JPH08304167A - 内燃機関用ノッキング検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品の組付作業を容易にし、組付時に電気的
短絡が発生するのを防止する内燃機関用ノッキング検出
装置を提供することにある。 【構成】 圧電セラミックス９、マス１１、電極板２
１、２２の各中央部に形成される穴に保持体３４を挿通
し、圧電セラミックス９、マス１１および電極板２１、
２２を弾性的に係止し一体の集積部品にする。弾性的に
係止された圧電セラミックス９、マス１１および電極板
２１、２２をハウジング２内に挿入し、保持体３４の中
央部の穴にビス２０を挿通し、ビス２０をハウジング２
内の雌ねじ部３１にねじ結合する。ハウジング２内の空
間部に樹脂を充填する。これにより、マス１１、圧電セ
ラミックス９及び電極板２１、２２の組付作業が容易に
なり、特性の信頼度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の点火時期を
検出するノッキング検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、特開昭５９−１４５９
２９号公報に開示されるように、エンジン特有の振動を
検知するノックセンサが知られている。この従来のノッ
クセンサは、マスに一体に形成されたねじ部に絶縁板、
リード板、圧電セラミックスの各孔を挿通し、前記ねじ
部を金属製の基板のねじ孔に螺合し、その基板の他面に
コネクタユニットを当接し、コネクタユニット内のター
ミナルに一体に形成されたリード部を基板の貫通小孔に
通し、リード板の端子片に接続する。この一体化された
検出部をハウジング内に挿入する。圧電セラミックスと
ハウジングとの間で導通をとるため、基板の外周部とハ
ウジングの段付き部とを溶接により固定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この特開昭５９−１４
５９２９号公報に開示されるノックセンサによると、一
体的に形成されたねじ部に絶縁部材が施されていないた
め、圧電セラミックス、リード板、絶縁板の同軸が取り
にくく位置ずれをおこし、ショートする恐れがある。同
軸を確保するため、専用の治具を使用したとしても作業
性が悪化する。また、圧電セラミックス、リード線、絶
縁板の組付において同軸がとれたとしても、電極板等の
金属部品において発生するバリによって導通（ショー
ト）する恐れがある。

【０００４】上記の問題点以外にも溶接させる固定方法
を用いているため、溶接時のスパッタによる不良が発生
しやすく、基板組付工程が煩雑である。例えば組付工程
は、基板のねじ締め、コネクタの基板への嵌合、ターミ
ナルとリード板の接続、基板のハウジングへの溶接等の
複雑な工程がある。さらには溶接により基板が歪み、圧
電セラミックスに応力が生じるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、部品の組付作業を容易に
した内燃機関用ノッキング検出装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、組付時に電気的短絡が発生す
るのを防止する内燃機関用ノッキング検出装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
内燃機関用ノッキング検出装置は、振動検出対象である
振動体に固定される取付用ねじ部を有するハウジング
と、このハウジング内に収容され中央部に穴を有する圧
電セラミックスと、前記ハウジング内に収容され中央部
に穴を有する慣性質量としてのマスと、前記圧電セラミ
ックスと前記マスとを重ね合わせ、重ね合わせた前記圧
電セラミックスと前記マスとの両端側に設けられ、前記
圧電セラミックスの電気信号を取出す電極板と、この電
極板にそれぞれ電気的に接続され、外部に取出される各
リード線と、前記圧電セラミックス、前記マス、前記電
極板および前記絶縁板の中央部の穴に挿通され、前記圧
電セラミックス、前記マスおよび前記電極板を個々に分
離しないように係止する弾性スナップフィット部を有
し、中央部に挿通穴を有する保持体と、前記保持体の挿
通穴に挿通し、前記圧電セラミックス、前記マス、前記
電極板、前記絶縁板および前記保持体を前記ハウジング
にねじ止固定するねじ部材と、前記ハウジング内の空間
部に充填される樹脂とを備えたことを特徴とする構成を
採用する。

【０００７】本発明の請求項２記載の内燃機関用ノッキ
ング検出装置は、請求項１記載の構成において、前記保
持体は、円筒部と前記円筒部の一端側から軸方向に延び
る係止部とからなり、係止部は、弾性を有する爪部を有
することを特徴とする。本発明の請求項３記載の内燃機
関用ノッキング検出装置の組付け方法は、前記圧電セラ
ミックス、前記マス、前記電極板の各中央部に形成され
る穴に保持体を挿通し、前記圧電セラミックス、前記マ
スおよび前記電極板を弾性的に係止する工程と、弾性的
に係止された前記圧電セラミックス、前記マスおよび前
記電極板を前記ハウジング内に挿入し、前記保持体の中
央部の穴にねじ部材を挿通し、このねじ部材をハウジン
グ内のねじ穴にねじ結合する工程と、前記ハウジング内
の空間部に樹脂を充填する工程とを含むことを特徴とす
る。

【０００８】

【作用および発明の効果】本発明の請求項１記載の内燃
機関用ノッキング検出装置によると、組付のとき、マ
ス、圧電セラミックス及び電極が保持体により一体化さ
れた集積部品となるので、この集積部品の取扱が容易と
なり、ハウジングへの組付作業が容易になる。また、組
付時に、圧電セラミックス、マスおよび電極板の中心部
の穴に保持体が案内されるため、圧電セラミックス、マ
スおよび電極板の径方向および軸方向のがたつきを小さ
くすることができる。これにより、組付のときにねじ部
材を保持体の穴に容易に挿通することができるため、ね
じ部材をハウジングの雌ねじ部に容易にねじ締めするこ
とができる。従って組付作業がさらに容易に行えるとい
う効果がある。

【０００９】本発明の請求項２記載の内燃機関用ノッキ
ング検出装置によると、保持体の円筒部の一端側から軸
方向に延びる係止部は、弾性を有する爪部を有するた
め、組付のとき、マス、圧電セラミックス及び電極が保
持体により一体化された集積部品となる。本発明の請求
項３記載の内燃機関用ノッキング検出装置の組付方法に
よると、マス、圧電セラミックス及び電極の組付作業が
容易になり、特性の信頼度を高めるという効果がある。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１はエンジンボディにノッキング検出装置を取り
付けた状態を示し、図２と図３は図１に示すII部分、II
I 部分の各拡大図、図４は電極板と抵抗体を示す斜視
図、図５は保持部材の斜視図を示している。

【００１１】まず、ノッキング検出装置組付状態ではハ
ウジング２の内部に負荷質量としてのマス１１と圧電セ
ラミックス９とを重ね合わせ、このマス１１と圧電セラ
ミックス９との両端側を電極板２１、２２で挾持し、ハ
ウジング２の内部底面に絶縁板１４を介して、下側の電
極板２２を載せ、上側の電極板１８に絶縁板１３、ワッ
シャ１８を介してねじ部材としてのビス２０を締め付
け、これらワッシャ１８、電極板２１、マス１１、圧電
セラミックス９および電極板２２をハウジング２に締付
固定している。電極板２１、２２に電気的に接続される
リード線２５、２６を内部に収容したリードワイヤ２８
が外部に取り出されている。

【００１２】以下、このノッキング検出装置４を構成す
る各部品について詳述する。 (1) ハウジング２ ハウジング２はエンジンボディ１に取付ける取付用の取
付ボルト５と、圧電セラミックス９、マス１１等を固定
するハウジングボディ７と、これらの圧電セラミックス
９、マス１１を内部に収容する円筒部８とからなり、こ
れら取付ボルト部５とハウジングボディ７と円筒部８と
は金属製で一体に形成されている。取付ボルト部５は外
周部に雄ねじ部６を有し、この雄ねじ部６がエンジンボ
ディ１の雌ねじ部２９にねじ結合している。ハウジング
ボディ７は、エンジンボディ１の外壁に当接する肩部３
０を有する。またハウジングボディ７と取付ボルト部５
の中心軸にはビス２０をねじ結合する雌ねじ部３１が形
成されている。円筒部８は、ノッキング検出装置の検出
体を構成する各構成要素を収容している。

【００１３】(2) マス１１ マス１１は、中空円筒状のもので、負荷質量として機能
し、中央に後述する保持体３４を筒軸方向に挿通する穴
１２を有する。このマス１１は、エンジンボディ１にハ
ウジング２を介してビス２０により締付固定されている
ため、エンジン稼働時にエンジンボディ１の振動ととも
に振動する。

【００１４】(3) 圧電セラミックス９ 圧電セラミックス９は、円板状で、多数の薄板状の圧電
素子が積層されて形成されて、各圧電素子が電気的に直
列に接続されて構成されている。この圧電セラミックス
９の中心部には穴１０が形成されている。 (4) 電極板２１、２２ 一方の電極板２１は圧電セラミックス９の一方の電極に
電気的に接続され、他方の電極板２２は圧電セラミック
ス９の他方の電極に電気的に接続されている。この電極
板２１と電極板２２との間には抵抗体１６が電気的かつ
機械的に接続されている。この電極板２１、２２は、そ
れぞれリード線２５、２６に接続され絶縁被覆されたリ
ードワイヤ２８により外部に取出されている。

【００１５】(5) 絶縁板１３、１４ 絶縁板１３、１４は、絶縁紙、絶縁セラミック等からな
り、一方の絶縁板１４は、薄板円板状であり、ハウジン
グボディ７と電極板２２との間に介在されており、この
絶縁板１４の中央部には穴が形成されている。他方の絶
縁板１３は、電極板２１とワッシャ１８との間に設けら
れており、薄板円板状であり、中央部に穴を有してい
る。

【００１６】(6) 保持体３４ 保持体３４は、絶縁材料、例えばナイロン系の絶縁樹脂
からなり、図５に示すように、円筒部３５と係止部３６
とからなる。係止部３６は、円筒部３５の一端から円筒
軸方向に延びる脚部３７、３８、３９と、これら脚部３
７、３８、３９の間に切込まれるスリット４０、４１、
４２からなる。脚部３７、３８、３９の径方向外側で自
由端側には径方向外側に凸状の爪部４３、４４、４５が
形成されている。円筒部３５および脚部３８の外径は、
マス１１の穴１２の内径よりもわずかに小さい。また円
筒部３５の内径と脚部３７、３８、３９の内径は、ビス
２０のねじ部をわずかなクリアランスをもって挿通する
大きさである。また保持体３４の軸長はビス２０のねじ
部の長さよりも十分に短い。

【００１７】次に、組付方法について説明する。まずハ
ウジング２の円筒部８の開口端からハウジング２の内部
に絶縁板１４を挿入する。次いで圧電セラミックス９と
マス１１とを重ね合わせ、その両端側から図４に示す電
極板２１、２２をはさみ込み、電極板２１の上側の絶縁
板１３の穴から保持体３４の係止部３６を挿通し、この
係止部３６をマス１１の穴１２、圧電セラミックス９の
穴１０の順に通す。マス１１の穴１２を係止部３６の爪
部４３、４４、４５が通過するとき、穴１２の内壁に爪
部４３、４４、４５を押圧しながら摺動する。このと
き、軸方向に脚部３７、３８、３９の弾性効果により径
内方向に脚部３７、３８、３９が縮み、爪部４３、４
４、４５が圧電セラミックス９の中央の穴１０に到達し
た時点で径方向外側に復元し固定する。このとき爪部４
３、４４、４５は、マス１１の圧電セラミックス側端部
を電極板２２との間で係止し、保持体３４から電極板２
１、マス１１、圧電セラミックス９および電極板２２の
抜けが防止される。これら電極板２１、マス１１、圧電
セラミックス９および電極板２２を一体品として取り扱
うことができる。この一体品をハウジング２の円筒部８
の一端開口部側からハウジング２内に挿入し、絶縁板１
４の上に配置し、出口側の電極板２１のワッシャ１８を
介在させて保持体３４の内穴４７にビス２０を貫通し、
ビス２０の雄ねじ部を雌ねじ部３１にねじ結合する。そ
してハウジング２の取付ボルト部５をエンジンボディ１
の雌ねじ部２９にねじ固定する。すると図１に示す取付
状態となる。

【００１８】次にノッキング検出装置４の作動について
説明する。図１に示すようにノッキング検出装置４がエ
ンジンボディ１に取付けられた状態では、エンジンが稼
働すると、エンジンの点火時期に応じて燃焼する気筒部
分のエンジンボディ１が振動する。この振動は、ノッキ
ング検出装置４の取付ボルト部５を経由して圧電セラミ
ックス９に伝達される。このとき、マス１１が負荷質量
として作用し、圧電セラミックス９は応力に応じた電圧
信号を発生する。この電圧信号は、圧電セラミックス９
の両電極から電極板２１、２２を通してリード線２５、
２６を収容するリードワイヤ２８から外部に取出され
る。この信号は、電子制御装置に入力され、演算処理さ
れて、エンジン制御信号として使用される。

【００１９】本実施例によると、組付時、マス１１、圧
電セラミックス９、電極板２１、２２および絶縁板１
３、１４が保持体３４により一体化された集積部品とな
るので、この集積部品の取扱が容易となり、ハウジング
２への組付作業が容易になり組付工数を低減できるとい
う効果がある。また本実施例では、組付時に圧電セラミ
ックス９、マス１１および電極板２１、２２の中心部の
穴に保持体３４が案内されるため、圧電セラミックス
９、マス１１および電極板２１、２２の径方向および軸
方向のがたつきを小さくすることができる。これによ
り、組付時にビス２０を保持体３４の穴４７に容易に挿
通することができるため、ビス２０をハウジング２の雌
ねじ部３１に容易にねじ締めすることができる。従って
組付作業がさらに容易に行えるという効果がある。ま
た、図２に示すように、保持体３４の肉厚ｔは十分に大
きな厚さであるから、マス１１または電極板２１、２２
の金属ばり等による組付後の電気的短絡を確実に防止す
ることができる。

【００２０】さらに本実施例では、組付後、保持体３４
の爪部４３、４４、４５が圧電セラミックス９の中央側
の穴１０に収容されるとともにマス１１と電極板２２と
の間に周囲部品との間での位置ずれがないので、例えば
熱収縮チューブ等によりねじへの固定が不要となるの
で、組付時のねじ締め等が容易に行えるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるノッキング検出装置の取
付状態を示す断面図である。

【図２】図１に示すII部分の拡大図である。

【図３】図１に示すIII 部分の拡大図である。

【図４】本発明の実施例による電極板と抵抗体とを接続
した部品を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施例による保持体の斜視図である。

【符号の説明】

１ エンジンボディ（振動体） ２ ハウジング ４ ノッキング検出装置 ５ 取付ボルト部 ６ 雄ねじ部（取付用ねじ部） ７ ハウジングボディ ８ 円筒部 ９ 圧電セラミックス １１ マス １３、１４ 絶縁板 １６ 抵抗体 １８ ワッシャ ２０ ビス（ねじ部材） ２１、２２ 電極板 ２５、２６ リード線 ２８ リードワイヤ ３４ 保持体 ３５ 円筒部 ３６ 係止部 ３７、３８、３９ 脚部 ４０、４１、４２ スリット ４３、４４、４５ 爪部（弾性スナップフィット部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動検出対象である振動体に固定される
   取付用ねじ部を有するハウジングと、 このハウジング内に収容され中央部に穴を有する圧電セ
   ラミックスと、 前記ハウジング内に収容され中央部に穴を有する慣性質
   量としてのマスと、 前記圧電セラミックスと前記マスとを重ね合わせ、重ね
   合わせた前記圧電セラミックスと前記マスとの両端側に
   設けられ、前記圧電セラミックスの電気信号を取出す電
   極板と、 この電極板にそれぞれ電気的に接続され、外部に取出さ
   れる各リード線と、 前記圧電セラミックス、前記マス、前記電極板および前
   記絶縁板の中央部の穴に挿通され、前記圧電セラミック
   ス、前記マスおよび前記電極板を個々に分離しないよう
   に係止する弾性スナップフィット部を有し、中央部に挿
   通穴を有する保持体と、 前記保持体の挿通穴に挿通し、前記圧電セラミックス、
   前記マス、前記電極板、前記絶縁板および前記保持体を
   前記ハウジングにねじ止固定するねじ部材と、 前記ハウジング内の空間部に充填される樹脂とを備えた
   ことを特徴とする内燃機関用ノッキング検出装置。
2. 【請求項２】 前記保持体は、円筒部と前記円筒部の一
   端側から軸方向に延びる係止部とからなり、係止部は、
   弾性を有する爪部を有することを特徴とする請求項１記
   載の内燃機関用ノッキング検出装置。
3. 【請求項３】 前記圧電セラミックス、前記マス、前記
   電極板の各中央部に形成される穴に保持体を挿通し、前
   記圧電セラミックス、前記マスおよび前記電極板を弾性
   的に係止する工程と、 弾性的に係止された前記圧電セラミックス、前記マスお
   よび前記電極板を前記ハウジング内に挿入し、前記保持
   体の中央部の穴にねじ部材を挿通し、このねじ部材をハ
   ウジング内のねじ穴にねじ結合する工程と、 前記ハウジング内の空間部に樹脂を充填する工程とを含
   むことを特徴とする内燃機関用ノッキング検出装置の組
   付方法。