JPH03185326A - 圧電型圧力センサ - Google Patents
圧電型圧力センサInfo
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- JPH03185326A JPH03185326A JP1325047A JP32504789A JPH03185326A JP H03185326 A JPH03185326 A JP H03185326A JP 1325047 A JP1325047 A JP 1325047A JP 32504789 A JP32504789 A JP 32504789A JP H03185326 A JPH03185326 A JP H03185326A
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- JP
- Japan
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- diaphragm
- pressure
- piezoelectric
- pressure sensor
- piezoelectric element
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の圧力検出に
適した圧力センサに関すん 従来の技術 応力を加えて電荷を発生する圧電効果を利用した圧電型
圧力センサは 従来よりよく用いられていも 特に最近
では内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の検出に適した圧
力センサの開発が盛んであん 本発明の前提となるこの
種の新規な圧電型圧力センサの基本構成を第３図に示も
同図はセンサの縦断面図であり、ここでは特に圧電素
子にせん断応力を印加する構成のものを示していも セ
ンシング部１２の内部に設置された圧電素子１５は上部
固定ネジ１６によって圧力伝達部材１４を介してダイア
フラム１３に押しつけられて固定及び予備応力を与えら
れていも この予備応力は特に内燃機関のシリンダ内燃
焼圧力を計測する場合には負圧を計測するためにも必要
であも ダイアフラム１３に印加された圧力（上 電気
的にセンシング部１２と絶縁された圧力伝達部材１４を
介して圧電素子１５の内周部に伝達されも ここで圧電
素子１５の上端部は上部固定ネジ１６にて外周部を固定
されているたへ 圧電素子１５にせん断応力が発生ずん
このせん断応力に応じた電荷が圧電素子！５の内外周
に発生し これを内外周面にＩ＋１４成した電極により
電気信号として検出する構成となっていも さらに セ
ンシング部１２は取付ネジ部１１にシール部材１７を介
して接触部ｌＩａに押し付けられて固定されており、取
付ネジ部１１を供試体に取り付けた際に 軸方向歪が生
じてもセンシング部１２の内部には軸方向歪が生じない
構造となっていも また これとは別に センサを点火プラグに内蔵し被測
定領域からダイアフラムまでを圧力導管で結び、取付の
容易性を考慮した構造のもの（特開昭６１−２３４３２
５公報）や圧力導管を用いることによってセンサの小径
化を図るものが考えられていも 発明が解決しようとする課題 以上ような構成の圧電型圧力センサで：よ センサを供
試体に取り付けた際にダイアフラムと固定ネジとの間隔
に変化が生じＵ 圧電素子に印加されている予備応力が
変動しないたべ 検出精度を大幅に向上できるという利
点があった しかしセンサ筐体が取付ネジ部とセンシン
グ部の二重構造となるために 取付ネジ径が若干大きく
なってしまう欠点があっｔも 現在 シリンダヘッド
に４パルプを配置するものが多い自動車用エンジンでは
センサを取り付けることができるスペースが少なく、
上述のようなネジ径の大きいセンサでは取り付けに若干
の不具合が生じる可能性があったまた 圧力導管を用い
てセンサの小スペース化を図った構造のものでは気柱共
鳴が生じたり、圧力導管にデポジットが堆積し異常燃焼
を起こす可能性がある振 多くの問題があっ１゜ 本発明は上記問題点を解決し 取付ネジ部の小径化を図
り、かつ気柱共鳴やデポジットの堆積等の不具合を解消
することを目的とすも 課題を解決するための手段 本発明１上 内部に圧電素子を有し この圧電素子の軸
方向に予備応力を角丸 かつダイアフラムにに１１加さ
れた圧力を伝達するように構成されたセンシング部と円
管状に加工された取付ネジ部にセンサ筺体を分割し 取
付ネジ部にセンシング部の一部をネジ止めあるいはその
他の方法で接触固定す瓜 さらに 取付ネジ部の被測定
領域側先端からダイアフラムに至る管状部分に内接する
ように円柱状のプッシュロッドを挿入し このプッシュ
ロッドをダイアフラムに溶接・ろう付けあるいはその他
の方法によって接合する構造とすも作用 上述の構成により、容易に取付ネジ部の小径化が可能と
なり、かス 気柱共鳴が生じたり、圧力導管にデポジッ
トが堆積し異常燃焼を起こす等の不具合を解決できるた
めに 高精度℃ 信頼性に優れ かつ、圧電素子を高温
の燃焼室から離れた位置に設置できるために耐熱性に優
れた圧電型圧力センサを構成できも 実施例 以下添付図面を参照して本発明の一実施例について説明
すも 第１図は本実施例における圧電型圧力センサの断面図で
あ−Ｌ２．ｌは取付ネジＫ ２１ ａは接触部 ２２
はプッシュロッド、 ２３はセンシングａ２３ａは固定
ネジ、 ２４はダイアフラム ２５は圧力伝達部材、
２６は圧電素子、 ２７は上部固定ネジ、 ２８はシー
ル部材であも センシング部２３は取り付はネジ部２１にシール部材２
８を介して、固定ネジ２３ａの締め付は力によって接触
部２１ａのみで接触固定されていも また プッシュロ
ッド２２はダイアフラム２４に溶接やろう付けあるいは
その他の方法で接合されており、その側面は取付ネジ２
１の内周面に接触しているが固定されていなし１ すな
わ板 プッシュロッド２２は印加圧力に応じて軸方向に
移動できる構造となっており、ダイアフラム２４に確実
に圧力を伝達できも さらに センシング部２３に構成
されたダイアフラム２４の内側には圧力伝達部材２５が
接触していも この圧力伝達部材２５には特に電気絶縁
性及び断熱性に優れたムライト系あるいはこれに類似し
たセラミック材料が用いられており、ダイアフラム２４
と圧電素子２６との絶縁及び断熱が図られていも 圧力
伝達部材２５のダイアフラム２４と反対側にＣヨ 長
さ方向に分極軸を有し内外周面に電極を有する圧電素子
２６が位置し その内周部分を保持されていも さらに
圧電素子２６の圧力伝達部材２５と反対側には上部固
定ネジ２７が位置し圧電素子２６の外周部分を保持して
いも この上部固定ネジ２７の締め付は力によって圧電
素子２６及び圧力伝達部材２５をダイアフラム２４に押
し打法 各部材の固定及び圧電素子２６への予備応力を
印加してい＆ａ この上部固定ネジ２７は圧電素子２
５の外周に構成された電極と電気的に導通しており、
リード線取り出しの役目も果たしていも本実施例の圧電
型圧力センサで１．ｔ、被測定領域内に生じた圧力変動
によってプッシュロッド２２に印加された圧力は正確に
ダイアフラム２４に伝辻され さらに 圧力伝達部材２
５によって圧電素子２６の内周部分に伝達されも ここ
玄 圧電素？−２６は上部固定ネジ２７にその外周部を
固定されているために伝達された圧力によって圧電素子
２６内部にせん断応力が生じも このせん断応力に応じ
た電荷が圧電素子２６の内外周電極部分に発生する構成
となっていも まｆ−第２図は本発明における第２の実施例を示したも
ので取付ネジ部３１がダイアフラム３４に接近している
部分の一部に凹部３１ｂを設けており、ダイアフラムが
大きく変形した場合に取付ネジ部と接触しないような構
造としていもこの様に 本発明の構成の圧電型圧力セン
サでＩＬ 容易にセンサ取付ネジ部の小径化が可能と
なり、かス 気柱共鳴を生じたり、圧力導管にデポジッ
トが堆積し異常燃焼を起こしセンサを破損する等の不具
合を解決できも また 圧電素子を高温の燃焼室から離
れた位置に設置できるために耐熱性の向上も可能であも 直 本実施例ではせん断方向の応力を利用するせん断効
果型の圧電型圧力センサを示した力ｔ この他にも圧縮
方向や横方向等の応力を利用しても一センサを構成する
ことは可能であも また せん断方向の応力を利用してセンサを構成した場
合は 圧電材料が有する焦電出力の影響をセンサ出力に
対して非常に小さくできるという利点があも さらに
圧電素子に耐熱性と同時に高温下での安定な特性を示す
チタン酸鉛を主成分とした圧電材料を使用することによ
り、センサの高温下での出力特性を向上できも この様
にせん断方向の応力を利用し チタン酸鉛系圧電材料を
用いることによって高温下での圧力計測にさらに適した
圧電型圧力センサを構成できも この様に本発明で１１ センサ取付ネジ部の小径化が
可能となり、かス 気柱共鳴を生じたり、圧力導管にデ
ポジットが堆積し異常燃焼を起こしセンサが破損するな
どの不具合を除去できも さらに 圧電素子を燃焼室か
ら離れた位置に設置できるたべ 耐熱性も向上できるた
べ 高精度でかつ信頼性の高い圧電型圧力センサを供給
することができも 発明の効果 以上のように本発明において（よ センサ取付ネジ部の
小径化が可能となり、かコ 気柱共鳴を生じたり、圧力
導管にデポジットが堆積し異常燃焼を起こしセンサが破
損するなどの不具合を除去できも さらに 圧電素子を
燃焼室から離れた位置に設置できるたべ 耐熱性も向上
できも このたべ 取り付けが容易でかつ信頼性の高い
圧電型圧力センサを供給できも
適した圧力センサに関すん 従来の技術 応力を加えて電荷を発生する圧電効果を利用した圧電型
圧力センサは 従来よりよく用いられていも 特に最近
では内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の検出に適した圧
力センサの開発が盛んであん 本発明の前提となるこの
種の新規な圧電型圧力センサの基本構成を第３図に示も
同図はセンサの縦断面図であり、ここでは特に圧電素
子にせん断応力を印加する構成のものを示していも セ
ンシング部１２の内部に設置された圧電素子１５は上部
固定ネジ１６によって圧力伝達部材１４を介してダイア
フラム１３に押しつけられて固定及び予備応力を与えら
れていも この予備応力は特に内燃機関のシリンダ内燃
焼圧力を計測する場合には負圧を計測するためにも必要
であも ダイアフラム１３に印加された圧力（上 電気
的にセンシング部１２と絶縁された圧力伝達部材１４を
介して圧電素子１５の内周部に伝達されも ここで圧電
素子１５の上端部は上部固定ネジ１６にて外周部を固定
されているたへ 圧電素子１５にせん断応力が発生ずん
このせん断応力に応じた電荷が圧電素子！５の内外周
に発生し これを内外周面にＩ＋１４成した電極により
電気信号として検出する構成となっていも さらに セ
ンシング部１２は取付ネジ部１１にシール部材１７を介
して接触部ｌＩａに押し付けられて固定されており、取
付ネジ部１１を供試体に取り付けた際に 軸方向歪が生
じてもセンシング部１２の内部には軸方向歪が生じない
構造となっていも また これとは別に センサを点火プラグに内蔵し被測
定領域からダイアフラムまでを圧力導管で結び、取付の
容易性を考慮した構造のもの（特開昭６１−２３４３２
５公報）や圧力導管を用いることによってセンサの小径
化を図るものが考えられていも 発明が解決しようとする課題 以上ような構成の圧電型圧力センサで：よ センサを供
試体に取り付けた際にダイアフラムと固定ネジとの間隔
に変化が生じＵ 圧電素子に印加されている予備応力が
変動しないたべ 検出精度を大幅に向上できるという利
点があった しかしセンサ筐体が取付ネジ部とセンシン
グ部の二重構造となるために 取付ネジ径が若干大きく
なってしまう欠点があっｔも 現在 シリンダヘッド
に４パルプを配置するものが多い自動車用エンジンでは
センサを取り付けることができるスペースが少なく、
上述のようなネジ径の大きいセンサでは取り付けに若干
の不具合が生じる可能性があったまた 圧力導管を用い
てセンサの小スペース化を図った構造のものでは気柱共
鳴が生じたり、圧力導管にデポジットが堆積し異常燃焼
を起こす可能性がある振 多くの問題があっ１゜ 本発明は上記問題点を解決し 取付ネジ部の小径化を図
り、かつ気柱共鳴やデポジットの堆積等の不具合を解消
することを目的とすも 課題を解決するための手段 本発明１上 内部に圧電素子を有し この圧電素子の軸
方向に予備応力を角丸 かつダイアフラムにに１１加さ
れた圧力を伝達するように構成されたセンシング部と円
管状に加工された取付ネジ部にセンサ筺体を分割し 取
付ネジ部にセンシング部の一部をネジ止めあるいはその
他の方法で接触固定す瓜 さらに 取付ネジ部の被測定
領域側先端からダイアフラムに至る管状部分に内接する
ように円柱状のプッシュロッドを挿入し このプッシュ
ロッドをダイアフラムに溶接・ろう付けあるいはその他
の方法によって接合する構造とすも作用 上述の構成により、容易に取付ネジ部の小径化が可能と
なり、かス 気柱共鳴が生じたり、圧力導管にデポジッ
トが堆積し異常燃焼を起こす等の不具合を解決できるた
めに 高精度℃ 信頼性に優れ かつ、圧電素子を高温
の燃焼室から離れた位置に設置できるために耐熱性に優
れた圧電型圧力センサを構成できも 実施例 以下添付図面を参照して本発明の一実施例について説明
すも 第１図は本実施例における圧電型圧力センサの断面図で
あ−Ｌ２．ｌは取付ネジＫ ２１ ａは接触部 ２２
はプッシュロッド、 ２３はセンシングａ２３ａは固定
ネジ、 ２４はダイアフラム ２５は圧力伝達部材、
２６は圧電素子、 ２７は上部固定ネジ、 ２８はシー
ル部材であも センシング部２３は取り付はネジ部２１にシール部材２
８を介して、固定ネジ２３ａの締め付は力によって接触
部２１ａのみで接触固定されていも また プッシュロ
ッド２２はダイアフラム２４に溶接やろう付けあるいは
その他の方法で接合されており、その側面は取付ネジ２
１の内周面に接触しているが固定されていなし１ すな
わ板 プッシュロッド２２は印加圧力に応じて軸方向に
移動できる構造となっており、ダイアフラム２４に確実
に圧力を伝達できも さらに センシング部２３に構成
されたダイアフラム２４の内側には圧力伝達部材２５が
接触していも この圧力伝達部材２５には特に電気絶縁
性及び断熱性に優れたムライト系あるいはこれに類似し
たセラミック材料が用いられており、ダイアフラム２４
と圧電素子２６との絶縁及び断熱が図られていも 圧力
伝達部材２５のダイアフラム２４と反対側にＣヨ 長
さ方向に分極軸を有し内外周面に電極を有する圧電素子
２６が位置し その内周部分を保持されていも さらに
圧電素子２６の圧力伝達部材２５と反対側には上部固
定ネジ２７が位置し圧電素子２６の外周部分を保持して
いも この上部固定ネジ２７の締め付は力によって圧電
素子２６及び圧力伝達部材２５をダイアフラム２４に押
し打法 各部材の固定及び圧電素子２６への予備応力を
印加してい＆ａ この上部固定ネジ２７は圧電素子２
５の外周に構成された電極と電気的に導通しており、
リード線取り出しの役目も果たしていも本実施例の圧電
型圧力センサで１．ｔ、被測定領域内に生じた圧力変動
によってプッシュロッド２２に印加された圧力は正確に
ダイアフラム２４に伝辻され さらに 圧力伝達部材２
５によって圧電素子２６の内周部分に伝達されも ここ
玄 圧電素？−２６は上部固定ネジ２７にその外周部を
固定されているために伝達された圧力によって圧電素子
２６内部にせん断応力が生じも このせん断応力に応じ
た電荷が圧電素子２６の内外周電極部分に発生する構成
となっていも まｆ−第２図は本発明における第２の実施例を示したも
ので取付ネジ部３１がダイアフラム３４に接近している
部分の一部に凹部３１ｂを設けており、ダイアフラムが
大きく変形した場合に取付ネジ部と接触しないような構
造としていもこの様に 本発明の構成の圧電型圧力セン
サでＩＬ 容易にセンサ取付ネジ部の小径化が可能と
なり、かス 気柱共鳴を生じたり、圧力導管にデポジッ
トが堆積し異常燃焼を起こしセンサを破損する等の不具
合を解決できも また 圧電素子を高温の燃焼室から離
れた位置に設置できるために耐熱性の向上も可能であも 直 本実施例ではせん断方向の応力を利用するせん断効
果型の圧電型圧力センサを示した力ｔ この他にも圧縮
方向や横方向等の応力を利用しても一センサを構成する
ことは可能であも また せん断方向の応力を利用してセンサを構成した場
合は 圧電材料が有する焦電出力の影響をセンサ出力に
対して非常に小さくできるという利点があも さらに
圧電素子に耐熱性と同時に高温下での安定な特性を示す
チタン酸鉛を主成分とした圧電材料を使用することによ
り、センサの高温下での出力特性を向上できも この様
にせん断方向の応力を利用し チタン酸鉛系圧電材料を
用いることによって高温下での圧力計測にさらに適した
圧電型圧力センサを構成できも この様に本発明で１１ センサ取付ネジ部の小径化が
可能となり、かス 気柱共鳴を生じたり、圧力導管にデ
ポジットが堆積し異常燃焼を起こしセンサが破損するな
どの不具合を除去できも さらに 圧電素子を燃焼室か
ら離れた位置に設置できるたべ 耐熱性も向上できるた
べ 高精度でかつ信頼性の高い圧電型圧力センサを供給
することができも 発明の効果 以上のように本発明において（よ センサ取付ネジ部の
小径化が可能となり、かコ 気柱共鳴を生じたり、圧力
導管にデポジットが堆積し異常燃焼を起こしセンサが破
損するなどの不具合を除去できも さらに 圧電素子を
燃焼室から離れた位置に設置できるたべ 耐熱性も向上
できも このたべ 取り付けが容易でかつ信頼性の高い
圧電型圧力センサを供給できも
第１図は本発明の一実施例における圧電型圧力センサの
断面は 第２図は本発明の第２の実施例における圧電型
圧力センサの断面は 第３図は従来の圧電型圧力センサ
の断面図であも １１・・−・・取付ネジ敵 １１ａ・・−・・接触餓１
２・・−・・センシング敵 １２ａ・・−・・固定ネジ
、 １３・・・・・・ダイアツクｋ １４・・−・・
圧力伝達部材 １５・・・・・・圧電素子、 １６・・
−・・上部固定ネジ、 １７・・−・・シール部抹 ２
１・・−・・取付ネジ臥 ２１ａ・・−・・接触餓 ２
２−・・プッシュロッド、 ２３・・−・・センシング
ｉｌＬ ２３ａ・・−・・固定ネジ、 ２４・・−・
・ダイアフラム ２５・・−・・圧力伝達部材、 ２６
・・−・・圧電素子、２７・・−・・上部固定ネ−ｊ、
２８・・−・・シール部抹 ３１・・−・・取付ネジ！
３１ｂ・・−・・取付ネジ凹部 ３４・・−・・ダ
イアツクち
断面は 第２図は本発明の第２の実施例における圧電型
圧力センサの断面は 第３図は従来の圧電型圧力センサ
の断面図であも １１・・−・・取付ネジ敵 １１ａ・・−・・接触餓１
２・・−・・センシング敵 １２ａ・・−・・固定ネジ
、 １３・・・・・・ダイアツクｋ １４・・−・・
圧力伝達部材 １５・・・・・・圧電素子、 １６・・
−・・上部固定ネジ、 １７・・−・・シール部抹 ２
１・・−・・取付ネジ臥 ２１ａ・・−・・接触餓 ２
２−・・プッシュロッド、 ２３・・−・・センシング
ｉｌＬ ２３ａ・・−・・固定ネジ、 ２４・・−・
・ダイアフラム ２５・・−・・圧力伝達部材、 ２６
・・−・・圧電素子、２７・・−・・上部固定ネ−ｊ、
２８・・−・・シール部抹 ３１・・−・・取付ネジ！
３１ｂ・・−・・取付ネジ凹部 ３４・・−・・ダ
イアツクち
Claims (4)
- （１）圧電素子の軸方向に予備応力を加え、かつダイア
フラムに印加された圧力を伝達するように構成されたセ
ンシング部と円管状に加工された取付ネジ部にセンサ筺
体を分割し、前記取付ネジ部に前記センシング部の一部
を接触固定し、さらに、前記取付ネジ部の被測定領域側
先端から前記センシング部に構成されたダイアフラムに
至る管状部分に内接するように円柱状のプッシュロッド
を挿入し、このプッシュロッドを前記ダイアフラムに接
合するように構成したことを特徴とする圧電型圧力セン
サ。 - （２）取付ネジ部がダイアフラムに接近する部分におい
て、前記取付ネジ部の一部に凹部を設け、前記ダイアフ
ラム部分の変形を妨げないような構成としたことを特徴
とする請求項１記載の圧電型圧力センサ。 - （３）センシング部の内部において、圧電素子に圧力を
伝達する圧力伝達部材として電気絶縁性に優れ、かつ熱
伝導率が低いセラミック材料を使用することを特徴とす
る請求項１または２記載の圧電型圧力センサ。 - （４）圧電素子にせん断応力が発生するように圧力を印
加し、このせん断応力によって発生する電荷を検出する
よう構成したことを特徴とする請求項１、２または３記
載の圧電型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325047A JPH03185326A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 圧電型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325047A JPH03185326A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 圧電型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185326A true JPH03185326A (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=18172561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1325047A Pending JPH03185326A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 圧電型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03185326A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10140678A1 (de) * | 2001-08-24 | 2003-03-13 | Sew Eurodrive Gmbh & Co | Verschlussschraube und eine Baureihe von Verschlussschraube |
| CN100373145C (zh) * | 2004-03-03 | 2008-03-05 | 株式会社电装 | 压力传感器 |
| KR100982746B1 (ko) * | 2008-05-09 | 2010-09-20 | 군산대학교산학협력단 | 압력 센서 및 그를 갖는 압력 검출 장치 |
| JP2011522263A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-07-28 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | 内燃機関のチャンバ測定のための圧力センサ |
| JP2012220201A (ja) * | 2011-04-04 | 2012-11-12 | Toyota Central R&D Labs Inc | 圧力センサ |
-
1989
- 1989-12-14 JP JP1325047A patent/JPH03185326A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10140678A1 (de) * | 2001-08-24 | 2003-03-13 | Sew Eurodrive Gmbh & Co | Verschlussschraube und eine Baureihe von Verschlussschraube |
| CN100373145C (zh) * | 2004-03-03 | 2008-03-05 | 株式会社电装 | 压力传感器 |
| KR100982746B1 (ko) * | 2008-05-09 | 2010-09-20 | 군산대학교산학협력단 | 압력 센서 및 그를 갖는 압력 검출 장치 |
| JP2011522263A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-07-28 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | 内燃機関のチャンバ測定のための圧力センサ |
| JP2012220201A (ja) * | 2011-04-04 | 2012-11-12 | Toyota Central R&D Labs Inc | 圧力センサ |
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