JPH04290937A - 圧電型圧力センサ - Google Patents
圧電型圧力センサInfo
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- JPH04290937A JPH04290937A JP3054499A JP5449991A JPH04290937A JP H04290937 A JPH04290937 A JP H04290937A JP 3054499 A JP3054499 A JP 3054499A JP 5449991 A JP5449991 A JP 5449991A JP H04290937 A JPH04290937 A JP H04290937A
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- piezoelectric
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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
【０００１】
【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電型圧力センサに関する
。
焼圧力等の圧力検出に適した圧電型圧力センサに関する
。
【０００２】
【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
いる。特に最近では内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の
検出に適した圧電型圧力センサの開発が盛んである。
利用した圧電型圧力センサは、従来よりよく用いられて
いる。特に最近では内燃機関のシリンダ内燃焼圧力等の
検出に適した圧電型圧力センサの開発が盛んである。
【０００３】以下、従来の圧電型圧力センサについて図
面を参照しながら説明する。図６は例えば特開昭６３−
１０９３４２号公報に記載のような従来からよく用いら
れている圧電型圧力センサの基本構成を示す。同図はセ
ンサの縦断面図を示すものであり、ここでは特に圧電素
子に剪断力を印加する構成のものを示している。センサ
筐体６１の内部に設置された圧電素子６４は、上部固定
ネジ６５のネジ部６５ａとセンサ筐体６１のネジ部６１
ａとの締め付け力によって圧力伝達部材６３を介してダ
イアフラム形状に加工された受圧面３２の裏面に押しつ
けられて固定されている。さらにこの圧電素子６４は上
部固定ネジ６５の締め付け力によって予備応力が与えら
れている。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
である。また、圧力伝達部材６３としては絶縁性並びに
機械的強度に優れた構造用セラミック等が使用されてい
る。
面を参照しながら説明する。図６は例えば特開昭６３−
１０９３４２号公報に記載のような従来からよく用いら
れている圧電型圧力センサの基本構成を示す。同図はセ
ンサの縦断面図を示すものであり、ここでは特に圧電素
子に剪断力を印加する構成のものを示している。センサ
筐体６１の内部に設置された圧電素子６４は、上部固定
ネジ６５のネジ部６５ａとセンサ筐体６１のネジ部６１
ａとの締め付け力によって圧力伝達部材６３を介してダ
イアフラム形状に加工された受圧面３２の裏面に押しつ
けられて固定されている。さらにこの圧電素子６４は上
部固定ネジ６５の締め付け力によって予備応力が与えら
れている。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
である。また、圧力伝達部材６３としては絶縁性並びに
機械的強度に優れた構造用セラミック等が使用されてい
る。
【０００４】次にその動作を説明する。被測定領域から
受圧面６２に印加された力は、圧力伝達部材６３を介し
て圧電素子６４の下方内周部に伝達される。ここで圧電
素子６４の上方外周部は上部固定ネジ６５によって固定
されているため、圧電素子６４に剪断力が発生する。こ
の剪断力に応じた電荷が圧電素子６４の内外周に発生し
、これを内外周面に構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る。この場合の発生電荷は、外
周面の電極からは上部固定部材６５により、また、内周
面の電極からは半田付けによって取り付けられたリード
線６６によって外部に取り出す構成となっている。
受圧面６２に印加された力は、圧力伝達部材６３を介し
て圧電素子６４の下方内周部に伝達される。ここで圧電
素子６４の上方外周部は上部固定ネジ６５によって固定
されているため、圧電素子６４に剪断力が発生する。こ
の剪断力に応じた電荷が圧電素子６４の内外周に発生し
、これを内外周面に構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る。この場合の発生電荷は、外
周面の電極からは上部固定部材６５により、また、内周
面の電極からは半田付けによって取り付けられたリード
線６６によって外部に取り出す構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
の圧電型圧力センサでは、内周面の電極の取り出しが半
田付けで取り付けられたリード線によって行われている
ため、内燃機関においてはシリンダの燃焼ガスによりセ
ンサ筺体６１が３００℃程度まで加熱され、３００℃で
は信号取り出し金具とリード線との間の半田付け部が再
溶融し、信号伝達系の断線よる圧力測定不能に陥ること
があった。また半田付け部の再溶融を防ぐために高融点
の半田や、これにかわる金属を用いてリード線を取り付
けることも考えられるが、この場合、圧電素子６４のキ
ューリー点を超える温度にて処理すると圧電素子６４の
劣化を引き起こしてしまう。
の圧電型圧力センサでは、内周面の電極の取り出しが半
田付けで取り付けられたリード線によって行われている
ため、内燃機関においてはシリンダの燃焼ガスによりセ
ンサ筺体６１が３００℃程度まで加熱され、３００℃で
は信号取り出し金具とリード線との間の半田付け部が再
溶融し、信号伝達系の断線よる圧力測定不能に陥ること
があった。また半田付け部の再溶融を防ぐために高融点
の半田や、これにかわる金属を用いてリード線を取り付
けることも考えられるが、この場合、圧電素子６４のキ
ューリー点を超える温度にて処理すると圧電素子６４の
劣化を引き起こしてしまう。
【０００６】また同図に示すようにクリップ部６７を用
いて外側電極とコンタクトを取り電荷を検出する場合、
圧電素子６４の外側面とセンサ筺体６１の間にはクリッ
プ部６７の入る空間が必要となりセンサ筺体の小型化を
妨げ、取付穴の細径化を困難にしていた。
いて外側電極とコンタクトを取り電荷を検出する場合、
圧電素子６４の外側面とセンサ筺体６１の間にはクリッ
プ部６７の入る空間が必要となりセンサ筺体の小型化を
妨げ、取付穴の細径化を困難にしていた。
【０００７】さらに、高温中では金属の応力緩和が促進
されるため、信号取り出し金具に設けられた爪部のバネ
性が劣化し易く、圧電素子６４の電極とのコンタクトの
耐久性を高めることが困難だった。
されるため、信号取り出し金具に設けられた爪部のバネ
性が劣化し易く、圧電素子６４の電極とのコンタクトの
耐久性を高めることが困難だった。
【０００８】本発明は上記かかる点に鑑み、半田が解け
るような温度であっても確実に電荷を取り出すことがで
きる信頼性の高い圧電型圧力センサを提供し、センサの
小型化、取付穴の細径化が容易な構造の圧電型圧力セン
サを提供することを目的とする。また高温中での耐久性
，信頼性に優れた圧電型圧力センサを提供することを目
的とする。
るような温度であっても確実に電荷を取り出すことがで
きる信頼性の高い圧電型圧力センサを提供し、センサの
小型化、取付穴の細径化が容易な構造の圧電型圧力セン
サを提供することを目的とする。また高温中での耐久性
，信頼性に優れた圧電型圧力センサを提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、受圧面を有する筐体と、前記筐体の内部に
設けられかつ一端が前記受圧面の裏側の面に接する圧力
伝達部材と、前記筐体の内部に設けられかつ前記圧力伝
達部材の他端に設けられた圧電素子と、前記圧電素子を
挟んで対向して設けられた一対の電荷収集電極と、前記
一対の電荷収集電極のどちらか一方に接触するように加
工した電荷取り出し部材を設けることを特徴とする圧電
型圧力センサである。
め本発明は、受圧面を有する筐体と、前記筐体の内部に
設けられかつ一端が前記受圧面の裏側の面に接する圧力
伝達部材と、前記筐体の内部に設けられかつ前記圧力伝
達部材の他端に設けられた圧電素子と、前記圧電素子を
挟んで対向して設けられた一対の電荷収集電極と、前記
一対の電荷収集電極のどちらか一方に接触するように加
工した電荷取り出し部材を設けることを特徴とする圧電
型圧力センサである。
【００１０】また電荷取り出し電極を設け、この電荷取
り出し電極はは前記圧電素子の上面もしくは下面または
上面下面の両面の電荷収集電極から引出して構成し、こ
の電荷取り出し電極に接触するように電荷取り出し部材
を設けることを特徴とする圧電型圧力センサである。
り出し電極はは前記圧電素子の上面もしくは下面または
上面下面の両面の電荷収集電極から引出して構成し、こ
の電荷取り出し電極に接触するように電荷取り出し部材
を設けることを特徴とする圧電型圧力センサである。
【００１１】また電荷取り出し部材を圧力伝達部材と圧
電素子の間に設け、電荷取り出し部材の中心位置に設け
た凸部を前記圧力伝達部材の中心位置に設けた凹部には
め合わせることを特徴とする圧電型圧力センサである。
電素子の間に設け、電荷取り出し部材の中心位置に設け
た凸部を前記圧力伝達部材の中心位置に設けた凹部には
め合わせることを特徴とする圧電型圧力センサである。
【００１２】また電荷取り出し部材は筺体の外部方向に
延伸加工した棒状部を具備したことを特徴とする圧電型
圧力センサである。
延伸加工した棒状部を具備したことを特徴とする圧電型
圧力センサである。
【００１３】また棒状部を信号伝達ケーブルとのコネク
タの一部として用いることを特徴とする圧電型圧力セン
サであり、さらにこれら電荷取り出し部材はリン青銅で
構成することを特徴とする圧電型圧力センサである。
タの一部として用いることを特徴とする圧電型圧力セン
サであり、さらにこれら電荷取り出し部材はリン青銅で
構成することを特徴とする圧電型圧力センサである。
【００１４】
【作用】上記の構成により本発明は圧電素子の内周電極
の電荷取り出しを板バネ状に加工して挿入した電荷取り
出し部材を用い、さらに圧着やラッピングによってリー
ド線を固定する。また、電荷取り出し部材をセンサ筺体
の外部方向へ延伸加工し、その先端にリード線を半田付
けしたり、この延伸加工した先端そのものをコネクター
の一部として使用したりする構造としたものである。こ
れによって、内燃機関のようなセンサが高温になる可能
性のある場合にも、発生する電荷を確実に取り出すこと
が可能となり、信頼性の高い圧電型圧力センサを供給で
き実用的に極めて有用な効果が得られる。
の電荷取り出しを板バネ状に加工して挿入した電荷取り
出し部材を用い、さらに圧着やラッピングによってリー
ド線を固定する。また、電荷取り出し部材をセンサ筺体
の外部方向へ延伸加工し、その先端にリード線を半田付
けしたり、この延伸加工した先端そのものをコネクター
の一部として使用したりする構造としたものである。こ
れによって、内燃機関のようなセンサが高温になる可能
性のある場合にも、発生する電荷を確実に取り出すこと
が可能となり、信頼性の高い圧電型圧力センサを供給で
き実用的に極めて有用な効果が得られる。
【００１５】また、圧電素子に設けた信号取り出し電極
から信号を取り出すことにより、センサの小型化、取付
穴の細径化が容易な構造とできる。
から信号を取り出すことにより、センサの小型化、取付
穴の細径化が容易な構造とできる。
【００１６】また、電荷取り出し部材の材質としてリン
青銅を用いることで金属疲労等による接触不良もなくな
り、高温時においても確実な電荷の取り出しが可能にな
る。
青銅を用いることで金属疲労等による接触不良もなくな
り、高温時においても確実な電荷の取り出しが可能にな
る。
【００１７】
【実施例】本発明の圧電型圧力センサの一実施例につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００１８】図１は本発明の第１の実施例における圧電
型圧力センサの断面を示す。同図中１１はセンサ筺体、
１２は受圧面、１３は圧力伝達部材、１４は圧電素子、
１５は上部固定ネジ、１６はリード線、１７は電荷取り
出し部材である。
型圧力センサの断面を示す。同図中１１はセンサ筺体、
１２は受圧面、１３は圧力伝達部材、１４は圧電素子、
１５は上部固定ネジ、１６はリード線、１７は電荷取り
出し部材である。
【００１９】センサ筺体１１の下端開口部には受圧面１
２が溶接や蝋付あるいは一体形成その他の方法によって
接合されており、この受圧面１２は被測定領域に向かっ
て位置している。そして受圧面１２の裏側の面は圧力伝
達部材１３と面接触している。この圧力伝達部材１３は
構造用セラミック材料等の絶縁体を使用しており、その
先端には、長さ方向に分極軸を有し内外周面に電極（図
示せず）を有する円筒型の圧電素子１４が設置され、そ
の下方内周部分を圧力伝達部材１３により保持されてい
る。この圧電素子は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にＭｎ，Ｌａ等を添加した
ものを圧電材料として使用している。さらに、圧電素子
１４の上部には上部固定ネジ１５が位置し圧電素子１４
の上方外周部分を保持している。この上部固定ネジ１５
の締め付け力によって圧電素子１４を介して圧力伝達部
材１３を受圧面１２に押し付け、各部材の固定及び圧電
素子１４への予備応力を印加している。尚、この上部固
定ネジ１５は圧電素子１４の外周に構成された電極と電
気的に導通しており、電荷取り出しの役目も果たしてい
る。圧電素子１４の内周に生じる電荷を取り出すために
１７の電荷取り出し部材を設けており、その先端にリー
ド線１６を圧着やラッピング等で固定している。
２が溶接や蝋付あるいは一体形成その他の方法によって
接合されており、この受圧面１２は被測定領域に向かっ
て位置している。そして受圧面１２の裏側の面は圧力伝
達部材１３と面接触している。この圧力伝達部材１３は
構造用セラミック材料等の絶縁体を使用しており、その
先端には、長さ方向に分極軸を有し内外周面に電極（図
示せず）を有する円筒型の圧電素子１４が設置され、そ
の下方内周部分を圧力伝達部材１３により保持されてい
る。この圧電素子は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にＭｎ，Ｌａ等を添加した
ものを圧電材料として使用している。さらに、圧電素子
１４の上部には上部固定ネジ１５が位置し圧電素子１４
の上方外周部分を保持している。この上部固定ネジ１５
の締め付け力によって圧電素子１４を介して圧力伝達部
材１３を受圧面１２に押し付け、各部材の固定及び圧電
素子１４への予備応力を印加している。尚、この上部固
定ネジ１５は圧電素子１４の外周に構成された電極と電
気的に導通しており、電荷取り出しの役目も果たしてい
る。圧電素子１４の内周に生じる電荷を取り出すために
１７の電荷取り出し部材を設けており、その先端にリー
ド線１６を圧着やラッピング等で固定している。
【００２０】次にその動作を説明する。被測定領域内に
生じた圧力変動によって受圧面１２に印加された圧力は
圧力伝達部材１３によって圧電素子１４の下方内周部分
に伝達され、圧電素子１４は押し上げられようとする。 ここで、圧電素子１４は上部固定ネジ１５にその上方外
周部を押えられているために圧電素子１４は、その外周
部に下向きの、その内周部に上向きの力がかかり、その
結果、内部に剪断力が生じる。この剪断力に応じた電荷
が圧電素子１４の内外周電極部分に発生し、上部固定ネ
ジ１５と、電荷取り出し部材を介してリード線１６から
電気信号として取り出される。この電荷取り出し部材１
７はリン青銅を用いて圧電素子１４の内周に押さえつけ
るよう板バネ状に加工しており、その摩擦力で固定され
、また、電気的に導通する。
生じた圧力変動によって受圧面１２に印加された圧力は
圧力伝達部材１３によって圧電素子１４の下方内周部分
に伝達され、圧電素子１４は押し上げられようとする。 ここで、圧電素子１４は上部固定ネジ１５にその上方外
周部を押えられているために圧電素子１４は、その外周
部に下向きの、その内周部に上向きの力がかかり、その
結果、内部に剪断力が生じる。この剪断力に応じた電荷
が圧電素子１４の内外周電極部分に発生し、上部固定ネ
ジ１５と、電荷取り出し部材を介してリード線１６から
電気信号として取り出される。この電荷取り出し部材１
７はリン青銅を用いて圧電素子１４の内周に押さえつけ
るよう板バネ状に加工しており、その摩擦力で固定され
、また、電気的に導通する。
【００２１】以上のように本実施例によれば内周面の電
極に発生する電荷の取り出しを電荷取り出し部材１７を
用いて行なうことで、半田付けを不要とし、内燃機関の
ような高温になる可能性のある場合にも確実に電荷を取
り出すことができる。
極に発生する電荷の取り出しを電荷取り出し部材１７を
用いて行なうことで、半田付けを不要とし、内燃機関の
ような高温になる可能性のある場合にも確実に電荷を取
り出すことができる。
【００２２】次に本発明第２の実施例について説明する
。図２は本発明の第２の実施例を示したものであり、電
荷取り出し部材２７をセンサ筺体２１の外部方向へ延伸
加工したもので、圧電素子２４との接触方法やその部位
の加工方法は第１の発明と同様である。この場合リード
線２６を接続する部位は圧電素子２４に比べて低温にな
るため、簡単に半田付けを用いて固定することができる
。もちろんこの場合においても、圧着やラッピングによ
ってリード線２６を接続することも可能である。
。図２は本発明の第２の実施例を示したものであり、電
荷取り出し部材２７をセンサ筺体２１の外部方向へ延伸
加工したもので、圧電素子２４との接触方法やその部位
の加工方法は第１の発明と同様である。この場合リード
線２６を接続する部位は圧電素子２４に比べて低温にな
るため、簡単に半田付けを用いて固定することができる
。もちろんこの場合においても、圧着やラッピングによ
ってリード線２６を接続することも可能である。
【００２３】以上の様に本実施例では、内燃機関のよう
な高温になる可能性のある場合に問題となったリード線
の半田溶融による接触不良を防ぐことが可能となり、信
頼性の高い圧電型圧力センサを供給することができる。
な高温になる可能性のある場合に問題となったリード線
の半田溶融による接触不良を防ぐことが可能となり、信
頼性の高い圧電型圧力センサを供給することができる。
【００２４】次に本発明第３の実施例について説明する
。図３は本発明の実施例における圧電型圧力センサの断
面を示す。同図中３１は金属からなるセンサ筺体であり
、このセンサ筐体３１の一面にダイアフラム状に加工さ
れた受圧面３９を設けている。この受圧面３９は被測定
領域、例えば内燃機関のシリンダ内、に設置されている
。センサ筐体３１の内部には絶縁材（例えばセラミック
）で形成された圧力伝達部材３８の一端が受圧面３９の
裏面に接するように設けられ、他端には円筒形の圧電素
子３３が設けられている。この円筒形の圧電素子３３の
下方内周部分は信号取り出し金具３５を介して圧力伝達
部材３８に保持している。さらに圧電素子３３の上端外
周部分は上部固定ネジ３２によって押さえ付けられてい
る。この上部固定ネジ３２の締め付け力によって圧電素
子３３，信号取り出し金具３５及び圧力伝達部材３８を
受圧面３９に押し付け、各部材の固定及び圧電素子３３
への予備応力を印加している。この際信号取り出し金具
３５の凸部３６は圧力伝達部材３８の凹部３７に勘合し
、信号取り出し金具３５と圧力伝達部材３８とは高精度
で位置決めされる。また圧電素子３３と圧力伝達部材３
８とはセンサ筺体３１内壁で高精度に位置決めされるの
で、圧電素子３３と信号取り出し金具３５は高精度に位
置決めされる。また、信号取り出し金具３５の棒状部３
４はコネクタ部３０に直結されている。
。図３は本発明の実施例における圧電型圧力センサの断
面を示す。同図中３１は金属からなるセンサ筺体であり
、このセンサ筐体３１の一面にダイアフラム状に加工さ
れた受圧面３９を設けている。この受圧面３９は被測定
領域、例えば内燃機関のシリンダ内、に設置されている
。センサ筐体３１の内部には絶縁材（例えばセラミック
）で形成された圧力伝達部材３８の一端が受圧面３９の
裏面に接するように設けられ、他端には円筒形の圧電素
子３３が設けられている。この円筒形の圧電素子３３の
下方内周部分は信号取り出し金具３５を介して圧力伝達
部材３８に保持している。さらに圧電素子３３の上端外
周部分は上部固定ネジ３２によって押さえ付けられてい
る。この上部固定ネジ３２の締め付け力によって圧電素
子３３，信号取り出し金具３５及び圧力伝達部材３８を
受圧面３９に押し付け、各部材の固定及び圧電素子３３
への予備応力を印加している。この際信号取り出し金具
３５の凸部３６は圧力伝達部材３８の凹部３７に勘合し
、信号取り出し金具３５と圧力伝達部材３８とは高精度
で位置決めされる。また圧電素子３３と圧力伝達部材３
８とはセンサ筺体３１内壁で高精度に位置決めされるの
で、圧電素子３３と信号取り出し金具３５は高精度に位
置決めされる。また、信号取り出し金具３５の棒状部３
４はコネクタ部３０に直結されている。
【００２５】図４には圧電素子３３の断面図及び電極配
置図を示す。圧電素子３３で発生した電荷は内外側面に
は電荷収集用電極４２，４４が設けられ、それぞれ信号
取り出し電極４１，４３に接続されている。
置図を示す。圧電素子３３で発生した電荷は内外側面に
は電荷収集用電極４２，４４が設けられ、それぞれ信号
取り出し電極４１，４３に接続されている。
【００２６】次に、本実施例の圧電型圧力センサの動作
について説明する。被測定領域の圧力が受圧面３９に加
わると、その力は圧力伝達部材３８、信号取り出し金具
３５を通して圧電素子３３の下方内周部分に伝えられる
。一方、圧電素子３３の上方外周部分は上部固定ネジ３
２によって押さえられているので、圧電素子３３に剪断
力が加えられ、この加えられた力に応じた電荷が圧電素
子３３に発生し、電荷収集用電極４２，４４上に集めら
れる。電荷収集用電極４２上の電荷は信号取り出し電極
４１に、電荷収集用電極４４上の電荷は信号取り出し電
極４３にそれぞれ導かれる。圧電素子３３の上面にある
信号取り出し電極４１には上部固定ネジ３２が接触して
いるため、信号取り出し電極４１の電荷はセンサ筺体３
１を通じてコネクタ部３０に導かれる。一方、信号取り
出し電極４３には、信号取り出し金具３５が接触してい
るので、信号取り出し電極４３の電荷は棒状部３４を通
じてコネクタ部３０へ導かれ、ケーブルで圧力信号とし
て取り出される。従って、電荷収集用電極４２とセンサ
筺体３１内壁との間には空間が不必要となり、センサの
細径化、取付穴の細径化が容易に実現できる。
について説明する。被測定領域の圧力が受圧面３９に加
わると、その力は圧力伝達部材３８、信号取り出し金具
３５を通して圧電素子３３の下方内周部分に伝えられる
。一方、圧電素子３３の上方外周部分は上部固定ネジ３
２によって押さえられているので、圧電素子３３に剪断
力が加えられ、この加えられた力に応じた電荷が圧電素
子３３に発生し、電荷収集用電極４２，４４上に集めら
れる。電荷収集用電極４２上の電荷は信号取り出し電極
４１に、電荷収集用電極４４上の電荷は信号取り出し電
極４３にそれぞれ導かれる。圧電素子３３の上面にある
信号取り出し電極４１には上部固定ネジ３２が接触して
いるため、信号取り出し電極４１の電荷はセンサ筺体３
１を通じてコネクタ部３０に導かれる。一方、信号取り
出し電極４３には、信号取り出し金具３５が接触してい
るので、信号取り出し電極４３の電荷は棒状部３４を通
じてコネクタ部３０へ導かれ、ケーブルで圧力信号とし
て取り出される。従って、電荷収集用電極４２とセンサ
筺体３１内壁との間には空間が不必要となり、センサの
細径化、取付穴の細径化が容易に実現できる。
【００２７】上部固定ネジ３２や信号取り出し金具３５
と信号取り出し電極４１，４３との接触は圧電素子３３
に与えられた予備応力や被測定領域の測定圧力を利用す
るため、高温中でも接触力が劣化することはない。上部
固定ネジ３２，圧電素子３３との中心位置合わせは高精
度に加工されたセンサ筺体３１の内側に圧電素子３３を
はめあわせ、センサ筺体内壁に設けられたネジ部に上部
固定ネジ３２を取り付けることにより行われ、圧電素子
３３と信号取り出し金具３５との中心位置合わせは棒状
部３４の付け根の段と圧電素子３３を勘合することで行
う。また、信号取り出し金具３５と圧力伝達部材３８の
位置合わせは信号取り出し金具３５の凸部３６と圧力伝
達部材３８の凹部３７を勘合することで行う。圧力伝達
部材３８は高精度加工されたセンサ筺体内壁にはめあわ
せにより取り付けられているので圧力伝達部材３８と圧
電素子３３は高精度に位置決めされている。従って、信
号取り出し金具３５は圧電素子３３に対して上下両方で
位置合わせされるので確実で高精度の位置合わせができ
る。この様に上部固定ネジ３２や信号取り出し金具３５
と圧電素子３３に設けられた電荷収集用電極４１，４３
との高精度な位置合わせを実現でき、常に良好な接触状
態を確保できる。
と信号取り出し電極４１，４３との接触は圧電素子３３
に与えられた予備応力や被測定領域の測定圧力を利用す
るため、高温中でも接触力が劣化することはない。上部
固定ネジ３２，圧電素子３３との中心位置合わせは高精
度に加工されたセンサ筺体３１の内側に圧電素子３３を
はめあわせ、センサ筺体内壁に設けられたネジ部に上部
固定ネジ３２を取り付けることにより行われ、圧電素子
３３と信号取り出し金具３５との中心位置合わせは棒状
部３４の付け根の段と圧電素子３３を勘合することで行
う。また、信号取り出し金具３５と圧力伝達部材３８の
位置合わせは信号取り出し金具３５の凸部３６と圧力伝
達部材３８の凹部３７を勘合することで行う。圧力伝達
部材３８は高精度加工されたセンサ筺体内壁にはめあわ
せにより取り付けられているので圧力伝達部材３８と圧
電素子３３は高精度に位置決めされている。従って、信
号取り出し金具３５は圧電素子３３に対して上下両方で
位置合わせされるので確実で高精度の位置合わせができ
る。この様に上部固定ネジ３２や信号取り出し金具３５
と圧電素子３３に設けられた電荷収集用電極４１，４３
との高精度な位置合わせを実現でき、常に良好な接触状
態を確保できる。
【００２８】なお本実施例では信号取り出し金具３５の
材質として真鍮を用いているがこれは、先ほどの実施例
と同様にリン青銅を用いてもよく、電気伝導率がよく金
属疲労に強い金属であれば何であってもよい。
材質として真鍮を用いているがこれは、先ほどの実施例
と同様にリン青銅を用いてもよく、電気伝導率がよく金
属疲労に強い金属であれば何であってもよい。
【００２９】このように本実施例によれば、測定圧力の
信号を確実に取り出すことができ、高温に対し信頼性の
高いセンサを実現できる。
信号を確実に取り出すことができ、高温に対し信頼性の
高いセンサを実現できる。
【００３０】また、棒状部１４は信号取り出し金具１５
と一体整形され先端はコネクタ部に勘合され半田付け部
が無いため、センサが高温中に曝されても半田付け部再
溶融による断線のトラブルを回避できるので、更に高温
に対して信頼性の高いセンサを実現できる。
と一体整形され先端はコネクタ部に勘合され半田付け部
が無いため、センサが高温中に曝されても半田付け部再
溶融による断線のトラブルを回避できるので、更に高温
に対して信頼性の高いセンサを実現できる。
【００３１】尚、本実施例では剪断応力を用いたが、圧
縮応力を用いて圧力検出した場合にも応用でき、また信
号取り出し電極を圧電素子の上下両面に設けたが上面ま
たは下面のみに２つの電極を構成してもよい。
縮応力を用いて圧力検出した場合にも応用でき、また信
号取り出し電極を圧電素子の上下両面に設けたが上面ま
たは下面のみに２つの電極を構成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上の様に、本発明の圧電型圧力センサ
においては、圧電素子に発生する電荷を取り出す電荷取
り出し部材の形状や材質を改良して半田付けを不要にし
、また、金属疲労等による接触不良がない電荷取り出し
部材を提供することで内燃機関のようなセンサが高温に
なる可能性のある場合にも、発生する電荷を確実に取り
出すことが可能となり、信頼性の高い圧電型圧力センサ
を供給でき、実用的に極めて有用な効果が得られる。
においては、圧電素子に発生する電荷を取り出す電荷取
り出し部材の形状や材質を改良して半田付けを不要にし
、また、金属疲労等による接触不良がない電荷取り出し
部材を提供することで内燃機関のようなセンサが高温に
なる可能性のある場合にも、発生する電荷を確実に取り
出すことが可能となり、信頼性の高い圧電型圧力センサ
を供給でき、実用的に極めて有用な効果が得られる。
【００３３】また、圧電素子の端面に２つの信号取り出
し電極を設け、そこから圧力信号を取り出すことでセン
サの細径化、取付穴の細径化の容易な構造の圧電形圧力
センサを実現できる。
し電極を設け、そこから圧力信号を取り出すことでセン
サの細径化、取付穴の細径化の容易な構造の圧電形圧力
センサを実現できる。
【００３４】また、信号取り出し金具に凸部を，圧力伝
達部材に凹部を設けて圧電素子、信号取り出し金具、上
部固定ネジの位置合わせをし、上部固定ネジや信号取り
出し金具を予備応力や測定圧力を利用して信号取り出し
電極に接触させ信号を取り出すことにより、高温中でも
接触力が低下せず、確実な信号取り出しができるので、
耐久性に優れた圧電型圧力センサが実現できる。
達部材に凹部を設けて圧電素子、信号取り出し金具、上
部固定ネジの位置合わせをし、上部固定ネジや信号取り
出し金具を予備応力や測定圧力を利用して信号取り出し
電極に接触させ信号を取り出すことにより、高温中でも
接触力が低下せず、確実な信号取り出しができるので、
耐久性に優れた圧電型圧力センサが実現できる。
【００３５】また、信号取り出し金具に設けた棒状部で
直接コネクタへ電荷を導き信号を伝えることにより、高
温中でも半田付け部再溶融による断線もなく、確実な信
号伝達ができるので、更に高温耐久性に優れた圧電型圧
力センサが実現できる。
直接コネクタへ電荷を導き信号を伝えることにより、高
温中でも半田付け部再溶融による断線もなく、確実な信
号伝達ができるので、更に高温耐久性に優れた圧電型圧
力センサが実現できる。
【図１】本発明第１の実施例における圧電型圧力センサ
の断面図
の断面図
【図２】本発明第２の実施例における圧電型圧力センサ
の断面図
の断面図
【図３】本発明第３の実施例における圧電型圧力センサ
の断面図
の断面図
【図４】本発明第３の実施例における圧電素子の断面図
【図５】本発明第３の実施例における各部材の組立配置
図
図
【図６】従来の圧電型圧力センサの断面図
１１ センサ筺体
１２ 受圧面
１３ 圧力伝達部材
１４ 圧電素子
１５ 上部固定ネジ
１６ リード線
１７ 電荷取り出し部材
２１ センサ筺体
２２ 受圧面
２３ 圧力伝達部材
２４ 圧電素子
２５ 上部固定ネジ
２６ リード線
２７ 電荷取り出し部材
３０ コネクタ部
３１ センサ筺体
３２ 上部固定ネジ
３３ 圧電素子
３４ 棒状部
３５ 信号取り出し金具
３６ 凸部
３７ 凹部
３８ 圧力伝達部材
３９ 受圧面
４１ 信号取り出し電極（外側）
４２ 電荷収集電極（外側）
４３ 信号取り出し電極（内側）
４４ 電荷収集電極（内側）
Claims (6)
- 【請求項１】受圧面を有する筐体と、前記筐体の内部に
設けられかつ一端が前記受圧面の裏側の面に接する圧力
伝達部材と、前記筐体の内部に設けられかつ前記圧力伝
達部材の他端に設けられた圧電素子と、前記圧電素子を
挟んで対向して設けられた一対の電荷収集電極と、前記
一対の電荷収集電極のすくなくともどちらか一方に圧接
する電荷取り出し部材を設けることを特徴とする圧電型
圧力センサ。 - 【請求項２】受圧面を有する筺体と、前記筺体の内部に
設けられかつ一端が前記受圧面の裏側の面に接する圧力
伝達部材と、前記筺体の内部に設けられかつ前記圧力伝
達部材の他端に設けられた圧電素子と、前記圧電素子を
挟んで対向して設けられた一対の電荷収集電極と、前記
圧電素子の上面もしくは下面または上面下面の両面へ前
記電荷収集電極から引出した電荷取り出し電極と、前記
電荷取り出し電極に接触する電荷取り出し部材を設ける
とを特徴とする圧電型圧力センサ。 - 【請求項３】電荷取り出し部材を圧力伝達部材と圧電素
子の間に設け、前記電荷取り出し部材の中心位置に設け
た凸部を前記圧力伝達部材の中心位置に設けた凹部には
め合わせることを特徴とする請求項２記載の圧電型圧力
センサ。 - 【請求項４】電荷取り出し部材は筺体の外部方向に延伸
加工した棒状部を具備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。 - 【請求項５】棒状部を信号伝達ケーブルとのコネクタの
一部として用いることを特徴とする請求項４記載の圧電
型圧力センサ。 - 【請求項６】電荷取り出し部材はリン青銅で構成するこ
とを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の圧電
型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054499A JPH04290937A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 圧電型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054499A JPH04290937A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 圧電型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04290937A true JPH04290937A (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=12972330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3054499A Pending JPH04290937A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 圧電型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04290937A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488868A (en) * | 1993-06-01 | 1996-02-06 | Nippondenso Co., Ltd. | High-temperature pressure sensor |
| US5583295A (en) * | 1994-03-14 | 1996-12-10 | Nippondenso Co., Ltd. | Pressure sensor having gauge resistors and temperature compensating resistors on the same surface |
| US6865953B2 (en) | 2002-03-22 | 2005-03-15 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Force sensors |
| JP2014515109A (ja) * | 2011-04-28 | 2014-06-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧力、特に内燃機関の燃焼室圧を検出するための装置 |
| JP7214177B1 (ja) * | 2022-08-23 | 2023-01-30 | 合同会社エルエーサイエンス・ラボ | 圧力センサ |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP3054499A patent/JPH04290937A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488868A (en) * | 1993-06-01 | 1996-02-06 | Nippondenso Co., Ltd. | High-temperature pressure sensor |
| DE4419138B4 (de) * | 1993-06-01 | 2007-04-05 | Denso Corp., Kariya | Hochtemperaturdrucksensor |
| US5583295A (en) * | 1994-03-14 | 1996-12-10 | Nippondenso Co., Ltd. | Pressure sensor having gauge resistors and temperature compensating resistors on the same surface |
| US6865953B2 (en) | 2002-03-22 | 2005-03-15 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Force sensors |
| JP2014515109A (ja) * | 2011-04-28 | 2014-06-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧力、特に内燃機関の燃焼室圧を検出するための装置 |
| US9016115B2 (en) | 2011-04-28 | 2015-04-28 | Robert Bosch Gmbh | Device for sensing a pressure, particularly a pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine |
| JP7214177B1 (ja) * | 2022-08-23 | 2023-01-30 | 合同会社エルエーサイエンス・ラボ | 圧力センサ |
| KR102553786B1 (ko) | 2022-08-23 | 2023-07-10 | 고도가이샤 에루에 사이엔스 라보 | 압력 센서 |
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