JPH08327441A - 内燃機関用ノッキング検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動検出体の共振出力の尖鋭度Ｑを機械的に
低減可能なノッキング検出装置を提供する。 【構成】 金属製のハウジング３のカバー取付け部１７
を全周側からかしめ、樹脂製のカバー部３４をハウジン
グ３に固定する。このとき、振動吸収部８１、８２、８
３、８４（８２、８４は図示せず）が振動板４の外縁部
を下方に押圧すると同時に振動吸収部８１、８２、８
３、８４が図１に示すように撓むことで振動板４の外周
部に弾性的に接触する。したがって、ノッキング検出装
置１の作動時、振動板４の振動を抑制する働きを振動吸
収部８１、８２、８３、８４が行う。振動吸収部８１、
８２、８３、８４による振動板４の外縁部の押圧は、こ
の組付け時に同時に行われる。これにより、組付け作業
が容易で、製品間において均一な良好な検出特性を示
す。エンジンブロック２の振動が円筒状突起１８を経由
して振動板４、圧電素子５に伝達され、圧力信号に応じ
た電圧信号を圧電素子５が発生する。

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ノッキング検
出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関の点火時期制御に使用
するノッキング検出装置として、例えば特開昭６１−１
３４６３１号公報に開示されるものがある。このもの
は、圧電素子と金属薄板とシリコンゴムからなる制動板
で構成した振動検出体を接着固定し、凹状螺装体（ハウ
ジング）に保持ボルトを組み付け、段付きねじ杆部に振
動検出体と座金とアース端子をナットで締付固定してい
る。また実開昭６２−１２８３３２号公報に示される共
振型ノックセンサーは、ハウジング側に設けた段付凸部
に振動板の中央部の段付凹部を嵌合した後、ハウジング
側に振動板の凹部を溶接等により固定する方法を開示し
ている。

【０００３】特開昭５８−１３９０３０号公報に開示さ
れる片持ち梁タイプの共振型センサーでは、片持ち梁の
付け根部、中間部、先端部のいずれかの一部または全部
をシリコンゴムなどの有機弾性材料で基板側に固定する
ことで尖鋭度Ｑの低値化と応答性の向上を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭５８−１３
９０３０号公報のものでは、有機弾性材料の固着量とそ
の硬化度合、有機弾性材料の片持ち梁への塗布位置など
のばらつきにより共振出力特性が大きくばらつく。つま
り、尖鋭度Ｑの出る周波数の位置と出力自体の大きさに
ばらつきがある。したがって、製品間の特性のばらつき
が大きくなり安定した特性をもつ製品を均一に供給する
ことが困難となる。

【０００５】前記特開昭６１−１３４６３１号公報に開
示される共振型ノックセンサーによると、部品点数が多
く、また組み付け工数が多いため、組み付け作業が煩雑
になるという問題がある。本発明の目的は、組付け作業
が容易で、製品間において均一で良好な検出特性を示す
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】本発明の目的は、振動板の急峻な共振を抑
制し、尖鋭度Ｑを低値にする内燃機関用のノッキング検
出装置を提供することにある。

【０００７】

【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、内燃機関側に取付け
る取付ねじ部と内燃機関側に当接する当接面を有するハ
ウジングと、振動検出対象である圧電素子とこの圧電素
子を固定する振動板とからなる振動検出体と、前記ハウ
ジングに一体に形成され、上部に前記振動板を固定する
円筒状突起と、前記ハウジングと共に内部空間を区画形
成し、この内部空間に前記振動検出体を収容するカバー
と、このカバーの内壁に形成され、このカバーの取付時
と同時に前記振動板の外周の一部に弾性力を付与し当接
する振動緩衝部材とを備えたことを特徴とする構成を採
用する。

【０００８】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、前記振
動緩衝部材は、振動吸収性の良好な樹脂からなり、前記
カバーと一体に成形され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は、請求
項１記載の構成において、前記振動緩衝部材は、前記振
動板の外周部の複数箇所に周方向に等間隔に形成されて
いることを特徴とする。

【０００９】

【作用および発明の効果】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、ハウジングにカバーを取付
けると同時に、振動緩衝部材が振動板に当接して振動板
の振動を抑制するように押圧するため、組付けと同時に
ノッキング検出装置の尖鋭度Ｑを低値に同時設定するこ
とができるという効果がある。従って、内燃機関に合わ
せてノッキングの検出周波数の帯域を広くすることがで
きる。また、ノッキング検出装置を構成する部品点数を
減らし、組付部品を高精度に位置決めでき、組付作業を
容易にし、特性の不均一を低減することができる。

【００１０】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、振動吸収性の良好な樹脂からなるカバー
と一体に振動緩衝部材は成形されるため、振動緩衝部材
の形成、ノッキング検出装置の組付け等を簡単な作業に
より行うことができる。請求項３記載の内燃機関用ノッ
キング検出装置によると、振動板の外周部の複数箇所に
周方向に等間隔に振動緩衝部材が当接するように、カバ
ーに一体に振動緩衝部材が形成されているため、尖鋭度
Ｑをより低値にすることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。 （第１実施例）内燃機関のエンジンブロックに取り付け
られるノッキング検出装置の第１実施例を図１〜図５に
示す。

【００１２】まず図１に示すように、ノッキング検出装
置１は、共振型センサで、エンジンブロック２の外壁に
形成される雌ネジ部１１にハウジング３の取り付けボル
ト部１２がねじ固定されている。ハウジング２の内部に
振動板４と圧電素子５が収容され、圧電素子５から電気
信号を取り出す電気信号取出部６のターミナル１４がカ
バー７に固定されている。

【００１３】以下、このノッキング検出装置１の構成要
素を順に詳述する。ノッキング検出装置１は、ハウジン
グ３、振動板４、圧電素子５、電気信号取出部６及びカ
バー７などを構成要素として形成されている。 (1) ハウジング３ ハウジング３は、金属製で、エンジンブロック２にハウ
ジングボディ１５を取付ける部分で、一方の端部にエン
ジンブロック２の雌ネジ部１１にねじ結合する雄ネジ部
を有する取付ボルト部１２を有し、中央部にエンジンブ
ロック２の外壁に当接する肩部２２を有し、他方の端部
にカバー７をかしめ固定する環状のカバー取付部１７を
有する。肩部２２のエンジンブロック２との当接面との
反対面の中央部に振動板４及び圧電素子５を取り付ける
ための円筒状突起１８が形成されている。

【００１４】円筒状突起１８の形状を図３及び図４に基
づいて詳述する。円筒状突起１８は、振動板４と圧電素
子５を取付ける部分で、ハウジングボディ１５のエンジ
ンブロック２との当接面と反対側の平坦面１５ａから反
エンジンブロック側に凸状に形成されている。この凸状
突起１８は、振動板４を支持するための座面２４の内周
壁側に形成され、この座面２４で段付部２３を形成して
いる。この段付部２３の位置は、円筒状突起１８の高さ
方向の突き出し先端部側に形成されている。この座面２
４は円環状に形成され、この座幅（図４に示す（Ｂ₂ −
Ｂ₁ ）／２）は、振動板４を座らせる程度の幅に形成さ
れている。またこの座面２４の位置は座面２４の上に振
動板４と圧電素子５を載せた状態で圧電素子５の上面よ
りも高い位置に円筒状突起１８の先端部が来るようにな
っている。円筒状突起１８の先端部は、後述するように
溶接時、先端部の溶解した余肉と座面２４とで振動板４
の径方向内側端部を十分に挟み込み固定できる程度の高
さに設定されている。（図５参照。） 更に、円筒状突起の底部２２の深さはハウジングボディ
１５の平坦面１５ａよりも高い位置に設定されている。
またこの底部２２を形成するように凹部２１が形成され
ているのは、円筒状突起１８の先端を溶解し、図５に示
すように、この溶解した肉を径外方向に円環状に溶かし
込むことで振動板４の径内方向側端部を挟み固定するた
めに設けられている。したがって、底部２２の深さはこ
の溶接時に余肉を溶かし込みすることができる程度の深
さ以上あれば足りる。また凹部２１の深さは深過ぎると
円筒状突起１８の剛性が低減するためある程度の深さに
止めるのが望ましい。

【００１５】(2) 振動板４ 振動板４は、薄板円環状に形成されるもので、内燃機関
稼働時のエンジンブロック２の振動が円筒状突起１８を
伝搬してこの振動に伴う慣性振動を圧電素子５に伝達す
る役割がある。振動板４は、円環板状で、その中央部に
円状の穴が形成され、この円の穴の内径は円筒状突起１
８の先端部の外径よりも大きく、段付部２３の下側の大
径部２３ａの外径よりも小さい。これにより、円筒状突
起１８に振動板４を挿入し、座面２４に停止可能にして
いる。

【００１６】(3) 圧電素子５ 圧電素子５は、図１及び図５に示すように、振動板４の
上面に接着剤等により接着固定される。振動板４の振動
を受けてこの振動信号を電気信号に置換して電気信号を
発生するものである。圧電素子５のマイナス側端子は、
円筒状突起１８、ハウジングボディ１５及びエンジンブ
ロック２に電気的に接続されてアースされ、圧電素子５
のプラス側端子は、後述する電気信号取出部６を経てタ
ーミナル１４に接続される。この圧電素子５は、薄板円
盤状に形成されており、中央部に円形状の穴があけられ
ており、外径寸法は振動板４の外径よりも小さい。そし
て図４に示すように、円筒状突起１８の段付部２３に振
動板４と圧電素子５が嵌合された状態で圧電素子５の上
面５ａは溶接前の円筒状突起１８の先端部よりも低い位
置に設定されている。また円筒状突起１８の先端部を溶
接するとき、図５に示すように、円筒状突起１８の先端
部が溶解して振動板５の内径側部分を溶着し挟み固定す
るとき、その円筒状突起１８の溶着部分２６が圧電素子
５の径内側部分に到達しない程度に大きな内径の内穴５
ｂを有する。

【００１７】(4) 電気信号取出部６ 電気信号取出部６は、図１に示すように、圧電素子５か
ら取り出される端子に電気的に接続されるジョイント端
子３１と、このジョイント端子３１から外部に取り出さ
れるリードワイヤー３２と、このリードワイヤー３２に
電気的に接続されるターミナル１４とからなる。リード
ワイヤ３２の一方の端部はジョイント端子３１にねじ固
定され、他方の端部はターミナル１４の一方の端部に電
気的に固定されている。ターミナル１４は、カバー７に
インサート成形による固定がされている。

【００１８】(5)カバー７ カバー７は、樹脂製で、ハウジング３の内部に振動板４
と圧電素子５とジョイント端子３１並びにリードワイヤ
３２を収容するカバー部３４と、このカバー部３４と樹
脂で一体成形されるコネクタ部３５とからなる。カバー
部３４の一方側の端部はハウジング３のカバー取付け部
１７にかしめ固定されており、中央部にハウジング３と
で内部空間４５を区画形成するターミナル固定部３７を
有し、他方の端部にターミナル１４の外部接続側を収容
すると共に図示しない外部電気コネクタと接続可能な円
筒状のコネクタ部３５が形成される。コネクタ部３５
は、基本形が円筒状で、外周部分の一部に外部電気コネ
クタと嵌合脱着可能な爪部３８が形成されている。

【００１９】図２に示すように、カバー７のカバー部３
４の内壁に振動吸収部８１、８２、８３、８４が内部空
間４５内に向けて凸状に形成されている。この振動吸収
部８１、８２、８３、８４は、特許請求範囲に記載の振
動緩衝部材に相当し、周方向に９０度間隔に設けられて
おり下方に延びている。この振動吸収部８１、８２、８
３の付け根部は、カバー部３４の内壁に径方向内側に突
き出す厚肉部７１、７２、７３、７４となっている。こ
の振動吸収部８１、８２、８３、８４は、振動板４の外
周部上面に当接し、組付時当接するのであるが、そのと
き、図１に示すように径方向内側に弾性的に撓んで振動
板４を下方に押圧する。この押圧力により振動板４の振
動が抑制される。この弾性力があらかじめ所定値になる
ように振動吸収部８１、８２、８３、８４の形状、寸法
等を設定し、それに適合する成形用型を製作し、この成
形用型を用いてカバー７と一体に振動吸収部８１、８
２、８３、８４を樹脂成形する。すると、ノッキング検
出装置の作動時、ターミナル１４から取り出される出力
検出信号は尖鋭度Ｑが低い値となる。

【００２０】次に、このノッキング検出装置１の組み付
け手順について説明する。まず、振動板４の上面に圧電
素子５を接着剤等により接着し、圧電素子５を接着した
振動板を図４に示すように円筒状突起１８の先端側から
円筒状突起１８に挿入し、座面２４に振動板４の下面を
当接し嵌合する。次いで円筒状突起１８の先端部をリン
グプロジェクション溶接により振動板４の径方向内側を
図５に示すようにリングプロジェクション溶接固定す
る。図１、図５は溶接後の振動板４と円筒状突起１８と
の接合状態を示している。符号２６に示す部分が溶接部
である。

【００２１】次に、図１に示すように、電気信号取出部
６のジョイント端子３１を圧電素子５の上面側の電極に
ハンダ付けする。一方、カバー７のターミナル固定部３
７にインサート成形により固定されるターミナル１４に
あらかじめリードワイヤ３２の一端をハンダ付け固定し
ておき、このリードワイヤ３２の反対側端部をジョイン
ト端子３１にハンダ付け固定する。そしてカバー部３４
をハウジング３のカバー取付け部１７に組み付け、カバ
ー取付け部１７を全周側からかしめてカバー部３４をハ
ウジング３に固定する。

【００２２】このとき、振動吸収部８１、８２、８３、
８４が振動板４の外縁部を下方に押圧すると同時に振動
吸収部８１、８２、８３、８４が図１に示すように撓む
ことで振動板４の外周部に弾性的に接触する。したがっ
て、ノッキング検出装置１の作動時、振動板４の振動を
抑制する働きを振動吸収部８１、８２、８３、８４が行
う。振動吸収部８１、８２、８３、８４による振動板４
の外縁部の押圧は、この組付け時に同時に行われる。

【００２３】次いで、このノッキング検出装置１のハウ
ジング３の取付けボルト部１２をエンジンブロック２の
雌ネジ部１１にねじ込み固定する。これにより、エンジ
ンブロック２へのノッキング検出装置１の取付けを終了
する。次に、ノッキング検出装置１の作動について説明
する。自動車用内燃機関のエンジンブロック２にノッキ
ング検出装置１を取り付けた場合、内燃機関を稼働する
と、内燃機関の点火または着火に伴い燃焼するタイミン
グに対応するようにエンジンブロック２が振動する。こ
の振動は、ノッキング検出装置１の取付ボルト部１２、
円筒状突起１８を経由して振動板４、圧電素子５に伝達
され、振動板４から受ける圧電素子５の印加応力に応じ
た電圧信号を圧電素子５が発生する。この電圧信号は、
ジョイント端子３１、リードワイヤ３２及びターミナル
１４を経由して外部に出力される。

【００２４】本実施例によると、振動板４が振動吸収部
８１、８２、８３、８４により下方に押圧されているか
ら、圧電素子５の出力信号は、尖鋭度Ｑが低値化する。
本実施例によると、ノッキング検出装置１の組付け時、
ハウジング３の円筒状突起１８に振動板４の中央部の穴
を容易に挿入することができ、しかも振動板４の中央部
に設けた穴の内壁と円筒状突起１８との外径との寸法を
あらかじめ調整により高精度に振動板４を位置決めで
き、この振動板４にあらかじめ接着された圧電素子５を
高精度に円筒状突起１８に位置決め固定される。したが
って、ノッキング検出装置１の取付け後の内燃機関稼働
時、内燃機関振動に応じた振動特性を的確に電気信号取
出部６から取り出すことができる。円筒状突起１８の段
付部２３に形成した座面２４に振動板４が高精度にしか
も取付固定を確実にしていることがよりノッキング検出
装置１の信頼度を高めている。さらには、組付け時、円
筒状突起１８に振動板４の内側の孔を挿入する際の挿入
操作が容易に行えるので組付け作業の自動化を容易に行
えコストダウンすることができる。また挿入固定後、リ
ングプロジェクション溶接により振動板４を円筒状突起
１８に高精度に位置決め固定することができる。さらに
は溶接後、振動板４の内側端部を円筒状突起１８の段付
部２３に挟み込み固定するため、ノッキング検出装置１
の使用時に製品間においてばらつきの少ない均一な検出
特性を示す高信頼度のノッキング検出装置を製作でき
る。

【００２５】更に、本実施例では、振動板４の形状は開
いた円板形状であるため内外径とも高精度に加工するこ
とができる。またハウジング３は鍛造もしくは鍛造と切
削加工などで高精度に円筒状突起１８の段付部２３を形
成することができるので、振動板４の位置決めを高精度
にできる。すなわち、円筒状突起１８への振動板４の径
方向のがたつきをほぼゼロに組付けできる。これによ
り、ノッキング検出装置の特性の製品間ばらつきを少な
くし均一な信頼度の高い製品を量産できるという効果が
ある。

【００２６】前記実施例では、振動緩衝部材に相当する
振動吸収部８１、８２、８３、８４を４箇所に形成した
が、本発明では、その個数は３、６、８個でも良く、限
定されない。振動板の周方向に同心に設けるのが望まし
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の内燃機関用ノッキング検
出装置の断面図である。

【図２】第１実施例のカバーの図１に示すII−II線断面
図である。

【図３】本発明の第１実施例のハウジングの主要部を示
す断面図である。

【図４】第１実施例のハウジングに振動板と圧電素子を
嵌合した状態で溶接前の状態を示す断面図である。

【図５】第１実施例のハウジングに振動板と圧電素子を
嵌合した状態で溶接後の状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ノッキング検出装置 ２ エンジンブロック ３ ハウジング ４ 振動板 ５ 圧電素子 ６ 電気信号取出部 ７ カバー １４ ターミナル １８ 円筒状突起 ２１ 凹部 ２２ 肩部（当接面） ２３ 段付部 ２４ 座面 ２６ 溶接部 ３１ ジョイント端子 ３２ リードワイヤ ３４ カバー部 ３５ コネクタ部 ３７ ターミナル固定部 ４１ 溶接溜り用溝 ４５ 内部空間 ８１、８２、８３、８４ 振動吸収部（振動緩衝部
材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関側に取付ける取付ねじ部と内燃
   機関側に当接する当接面を有するハウジングと、 振動検出対象である圧電素子とこの圧電素子を固定する
   振動板とからなる振動検出体と、 前記ハウジングに一体に形成され、上部に前記振動板を
   固定する円筒状突起と、 前記ハウジングと共に内部空間を区画形成し、この内部
   空間に前記振動検出体を収容するカバーと、 このカバーの内壁に形成され、このカバーの取付時と同
   時に前記振動板の外周の一部に弾性力を付与し当接する
   振動緩衝部材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】 前記振動緩衝部材は、振動吸収性の良好
   な樹脂からなり、前記カバーと一体に成形されることを
   特徴とする請求項１記載のノッキング検出装置。
3. 【請求項３】 前記振動緩衝部材は、前記振動板の外周
   部の複数箇所に周方向に等間隔に当接するように形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のノッキング検
   出装置。