WO2012114380A1 - ノッキングセンサ - Google Patents

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knocking sensor
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sensor
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平田　智大
拓馬 野村
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日本特殊陶業株式会社
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    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/222—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines using piezoelectric devices
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    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/141—Monolithic housings, e.g. molded or one-piece housings

Definitions

  • the present invention relates to a knocking sensor using a piezoelectric element.
  • a knocking sensor that detects a knocking phenomenon of an internal combustion engine such as an automobile is known, and retarding control of the ignition timing of the spark plug is performed according to the detection of the knocking sensor.
  • This knocking sensor 100 is a so-called center-hole type non-resonant knocking sensor having a mounting hole 120b for mounting to a cylinder block of an internal combustion engine at the center.
  • the knocking sensor 100 includes a metal shell 120 having a cylindrical part 121 and a flange part 122 positioned at the lower end of the cylindrical part 121.
  • a metal shell 120 having a cylindrical part 121 and a flange part 122 positioned at the lower end of the cylindrical part 121.
  • an annular lower insulating plate 130, lower electrode plate 140, piezoelectric element 150, upper electrode plate 160, upper insulating plate 135, weight 170, and A disc spring 180 is fitted.
  • upper and lower terminals 141 and 161 for taking out voltages respectively extend in a piece shape.
  • a male screw part 121 b is formed on the upper outer peripheral surface of the cylindrical part 121, while a female screw part 185 b is formed on the inner surface of the nut 185. Then, by screwing the nut 185 into the male screw portion 121b, the laminated body from the lower insulating plate 130 to the disc spring 180 is sandwiched and fixed between the flange portion 122 and the nut 185, and the sensor body 190 is fixed. (See FIG. 5). And as shown in FIG. 5, the sensor main body 190 is coat
  • the knocking sensor 100 having such a configuration, the lower surface of the flange portion 122 of the metal shell 120 is attached so as to be in contact with the cylinder block, so that the metal shell 120 is electrically connected to the cylinder block ( The weight 170 that is electrically connected to the metal shell 120 is also electrically connected (contacted) to the cylinder block as a result. Therefore, in the knocking sensor 100, the lower insulating plate 140, the upper electrode plate 160, and the weight 170 that electrically insulate the flange portion 122 of the metal shell 120 and the lower electrode plate 140 are used as components of the sensor body 190.
  • the upper insulating plate 135 that is electrically insulated is used to secure insulation of the piezoelectric element 150 with respect to the metal shell 120 and the weight 170.
  • a cylindrical insulating sleeve 131 is fitted on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 121 to prevent the lower electrode 140, the piezoelectric element 150, and the upper electrode 160 from being electrically connected to the cylindrical portion 121. ing.
  • the operating temperature of the knocking sensor is about 130 ° C.
  • the operating temperature of the knocking sensor is required to be 150 ° C. or higher.
  • the insulation resistance of the knocking sensor is determined by the surface resistance of the resin molded body 110 and the thickness of the lower insulating plate 130 and the upper insulating plate 135 (in other words, volume resistance). There was found. That is, the phenomenon in which the insulation resistance of the knocking sensor 100 decreases as the temperature rises is viewed between the flange 122 of the metal shell 120 and the lower electrode plate 140 in the thickness direction of the lower insulating plate 130 (lower insulating plate).
  • the surface is not a thickness direction, but a surface becomes a conduction path, and the surface resistance is an object that influences the insulation characteristics.
  • the resin molded body 110 is required to be moldable and has a size restriction as a knocking sensor, it is necessary to select a resin material and set dimensions in consideration of the size, and the surface of the resin molded body 110 is required. It is not easy to increase resistance. Therefore, in order to increase the insulation resistance of the knocking sensor as a whole and enable use at a high temperature of 150 ° C., the surface resistivity of the resin molded body 110 itself at a high temperature is increased, It is important to increase the surface resistance.
  • an object of the present invention is to provide a knocking sensor that has good insulation characteristics even at a use temperature of 150 ° C. or higher and excellent knocking detection characteristics.
  • the knocking sensor of the present invention is fitted to the outer periphery of the cylindrical part, a metal shell including a cylindrical part and a flange part that is located at one end of the cylindrical part and protrudes radially outward.
  • a knocking sensor comprising: a sensor main body having an upper insulating plate that electrically insulates the upper electrode plate and the weight; and a resin-made resin body that covers the sensor main body, wherein the upper insulating plate And the lower insulating plate has a thickness.
  • the resin molded body, polyphenylene sulfide, or a knock sensor comprising a copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene.
  • the resin molded body covering the sensor main body is made of polyphenylene sulfide or a copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene having good moldability and heat resistance.
  • These polyphenylene sulfides and copolymers of tetrafluoroethylene and ethylene have a high surface resistivity at room temperature, and a surface resistivity at 150 ° C. of 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ (or ⁇ / q) or more. .
  • the insulation resistance of the knocking sensor can be increased as a whole.
  • the resin molded body is made of the specific material, it is not necessary to excessively increase the thickness of the upper insulating plate and the lower insulating plate as described above.
  • the thickness can be suppressed to 0.50 mm or less. Therefore, according to the present invention, a knocking sensor excellent in knocking detection accuracy can be obtained without deteriorating the frequency characteristics of the knocking sensor while being highly insulated.
  • the thickness of the upper insulating plate and the lower insulating plate is 0.05 mm or more. This is because even if the surface resistivity of the resin molded body itself is increased, the insulation resistance of the knocking sensor cannot be maintained high as a whole if the volume resistance of the insulating plate itself decreases.
  • a general-purpose resin material for example, PET
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a knocking sensor 10 according to an embodiment of the present invention.
  • a knocking sensor 10 is a so-called center-hole type non-resonant knocking sensor having a mounting hole 12f for mounting on a cylinder block of an internal combustion engine at the center.
  • the knocking sensor 10 is configured by covering a sensor body 20 to be described later in detail with a resin molded body 11, and is formed into a short cylindrical shape as a whole, and the connector portion 11b is radially outward from a part of the outer periphery of the cylinder. It protrudes.
  • a first terminal 14a and a second terminal 16a extending from the lower electrode 14 and the upper electrode 16 respectively project from the inner side of the connector portion 11b (only the first terminal 14a is shown in FIG. 1) and are connected to an external connector (not shown). It is like that.
  • the knocking sensor 10 includes a metallic metal shell 12 having a cylindrical portion 12a and a flange portion 12b positioned at the lower end of the cylindrical portion 12a. .
  • a metallic metal shell 12 having a cylindrical portion 12a and a flange portion 12b positioned at the lower end of the cylindrical portion 12a.
  • an annular lower insulating plate 13, a lower electrode 14, a piezoelectric element 15, an upper electrode 16, an upper insulating plate 13t, a weight 17 and a disc spring are sequentially provided from the flange 12b side. 18 is fitted, and the lower insulating plate 13 is placed on the flange 12b.
  • a male screw portion 12 x is formed on the upper outer peripheral surface of the cylindrical portion 12 a, while a female screw portion 19 y is formed on the inner surface of the nut 19.
  • the laminated body from the lower insulating plate 13 to the disc spring 18 is sandwiched and fixed between the flange portion 12b and the nut 19, and the sensor body 20 is fixed. It is composed.
  • a cylindrical insulating sleeve 13s is fitted on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 12a to prevent the lower electrode 14, the piezoelectric element 15 and the upper electrode 16 from being electrically connected (contacted) to the cylindrical portion 12a. is doing.
  • the lower insulating plate 13 is a member for preventing electrical connection (contact) between the upper surface of the flange 12b of the metal shell 12 and the lower electrode plate 14, and the upper insulating plate 13t This is a member for preventing electrical connection (contact) between the electrode plate 16 and the weight 170.
  • the thickness of each of the upper insulating plate 13t and the lower insulating plate 13 is set within a range of 0.05 mm to 0.50 mm or less, and sufficient volume resistance can be obtained if this thickness range is satisfied.
  • 13t and the lower insulating plate 13 are made of a general-purpose resin material.
  • the upper insulating plate 13t and the lower insulating plate 13 are made of PET (polyethylene terephthalate), each having a thickness of 0.35 mm and a volume resistance of 50 G ⁇ or more.
  • the resin molded body 11 covering the sensor body 20 is composed of polyphenylene sulfide (PPS) having excellent moldability or a copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene (ETFE).
  • PPS polyphenylene sulfide
  • ETFE is the following formula 1 -(CF 2 -CF 2 ) m- (CH 2 -CH 2 ) n (1) (M and n are natural numbers), and has moldability (extrusion molding, injection molding, etc.) while having the characteristics of a fluororesin.
  • ETFE is commercially available, for example, as a fluororesin ETFE from Asahi Glass Co., Ltd.
  • the PPS or ETFE that is a resin material constituting the resin molded body 11 has a surface resistivity at 150 ° C. of 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ or more and a surface resistivity at 180 ° C. of 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ .
  • the above values are shown (see FIG. 4 described later). Therefore, by forming the resin molded body 11 with this material, even when the knocking sensor is exposed to a high temperature of 150 ° C. or higher, the upper insulating plate and the lower insulating plate are as thin as 0.50 mm or less. However, the insulation resistance of the knocking sensor 10 can be increased as a whole.
  • FIG. 3 shows the results of manufacturing the knocking sensor 10 having the resin molded body 11 made of various resin materials and measuring the insulation resistance.
  • the upper insulating plate 13t and the upper insulating plate 13 were made of PET having a thickness of 0.35 mm, an inner diameter of 14.72 mm, and an outer diameter of 23.10 mm.
  • the insulation resistance is less than 10 M ⁇ at 150 ° C.
  • the polyphenylene sulfide (PPS in FIG. 3) of the present invention is used as the resin molding. In the case of using, the insulation resistance became 10 M ⁇ or more at 150 ° C.
  • FIG. 4 shows the surface resistivity of various resins.
  • a nylon resin PA66 in FIG. 4
  • the surface resistivity at 150 ° C. was less than 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ .
  • PPS in FIG. 4 polyphenylene sulfide having an insulation resistance of 10 M ⁇ or more
  • the surface resistivity at 150 ° C. was 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ or more. This shows that a knock sensor can be used at 150 ° C. or higher by using a resin molded body having a surface resistivity at 150 ° C. of 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ or higher.
  • the surface resistivity at 150 ° C. is 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ or more, and it can be seen that it can be used in the present invention.
  • This surface resistivity is obtained in accordance with JIS K6911. A sample in which a bulk body is formed from the material constituting the resin molded body 110 and a plurality of annular electrodes are provided on the surface of the bulk body. Prepared body and asked.
  • the insulation resistance of the knocking sensor is the insulation resistance between the metal shell 12 and the upper electrode 16, the insulation resistance between the metal shell 12 and the lower electrode 14, and between the upper electrode 16 and the lower electrode 14. And the insulation resistance between the upper electrode 16 and the weight 17 were measured and adopted as the lowest resistance value.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to various modifications and equivalents included in the spirit and scope of the present invention.
  • the weight 17 is held by the nut 19 which is a separate member via the disc spring 18.
  • the disc spring 18 may be omitted, and the weight and the nut may be attached. You may comprise by the integrated one member.
  • the nut 19 does not need to be fixed to the metal shell 12 by screwing, and may be fixed to the upper portion of the metal shell 12 by welding.
  • the structure which integrated the connector part 11b in the resin molding 11 was employ
  • the output of the piezoelectric element 15 may be taken out of the output.
  • PET having a thickness of 0.35 mm, an inner diameter of 14.72 mm and an outer diameter of 23.10 mm is used as the upper insulating plate 13 t and the lower insulating plate 13, PZT (lead zirconate titanate) is used as the piezoelectric element 15, and iron is used as the weight 17.
  • PZT lead zirconate titanate
  • iron is used as the weight 17.
  • Two knocking sensors 10 were produced using materials, using an iron material as the metal shell 12, and using a nylon resin and polyphenylene sulfide (PPS) as the resin molded body 11, respectively. The insulation resistance value of the obtained knocking sensor 10 at 150 ° C. was measured.
  • the measurement is performed by measuring the insulation resistance between the metal shell 12 and the upper electrode 16, the insulation resistance between the metal shell 12 and the lower electrode 14, the insulation resistance between the upper electrode 16 and the lower electrode 14, and the upper electrode.
  • the insulation resistance between 16 and the weight 17 was measured, and the lowest resistance value was adopted.
  • the insulation resistance (insulation resistance value) was measured by applying a voltage of 500 V between the above members using an insulation resistance meter WT-8653 (manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.).
  • the insulation resistance value is less than 10 M ⁇ at 150 ° C.
  • polyphenylene sulfide PPS in FIG. 3
  • the insulation resistance value was 10 M ⁇ or more at 150 ° C.
  • the insulation resistance value at 50 ° C. when nylon resin is used as the resin molding, and the insulation resistance value at 50 ° C. and 100 ° C. when polyphenylene sulfide is used as the resin molding are the upper limit of measurement of the insulation resistance meter. Since the values are shown, the upper limit value is shown in FIG. As described above, it was confirmed that the knocking sensor of the present invention using polyphenylene sulfide as the resin molding exhibits good insulating properties at high temperatures.

Abstract

　１５０℃以上の使用温度でも絶縁特性が良好で、かつノッキングの検出精度に優れたノッキングセンサを提供する。 ノッキングセンサ１０は、筒状部１２ａ及びこの筒状部１２ａの一端に位置しつつ径方向外側に向かって突出する鍔部１２ｂを含む主体金具１２、環状の圧電素子１５、圧電素子１５の上面及び下面に重ねられる上側電極板１６及び下側電極板１４、鍔部１２ｂとの間に圧電素子１５を挟むウエイト１７、鍔部１２ｂと下側電極板１４との間に配置される下側絶縁板１３、上側電極板１６とウエイト１７との間に配置される上側絶縁板１３ｔ、を有するセンサ本体２０と、このセンサ本体２０を被覆する樹脂成形体１１と、を備える。そして、上側絶縁板１６及び下側絶縁板１４は、厚さがそれぞれ０．０５ｍｍ～０．５０ｍｍの範囲内にあり、樹脂成型体１１は、耐熱性が良好なポリフェニレンサルファイドから構成されている。

Description

ノッキングセンサ
　本発明は、圧電素子を用いたノッキングセンサに関する。
　自動車等の内燃機関のノッキング現象を検出するノッキングセンサが知られており、ノッキングセンサの検出に応じて点火プラグの点火時期の遅角制御が行われている。
　上記したノッキングセンサとして、図５、図６に示す構成のものが知られている（特許文献１、２）。このノッキングセンサ１００は、内燃機関のシリンダブロックへ取付けるための取付孔１２０ｂを中心部に有する、いわゆるセンターホール式非共振型のノッキングセンサである。
　図６の分解斜視図に示すように、ノッキングセンサ１００は、筒状部１２１と筒状部１２１の下端に位置する鍔部１２２とを有する主体金具１２０を有している。筒状部１２１の外周には、鍔部１２２側から順に、それぞれ円環状の下側絶縁板１３０、下側電極板１４０、圧電素子１５０、上側電極板１６０、上側絶縁板１３５、ウエイト１７０、及び皿バネ１８０が嵌め込まれている。なお、下側電極１４０及び上側電極１６０の径方向外側には、それぞれ電圧を取り出すための上側、下側端子１４１、１６１が片状に延びている。　筒状部１２１の上側外周面には雄ネジ部１２１ｂが形成され、一方でナット１８５の内面に雌ネジ部１８５ｂが形成されている。そして、ナット１８５を雄ネジ部１２１ｂに螺合することにより、下側絶縁板１３０から皿バネ１８０に至る積層体が鍔部１２２とナット１８５との間に挟まれて固定され、センサ本体１９０を構成している（図５参照）。そして、図５に示すように、センサ本体１９０は樹脂成形体１１０によって被覆され、ノッキングセンサ１００が構成されている。
　このような形態のノッキングセンサ１００は、主体金具１２０の鍔部１２２の下面が、シリンダブロックに接触するように取り付けられて使用に供されるため、主体金具１２０はシリンダブロックと電気的に接続（接触）することになり、また、主体金具１２０と電気的に接続するウエイト１７０も結果としてシリンダブロックに電気的に接続（接触）することになる。そこで、ノッキングセンサ１００では、センサ本体１９０の構成部品として、主体金具１２０の鍔部１２２と下側電極板１４０とを電気的に絶縁する下側絶縁板１４０、上側電極板１６０とウエイト１７０とを電気的に絶縁する上側絶縁板１３５を用いて、圧電素子１５０の主体金具１２０やウエイト１７０に対する絶縁を確保している。なお、筒状部１２１の外周面には円筒状の絶縁スリーブ１３１が嵌められており、下側電極１４０、圧電素子１５０及び上側電極１６０が筒状部１２１に電気的に接続するのを防止している。
特開２００３－３２２５８０号公報 特開２００８－１４４６７７号公報
　上記したノッキングセンサの樹脂成形体としては、一般にナイロン等のポリアミド系樹脂が用いられ、ノッキングセンサの使用温度は１３０℃程度になっている。ところで近年、エンジンの燃費向上を図るため、エンジンを高温で運転する傾向が高まっており、ノッキングセンサの使用温度も１５０℃以上にすることが要求されている。
　ところが、従来のノッキングセンサの場合、１５０℃以上の高温では絶縁抵抗が低下するという問題がある。ここで、本発明者らの検討により、ノッキングセンサの絶縁抵抗は、樹脂成形体１１０の表面抵抗と、下側絶縁板１３０及び上側絶縁板１３５の厚み（換言すれば、体積抵抗）によって決まることが判明した。つまり、ノッキングセンサ１００の絶縁抵抗が温度上昇によって低下する現象は、主体金具１２０の鍔部１２２と下側電極板１４０との間でみると、下側絶縁板１３０の厚み方向（下側絶縁板１３０自身）、及び、樹脂成形体１１０の内側の表面（樹脂成形体１１０のうち、下側絶縁板１３０と接する面）の少なくともいずれかが導通経路となって生ずる。また、上記の現象は、上側電極板１６０とウエイト１７０との間でみると、上側絶縁板１３５の厚み方向（上側絶縁板１３５自身）、及び、樹脂成形体１１０の内側の表面（樹脂成形体１１０のうち、上側絶縁板１３５と接する面）の少なくともいずれかが導通経路となって生ずる。なお、樹脂成形体１１０は肉厚であるので、その厚み方向でなく表面が導通経路となり、表面抵抗が絶縁特性を左右する対象となる。
　ここで、下側絶縁板１３０及び上側絶縁板１３５は、加工が容易であることから、厚みの調整や材料の選択の余地があり、それら絶縁板１３０,１３５自身の体積抵抗を高め易い傾向がある。しかし、樹脂成形体１１０は、成型性が要求され、また、ノッキングセンサとしての大きさの制約があるため、それを考慮した樹脂材料の選定や寸法の設定が余儀なくされ、樹脂成形体１１０の表面抵抗を高めることは容易ではない。従って、ノッキングセンサの絶縁抵抗を全体として高くして１５０℃といった高温での使用を可能とするためには、高温下での樹脂成形体１１０自身の表面抵抗率を高くし、樹脂成形体１１０の表面抵抗を高めることが重要になる。
　また、樹脂成形体１１０の材料をこれまでのポリアミド系樹脂としながら、下側絶縁板１３０及び上側絶縁板１３５の厚みを厚くすることで、温度上昇に伴う樹脂成形体１１０の表面抵抗（表面抵抗率）の低下を補いながら、ノッキングセンサ１００の絶縁抵抗を高めることが考えられる。しかしながら、下側絶縁板１３０及び上側絶縁板１３５の厚みを大きくすると、ノッキングセンサ１００の周波数特性が乱れ、ノッキングの検出精度が低下してしまう問題がある。
　そこで、本発明は、１５０℃以上の使用温度でも絶縁特性が良好で、かつノッキングの検出特性に優れたノッキングセンサの提供を目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明のノッキングセンサは、筒状部及びこの筒状部の一端に位置しつつ径方向外側に向かって突出する鍔部を含む主体金具、筒状部の外周に嵌め込まれた環状の圧電素子、前記圧電素子の上面及び下面に重ねられる上側電極板及び下側電極板、前記筒状部の外周に嵌め込まれ、前記鍔部との間に前記圧電素子を挟むウエイト、前記鍔部と前記下側電極板との間に配置され、前記鍔部と下側電極板とを電気的に絶縁する下側絶縁板、前記上側電極板と前記ウエイトとの間に配置され、前記上側電極板と前記ウエイトとを電気的に絶縁する上側絶縁板、を有するセンサ本体と、前記センサ本体を被覆する樹脂製の樹脂成形体と、を備えるノッキングセンサであって、前記上側絶縁板及び前記下側絶縁板は、厚さがそれぞれ０．０５ｍｍ～０．５０ｍｍの範囲内にあり、前記樹脂成型体は、ポリフェニレンサルファイド、または、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体からなるノッキングセンサである。
　本発明のノッキングセンサによれば、センサ本体を被覆する樹脂成形体が、成型性及び耐熱性が良好なポリフェニレンサルファイド、又はテトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体から構成されている。これらポリフェニレンサルファイド、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体は、常温下での表面抵抗率が高く、さらに１５０℃における表面抵抗率が１．０×１０１０Ω（またはΩ／ｑ）以上を示す。このため、上記の特定材料によって樹脂成形体を構成することで、ノッキングセンサが１５０℃以上といった高温下に晒された場合にも、上側絶縁板及び下側絶縁板を過度に厚くすることなく、ノッキングセンサの絶縁抵抗を全体として高くすることができる。
　また、本発明のノッキングセンサでは、樹脂成形体を上記の特定材料にて構成しているため、上述したように上側絶縁板及び下側絶縁板の厚みを過度に厚くする必要がないため、その厚みを０．５０ｍｍ以下に抑えることができる。よって、本発明によれば、高絶縁でありながらノッキングセンサの周波数特性が低下せず、ノッキングの検出精度に優れたノッキングセンサが得られる。一方、上側絶縁板及び下側絶縁板の厚みは、０．０５ｍｍ以上としている。樹脂成形体自身の表面抵抗率を高めても、絶縁板自身の体積抵抗が低下しては、ノッキングセンサの絶縁抵抗を全体として高く維持することができないからである。なお、上側絶縁板及び下側絶縁板としては、上記の厚みの範囲を満たす条件であれば、汎用の樹脂材料（例えば、ＰＥＴ）を用いることができる。
　この発明によれば、１５０℃以上の使用温度でも絶縁特性が良好で、かつノッキングの検出特性に優れたノッキングセンサが得られる。
本発明の実施形態に係るノッキングセンサの軸方向に沿う断面図である。 本発明の実施形態に係るノッキングセンサの分解斜視図である。 ノッキングセンサの１５０℃での絶縁抵抗値を示す図である。 各種樹脂の表面抵抗率を示す図である。 従来のノッキングセンサの軸方向に沿う断面図である。 従来のノッキングセンサの分解斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係るノッキングセンサ１０の断面図である。
　図１において、ノッキングセンサ１０は、内燃機関のシリンダブロックへ取付けるための取付孔１２ｆを中心部に有する、いわゆるセンターホール式非共振型のノッキングセンサである。ノッキングセンサ１０は、詳しくは後述するセンサ本体２０を樹脂成形体１１によって被覆して構成され、全体として短寸の円筒状に形成され、円筒の外周の一部からコネクタ部１１ｂが径方向外側に突出している。コネクタ部１１ｂの内側には、下側電極１４及び上側電極１６からそれぞれ延びる第１端子１４ａ、第２端子１６ａが突出し（図１では第１端子１４ａのみ図示）、図示しない外部コネクタと接続されるようになっている。
　そして、図２の分解斜視図に示すように、ノッキングセンサ１０は、筒状部１２ａと、筒状部１２ａの下端に位置する鍔部１２ｂとを有する金属製の主体金具１２を有している。筒状部１２ａの外周には、鍔部１２ｂ側から順に、それぞれ円環状の下側絶縁板１３、下側電極１４、圧電素子１５、上側電極１６、上側絶縁板１３ｔ、ウエイト１７、及び皿バネ１８が嵌め込まれ、下側絶縁板１３が鍔部１２ｂ上に載置されている。
　筒状部１２ａの上部外周面には雄ネジ部１２ｘが形成され、一方でナット１９の内面に雌ネジ部１９ｙが形成されている。そして、ナット１９を雄ネジ部１２ｘに螺合することにより、下側絶縁板１３から皿バネ１８に至る積層体が鍔部１２ｂとナット１９との間に挟まれて固定され、センサ本体２０を構成している。なお、筒状部１２ａの外周面には円筒状の絶縁スリーブ１３ｓが嵌められ、下側電極１４、圧電素子１５及び上側電極１６が筒状部１２ａに電気的に接続（接触）するのを防止している。
　ここで、下側絶縁板１３は、主体金具１２の鍔部１２ｂの上面と下側電極板１４との電気的な接続（接触）を防止するための部材であり、上側絶縁板１３ｔは、上側電極板１６とウエイト１７０との電気的な接続（接触）を防止するための部材である。上側絶縁板１３ｔ及び下側絶縁板１３のそれぞれの厚みが、０．０５ｍｍ～０．５０ｍｍ以下の範囲内で設定され、この厚み範囲を満たせば十分な体積抵抗が得られるので、この上側絶縁板１３ｔ及び下側絶縁板１３は、汎用の樹脂材料で構成されている。本実施形態では、上側絶縁板１３ｔ及び下側絶縁板１３は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）にて構成されており、それぞれの厚みは０．３５ｍｍとされ、体積抵抗は５０ＧΩ以上である。
　一方、本実施形態のノッキングセンサ１０では、センサ本体２０を被覆する樹脂成形体１１として、成型性に優れるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、または、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体（ＥＴＦＥ）から構成されている。ＥＴＦＥは、下記の式１
-（CF2-CF2）m-（CH2-CH2）n　・・・（１）
（ｍ，ｎは自然数）で表され、フッ素樹脂の特性を有しつつ、成形性（押出成形・射出成形等）を備えている。ＥＴＦＥは、例えば旭硝子株式会社のフッ素樹脂ＥＴＦＥとして市販されている。
　樹脂成形体１１を構成する樹脂材料であるＰＰＳまたはＥＴＦＥは、１５０℃における表面抵抗率が１．０×１０１０Ω以上であるばかりか、１８０℃における表面抵抗率が１．０×１０１０Ω以上の値を示す（後述する図４参照）。そのため、この材料によって樹脂成形体１１を構成することで、ノッキングセンサが１５０℃以上といった高温下に晒された場合にも、上側絶縁板及び下側絶縁板を０．５０ｍｍ以下と厚みが薄い状況でありながらも、ノッキングセンサ１０の絶縁抵抗を全体として高くすることができる。
　図３は、種々の樹脂材料から構成した樹脂成形体１１を有するノッキングセンサ１０を作製し、絶縁抵抗を測定した結果を示す。なお、上側絶縁板１３ｔ及び上側絶縁板１３は、厚み０．３５ｍｍ、内径１４．７２ｍｍ、外径２３．１０ｍｍのＰＥＴから構成されたものを用いた。
　まず、樹脂成形体として従来のナイロン樹脂（図３のＰＡ６６）を用いた場合、１５０℃で絶縁抵抗が１０ＭΩ未満であるのに対し、樹脂成形体として本発明のポリフェニレンサルファイド（図３のＰＰＳ）を用いた場合では、１５０℃で絶縁抵抗が１０ＭΩ以上となった。
　図４は、各種樹脂の表面抵抗率を示す。絶縁抵抗が１０ＭΩ未満であるナイロン樹脂（図４のＰＡ６６）の場合、１５０℃における表面抵抗率が１．０×１０１０Ω未満であった。一方、絶縁抵抗が１０ＭΩ以上であるポリフェニレンサルファイド（図４のＰＰＳ）の場合、１５０℃における表面抵抗率が１．０×１０１０Ω以上となった。このことより、１５０℃における表面抵抗率が１．０×１０１０Ω以上の樹脂成形体を用いることで、１５０℃以上でノッキングセンサを使用できることがわかる。
　なお、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体（図４のＥＴＦＥ）の場合も、１５０℃における表面抵抗率が１．０×１０１０Ω以上となり、本発明に使用できることがわかる。
　この表面抵抗率は、ＪＩＳ　Ｋ６９１１に沿って求めたものであり、樹脂成形体１１０を構成する材料にてバルク体を形成し、そのバルク体の表面上に複数の円環状の電極を設けた試料体を準備して求めた。
　ここで、ノッキングセンサの絶縁抵抗は、主体金具１２と上側電極１６との間の絶縁抵抗、主体金具１２と下側電極１４との間の絶縁抵抗、上側電極１６と下側電極１４との間の絶縁抵抗、及び上側電極１６とウエイト１７との間の絶縁抵抗をそれぞれ測定し、それらのうち最も値の低い抵抗値として採用した。
　本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
　例えば、上記実施形態では、ウエイト１７を、別部材であるナット１９にて皿バネ１８を介して保持する構成を採ったが、皿バネ１８を省略してもよいし、また、ウエイト及びナットを一体化した一部材にて構成してもよい。また、ナット１９は、主体金具１２に螺合にて固定する必要はなく、主体金具１２の上部に対して溶接によって固着させてもよい。さらに、上記実施形態では、樹脂成形体１１にコネクタ部１１ｂを一体化させた構成を採用したが、コネクタ部を樹脂成形体から離間させると共に、ケーブルを介して両者を接続し、離間したコネクタ部から圧電素子１５の出力を取り出すようにしてもよい。
　上側絶縁板１３ｔ及び下側絶縁板１３として厚み０．３５ｍｍ、内径１４．７２ｍｍ、外径２３．１０ｍｍのＰＥＴを用い、圧電素子１５としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用い、ウエイト１７として鉄材料を用い、主体金具１２として鉄材料を用い、樹脂成形体１１としてそれぞれナイロン樹脂及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を用いて、ノッキングセンサ１０を２個作製した。
　得られたノッキングセンサ１０の１５０℃での絶縁抵抗値を測定した。測定は、主体金具１２と上側電極１６との間の絶縁抵抗、主体金具１２と下側電極１４との間の絶縁抵抗、上側電極１６と下側電極１４との間の絶縁抵抗、及び上側電極１６とウエイト１７との間の絶縁抵抗をそれぞれ測定し、それらのうち最も値の低い抵抗値を採用した。なお、絶縁抵抗（絶縁抵抗値）は、絶縁抵抗計ＷＴ－８７５３（日置電機株式会社製）を用い、５００Ｖの電圧を上記の各部材間に印加することにより測定した。
　得られた結果を図３に示す。上記したように、樹脂成形体としてナイロン樹脂（図３のＰＡ６６）を用いた場合、１５０℃で絶縁抵抗値が１０ＭΩ未満であるのに対し、樹脂成形体としてポリフェニレンサルファイド（図３のＰＰＳ）を用いた場合、１５０℃で絶縁抵抗値が１０ＭΩ以上となった。なお、樹脂成形体としてナイロン樹脂を用いた場合の５０℃での絶縁抵抗値、樹脂成形体としてポリフェニレンサルファイドを用いた場合の５０℃及び１００℃での絶縁抵抗値は絶縁抵抗計の測定の上限値を示したため、図３ではその上限値を記載している。
　このように、樹脂成形体としてポリフェニレンサルファイドを用いた本発明のノッキングセンサでは、高温下にて良好な絶縁特性を示すことが確認された。
　１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ノッキングセンサ
　１１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　樹脂成形体
　１２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　主体金具
　１２ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　筒状部
　１２ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　鍔部
　１３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　下側絶縁板
　１３ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　上側絶縁体
　１４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　下側電極
　１５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圧電素子
　１６　　　　　　　　　　　　　　　　　　　上側電極
　１７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ウエイト
　２０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　センサ本体

Claims (1)

  1. 　筒状部及びこの筒状部の一端に位置しつつ径方向外側に向かって突出する鍔部を含む主体金具、
    　筒状部の外周に嵌め込まれた環状の圧電素子、
    　前記圧電素子の上面及び下面に重ねられる上側電極板及び下側電極板、
    　前記筒状部の外周に嵌め込まれ、前記鍔部との間に前記圧電素子を挟むウエイト、
    　前記鍔部と前記下側電極板との間に配置され、前記鍔部と下側電極板とを電気的に絶縁する下側絶縁板、
    　前記上側電極板と前記ウエイトとの間に配置され、前記上側電極板と前記ウエイトとを電気的に絶縁する上側絶縁板、を有するセンサ本体と、
    　前記センサ本体を被覆する樹脂製の樹脂成形体と、
    を備えるノッキングセンサであって、
    　前記上側絶縁板及び前記下側絶縁板は、厚さがそれぞれ０．０５ｍｍ～０．５０ｍｍの範囲内にあり、
    　前記樹脂成型体は、ポリフェニレンサルファイド、または、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体からなるノッキングセンサ。
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