JPH0594742U - Pressure sensor - Google Patents
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- JPH0594742U JPH0594742U JP4179592U JP4179592U JPH0594742U JP H0594742 U JPH0594742 U JP H0594742U JP 4179592 U JP4179592 U JP 4179592U JP 4179592 U JP4179592 U JP 4179592U JP H0594742 U JPH0594742 U JP H0594742U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力の検出感度を向上させ、低圧レンジでの
検出特性を安定させる。
【構成】 ケーシング１２にはおねじ部１２Ｄの前，後
に位置して薄肉円筒状のダイヤフラム１２Ｂと他のダイ
ヤフラム１２Ｅとを設け、筒状突出部１２Ｆ内にウェイ
ト１８を各カシメ部１２Ｇで位置決めすることにより、
環状段部１２Ｊとコンタクトプレート１５との間で挟持
した圧電体１４に初期荷重を付与する。そして、受圧部
１２Ａに圧力が作用したときにはダイヤフラム１２Ｂ，
１２Ｅが共に弾性変形し、受圧ロッド１３を矢示Ｂ方向
に大きく変位させることができる。
(57) [Abstract] [Purpose] To improve the pressure detection sensitivity and stabilize the detection characteristics in the low pressure range. [Structure] A casing 12 is provided with a thin-walled cylindrical diaphragm 12B and another diaphragm 12E which are positioned in front of and behind a male screw portion 12D, and a weight 18 is positioned by a caulking portion 12G in a cylindrical protruding portion 12F. By
An initial load is applied to the piezoelectric body 14 sandwiched between the annular step portion 12J and the contact plate 15. When pressure acts on the pressure receiving portion 12A, the diaphragm 12B,
Both 12E are elastically deformed, and the pressure receiving rod 13 can be largely displaced in the arrow B direction.
Description
【０００１】[0001]
本考案は、例えば自動車用エンジンの燃焼圧等を検出するのに好適に用いられ る圧力センサに関し、特に、圧電体を用いて圧力を検出するようにした圧力セン サに関する。 The present invention relates to a pressure sensor that is preferably used to detect, for example, the combustion pressure of an automobile engine, and more particularly to a pressure sensor that detects pressure using a piezoelectric body.
【０００２】[0002]
一般に、段付筒状に形成され、一端側が外部からの圧力に応じて変位するダイ ヤフラムとなったケーシングと、該ケーシング内に設けられ、該ケーシング内を 前記ダイヤフラムの変位に応じて軸方向に変位する受圧ロッドと、前記ケーシン グ内に設けられ、該受圧ロッドの変位に基づき前記圧力に対応した検出信号を出 力する圧電体と、該圧電体に初期荷重を付与する荷重調整部材とからなる圧力セ ンサは、例えば特願平２−９６９７０号等によって知られている。 Generally, a casing having a stepped tubular shape, one end of which serves as a diaphragm that is displaced according to pressure from the outside, and a casing that is provided inside the casing and that is axially moved in accordance with the displacement of the diaphragm. A pressure receiving rod that displaces, a piezoelectric body that is provided in the casing and that outputs a detection signal corresponding to the pressure based on the displacement of the pressure receiving rod, and a load adjusting member that applies an initial load to the piezoelectric body. This pressure sensor is known, for example, from Japanese Patent Application No. 2-96970.
【０００３】 この種の従来技術による圧力センサでは、ケーシングの一端側に設けるダイヤ フラムを薄肉円筒状のダイヤフラムとして形成し、その先端側を比較的厚肉の受 圧部によって閉塞し、エンジンの燃焼圧等の高い圧力が受圧部に作用したときで も、薄肉円筒状のダイヤフラムが軸方向に撓み変形することにより、該ダイヤフ ラム等の損傷を防止でき、高い圧力の検出が可能になるという利点がある。In a conventional pressure sensor of this type, a diaphragm provided on one end side of a casing is formed as a thin-walled cylindrical diaphragm, and the tip end side thereof is closed by a relatively thick pressure-receiving portion to allow combustion of an engine. Even if a high pressure such as pressure acts on the pressure receiving part, the thin cylindrical diaphragm can be flexibly deformed in the axial direction to prevent damage to the diaphragm, etc., and it is possible to detect high pressure. There is.
【０００４】 ここで、この種の圧力センサに用いられる圧電体１は図３に例示する如く、チ タン酸鉛等の圧電性材料により環状に形成され、その上，下両面側にはシート状 の電極１Ａ，１Ａが形成されている。また、該圧電体１は受圧ロッドと荷重調整 部材（いずれも図示せず）との間で挟持され、該荷重調整部材により矢示Ａ方向 の初期荷重が付与されている。そして、前記ダイヤフラムに作用する圧力により 受圧ロッドが矢示Ｂ方向に変位するときには、該受圧ロッドの変位（矢示Ｂ方向 ）に応じて圧電体１が圧縮変形され、このときの変形量に応じた検出信号（電圧 信号）が圧電体１の各電極１Ａ間から出力される。Here, as illustrated in FIG. 3, the piezoelectric body 1 used in this type of pressure sensor is formed in a ring shape by a piezoelectric material such as lead titanate, and has a sheet shape on the upper and lower surfaces thereof. Electrodes 1A, 1A are formed. Further, the piezoelectric body 1 is sandwiched between a pressure receiving rod and a load adjusting member (neither is shown), and an initial load in the direction of arrow A is applied by the load adjusting member. When the pressure receiving rod is displaced in the direction of arrow B by the pressure acting on the diaphragm, the piezoelectric body 1 is compressed and deformed in accordance with the displacement of the pressure receiving rod (direction of arrow B). The detected signal (voltage signal) is output from between the electrodes 1A of the piezoelectric body 1.
【０００５】[0005]
ところで、上述した従来技術では、図３に示す如く圧電体１を受圧ロッドと荷 重調整部材等との間で挟持し、該荷重調整部材により圧電体１に矢示Ａ方向の初 期荷重を付与して、該圧電体１を予め圧縮変形させるようにしているから、圧力 の検出時に受圧ロッドが矢示Ｂ方向に変位すると、圧電体１はさらに圧縮変形さ れるようになり、このときの圧縮変形量を大きくするのが難しいばかりか、この 変形量が過大になると圧電体１が破損され、圧力の検出感度を向上できないとい う問題がある。 By the way, in the above-described conventional technique, as shown in FIG. 3, the piezoelectric body 1 is sandwiched between the pressure receiving rod and the load adjusting member, and the load adjusting member applies an initial load to the piezoelectric body 1 in the direction of arrow A. Since the piezoelectric body 1 is applied to cause the piezoelectric body 1 to be compressed and deformed in advance, when the pressure receiving rod is displaced in the direction of the arrow B when the pressure is detected, the piezoelectric body 1 is further compressed and deformed. Not only is it difficult to increase the amount of compressive deformation, but if the amount of deformation is too large, the piezoelectric body 1 is damaged, and the pressure detection sensitivity cannot be improved.
【０００６】 また、ケーシングの一端側に設けたダイヤフラムを薄肉円筒状に形成し、外部 から圧力が作用したときにダイヤフラムを軸方向に撓み変形させるようにしてい るから、ダイヤフラムに高圧が作用したときには受圧ロッドを軸方向に大きく変 位させることができ、これを圧電体１によって確実に取出しうるものの、低圧が 作用したときにはダイヤフラムの撓み変形が小さくなり、受圧ロッドの軸方向変 位を圧電体１によって取出すのが難しく、低圧レンジでの圧力検出特性を安定さ せることができないという問題がある。Further, the diaphragm provided on one end side of the casing is formed into a thin-walled cylindrical shape, and when the pressure is applied from the outside, the diaphragm is bent and deformed in the axial direction. Therefore, when a high pressure acts on the diaphragm. The pressure receiving rod can be largely displaced in the axial direction, and this can be reliably taken out by the piezoelectric body 1, but when a low pressure acts, the flexural deformation of the diaphragm becomes small, and the axial displacement of the pressure receiving rod is reduced. Therefore, it is difficult to take out, and there is a problem that the pressure detection characteristics in the low pressure range cannot be stabilized.
【０００７】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は圧力の検出 感度を向上でき、低圧レンジでの検出特性を安定させることができるようにした 圧力センサを提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. The present invention provides a pressure sensor capable of improving the pressure detection sensitivity and stabilizing the detection characteristics in the low pressure range. The purpose is to
【０００８】[0008]
上述した課題を解決するために本考案が採用する構成の特徴は、当該圧力セン サのケーシングには、他端側に位置し、荷重調整部材を該ケーシング内に位置決 めする位置決め部と、該位置決め部とダイヤフラムとの間に位置し、圧力の検出 対象物に該ケーシングを取付けるための取付部と、該取付部と位置決め部との間 に位置し、前記ダイヤフラムに作用する圧力に応じて受圧ロッドが軸方向に変位 するときに、前記位置決め部が荷重調整部材と共に軸方向に変位するのを許す筒 状の薄肉部とを設け、前記受圧ロッドの変位時に前記荷重調整部材による初期荷 重を軽減させるように、圧電体を前記ケーシング内に配設したことにある。 The feature of the configuration adopted by the present invention to solve the above-mentioned problems is that the casing of the pressure sensor is positioned on the other end side and has a positioning portion for positioning the load adjusting member in the casing. It is located between the positioning part and the diaphragm, and is located between the mounting part for mounting the casing on the object to be pressure-detected and the mounting part and the positioning part, and is in accordance with the pressure acting on the diaphragm. When the pressure receiving rod is displaced in the axial direction, a cylindrical thin portion that allows the positioning part to be displaced in the axial direction together with the load adjusting member is provided, and when the pressure receiving rod is displaced, the initial load by the load adjusting member is set. In order to reduce the above, the piezoelectric body is arranged in the casing.
【０００９】[0009]
上記構成により、当該圧力センサのケーシングには取付部の前，後に位置して ダイヤフラムと筒状の薄肉部とを配設でき、外部からダイヤフラムに圧力が作用 したときには、該ダイヤフラムと共に薄肉部が軸方向に撓み変形して、受圧ロッ ドの変位量を大きくすることができる。そして、圧電体は荷重調整部材による初 期荷重によって予め圧縮変形された状態から、受圧ロッドの変位量に応じて圧縮 変形量が小さくなるように変位するので、このときの変位量に基づき圧力に対応 した検出信号を出力できる。 With the above configuration, the casing of the pressure sensor can be provided with the diaphragm and the tubular thin-walled portion in front of and behind the mounting portion, and when pressure is applied to the diaphragm from the outside, the thin-walled portion is attached to the shaft together with the diaphragm. The amount of displacement of the pressure receiving rod can be increased by flexing and deforming in the direction. Then, the piezoelectric body is displaced so that the amount of compressive deformation decreases according to the amount of displacement of the pressure receiving rod from the state of being compressed and deformed in advance by the initial load from the load adjusting member. A corresponding detection signal can be output.
【００１０】[0010]
以下、本考案の実施例による圧力センサを図１および図２に基づき燃焼圧セン サとして用いた場合を例に挙げて示す。 Hereinafter, a case where the pressure sensor according to the embodiment of the present invention is used as a combustion pressure sensor will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
【００１１】 図において、１０は自動車用エンジン本体の一部を構成するシリンダヘッドを 示し、該シリンダヘッド１０はシリンダ上に搭載され、ピストン（いずれも図示 せず）との間に燃焼室Ｃを形成している。そして、該シリンダヘッド１０には燃 焼室Ｃ内を外部と連通させるように段付穴１０Ａが形成され、該段付穴１０Ａの 上部側にはテーパ面部１０Ｂを介してねじ穴１０Ｃが設けられている。In the drawing, reference numeral 10 denotes a cylinder head which constitutes a part of an automobile engine main body. The cylinder head 10 is mounted on a cylinder, and a combustion chamber C is provided between the cylinder head 10 and a piston (neither is shown). Is forming. A stepped hole 10A is formed in the cylinder head 10 so that the inside of the combustion chamber C communicates with the outside, and a screw hole 10C is provided on the upper side of the stepped hole 10A via a tapered surface portion 10B. ing.
【００１２】 １１は圧力センサとしての燃焼圧センサ、１２は該燃焼圧センサ１１の本体を 構成するケーシングを示し、該ケーシング１２は比較的軟質の金属材料により鋳 造等の手段を用いて段付円筒状に形成され、薄肉円筒形状をなし、下端が厚肉の 受圧部１２Ａによって閉塞された小径のダイヤフラム１２Ｂと、該ダイヤフラム １２Ｂの上端側からテーパ状の肩部１２Ｃを介して上向きに延び、ダイヤフラム １２Ｂよりも大径で厚肉に形成された取付部としてのおねじ部１２Ｄと、該おね じ部１２Ｄの上端から上向きに延設され、薄肉円筒状に形成された薄肉部として の他のダイヤフラム１２Ｅと、該ダイヤフラム１２Ｅの上端から上向きに延び、 ダイヤフラム１２Ｅよりも大径で厚肉に形成された筒状突出部１２Ｆとから大略 構成されている。Reference numeral 11 denotes a combustion pressure sensor serving as a pressure sensor, and 12 denotes a casing that constitutes the main body of the combustion pressure sensor 11. The casing 12 is made of a relatively soft metal material and is stepped by means such as casting. A small-diameter diaphragm 12B formed in a cylindrical shape and having a thin-walled cylindrical shape, the lower end of which is closed by a thick-walled pressure receiving portion 12A, and extending upward from the upper end side of the diaphragm 12B through a tapered shoulder portion 12C, A male threaded portion 12D, which is larger in diameter and thicker than the diaphragm 12B and serves as a mounting portion, and a thin-walled portion that extends upward from the upper end of the male screw portion 12D and is formed into a thin-walled cylindrical shape. The diaphragm 12E and a cylindrical protrusion 12F extending upward from the upper end of the diaphragm 12E and having a larger diameter and a larger thickness than the diaphragm 12E. Is made.
【００１３】 ここで、該筒状突出部１２Ｆには、後述のウェイト１８をケーシング１２の上 端側に位置決めする位置決め部としてのカシメ部１２Ｇ，１２Ｇ，…と、該各カ シメ部１２Ｇの上側に位置し、径方向のすり割溝として形成された切欠き部１２ Ｈ，１２Ｈ，…とが設けられ、ケーシング１２のおねじ部１２Ｄ内周側にはダイ ヤフラム１２Ｂとの間に環状段部１２Ｊが形成されている。そして、該ケーシン グ１２は受圧部１２Ａが圧力の検出対象物となるエンジン本体の燃焼室Ｃに臨む ように、ダイヤフラム１２Ｂをシリンダヘッド１０の段付穴１０Ａ内に挿入する と共に、おねじ部１２Ｄをねじ穴１０Ｃに螺着し、段付穴１０Ａを気密に閉塞す べく肩部１２Ｃをテーパ面部１０Ｂに当接（密着）させるようになっている。Here, on the cylindrical protruding portion 12F, there are caulked portions 12G, 12G, ... As positioning portions for positioning a weight 18 described later on the upper end side of the casing 12, and the upper side of each caulked portion 12G. And notches 12H, 12H, ..., which are formed as radial slits, and are provided on the inner peripheral side of the male screw portion 12D of the casing 12 between the diaphragm 12B and the annular step portion. 12J is formed. The casing 12 has the diaphragm 12B inserted into the stepped hole 10A of the cylinder head 10 so that the pressure receiving portion 12A faces the combustion chamber C of the engine body, which is an object of pressure detection, and the male screw portion 12D. Is screwed into the screw hole 10C, and the shoulder portion 12C is brought into contact (close contact) with the taper surface portion 10B in order to hermetically close the stepped hole 10A.
【００１４】 １３はケーシング１２のダイヤフラム１２Ｂ内に挿入された受圧ロッドを示し 、該受圧ロッド１３は高い剛性を有する炭素鋼等の金属材料またはセラミック材 料等により小径の棒状に形成され、その下端側はケーシング１２の受圧部１２Ａ に当接する半球形状の当接部１３Ａとなっている。そして、該受圧ロッド１３の 上端側はケーシング１２のおねじ部１２Ｄ内に突出し、後述するコンタクトプレ ート１５のコンタクト部１５Ａに当接している。Reference numeral 13 denotes a pressure receiving rod inserted into the diaphragm 12B of the casing 12, and the pressure receiving rod 13 is formed of a metal material having high rigidity such as carbon steel or a ceramic material into a small-diameter rod shape, and its lower end. The side is a hemispherical contact portion 13A that contacts the pressure receiving portion 12A of the casing 12. The upper end side of the pressure receiving rod 13 projects into the male screw portion 12D of the casing 12 and abuts on a contact portion 15A of a contact plate 15 described later.
【００１５】 １４は受圧ロッド１３の上端側周囲に位置し、ケーシング１２内に設けられた 圧電体を示し、該圧電体１４は従来技術で述べた圧電体１とほぼ同様に形成され 、上，下両面にシート状の電極１４Ａ，１４Ａが形成されている（図２参照）。 また、該圧電体１４はケーシング１２の環状段部１２Ｊとコンタクトプレート１ ５との間で挟持され、下側の電極１４Ａはケーシング１２を介してアースされて いる。そして、該圧電体１４は後述の如く燃焼室Ｃ内の燃焼圧に対応した検出信 号（圧電信号）を出力し、この検出信号をコンタクトプレート１５からケーシン グ１２外に導出させる。Reference numeral 14 denotes a piezoelectric body provided around the upper end side of the pressure receiving rod 13 and provided inside the casing 12. The piezoelectric body 14 is formed in substantially the same manner as the piezoelectric body 1 described in the prior art. Sheet-shaped electrodes 14A and 14A are formed on both lower surfaces (see FIG. 2). The piezoelectric body 14 is sandwiched between the annular step portion 12J of the casing 12 and the contact plate 15, and the lower electrode 14A is grounded via the casing 12. Then, the piezoelectric body 14 outputs a detection signal (piezoelectric signal) corresponding to the combustion pressure in the combustion chamber C as described later, and the detection signal is led out of the casing 12 from the contact plate 15.
【００１６】 １５は導電性の金属板によって形成されたコンタクトプレートを示し、該コン タクトプレート１５の下端側には環状のコンタクト部１５Ａが形成され、該コン タクト部１５Ａの下面は受圧ロッド１３の上端面および圧電体１４の電極１４Ａ に図２に示す如く矢示Ａ方向に押付けられている。そして、該コンタクトプレー ト１５の軸部１５Ｂはケーシング１２内を上向きに伸長し、圧電体１４からの検 出信号を後述のコネクタ１９側からリード線（図示せず）等を介して外部に導出 させる。Reference numeral 15 denotes a contact plate formed of a conductive metal plate. An annular contact portion 15A is formed at the lower end side of the contact plate 15, and the lower surface of the contact portion 15A has a pressure receiving rod 13 at its lower surface. It is pressed against the upper end surface and the electrode 14A of the piezoelectric body 14 in the direction of arrow A as shown in FIG. The shaft portion 15B of the contact plate 15 extends upward in the casing 12, and the detection signal from the piezoelectric body 14 is led to the outside from a connector 19 side described later through a lead wire (not shown) or the like. Let
【００１７】 １６はコンタクトプレート１５の軸部１５Ｂ周囲に挿通された絶縁筒体を示し 、該絶縁筒体１６は酸化アルミニウム（アルミナ）等のセラミック材料により筒 状に形成され、その下端側はコンタクトプレート１５のコンタクト部１５Ａ上面 に当接している。そして、該絶縁筒体１６の上端側はケーシング１２のダイヤフ ラム１２Ｅ内に上向きに延び、ウェイト１８の下面に当接している。Reference numeral 16 denotes an insulating cylindrical body inserted around the shaft portion 15B of the contact plate 15. The insulating cylindrical body 16 is made of a ceramic material such as aluminum oxide (alumina) in a cylindrical shape, and the lower end side thereof is a contact. It is in contact with the upper surface of the contact portion 15A of the plate 15. The upper end of the insulating cylindrical body 16 extends upward into the diaphragm 12E of the casing 12 and contacts the lower surface of the weight 18.
【００１８】 １７は絶縁筒体１６の外周に嵌着された絶縁チューブを示し、該絶縁チューブ １７は、例えばフッ素系樹脂等の耐熱性を有する弾性樹脂材料により薄肉のチュ ーブ状に形成され、その下端側はコンタクト部１５Ａおよび圧電体１４の外周に 嵌着されている。そして、該絶縁チューブ１７は絶縁筒体１６の下端側にコンタ クトプレート１５のコンタクト部１５Ａおよび圧電体１４を図示の如く一体的に 組付けた状態でケーシング１２のおねじ部１２Ｄ内に挿入され、該ケーシング１ ２とコンタクト部１５Ａ、圧電体１４の電極１４Ａとの間等を絶縁している。Reference numeral 17 denotes an insulating tube fitted around the outer periphery of the insulating cylindrical body 16, and the insulating tube 17 is made of a heat-resistant elastic resin material such as fluorine resin in a thin tube shape. The lower end side is fitted to the outer periphery of the contact portion 15A and the piezoelectric body 14. The insulating tube 17 is inserted into the male screw portion 12D of the casing 12 in a state where the contact portion 15A of the contact plate 15 and the piezoelectric body 14 are integrally assembled on the lower end side of the insulating cylindrical body 16 as shown in the figure. The casing 12 and the contact portion 15A and the electrode 14A of the piezoelectric body 14 are insulated from each other.
【００１９】 １８は圧電体１４に初期荷重を付与する荷重調整部材としてのウェイトを示し 、該ウェイト１８は比較的比重の大きい金属材料により厚肉筒状に形成され、ケ ーシング１２の筒状突出部１２Ｆ内に摺動可能に挿嵌されている。そして、該ウ ェイト１８はケーシング１２の環状段部１２Ｊとの間で圧電体１４に絶縁筒体１ ６等を介して図２中の矢示Ａ方向に所定の初期荷重を付与すべく、筒状突出部１ ２Ｆ内に各カシメ部１２Ｇを介して位置決めされている。Reference numeral 18 denotes a weight as a load adjusting member that applies an initial load to the piezoelectric body 14. The weight 18 is formed of a metal material having a relatively large specific gravity into a thick-walled cylindrical shape, and the cylindrical projection of the casing 12 is formed. It is slidably fitted in the portion 12F. The weight 18 is connected to the annular step 12J of the casing 12 so as to apply a predetermined initial load to the piezoelectric body 14 in the direction of arrow A in FIG. 2 via the insulating cylinder 16 and the like. The protrusions 12F are positioned in the protrusions 12F via the caulking portions 12G.
【００２０】 さらに、１９はコンタクトプレート１５の軸部１５Ｂ周囲に配設されたコネク タを示し、該コネクタ１９はケーシング１２の筒状突出部１２Ｆ内にウェイト１ ８を位置決めした後に、筒状突出部１２Ｆ内にナイロン等の樹脂材料を充填する ことにより形成され、その一部はコンタクトプレート１５の軸部１５Ｂとウェイ ト１８、絶縁筒体１６との間に充填されている。そして、該コネクタ１９は軸部 １５Ｂをケーシング１２に対して確実に絶縁するようになっている。Further, reference numeral 19 denotes a connector arranged around the shaft portion 15B of the contact plate 15, and the connector 19 has a cylindrical protrusion after the weight 18 is positioned in the cylindrical protrusion 12F of the casing 12. It is formed by filling a resin material such as nylon into the portion 12F, and a part thereof is filled between the shaft portion 15B of the contact plate 15, the weight 18 and the insulating cylindrical body 16. The connector 19 is designed to insulate the shaft portion 15B from the casing 12 without fail.
【００２１】 本実施例による燃焼圧センサ１１は上述の如き構成を有するもので、次にその 検出動作について説明する。The combustion pressure sensor 11 according to the present embodiment has the above-mentioned configuration, and its detection operation will be described next.
【００２２】 まず、ケーシング１２内に設けた圧電体１４を環状段部１２Ｊとコンタクトプ レート１５のコンタクト部１５Ａとの間で挟持し、ウェイト１８により圧電体１ ４に絶縁筒体１６等を介して図２中の矢示Ａ方向に所定の初期荷重を付与すると 、ケーシング１２のダイヤフラム１２Ｂ，１２Ｅが共に弾性変形して軸方向に僅 かに延びた状態となり、圧電体１４はケーシング１２の環状段部１２Ｊとコンタ クト部１５Ａとの間で予め所定量だけ圧縮変形され、受圧ロッド１３はその両端 がケーシング１２の受圧部１２Ａとコンタクトプレート１５のコンタクト部１５ Ａとに強く当接するようになる。First, the piezoelectric body 14 provided in the casing 12 is sandwiched between the annular step portion 12J and the contact portion 15A of the contact plate 15, and the weight 18 puts the piezoelectric body 14 on the piezoelectric body 14 via the insulating cylindrical body 16 and the like. When a predetermined initial load is applied in the direction of arrow A in FIG. 2, both the diaphragms 12B and 12E of the casing 12 are elastically deformed and slightly extended in the axial direction, and the piezoelectric body 14 is formed into an annular shape of the casing 12. The stepped portion 12J and the contact portion 15A are pre-compressed and deformed by a predetermined amount, so that both ends of the pressure receiving rod 13 come into strong contact with the pressure receiving portion 12A of the casing 12 and the contact portion 15A of the contact plate 15. ..
【００２３】 次に、この状態で当該燃焼圧センサ１１をシリンダヘッド１０の段付穴１０Ａ に図１に示す如く実装し、燃焼室Ｃ内の燃焼圧がケーシング１２の受圧部１２Ａ に作用すると、この圧力によって薄肉円筒状のダイヤフラム１２Ｂが軸方向に圧 縮変形されるように弾性的に撓み、この撓み量に応じて受圧ロッド１３がケーシ ング１２内で軸方向（矢示Ｂ方向）に変位する。そして、該受圧ロッド１３の変 位はコンタクト部１５Ａ、絶縁筒体１６およびウェイト１８を介してケーシング １２の筒状突出部１２Ｆに伝えられるので、ケーシング１２の筒状突出部１２Ｆ とおねじ部１２Ｄとの間で薄肉円筒状のダイヤフラム１２Ｅがさらに軸方向に延 びるように弾性変形し、受圧ロッド１３が矢示Ｂ方向に大きく変位するのを許す ようになる。Next, in this state, the combustion pressure sensor 11 is mounted in the stepped hole 10A of the cylinder head 10 as shown in FIG. 1, and when the combustion pressure in the combustion chamber C acts on the pressure receiving portion 12A of the casing 12, This pressure causes the thin-walled cylindrical diaphragm 12B to elastically bend so as to be compressed and deformed in the axial direction, and the pressure-receiving rod 13 is displaced in the casing 12 in the axial direction (the direction of arrow B) in accordance with the amount of the bending. To do. Since the displacement of the pressure receiving rod 13 is transmitted to the tubular projecting portion 12F of the casing 12 via the contact portion 15A, the insulating tubular body 16 and the weight 18, the tubular projecting portion 12F of the casing 12 and the male screw portion 12D are connected. In the meantime, the thin-walled cylindrical diaphragm 12E is elastically deformed so as to further extend in the axial direction, and allows the pressure receiving rod 13 to be largely displaced in the arrow B direction.
【００２４】 而して、本実施例によれば、ケーシング１２の環状段部１２Ｊとコンタクトプ レート１５のコンタクト部１５Ａとの間で挟持され、ウェイト１８による矢示Ａ 方向（図２参照）の初期荷重により予め圧縮変形された圧電体１４が、受圧ロッ ド１３の矢示Ｂ方向の変位により、圧縮変形量が小さくなるように矢示Ａ方向と は逆向きに変位し、このときの変位量に基づいた検出信号を前記燃焼圧に対応し た電圧信号として圧電体１４から出力でき、この検出信号をコンタクトプレート １５を介して外部に導出できると共に、圧電体１４を燃焼圧に応じて圧縮変形量 が小さくなる方向に変位させることができ、圧電体１４が高い燃焼圧等によって 破損される等の問題を解消できる。Thus, according to this embodiment, it is sandwiched between the annular step portion 12J of the casing 12 and the contact portion 15A of the contact plate 15, and the weight 18 moves in the direction of the arrow A (see FIG. 2). The piezoelectric body 14, which has been compressed and deformed in advance by the initial load, is displaced in the direction opposite to the arrow A direction so that the amount of compressive deformation is reduced by the displacement of the pressure receiving rod 13 in the arrow B direction. A detection signal based on the amount can be output from the piezoelectric body 14 as a voltage signal corresponding to the combustion pressure, the detection signal can be output to the outside through the contact plate 15, and the piezoelectric body 14 is compressed according to the combustion pressure. It can be displaced in the direction in which the amount of deformation decreases, and the problem that the piezoelectric body 14 is damaged by a high combustion pressure or the like can be solved.
【００２５】 特に、ケーシング１２に設けた薄肉円筒状のダイヤフラム１２Ｂ，１２Ｅはシ リンダヘッド１０への取付部となるおねじ部１２Ｄの前，後に位置し、受圧部１ ２Ａに燃焼圧が作用したときにはダイヤフラム１２Ｂ，１２Ｅが共に弾性変形し て、受圧ロッド１３が矢示Ｂ方向に大きく変位するのを許すので、例えばエンジ ン本体の起動時やアイドリング時等に燃焼室Ｃ内の燃焼圧が小さく、低圧レンジ となった場合でも、このときの燃焼圧（低圧）に応じて受圧ロッド１３を矢示Ｂ 方向に確実に変位させることができ、圧電体１４による圧力検出特性を安定化さ せることかできる。Particularly, the thin-walled cylindrical diaphragms 12B and 12E provided in the casing 12 are located in front of and behind the male screw portion 12D that is a mounting portion to the cylinder head 10, and the combustion pressure acts on the pressure receiving portion 12A. Sometimes, the diaphragms 12B and 12E both elastically deform to allow the pressure receiving rod 13 to largely displace in the direction of the arrow B, so that the combustion pressure in the combustion chamber C becomes small at the time of starting the engine body or idling, for example. Even in the low pressure range, the pressure receiving rod 13 can be reliably displaced in the direction of arrow B according to the combustion pressure (low pressure) at this time, and the pressure detection characteristics of the piezoelectric body 14 can be stabilized. You can
【００２６】 従って、本実施例によれば、ウェイト１８により圧電体１４に付加した初期荷 重を圧力の検出時に減少させるようにして、圧電体１４による圧力の検出感度を 向上でき、低圧レンジでの検出特性を安定させることができる上に、高圧レンジ でも圧電体１４に過負荷が作用するのを効果的に防止でき、当該燃焼圧センサ１ １の寿命や信頼性を向上できる等、種々の効果を奏する。Therefore, according to the present embodiment, the initial load applied to the piezoelectric body 14 by the weight 18 is reduced when the pressure is detected, so that the pressure detection sensitivity of the piezoelectric body 14 can be improved, and in the low pressure range. In addition to stabilizing the detection characteristics of the combustion pressure sensor 11, it is possible to effectively prevent the piezoelectric body 14 from being overloaded even in the high pressure range, and to improve the life and reliability of the combustion pressure sensor 11. Produce an effect.
【００２７】 なお、前記実施例では、ケーシング１２の筒状突出部１２Ｆ内にウェイト１８ を各カシメ部１２Ｇによって位置決めするものとして述べたが、これに替えて、 ウェイト１８の外周におねじを形成し、筒状突出部１２Ｆの内周にめねじを形成 し、該筒状突出部１２Ｆ内にウェイト１８を螺着することにより、圧電体１４に 絶縁筒体１６等を介して初期荷重を付与するようにしてもよい。In the above embodiment, the weight 18 is positioned in the cylindrical protruding portion 12F of the casing 12 by each caulking portion 12G, but instead of this, a screw is formed on the outer periphery of the weight 18. Then, a female screw is formed on the inner circumference of the cylindrical protruding portion 12F, and the weight 18 is screwed into the cylindrical protruding portion 12F, so that an initial load is applied to the piezoelectric body 14 via the insulating cylindrical body 16 and the like. You may do so.
【００２８】 また、前記実施例では、コンタクトプレート１５の軸部１５Ｂ上端をコネクタ １９から突出させるようにしたが、これに替えて、軸部１５Ｂの上端にリード線 等を接続した状態で、これらをコネクタ１９内に埋設するようにしてもよい。Further, in the above-described embodiment, the upper end of the shaft portion 15B of the contact plate 15 is made to project from the connector 19, but instead of this, in the state where a lead wire or the like is connected to the upper end of the shaft portion 15B, May be embedded in the connector 19.
【００２９】[0029]
以上詳述した通り本考案によれば、ケーシングに、検出対象物への取付部と荷 重調整部材の位置決め部との間に位置して筒状の薄肉部を設け、ダイヤフラムに 作用する圧力に応じて受圧ロッドが軸方向に変位するときに、荷重調整部材によ る初期荷重を軽減させるようにケージング内に圧電体を配設したから、圧力の作 用時にはケーシングの薄肉部がダイヤフラムと共に弾性変形して受圧ロッドの変 位量を大きくでき、これによって圧電体の検出感度を向上できると共に、低圧レ ンジでの検出特性を安定させることができる等、種々の効果を奏する。 As described in detail above, according to the present invention, the casing is provided with the tubular thin portion located between the attachment portion to the detection object and the positioning portion of the load adjusting member, so that the pressure acting on the diaphragm can be reduced. Accordingly, when the pressure receiving rod is displaced in the axial direction, the piezoelectric body is placed in the casing so as to reduce the initial load of the load adjusting member.Therefore, when the pressure is applied, the thin wall of the casing is elastic together with the diaphragm. By deforming, the amount of displacement of the pressure receiving rod can be increased, whereby the detection sensitivity of the piezoelectric body can be improved, and the detection characteristics in the low pressure range can be stabilized.
【図１】本考案の実施例による燃焼圧センサを示す縦断
面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing a combustion pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１中の要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part in FIG.
【図３】従来技術で用いる圧電体を拡大して示す縦断面
である。FIG. 3 is an enlarged vertical cross-sectional view showing a piezoelectric body used in a conventional technique.
１０ シリンダヘッド １０Ａ 段付穴 １１ 燃焼圧センサ（圧力センサ） １２ ケーシング １２Ａ 受圧部 １２Ｂ ダイヤフラム １２Ｄ おねじ部（取付け部） １２Ｅ ダイヤフラム（薄肉部） １２Ｆ 筒状突出部 １２Ｇ カシメ部（位置決め部） １２Ｊ 環状段部 １３ 受圧ロッド １４ 圧電体 １５ コンタクトプレート １６ 絶縁筒体 １８ ウェイト（荷重調整部材） 10 Cylinder head 10A Stepped hole 11 Combustion pressure sensor (pressure sensor) 12 Casing 12A Pressure receiving part 12B Diaphragm 12D Male screw part (mounting part) 12E Diaphragm (thin part) 12F Cylindrical protrusion 12G Caulking part (positioning part) 12J Ring Step portion 13 Pressure receiving rod 14 Piezoelectric body 15 Contact plate 16 Insulating cylinder body 18 Weight (load adjusting member)
Claims (1)
らの圧力に応じて変位するダイヤフラムとなったケーシ
ングと、該ケーシング内に設けられ、該ケーシング内を
前記ダイヤフラムの変位に応じて軸方向に変位する受圧
ロッドと、前記ケーシング内に設けられ、該受圧ロッド
の変位に基づき前記圧力に対応した検出信号を出力する
圧電体と、該圧電体に初期荷重を付与する荷重調整部材
とからなる圧力センサにおいて、前記ケーシングには、
他端側に位置し、前記荷重調整部材を該ケーシング内に
位置決めする位置決め部と、該位置決め部と前記ダイヤ
フラムとの間に位置し、前記圧力の検出対象物に該ケー
シングを取付けるための取付部と、該取付部と位置決め
部との間に位置し、前記ダイヤフラムに作用する圧力に
応じて前記受圧ロッドが軸方向に変位するときに、前記
位置決め部が荷重調整部材と共に軸方向に変位するのを
許す筒状の薄肉部とを設け、前記受圧ロッドの変位時に
前記荷重調整部材による初期荷重を軽減させるように、
前記圧電体をケーシング内に配設したことを特徴とする
圧力センサ。1. A casing, which is formed in a stepped cylindrical shape and has a diaphragm whose one end side is displaced in response to an external pressure, and a casing provided in the casing, wherein the inside of the casing corresponds to a displacement of the diaphragm. From a pressure receiving rod that is displaced in a direction, a piezoelectric body that is provided in the casing and that outputs a detection signal corresponding to the pressure based on the displacement of the pressure receiving rod, and a load adjusting member that applies an initial load to the piezoelectric body. In the pressure sensor,
A positioning part located on the other end side for positioning the load adjusting member in the casing, and a mounting part located between the positioning part and the diaphragm for mounting the casing on the pressure detection target. And located between the mounting portion and the positioning portion, and when the pressure receiving rod is displaced in the axial direction according to the pressure acting on the diaphragm, the positioning portion is displaced in the axial direction together with the load adjusting member. And a thin-walled portion that allows to reduce the initial load by the load adjusting member when the pressure receiving rod is displaced,
A pressure sensor, wherein the piezoelectric body is arranged in a casing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179592U JPH0594742U (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179592U JPH0594742U (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Pressure sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0594742U true JPH0594742U (en) | 1993-12-24 |
Family
ID=12618274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4179592U Pending JPH0594742U (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0594742U (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009019834A1 (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Meiji University | Pressure sensor and method for manufacturing the same |
| JP2013007612A (en) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Non-resonance type knocking sensor |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP4179592U patent/JPH0594742U/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009019834A1 (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-12 | Meiji University | Pressure sensor and method for manufacturing the same |
| JP2013007612A (en) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Non-resonance type knocking sensor |
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