JP6231987B2 - 圧力検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン等に装着される圧力検出装置の電気的伝達手段に関する。

従来、例えばエンジンに装着されて燃焼室内の圧力を検出するために、圧電素子を使用した圧力検出装置が提案されている。このような圧力検出装置をエンジンの燃焼室に臨ませた機能部材の先端部に装着する場合、圧力検出装置の圧電素子から電気信号（検出信号）を取り出すには、機能部材の先端部、すなわち、エンジンの燃焼室に臨ませた圧力検出装置にまで延出し接続する電気的伝達手段が必須となる。

この種の電気的伝達手段として、導体部（中心導体）の周囲に樹脂からなる絶縁層を形成し、絶縁層の周囲に例えば金属編組からなる遮へい層（外部導体）を形成し、さらに遮へい層の周囲に樹脂からなる保護層を形成した同軸ケーブルが知られている。このケーブル構造において、金属編組に代えて、絶縁層の周囲に電解金属メッキ層を被覆してなる同軸ケーブルが開示されている（例えば特許文献１参照）。

また、中心導体の外周に樹脂からなる絶縁被膜を形成し、絶縁層の外周に無電解およびまたは電解金属メッキにてシールド導体を形成した同軸ケーブルが開示されている（例えば特許文献２参照）。

さらに、圧力検出装置の電気的伝達手段として、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと略す）を用いて、外部に電気信号を伝達することも考えられる。

特開２００７−４８７１９号公報 特開２００５−１４９８９２号公報

ところで、エンジン等で使用される圧力検出装置は、燃焼室内での圧力変化に伴って振動する。そして、このような振動が圧力検出装置に設けられた電気的伝達手段に作用した場合、従来例のような同軸ケーブルでは、金属メッキで形成される遮へい層に割れや剥がれが発生して、結果として同軸ケーブルからの電気信号にノイズが重畳し、最悪の場合は同軸ケーブルの断線が引き起こされる懸念があった。また、同軸ケーブルやＦＰＣによる接続では、圧力検出装置側の同軸ケーブルやＦＰＣの位置と、圧力検出装置からの信号を受ける外部装置側の電極位置とを、位置合わせて組み立てる必要があり、装置間の取り付け方向（周方向の取付角度）が限定されるので、作業性が悪い問題があった。

また、エンジンの燃焼室に臨ませた圧力検出装置に接続する電気的伝達手段は、機能部材内部のわずかな隙間を通して機能部材の先端まで延出し接続する必要がある。したがって、従来の同軸ケーブルでは径が太いために、このようなわずかな隙間を通すことが難しい問題もあった。

本発明の目的は上記課題を解決し、振動や衝撃に強い電気的伝達手段を備え、機能部材の先端部の外周に容易に装着できる圧力検出装置を提供することにある。

本発明に係る圧力検出装置は、上述した課題を解決するため、エンジンの燃焼室に臨ませた機能部材の先端部外周に装着することによりシリンダの内圧を検出する円筒状に構成した圧力検出装置において、外部からの圧力を受ける受圧部材と、該受圧部材からの圧力を伝達する圧力伝達部材と、圧力伝達部材に当接して圧力の変動を検出する圧電素子と、該圧電素子に当接する電極部材とを備え、圧電素子は対向する二つの電極から圧力に応じた電気信号を出力し、圧電素子の一方の電極は該圧電素子を支持する筐体に当接して接地電極となり、他方の電極は圧力伝達部材と圧電素子との間に設けられた電極部材に当接し、該電極部材は接続端子を介して電気的伝達手段により電気的に接続され、該電気的伝達手段は環状形状の接続電極で構成され、該接続電極によって電気信号を外部装置に伝達することを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、圧電素子は筐体の内部の周方向に沿って一又は複数配置するとともに、この圧電素子は、スペーサを介して交互に配置することができる。一方、接続端子は、スペーサ及び筐体に設けた貫通孔を通して電気的伝達手段に接続することができる。なお、接続端子と電極部材間には、スプリングを介在させることが望ましい。また、接続電極には、電極面の所定の箇所から延びる細長い延長電極を一体に設け、この延長電極を、前記貫通孔から露出する接続端子の先端部に電気的に接続することができる。他方、接続電極は、筐体の中心線と直交する電極面を設け、この電極面に外部装置の外部電極を電気的に接続してもよいし、或いは筐体側の開口部の内面に収容する円筒状の電極面を設け、この電極面に前記外部装置の外部電極を電気的に接続してもよい。筐体の中心線と直交する電極面を設ける場合には、この電極面の外周の複数の箇所には爪部を形成し、この爪部を介して筐体側に固定することができる。また、外部装置に、円筒状の外部電極を設け、この外部電極に対して前記接続電極における電極面を、ハンダ付けにより電気的に接続することができる。一方、筐体側の開口部の内面に収容する円筒状の電極面を設ける場合には、この電極面に対して、外部装置の外部電極を圧入することにより電気的に接続することができる。この際、電極面に、環状に配置された複数の弾性電極を設け、この弾性電極を外部装置の外部電極に接触させて電気的に接続することができる。

このような構成を有する本発明に係る圧力検出装置によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 本発明によれば、圧力検出装置からの電気信号を、環状形状の接続電極で成る電気的伝達手段によって外部装置側に直接伝達するので、同軸ケーブルやＦＰＣを用いる必要がなく、外部装置に確実に伝達できるので、振動や衝撃に強い圧力検出装置を提供できる。

（２） 環状形状の接続電極を用いることで、圧力検出装置の取り付け方向が限定されず、機能部材の先端部の外周に容易に装着できるなど、装置の組み立てが容易になる。さらに、接続電極の全周を用いて外部装置側の電極と接続可能になるので、電気的接続面積を広く確保でき、この結果、接続の抵抗値が極めて小さくなり、小レベルの電気信号を確実に伝達できる信頼性に優れた圧力検出装置を提供できる。

（３） 好適な態様により、圧電素子を筐体の内部の周方向に沿って複数配置するとともに、この圧電素子を、スペーサを介して交互に配置すれば、圧力をバランス良く均一に検出でき、高精度な圧力検出が可能となる。一方、圧電素子が一個の場合であっても、Ｃ形状に形成されるスペーサと共に配置することにより、その配置位置を正確かつ容易に組み込むことが可能であるとともに、圧電素子に対して損失のない圧力伝達が可能となる。さらに、応力バランスをとることで圧電素子のカケや割れが発生せず、圧電素子の数量削減によるコストダウンが可能となる。

（４） 好適な態様により、接続端子を、スペーサ及び筐体に設けた貫通孔を通して電気的伝達手段に接続するようにすれば、電気的伝達手段に接続する接続端子を位置決めしつつ配置することができる。また、円筒状となる筐体内の開口部に燃料噴射装置等の機能部材を配置でき、圧力検出装置のための余分なスペースを確保する必要がない。

（５） 好適な態様により、接続端子と電極部材間にスプリングを介在させれば、接続端子と電極部材の位置関係が外部からの圧力によって変動しても、スプリングのバネ力により電極部材と接続端子を確実に電気接続することができる。

（６） 好適な態様により、接続電極に、前記電極面の所定の箇所から延びる細長い延長電極を一体に設け、この延長電極を、前記貫通孔から露出する前記接続端子の先端部に電気的に接続するようにすれば、接続端子の先端部を当該延長電極に直接接続できるので、圧電素子からの電気信号を、接続端子を介して接続電極に確実に伝達できる。

（７） 好適な態様により、接続電極に、前記筐体の中心線と直交する電極面を設け、この電極面に外部装置の外部電極を電気的に接続するようにすれば、当該筐体側における端面に対して平行に電極面を設けることができるため、広い電極面積を確保しつつ中心線方向の電極寸法をより小さくでき、もって、圧力検出装置の小サイズ化に寄与できる。

（８） 好適な態様により、前記電極面の外周における複数の箇所に爪部を形成し、接続電極を、この爪部を介して前記筐体側に固定するようにすれば、前記筐体側に複数の爪部を填め込み可能となるため、当該接続電極を確実に固定できる。

（９） 好適な態様により、外部装置における円筒状の外部電極に対して、前記接続電極における前記電極面を、ハンダ付けにより電気的に接続するようにすれば、外部電極に対して環状形状の接続電極の全周をハンダ付け可能となる。これにより、電気的接続面積を広く確保でき、振動や衝撃に強く、且つ、接続の抵抗値が小さいので、小レベルの電気信号を確実に外部装置に伝達できる。しかも、圧力検出装置の取り付け方向が限定されず、装置の組み立てを容易に行うことができる。

（１０） 好適な態様により、接続電極に、前記筐体側の開口部の内面に収容する円筒状の電極面を設け、この電極面に前記外部装置の外部電極を電気的に接続するようにすれば、筐体側における内面を利用して電極面を設けることができるため、より広い電気的接続面積を確保できる。これにより、振動や衝撃に強い構造にできるとともに、接続の抵抗値が小さいので、小レベルの電気信号を確実に外部装置に伝達できる。

（１１） 好適な態様により、円筒状の電極面に、前記外部装置の外部電極を圧入するようにすれば、圧入接続可能になるため、ハンダ付け作業が不要となる。この結果、装置の組み立て工程数を減らすことができる。

（１２） 好適な態様により、円筒状の電極面に、環状に配置された複数の弾性電極を設け、この弾性電極を前記外部装置の外部電極に接触させて電気的に接続するようにすれば、接続電極と外部装置側の電極を複数の弾性電極によって接続するので、ハンダ付け作業が不要であり、装置の組み立て工程数を減らすことができる。加えて、接続電極の全周を用いて外部装置側の電極と弾性電極によって接続するので、電気的接続面積を広く確保でき、振動や衝撃に強く、且つ、接続の抵抗値が小さいので、小レベルの電気信号を確実に外部装置に伝達できる。

本発明の圧力検出装置が装着されるエンジンの概略構成図である。 第１実施形態の圧力検出装置の中心線に沿った断面図である。 図２の断面図の領域Ａを拡大した拡大断面図である。 図２の断面図の領域Ｂを拡大した拡大断面図である。 第１実施形態の圧力検出装置の斜視図である。 第１実施形態の接続電極を説明するための斜視図である。 図２で示す第１実施形態の圧力検出装置を切断線Ｆ−Ｆ´で切断した圧電素子付近の断面図である。 第１実施形態の圧力検出装置の燃料噴射装置への装着例を説明するための断面図である。 第１実施形態の圧力検出装置の圧力検出動作を説明するためのブロック図である。 第２実施形態の圧力検出装置の中心線に沿った断面図である。 第２実施形態の接続電極を説明するための斜視図である。 第３実施形態の圧力検出装置の中心線に沿った断面図である。 第３実施形態の接続電極を圧力検出装置の背面側から見た接続電極単体の背面図である。

１：エンジン，２：シリンダブロック，２ａ：シリンダ，４：シリンダヘッド，４ａ：連通孔，４ｂ：連通孔，５：点火プラグ，６：インジェクタユニット，７：燃料噴射装置，１０：圧力検出装置，８０：圧力検出装置，９０：圧力検出装置，１０ａ：開口部，１１：フロント外側筐体，１２：フロント内側筐体，１３：リア筐体，１３ｃ：貫通孔，１４：受圧リング，１５：圧力伝達リング，１６：圧電素子群，１７：電極部材，２０ 筐体，３１：電極コネクタ，８１：電極コネクタ，９１：電極コネクタ，３２：接続電極，８２：接続電極，９２：接続電極，３２ａ：電極面，８２ａ：電極面，３２ｂ：延長電極，８２ｂ：延長電極，９２ｂ：延長電極，３２ｃ：爪部，３２ｄ：爪部，３２ｅ：爪部，３３：コネクタハウジング，５２：接続端子，５６：コイルスプリング，７１：内部筐体，７２：外部筐体，７５：外部電極，７６：ハンダ，７７：アンプ回路，７８：制御回路，８２ａ：圧入電極面，９２ａ：押さえバネ，１７１〜１７６：スペーサ

次に、本発明に係る最良実施形態を含む各種実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

最初に、各実施形態の特徴について説明する。第１実施形態の特徴は、筐体の中心線と直交する環状形状の電極面を有する接続電極を外部装置側の電極とハンダ付けによって電気的に接続する圧力検出装置である。第２実施形態の特徴は、円筒状の圧入電極面を有する接続電極を外部装置側の電極と圧入によって電気的に接続する圧力検出装置である。第３実施形態の特徴は、環状に配置された複数の弾性電極を有する接続電極を外部装置側の電極と接触させることで電気的に接続する圧力検出装置である。

まず、本発明の第１実施形態〜第３実施形態の圧力検出装置が装着されるエンジンの概略構成を図１を用いて説明する。なお、ここでは、第１実施形態の圧力検出装置を装着する例を説明するが、後述する第２実施形態及び第３実施形態の圧力検出装置も同様に装着することができる。図１において、符号１は本発明の圧力検出装置が装着されるエンジンである。このエンジン１は、シリンダ２ａを有するシリンダブロック２と、シリンダ２ａ内を往復動するピストン３と、シリンダブロック２に締結されてシリンダ２ａおよびピストン３などとともに燃焼室Ｃを構成するシリンダヘッド４とを備えている。

また、エンジン１は、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内の混合気を爆発させるための点火を行う点火プラグ５と、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内に燃料を噴射し、且つ、燃焼室Ｃ内の圧力を検出するインジェクタユニット６とを、さらに備えている。なお、シリンダヘッド４には、燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔が２つ設けられており、一方の連通孔４ａには点火プラグ５が、他方の連通孔４ｂにはインジェクタユニット６が、それぞれ貫通した状態で取り付けられている。

エンジン用機能部材としてのインジェクタユニット６は、燃焼室Ｃ内に燃料を噴射する燃料噴射装置７と、この燃料噴射装置７に取り付けられる本発明の第１実施形態である圧力検出装置１０とによって構成する。ここで、燃料噴射装置７は、燃焼室Ｃの外部に配置される本体部７ａと、本体部７ａから燃焼室Ｃに向かって延びる円柱状の先端部７ｂとを備えている。

一方、圧力検出装置１０は、燃焼室Ｃ内の内圧（燃焼圧：矢印Ｄ）を検出する機能を有しており、燃料噴射装置７の先端部７ｂの外周に取り付けられている。そして、この圧力検出装置１０は、後述するように貫通した開口部を有する円筒状に構成される。

第１実施形態

次に、第１実施形態の圧力検出装置１０の構成について図２〜図５を用いて説明する。図２は第１実施形態の圧力検出装置１０の中心線方向の断面図であり、図３及び図４は、図２で示す領域Ａ及び領域Ｂの拡大断面図である。また、図５は圧力検出装置１０の外観斜視図であり、説明のためにコネクタハウジング３３の図示を省略している。

なお、以下の説明においては、燃料噴射装置７とともにインジェクタユニット６を構成した際に、圧力検出装置１０のうち、燃焼室Ｃを向く側を『前面側』と称し、燃焼室Ｃとは反対を向く側を『背面側』と称する。また、図２における領域Ａは、圧力を検出する圧電素子周辺領域を示しており、領域Ｂは電気信号を伝達する接続端子周辺領域を示している。なお、図２の切断線Ｆ−Ｆ´については後述する。

ここで、圧力検出装置１０は、全体として円筒状を呈しており、前面側から背面側に貫通し、図１に示す燃料噴射装置７における先端部７ｂの先端側を収容する開口部１０ａが設けられている。すなわち、円筒状の圧力検出装置１０の開口部１０ａに、燃料噴射装置７の先端部７ｂ（図２の二点鎖線で示す）が収容される。なお、圧力検出装置１０と燃料噴射装置７の先端部７ｂの接続関係の詳細は後述する。

圧力検出装置１０の構造は、円筒状の形状を有するフロント外側筐体１１と、円筒状の形状を有し、且つ、フロント外側筐体１１の内側にフロント外側筐体１１と同心状に配置されるフロント内側筐体１２と、円筒状の形状を有し、フロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の背面側に取り付けられるリア筐体１３と、環状の形状を有するとともにフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の前面側に取り付けられ、外部からの圧力を受ける受圧部材としての受圧リング１４とを備えている。

また、リア筐体１３の背面側には、円筒状の形状を有し、環状形状の接続電極３２を組み込んだ絶縁材で成る電極コネクタ３１が配置され、さらに、円筒状の形状を有し、電極コネクタ３１の全周を外側から覆うコネクタハウジング３３を備えている。また、受圧リング１４、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３に囲まれた領域には、圧力伝達リング１５、圧電素子群１６、接続端子５２などが配置されるが、それぞれの構成部品の詳細な説明は後述する。

次に、圧力検出装置１０の筐体の詳細を図２〜図４を用いて説明する。フロント外側筐体１１は、前述したように円筒状の形状を有しており、その前面側の端部内側には、受圧リング１４の後述する受圧先端部の外側端部をはめ込むための切り欠き１１ａが形成されている（図３、図４参照）。

フロント内側筐体１２は、前述したように円筒状の形状を有しており、その外径は、前述したフロント外側筐体１１の内径よりも小さい。また、フロント内側筐体１２の前面側における端部外側には、受圧リング１４の受圧先端部の内側端部をはめ込むための切り欠き１２ａが形成されている（図３、図４参照）。また、フロント内側筐体１２の背面側における端部外側には、リア筐体１３の前面側の端部内側をはめ込むための切り欠き１２ｂが形成されている（図３、図４参照）。

リア筐体１３は、円筒状の形状を有し、リア筐体１３の前面側となる端面に圧電素子群１６の接地電極として機能する接地電極層１３ｂを備えている（図３参照）。ここで、リア筐体１３は、前面側においてフロント外側筐体１１の内径とほぼ同じ外径に設定された前段部１３１と、前段部１３１の背面側においてフロント外側筐体１１の外径とほぼ同じ外径に設定された中段部１３２と、中段部１３２の背面側においてフロント外側筐体１１の内径とほぼ同じ外径に設定された後段部１３３とを有する（図３、図４参照）。

そして、前述した接地電極層１３ｂは、リア筐体１３の前段部１３１の前面側の端面に、ほぼ全周にわたって形成されている。また、前段部１３１の前面側の端部外側には、中段部１３２とによって、フロント外側筐体１１の背面側の端部外側をはめ込むための切り欠き１３１ａが形成されている（図３、図４参照）。また、前段部１３１の前面側における端部内側は、前述したフロント内側筐体１２の背面側の端部外側に設けられた切り欠き１２ｂにはめ込まれる構造である。

ここで、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３を合わせて筐体２０と称する。この筐体２０は高温となり得る燃焼室Ｃに面する位置または燃焼室Ｃに近い位置に存在することになるため、少なくとも、−４０℃〜３５０℃の使用温度環境に耐える材料を用いて製作することが望ましい。また、後述するように、圧電素子群１６の接地対象としてリア筐体１３を使用することから、リア筐体１３は導電性を有する材料を用いて製作することが望ましい。具体的に筐体２０は、耐熱性が高く、且つ、導電性を有するステンレス鋼材、例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０等を用いて構成するとよい。

そして、フロント外側筐体１１の背面側の端部は、リア筐体１３の前面側の端部外側に設けられた切り欠き１３１ａにはめ込まれた状態で、全周にわたってレーザ溶接が施されることで固定される。また、フロント内側筐体１２の背面側の切り欠き１２ｂは、リア筐体１３の前面側にはめ込まれた状態で、全周にわたってレーザ溶接が施されることで固定される。これによって、フロント外側筐体１１とリア筐体１３がレーザ溶接され、フロント内側筐体１２とリア筐体１３がレーザ溶接されることで、一体化された筐体２０が完成する。

なお、リア筐体１３の前面側となる前段部１３１の端面に設けられる接地電極層１３ｂは、導電性の高い金属薄膜をリア筐体１３に対し単層あるいは複数層積層して構成されている。このような接地電極層１３ｂとしては、リア筐体１３上に例えば密着強化層としてＴｉを用いた内層を積層し、内層の上に例えば拡散防止層としてＰｔを用いた中間層を積層し、中間層の上となる最上層に、例えばＡｕを用いた接合層を積層したものを使用することができる。

次に、圧力検出装置１０の筐体２０内に形成される内部空間について、図３、図４を用いて説明する。圧力検出装置１０は、前述したフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３および受圧リング１４によって囲まれる領域に、円筒状の内部空間１０ｂが形成されている。そして、この内部空間１０ｂは、環状の形状を有するとともに受圧リング１４の背面側に配置され、受圧リング１４からの圧力をさらに背面側に伝達する圧力伝達部材としての圧力伝達リング１５と、この圧力伝達リング１５の背面側とリア筐体１３の前段部１３１の端面との間に配置され、圧力伝達リング１５から受けた圧力を電気信号に変換する圧電素子群１６とを備えている。この圧電素子群１６の詳細については後述する。

次に、受圧リング１４の詳細について、図３、図４を用いて説明する。受圧リング１４は、同心状に配置したフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２が前面側において形成する環状の隙間を、塞ぐように設けられる。この受圧リング１４は、外部すなわち燃焼室Ｃ（図１参照）側に露出することで、シリンダ２ａの燃焼室Ｃの内圧を受ける受圧先端部１４ａと、この受圧先端部１４ａの背面側において受圧先端部１４ａが受けた圧力を圧力伝達リング１５に伝達する伝達部１４ｂとを、一体化して構成している。そして、受圧リング１４の受圧先端部１４ａの外側端部は、フロント外側筐体１１の前面側の端部内側に設けられた切り欠き１１ａにはめ込まれた状態で、全周にわたってレーザ溶接が施されることで固定される。

また、受圧リング１４の受圧先端部１４ａの内側端部は、フロント内側筐体１２の前面側の端部外側に設けられた切り欠き１２ａにはめ込まれた状態で、全周にわたってレーザ溶接が施されることで固定される。そして、受圧リング１４に設けられた伝達部１４ｂは、フロント外側筐体１１の内周面およびフロント内側筐体１２の外周面の両面に接触しないように、これら両面に対する位置決めがなされる。なお、受圧リング１４を構成する材料としては、高温であり、且つ、高圧となる燃焼室Ｃ内に露出することを考慮し、弾性が高く、且つ、耐久性、耐熱性、耐食性に優れる合金製であることが望ましく、例えばＳＵＨ６６０等を用いることができる。

この受圧リング１４は、燃焼室Ｃからの燃焼圧（図３の矢印Ｄ）を受圧先端部１４ａによって受け、その燃焼圧Ｄは伝達部１４ｂを経て圧力伝達リング１５に伝達され、さらに、圧力伝達リング１５に当接する圧電素子群１６に伝達して後述する電気信号に変換されるのである。

圧力伝達リング１５は、環状の形状を有しており、断面は矩形状であり、その外径はフロント外側筐体１１の内径よりも小さく、内径はフロント内側筐体１２の外径よりも大きい。なお、圧力伝達リング１５は、耐熱性および絶縁性を有するアルミナ等のセラミック材料で構成するとよい。

また、圧力伝達リング１５の背面側となる端面には、圧電素子群１６からの電気信号を出力するための出力電極として機能する電極部材１７が設けられている。この電極部材１７は、圧力伝達リング１５の背面側の端面に、環状に全周にわたって配置される。すなわち、電極部材１７は、圧力伝達リング１５と圧電素子群１６との間に設けられている。

この電極部材１７は、一例として、圧力伝達リング１５とは別部材の導電性の高い金属膜を片面に形成した環状の絶縁フィルムを、圧力伝達リング１５の背面側となる端面に接着剤等によって固着して配置するとよい。また、圧力伝達リング１５の端面に導電性の高い金属膜を直接形成し、圧力伝達リング１５と一体となった電極部材１７でも良い。すなわち、圧力伝達リング１５の背面側となる端面は、電極部材１７が設けられていることで、導電性の電極面となる。

次に、リア筐体１３に形成される貫通孔について、図４を用いて説明する。図４において、リア筐体１３の所定の位置に、中心線方向に沿ってリア筐体１３を貫通する貫通孔１３ｃが形成されている。貫通孔１３ｃの前面側は、前述した圧力伝達リング１５および圧電素子群１６を収容する内部空間１０ｂと繋がり、貫通孔１３ｃの背面側は、電極コネクタ３１の切り欠き部３１ｃ（後述する）に繋がっている。この貫通孔１３ｃは、接続端子５２が挿入され、この接続端子５２を内部空間１０ｂから電極コネクタ３１側に露出させると共に、接続端子５２を位置決めする機能を有している。

次に、接続端子５２について、図４を用いて説明する。接続端子５２は耐熱性および導電性を有する金属製の棒状体で構成されており、圧力伝達リング１５の端面に設けられた電極部材１７に突き当たる突き当て部５２ａと、突き当て部５２ａの背面側に位置して突き当て部５２ａより径の大きい止め部５２ｂと、さらに背面側に位置して先端部を含む接続部５２ｃとを、一体化して構成している。なお、接続端子５２の形状は特に限定されるものではない。

この接続端子５２は、リア筐体１３の貫通孔１３ｃに内部空間１０ｂ側から挿入され、接続部５２ｃがリア筐体１３に隣接する電極コネクタ３１側に露出する。そして、電極コネクタ３１側に露出した接続部５２ｃの先端部は、後述する延長電極３２ｂとレーザ溶接されるが、ここでの詳細な説明は省略する。

この接続端子５２の接続部５２ｃが貫通孔１３ｃに挿入されるにあたり、位置決めチューブ５５に填め込まれて貫通孔１３ｃの内部で位置決めされる。また、接続端子５２の突き当て部５２ａの外周面に巻き回され、電極部材１７に当接して電極部材１７と接続端子５２を電気的に接続するコイルスプリング５６が配設されている。このコイルスプリング５６のバネ力によって、コイルスプリング５６の前面側の端部が電極部材１７に当接し、コイルスプリング５６の背面側の端部が接続端子５２の止め部５２ｂに当接する。これにより、電極部材１７が固着している圧力伝達リング１５と接続端子５２の位置関係が外部からの圧力によって変動しても、電極部材１７と接続端子５２は、コイルスプリング５６を介して確実に電気的に接続される。

また、貫通孔１３ｃの出口付近において、製造時の防水や防塵等を保つために、Ｏリング５７が接続端子５２の接続部５２ｃに填め込まれている。このＯリング５７によって、外部から内部空間１０ｂに水分等が侵入することを防ぐことができる。

次に、第１実施形態の特徴である電気的伝達手段としての接続電極３２と電極コネクタ３１について、図２、図５、図６を用いて説明する。なお、図６は電極コネクタ３１から外した接続電極３２の単体の斜視図である。図２、図５、図６において、円筒状の電極コネクタ３１は、リア筐体１３の背面側に取り付けられ、その外径はリア筐体１３の後段部１３３の外径とほぼ同じように設定され、内径はリア筐体１３の後段部１３３の内径より若干大きく設定されている（図２参照）。

また、電極コネクタ３１は、前面側の前面部３１ａと背面側の背面部３１ｂに分かれており、背面部３１ｂの外径は前面部３１ａの外径より僅かに小さく設定されている（図２、図５参照）。この電極コネクタ３１は、背面部３１ｂに環状形状の接続電極３２を填め込んでから前面部３１ａと背面部３１ｂの嵌合構造（図示せず）によって一体化する。

また、電極コネクタ３１の前面部３１ａの外周の一部には、切り欠き部３１ｃが形成されており、この切り欠き部３１ｃによって、貫通孔１３ｃに挿入された接続端子５２の接続部５２ｃの先端が外部に露出する。

このように、接続電極３２は電極コネクタ３１に填め込まれ、電極コネクタ３１はリア筐体１３の背面側、すなわち、筐体２０の背面側に取り付けられる。この取り付けられた状態において、電極コネクタ３１に填め込まれた接続電極３２は、筐体２０の中心線と直交する環状形状の電極面３２ａを有しており、この電極面３２ａは、電極コネクタ３１の背面部３１ｂの端面に露出している（図５参照）。

また、接続電極３２は、電極面３２ａの所定の箇所から前面側に向かって延びる細長い延長電極３２ｂを有している。また、接続電極３２の電極面３２ａの外周の複数の箇所には、爪部３２ｃ〜３２ｅが形成される（図６参照）。

ここで、環状形状の電極面３２ａは、詳細は後述するが、外部装置側の電極とハンダ付けによって電気的に接続される箇所である。また、延長電極３２ｂは、その先端部が接続端子５２の接続部５２ｃとレーザ溶接によって電気的に接続される。さらに、複数の爪部３２ｃ〜３２ｅは、電極コネクタ３１の背面部３１ｂに填め込むようにする。これにより、接続電極３２を電極コネクタ３１（筐体２０側）に確実に固定することができる（図５、６参照）。なお、接続電極３２の材質は、一例としてりん青銅にメッキ処理を施した導電性部材が望ましい。

次に、電極コネクタ３１を外側から覆うコネクタハウジング３３について説明する。図２において、コネクタハウジング３３は、円筒状の形状を有しており、前面側の前面部３３ａと背面側の背面部３３ｂで構成され、背面部３３ｂの外径は前面部３３ａの外径よりわずかに小さく一体加工されている。ここで、コネクタハウジング３３の前面部３３ａの内径は、リア筐体１３の後段部１３３の外径、及び、電極コネクタ３１の前面部３１ａの外径とほぼ同じ径に設定されている。また、コネクタハウジング３３の背面部３３ｂの内径は、電極コネクタ３１の背面部３１ｂの外径とほぼ同じ径に設定されている。

次に、圧力検出装置１０に組み込まれる圧電素子群１６について、図２、図３、及び図７を用いて説明する。図７は図２の切断線Ｆ−Ｆ´で切断した圧電素子群１６付近の断面図である。図２、図３、図７において、圧電素子群１６は、圧力伝達リング１５の背面側とリア筐体１３の前面側の端面との間の内部空間１０ｂに、円筒状のリア筐体１３の周方向に沿って、リア筐体１３に支持されて複数配置されている。

また、圧電素子群１６の外側は、フロント外側筐体１１で覆われ、内側はフロント内側筐体１２で覆われている。なお、本実施形態では、６個の圧電素子１６１〜１６６が略等間隔で配置されているが、圧電素子群１６の数は６個より少なくてもよいし、多くてもよい。

ここで、圧電素子１６１〜１６６は共通の構成を有しており、それぞれが直方体状に加工された圧電体１６ａと、圧電体１６ａの前面側の端面に形成されたフロント側電極１６ｂと、圧電体１６ａの背面側の端面に形成されたリア側電極１６ｃとを備えている（図３参照）。このフロント側電極１６ｂとリア側電極１６ｃは、導電性の高い金属膜が圧電体１６ａを挟んで対向して形成されている。

また、圧電体１６ａは、圧電縦効果及び圧電横効果を有するランガサイト系結晶（ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、ＬＧＴＡ）や水晶、ガリウムリン酸塩などを使用することを例示することができる。なお、本実施形態の圧電素子群１６には、圧電体としてランガサイト単結晶を用いている。

圧電素子１６１〜１６６のそれぞれにおいて、各フロント側電極１６ｂは、圧力伝達リング１５の端面に設けられた電極部材１７に当接し、各リア側電極１６ｃは、リア筐体１３に設けられた接地電極層１３ｂに当接する（図３参照）。

各圧電素子１６１〜１６６の周方向の隙間には、スペーサ１７１〜１７６が配置され、圧電素子１６１〜１６６が略等間隔で配置されるように機能している（図７参照）。また、スペーサ１７１の略中央部分には、前述の接続端子５２を貫通させるためのスペーサ貫通孔１７１ａが設けられ、接続端子５２が貫通している。なお、スペーサ１７１〜１７６の材質はセラミックス（アルミナ、ジルコニア）などであるが、絶縁材であれば材質は限定されない。このように、圧電素子群１６は、筐体２０の内部において周方向に沿って等間隔で複数配置されているので、外部からの圧力をバランス良く均一に受けることができ、高精度な圧力検出が可能となる。

次に、圧力検出装置１０の組立手順の概要について、図２を用いて説明する。図２において、前述したように、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３が組み立てられて、それぞれにレーザ溶接が施されて一体化した筐体２０となる。この筐体２０の内部には、各要素部品（圧力伝達リング１５、圧電素子群１６、接続端子５２など）が組み込まれるが、最後に受圧リング１４がフロント外側筐体１１とフロント内側筐体１２の前面側に填め込まれてレーザ溶接が施され固定する。

次に、電極コネクタ３１は、前述したように、背面部３２ｂに接続電極３２を填め込んで後、前面部３２ａと背面部３２ｂを嵌合して接続電極３２を含めて一体化する。これにより、接続電極３２の延長電極３２ｂの先端が、電極コネクタ３１の切り欠き部３１ｃに露出する。

次に、一体化した筐体２０のリア筐体１３の背面側（後段部１３３）に、電極コネクタ３１を所定の方向で取り付ける。すなわち、リア筐体１３の貫通孔１３ｃから露出している接続端子５２の接続部５２ｃと、電極コネクタ３１の切り欠き部３１ｃに露出している延長電極３２ｂの先端が接触する位置に、電極コネクタ３１を取り付ける。

この接続端子５２の接続部５２ｃと接続電極３２の延長電極３２ｂとの接触位置は、電極コネクタ３１の切り欠き部３１ｃによって外部に露出しているので、この切り欠き部３１ｃの上方からレーザ照射を行い（図示せず）、接続端子５２の接続部５２と接続電極３２の延長電極３２ｂとをレーザ溶接して電気的に接続する。

次に、コネクタハウジング３３の前面部３３ａを電極コネクタ３１の背面側から填め込み、さらに、前面部３３ａの先端を一体化した筐体２０のリア筐体１３の中段部１３２まで隙間無く填め込んだ後、リア筐体１３の中段部１３２とコネクタハウジング３３の前面部３３ａの先端の全周をレーザ溶接によって固定する（溶接箇所：Ｇ１）。これにより、筐体２０とコネクタハウジング３３は確実に結合され、電極コネクタ３１はコネクタハウジング３３に覆われて筐体２０に固定される。これにより、一体化された圧力検出装置１０が完成する。

なお、接続電極３２の電極面３２ａは、コネクタハウジング３３から外部に露出しており、また、接続電極３２は絶縁性の電極コネクタ３１に組み込まれているので、接続電極３２とコネクタハウジング３３は、電気的に絶縁されている。

このように、一体化された圧力検出装置１０は円筒状であって、その内部には開口部１０ａを有しているので、開口部１０ａに燃料噴射装置７の先端部７ｂを配置でき、燃料噴射装置７と圧力検出装置１０は、一つのインジェクタユニット６としてシリンダブロック２に組み込むことができる（図１参照）。これにより、圧力検出装置１０のためにシリンダブロック２に新たな連通孔を設ける必要がなくなり、スペース効率に優れた圧力検出装置を提供できる。

次に、第１実施形態の圧力検出装置の電気的接続構造について、図２〜図４、及び図７を用いて説明する。まず、圧電素子群１６を構成する圧電素子１６１〜１６６の背面側に設けられたそれぞれのリア側電極１６ｃは、前述したように、リア筐体１３に設けられた接地電極層１３ｂに当接して電気的に接続される。ここで、リア筐体１３は導電性を有するので、リア筐体１３と接地電極層１３ｂとは、電気的に接続された状態となる（図３参照）。

ここで、燃料噴射装置７及び圧力検出装置１０で構成するインジェクタユニット６を、図１に示すシリンダヘッド４に取り付けた際、少なくともフロント外側筐体１１が、金属製のシリンダヘッド４と電気的に接続される。このシリンダヘッド４は、シリンダ２ａに繋がって電気的に接地された状態にあるため、圧力検出装置１０の圧電素子１６１〜１６６の各リア側電極１６ｃは、リア筐体１３およびフロント外側筐体１１を介して、インジェクタユニット６の接地電極に接続して接地されることになる。これにより、圧電素子群１６の一方の電極であるリア側電極１６ｃは、エンジン１全体の接地電極に接続されるので、外部からの電気的なノイズの影響を遮断して、高精度な圧力検出を実現できる。

これに対し、圧電素子群１６を構成する圧電素子１６１〜１６６の前面側に設けられたそれぞれのフロント側電極１６ｂは、圧力伝達リング１５の端面に設けられた電極部材１７に当接して電気的に接続される。このような構成によって、圧電素子群１６は、リア筐体１３の接地電極層１３ｂと電極部材１７に挟まれて、電気的に接続される。

すなわち、圧電素子群１６の個々の圧電素子１６１〜１６６は、接地電極層１３ｂと電極部材１７の間にあって並列接続されている。このため、個々の圧電素子１６１〜１６６が受けた圧力によって発生するそれぞれの電荷が並列接続によって平均化されて、一つの電気信号として出力されるので、圧電素子１６１〜１６６の位置の僅かな違いによる圧力差や、各圧電素子の特性ばらつき等が平均化によってキャンセルされ、高精度な圧力検出を実現できる。

また、圧力伝達リング１５は、前述したように絶縁性を有するので、圧力伝達リング１５と電極部材１７とは固着しているが電気的には絶縁された状態であり、これにより、電極部材１７は、周囲のフロント外側筐体１１とフロント内側筐体１２からも絶縁されている。

一方、電極部材１７は、コイルスプリング５６を介して接続端子５２と電気的に接続されている（図４参照）。さらに前述したように、接続端子５２は、貫通孔１３ｃを通って接続部５２ｃが電極コネクタ３１の切り欠き部３１ｃに露出し、その接続部５２ｃと接続電極３２の延長電極３２ｂがレーザ溶接によって電気的に接続される。すなわち、圧電素子群１６のフロント側電極１６ｂに当接して出力電極として機能する電極部材１７は、接続端子５２を介して接続電極３２に電気的に接続されるのである。

これにより、接続電極３２に圧電素子群１６からの電気信号が伝達され、後述するが接続電極３２が燃料噴射装置７側の電極に接続されることで、電気信号を外部装置に伝達することができる。

また、接続端子５２から接続電極３２への電気信号の伝達経路は、それぞれが絶縁体で構成された内部空間１０ｂ、位置決めチューブ５５、電極コネクタ３１によって、金属で構成され相互に電気的に接続されたフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３、及び、コネクタハウジング３３と電気的に絶縁される。また、接続端子５２は、貫通孔１３ｃと位置決めチューブ５５によって位置が規制されていることから、接続端子５２は、フロント外側筐体１１における外周面およびフロント内側筐体１２における内周面には接触しない（図４参照）。

このように、圧力検出装置１０の電気的接続は、圧電素子群１６のフロント側電極１６ｂとリア側電極１６ｃに対してそれぞれ接続ルートが形成されて、リア側電極１６ｃは接地されると共に、フロント側電極１６ｂからは電気信号が外部装置に伝達される。

次に、圧力検出装置１０をエンジンの機能部材としての一例である燃料噴射装置７の先端部７ｂ（図１参照）の外周への装着例について、図８を用いて説明する。なお、図８は圧力検出装置１０の開口部１０ａに、燃料噴射装置７の先端部７ｂが組み込まれていることを示している。図８において、燃料噴射装置７の先端部７ｂは、略円筒状の金属で成る内部筐体７１と、内部筐体７１の外側を覆う略円筒状の外部筐体７２の２重構造を有している。

この内部筐体７１は、圧力検出装置１０の開口部１０ａに挿入され、内部筐体７１の先端に設けられているノズル７ｃは、圧力検出装置１０の前面側から露出している。この構造によって、燃料噴射装置７の先端部７ｂのノズル７ｃは、圧力検出装置１０の前面側の開口部１０ａから燃焼室Ｃ内に燃料を噴射することができる。

一方、外部筐体７２は、圧力検出装置１０のコネクタハウジング３３の前面部３３ａと背面部３３ｂの境の段差部３３ｃまで填め込まれ、この段差部３３ｃの全周でレーザ溶接が施されることで（溶接箇所：Ｇ２）、コネクタハウジング３３と外部筐体７２は固定されて、圧力検出装置１０と燃料噴射装置７は一体化する。

また、内部筐体７１と外部筐体７２の隙間には、２重構造で円筒状の絶縁部材７３、７４が設けられ、この絶縁部材７３、７４の隙間に、外部装置側の電極である円筒状の外部電極７５が形成されている。この構造によって、外部電極７５は、２重構造の絶縁部材７３、７４に挟まれることで、内側の内部筐体７１と外側の外部筐体７２のいずれにも接触せず、電気的に絶縁されている。

また、外部電極７５の先端部分は、一例として全周に立体的な凹凸の段差を有し、圧力検出装置１０が燃料噴射装置７に組み込まれると、その外部電極７５の先端部分の直近に圧力検出装置１０の環状形状の接続電極３２の電極面３２ａが位置するように設定されている。ここで、外部電極７５の先端部分の凹部７５ａの全周に、一例として糸ハンダを配置してから、圧力検出装置１０を組み込み、所定の温度で一定期間加熱することで、糸ハンダが溶けて、圧力検出装置１０の接続電極３２の電極面３２ａと燃料噴射装置７側の外部電極７５がハンダ７６によって電気的に接続される。

これにより、圧力検出装置１０は燃料噴射装置７に装着され、圧力検出装置１０に組み込まれた圧電素子群１６からの電気信号を外部電極７５に伝達することができる。また、圧力検出装置１０の接続電極３２は環状に形成されているので、燃料噴射装置７の円筒状の外部電極７５の全周とハンダ７６によって接続できる。このように、接続電極３２に、筐体１１…の中心線と直交する電極面３２ａを設け、この電極面３２ａに外部装置の外部電極を電気的に接続するようにしたため、当該筐体１１…側における端面に対して平行に電極面３２ａを設けることができる。これにより、広い電極面積を確保しつつ中心線方向の電極寸法をより小さくでき、もって、圧力検出装置１０の小サイズ化に寄与できる。しかも、外部装置における円筒状の外部電極に対して、接続電極３２における電極面３２ａを、ハンダ付けにより電気的に接続したため、外部電極に対して環状形状の接続電極３２の全周をハンダ付け可能となる。これにより、電気的接続面積を広く確保でき、振動や衝撃に強く、且つ、接続の抵抗値が小さいので、小レベルの電気信号を確実に外部装置に伝達できる。しかも、圧力検出装置の取り付け方向が限定されず、装置の組み立てを容易に行うことができる。

また、圧力検出装置１０の環状形状の接続電極３２と円筒状の外部電極７５との接続箇所が全周に及ぶので、圧力検出装置１０と燃料噴射装置７との取り付け方向（周方向の取付角度）が限定されず、圧力検出装置１０が燃料噴射装置７に対してどのような向きに取り付けられても構わない。これにより、装置の組み立てを容易に行うことができる。なお、環状形状の接続電極３２に対して、燃料噴射装置７側の外部電極７５の形状は、円筒状に限定されず、接続電極３２に対して所定の幅を有する円弧状、または、帯状などの電極形状でもよい。すなわち、環状形状の接続電極３２の全周に渡って外部電極７５が接続せず、接続電極３２の周方向の一部分が外部電極７５と接続する構成でもよい。

この場合、接続電極３２と外部電極７５の電気的接続面積は狭くなるが、接続電極３２が環状形状であるので、圧力検出装置１０と燃料噴射装置７との取り付け方向（周方向の取付角度）が限定されないという効果は、円筒状の外部電極７５と同様に備わっている。また、外部電極７５が円筒状に限定されないことは、後述する第２実施形態及び第３実施形態においても同様である。なお、外部電極７５は、燃料噴射装置７に直接接続されるのではなく、詳細は後述するが、圧力検出装置１０の電気信号を変換する外部装置としてのアンプ回路などを経て、燃料噴射装置７や他の装置に接続される。

次に、エンジン１に装着された圧力検出装置１０の圧力検出動作の概要について、図９のブロック図を用いて説明する。なお、圧力検出装置１０の構成は図２〜図８を参照する。図９において、圧力検出装置１０は、受圧リング１４、圧力伝達リング１５、圧電素子群１６，接続端子５２、接続電極３２などで構成されて筐体２０（破線で示す）で覆われている。

一方、エンジン１のシリンダブロック２内の燃焼室Ｃに発生した内圧としての燃焼圧（矢印Ｄ）の変動は、圧力検出装置１０の受圧リング１４および圧力伝達リング１５を介して圧電素子群１６に作用する。このとき、燃焼圧Ｄの変動に伴って発生する振動は、最大で数ＫＨｚ程度の周波数成分を含むものである。

この例において、圧電素子群１６は、筐体の周方向に沿って等間隔に配置された圧電素子１６１〜１６６を備えており（図７参照）、圧電素子１６１〜１６６には、ほぼ均一に燃焼圧Ｄの変動に応じた電荷が発生する。そして、圧電素子１６１〜１６６を構成する各圧電体１６ａに発生した電荷は、各圧電体１６ａの各フロント側電極１６ｂから電気信号Ｐ１として圧力伝達リング１５の端面に設けられた電極部材１７を通って接続端子５２に伝達される。

次に接続端子５２に伝達された電気信号Ｐ１は、接続端子５２に接続している接続電極３２に伝達される。さらに、接続電極３２に伝達された電気信号Ｐ１は、接続電極３２が接続されている外部装置側の外部電極７５を介して、外部装置の一部であるアンプ回路７７に伝達される。このアンプ回路７７は積分回路を含み、微分波形でなる電気信号Ｐ１を積分して圧力信号Ｐ２に換算し、その圧力信号Ｐ２をエンジン１を制御する制御回路７８に伝達して、燃料噴射装置７や点火プラグ５の制御を行う。

また、圧電素子群１６を構成する圧電素子１６１〜１６６の背面側のリア側電極１６ｃは、接地電極層１３ｂから筐体２０を介してシリンダブロック２と電気的に接続されて接地電極となる。この結果、圧力検出装置１０の筐体２０とシリンダブロック２の全体が接地されるので、外部からの電気的なノイズの混入を軽減することができる。

そして、接続電極３２は環状に形成されているので、燃料噴射装置７に形成される円筒状の外部電極７５（図８参照）の全周と電気的に接続でき、この結果、電気的接続面積を広く確保できるので、エンジン１から長期にわたって振動や衝撃を受けても破損や断線がなく、信頼性に優れた圧力検出装置を提供することができる。以上のように、本発明の圧力検出装置は、振動や衝撃に強い電気的伝達手段を備え、機能部材である燃料噴射装置７の先端部の外周に容易に装着できるすぐれた効果を有している。

第２実施形態

次に、第２実施形態の圧力検出装置の構成について、図１０を用いて説明する。なお、図１０は第２実施形態の圧力検出装置の中心線に沿った断面図である。ここで、第２実施形態の圧力検出装置は、接続電極が円筒状の圧入電極面を有する構成で有り、基本的な構成は第１実施形態と同様であるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

図１０において、符号８０は第２実施形態の圧力検出装置である。圧力検出装置８０は、第１実施形態の圧力検出装置１０と同様に、円筒状の形状を有するフロント外側筐体１１と、円筒状の形状を有し、且つ、フロント外側筐体１１の内側にフロント外側筐体１１と同心状に配置されるフロント内側筐体１２と、円筒状の形状を有し、フロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の背面側に取り付けられるリア筐体１３と、環状の形状を有するとともにフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の前面側に取り付けられ、外部からの圧力を受ける受圧リング１４とを備えている。

また、受圧リング１４からの圧力を背面側に伝達する圧力伝達リング１５と、圧力伝達リング１５の背面側とリア筐体１３における前面側の端面との間に配置され、圧力伝達リング１５から受けた圧力を電気信号に変換する圧電素子群１６などを備えている。これらの各要素の構成と機能は、第１実施形態と同様なので詳細な説明は省略する。

次に、第２実施形態の特徴である電気的伝達手段としての接続電極と電極コネクタについて、図１０、図１１を用いて説明する。なお、図１１は第２実施形態の接続電極を電極コネクタから取り外した状態を示す斜視図である。図１０、図１１において、電極コネクタ８１は、リア筐体１３の背面側に取り付けられ、その外径はリア筐体１３の後段部１３３の外径とほぼ同じように設定され、内径はリア筐体１３の後段部１３３の内径より若干大きく設定されている。

また、電極コネクタ８１は、前面側の前面部８１ａと背面側の背面部８１ｂに分かれており、背面部８１ｂの外径は前面部８１ａの外径よりわずかに小さく設定されている。この電極コネクタ８１は、背面部８１ｂに環状形状の接続電極８２を填め込んでから、前面部８１ａと背面部８１ｂの嵌合構造（図示せず）によって一体化する。

また、電極コネクタ８１の前面部８１ａの外周の一部には、切り欠き部８１ｃが形成されており、この切り欠き部８１ｃによって、貫通孔１３ｃに挿入された接続端子５２の接続部５２ｃの先端部が外部に露出する。

接続電極８２は、内面に円筒状の圧入電極面８２ａを有し、この圧入電極面８２ａは、接続電極８２が電極コネクタ８１に填め込まれることで、電極コネクタ８１の内側に位置する。また、接続電極８２の所定の箇所から前面側に向かって延びる細長い延長電極８２ｂを有している。

この延長電極８２ｂは、第１実施形態と同様に、その先端部が接続端子５２の接続部５２ｃとレーザ溶接によって電気的に接続される。なお、接続電極８２の材質は、一例としてりん青銅にメッキ処理を施した導電性部材が望ましい。

ここで、第１実施形態と同様に、圧力検出装置１０の開口部１０ａに燃料噴射装置７の先端部７ｂが挿入されると（図８参照）、接続電極８２の圧入電極面８２ａは、開口部１０ａの内側の全周に露出するので、開口部１０ａに挿入された燃料噴射装置７の先端部７ｂに接触する。このとき、燃料噴射装置７側の外部電極の形状を、図示しないが、圧入電極面８２ａと全周に渡って接触する環状の電極面として形成し、且つ、圧入電極面８２ａの内径と、燃料噴射装置７側の外部電極の外径をほぼ同じとして、圧入によって圧入電極面８２ａに燃料噴射装置７側の外部電極面を填め込む設定とする。

また、円筒状の形状を有し、電極コネクタ８１を外側から覆うコネクタハウジング３３は、第１実施形態のコネクタハウジング３３と同一の構成と機能を備えており、コネクタハウジング３３によって、筐体２０と電極コネクタ８１は固定されて一体化する。

以上の構造によって、第２実施形態の圧力検出装置８０は、圧電素子群１６から電気信号を接続端子５２を介して接続電極８２に伝達し、さらに、圧入によって電気的に接続する燃料噴射装置７側の外部電極に伝達することができる。このように、接続電極８２と外部電極とは圧入によって接続されるので、ハンダ付け作業などの工程が不要であり、圧力検出装置８０を燃料噴射装置７に装着する組み立て作業を容易に行うことができる。

また、接続電極８２の圧入電極面８２ａは円筒状であるため、その全周で燃料噴射装置７側の電極面と圧入によって接触することができる。これにより、燃料噴射装置７側の電極面との電気的接続面積を広く確保でき、接続が確実となって振動や衝撃に強く、且つ、接続の抵抗値が小さくなり、小レベルの電気信号を確実に伝達できる。さらに、圧力検出装置８０の環状の接続電極８２と外部電極との接続箇所が接続電極８２の全周に及ぶので、圧力検出装置８０と燃料噴射装置７との取り付け方向が限定されず、圧力検出装置８０が燃料噴射装置７に対してどのような向きに取り付けられても構わない。これにより、装置の組み立て作業を容易に行うことができる。

第３実施形態

次に、第３実施形態の圧力検出装置の構成について、図１２を用いて説明する。なお、図１２は第３実施形態の圧力検出装置の中心線に沿った断面図である。ここで、第３実施形態の圧力検出装置は、接続電極が環状に配置された複数の弾性電極を有する構成となる。したがって、基本的な構成は第１実施形態と同様になるため、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

図１２において、符号９０は第３実施形態の圧力検出装置である。圧力検出装置９０は、第１実施形態の圧力検出装置１０と同様に、円筒状の形状を有するフロント外側筐体１１と、円筒状の形状を有し、且つ、フロント外側筐体１１の内側にフロント外側筐体１１と同心状に配置されるフロント内側筐体１２と、円筒状の形状を有し、フロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の背面側に取り付けられるリア筐体１３と、環状の形状を有するとともにフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の前面側に取り付けられ、外部からの圧力を受ける受圧リング１４とを備えている。

また、受圧リング１４からの圧力を背面側に伝達する圧力伝達リング１５と、圧力伝達リング１５の背面側とリア筐体１３における前面側の端面との間に配置され、圧力伝達リング１５から受けた圧力を電気信号に変換する圧電素子群１６とを備えている。これらの各要素の構成と機能は、第１実施形態と同様なので詳細な説明は省略する。

次に、第３実施形態の特徴である電気的伝達手段としての接続電極と電極コネクタについて、図１２、図１３を用いて説明する。なお、図１３は第３実施形態の接続電極を圧力検出装置９０の背面側から見た接続電極単体の背面図である。図１２、図１３において、電極コネクタ９１は、リア筐体１３の背面側に取り付けられ、その外径はリア筐体１３の後段部１３３の外径とほぼ同じように設定され、内径はリア筐体１３の後段部１３３の内径より若干大きく設定されている。

また、電極コネクタ９１は、前面側の前面部９１ａと背面側の背面部９１ｂに分かれており、背面部９１ｂの外径は前面部９１ａの外径よりわずかに小さく設定されている。この電極コネクタ９１は、背面部９１ｂに環状形状の接続電極９２を填め込んでから、前面部９１ａと背面部９１ｂの嵌合構造（図示せず）によって一体化する。

さらに、電極コネクタ９１の前面部９１ａの外周の一部には、切り欠き部９１ｃが形成されており、この切り欠き部９１ｃによって、貫通孔１３ｃに挿入された接続端子５２の接続部５２ｃの先端部が外部に露出する。

接続電極９２は、内側の全周に沿って環状に配置された弾性電極としての複数の押さえバネ９２ａを有し、この押さえバネ９２ａは、接続電極９２が電極コネクタ９１に填め込まれることで、電極コネクタ９１の内側の全周に位置する。また、接続電極９２の所定の箇所から前面側に向かって延びる細長い延長電極９２ｂを有している。

この延長電極９２ｂは、第１実施形態と同様に、その先端部が接続端子５２の接続部５２ｃとレーザ溶接によって電気的に接続される。なお、接続電極９２の材質は、一例としてりん青銅にメッキ処理を施した導電性部材が望ましい。

ここで、第１実施形態と同様に、圧力検出装置９０の開口部１０ａに、燃料噴射装置７の先端部７ｂが挿入されると（図８参照）、接続電極９２の押さえバネ９２ａは、開口部１０ａの内側の全周に露出しているので、開口部１０ａに挿入された燃料噴射装置７の先端部７ｂに接触する。このとき、燃料噴射装置７側の外部電極の形状を、図示しないが、押さえバネ９２ａと全周に渡って接触する環状の電極面として形成し、且つ、その電極面の外径は、押さえバネ９２ａが外部電極の全周に接触して所定の量だけたわむ径に設定する。これにより、圧力検出装置９０の開口部１０ａに、燃料噴射装置７の先端部７ｂが挿入されると、開口部１０ａの内側の全周に露出しているすべての押さえバネ９２ａが燃料噴射装置７側の外部電極に所定のバネ圧で接触し、圧力検出装置９０と燃料噴射装置７側の外部電極は電気的に接続される。

また、円筒状の形状を有し、電極コネクタ９１を外側から覆うコネクタハウジング３３は、第１実施形態のコネクタハウジング３３と同一の構成と機能を備えており、コネクタハウジング３３によって、筐体２０と電極コネクタ９１は固定されて一体化する。

以上の構造によって、第３実施形態の圧力検出装置９０は、圧電素子群１６から電気信号を接続端子５２を介して接続電極９２に伝達し、さらに、接続電極９２の複数の押さえバネ９２ａによって電気的に接続する燃料噴射装置７側の外部電極に伝達することができる。このように、接続電極９２と外部電極とは押さえバネ９２ａのバネ圧によって接続されるので、ハンダ付け作業などの工程が不要であり、圧力検出装置９０を燃料噴射装置７に装着する組み立て作業を容易に行うことができる。

さらに、押さえバネ９２ａは、接続電極９２の内側の全周に沿って環状に複数配置されているため、接続電極９２の全周で燃料噴射装置７側の電極面と接触する。これにより、燃料噴射装置７側の電極面との電気的接続面積を広く確保でき、接続が確実となって振動や衝撃に強く、且つ、接続の抵抗値が小さくなり、小レベルの電気信号を確実に伝達できる。

また、圧力検出装置９０の環状の接続電極９２と外部電極との接続箇所が接続電極９２の全周に及ぶので、圧力検出装置９０と燃料噴射装置７との取り付け方向が限定されず、圧力検出装置９０が燃料噴射装置７に対してどのような向きに取り付けられても構わない。これにより、装置の組み立て作業を容易に行うことができる。本実施形態では、押さえバネ９２ａのたわみによって外部装置側の電極面と接触するので、接続電極９２の寸法と外部電極の寸法のばらつきが多少生じても、接触状態に影響することが少ないという利点がある。なお、接続電極９２の全周に形成される押さえバネ９２ａは、環状に配置されるならば数は特に限定されない。

さらに、本実施形態では、接続電極９２の複数の押さえバネ９２ａは、接続電極９２の内側の全周に沿って環状に配置されているが、押さえバネ９２ａの位置は、これに限定されない。例えば図示しないが、接続電極９２を第１実施形態と同様に、筐体の中心線と直交する電極面（図６の電極面３２ａ参照）のように構成し、この電極面上に複数の押さえバネを環状に、且つ、押さえバネが筐体の中心線方向にたわむように形成してもよい。また、燃料噴射装置７側の外部電極は、この押さえバネの位置に対応して、中心線と直交する環状の電極面として形成するとよい。

この構造により、圧力検出装置９０の開口部１０ａに燃料噴射装置７の先端部７ｂを挿入すると、筐体の中心線と直交する電極面に環状に複数形成された押さえバネが燃料噴射装置７側の外部電極の全周で接触するので、第２実施形態と同様な効果を有する圧力検出装置を実現できる。

以上、各種実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の精神を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。また、本発明の圧力検出装置が装着される機能部材は燃料噴射装置に限定されるものではなく、エンジンに組み込まれるどのような装置でも適応できる。

本発明に係る圧力検出装置は、エンジンの燃焼室内の圧力測定、特に、点火プラグ，インジェクタ等の先端外周部に装着して燃焼圧を検出する際に利用することができる。

Claims (11)

1. エンジンの燃焼室に臨ませた機能部材の先端部外周に装着することによりシリンダの内圧を検出する円筒状に構成した圧力検出装置において、
   外部からの圧力を受ける受圧部材と、該受圧部材からの圧力を伝達する圧力伝達部材と、該圧力伝達部材に当接して圧力の変動を検出する圧電素子と、該圧電素子に当接する電極部材とを備え、
   前記圧電素子は対向する二つの電極から圧力に応じた電気信号を出力し、
   前記圧電素子の一方の前記電極は該圧電素子を支持する筐体に当接することにより接地電極となり、
   他方の前記電極は前記圧力伝達部材と前記圧電素子との間に設けられた前記電極部材に当接し、
   該電極部材は接続端子を介して電気的伝達手段に電気的に接続され、
   該電気的伝達手段は環状形状の接続電極で構成され、該接続電極によって前記電気信号を外部装置に伝達することを特徴とする圧力検出装置。
2. 前記圧電素子は前記筐体の内部の周方向に沿って一又は複数配置するとともに、この圧電素子は、スペーサを介して交互に配置することを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置。
3. 前記接続端子は、前記スペーサ及び前記筐体に設けた貫通孔を通して前記電気的伝達手段に接続することを特徴とする請求項２記載の圧力検出装置。
4. 前記接続端子と前記電極部材間には、スプリングを介在させることを特徴とする請求項１，２又は３記載の圧力検出装置。
5. 前記接続電極は、前記筐体の中心線と直交する電極面を有し、該電極面に前記外部装置の外部電極を電気的に接続することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧力検出装置。
6. 前記接続電極は、前記電極面の所定の箇所から延びる細長い延長電極を一体に有し、この延長電極を、前記貫通孔から露出する前記接続端子の先端部に電気的に接続することを特徴とする請求項５記載の圧力検出装置。
7. 前記接続電極は、前記電極面の外周の複数の箇所に爪部を形成し、この爪部を介して前記筐体側に固定することを特徴とする請求項５又は６記載の圧力検出装置。
8. 前記外部装置は、円筒状の外部電極を有し、この外部電極に対して前記接続電極における前記電極面を、ハンダ付けにより電気的に接続することを特徴とする請求項５，６又は７記載の圧力検出装置。
9. 前記接続電極は、前記筐体側の開口部の内面に収容する円筒状の電極面を有し、該電極面に前記外部装置の外部電極を電気的に接続することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧力検出装置。
10. 前記電極面に、前記外部装置の外部電極を圧入することにより電気的に接続することを特徴とする請求項９記載の圧力検出装置。
11. 前記電極面は、環状に配置された複数の弾性電極を有し、この弾性電極を前記外部装置の外部電極に接触させて電気的に接続することを特徴とする請求項９又は１０記載の圧力検出装置。

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