JPH06313746A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関のシリンダーに装着される主体金具
の内部に、少なくとも圧電素子板，圧力伝達杆を収納し
て該圧力伝達杆の検知端を主体金具から突出し、該検知
端を主体金具の先端を覆う金属製ダイアフラムと連接し
てなる圧力センサにおいて、圧電素子の出力電圧を取り
出すための最適な接続手段を提供すること。 【構成】 導電性円筒形保持体１４と、その嵌着孔１４
ａに圧入した導電性電極杆１５とからなる中継電極体１
３を適用し、この中継電極体１３を前記圧電素子板１１
に直接又はこれと電気的に接続する端子板１２に乗載
し、導電性電極杆１５の突出端を外部電路と接続するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のシリンダー内
圧の変化を圧電素子によって検出する圧力センサに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のシリンダーに装着される主体
金具の内部に、少なくとも圧電素子板，圧力伝達杆を収
納して該圧力伝達杆の検知端を主体金具から突出し、該
検知端を主体金具の先端を覆う金属製ダイアフラムと連
接してなる圧力センサは実公平3−38675 号等で公知で
ある。この圧力センサは、螺子部をシリンダーヘッドに
装着して、主体金具先端を該シリンダー内に露出して装
着される。この装着状態で、シリンダー内に圧力変動が
生ずると、前記圧力伝達杆の先端にダイヤフラムを介し
て圧力が作用する。このため、該圧力により圧電素子板
が圧縮され、その圧縮歪により電荷を発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】実開昭63-78237号で開
示されているように、圧電素子板の後面電極と電気的に
接続する端子板に、その中心に至るまで半径方向に二条
の切断線を切込んで、その両切断線の内側をほぼ垂直に
折曲することにより端子板の中心から接続用立上舌片を
突成し、該立上舌片に、リード線を抵抗溶接することに
より、前記圧電素子に発生する信号出力を外部へ取り出
すようにしていた。

【０００４】ところが、立上舌片の引っ張り強度が充分
では無く、このため主体金具内にリード線を接続する際
に引張力が作用して、該立上舌片の破損により断線する
場合があった。

【０００５】本発明は、かかる欠点のない接続手段を備
えた圧力センサの提供を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともそ
の乗載面と、嵌着孔内面とが導通性を備える導電性円筒
形保持体と、その中心に貫通する嵌着孔に圧入した導電
性電極杆とからなる中継電極体を、前記圧電素子板また
はこれと電気的に接続する端子板に乗載して、導電性電
極杆の突出端を外部電路と接続するための電気的取出し
端とするようにしたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】導電性電極杆は、導電性円筒形保持体を介し
て、圧電素子板の電極と電気的に接続する。この構成に
あって、導電性電極杆は、前記嵌着孔に圧入されている
から、充分な引張強度が達成される。このため、該電極
杆にリード線等の導通部材を接続する際に分離すること
がない。また、円筒形保持体を別途形成するものである
から、その乗載面に平面度を出すことができる。このた
め、この中継電極を介してリード線と圧電素子板との電
気的接続が確保されることとなる。

【０００８】さらには、該導電性電極杆を利用して、外
部電路との接続をコネクターで結線することも可能とな
る。

【０００９】

【実施例】図１は本発明を適用したシリンダーヘッドに
取付けられる圧力センサの一例を示す。

【００１０】１は下端部１ａの外周にシリンダーヘッド
に螺合する雄螺子２と、上端部１ｂの外周にスパナ等の
締付け工具と適合する六角部３とを形成したボルト構造
をなす主体金具であって、その内部には、軸孔４が形成
されている。この軸孔４は主体金具１の中心を上下方向
に貫通してなり、小径装着孔４ａ，中径装着孔４ｂ及び
大径装着孔４ｃが連成して構成される。

【００１１】径小側の装着孔４ａには圧力伝達棒９が挿
入され、その下端を主体金具１の下端部１ａの端面を気
密に封口するように接合された金属製ダイアフラム６に
溶接している。さらに主体金具１の装着孔４ａ，４ｂの
段差部分と圧力伝達棒９との間には円板バネ７を設けて
圧力伝達棒９の径大部を支持するようにし、この円板バ
ネ７により各構成体の熱膨張差及び熱伝達の差から生ず
る歪、また雄螺子部での締付けトルクによる伸び等から
生ずる応力を吸収している。

【００１２】装着孔４ｂには、端子板１０，表裏面に電
極が形成された圧電素子１１，端子板１２，及び本発明
に係る中継電極体１３及び当接部材１６が順次積層状に
配設される。これら積層体８は絶縁パイプ１８に囲繞さ
れて主体金具１と絶縁されている。中継電極体１３から
は電極杆１５が突成されている。

【００１３】前記当接部材１６上端には球面が形成され
ている。また、前記大径装着孔４ｃには当接部材１６の
球面と整一に当接し得る円錐凹面２１を備えた押え金具
２０が装着されている。

【００１４】前記当接部材１６，押え金具２０は夫々中
心に孔が形成され、該孔にその組付け状態で中継電極体
１３の電極杆１５が貫通する。この電極杆１５は絶縁チ
ューブ２２により押え金具２０と絶縁している。そし
て、リード線２７に形成された円筒状接続端２８ａを前
記押え金具２０から突出した電極杆１５に外嵌し、カシ
メ又は溶接により接合する。

【００１５】さらに、前記押え金具２０は当接部材１６
の円錐面に圧接した状態でその下部周面を中径装着孔４
ｂと大径装着孔４ｃとの間の段差部分に抵抗溶接して固
定されている。

【００１６】一方、装着孔４ｃの口部には、嘴状金属キ
ャップ３３が嵌着され、アルゴン溶接される。前記金属
キャップ３３の内部には、セラミック製のストッパ３５
が保持され、外部装置と接続された信号搬送用ケーブル
３６（外部電路）をストッパ３５に挿通し、該ケーブル
３６の突出端にリード線２７の上端に形成された円筒状
接続端２８ｂを外嵌してカシメ又は溶接により接合して
いる。而して、該リード線２７を介して、前記電極杆１
５とケーブル３６が接続され、圧電素子板１１の信号出
力がケーブル３６から外部へ取り出され得る。

【００１７】かかる構成の圧力センサは、シリンダーヘ
ッドの取付け用螺子孔に螺合して取付けられ、燃焼時
や、ノッキング時にシリンダー内で生ずる圧力変動によ
り圧電素子１１に歪を生じ、該歪により信号電圧が発生
して、圧力変動を検知し得ることとなる。

【００１８】次に本発明の要部に係る中継電極体１３の
構成につき説明する。

【００１９】図２，３に示すように、中継電極体１３
は、金属材料からなる円筒形保持体１４と、導電性電極
杆１５とからなり、保持体１４の中心に貫通する嵌着孔
１４ａに導電性電極杆１５を圧入（図３参照）して構成
される。この場合に円筒形保持体１４と、電極杆１５と
は、熱膨張率をほぼ等しくし、温度変化による緩みの発
生を防止する。また円筒形保持体１４をこのように金属
材料で形成した場合には、前記円筒形保持体１４と、押
え金具２０との電気的接続を防止するために、前記当接
部材１６は、アルミナ、ジルコニア等のセラミック材料
で形成し、充分な圧縮強度と絶縁を達成するようにす
る。また、前記円筒形保持体１４の上下面は、及び当接
部材１６の下面に圧電素子板１１への偏荷重を防止する
ために、夫々ラッピング等の表面処理をして、平面度を
だすようにする。

【００２０】尚、前記中継電極体１３を一体的に成形す
ることも考えられないことはないが、このように、前記
中継電極体１３を円筒形保持体１４と電極杆１５とで分
離して、該円筒形保持体１４を単純形状としたから、そ
の成形精度を向上でき、かつ上下面の平面加工が可能と
なる。

【００２１】一方、前記円筒形保持体１４は、圧電素子
板１１又はこれと接続している端子板１２と電極杆１５
とを電気的に接続するために中継導体の役割をするもの
であり、このため、少なくとも端子板１２と接触する乗
載面と、電極杆１５が圧入される嵌着孔１４ａの内面と
が導通性を備えるものであれば良い。

【００２２】ここで、図４及び図５は、導電性円筒形保
持体１４を、セラミック材料で基体を構成して当接部材
１６を兼用させ、その乗載面と、嵌着孔１４ａの内面に
導電層１４ｂを被覆形成して、導電性を確保するように
したものである。そして、電極杆１５を圧入して、導電
層１４ｂと接続し、これにより中継電極体１３が構成さ
れることとなる。この構成にあって、導電層１４ｂは、
白金，金，銀，パラジウム，ニッケル等の貴金属による
メタライズが適しており、例えば、セラミック基体を仮
焼成した後に、白金ペーストを塗布して、1500℃で焼成
することにより形成され得る。そしてこのように、セラ
ミック材料で円筒形保持体１４を形成した場合には、耐
熱性が良好で、熱膨張が小さくなるという利点を生ず
る。

【００２３】上述の構成にあって、図５で示すように、
押え金具２０から上方へ突出した電極杆１５と、信号搬
送用ケーブル３６のストッパ３５からの突出端間に円筒
状コネクタ４０を介装し、該４０の上端をケーブル３６
に外嵌してカシメ、さらに該４０の下端を電極杆１５に
外嵌することにより、リード線を用いないで、前記ケー
ブル３６と、電極杆１５との電気的接続を行なうことが
でき、このため配線処理が簡易となると共に、接続時ま
たは後発的な断線事故を回避できて、安定した電気的接
続を確保できる利点を生ずる。

【００２４】尚、図６に示すように、該円筒状コネクイ
タ４０の下端に長手方向に１〜４本のスリットを入れ
て、径方向に弾性を持たせて電極杆１５と電気的接続を
行なっても良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上述したように、導電性円筒形
保持体１４と、その嵌着孔１４ａに圧入した導電性電極
杆１５とからなる中継電極体１３を適用し、この中継電
極体１３を前記圧電素子板１１に直接又はこれと電気的
に接続する端子板１２に乗載し、導電性電極杆１５の突
出端を外部電路と接続するようにしたから、導電性電極
杆１５は、前記嵌着孔１４ａに圧入されているため、充
分な引張強度が達成され、該電極杆１５にリード線等の
導通部材を接続する際に分離することがない。また、円
筒形保持体１４を別途形成するものであるから、その乗
載面に平面度をだすことができ、このため、この中継電
極１３を介して外部電路と圧電素子板１１との電気的接
続が確保されることとなる。さらには、該導電性電極杆
１５に直接コネクタ接続を適用することが可能となり、
リード線接続を省くことにより、結線処理が容易となる
等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す圧力センサの縦断側面
図である。

【図２】中継電極体１３の分離斜視図である。

【図３】中継電極体１３の組み付け手順を示す縦断側面
図である。

【図４】他の構成の中継電極体１３の組み付け手順を示
す縦断側面図である。

【図５】本発明の他実施例を示す圧力センサの縦断側面
図である。

【図６】円筒状コネクイタ４０の一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】 １ 主体金具 ９ 圧力伝達棒 １１ 圧電素子 １２ 端子板 １３ 中継電極体 １４ 円筒形保持体 １４ａ 嵌着孔 １４ｂ 導電層 １５ 電極杆 １６ 当接部材 ２０ 押え金具 ４０ コネクタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダーに装着される主体
   金具の内部に、少なくとも圧電素子板，圧力伝達杆を収
   納して該圧力伝達杆の検知端を主体金具から突出し、該
   検知端を主体金具の先端を覆う金属製ダイアフラムと連
   接してなる圧力センサにおいて、 少なくともその乗載面と、嵌着孔内面とが導通性を備え
   る導電性円筒形保持体と、その中心に貫通する嵌着孔に
   圧入した導電性電極杆とからなる中継電極体を、前記圧
   電素子板またはこれと電気的に接続する端子板に乗載し
   て、導電性電極杆の突出端を外部電路と接続するための
   電気的取出し端とするようにしたことを特徴とする内燃
   機関の圧力センサ。
2. 【請求項２】 導電性円筒形保持体を、セラミック材料
   で基体を構成し、その乗載面と、嵌着孔内面に、導電層
   を被覆形成して構成したことを特徴とする請求項１記載
   の内燃機関の圧力センサ。