JPH0545542U - 環状圧電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環状圧電センサＳの内部に絶縁樹脂材ｘを良
好に充填させること。 【構成】 外周壁７ａを内周壁７ｂに対して偏心させた
金属製外皮７により集積体１を包み込んで、集積体１の
外周縁と外周壁７ａの内面との間に間隙ｓを生じさせ、
該間隙ｓの位置に引出し孔８を配設し、さらに集積体１
のリング板５に樹脂案内溝１４を三本以上形成して、金
属製外皮７の引出し孔８から絶縁樹脂材ｘを充填するよ
うにした。このため間隙ｓにより充分な流動空隙を確保
されて樹脂注入時に発生する樹脂の硬化による目詰まり
を防ぐことができると共に、前記リング板５が周方向の
いずれの位置にあっても、この樹脂案内溝１４のいずれ
かが前記間隙ｓと金属製外皮７の内周壁７ｂの内面側と
を確実に連通させるから、リング板５の前記引出し孔８
から絶縁樹脂材を注入すると、集積体１の周部から前記
樹脂案内溝１５を介して内周壁７ｂの内面側に絶縁樹脂
材が供給される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、エンジンのシリンダーヘッドに保持し、ノッキングや燃料噴射によ るシリンダ内の圧力変動を圧電素子によって検知するためのシリンダ内圧力検出 装置に用いられる圧電センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種従来のシリンダ内圧力検出装置としては、図７で示すように、環状圧電 素子とその上下の緩衝リング等とを積み重ねてなる集積体を金属製外皮で包んで 構成した環状の圧電センサＳをプラグ装着部Ｒに座定して点火プラグＴの挟圧力 により圧電センサ内の圧電素子に歪を与えて出力信号を取り出すようにしたもの が種々提案されている。さらに詳しく説明すると、プラグ装着部Ｒは、シリンダ ヘッドＰの外面から燃焼室Ｑに向かって順次穿設された径大のプラグ挿入孔ｒ₁ と、プラグ座ｒ₂ と、径小のプラグ螺合孔ｒ₃ とからなり、前記プラグ挿入孔ｒ₁ より点火プラグＴが挿入され、その雄螺子ｔ₁ を螺合孔ｒ₃ に螺子込んで、必 要に応じてガスケットリングを介してシート面ｔ₂ との間でプラグ座ｒ₂ 上の圧 電センサＳを強圧し、その火花放電部ｔ₃ を燃焼室Ｑ内に臨ませるようにしてい る。

【０００３】 そして前記シリンダーヘッドＰの振動により圧電センサＳ内の圧電素子に圧縮 歪を生じさせ、該振動に同期する出力信号を圧電素子から取出すものであり、ノ ッキングや燃料噴射時期の検出に用いられる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述のように圧電センサＳを点火プラグの締付けにより挟圧する形 式のものにあって、圧電センサＳは点火プラグＴの取付け時に締付けトルクが直 接、若しくはガスケットリングを通して作用し、圧縮応力のほか捩り応力も重畳 して加わる。このため、特性が劣化したり、剪断強度の小さい圧電素子を容易に 破壊したりする。そこで、通常、種々の構造の回止め部材と共に併用されている が、この回止め部材の使用はセンサ構造を複雑にし、生産性、経済性を損ない、 価格を高騰するほか、圧電センサＳを背高化して燃焼室内に突出する点火プラグ Ｔの火花放電部ｔ₃ を所定位置に設定することが困難となる等の問題を生ずる。

【０００５】 また、かかる構成にあって、各導電部材の絶縁を確保するために絶縁樹脂材が 充填されるが、各部材が金属製外皮内で隙間なく収納されているために、該絶縁 樹脂材を注入してもその内部で流動性を阻害されて充分に行き渡らず、該樹脂材 による絶縁を確保できないという問題もある。 本考案は、かかる従来構成の問題点を除去することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、外周壁を内周壁に対して偏心させて、外周壁の周部に径方向へ張出 す回止め周縁を形成した金属製外皮により、少なくとも環状圧電素子と、上下部 に配置されるリング板とを含む集積体を包み込んで、集積体の外周縁と外周壁の 内面との間に間隙を生じさせ、該間隙に位置する金属製外皮の上隅部に、出力信 号を取り出すための導電材が挿通する引出し孔を配設し、さらにいずれか又は両 方の前記リング板に径方向に連通する樹脂案内溝をほぼ等角度間隔で三本以上設 けて、該引出し孔から集積体の外周縁と外周壁の内面との間の間隙を経て内部に 絶縁樹脂材が充填されていることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

外周壁を内周壁に対して偏心させて、外周壁の周部に径方向へ張出す回止め周 縁を形成した金属製外皮により、少なくとも環状圧電素子と、上下部に配置され るリング板とを含む集積体を包み込んだ構成の圧電センサＳが提案された。この 圧電センサＳはその偏心構成により、径方向へ張出す回止め周縁が形成され、上 述のように回止め部材を使用することなく、締付けトルクにより捩り応力が圧電 センサＳに加わらないようにし得るものである。

【０００８】 またかかる構成にあっては、集積体の外周縁と金属製外皮の外周壁の内面との 間に生ずる間隙に位置する金属製外皮の上隅部に形成した導電材の引出し孔から 、その内部の空隙に絶縁樹脂材を充填して各導電部材を絶縁する。ところで、上 述の偏心構造により、金属製外皮内で集積体の外周縁と外周壁の内面との間に間 隙を生じる。このため該間隙に位置する金属製外皮の上隅部に、出力信号を取り 出すための導電材が挿通する引出し孔を配設し、該引出し孔から絶縁樹脂材を注 入することにより、前記間隙により充分な流動空隙を確保されて樹脂注入時に発 生する樹脂の硬化による目詰まりを防ぐことができる。

【０００９】 一方、金属製外皮と、圧電素子に接続する電極リングとの絶縁を確保するため に前記金属製外皮の内周壁の内面側にも絶縁樹脂材が充填される必要があるが、 前記絶縁樹脂材は、前記引出し孔により集積体の周方向から供給されるため、集 積体の内周縁と金属製外皮の内周壁間は、該集積体により遮断されて良好に供給 されず、前記電極リングと内周壁との電気的絶縁を良好に施すことができないこ とが予想される。ところが、前記リング板に径方向の樹脂案内溝を三以上形成し たから、該リング板の周方向の配設位置がいずれであっても、この樹脂案内溝の いずれかが前記間隙と金属製外皮の内周壁の内面側とを確実に連通させるから、 リング板の前記引出し孔から絶縁樹脂材を注入すると、集積体の周部から前記リ ング板に形成した樹脂案内溝を介して金属製外皮の内周壁の内面側に絶縁樹脂材 が供給される。

【００１０】

【実施例】

図１に従って圧電センサＳの構成を説明すると、１は集積体であって、夫々環 状に形成した圧電素子２，電極リング３，アルミナ等からなる絶縁板４を介して 積み重ね、さらにその上面に銅，アルミニュウム、ステンレス等の金属材料から なるリング板５を、下面に同材料の偏心リング板６を配置して構成され、そして 図３のように前記集積体１を金属製外皮７で包み込み、その下縁を絞り加工によ りカシメて、図１のように集積体１を金属製外皮７で囲繞して、その繋ぎ目８を 前記偏心リング板６の下面に位置させている。尚、リング板５，偏心リング板６ の角縁には面取を施し、外皮７との密着性を良好とするようにしても良い。 尚、リング板５は、図５で示すように径方向へ三本の樹脂案内溝１４が120 ° の等角度間隔で形成されている。

【００１１】 前記圧電センサＳは、金属製外皮７の外周壁７ａの形状をシリンダヘッドＰの プラグ装着部Ｒ内に形成されたプラグ座ｒ₂ の外周とほぼ一致させ、かつプラグ 螺合孔ｒ₃ の中心Ｌを前記プラグ座ｒの中心Ｄと偏位させて、前記金属製外皮７ の内周壁７ｂの円弧中心を外周壁７ａの円弧中心と偏心させプラグ螺合孔ｒ₃ の 中心Ｌ（点火プラグＴの軸心）と一致するようにしている。これにより圧電セン サＳの平面（底面）形状は、図４で示すようにその径方向の幅が全周に渡って異 なった環状となり、その外周壁７ａの偏位面に回止め周縁αが形成される。そし て、前記集積体１は内周壁７ｂに沿って配設させている。ここで、上部の金属リ ング板５は圧電素子２，３と同様の、内縁と外縁とが同心となる環状をしている が、前記偏心リング板６は金属製外皮７の偏心形状に合致させて、その内縁と外 縁の中心を夫々偏位させており、これにより偏心リング板６で底板を構成するよ うにしている。

【００１２】 かかる構成にあって、その電気的取り出し手段を説明すると、前記金属製外皮 ７内で、円弧中心の偏位によって形成される集積体１の周縁と外周壁７ａの内面 間には間隙ｓが生ずるが、図３に示すようにその最大間隙ｓの直上位置で前記金 属製外皮７の上隅部に外方へ下降傾斜する傾斜面７ｃが形成されている。そして 、該傾斜面７ｃに引出し孔８が穿設され、金属製案内パイプ９を前記引出し孔８ の周囲に半田付等の手段により傾斜面７ｃに対して直交状に固着している。また 前記電極リング板３には接続枝３ａが延成され、接続枝３ａを前記金属製外皮７ 内で、円弧中心の偏位によって形成される前記間隙ｓに位置させ、図３で示すよ うに前記引出し孔８から金属製案内パイプ９内に接続枝３ａを挿通するようにし ている。しかる後に上述したように金属製外皮７の下縁を絞り加工によりカシメ られる。

【００１３】 このようにして圧電センサＳを組み付けてから、前記金属製外皮７内には絶縁 樹脂材ｘが充填される。かかる充填手段を図６で説明する。 上述の図３のように組付けられた圧電センサＳは、絶縁樹脂材ｘが貯溜された 真空チャンバー３０内に、前記絶縁樹脂材ｘ内に浸漬される。そして、該真空チ ャンバー３０内を減圧すると、圧電センサＳ内の空気が前記引出し孔８（金属製 案内パイプ９）から気泡となって排出され、これに伴って図３矢線で示すように 、引出し孔８（金属製案内パイプ９）から金属製外皮７内へ絶縁樹脂材ｘが流入 する。このとき、上述したように、リング板５は、図５で示すように径方向へ三 箇所の樹脂案内溝１４が形成されている。このため、リング板５が周方向でいず れの位置にあってもこの樹脂案内溝１４のいずれかが前記間隙ｓと金属製外皮７ の内周壁７ｂの内面側とを確実に連通させ、このため前記樹脂案内溝１４を伝っ て絶縁樹脂ｘが金属製外皮７の内周壁７ｂと集積体１間に侵入し、その空隙が該 絶縁樹脂材ｘで充填される。これにより電極リング３と、金属製外皮７との絶縁 が確保される。 尚、上述の構成にあってはリング板５にのみ樹脂案内溝１４を形成したが、前 記偏心リング板６又は両方に形成しても良い。

【００１４】 上述のように絶縁樹脂材ｘを内部に充填された環状圧電センサＳは、接続枝３ ａに信号搬送用リード線１０を接続して、保護パイプ１２を外嵌してから、上述 のようにプラグ座ｒ₂ 上に取付けられる。そして、その上下面に点火プラグＴに より圧電センサＳに圧力が掛かった場合に、該圧力は金属製外皮７の上下面に直 接作用し、リング板５，偏心リング板６を介して圧電素子２に作用し、該圧電素 子２に前記圧力変動に比例する電圧が発生して、該電圧は電極リング板３から信 号搬送用リード線１０を介して出力信号として取出される。

【００１５】 かかる構成にあって、圧電センサＳは点火プラグＴの取付け時にそのシート面 ｔ₂ に圧接して剪断応力により締付けトルクが作用し、圧縮応力のほか捩り応力 も重畳して加わる。ところが点火プラグＴの軸心（プラグ螺合孔ｒ₃ の中心Ｌ） と前記プラグ座ｒ₂ の中心Ｄ（圧電センサＳの外周面の中心）とは偏位しており 、このため、圧電センサＳの外周面に形成された回止め周縁αはプラグ挿入孔ｒ ₁ の内周壁に衝接して回動不能となる。従って圧電センサＳには圧縮応力のみが 付与されることとなり、回止め部材を用いなくても剪断応力による圧電素子２の 破壊等が阻止される。

【００１６】

【考案の効果】

本考案の環状圧電センサＳは、金属製外皮７の外周壁７ａを内周壁７ｂに対し て偏心させて、外周壁７ａの周部に径方向へ張出す回止め周縁αを形成したから 圧電センサＳの外周面に形成された回止め周縁αはプラグ挿入孔ｒ₁ の内周壁に 衝接して回動不能となる。従って圧電センサＳには圧縮応力のみが付与されるこ ととなり、回止め部材を用いなくても剪断応力による圧電素子２の破壊等が阻止 される。また金属製外皮７により集積体１を包み込んで、集積体１の外周縁と外 周壁７ａの内面との間に間隙ｓを生じさせ、該間隙ｓの位置に引出し孔８を配設 し、さらに集積体１のリング板５に樹脂案内溝１４を三本以上形成して、金属製 外皮７の引出し孔８から絶縁樹脂材ｘを充填するようにしたから、上述の間隙ｓ により充分な流動空隙を確保されて樹脂注入時に発生する樹脂の硬化による目詰 まりを防ぐことができると共に、前記リング板５が周方向のいずれの位置にあっ ても、この樹脂案内溝１４のいずれかが前記間隙ｓと金属製外皮７の内周壁７ｂ の内面側とを確実に連通させるから、リング板５の前記引出し孔８から絶縁樹脂 材を注入すると、集積体１の周部から前記樹脂案内溝１５を介して内周壁７ｂの 内面側に絶縁樹脂材が供給され、このため金属製外皮７内において各部材の絶縁 が良好に確保され得る優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る圧電センサＳの取付け状
態を示す縦断正面図である。

【図２】図１の部分切欠平面図である。

【図３】金属製外皮７に案内パイプ９を固着する前の圧
電センサＳの縦断側面図である。

【図４】圧電センサＳの底面図である。

【図５】リング板５の斜視図である。

【図６】Ｓの絶縁樹脂材ｘの充填手段を示す概要図であ
る。

【図７】従来の実施例に係るシリンダ内圧力検出装置を
概略的に示した縦断正面図である。

【符号の説明】

Ｓ 圧電センサ Ｒ プラグ装着孔 ｒ₁ プラグ挿入孔 ｒ₂ プラグ座 １ 集積体 ２ 圧電素子 ５，６ リング板 ７ 金属製外皮 ７ｃ 傾斜面 ８ 引出し孔 ９ 案内パイプ １４ 樹脂案内溝 ｓ 間隙 ｘ 絶縁樹脂材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドのプラグ装着部に形成さ
   れたプラグ座と点火プラグとの間に挟圧保持されてシリ
   ンダ内圧力を検出する環状圧電センサにおいて、 外周壁を内周壁に対して偏心させて、外周壁の周部に径
   方向へ張出す回止め周縁を形成した金属製外皮により、
   少なくとも環状圧電素子と、上下部に配置されるリング
   板とを含む集積体を包み込んで、集積体の外周縁と外周
   壁の内面との間に間隙を生じさせ、該間隙に位置する金
   属製外皮の上隅部に、出力信号を取り出すための導電材
   が挿通する引出し孔を配設し、さらにいずれか又は両方
   の前記リング板に径方向に連通する樹脂案内溝をほぼ等
   角度間隔で三本以上設けて、該引出し孔から集積体の外
   周縁と外周壁の内面との間の間隙を経て内部に絶縁樹脂
   材が充填されていることを特徴とする環状圧電センサ。