JPH0416185Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、エンジンに取付けるノツキングセン
サ、特に組立て性、耐久性の良好なノツキングセ
ンサに関する。[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to a knocking sensor to be attached to an engine, and particularly to a knocking sensor that is easy to assemble and has good durability.

従来の技術 エンジンの点火時期制御に際しては、極端なノ
ツキングが発生しない範囲で点火時期をできるだ
け機関の最大トルク時の最小進角値に近づけるこ
とが、効率、燃費の面で極めて有利である。その
ため、ノツキングが発生した場合に、その振動を
検出して点火時期を遅角し、ノツキングの継続を
回避するような制御が行なわれる。このような制
御においては、エンジンのノツキング状態を検出
するセンサが必要不可欠であり、従来から様々な
構造のノツキングセンサが提案されている。Prior Art When controlling the ignition timing of an engine, it is extremely advantageous in terms of efficiency and fuel consumption to bring the ignition timing as close as possible to the minimum advance value at the engine's maximum torque without causing extreme knocking. Therefore, when knocking occurs, control is performed to detect the vibration and retard the ignition timing to avoid continuation of knocking. In such control, a sensor that detects the knocking state of the engine is essential, and knocking sensors of various structures have been proposed.

一般にノツキングによつて発生する振動は６乃
至10KHzの高周波振動であり、振動伝達経路中の
特に部材結合部における減衰が無視できないの
で、これに鑑み、実用的なノツキングセンサにあ
つては、当該周波数範囲に共振周波数を有する振
動板を、エンジンに固定されるセンサのハウジン
グに直接取付ける等して、検出効率，即ちＳ／Ｎ
比を高めるようにしている。 In general, the vibrations generated by knocking are high-frequency vibrations of 6 to 10 KHz, and the attenuation in the vibration transmission path, especially at the component joints, cannot be ignored. By attaching a diaphragm with a resonant frequency in the frequency range directly to the housing of the sensor fixed to the engine, the detection efficiency, that is, S/N, can be improved.
I'm trying to increase the ratio.

第５図は、このように工夫されたノツキングセ
ンサの一例を示したものであり、１はエンジンに
螺合させるためのネジ部３を有したハウジングで
ある。ハウジング１の頂部には支持台５が形成さ
れ、両面に電極の形成された圧電素子７を接着し
てなる振動板９は、リード片１１及び絶縁プツシ
ユ１３と共に、ボルト１５により支持台５に固定
されている。リード片１１にはリード線１７の一
端が半田付け等により接続されており、振動板９
の振動により圧電素子７の両電極間に生ずる電気
信号は、このリード線１７とハウジング１間の電
位差として取出される。１９は各構成部品を保護
するためにハウジング１に設けたカバーであり、
このカバー１９にはリード線１７の他端の接続さ
れる図示しない信号取出端子を設け、コネクタユ
ニツトとしても機能させることがある。 FIG. 5 shows an example of a knocking sensor devised in this way, and 1 is a housing having a threaded portion 3 for screwing into the engine. A support base 5 is formed on the top of the housing 1, and a diaphragm 9, which is made by bonding a piezoelectric element 7 with electrodes formed on both sides, is fixed to the support base 5 with a bolt 15, together with a lead piece 11 and an insulating pusher 13. has been done. One end of a lead wire 17 is connected to the lead piece 11 by soldering or the like, and the diaphragm 9
An electric signal generated between both electrodes of the piezoelectric element 7 due to the vibration is extracted as a potential difference between the lead wire 17 and the housing 1. 19 is a cover provided on the housing 1 to protect each component;
This cover 19 may be provided with a signal output terminal (not shown) to which the other end of the lead wire 17 is connected, and may also function as a connector unit.

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、上述した構成のノツキングセン
サを組立てる場合には、カバー１９の内部でリー
ド線１７とリード片１１とを接続するか、あるい
は、前記接続の後にカバー１９を取付ける必要が
あり、繁雑な作業が要求されるという問題があつ
た。Problems to be Solved by the Invention However, when assembling the knocking sensor configured as described above, it is necessary to connect the lead wire 17 and the lead piece 11 inside the cover 19, or to close the cover 19 after the connection. There was a problem in that it needed to be installed and required complicated work.

更に、上述の構成では、リード線１７若しくは
リード片１１の振動板９若しくは圧電素子７への
接触に起因する振動部の共振の阻害やノツキング
の振動周波数範囲外での有害な振動の発生、ある
いは機関の正常な振動若しくは発熱に起因するリ
ード線１７とリード片１１との接続部の断線を避
けきれず、ノツキング振動の検出性が大幅に悪化
したり信頼性が低下したりすることがあつた。 Furthermore, in the above-mentioned configuration, the occurrence of harmful vibrations outside the vibration frequency range such as inhibition of resonance of the vibrating part or knocking due to contact of the lead wire 17 or the lead piece 11 with the diaphragm 9 or the piezoelectric element 7, or Disconnection of the connection between the lead wire 17 and the lead piece 11 due to normal engine vibration or heat generation could not be avoided, resulting in a significant deterioration in detectability of knocking vibration and a decrease in reliability. .

そこで本考案は、これらの不具合を生ずること
なく、ノツキング振動を良好に検出することので
きるノツキングセンサを提供することを目的とす
る。 Therefore, an object of the present invention is to provide a knocking sensor that can satisfactorily detect knocking vibrations without causing these problems.

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題は、板状の圧電素子を
備えた振動板をハウジングに固定し、該ハウジン
グに装着されるコネクタユニツトに挿通支持した
信号取出端子と前記圧電素子の一面とを電気的に
接続したノツキングセンサにおいて、圧電素子、
振動板、及びハウジングを貫通する貫通孔を設
け、前記信号取出端子に電気的に接続すべき圧電
素子の一面側に薄膜状のリード端子を設け、前記
コネクタユニツトをハウジングに装着したときに
信号取出端子が前記リード端子に貫通するように
し、更に当該装着状態で前記貫通孔を介して信号
取出端子とリード端子とを溶接することにより解
決される。Means for Solving the Problems The problem with the prior art described above is that a diaphragm equipped with a plate-shaped piezoelectric element is fixed to a housing, and a signal output terminal inserted and supported by a connector unit attached to the housing and the piezoelectric In a knocking sensor that is electrically connected to one side of the element, a piezoelectric element,
A through hole passing through the diaphragm and the housing is provided, and a thin film lead terminal is provided on one side of the piezoelectric element to be electrically connected to the signal output terminal, so that the signal can be output when the connector unit is attached to the housing. This problem can be solved by allowing the terminal to penetrate through the lead terminal, and further by welding the signal output terminal and the lead terminal through the through hole in the attached state.

作 用 エンジンの燃焼室内でノツキングが発生する
と、この振動はシリンダブロツクを介してノツキ
ングセンサのハウジングに伝わる。圧電素子を備
えた振動板は、ハウジングに直接固定されている
のでノツキング振動と良好に共振し、これに伴い
圧電素子の両極間にはノツキング振動に対応した
起電力が生ずる。本考案においては、圧電素子の
一面側に設けられる薄膜状のリード端子と信号取
出端子とをリード線により接続せずに、直接溶接
して両者を電気的に接続しているので、各部材同
志の接触に起因する共振の阻害や有害な振動の発
生、及び接続部の断線が防止される。また、コネ
クタユニツトをハウジングに装着した後に、圧電
素子、振動板、及びハウジングを貫通する貫通孔
を介して、信号取出端子とリード端子とを溶接す
るようにしているので、ノツキングセンサの組立
て作業性が改善される。Operation When knocking occurs in the combustion chamber of the engine, this vibration is transmitted to the housing of the knocking sensor via the cylinder block. Since the diaphragm including the piezoelectric element is directly fixed to the housing, it resonates well with the knocking vibration, and accordingly, an electromotive force corresponding to the knocking vibration is generated between the two poles of the piezoelectric element. In the present invention, the thin film lead terminal provided on one side of the piezoelectric element and the signal output terminal are not connected by lead wires, but are directly welded to electrically connect them. This prevents interference with resonance, generation of harmful vibrations, and disconnection of connections due to contact between the two. In addition, after the connector unit is attached to the housing, the signal output terminal and the lead terminal are welded through the piezoelectric element, the diaphragm, and the through hole that passes through the housing. sex is improved.

実施例 以下本考案の望ましい実施例につき図面にもと
づいて説明するが、従来例を示した第５図と実質
的に同一の部分には同一の符号を付すことにす
る。Embodiment A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings, in which the same reference numerals are given to substantially the same parts as in FIG. 5 showing the conventional example.

１は導電性を有する金属等からなるハウジング
であり、その下部に形成されるネジ部３をエンジ
ンのシリンダブロツク等に螺合することにより、
ノツキング振動を良好に伝達する。ハウジング１
の中心部には上下方向に伸びる孔２１が貫通して
おり、ハウジング１の上部の該孔２１の周囲には
振動検出部２５を支持する支持台５が形成されて
いる。 1 is a housing made of conductive metal or the like, and by screwing a threaded part 3 formed at the lower part of the housing into the cylinder block of the engine, etc.
Good transmission of knocking vibrations. Housing 1
A hole 21 extending vertically passes through the center of the housing 1 , and a support base 5 for supporting a vibration detection section 25 is formed around the hole 21 in the upper part of the housing 1 .

振動検出部２５は、その詳細を第２図に示した
ように、例えばリングプロジエクシヨン溶接等に
より支持台５に電気的接続状態で固定される振動
板９と、振動板９に接着剤により加圧接着される
圧電素子７と、リード端子２７とからなり、それ
ぞれ同心円盤状に配置される。振動板９及び圧電
素子７の中央部には、ハウジング１の孔２１に対
応してそれぞれ透孔９１，７１が形成され、これ
ら透孔７１，９１、及び孔２１が、実用新案登録
請求の範囲第１項でいう貫通孔に対応している。
圧電素子７の両面には、銀等からなる図示しない
電極が設けられ、ノツキング振動により該電極間
に生じた起電力は、ハウジング１とリード端子２
７との間の電位差として取出される。リード端子
２７は圧電素子７の透孔７１の周囲にろう付け等
の手段により接続され、その略中央部に設けられ
た接続孔２８には後述する信号取出端子３３が貫
通している。 As shown in detail in FIG. 2, the vibration detection unit 25 includes a diaphragm 9 that is electrically connected to the support base 5 by, for example, ring projection welding, and a diaphragm 9 that is attached to the diaphragm 9 with an adhesive. It consists of a piezoelectric element 7 bonded under pressure and a lead terminal 27, each arranged in a concentric disk shape. Through holes 91 and 71 are formed in the center of the diaphragm 9 and the piezoelectric element 7, respectively, in correspondence with the hole 21 of the housing 1. This corresponds to the through hole referred to in the first term.
Electrodes (not shown) made of silver or the like are provided on both sides of the piezoelectric element 7, and the electromotive force generated between the electrodes due to knocking vibration is transmitted to the housing 1 and the lead terminal 2.
It is taken out as a potential difference between 7 and 7. The lead terminal 27 is connected to the periphery of the through hole 71 of the piezoelectric element 7 by means such as brazing, and a signal output terminal 33 (described later) passes through the connection hole 28 provided approximately at the center thereof.

一方、樹脂等の絶縁体からなるコネクタユニツ
ト３１には、その成型時に導電体からなる信号取
出端子３３が埋め込まれており、振動検出回路に
接続される図示しないソケツトに適合するように
なつている。３５はコネクタユニツト３１と信号
取出端子３３との隙間から水分やゴミ等が進入す
ることを防止するために設けたシール剤である。
コネクタユニツト３１は、金属プレート３７及び
Ｏリング３９を介してハウジング１に装着した後
にハウジング１の薄肉部１ａをカシメて固定され
る。 On the other hand, a signal output terminal 33 made of a conductive material is embedded in the connector unit 31 made of an insulating material such as resin when the connector unit 31 is molded, and is adapted to fit into a socket (not shown) connected to a vibration detection circuit. . A sealant 35 is provided to prevent moisture, dirt, etc. from entering through the gap between the connector unit 31 and the signal output terminal 33.
The connector unit 31 is attached to the housing 1 via a metal plate 37 and an O-ring 39, and then fixed by caulking the thin wall portion 1a of the housing 1.

４１は、一端が信号取出端子３３に半田付けさ
れ、他端がコネクタユニツト３１と金属プレート
３７間に挟持される抵抗器であり、電気的には、
第３図に示したように圧電素子７と並列に、信号
取出端子３３とアース（ハウジング１）との間に
介挿されていることになる。抵抗器４１を設ける
ことにより、例えば信号検出回路４３内で、信号
取出端子３３に接続されるａ点とアース間に抵抗
器４１と略等しい抵抗値を有する抵抗器４５及び
バツテリ４７を直列に設け、抵抗器４５の両端の
ａ点とｂ点間の電圧降下値を計測することで、ノ
ツキングセンサ内での断線や短絡を検知すること
が可能になる。 41 is a resistor whose one end is soldered to the signal output terminal 33 and whose other end is sandwiched between the connector unit 31 and the metal plate 37;
As shown in FIG. 3, it is inserted between the signal output terminal 33 and the ground (housing 1) in parallel with the piezoelectric element 7. By providing the resistor 41, for example, in the signal detection circuit 43, a resistor 45 and a battery 47 having approximately the same resistance value as the resistor 41 are provided in series between point a connected to the signal output terminal 33 and the ground. By measuring the voltage drop value between points a and b at both ends of the resistor 45, it becomes possible to detect a disconnection or short circuit within the knocking sensor.

次に、コネクタユニツト３１がハウジング１に
カシメ固定された後、信号取出端子３３がリード
端子２７の接続孔２８に貫通している状態は、ハ
ウジング１の下方からハウジング１の孔２１及び
振動板９の透孔９１を介して透視することができ
るので、この貫通部分を例えば公知のレーザ溶接
手段を用いて溶着することにより、両部材の電気
的接続が確実なものとなる。そして溶接作業が終
了した後に、孔２１を鋼球４９により封印すれ
ば、ノツキングセンサの内部は、シール剤３５、
Ｏリング３９、及びこの鋼球４９により完全に密
閉され、更に内部の電気的接続の良否は前述した
電気回路により判断できるので、メインテナンス
フリーなものとなる。 Next, after the connector unit 31 is caulked and fixed to the housing 1, the signal output terminal 33 penetrates the connection hole 28 of the lead terminal 27. Since it is possible to see through the through hole 91, by welding this penetrating portion using, for example, known laser welding means, the electrical connection between the two members can be ensured. After the welding work is completed, if the hole 21 is sealed with a steel ball 49, the interior of the notching sensor is sealed with a sealant 35,
It is completely sealed by the O-ring 39 and the steel ball 49, and since the quality of the internal electrical connection can be determined by the electric circuit described above, it is maintenance-free.

第４図は、上述した構成のノツキングセンサの
出力特性（実線）を示したものであり、横軸は振
動周波数、縦軸は出力の振幅をそれぞれあらわし
ている。この図から明らかなように、従来品でし
ばしば発生したリード線等の接触による有害な振
動の発生ａや共振の阻害ｂはみられず、良好な出
力特性を呈している。 FIG. 4 shows the output characteristics (solid line) of the knocking sensor configured as described above, with the horizontal axis representing the vibration frequency and the vertical axis representing the output amplitude. As is clear from this figure, no harmful vibrations (a) or interference with resonance (b) due to contact with lead wires, etc., which often occur in conventional products, are observed, and good output characteristics are exhibited.

尚、本実施例においては、リード端子２７にあ
らかじめ接続孔２８を形成しておき、コネクタユ
ニツト３１をハウジング１に装着するときに、信
号取出端子３３がこの接続孔２８に貫通するよう
にしているが、リード端子２７に信頼性の十分な
限り薄くした金属薄膜を用いると共に、信号取出
端子３３の先端を針状に先細りさせ、前記装着の
ときに当該針状先端部がリード端子２７に貫通す
るようにすれば、あらかじめ接続孔２８を形成さ
せる必要がなくなり、そのため信号取出端子３３
の位置合わせをそれほど厳密に行なう必要がなく
なる。 In this embodiment, a connection hole 28 is formed in advance in the lead terminal 27, so that the signal output terminal 33 passes through this connection hole 28 when the connector unit 31 is attached to the housing 1. However, a metal thin film made as thin as possible to ensure reliability is used for the lead terminal 27, and the tip of the signal output terminal 33 is tapered into a needle shape, so that the needle-like tip penetrates the lead terminal 27 when attached. By doing so, there is no need to form the connection hole 28 in advance, and therefore the signal output terminal 33
There is no need to perform the positioning so strictly.

考案の効果 以上詳述したように、本考案によれば、圧電素
子の片面からの信号出力にリード線を用いずに、
コネクタユニツトに設けられる信号取出端子を、
直接、圧電素子の片面に接着されるリード端子に
溶接するようにしたので、リード線の振動部位へ
の接触に起因する共振の阻害や有害振動の発生が
防止され、ノツキング振動の検出性が向上すると
いう効果を奏する。Effects of the invention As detailed above, according to the invention, the signal can be output from one side of the piezoelectric element without using a lead wire.
The signal output terminal provided on the connector unit,
Since it is welded directly to the lead terminal that is bonded to one side of the piezoelectric element, it prevents interference with resonance and generation of harmful vibrations caused by contact of the lead wire with vibrating parts, and improves the detectability of knocking vibrations. It has the effect of

更に、ハウジング等に貫通孔を設け、コネクタ
ユニツトをハウジングに装着した後に前記溶接を
行なえるようにしたので、組立て性が大幅に改善
されるという効果もある。 Furthermore, since a through hole is provided in the housing etc. so that the welding can be performed after the connector unit is attached to the housing, there is also the effect that the ease of assembly is greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、本考案の望ましい実施例を示したノ
ツキングセンサの断面構成図、第２図は、同ノツ
キングセンサの振動部の詳細図、第３図は、圧電
素子及び抵抗器等の接続図、第４図は、第１図に
示したノツキングセンサの出力特性図、第５図
は、従来のノツキングセンサの一例を示した断面
構成図である。 １……ハウジング、５……支持台、７……圧電
素子、９……振動板、２１……透孔、２５……振
動部、２７……リード端子、２８……接続孔、３
１……コネクタユニツト、３３……信号取出端
子、４１……抵抗器、４３……振動検出回路、４
９……鋼球。 Fig. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a knocking sensor showing a preferred embodiment of the present invention, Fig. 2 is a detailed view of the vibrating part of the knocking sensor, and Fig. 3 is a diagram showing a piezoelectric element, a resistor, etc. 4 is an output characteristic diagram of the knocking sensor shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram showing an example of a conventional knocking sensor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Housing, 5... Support stand, 7... Piezoelectric element, 9... Vibration plate, 21... Through hole, 25... Vibration part, 27... Lead terminal, 28... Connection hole, 3
1...Connector unit, 33...Signal extraction terminal, 41...Resistor, 43...Vibration detection circuit, 4
9...Steel ball.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 板状の圧電素子を備えた振動板をハウジング
に固定し、該ハウジングに装着されるコネクタ
ユニツトに挿通支持した信号取出端子と前記圧
電素子の一面とを電気的に接続したノツキング
センサにおいて、圧電素子、振動板、及びハウ
ジングを貫通する貫通孔を設け、前記信号取出
端子に電気的に接続すべき圧電素子の一面側に
薄膜状のリード端子を設け、前記コネクタユニ
ツトをハウジングに装着したときに信号取出端
子が前記リード端子に貫通するようにし、当該
装着状態で前記貫通孔を介して信号取出端子と
リード端子とを溶接したことを特徴とするノツ
キングセンサ。 (2) 前記溶接がレーザ溶接であることを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第１項記載のノツキ
ングセンサ。 (3) 前記溶接後ハウジングの貫通孔を鋼球で閉塞
したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第１項または第２項記載のノツキングセンサ。[Claims for Utility Model Registration] (1) A diaphragm equipped with a plate-shaped piezoelectric element is fixed to a housing, and a signal output terminal inserted and supported through a connector unit attached to the housing is connected to one surface of the piezoelectric element. In the electrically connected knocking sensor, a through hole passing through the piezoelectric element, the diaphragm, and the housing is provided, and a thin film lead terminal is provided on one side of the piezoelectric element to be electrically connected to the signal output terminal. , wherein when the connector unit is attached to the housing, the signal output terminal is made to penetrate through the lead terminal, and in the attached state, the signal output terminal and the lead terminal are welded through the through hole. King sensor. (2) The knocking sensor according to claim 1, wherein the welding is laser welding. (3) The knocking sensor according to claim 1 or 2, wherein the through hole of the housing is closed with a steel ball after welding.