JPH056503Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関のシリンダー壁等に固結し
て、該シリンダー内のノツキングの発生を検出す
るのに用いられる共振型ノツクセンサに関する。

〈従来技術〉 この種ノツクセンサは、共振用金属薄板のすく
なくとも一面に圧電素子を一体的に貼着してなる
振動感知部材を、機関取付用のケース内に支持し
てなるものであり、前記振動感知部材の固有共振
周波数を、ノツキング振動波の周波数に一致させ
ることにより、ノツキングの発生に伴つて圧電素
子を良好に振動させ、該振動に伴い最大出力を発
生させるようにしてなるものである。

この共振型ノツクセンサは、非共振型ノツクセ
ンサに比して出力が高く、しかもバンドパスフイ
ルタが不要である利点を有し、広く市場に供され
ている。

またかかる構成にあつて、環境温度差により、
共振用金属薄板の、機関取付け用ケースとの支持
部で、両方向に熱膨張及び熱収縮により、金属薄
板の中心部に両方向の歪を生じると、設定共振周
波数に変化を生じて、適正なノツキング検知が不
能となつたり、または圧電素子の剥れを生ずるな
どの問題点が発生する。そこで、共振用金属薄板
の中央部に陥凹部を打出し形成したものが実公昭
60−32584号に開示されているように、提案され
ている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 この共振型ノツクセンサは、共振現象を利用し
ているために、パルス応答性が悪く、このため、
エネルギーの微小なノツキングや、高回転ノツク
に対しては、充分な出力を得ることができないば
かりではなく、高回転時のノツク検出に際して、
リンギングを生じ、Ｓ／Ｎ比を低下する。またエ
ンジンの条件変動に伴うノツキング周波数の変化
に対しても追随することができない等の諸欠点を
有する。

本考案は、共振用金属薄板の中央部に陥凹部を
打出し形成した共振型ノツクセンサにあつて、そ
の利点を損なわない範囲で、広帯域の周波数特性
を実現することを目的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案は、共振用金属薄板の中央部に陥凹部を
打出し形成し、該陥凹部の周囲の少なくとも一面
に環状圧電素子を貼着してなる振動感知部材を、
該陥凹部の中心位置で機関取付用のケース内に支
持してなるものにおいて、 共振用金属薄板の振動節となる、陥凹部の折曲
縁部に、屈曲抑止材を付加したことを特徴とする
ものである。

この屈曲抑止材として、該折曲縁部の上角部を
板材で覆つたり、上角部または内角部に、薄膜を
貼着したり、樹脂を塗布するなど種々の手段があ
り、いずれも、該折曲縁部の屈曲を阻害するもの
であれば良い。

〈作用〉 振動感知部材を中心位置で固定したときの、基
本的な振動モードが、該陥凹部の折曲縁部に付加
した屈曲抑止材により機械的に抑制される。これ
は共振尖鋭度Ｑの低下を意味するから、振動の立
上がり及び立下がりに対する応答が早くなる。そ
してこれにより共振周波数帯或が広がり、パルス
応答が改善されることとなる。

〈実施例〉 第１図について、本考案を適用する共振型ノツ
クセンサの一般的な構成を説明する。

２は、下面にシリンダー壁Ｗに螺合する取付ボ
ルト３を突設された凹状の螺装体であつて、キヤ
ツプ４を被着することにより、内部に取付空隙５
を備えたケース１が構成される。前記螺装体２の
底面には螺子孔６が設けられ、該螺子孔６には絶
縁材料からなる有孔保持ボルト７が螺着される。
前記保持ボルト７は、その中心に形成した螺子孔
８に上方から段付螺子杆９が螺着している。

１１は、中心部に陥凹部１２を打出し形成した
環状の金属薄板であつて、その上面に環状圧電素
子１３が貼着され、振動感知部材１０が構成され
る。さらに詳しくは、例えば、外径21mm、厚み
0.25mmのFe−Ni合金板の中央部に、へこみ径７
mmの陥凹部１２、及び内径３mmの透孔１４をプレ
ス加工により形成してから、外径16mm、内径５
mm、厚み0.25mmの環状圧電素子１３を貼り付けて
構成される。そして、この振動感知部材１０は、
金属薄板１１の透孔１４を螺子杆９に外嵌して、
その段部で係止し、前記螺子杆９に螺合したナツ
ト１５により緊締することにより、保持ボルト７
の上部に保持される。尚、金属薄板１１の上下に
は螺子杆９に外嵌された座金１６，１６が配設さ
れる。

前記キヤツプ４には、アース端子１７と、出力
用リード線１８を通すコネクタ１９，１９が挿通
され、その下端を前記キヤツプ４の内底面に形成
した凹溝２０内に臨ませている。そして前記アー
ス端子１７を金属薄板１１と電気的に接続された
上部の座金１６に接続し、出力用リード線１８を
圧電素子１３の電極に接続するようにしている。

かかる構成にあつて、ノツキングが生じると、
シリンダー壁Ｗに追従してケースが振動し、金属
薄板１１が湾曲振動し、該薄板上の圧電素子１３
に湾曲歪が与えられる。このため該歪量に略比例
する出力信号がリード線１８から取出される。

ところで、−40℃〜150℃の温度環境の変化に曝
された場合に、前記螺子杆９、座金１６，１６に
は径方向（金属薄板１１の面方向）に熱膨張又は
熱収縮を生ずる。そしてこれにより、金属薄板１
１の透孔１４の周囲には面方向の歪を生ずる。と
ころが、この歪は、金属薄板１１に形成された陥
凹部１２の環状の折曲部分２１ａにより、吸収さ
れて、金属薄板１１の陥凹部１２周囲の圧電素子
１３が接合されている板面に影響を及ぼさない。
このため、金属薄板１１と圧電素子１３の接合面
での面歪による振動感知部材１０の固有共振周波
数の変化や、圧電素子１３の剥れなどが防止され
る。

この陥凹部１２の形成により金属薄板１１は上
部の折曲縁部２１ｂを振動の節として揺動する。
そこで、この折曲縁部２１ｂには、次の各実施例
の屈曲抑止材２２が付与される。

第２図は、金属薄板１１と圧電素子１３の間
に、該圧電素子１３の保持するとともに、電極の
役割をもする環状金属板２５を介装したものであ
つて、その内径を陥凹部１２の内径よりも小さく
し、その内端縁２６を、折曲縁部２１ｂを上部で
覆うように突出している。

この構成にあつて、内端縁２６は、本考案の屈
曲抑止材２２を構成する。すなわち、該内端縁２
６で折曲縁部２１ｂの上角部を覆うように接合し
ているから、折曲縁部２１ｂの屈曲を阻害するこ
ととなり、その折曲縁部２１ｂを中心とする金属
薄板１１の揺動が抑制される。

尚、このような構成に代えて、圧電素子１３の
内径を陥凹部１２の内径よりも小さくし、その内
端縁を内方へ突出し、折曲縁部２１ｂの上角部を
覆うようにしてもよい。

第３図は、折曲縁部２１ｂの内角部に樹脂材３
０を塗着したものである。この場合にも、樹脂材
３０は、圧電素子１３の屈曲を阻害し、屈曲抑止
材２２の作用を生ずる。この樹脂材３０は、外角
部に形成してもよい。

また第４図に示すように、折曲縁部２１ｂの上
角部又は内角部に、樹脂製または金属製の薄膜３
５を貼着してもよく、この薄膜３５は同様に屈曲
抑止材２２の作用を生ずる。

前記各構成にあつて、屈曲抑止材２２を折曲縁
部２１ｂに付加したが、該折曲縁部２１ｂの屈曲
阻害により、陥凹部１２の下部の折曲縁部２１ｃ
を節とした金属薄板１１の振動を生ずる場合があ
る。そこで、前記折曲縁部２１ｃにも屈曲抑止材
２２を付加するようにしてもよい。

第５図は上述の第２図実施例による本考案のノ
ツクセンサに周波数特性Ｘと、屈曲抑止材２２を
有さない従来構成によるノツクセンサの周波数特
性Ｙとを示し、同図にあつて、共振点3dB下がつ
た周波数帯域は、本考案のものが456Hzであるの
に比して、従来のものは310Hzであり、本考案の
改善効果が認められた。

〈考案の効果〉 本考案は、上述のように、陥凹部１２を形成し
た金属薄板１１に圧電素子１３を接合して振動感
知部材１０を構成したものにあつて、前記折曲縁
部２１ｂ又は折曲縁部２１ｃに屈曲抑止材２２を
付加したから、振動感知部材１０の振動モードが
抑制され、その共振の鋭さが失われる。そして、
これにより、機械的Ｑ値が低下し、共振周波数帯
或が拡大して、微小ノツクや、高回転ノツクに対
しても適正な出力を生じるとともに、エンジンの
条件が変動しても、そのノツク周波数変化に対応
できて振動感知部材１０の変更を要しない等の優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案の実施例を示し、第１図はノ
ツクセンサの縦断側面図、第２図は第一実施例の
要部の側面図、第３図は第二実施例の同図、第４
図は第三実施例の同図、第５図は周波数特性図で
ある。 １……ケース、９……螺子杆、１０……振動感
知部材、１１……金属薄板、１２……陥凹部、１
３……圧電素子、２１ａ……折曲部分、２１ｂ，
２１ｃ……折曲縁部、２２……屈曲抑止材、２５
……金属板、２６……内端縁、３０……樹脂材、
３５……薄膜。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 共振用金属薄板の中央部に陥凹部を打出し形成
   し、該陥凹部の周囲の少なくとも一面に環状圧電
   素子を貼着してなる振動感知部材を、該陥凹部の
   中心位置で機関取付用のケース内に支持してなる
   ものにおいて、 共振用金属薄板の振動節となる、陥凹部の折曲
   縁部に、屈曲抑止材を付加したことを特徴とする
   共振型ノツクセンサ。