KR100979601B1 - 노크 센서 - Google Patents

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KR100979601B1
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annular
electrode
flange portion
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소우이치 사토우
하루마사 시바타
아키토 요코이
코지 타니모토
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

과제
본 발명은, 센서 외형 형상을 바꾸는 일 없이 출력 감도를 바꿀 수 있는 센서 구조를 실현할 수 있고, 또한, 온도 변화에 수반하는 노이즈의 발생을 억제할 수 있는 노크 센서를 얻는다.
해결 수단
제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체가, 베이스(1)의 원통부(1b)에 밖에서 끼워지고, 너트(13)와 베이스(1)의 플랜지부(1a) 사이에 끼여 지지되고, 수지 몰드되어 있다. 압전 소자(5)의 지름방향 폭보다 좁은 폭을 갖는 고리형상의 부분전극(6a, 6b)이 압전 소자(5)의 표리 양면에 형성되고, 외주 단부 전극 비형성 영역의 지름방향 간격(L)과 전극막 두께(d) 사이에 L/d<80의 관계가 성립하도록 부분전극(6a, 6b)이 형성되어 있다.
노크센서

Description

노크 센서{KNOCK SENSOR}
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 노크 센서를 도시하는 종단면도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 노크 센서의 주요부를 설명하는 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 노크 센서에 있어서, 파이로 효과에 의해 압전 소자에 발생하는 전압의 거동을 도시하는 개념도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 노크 센서에 있어서, 파이로 효과에 의한 센서 출력 노이즈 평가 결과를 도시하는 데이터.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 노크 센서를 도시하는 종단면도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 노크 센서의 주요부를 설명하는 확대 단면도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 노크 센서를 도시하는 종단면도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 노크 센서의 주요부를 설명하는 확대 단면도.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 노크 센서를 도시하는 종단면도.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 노크 센서의 주요부를 설명하는 확대 단면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1, 1A : 베이스 1a : 플랜지부
1b : 원통부 5 : 압전 소자
6a, 6b : 부분전극 7 : 제 1 터미널 플레이트
7a : 고리형상부 8 : 제 2 터미널 플레이트
8a : 고리형상부 9 : 제 1 절연 시트
10 : 제 2 절연 시트 11 : 웨이트
12 : 접시 스프링(지지 수단) 13 : 너트(지지 수단)
14 : 수지 케이스 18 : 스토퍼 링(지지 수단)
100, 101, 102, 103 : 노크 센서
기술 분야
본 발명은, 볼트에 의해 내연 기관에 부착되고, 내연 기관에 노킹 진동이 생기면, 이 진동을 내부에 끼워 지지(挾持)한 압전 소자에 의해 전압 신호로 변환하고, 해당 전압 신호를 출력 신호로서 외부에 도출하는 비공진형(非共振型)의 노크 센서에 관한 것이다.
배경 기술
종래의 노크 센서는, 원통부와, 원통부의 하부에 형성된 차양부를 가지며, 나사가 원통부의 상부 외주면에 형성되어 있는 금속제 슬리브를 구비하고 있다. 그리고, 제 1 고리형상 전극판이 절연판을 사이에 두고 차양부상에 위치하도록 원통부에 밖에서 끼워지고, 고리형상 압전 소자가 제 1 고리형상 전극판상에 위치하도록 원통부에 밖에서 끼워지고, 제 2 고리형상 전극판이 고리형상 압전 소자상에 위치하도록 원통부에 밖에서 끼워지고, 또한, 웨이트가 절연판을 사이에 두고 제 2 고리형상 전극판상에 위치하도록 원통부에 밖에서 끼워져 있다. 그리고, 너트가 나사에 나사결합하여 장착되고, 해당 너트를 체결(締着)하여, 각 부재가 너트와 차양부 사이에 끼여 지지되어 있다. 또한, 합성 수지제 케이스가, 금속제 슬리브의 주위에 몰드 성형되고, 각 부재가 합성 수지제 케이스 내에 매설되어 있다.(예를 들면, 특허문헌1 참조)
이 고리형상 압전 소자는, 전극층이 그 표리의 전면(全面)에 형성되고, 또한, 두께 방향으로 분극되어 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 고리형상 전극판은, 고리형상 압전 소자와 같은 내경 및 외경을 갖는 형상으로 형성되고, 고리형상 압전 소자의 표리의 전극층에 각각 밀착하고, 전기적 접속 상태가 확보되어 있다. 또한, 접속 막대부(杆部)가 제 1 및 제 2 고리형상 전극판의 각각의 주연(周緣)에서부터 바깥쪽으로 연장되어 나오고, 합성 수지제 케이스에 일체로 형성된 커넥터부의 한 쌍의 터미널에 각각 전기적으로 접속되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 노크 센서는, 금속제 부시의 원통부 내에 삽입되는 볼트에 의해 내연 기관에 부착된다. 그리고, 내연 기관에 노킹이 발생하면, 고리형 상 압전 소자 및 웨이트 등의 구성 부품이 노킹 진동과 일체가 되어 진동한다. 이 진동이 고리형상 압전 소자에서 전압 신호로 변환된다. 이 전압 신호는, 커넥터부에 끼여 부착된 암(雌) 커플러를 통하여 외부에 출력되고, 내연 기관을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛(ECU)에 공급된다.
특허문헌1 : 일본 특개2002-257624호 공보
종래의 노크 센서에서는, 제 1 및 제 2 고리형상 전극판이 고리형상 압전 소자와 같은 내경 및 외경을 갖는 형상으로 형성되고, 또한, 제 1 및 제 2 고리형상 전극판에 접하는 고리형상 압전 소자의 표리의 전면에 전극층을 형성되어 있다. 그리고, 정전 용량은, 고리형상 압전 소자의 두께와 전극층의 면적으로 상응하는 레벨로 정해지고, 노킹 진동에 의해 취출되는 출력 신호의 레벨도 소정의 레벨로 정해진다. 그러나, 고리형상 압전 소자의 두께, 또는 직경을 바꿈으로써, 노킹 진동에 의해 취출되는 출력 신호의 레벨을 바꿀 수 있지만, 노크 센서의 외형 형상을 변경할 필요가 생겨 버린다.
이 부적합함을 해소하기 위해서는, 전극층을, 제 1 및 제 2 고리형상 전극판에 접한 고리형상 압전 소자의 표리의 전면에 형성하지 않고, 고리형상 압전 소자의 표리면에 부분적으로 형성할 필요가 있다. 그러나, 전극층을 고리형상 압전 소자의 표리면에 부분적으로 형성한 경우, 전극층의 두께에 상당하는 간극이 제 1 및 제 2 고리형상 전극판과 고리형상 압전 소자 사이에 존재하여 버려서, 이하와 같은 부적합함이 생겨 버린다.
즉, 고리형상 압전 소자는 전극층 형성부의 분극 처리를 시행할 때에, 전극층 형성부의 주변의 전극층 비형성부에도 분극 작용이 미친다. 그래서, 노크 센서의 온도 변화에 수반하는 파이로(초전(焦電)) 효과에 의해 생기는 전하는, 전극층 형성부에서는, 제 1 및 제 2 고리형상 전극판을 통하여 순서대로 완만하게 방전되지만, 전극층 비형성부에서는 축적된다. 이 고리형상 압전 소자의 전극층 비형성부에 축적된 전하는, 제 1 및 제 2 고리형상 전극판과 고리형상 압전 소자 사이에 존재한 간극에 따른 전압으로 절연 파괴를 일으켜서, 제 1 및 제 2 고리형상 전극판을 향하여 순식간에 방전된다. 이 방전에 의해 제 1 및 제 2 고리형상 전극판으로 이전된 전하는, 고리형상 압전 소자에 환류(還流)되는 형태로 인가된다. 이때, 고리형상 압전 소자의 전극 극성과 같은 극성의 전하가 인가됨으로써, 고리형상 압전 소자는 분극 방향으로 순식간에 신장하여, 역극성의 전하가 내부에 생겨 버린다. 이와 같이, 종래의 노크 센서의 구성에서는, 고리형상 압전 소자의 전극층을 부분적으로 형성한 경우, 온도 변화에 기인하는 노이즈가 출력 신호에 중첩하여 버려서, ECU에서의 노킹 신호를 오판정하여 버린다는 과제가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 센서 외형 형상을 바꾸는 일 없이 출력 감도를 바꿀 수 있는 센서 구조를 실현할 수 있고, 또한, 온도 변화에 수반하는 노이즈의 발생을 억제할 수 있는 노크 센서를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 노크 센서는, 고리형상의 플랜지부 및 해당 플랜지부로부터 축방향으로 연장 마련된 원통부를 가지며, 관통구멍이 해당 플랜지부 및 원통부를 축방향으로 관통하여 형성된 베이스와, 전극부가 표리면에 마주 대(相對)하여 형성되고, 상기 원통부에 밖에서 끼워(外嵌)진 고리형상의 압전 소자와, 상기 압전 소자를 끼워 지지하도록 상기 원통부에 밖에서 끼워지고, 상기 전극부에 밀접(密接)하여 상기 압전 소자의 출력 신호를 취출하는 제 1 및 제 2 터미널 플레이트와, 상기 원통부에 밖에서 끼워지고, 상기 압전 소자에 가진력(加振力)을 주는 고리형상의 웨이트와, 상기 제 1 터미널 플레이트와 상기 플랜지부 사이에 개장(介裝)되고, 해당 제 1 터미널 플레이트와 해당 플랜지부를 전기적으로 절연하는 제 1 절연 시트와, 상기 제 2 터미널 플레이트와 상기 웨이트 사이에 개장되고, 해당 제 2 터미널 플레이트와 해당 웨이트를 전기적으로 절연하는 제 2 절연 시트와, 상기 제 1 절연 시트, 상기 제 1 터미널 플레이트, 상기 압전 소자, 상기 제 2 터미널 플레이트, 상기 제 2 절연 시트 및 상기 웨이트로 이루어지는 적층체를 상기 플랜지부 사이에서 끼워 지지하는 지지 수단을 구비하고 있다. 그리고, 상기 전극부가, 상기 압전 소자의 표리면에 형성된 상기 압전 소자의 지름방향 폭보다 좁은 폭을 갖는 고리형상의 부분전극에 의해 구성되고, 상기 부분 전극의 외주측에서 상기 제 1 터미널 플레이트와 상기 압전 소자와의 사이 및 상기 제 2 터미널 플레이트와 상기 압전 소자와의 사이에 상기 부분 전극의 막두께(d)에 상당하는 공극을 가지며, 상기 압전 소자의 외주측 전극 비형성면의 지름방향 거리(L)와 부분 전극의 막두께(d)의 비가 L/d<80, 바람직하게는 L/d<50이 되도록 형성되어 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
실시의 형태 1
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 노크 센서를 도시하는 종단면도, 도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 노크 센서의 주요부를 설명하는 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2에서, 베이스(1)는, 예를 들면 SWCH(냉단용 강재) 등의 금속 재료로 제작되고, 고리형상의 플랜지부(1a)와, 플랜지부(1a)로부터 축방향으로 늘어나는 원통부(1b)를 구비하고, 관통구멍(2)이 플랜지부(1a)와 원통부(1b)를 축방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 그리고, 복수의 계합(係合) 홈(3a, 3b)이, 플랜지부(1a)의 외주면과 원통부(1b)의 선단 외주면에 각각 형성되어 있다. 또한, 수나사부(4)가 원통부(1b)의 선단측 외주면의 소정 영역에 나각(螺刻)되어 있다.
압전 소자(5)는, 예를 들면, Pb(Zr, Ti)O3계나 PbTiO3계의 압전 세라믹스, LiNbO3 압전 단결정 등의 압전 재료를 이용하고, 고리형상의 평판에 제작되고, 베이스(1)의 원통부(1b)에 밖에서 끼워져 있다. 해당 압전 소자(5)는 외주단(外周端)에 소정의 C모따기를 마련하고 있다. 그리고, 부분전극(6a, 6b)이, 압전 소자(5)의 지름방향 폭보다 좁은 폭의 고리형상의 형상으로, 압전 소자(5)의 표리 양면의 지름방향 외주부에, C모따기 종단(終端)부터 소정의 지름방향 간격(L)만큼 띄우고, 마주 대하여, 압전 소자(5)와 동심형상으로 형성되어 있다. 이 부분전극(6a, 6b)은, 예를 들면 은(銀) 페이스트 등의 도전 재료를 소정의 두께(d)(수미크론으로부터 10수미크론 정도)로 도포, 소성(燒成)하여 얻어진다. 여기서, 압전 소자(5)의 외주 단부(端部) 전극 비형성 영역의 지름방향 간격(L)과 전극막 두께(d) 사이에 L/d<80, 바람직하게는 L/d<50의 관계가 성립하도록 부분전극(6a, 6b)을 형성한다.
여기서 말하는 「부분전극」은, 압전 소자의 전극 형성면의 전면(全面)을 덮도록 형성되는 「전면전극」에 대해, 압전 소자의 전극 형성면을 부분적으로 덮도록 형성되는 고리형상의 전극을 의미하고 있다. 이 압전 소자(5)의 부분전극(6a, 6b)은 분극 처리가 시행된다. 그리고, 압전 소자(5)는, 그 두께와 부분전극(6a, 6b)의 면적에 상응하는 정전 용량을 가지며, 이 정전 용량이 노크 센서의 출력 감도를 정한 요소가 된다. 또한, 여기서 말한 「전극막 두께(d)」는 표면조도계로 전극의 단차를 측정하여 구한 10점평균조도(Rz)인 것을 의미하고 있다.
제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)는, 예를 들면, 구리, 스테인리스 등의 도전성 금속 재료를 이용하여 제작되고, 부분전극(6a, 6b)의 내경보다 큰 설정의 내경 및 압전 소자(5)의 외경과 실질적으로 동등한 외경을 갖는 고리형상부(7a, 8a)와, 고리형상부(7a, 8a)의 외주 연부로부터 지름방향 바깥쪽으로 연장되어 나와 있는 접속 단자부(7b, 8b)를 구비하고 있다. 이들의 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)는, 고리형상부(7a, 8a)가 압전 소자(5)의 양측에서 부분전극(6a, 6b)을 덮도록, 원통부(1b)에 밖에서 끼워져 있다. 그리고, 접속 단자부(7b, 8b)는, 2번 크랭크형상으로 절곡되고, 각각 후술하는 커넥터부(15)의 전기 단자(16)에 접합되어 있다.
제 1 절연 시트(9)는, 예를 들면 폴리에스테르 필름 등의 절연 수지 필름이 고리형상으로 형성되어 있다. 이 제 1 절연 시트(9)는, 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a)와 플랜지부(1a) 사이에 개장되고, 제 1 터미널 플레이트(7)와 베이스(1) 사이의 전기적 절연을 확보하고 있다. 제 2 절연 시트(10)는, 예를 들면 폴 리에스테르 필름 등의 절연 수지 필름이 고리형상으로 형성되어 있다. 이 제 2 절연 시트(10)는, 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a)와 후술하는 웨이트(11) 사이에 개장되고, 제 2 터미널 플레이트(8)와 웨이트(11) 사이의 전기적 절연을 확보하고 있다.
웨이트(11)는, 압전 소자(5)에 가진력을 주는 것이다. 이 웨이트(11)는, 예를 들면 철 등의 금속 재료를 사용하여 고리형상으로 형성되고, 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a) 및 제 2 절연 시트(10)를 끼우고 압전 소자(5)와 마주 대하도록, 원통부(1b)에 밖에서 끼워져 있다. 접시 스프링(12)은, 웨이트(11)의 반(反)압전 소자측에 배치되어 있다. 너트(13)는, 원통부(1b)의 수나사부(4)에 나사체결되고, 원통부(1b)에 밖에서 끼워져 있는 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체를 플랜지부(1a) 사이에 끼워 지지하고 있다. 여기서, 접시 스프링(12)과 너트(13)로 지지 수단을 구성하고 있다.
수지 케이스(14)는, 예를 들면 나일론(66) 등의 절연성 합성 수지를 사용하여, 베이스(1)의 축방향 양단 외주를 제외하고, 베이스(1)의 외주측을 수지 몰드하여 제작되어 있다. 이로써, 플랜지부(1a)와 너트(13) 사이에 끼여 지지되어 있는 상술한 구성 부품의 적층체가 수지 케이스(14) 내에 매설되어 있다. 커넥터부(15)는, 출력 신호를 취출하는 한 쌍의 전기 단자(16)를 구비하고, 수지 케이스(14)의 외주로부터 연장하여 나오도록, 수지 케이스(14)와 일체로 몰드 성형되어 있다.
이와 같이 구성된 노크 센서(100)의 조립 방법에 관해 설명한다.
우선, 제 1 절연 시트(9)가 원통부(1b)에 밖에서 끼워져서, 플랜지부(1a)상에 설치된다. 계속해서, 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)이, 외경 기준으로 순차적으로 원통부(1b)에 밖에서 끼워진다. 이로써, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)이, 플랜지부(1a)상에, 동심형상으로 적층된다. 그리고, 너트(13)가 수나사부(4)에 나사체결된다. 계속해서, 토크 스패너 등의 공구를 사용하여, 너트(13)를 소정의 체결 토크로 체결한다. 이로써, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체가, 플랜지부(1a)와 너트(13) 사이에 끼여 지지된다. 그리고, 접속 단자부(7b, 8b)가, 커넥터부(15)의 전기 단자(16)에 솔더링이나 저항용접 등에 의해 접합된다. 계속해서, 예를 들면 나일론(66) 등의 절연성 합성 수지를 사용하고, 베이스(1)의 외주측을 수지 몰드하여, 노크 센서(100)가 제작된다.
이와 같이 구성된 노크 센서(100)는, 베이스(1)의 원통부(1b) 내에 삽입된 볼트(51)를 내연 기관(52)에 체결하여 부착된다. 그리고, 내연 기관(52)에 노킹이 발생하면, 압전 소자(5) 및 웨이트(11) 등의 구성 부품이 노킹 진동과 일체가 되어 진동한다. 이 진동이 압전 소자(5)에서 전압 신호로 변환된다. 이 전압 신호는, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8) 및 전기 단자(16)를 사이에 두고 커넥터부(15)에 끼워 부착된 암 커플러(도시 생략)로부터 외부에 출력되고, 내연 기관을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛(ECU, 도시 생략)에 공급된다.
본 실시의 형태 1에 의하면, 부분전극(6a, 6b)이, 압전 소자(5)의 표리 양면의 지름방향 외주부에, 마주 대하여, 압전 소자(5)의 지름방향 폭보다 좁은 폭의 고리형상으로 형성되어 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)의 내경은, 부분전극(6a, 6b)의 내경보다 큰 설정으로, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)의 외경은 압전 소자(5)의 외경과 실질적으로 동등한 설정으로 고리모양 형상으로 형성되고, 부분전극(6a, 6b)에 접하도록, 압전 소자(5)를 끼워 지지하도록 배치되어 있다. 이 센서 구조에서는, 압전 소자(5)의 부분전극(6a, 6b)이 형성되지 않은 영역, 즉 전극 비형성 영역은, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)의 내경부에서는 해당 고리형상부(7a, 8a)와 대향하지 않지만, 외경부에서는 대향하여 있다. 그래서, 노크 센서의 온도 변화에 수반하는 파이로 효과에 의해 압전 소자(5)의 부분전극 형성 영역하에서 생기는 전압(V)은 압전 소자(5)의 초전 계수를 P, 온도 변화의 경사를 △T, 전극 형성 영역의 면적을 S, 압전 소자의 정전 용량을 C로 한 경우,
V=P×△T×S/C
로 된다. 여기서 초전 계수는 압전 소자의 재질로 정해지는 정수이고, 통상 4 내지 5×10＾-8(C/Cm2·℃) 정도이다.
본 실시의 형태 1의 구성의 노크 센서에 있어서, 온도 변화의 경사는 실차 (實車) 장착 상태에서 주행중에 노크 센서가 물에 잠겨 급냉되는 경우를 상정하고 있고, 이것은 예를 들면 본 노크 센서의 온도가 120℃로부터 40℃로 -3℃/초의 경사로 급변하는 케이스이다. 또한, 압전 소자(5)는 부분전극의 인쇄 공정에서 필요하게 되는 최저한의 외주 단부 전극 비형성 영역을 갖고 있고, 그 지름방향 간격은 적어도 0.1 내지 0.2㎜ 이상은 필요하게 된다. 또한, 전극막 두께는 은 페이스트를 이용하는 경우, 일반적으로 수미크론으로부터 10수미크론 정도로 형성된다.
다음에, 전극 형성 영역하에서 생기는 전압과, 전극 비형성 영역하에서 생기는 전압의 관계에 관해 도 3을 이용하여 설명한다. 본 구성에서 온도 변화가 시작된 시점에서 압전 소자(5)의 외주부 전극 형성 영역과 비형성 영역의 임계부에서 파이로 효과에 의해 생기는 전압은 거의 동등하고, 압전 소자(5)의 외주부 비전극 형성 영역에서 생기는 전압을 V'로 한 경우, 환경 온도 변화가 생긴 순간에서는 V=V'의 관계에 있지만, 시간의 경과와 함께 전극 형성하에서의 전하가 터미널 플레이트(7, 8)를 통하여 방전되어, 저하되어감에 대해, 외주부 비전극 형성 영역에서 생긴 전하는 일부가 전극 형성 영역으로 이동하지만, 온도 변화의 경사가 가파른 경우, 많은 전하가 비전극 형성 영역에 뒤처져 남아서 축적된다. 그런데 온도 변화가 생긴 후의 어느 경과 시간에서는, V'>V의 관계가 생기고, 그 차는 시간 경과에 따라 확대한다. 이 (V'-V) 전압이 압전 소자(5)의 외주측 전극 비형성면과 대향하는 터미널(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a) 사이의 전극막 두께(d)에 상당하는 공극의 절연 파괴 전압을 초과한 때에 압전 소자(5)의 외주측 전극 비형성면으로부터 대향하는 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)를 향하여 방전이 생긴다.
여기서, 전극막 두께(d)를 크게 설정함으로써 공간 방전에 필요한 전압이 높아지고, 또한, 압전 소자(5)의 외주단 전극 비형성 영역의 지름방향 거리(L)를 작게 설정함으로써 압전 소자의 전극 비형성 영역에서 파이로 효과에 의해 생긴 전하가 전극 비형성 영역에 축적되는 량을 억제할 수 있는 것에 착안하여, 이 양 설계치를 바꾸어서 파이로 효과에 의한 본 노크 센서의 출력에 생기는 노이즈를 검증하였다. 도 4는 그 검증 결과를 도시하는 것이다.
본 실시의 형태 1에 관한 노크 센서에 관해, 주위 온도를 120℃로부터 40℃로 -3℃/초의 경사로 급변시킨 때에 파이로 효과로 본 노크 센서의 출력에 나타나는 노이즈를 200초간 확인하였다. 상기 온도 급변은 본 노크 센서가 실차 장착 상태에서 주행중에 피수하여 급냉시켜지는 경우를 상정하고 있다. 횡축은 압전 소자(5)의 외주 단부 전극 비형성 영역의 지름방향 간격(L)과 전극막 두께(d)의 비율(L/d)이고, 종축은 파이로 효과로 발생하는 노이즈 레벨과 200초간의 노이즈 빈도이다. 이 결과로부터, L/d이 80 이하가 되면 파이로 효과에 의한 노이즈 발생 레벨 및 발생 빈도가 대폭적으로 억제되는 것을 알 수 있다. 또한, 바람직하게는 L/d을 50 이하의 범위로 함에 의해 파이로 효과에 의한 노이즈가 생기지 않는 것을 알 수 있다.
따라서, 압전 소자의 고리형상 부분 전극을 L/d<80의 관계가 성립하는 범위로 형성함으로써 ECU의 노킹 신호 판정의 임게치를 낮추는 설정이 가능해지고, 종래보다 노킹 검출 전압이 작은 엔진 회전이 낮은 영역에서 노킹 신호의 오판정을 막을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 압전 소자의 고리형상 부분 전극을 L/d<50의 관 계가 성립하는 범위로 형성함으로써, 온도 변화에 수반하는 파이로 효과에 의해 압전 소자(5)의 전극 비형성 영역에 생긴 전하가, 고리형상부(7a, 8a)를 향하여 방전되는 것 자체를 방지할 수 있다.
이상에 의해, 본 실시의 형태 1의 압전 소자(5)의 외주부에 외주부 C모따기 종단으로부터 소정의 전극 비형성 영역을 갖는 부분전극을 형성한 경우에도, 온도 변화에 기인하는 노이즈가 출력 신호에 중첩하는 것이 억제되고, ECU의 노킹 신호 오판정을 초래하는 노이즈 발생을 방지할 수 있다.
또한, 고리형상의 부분전극(6a, 6b)의 전극 내경을 바꿈으로써 전극 면적을 바꿀 수 있다. 환언하면, 압전 소자(5)의 두께나 직경을 바꾸는 일 없이, 부분전극(6a, 6b)의 폭을 바꿈으로써 노크 센서의 출력 감도를 정하는 요소가 되는 압전 소자(5)의 정전 용량을 바꿀 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)는, 부분전극(6a, 6b)의 내경보다 큰 내경과, 압전 소자의 외경과 실질적으로 동등한 외경을 갖는 고리모양 형상으로 형성되어 있다. 그래서, 이 센서 구조를 채용함에 의해, 출력 감도가 다른 노크 센서가 동일 외형 형상으로, 즉 센서의 외경 형상을 바꾸는 일 없이 실현된다.
또한, 압전 소자(5)가 고리형상으로 형성되고, 또한, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)가 고리형상으로 형성되어 있기 때문에, 압전 소자(5) 및 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)를 베이스(1)에 배설할 때에, 그들의 구성 부품을 외경 기준으로 베이스(1)의 원통부(1b)에 밖에서 끼울 수 있다. 그래서, 압전 소자(5)의 부분전극(6a, 6b)과 고리형상 부(7a, 8a)와의 위치 어긋남의 발생이 억제되어, 온도 변화에 수반하는 파이로 효과에 의해 압전 소자(5)의 전극 비형성 영역에 생긴 전하가, 고리형상부(7a, 8a)를 향하여 방전되는 것이 방지된다.
또한, 복수의 계합 홈(3a, 3b)이, 플랜지부(1a)의 외주면과 원통부(1b)의 선단 외주면에 각각 형성되어 있기 때문에, 몰드 수지와 베이스(1)의 축방향 양단의 외주면과의 접촉면적이 현저하게 커진다. 그래서, 몰드 수지와 베이스(1)의 축방향 양단의 외주면과의 결합이 확실해지고, 물(水) 등이 몰드 수지와 베이스(1)의 계면에서 침입하고, 고리형상부(7a, 8a) 및 부분전극(6a, 6b)에 도달하여, 전극부를 부식하는 것도 미연에 방지된다.
또한, 본 실시의 형태 1에서는, 부분전극(6a, 6b)의 내경부는 고리형상부(7a, 8a)의 내경부와 두께 방향으로 겹쳐지지 않기 때문에, 환경 온도 변화에 수반하는 파이로 효과에 의해 압전 소자(5)의 내경측 전극 비형성 영역에 생긴 전하가, 접속 단자부(7b, 8b)를 향하여 방전되는 것이 없어서, 보다 안정된 출력을 얻을 수 있다. 또한 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체가, 플랜지부(1a)와 너트(13) 사이에 끼여 지지된 상태에서, 절연성 합성 수지로 수지 몰드되어 있기 때문에, 절연성 수지가 압전 소자(5)의 전극 비형성 영역과 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a) 사이에 개재하여, 온도 변화에 수반하는 파이로 효과에 의해 압전 소자(5)의 전극 비형성 영역에 생긴 전하가, 고리형상부(7a, 8a)를 향하여 방전되는 것이 방지된다.
실시의 형태 2
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 노크 센서를 도시하는 종단면도, 도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 노크 센서의 주요부를 설명하는 확대 단면도이다. 상기 실시의 형태 1에서는, 압전 소자(5)에 C모따기를 마련한 경우에 관해 설명하였지만, 본 실시의 형태 2에서는, 압전 소자(5)에 C모따기를 마련하지 않는 경우에 관해 설명한다.
도 5 및 도 6에서, 부분전극(6a, 6b)이, 압전 소자(5)의 지름방향 폭보다 좁은 폭의 고리형상의 형상으로, 압전 소자(5)의 표리 양면의 지름방향 외주부에, 압전 소자의 외주단부터 소정의 지름방향 간격(L)만큼 띄우고, 마주 대하여, 압전 소자(5)와 동심형상으로 형성되어 있다. 이 부분전극(6a, 6b)은, 예를 들면 은 페이스트 등의 도전 재료를 소정의 두께(d)(수미크론으로부터 10수미크론)로 도포, 소성하여 얻어진다. 여기서, 압전 소자(5)의 외주 단부 전극 비형성 영역의 지름방향 간격(L)과 전극막 두께(d) 사이에 L/d<80, 바람직하게는 L/d<50의 관계가 성립하도록 부분전극(6a, 6b)을 형성한다. 또한, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)가, 부분전극(6a, 6b)의 내경보다 큰 내경과, 압전 소자(5)의 외경과 실질적으로 동등한 외경을 갖는 고리모양 형상으로 형성되어 있다. 또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시의 형태 2에서는, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절 연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)을, 각각 외경 기준으로 원통부(1b)에 밖에서 끼우고, 플랜지부(1a)상에, 동심형상으로 적층한다. 그리고, 토크 스패너 등의 공구를 사용하여, 너트(13)를 소정의 체결 토크로 체결하여, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체를, 플랜지부(1a)와 너트(13) 사이에 끼워 지지한다. 계속해서, 예를 들면 나일론(66) 등의 절연성 합성 수지를 사용하여, 베이스(1)의 외주측을 수지 몰드하여, 노크 센서(101)를 제작하고 있다.
이와 같이 구성된 노크 센서(101)에서는, 부분전극(6a, 6b)이, 압전 소자(5)의 표리 양면의 지름방향 외측 주연부에, 마주 대하여, 압전 소자(5)의 외주단부터 전극 비형성 영역의 지름방향 간격(L)을 마련하여, 압전 소자(5)의 폭보다 좁은 폭의 고리형상으로 형성되어 있다. 그리고. 해당 부분전극(6a, 6b)의 막 두께(d)와 상기 L 은 그 비율이 L/d<80, 바람직하게는 L/d<50의 범위로 설정되어 있다. 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)는, 부분전극(6a, 6b)의 내경보다 큰 내경과 압전 소자(5)의 외경과 실질적으로 동등한 외경을 갖는 고리모양 형상으로 형성되고, 부분전극(6a, 6b)에 접하도록, 압전 소자(5)를 끼워 지지하도록 배치되어 있다. 또한, 절연성 수지가 압전 소자(5)의 전극 비형성 영역과 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a) 사이에 충전되어 있다.
따라서, 본 실시의 형태 2에서도, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로, 압전 소자(5)에 부분전극을 형성한 경우에도, 온도 변화에 기인한 노이즈가 출력 신호에 중첩하는 일이 없고, 안정된 출력을 얻을 수 있다. 또한, 출력 감도가 다른 노크 센서가 동일 외형 형상으로, 즉 센서의 외경 형상을 바꾸는 일 없이 실현된다. 또한, 온도 변화에 수반하는 파이로 효과에 의해 압전 소자(5)의 외측 주연부 전극 비형성 영역에 생긴 전하가, 고리형상부(7a, 8a)를 향하여 방전되는 것이 억제되고, ECU의 노킹 신호 오판정을 초래하는 노이즈 발생을 막을 수 있다.
실시의 형태 3
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 노크 센서를 도시하는 종단면도, 도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 노크 센서의 주요부를 설명하는 확대 단면도이다. 본 실시의 형태 3은, 상기 실시의 형태 1에서의 너트(13)에 대체하여, 계지홈(17)과 스토퍼 링(18)으로 압전 소자(5) 등을 끼워 지지하는 예를 나타내는 것이다.
도 7에서, 베이스(1A)는, 예를 들면 강재 등의 금속 재료로 제작되고, 고리형상의 플랜지부(1a)와, 플랜지부(1a)로부터 축방향으로 늘어나는 원통부(1b)를 구비하고, 관통구멍(2)이 플랜지부(1a)와 원통부(1b)를 축방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 그리고, 복수의 계합 홈(3a, 3b)이, 플랜지부(1a)의 외주면과 원통부(1b)의 선단 외주면에 각각 형성되어 있다. 또한, 계지홈(17)이 원통부(1b)의 선단측 외주면에 형성되어 있다.
스토퍼 링(18)은, 계지홈(17)에 코킹 고정되고, 원통부(1b)에 밖에서 끼워져 있는 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이 트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체를 플랜지부(1a)와의 사이에서 끼워 지지하고 있다. 여기서, 접시 스프링(12)과 스토퍼 링(18)으로 지지 수단을 구성하고 있다. 또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시의 형태 3에서는, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)을, 각각 외경 기준으로 원통부(1b)에 밖에서 끼우고, 플랜지부(1a)상에, 동심형상으로 적층한다. 그리고, 스토퍼 링(18)을 원통부(1b)에 밖에서 끼우고, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체상에 겹치고, 소정의 가압력으로 해당 적층체를 가압한 상태에서, 스토퍼 링(18)을 계지홈(17)에 코킹 고정한다. 이로써, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체가, 플랜지부(1a)와 스토퍼 링(18) 사이에 끼여 지지된다. 계속해서, 예를 들면 나일론(66) 등의 절연성 합성 수지를 사용하여, 베이스(1)의 외주측을 수지 몰드하여, 노크 센서(102)를 제작하고 있다.
이와 같이 구성된 노크 센서(102)에서는, 압전 소자(5)는 외주단에 소정의 C모따기를 마련하고 있다. 그리고, 부분전극(6a, 6b)이, 압전 소자(5)의 지름방향 폭보다 좁은 폭의 고리형상의 형상으로, 압전 소자(5)의 표리 양면의 지름방향 외주부에, C모따기 종단에서 소정의 지름방향 간격(L)만큼 띄우고, 마주 대하여, 압전 소자(5)와 동심형상으로 형성되어 있다. 이 부분전극(6a, 6b)은, 예를 들면 은 페이스트 등의 도전 재료를 소정의 두께(d)(수미크론으로부터 10수미크론)로 도포, 소성하여 얻어진다. 여기서, 압전 소자(5)의 외주 단부 전극 비형성 영역의 지름방향 간격(L)과 전극막 두께(d) 사이에 L/d<80, 바람직하게는 L/d<50의 관계가 성립하도록 부분전극(6a, 6b)을 형성한다. 그리고, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)의 내경은, 부분전극(6a, 6b)의 내경보다 큰 설정으로, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)의 외경은 압전 소자(5)의 외경과 실질적으로 동등한 설정으로 고리모양 형상으로 형성되고, 부분전극(6a, 6b)에 접하도록, 압전 소자(5)를 끼워 지지하도록 배치되어 있다. 또한, 절연성 수지가 압전 소자(5)의 전극 비형성 영역과 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a) 사이에 충전되어 있다.
따라서, 본 실시의 형태 3에서도, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로, 압전 소자(5)에 부분전극을 형성한 경우에도, 온도 변화에 기인하는 노이즈가 출력 신호에 중첩하는 일이 없고, 안정된 출력을 얻을 수 있다. 또한, 출력 감도가 다른 노크 센서가 동일 외형 형상으로, 즉 센서의 외경 형상을 바꾸는 일 없이 실현된다. 또한, 온도 변화에 수반하는 파이로 효과에 의해 압전 소자(5)의 전극 비형성 영역에 생긴 전하가, 고리형상부(7a, 8a)를 향하여 방전되는 것이 억제되어, ECU의 노킹 신호 오판정을 초래하는 노이즈 발생을 막을 수 있다.
실시의 형태 4
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 노크 센서를 도시하는 종단면도, 도 10은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 노크 센서의 주요부를 설명하는 확대 단면도이다. 본 실시의 형태 4는, 상기 실시의 형태 2에서의 너트(13)에 대체하여, 계지홈(17)과 스토퍼 링(18)으로 압전 소자(5) 등을 끼워 지지한 예를 나타내는 것이다.
도 9에서, 베이스(1A)는, 예를 들면 강재 등의 금속 재료로 제작되고, 고리형상의 플랜지부(1a)와, 플랜지부(1a)로부터 축방향으로 늘어나는 원통부(1b)를 구비하고, 관통구멍(2)이 플랜지부(1a)와 원통부(1b)를 축방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 그리고, 복수의 계합 홈(3a, 3b)이, 플랜지부(1a)의 외주면과 원통부(1b)의 선단 외주면에 각각 형성되어 있다. 또한, 계지홈(17)이 원통부(1b)의 선단측 외주면에 형성되어 있다. 스토퍼 링(18)은, 계지홈(17)에 코킹 고정되고, 원통부(1b)에 밖에서 끼워져 있는 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체를 플랜지부(1a) 사이에 끼워 지지하고 있다. 여기서, 접시 스프링(12)과 스토퍼 링(18)으로 지지 수단을 구성하고 있다. 또한, 다른 구성은 상기 실시의 형태 2와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 실시의 형태 4에서는, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절 연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)을, 각각 외경 기준으로 원통부(1b)에 밖에서 끼워, 플랜지부(1a)상에, 동심형상으로 적층한다. 그리고, 스토퍼 링(18)을 원통부(1b)에 밖에서 끼워, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체상에 겹치고, 소정의 가압력으로 그 적층체를 가압한 상태에서, 스토퍼 링(18)을 계지홈(17)에 코킹 고정한다. 이로써, 제 1 절연 시트(9), 제 1 터미널 플레이트(7)의 고리형상부(7a), 압전 소자(5), 제 2 터미널 플레이트(8)의 고리형상부(8a), 제 2 절연 시트(10), 웨이트(11) 및 접시 스프링(12)으로 이루어지는 적층체가, 플랜지부(1a)와 스토퍼 링(18) 사이에 끼여 지지된다. 계속해서, 예를 들면 나일론(66) 등의 절연성 합성 수지를 사용하여, 베이스(1)의 외주측을 수지 몰드하여, 노크 센서(103)를 제작하고 있다.
이와 같이 구성된 노크 센서(103)에서는, 부분전극(6a, 6b)이, 압전 소자(5)의 지름방향 폭보다 좁은 폭의 고리형상의 형상으로, 압전 소자(5)의 표리 양면의 지름방향 외주부에, 압전 소자의 외주단부터 소정의 지름방향 간격(L)만큼 띄우고, 마주 대하여, 압전 소자(5)와 동심형상으로 형성되어 있다. 이 부분전극(6a, 6b)은, 예를 들면 은 페이스트 등의 도전 재료를 소정의 두께(d)(수미크론으로부터 10수미크론)로 도포, 소성하여 얻어진다. 여기서, 압전 소자(5)의 외주 단부 전극 비형성 영역의 지름방향 간격(L)과 전극막 두께(d)의 사이에 L/d<80, 바람직하게는 L/d<50의 관계가 성립하도록 부분전극(6a, 6b)을 형성한다. 그리고, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)의 내경은, 부분전극(6a, 6b)의 내경보다 큰 설정으로, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)의 외경은 압전 소자(5)의 외경과 실질적으로 동등한 설정으로 고리모양 형상으로 형성되고, 부분전극(6a, 6b)에 접하도록, 압전 소자(5)를 끼워 지지하도록 배치되어 있다. 또한, 절연성 수지가 압전 소자(5)의 전극 비형성 영역과 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a) 사이에 충전되어 있다.
따라서, 본 실시의 형태 4에서도, 상기 실시의 형태 2와 마찬가지로, 압전 소자(5)에 부분전극을 형성한 경우에도, 온도 변화에 기인하는 노이즈가 출력 신호에 중첩하는 일이 없고, 안정된 출력을 얻을 수 있다. 또한, 출력 감도가 다른 노크 센서가 동일 외형 형상으로, 즉 센서의 외경 형상을 바꾸는 일 없이 실현된다. 또한, 온도 변화에 수반하는 파이로 효과에 의해 압전 소자(5)의 전극 비형성 영역에 생긴 전하가, 고리형상부(7a, 8a)를 향하여 방전되는 일이 억제되어, ECU의 노킹 신호 오판정을 초래하는 노이즈 발생을 막을 수 있다.
또한, 상기 각 실시의 형태에서는, 제 1 및 제 2 터미널 플레이트(7, 8)의 고리형상부(7a, 8a)가, 압전 소자(5)와 실질적으로 동등한 외경을 갖는 고리모양 형상으로 형성되어 있는 것으로 하여 설명하고 있다. 여기서, 「실질적으로 동등한」이란, 고리형상부(7a, 8a)의 외경이 압전 소자(5)의 외경과 완전하게 일치하고 있는 것으로 한정되는 것이 아니라, 제조상의 치수 공차의 범위 내에서의 편차를 허용하는 것이다.
본 발명에 의하면, 압전 소자에 형성한 전극층을 부분전극으로서 구성할 수 있기 때문에, 센서 외형 형상을 바꾸는 일 없이 출력 감도를 바꿀 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 압전 소자에 형성한 전극층을 부분전극으로서 구성한 경우에도, 환경 온도 변화에 기인한 노이즈가 출력 신호에 중첩하는 일 없이, 안정된 출력을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 고리형상의 플랜지부 및 해당 플랜지부로부터 축방향으로 연장 마련된 원통부를 가지며, 관통구멍이 해당 플랜지부 및 원통부를 축방향으로 관통하여 형성된 베이스와, 전극부가 표리면에 마주 대하여 형성되고, 상기 원통부에 밖에서 끼워진 고리형상의 압전 소자와, 상기 압전 소자를 끼워 지지하도록 상기 원통부에 밖에서 끼워지고, 상기 전극부에 밀접하여 상기 압전 소자의 출력 신호를 취출하는 제 1 및 제 2 터미널 플레이트와, 상기 원통부에 밖에서 끼워지고, 상기 압전 소자에 가진력을 주는 고리형상의 웨이트와, 상기 제 1 터미널 플레이트와 상기 플랜지부 사이에 개장되고, 해당 제 1 터미널 플레이트와 해당 플랜지부를 전기적으로 절연하는 제 1 절연 시트와, 상기 제 2 터미널 플레이트와 상기 웨이트 사이에 개장되고, 해당 제 2 터미널 플레이트와 해당 웨이트를 전기적으로 절연하는 제 2 절연 시트와, 상기 제 1 절연 시트, 상기 제 1 터미널 플레이트, 상기 압전 소자, 상기 제 2 터미널 플레이트, 상기 제 2 절연 시트 및 상기 웨이트로 이루어지는 적층체를 상기 플랜지부 사이에 끼워 지지하는 지지 수단을 구비한 노크 센서에 있어서,
    상기 전극부가, 상기 압전 소자의 표리면의 외주 가까이에 상기 압전 소자의 지름방향 폭보다 좁은 폭을 갖는 고리형상의 부분전극에 의해 구성되고,
    상기 부분전극의 외주측에서 상기 제 1 터미널 플레이트와 상기 압전 소자와의 사이 및 상기 제 2 터미널 플레이트와 상기 압전 소자와의 사이에 상기 부분전극의 막두께(d)에 상당하는 공극을 가지며,
    상기 압전 소자의 외주측 전극 비형성면의 지름방향 거리(L)와 부분전극의 막두께(d)의 비가 L/d<80이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노크 센서.
  2. 고리형상의 플랜지부 및 해당 플랜지부로부터 축방향으로 연장 마련된 원통부를 가지며, 관통구멍이 해당 플랜지부 및 원통부를 축방향으로 관통하여 형성된 베이스와, 전극부가 표리면에 마주 대하여 형성되고, 상기 원통부에 밖에서 끼워진 고리형상의 압전 소자와, 상기 압전 소자를 끼워 지지하도록 상기 원통부에 밖에서 끼워지고, 상기 전극부에 밀접하여 상기 압전 소자의 출력 신호를 취출하는 제 1 및 제 2 터미널 플레이트와, 상기 원통부에 밖에서 끼워지고, 상기 압전 소자에 가진력을 주는 고리형상의 웨이트와, 상기 제 1 터미널 플레이트와 상기 플랜지부 사이에 개장되고, 해당 제 1 터미널 플레이트와 해당 플랜지부를 전기적으로 절연하는 제 1 절연 시트와, 상기 제 2 터미널 플레이트와 상기 웨이트 사이에 개장되고, 해당 제 2 터미널 플레이트와 해당 웨이트를 전기적으로 절연하는 제 2 절연 시트와, 상기 제 1 절연 시트, 상기 제 1 터미널 플레이트, 상기 압전 소자, 상기 제 2 터미널 플레이트, 상기 제 2 절연 시트 및 상기 웨이트로 이루어지는 적층체를 상기 플랜지부 사이에 끼워 지지하는 지지 수단을 구비한 노크 센서에 있어서,
    상기 전극부가, 상기 압전 소자의 표리면의 외주 가까이에 상기 압전 소자의 지름방향 폭보다 좁은 폭을 갖는 고리형상의 부분전극에 의해 구성되고,
    상기 부분전극의 외주측에서 상기 제 1 터미널 플레이트와 상기 압전 소자와의 사이 및 상기 제 2 터미널 플레이트와 상기 압전 소자와의 사이에 상기 부분전극의 막두께(d)에 상당하는 공극을 가지며,
    상기 압전 소자의 외주측 전극 비형성면의 지름방향 거리(L)와 부분전극의 막두께(d)의 비가 L/d<50이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노크 센서.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    제 1 및 제 2 터미널 플레이트는 부분전극의 내경보다 큰 내경과 압전 소자 의 외경과 실질적으로 동등한 외경을 갖는 고리모양 형상으로 형성된 고리형상부를 가지며, 해당 고리형상부가 상기 부분전극의 전면에 밀접하도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 기재된 노크 센서.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 압전 소자의 표리면의 상기 부분전극이 형성되지 않은 영역과, 상기 제 1 및 제 2 절연 시트와의 간극이, 절연성 수지로 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 노크 센서.
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