孔4aの傾斜部4cと、圧力検出装置5のハウジング30の第1のハウジング31の傾斜面315aとの間に配置された第2のシール部材72を有している。第1のシール部材71としては、金属製のメタルガスケットを、第2のシール部材72としては、フッ素ゴム(FKM)製のOリングを、それぞれ用いることができる。
Next, the
The
次に、本実施の形態の圧力検出装置5による圧力検出動作について説明する。
内燃機関1の作動時には、センサ部100のダイアフラムヘッド40の内側部42に、燃焼室C内で発生した燃焼圧が付与される。そして、ダイアフラムヘッド40に付与された燃焼圧が、第1の電極部50と第2の電極部55とによって挟まれた圧電素子10に作用することにより、この圧電素子10に燃焼圧に応じた電荷が生じる。圧電素子10に生じた電荷は、第2の電極部55、コイルスプリング70および伝導部材22を介して回路基板部21に付与される。回路基板部21に付与された電荷は、回路基板部21にて増幅処理がなされた後、その電荷に応じた電圧が、回路基板部21に接続された第3の接続ピン21c、伝送ケーブル8を介して制御装置6に供給される。
Next, the pressure detection operation by the
During operation of the
ここで、本実施の形態の圧力検出装置5は、図1に示すように、例えば内燃機関1のシリンダヘッド4に装着されて用いられるものである。このような内燃機関1では、燃焼室C内に設けられたピストン3等の動作によって振動が生じる場合がある。また、このような内燃機関1では、燃焼室C内でノッキング等の異常な燃焼が発生した場合に、通常の燃焼時と比較して大きな振動が生じるおそれがある。そして燃焼室C内で生じた振動が、圧力検出装置5に対して伝わり、圧力検出装置5の伝導部材22が振動した場合には、伝導部材22の断線や伝導部材22とコイルスプリング70またはプリント配線基板210との接続部における接触不良等の不具合が生じる恐れがある。
Here, as shown in FIG. 1, the
本実施の形態では、伝導部材被覆部231は、第2の円筒部242に設けられた4個の第1凸部251および第4の円筒部244に設けられた4個の第2凸部252の、それぞれが第2のハウジング32を内側から押圧することで、第2のハウジング32に対してしまりばめで嵌合(圧入)され、支持されている。したがって、燃焼室Cで振動が生じた場合であっても、本構成を有さない場合と比較して、伝導部材被覆部231が、第2のハウジング32内で移動するのが抑制され、振動が抑制される。これにより、伝導部材被覆部231が振動するのに伴って伝導部材22が振動するのが抑制され、伝導部材22の振動に起因して伝導部材22の断線や伝導部材22の接続部における接触不良が発生するのを抑制することが可能になる。
In the present embodiment, the conductive
また、本実施の形態では、伝導部材被覆部231の先端側に位置する第2の円筒部242に4個の第1凸部251が設けられ、後端側に位置する第4の円筒部244に4個の第2凸部252が設けられている。そして、この4個の第1凸部251および4個の第2凸部252が第2のハウジング32に当接することで、伝導部材被覆部231を支持している。すなわち、本実施の形態では、伝導部材被覆部231を、伝導部材被覆部231における先端側および後端側の両端で支持している。これにより、例えば伝導部材被覆部231を先端側または後端側の一端のみで支持する場合と比較して、伝導部材被覆部231および伝導部材被覆部231により被覆される伝導部材22が、第2のハウジング32内で振動するのをより抑制できる。そして、本構成を有さない場合と比較して、伝導部材22の振動に起因して伝導部材22の断線や伝導部材22の接続部における接触不良等が発生するのをより抑制することが可能になる。
In the present embodiment, the four first
続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
図9および図10は、他の実施の形態に係る信号処理部200における先端部の構造の一例を示した図である。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams showing an example of the structure of the tip portion of the
本実施の形態では、伝導部材被覆部231の先端側に位置する第2の円筒部242の外周面に第1凸部251を4個設け、また、伝導部材被覆部231の後端側に位置する第4の円筒部244の外周面に第2凸部252を4個設けた。しかし、第1凸部251および第2凸部252の数は、4個ずつに限られない。
例えば、図9(a)に示すように、第1凸部251および第2凸部252をそれぞれ3個ずつ設けても良い。また、第1凸部251および第2凸部252の数はこれに限られず、複数であれば、それぞれ2個ずつでも良いし、5個以上ずつでも良い。
In the present embodiment, four first
For example, as shown in FIG. 9A, three first
また、本実施の形態では、4個の第1凸部251と4個の第2凸部252とを、中心線方向に沿って見た場合に互いに重なり合う位置に、それぞれ設けた。しかし、第1凸部251と第2凸部252とは、中心線方向に沿って見た場合に必ずしも重なり合う必要はない。
例えば、図9(b)に示すように、4個の第1凸部251を第2の円筒部242の外周面に周方向に90度間隔で並べて設けるとともに、4個の第2凸部252を、第4の円筒部244の外周面に周方向に90度間隔で並ぶとともに、中心線方向から見て第1凸部251から周方向に45度ずらして設けても良い。なお、第1凸部251と第2凸部252とを中心線方向から見てずらす角度は、45度に限られない。
In the present embodiment, the four first
For example, as shown in FIG. 9B, four first
さらに、本実施の形態では、第2の円筒部242に第1凸部251を4個設けるとともに、第4の円筒部244に第2凸部252を第1凸部251と同数の4個設けた。しかし、第1凸部251の数と、第2凸部252の数とが必ずしも同じである必要はない。
例えば、図9(c)に示すように、第2の円筒部242に第1凸部251を3つ設けるとともに、第4の円筒部244に第2凸部252を4個設けても良い。この場合、図9(c)に示すように、第1凸部251と第2凸部252とを中心線方向から見て一部が重なるように設けても良いし、第1凸部251と第2凸部252とが中心線方向からみて重ならないように設けても良い。なお、第1凸部251および第2凸部252を設ける数はこれに限られない。
Further, in the present embodiment, four first
For example, as shown in FIG. 9C, three first
また、本実施の形態では、伝導部材被覆部231の先端側に位置する第2の円筒部242の先端に第1凸部251を設け、伝導部材被覆部231の後端側に位置する第4の円筒部244に第2凸部252を設けた。しかし、凸部250(図3参照)を設ける位置は、第2の円筒部242および第4の円筒部244の2か所に限られない。複数の凸部250を第2の円筒部242および第4の円筒部244以外の部分に設けてもよく、また、複数の凸部250を伝導部材被覆部231において中心線方向に沿って3か所以上に設けても良い。
例えば、図9(d)に示すように、第2の円筒部242の先端に第1凸部251を設け、第4の円筒部244に第2凸部252を設けるとともに、第2の円筒部242の後端に更に他の凸部253を設けることができる。
ただし、凸部250を伝導部材被覆部231の中心線方向に沿って3か所以上設ける場合、凸部250の数が多すぎると凸部250と第2のハウジング32の孔320を形成する周囲の壁との摩擦が大きくなり、信号処理部200を第2のハウジング32に挿入しにくくなる恐れがある。したがって、凸部250は、伝導部材被覆部231の先端側と後端側との2か所に設けることがより好ましい。
In the present embodiment, the first
For example, as shown in FIG. 9D, the first
However, in the case where three or more
さらに、本実施の形態では、4個の第1凸部251を第2の円筒部242における外周面の周方向に90度間隔で設けるとともに、4個の第2凸部252を第4の円筒部244における外周面の周方向に90度間隔で設けた。
しかし、4個の第1凸部251および4個の第2凸部252は、必ずしも90度間隔で設ける必要はない。例えば、図10(a)に示すように、隣接する第1凸部251同士および隣接する第2凸部252同士の間隔が90度よりも小さくてもよいし、90度よりも大きくても良い。
ただし、伝導部材被覆部231に収容される伝導部材22を、第2のハウジング32の孔320における中心線に沿って支持するためには、複数の第1凸部251は、第2の円筒部242の中心線を対称軸として互いに対称に設けられることが好ましい。例えば、第1凸部251が4個の場合は、90度間隔で設けることが好ましい。同様に、複数の第2凸部252は、第4の円筒部244の中心線を対称軸として互いに対称に設けられることが好ましく、第2凸部252が4個の場合は、90度間隔で設けることが好ましい。
Further, in the present embodiment, four first
However, the four first
However, in order to support the
また、本実施の形態では、第1凸部251および第2凸部252を、それぞれ、中心線方向に沿うように設けた。しかし、図10(b)に示すように、第1凸部251および第2凸部252は、中心線方向に対して傾斜して設けても良い。
なおこの場合、信号処理部200を第2のハウジング32内に挿入する際には、信号処理部200を、第1凸部251および第2凸部252が中心線方向に対して傾斜する向きに回転させながら挿入することが好ましい。これにより、挿入時において、第2のハウジング32の孔320を形成する周囲の壁と第1凸部251および第2凸部252との間に生じる摩擦力を低減させることができる。
Moreover, in this Embodiment, the 1st
In this case, when the
さらに、本実施の形態では、4個の第1凸部251を、第2の円筒部242の中心線方向における同一位置において、第2の円筒部242の周方向に間隔を隔てて並ぶように設けた。同様に、4個の第2凸部252を、第4の円筒部244の中心線方向における同一位置において、第4の円筒部244の周方向に間隔を隔てて並ぶように設けた。
しかし、例えば図10(c)に示すように、複数の凸部250を、伝導部材被覆部231の中心線方向にずらして設けることで、複数の凸部250が、伝導部材被覆部231の周方向に互いに重ならないようにしてもよい。ただしこの場合、中心線方向から見た場合に、複数の凸部250が突出する方向がそれぞれ異なるように、複数の凸部250を設けるほうが好ましい。
Furthermore, in the present embodiment, the four first
However, for example, as shown in FIG. 10C, the plurality of
さらに、本実施の形態では、第2の円筒部242に第1凸部251を設けるとともに、第4の円筒部244に第2凸部252を設けることで、凸部250を伝導部材被覆部231において前端側と後端側とに分断して設けた。
しかし、例えば図10(d)に示すように、複数の凸部250を伝導部材被覆部231の前端側から後端側に亘って、一体的に設けても良い。
Furthermore, in the present embodiment, the first
However, for example, as shown in FIG. 10 (d), a plurality of
また、本実施の形態では、伝導部材被覆部231に、第1の円筒部241、第2の円筒部242、第3の円筒部243および第4の円筒部244を並べて設けることで、先端側から後端側にかけて段階的に外径が異なるように構成した。しかし、例えば、伝導部材被覆部231を、先端側から後端側にかけて、外径が連続的に変化するように構成してもよい。なお、この場合、伝導部材被覆部231の全体を、外径が連続的に変化するように構成してもよいし、図10(d)に示すように、伝導部材被覆部231の中心線方向における一部分を、外径が連続的に変化するように構成しても良い。
In the present embodiment, the first
また、本実施の形態では、第1凸部251はテーパ部251aと平坦部251bとを有していたが、第1凸部251は必ずしもテーパ部251aを有する必要はない。第1凸部251の形状としては、第2のハウジング32の第2の円柱孔322を形成する壁に当接して第2の円筒部242を支持することができれば、あらゆる形状を採用することができる。
同様に、第2凸部252は必ずしもテーパ部252aを有する必要はなく、第2凸部252の形状としては、第4の円柱孔324を形成する壁に当接して第4の円筒部244を支持することができれば、あらゆる形状を採用することができる。
In the present embodiment, the first
Similarly, the second
なお、図9および図10に示す伝導部材被覆部231の形態は一例であり、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。例えば、図9(a)〜(d)、図10(a)〜(d)に示す各形態を任意に組み合わせてもよい。
In addition, the form of the conductive
1…内燃機関、2…シリンダブロック、3…ピストン、4…シリンダヘッド、5…圧力検出装置、6…制御装置、7…シール部材、8…伝送ケーブル、10…圧電素子、21…回路基板部、22…伝導部材、23…覆い部材、231…伝導部材被覆部、251…第1凸部、252…第2凸部、26…Oリング、30…ハウジング、40…ダイアフラムヘッド、50…第1の電極部、55…第2の電極部、60…絶縁リング、65…支持部材、70…コイルスプリング、71…第1のシール部材、72…第2のシール部材、100…センサ部、200…信号処理部、300…保持部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ハウジングの先端側に設けられるダイアフラムと、
前記ダイアフラムの後端側に配置され、当該ダイアフラムを介して作用する圧力に応じた出力を行う圧電素子と、
前記圧電素子からの出力を後端側に向けて伝導する伝導部材と、
内部に前記伝導部材を収容するとともに前記軸方向に沿って設けられ、前記ハウジングの前記孔に嵌合して取り付けられる伝導部材収容部とを備え、
前記伝導部材収容部は、
前記伝導部材収容部の外周面から突出するとともに当該伝導部材収容部の周方向に間隔を隔てて並び、それぞれが当該伝導部材収容部の軸方向に沿って設けられ、前記ハウジングにおける前記孔の内周面に対して当該軸方向に沿って接触して当該伝導部材収容部を支持する複数の第1凸部からなる第1凸部群と、
前記第1凸部群から後端側に離れて配置され、前記伝導部材収容部の外周面から突出するとともに当該伝導部材収容部の周方向に間隔を隔てて並び、それぞれが当該伝導部材収容部の軸方向に沿って設けられ、前記ハウジングにおける前記孔の内周面に対して当該軸方向に沿って接触して、複数の前記第1凸部とともに当該伝導部材収容部を支持する複数の第2凸部からなる第2凸部群と
を有することを特徴とする圧力検出装置。 A cylindrical housing in which a hole extending in the axial direction from the front end toward the rear end is formed;
A diaphragm provided on the front end side of the housing;
A piezoelectric element that is arranged on the rear end side of the diaphragm and that performs output according to the pressure acting through the diaphragm;
A conductive member that conducts the output from the piezoelectric element toward the rear end;
A conductive member containing portion that is provided along the axial direction and accommodates the conductive member therein and is fitted and attached to the hole of the housing;
The conductive member accommodating portion is
Projecting from the outer peripheral surface of the conductive member accommodating portion and arranged at intervals in the circumferential direction of the conductive member accommodating portion , each being provided along the axial direction of the conductive member accommodating portion, and inside the hole in the housing a first projection group including a plurality of first convex portions for supporting the contact along the axial direction the conductive member accommodating portion for the peripheral surface,
The first convex portion group is disposed away from the rear end side, protrudes from the outer peripheral surface of the conductive member housing portion, and is arranged at intervals in the circumferential direction of the conductive member housing portion , each of which is the conductive member housing portion. provided along the axial direction, in contact along the axial direction against the inner peripheral surface of said hole in said housing, a plurality of the first convex portion of the plurality of supporting the conductive member receiving portion first A pressure detection device comprising: a second convex portion group including two convex portions.
前記第2凸部群における複数の前記第2凸部は、前記伝導部材収容部の前記軸方向における他の同一位置において、当該伝導部材収容部の周方向に間隔を隔てて配置されることを特徴とする請求項1記載の圧力検出装置。 The plurality of first convex portions in the first convex portion group are arranged at intervals in the circumferential direction of the conductive member accommodating portion at the same position in the axial direction of the conductive member accommodating portion,
The plurality of second convex portions in the second convex portion group are arranged at intervals in the circumferential direction of the conductive member accommodating portion at the same other position in the axial direction of the conductive member accommodating portion. The pressure detection device according to claim 1, wherein:
前記第1凸部群は、前記伝導部材収容部の周方向に90度間隔で並ぶ4つの前記第1凸部からなり、
前記第2凸部群は、前記伝導部材収容部の周方向に90度間隔で並ぶ4つの前記第2凸部からなり、
それぞれの前記第1凸部とそれぞれの前記第2凸部とは、前記軸方向から見て、互いに重なるように設けられることを特徴とする請求項1または2記載の圧力検出装置。 The conductive member accommodating portion has a cylindrical shape,
The first convex portion group includes four first convex portions arranged at intervals of 90 degrees in the circumferential direction of the conductive member accommodating portion,
The second convex portion group includes four second convex portions arranged at intervals of 90 degrees in the circumferential direction of the conductive member accommodating portion,
3. The pressure detection device according to claim 1, wherein each of the first protrusions and each of the second protrusions are provided so as to overlap each other when viewed from the axial direction.
複数の前記第2凸部は、当該第2凸部の先端部に位置し、前記伝導部材収容部の外周面からの高さが先端側から後端側に向けて徐々に高くなる傾斜部と、当該傾斜部の後端部から前記軸方向に沿って延び、当該伝導部材収容部の外周面からの高さが先端側から後端側に掛けて略一定の平坦部とをそれぞれ備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の圧力検出装置。 The plurality of first convex portions are located at the tip portion of the first convex portion, and an inclined portion in which the height from the outer peripheral surface of the conductive member housing portion gradually increases from the front end side toward the rear end side. A flat portion extending from the rear end portion of the inclined portion along the axial direction and having a substantially constant height from the outer peripheral surface of the conductive member housing portion to the rear end side from the front end side ,
The plurality of second convex portions are located at the tip portion of the second convex portion, and the inclined portion is such that the height from the outer peripheral surface of the conductive member housing portion gradually increases from the front end side toward the rear end side. A flat portion extending from the rear end portion of the inclined portion along the axial direction and having a substantially constant height from the outer peripheral surface of the conductive member housing portion to the rear end side. The pressure detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記ハウジングの先端側に設けられるダイアフラムと、
前記ダイアフラムの後端側に配置され、当該ダイアフラムを介して作用する圧力に応じた出力を行う圧電素子と、
前記圧電素子からの出力を後端側に向けて伝導する伝導部材と、
内部に前記伝導部材を収容し、外周面から突出するとともに周方向に間隔を隔てて並び、それぞれが前記軸方向に沿って延びる複数の凸部を有する伝導部材収容部とを備え、
前記伝導部材収容部は、前記ハウジングにおける前記孔の内部に挿入されており、当該伝導部材収容部の複数の前記凸部は、当該孔の内周面に接触することで変形し、弾性力により当該内周面を押圧していることを特徴とする圧力検出装置。 A cylindrical housing in which a hole extending in the axial direction from the front end toward the rear end is formed;
A diaphragm provided on the front end side of the housing;
A piezoelectric element that is arranged on the rear end side of the diaphragm and that performs output according to the pressure acting through the diaphragm;
A conductive member that conducts the output from the piezoelectric element toward the rear end;
Accommodating the conductive member therein, and a circumferentially spaced parallel beauty, conductive member receiving portion, each having a plurality of convex portions extending along the axial direction as to protrude from the outer circumferential surface,
The conductive member accommodating portion is inserted into the hole in the housing , and the plurality of convex portions of the conductive member accommodating portion are deformed by contacting the inner peripheral surface of the hole, and are elastically applied. A pressure detecting device that presses the inner peripheral surface .
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