JPH05164645A

JPH05164645A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH05164645A
Application number: JP35092091A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Okuma; 重男大隈
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1991-12-11
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】圧力センサにおいて、圧力を長期に亘り高精
度に検出できると共に、温度補償機能を有する圧力セン
サをコンパクトに構成する。【構成】圧電体３１の上，下面に貼着された各プラス
側電極３２Ａ，各マイナス側電極３２Ｃの間を、応力軸
方向と同一方向となる分極軸Ｐ1 を有する第１の圧電体
部３１Ａ，３１Ａとし、各マイナス側電極３２Ｂ，プラ
ス側電極３２Ｄの間を、応力軸方向と逆方向となる分極
軸Ｐ2 を有する第２の圧電体部３１Ｂ，３１Ｂとして扇
状に４分割にして形成する。そして、受圧ロッド３３の
各扇状押圧面３３Ｆで前記各第１の圧電体部３１Ａを押
圧して圧力を検出し、各第２の圧電体部３１Ｂでパイロ
電気を検出し、各第１の圧電体部３１Ａに加重されるパ
イロ電気分を打消すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

【従来の技術】一般に、ケーシングと、該ケーシングの
先端側に設けられ、該ケーシングの先端側に外部から作
用する圧力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、
該ダイヤフラムに当接するように、前記ケーシング内に
設けられた受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して伝達さ
れる前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信
号として出力する圧電体とからなる圧力センサとしての
燃焼圧センサは、例えば実開昭６０−５３５号公報等に
よって知られている。

【０００３】そこで、この種の燃焼圧センサに用いられ
る圧電体を図６および図７に基づいて説明する。

【０００４】図中、１はチタン酸鉛等の圧電材料からな
る圧電体で、該圧電体１の上下面には、導電性ペースト
等からなる電極１Ａ，１Ｂが形成されている。そして、
該圧電体１は燃焼圧によるダイヤフラムの変位を受圧ロ
ッドを介して受承し、この燃焼圧に応じた電圧信号をコ
ントロールユニット（いずれも図示せず）に向けて出力
するようになっている。また、該圧電体１は図６に示す
如く、製造時に該各電極１Ａ，１Ｂを介して高電界が加
えられることにより、自発分極の向きがある程度揃えら
れて分極軸Ｐが上下方向（軸方向）に形成され、該分極
軸Ｐに対して並行な応力軸Ｆから圧力（応力）が作用す
ると、圧電体１の内部に歪みが生じ、この圧力に応じた
電荷（電圧信号）を各電極１Ａ，１Ｂを介して信号軸Ｖ
の方向に出力する所謂ｄ33型素子として構成されてい
る。

【０００５】そして、この種の従来技術による燃焼圧セ
ンサはエンジンの燃焼室に取付けられ、燃焼時の高い圧
力（燃焼圧）をダイヤフラムで受承し、該ダイヤフラム
の軸方向の変位を受圧ロッドを介して圧電体１に伝える
ことにより、該圧電体１は燃焼圧に応じた電圧信号をコ
ントロールユニット等に出力し、コントロールユニット
はこの電圧信号に基づいて燃焼圧の大小を判定し、エン
ジンへの燃料噴射時期や点火タイミング等を制御するよ
うになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、ダイヤフラムの変位を受圧ロッドを介して
圧電体１に伝達することにより、燃焼室内の高温が圧電
体１に直接的に伝わって該圧電体１が破損したりするの
を防止するようになっている。しかし、該圧電体１は図
６に示す如く、分極軸Ｐと信号軸Ｖとが同方向に形成さ
れているから、温度変化によりパイロ電気を生じ易く、
ケーシング本体，受圧ロッド等を介して燃焼室内の高温
が伝達され、圧電体１の温度が上昇すると、図７中に実
線で示す特性線２の如く、圧電体１の温度上昇によって
パイロ電気が検出信号（電圧信号）に加重され、正確に
燃焼圧を出力することができないという問題がある。

【０００７】このため、上述した従来技術によるもので
は、圧電体１の近傍に熱電対やサーミスタ等の温度セン
サを設け、該温度センサによって圧電体１の周囲温度を
検出し、コントロールユニットはこの検出温度に基づい
て該圧電体１の検出信号を補正するようになっている。
しかし、この温度センサと圧電体１は異なる信号を出力
するから、コントロールユニットの電子回路や補正プロ
グラム等が複雑化してコストが大幅に増大するばかり
か、温度センサを取付ける分だけ燃焼圧センサ全体が大
型化して取付け自由度が低下する上に、温度センサが経
年劣化した場合は正確に補正することが出来ないという
問題がある。

【０００８】本発明は上述した従来技術による問題に鑑
みなされたもので、本発明は圧電体の温度が変化した場
合でも、温度依存性のない安定した検出信号を出力でき
るようにした圧力センサを提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成は、ケーシングと、該ケー
シングの先端側に設けられ、該ケーシングの先端側に外
部から作用する圧力に応じて軸方向に変位するダイヤフ
ラムと、該ダイヤフラムに当接するように前記ケーシン
グ内に設けられた受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して
伝達される前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた
電圧信号として出力する圧電体とからなる圧力センサに
おいて、前記圧電体は応力軸方向と分極軸方向とが同一
方向となる第１の圧電体部と応力軸方向と分極軸方向と
が互いに逆方向となる第２の圧電体部とに分割して形成
し、前記受圧ロッドの圧電体押圧面側には、前記圧電体
の第１の圧電体部と対応する位置に押圧突起面を形成し
たことにある。

【００１０】さらに、前記圧電体の第１の圧電体部と第
２の圧電体部との軸方向端面の面積を同一面積となるよ
うに形成することが望ましい。

【００１１】

【作用】上記構成により、第１の圧電体部では受圧ロッ
ドの押圧突起面からの圧力を検出し、第２の圧電体部で
は温度変化によるパイロ電気のみを検出し、第１の圧電
体部に発生する温度変化によるパイロ電気を打ち消すこ
とができる。

【００１２】さらに、第１の圧電体部と第２の圧電体部
との軸方向の端面の面積を同一面積にすることにより、
前記各圧電体部に発生するパイロ電気の変化量を同程度
にでき、より正確にパイロ電気の影響を除去することが
できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例による圧力センサを、
燃焼圧センサとして用いた場合を例に挙げ、図１ないし
図５に基づき説明する。

【００１４】まず、第１の実施例を図１ないし図３に示
し説明する。

【００１５】図中、１１はケーシング、１２は後述する
ダイヤフラム１３、上カバー１４と共に該ケーシング１
１を構成するケーシング本体を示し、該ケーシング本体
１２は、その上端側が上カバー１４によって施蓋され、
後述のコンタクトプレート１９、圧電体１６等を収容し
た大径筒部１２Ａと、該大径筒部１２Ａの下端側に一体
形成され、後述の受圧ロッド１５を収容した小径筒部１
２Ｂとから段付筒状に形成され、該小径筒部１２Ｂの下
端側にはダイヤフラム１３が一体的に設けられている。
そして、該ケーシング本体１２はダイヤフラム１３がエ
ンジン本体の燃焼室内に臨むようにして、エンジン本体
のシリンダヘッド（いずれも図示せず）に取付けられ
る。

【００１６】１３はケーシング本体１２の小径筒部１２
Ｂの下端側に一体形成された薄肉円板状のダイヤフラム
を示し、該ダイヤフラム１３は燃焼室内の圧力（燃焼
圧）を受圧すると、この圧力に応じて軸方向（上，下方
向）に撓み、受圧ロッド１５を軸方向に変位させるもの
である。

【００１７】１４はケーシング本体１２の大径筒部１２
Ａの上端側にレーザ溶接等の手段を用いて固着された段
付円筒状の上カバーを示し、該上カバー１４の上側には
シリンダヘッド外へと上向きに突出する縮径部１４Ａが
形成され、該上カバー１４内には後述のリード線２０が
上向きに伸長して設けられている。

【００１８】１５はケーシング本体１２の小径筒部１２
Ｂ内に位置して軸方向に変位可能に設けられたステンレ
ス等の導電性材料により段付棒状に形成された受圧ロッ
ドを示し、該受圧ロッド１５は、小径部１５Ａと、該小
径部１５Ａの先端側に形成され、ダイヤフラム１３の上
面側に当接する球面部１５Ｂと、前記小径部１５Ａの基
端側にテーパ部１５Ｃを介して形成された大径部１５Ｄ
と、該大径部１５Ｄの上端面に、図２に示すように突出
形成された大径部１５Ｄよりも小径の筒状突起部１５Ｅ
とから構成されている。また、該筒状突起部１５Ｅの先
端面は平坦な押圧突起面としての環状押圧面１５Ｆとな
り、該環状押圧面１５Ｆは後述する圧電体１６のマイナ
ス側電極１７Ｃに銅プレート１８を介して当接するよう
に同一の環状に形成されている。そして、該受圧ロッド
１５は、燃焼圧によってダイヤフラム１３が軸方向に撓
むと、ケーシング本体１２内を軸方向に変位し、このダ
イヤフラム１３の変位を、環状押圧面１５Ｆ，銅プレー
ト１８を介してマイナス側電極１７Ｃに押圧し、この押
圧力を後述の第１の圧電体部１６Ａに対して軸方向に伝
達する。

【００１９】１６はケーシング本体１２の大径筒部１２
Ａ内に位置して、受圧ロッド１５の環状押圧面１５Ｆの
上端側に銅プレート１８を介して設けられ、チタン酸鉛
などの圧電性材料により短尺厚肉の円筒状に形成された
圧電体を示し、該圧電体１６の上面側および下面側に
は、それぞれ印刷手段など同心円状に、かつ同一面積を
有するように形成された２枚の環状シート電極がそれぞ
れ離間して貼着されている。そして、該各電極のうち、
図２に示すように上面側の内側電極がプラス側電極１７
Ａ、外側電極がマイナス側電極１７Ｂとなり、図３に示
すように下面側の内側電極がマイナス側電極１７Ｃ、外
側電極がプラス側電極１７Ｄとなり、前記マイナス側電
極１７Ｃは銅プレート１８を介して受圧ロッド１５の環
状押圧面１５Ｆに当接している。

【００２０】ここで、前記圧電体１６に貼着された電極
１７Ａ〜１７Ｄは前述した極性方向となるように、該圧
電体１６は製造時に図３に示す如く、上面側のプラス側
電極１７Ａと下面側のマイナス側電極１７Ｃとの間で
は、応力軸Ｆと同一方向となる分極軸Ｐ1 および信号軸
Ｖ1 を有する第１の圧電体部１６Ａが形成され、上面側
のマイナス側電極１７Ｂと下面側のプラス側電極１７Ｄ
との間では、応力軸Ｆと逆方向となる分極軸Ｐ2 および
信号軸Ｖ2 を有する第２の圧電体部１６Ｂが形成されて
いる。そして、第１の圧電体部１６Ａは受圧ロッド１５
の環状押圧面１５Ｆによる押圧を銅プレート１８および
マイナス側電極１７Ｃを介して受承するようになってい
るから、圧力検出部として動作し、第２の圧電体部１６
Ｂは環状押圧面１５Ｆの影響を受けないから、温度変化
によるパイロ電気を検出する温度補正検出部として動作
する。

【００２１】なお、１８は圧電体１６の下面側と受圧ロ
ッド１５の環状押圧面１５Ｆとの間に位置して設けられ
た薄肉の円板状に形成された銅プレートを示し、該銅プ
レート１８は圧電体１６の下面側に貼着されたマイナス
側電極１７Ｃ，プラス側電極１７Ｄおよび受圧ロッド１
５とを電気的に接続するものである。

【００２２】そして、前記圧電体１６の下面側のマイナ
ス側電極１７Ｃ，プラス側電極１７Ｄは、銅プレート１
８，受圧ロッド１５，ケーシング本体１２等を介してエ
ンジン本体にアースされ、上面側のプラス側電極１７
Ａ，マイナス側電極１７Ｂは、後述のコンタクトプレー
ト１９のコンタクト部１９Ａに接触して電気的に接続さ
れ、前記第１の圧電体部１６Ａと第２の圧電体部１６Ｂ
とは極性方向の異なる並列接続になっている。

【００２３】従って、該圧電体１６は、ダイヤフラム１
３が軸方向に撓んで受圧ロッド１５が軸方向に変位し、
該受圧ロッド１５の環状押圧面１５Ｆによって銅プレー
ト１８を介して第１の圧電体部１６Ａのみが軸方向に押
圧されるから、該第１の圧電体部１６Ａでは、圧縮歪が
応力軸Ｆ方向に生じ、分極軸Ｐ1 方向に分極が発生し、
信号軸Ｖ1 方向に電荷が発生する。そして、この電荷
（電圧信号）を燃焼圧に対応した検出電圧としてプラス
側電極１７Ａからコンタクトプレート１９，リード線２
０等を介してコントロールユニット（図示せず）に出力
する。

【００２４】１９は受圧ロッド１５と対向してケーシン
グ本体１２の大径筒部１２Ａ内に設けられた導電性材料
からなるコンタクトプレートを示し、該コンタクトプレ
ート１９の下端側には円板状のコンタクト部１９Ａが形
成され、該コンタクト部１９Ａの下面側は圧電体１６の
プラス側電極１７Ａ，マイナス側電極１７Ｂにそれぞれ
当接し、該コンタクトプレート１９の上端側は上カバー
１４の縮径部１４Ａ内に伸長してリード線２０にカシメ
固定されている。そして、該コンタクトプレート１９は
圧電体１６のプラス側電極１７Ａ，マイナス側電極１７
Ｂからの電圧信号をリード線２０を介してコントロール
ユニットに伝達するものである。

【００２５】２１はコンタクトプレート１９のコンタク
ト部１９Ａの上面側に当接して設けられ、絶縁性を有す
るセラミック材料により環状に形成されたアッパープレ
ートを示し、該アッパープレート２１は、後述の止めね
じ２２によってコンタクトプレート１９、圧電体１６等
を押圧して固定するときに、該止めねじ２２でコンタク
トプレート１９、圧電体１６等が損傷を防止すると共
に、コンタクトプレート１９のコンタクト部１９Ａと止
めねじ２２との間を絶縁するものである。

【００２６】２２はケーシング本体１２の大径筒部１２
Ａ内に螺着され、先端部がアッパープレート２１の上面
側に当接した止めねじを示し、該止めねじ２２は、アッ
パープレート２１，コンタクトプレート１９を介して圧
電体１６を上側から所定の荷重で押圧して初期荷重を加
えると共に、該圧電体１６、受圧ロッド１５等をダイヤ
フラム１３との間に挟持して固定するものである。

【００２７】２３はコンタクトプレート１９の外周側に
設けられた絶縁チューブを示し、該絶縁チューブ２３
は、コンタクトプレート１９と止めねじ２２等との間を
絶縁している。

【００２８】なお、電極１７Ａ〜１７Ｄおよび銅プレー
ト１８は図面においては、厚みを有するように図示して
いるが、実際にはμｍ単位およびｍｍ単位の厚さにな
り、特に、銅プレート１８は受圧ロッド１５からの変位
を第２の圧電体部１６Ｂに伝達しないようになってい
る。

【００２９】本実施例による燃焼圧センサは上述の如き
構成を有するもので、次にその作動について説明する。

【００３０】まず、エンジンの燃焼室内の混合気が点火
されて燃焼圧が発生し、この燃焼圧によりダイヤフラム
１３が軸方向に撓むと、受圧ロッド１５が軸方向に変位
し、この変位は環状押圧面１５Ｆおよび銅プレート１８
を介して第１の圧電体部１６Ａのみに伝達され、該第１
の圧電体部１６Ａでは、圧縮歪が応力軸Ｆ方向に発生
し、分極軸Ｐ1 方向に分極を生じさせ、信号軸Ｖ1 方向
に起電圧を発生させる。そして、この起電圧を第１の圧
電体部１６Ａのプラス側電極１７Ａからコンタクトプレ
ート１９，リード線２０等を介してコントロールユニッ
ト（図示せず）に出力する。

【００３１】一方、第２の圧電体部１６Ｂは、応力軸Ｆ
方向に対して逆方向を向く分極軸Ｐ2 および信号軸Ｖ2
を有すると共に、前記第１の圧電体部１６Ａとは並列に
接続され、かつ受圧ロッド１５の変位を検出しないよう
に環状押圧面１５Ｆとは離間して設けられているから、
該第２の圧電体部１６Ｂでは、温度変化によるパイロ電
気のみを信号軸Ｖ2 方向に検出し、第１の圧電体部１６
Ａに発生する信号軸Ｖ1 方向と逆方向にパイロ電気の電
圧を加えることになる。

【００３２】ところで、圧電体１６の温度変化を考える
と、第１の圧電体部１６Ａでは信号軸Ｖ1 方向、即ちマ
イナス側電極１７Ｃからプラス側電極１７Ａに向けてパ
イロ電気が発生し、第２の圧電体部１６Ｂでは前記第１
の圧電体部１６Ａの信号軸Ｖ1 とは逆方向の信号軸Ｖ2
方向、即ちマイナス側電極１７Ｂからプラス側電極１７
Ｄに向けてパイロ電気が発生することになる。そして、
圧電体１６の上面側の電極１７Ａ，１７Ｂはコンタクト
プレート１９のコンタクト部１９Ａで電気的に接続さ
れ、下面側の電極１７Ｃ，１７Ｄは銅プレート１８によ
り電気的に接続されているから、各圧電体部１６Ａ，１
６Ｂに発生する各パイロ電気は打ち消し合うことにな
る。そして、圧力検出部となる第１の圧電体部１６Ａの
温度変化によるパイロ電気の影響を除去し、検出電圧の
検出誤差を低減することができる。

【００３３】かくして、本実施例によれば、圧電体１６
を、応力軸Ｆ方向と同一方向となる分極軸Ｐ1 および信
号軸Ｖ1 を有し、小径の環状に形成された第１の圧電体
部１６Ａと、応力軸Ｆ方向と逆方向となる分極軸Ｐ2 お
よび信号軸Ｖ2 を有し、大径の環状に形成された第２の
圧電体部１６Ｂとに分割して構成し、受圧ロッド１５の
圧電体１６を押圧する面の形状を、前記第１の圧電体部
１６Ａのみを押圧する小径の環状押圧面１５Ｆとし、さ
らに前記第１の圧電体部１６Ａと第２の圧電体部１６Ｂ
とを電気的に極性の異なる方向を向く並列接続としたか
ら、第２の圧電体部１６Ｂには受圧ロッド１５からの変
位は伝達されず温度変化によるパイロ電気のみを検出
し、第１の圧電体部１６Ａの信号軸Ｖ1 方向とは逆方向
の信号軸Ｖ2 方向にパイロ電気による電圧が発生する。
そして、前記第１の圧電体部１６Ａから圧縮歪により検
出される検出電圧に加重されて出力されるパイロ電気分
を打消すことができ、温度依存性を除去して、燃焼圧力
を正確に検出することができる。

【００３４】従って本実施例では、燃焼室内の燃焼圧を
長期に亘り高精度に検出できると共に、温度補正機能を
有する燃焼圧センサをコンパクトに構成できる。そし
て、従来技術で用いた温度センサや補正用の電子回路等
を不要にでき、コントロールユニットの回路構成を簡略
化できる等、種々の効果を奏する。

【００３５】なお、前記実施例では、圧電体１６に形成
された第１の圧電体部１６Ａと第２の圧電体部１６Ｂと
を、第１の圧電体部１６Ａを小径に、第２の圧電体部１
６Ｂを大径にした環状に形成したが、本発明はこれに限
らず、第１の圧電体部１６Ａを大径に、第２の圧電体部
１６Ｂを小径にして構成し、前記大径の第１の圧電体部
１６Ａを押圧するように受圧ロッド１５の押圧突起面１
５Ｆを大径の環状に形成してもよい。

【００３６】次に、本発明の第２の実施例を図４および
図５に示し説明する。本実施例の特徴は、圧電体の第１
の圧電体部および第２の圧電体部を端面が扇状となって
交互に配列される４分割に構成し、受圧ロッドの圧電体
に当接する部分を前記各第１の圧電体部の形状に対応す
るように一対の扇状に形成したことにある。なお、前記
第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、そ
の説明を省略するものとする。

【００３７】図中、３１は本実施例の圧電体を示し、該
圧電体３１は前述した第１の実施例による圧電体１６と
同様にチタン酸鉛等の圧電性材料により短尺厚肉の円筒
状に形成され、該圧電体３１の上面側および下面側に
は、それぞれ印刷手段等により同一面積を有するように
形成された４枚の扇状シート電極がそれぞれ離間して貼
着され、該各電極のうち、図４に示すように、上面側の
一方の対向する電極がプラス側電極３２Ａ，３２Ａ、他
方の対向するマイナス側電極３２Ｂ，３２Ｂとなり、図
５に示すように、下面側の一方の対向する電極がマイナ
ス側電極３２Ｃ（一方のみ図示）、他方の対向する電極
がプラス側電極３２Ｄ（一方のみ図示）となり、前記各
マイナス側電極３２Ｃは銅プレート１８を介して後述す
る受圧ロッド３３の各扇状押圧面３３Ｆに当接する。

【００３８】ここで、前記圧電体３１に貼着された各電
極３２Ａ〜３２Ｄは前述した極性方向となるように、該
圧電体３１は製造時に図５に示す如く、上面側の各プラ
ス側電極３２Ａと下面側の各マイナス側電極３２Ｃとの
間では、応力軸Ｆと同一方向となる分極軸Ｐ1 および信
号軸Ｖ1 を有する一対の第１の圧電体部３１Ａ，３１Ａ
が形成され、上面側の各マイナス側電極３２Ｂと下面側
の各プラス側電極３２Ｄとの間では、応力軸Ｆと逆方向
となる分極軸Ｐ2 および信号軸Ｖ2 を有する一対の第２
の圧電体部３１Ｂ，３１Ｂが形成されている。そして、
各第１の圧電体部３１Ａは受圧ロッド３３の各扇状押圧
面３３Ｆによる押圧を銅プレート１８および各マイナス
側電極３２Ｃを介して受承するようになっているから、
圧力検出部として動作し、各第２の圧電体部３１Ｂは受
圧ロッド３３の各扇状押圧面３３Ｆの影響を受けないか
ら、温度変化によるパイロ電気を検出する温度補正検出
部として動作する。

【００３９】３３は受圧ロッドを示し、該受圧ロッド３
３は前述した第１の実施例の受圧ロッド１５とほぼ同様
に、小径部３３Ａと、該小径部３３Ａの先端側に形成さ
れ、ダイヤフラム１３の上面側に当接する球面部３３Ｂ
と、前記小径部３３Ａの基端側にテーパ部３３Ｃを介し
て形成された大径部３３Ｄとから構成され、該大径部３
３Ｄに扇状の切欠き部３３Ｅ，３３Ｅを形成することに
より、残りの部分は先端面が扇状をなす平坦な扇状押圧
面３３Ｆ，３３Ｆを形成している。そして、該各扇状押
圧面３３Ｆは前記圧電体３１の各マイナス側電極３２Ｃ
を銅プレート１８を介して当接するように同一形状にな
っている。

【００４０】また、前記圧電体３１は、ダイヤフラム１
３が軸方向に撓んで受圧ロッド３３が軸方向に変位し、
該受圧ロッド３３の各扇状押圧面３３Ｆによって銅プレ
ート１８を介して各第１の圧電体部３１Ａのみが軸方向
に押圧されるから、該各第１の圧電体部３１Ａでは、圧
縮歪が応力軸Ｆ方向に生じ、分極軸Ｐ1方向に分極が発
生し、信号軸Ｖ1 方向に電荷が発生する。そして、この
電荷（電圧信号）を燃焼圧に対応した燃焼圧検出信号と
して各プラス側電極３２Ａからコンタクトプレート１
９，リード線２０等を介してコントロールユニット（図
示せず）に出力する。本実施例による燃焼圧センサは上
述の如き構成を有するもので、その作動は前述した第１
の実施例とほぼ同様である。

【００４１】かくして、本実施例においては、圧電体３
１を、応力軸Ｆ方向と同一方向となる分極軸Ｐ1 および
信号軸Ｖ1 を有する一対の圧電体部３１Ａ，３１Ａと、
応力軸Ｆ方向と逆方向となる分極軸Ｐ2 および信号軸Ｖ
2 を有する一対の第２の圧電体部３１Ｂ，３１Ｂとにそ
れぞれ交互に扇状に４分割して形成し、受圧ロッド３３
の圧電体部３１を押圧する面を、前記各第１の圧電体部
３１Ａのみを押圧する扇状押圧面３３Ｆ，３３Ｆとし、
かつ銅プレート１８およびコンタクトプレート１９のコ
ンタクト部１９Ａにより各第１の圧電体部３１Ａと各第
２の圧電体部３１Ｂとが極性向きのそれぞれ異なる並列
接続としている。この結果、各第２の圧電体部３１Ｂで
は温度変化によるパイロ電気のみを検出して、各第１の
圧電体部３１Ａの信号軸Ｖ1 方向とは逆方向の信号軸Ｖ
2 方向にパイロ電気を発生させることができる。このた
め、各第１の圧電体部３１Ａで圧縮歪に加重されて出力
されるパイロ電気分を効果的に除去することができ、温
度依存性を除去でき、各第１の圧電体部３１Ａから燃焼
圧力に対応する検出電圧を正確に検出することができ
る。

【００４２】従って、前述した第１の実施例と同様の効
果を得ることができる。

【００４３】なお、前記各実施例では、圧電体１６（３
１）に第１の圧電体部１６Ａ（３１Ａ）および第２の圧
電体部１６Ｂ（３１Ｂ）を製造時に形成するものとして
述べたが、本発明はこれに限らず、第１の圧電体部１６
Ａ（３１Ａ）および第２の圧電体部１６Ｂ（３１Ｂ）を
別々に形成して、絶縁性の接着剤で厚肉の円筒状に形成
するようにしてもよい。

【００４４】また、前記第１の実施例においては、圧電
体１６を径方向に環状に２分割した場合、第２の実施例
においては、圧電体３１を扇状に４分割した場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、圧電体を径方向に
環状に３分割以上しても、扇状に２，３分割または５分
割以上にしてもよく、この場合には、圧電体の端面に形
成される第１の圧電体部，第２の圧電体部の面積を同一
面積にすると共に、受圧ロッドの押圧突起面のそれぞれ
の形状を、受圧ロッドにより押圧される第１の圧電体部
の下面側の形状と同一形状にすればよい。

【００４５】さらに、前記実施例では、圧力センサを燃
焼圧センサに用いた場合を例に挙げて説明したが、本発
明はこれに限らず、例えば空気、工業用ガス等の気体や
燃料、水等の液体の圧力を検出する圧力センサにも適用
することができる。一方、車輌のノッキングを検出する
ノッキングセンサに用いてもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明による圧力セ
ンサによれば、圧電体を応力軸方向と分極軸方向とが同
一方向となる第１の圧電体部と応力軸方向と分極軸方向
とが互いに逆方向となる第２の圧電体部とに分割して形
成し、受圧ロッドの圧電体押圧面側には、前記圧電体の
第１の圧電体部と対応する位置に押圧突起面を形成する
ことにより、ダイヤフラムで受承した圧力を受圧ロッド
の軸方向の変位とし、この変位を第１の圧電体部に押圧
突起面を介して伝達し、第１の圧電体部でこの変位を圧
力に対応した電圧信号として出力するようにし、一方、
第２の圧電体部では温度変化によるパイロ電気のみを出
力し、第１の圧電体部とは逆方向の分極軸方向にパイロ
電気を出力するから、第１の圧電体部ではパイロ電気の
影響を除去して圧力の変位に応じた電気信号のみを外部
に出力し、圧力の高精度検出を行なうことができる。

【００４７】かくして、温度補償機能を有する圧力セン
サをコンパクトに形成することができ、従来技術のよう
に温度センサを圧力センサ内に設け、該温度センサから
の信号により温度補償を外部のソフト回路等で行なう必
要がなくなり、コスト低減を図ることができる。

【００４８】さらに、前記圧電体の第１の圧電体部およ
び第２の圧電体部の端面の面積を同一にすることによ
り、圧電体の第１の圧電体部に発生するパイロ電気の電
圧を確実に打消し、より高精度の圧力検出を可能にす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す燃焼圧センサの縦
断面図である。

【図２】図１に示す受圧ロッド，銅プレートおよび圧電
体の拡大斜視図である。

【図３】図２中の矢示III-III 方向からみた圧電体の縦
断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例による受圧ロッド，銅プ
レートおよび圧電体を示す拡大斜視図である。

【図５】図４中の矢示V-V 方向からみた圧電体の縦断面
図である。

【図６】従来技術による燃焼圧センサに用いられる圧電
体の一部を拡大して示す縦断面図である。

【図７】図６中の圧電体の検出信号と温度変化との関係
を示す特性線図である。

【符号の説明】

１１ケーシング１２ケーシング本体１２Ａ大径筒部１３ダイヤフラム１５，３３受圧ロッド１５Ｆ環状押圧面（押圧突起面）１６，３１圧電体１６Ａ，３１Ａ第１の圧電体部１６Ｂ，３１Ｂ第２の圧電体部１７Ａ，１７Ｄ，３２Ａ，３２Ｄプラス側電極１７Ｂ，１７Ｃ，３２Ｂ，３２Ｃマイナス側電極３３Ｆ扇状押圧面（押圧突起面）Ｆ応力軸Ｖ1,Ｖ2 信号軸Ｐ1,Ｐ2 分極軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと、該ケーシングの先端側に
設けられ、該ケーシングの先端側に外部から作用する圧
力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、該ダイヤ
フラムに当接するように前記ケーシング内に設けられた
受圧ロッドと、該受圧ロッドを介して伝達される前記ダ
イヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信号として出
力する圧電体とからなる圧力センサにおいて、前記圧電
体は応力軸方向と分極軸方向とが同一方向となる第１の
圧電体部と応力軸方向と分極軸方向とが互いに逆方向と
なる第２の圧電体部とに分割して形成し、前記受圧ロッ
ドの圧電体押圧面側には、前記圧電体の第１の圧電体部
と対応する位置に押圧突起面を形成したことを特徴とす
る圧力センサ。
【請求項２】前記圧電体の第１の圧電体部と第２の圧
電体部との軸方向端面の面積を同一面積となるように形
成してなる請求項１記載の圧力センサ。