JPH0519937U - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 止めねじの螺着時に、圧電体に局部的な応力
集中等が生じるのを防止して検出精度を向上する。 【構成】 アッパープレート２１の上面側に、錫等の導
電性を有する軟質材料からなるメッキ層２２を一体的に
形成する構成とした。この結果、止めねじ１１をケーシ
ング本体２の大径筒部２Ａ内に螺着し、圧電体９等をア
ッパープレート２１を介して押圧すると、該アッパープ
レート２１は、メッキ層２２を止めねじ１１の先端部の
形状に応じて変形させ、該止めねじ１１の片当たり等に
よる局部的な応力集中を吸収させて、圧電体９を全周に
亘って均一な加重で押圧する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動車用エンジン等の燃焼圧を検出する燃焼圧センサに用い て好適な圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３および図４に従来技術による圧力センサとしてエンジンの燃焼圧を検出す る燃焼圧センサを例に挙げて説明する。

【０００３】 図において、１はケーシング、２は後述するダイヤフラム３、上カバー４と共 に該ケーシング１を構成するケーシング本体を示し、該ケーシング本体２は、そ の上端側が上カバー４によって施蓋され、後述するコンタクトプレート７、圧電 体９等を収容した大径筒部２Ａと、該大径筒部２Ａの下端側に一体形成され、後 述の受圧ロッド５を収容した小径筒部２Ｂとから段付筒状に形成され、該小径筒 部２Ｂの下端側にはダイヤフラム３が一体的に設けられている。そして、該ケー シング本体２はダイヤフラム３がエンジン本体の燃焼室内に臨むようにして、エ ンジン本体のシリンダヘッド（いずれも図示せず）に取付けられる。

【０００４】 ３はケーシング本体２の小径筒部２Ｂの下端側に一体形成された薄肉円板状の ダイヤフラムを示し、該ダイヤフラム３は燃焼室内の圧力（燃焼圧）を受圧する と、この圧力に応じて軸方向（上，下方向）に撓み、受圧ロッド５を軸方向に変 位させるものである。

【０００５】 ４はケーシング本体２の大径筒部２Ａの上端側にレーザ溶接等の手段を用いて 固着された段付円筒状の上カバーを示し、該上カバー４の上側にはシリンダヘッ ド外へと上向きに突出する縮径部４Ａが形成され、該上カバー４内には後述のリ ード線８が上向きに伸長して設けられている。

【０００６】 ５はケーシング本体２の小径筒部２Ｂ内に位置し、軸方向に変位可能に設けら れた段付棒状の受圧ロッドを示し、該受圧ロッド５は、その下端側がダイヤフラ ム３の上面側に当接され、上端側が絶縁材料から円板状に形成された下側プレー ト６等を介して圧電体９に当接されている。そして、該受圧ロッド５は、燃焼圧 によってダイヤフラム３が軸方向に撓むと、ケーシング本体２内を軸方向に変位 し、このダイヤフラム３の変位を圧電体９に軸方向に伝達すると共に、燃焼室内 の高温が圧電体９に直接伝わるのを防止している。

【０００７】 ７は受圧ロッド５と対向してケーシング本体２の大径筒部２Ａ内に設けられた 導電性材料からなるコンタクトプレートを示し、該コンタクトプレート７の下端 側には円板状のコンタクト部７Ａが形成され、該コンタクト部７Ａの上面側は後 述する圧電体９の下側電極９Ｂに当接し、該コンタクトプレート７の上端側は上 カバー４の縮径部４Ａ内に伸長してリード線８にカシメ固定されている。また、 該コンタクトプレート７には、後述の絶縁チューブ１２が設けられている。そし て、該コンタクトプレート７は圧電体９からの電圧信号をリード線８を介してコ ントロールユニット（図示せず）に伝達するものである。

【０００８】 ９はケーシング本体２の大径筒部２Ａ内に位置して、受圧ロッド５の上側に設 けられ、チタン酸鉛等の圧電性材料から筒状に形成された圧電体を示し、該圧電 体９の上，下面には、導電性ペースト等からなるシート状の上側電極９Ａ，下側 電極９Ｂが形成されている。また、該圧電体９の上側電極９Ａは、後述のアッパ ープレート１０等を介してケーシング本体２にアースされ、下側電極９Ｂは、コ ンタクトプレート７のコンタクト部７Ａに接触して電気的に接続されている。そ して、該圧電体９は、ダイヤフラム３が軸方向に撓んで受圧ロッド５が軸方向に 変位し、該受圧ロッド５によって軸方向に押圧されると、圧縮歪が生じて電荷を 発生し、この電荷（電圧信号）を燃焼圧に対応した燃焼圧検出信号として各電極 ９Ａ，９Ｂからコンタクトプレート７、リード線８等を介してコントロールユニ ットに出力するものである。

【０００９】 １０は圧電体９の上側電極９Ａの上面側に当接して設けられ、導電性材料から 環状に形成されたアッパープレートを示し、該アッパープレート１０は、止めね じ１１によって圧電体９等を押圧して固定するときに、該止めねじ１１で圧電体 ９が損傷するのを防止するものである。

【００１０】 １１はケーシング２の大径筒部２Ａ内に螺着され、先端部がアッパープレート １０の上面側に当接した止めねじを示し、該止めねじ１１は、アッパープレート １０を介して圧電体９を上側から所定の加重で押圧すると共に、該圧電体９、受 圧ロッド５等をダイヤフラム３との間に挟持して固定するものである。

【００１１】 １２はコンタクトプレート７の外周側に設けられた絶縁チューブを示し、該絶 縁チューブ１２は、コンタクトプレート７と止めねじ１１等との間を絶縁してい る。

【００１２】 従来技術による燃焼圧センサは上述の如き構成を有するもので、まず、ケーシ ング本体２の小径筒部２Ｂ内に受圧ロッド５を挿入した後、該受圧ロッド５の上 端側に下側プレート６、コンタクトプレート７、圧電体９、アッパープレート１ ０の順に同軸に積み重ねて配設する。そして、この状態でケーシング本体２の大 径筒部２Ａ内に止めねじ１１を螺着し、該止めねじ１１によって、これらの部材 をケーシング本体２内に固定して組立てた後、エンジン本体のシリンダヘッドに 取付けられる。

【００１３】 そして、エンジンの燃焼室内の混合気が点火して燃焼圧が発生すると、この燃 焼圧を受承してダイヤフラム３は軸方向に撓み、受圧ロッド５は該ダイヤフラム ３の撓みにより軸方向に変位して圧電体９を軸方向に押圧する。これにより、圧 電体９は受圧ロッド５から加えられた圧力に応じた電荷（電圧）を発生し、この 電圧信号を燃焼圧検出信号として、コンタクトプレート７、リード線８等を介し てコントロールユニットに出力する。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来技術によるものでは、止めねじ１１で圧電体９等を固 定するときに、アッパープレート１０を介して圧電体９の上側電極９Ａを押圧し ているから、該圧電体９の上側電極９Ａが該止めねじ１１によって直接傷付けら れるのを防止することができる。しかし、該止めねじ１１の螺着による固定では 、図４に示す如く止めねじ１１の先端部がアッパープレート１０に均一に当接せ ず、片側に隙間ｄを生じる所謂「片当たり」状態で圧電体９を押圧し易い。

【００１５】 このため、圧電体９に局部的な応力集中が生じ、該圧電体９にパイロ電気が発 生して検出精度が低下するばかりか、作業者が片当たり状態に気付かずに止めね じ１１を締め付けることにより、該圧電体９を損傷させてしまい、信頼性や寿命 が大幅に低下するという問題がある。

【００１６】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、止めねじの螺着時に 、圧電体に局部的な応力集中が生じるのを防止して、検出精度を向上できるよう にした圧力センサを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために、本考案が採用する構成の特徴は、アッパープ レートの他端側に、軟質材料からなる被覆層を設けたことにある。

【００１８】

【作用】

上記構成により、止めねじをケーシングに螺着すると、アッパープレートは、 該止めねじの先端部の形状に応じて被覆層を変形させつつ、圧電体を均一な加重 で押圧する。

【００１９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１および図２に基づいて説明する。なお、実施例で は前述した図３および図４に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し 、その説明を省略するものとする。

【００２０】 図において、２１は本実施例によるアッパープレートを示し、該アッパープレ ート２１は従来技術で述べたアッパープレート１０とほぼ同様に、圧電体９の上 側電極９Ａの上面側に当接して設けられ、導電性材料から円板状に形成されてい るものの、該アッパープレート２１の上面側には、図２に示す如く後述のメッキ 層２２が形成されている。

【００２１】 ２２はアッパープレート２１の上面側に、例えば５０〜７００μｍの範囲で、 好ましくは１００〜５００μｍ程度の厚みをもって、錫等の導電性を有する軟質 材料から一体的に形成された被覆層としてのメッキ層を示し、該メッキ層２２は 、止めねじ１１に押圧されると、該止めねじ１１の先端部の形状に応じて押し潰 されて変形する。

【００２２】 本実施例による燃焼圧センサは上述の如き構成を有するもので、その基本的動 作については従来技術によるものと格別差異はない。

【００２３】 然るに本実施例では、アッパープレート２１の上面側に、錫等の導電性を有す る軟質材料からなるメッキ層２２を１００〜５００μｍ程度の厚みをもって一体 的に形成したから、止めねじ１１をケーシング本体２の大径筒部２Ａ内に螺着し 、圧電体９等をアッパープレート２１を介して押圧すると、該アッパープレート ２１は、メッキ層２２を止めねじ１１の先端部の形状に応じて変形させ、該止め ねじ１１の片当たり等による局部的な応力集中を吸収して、圧電体９を全周に亘 って均一な加重で押圧することができる。

【００２４】 また、メッキ層２２を止めねじ１１の先端部で押し潰すことによって、該メッ キ層２２と止めねじ１１との間の接触面積を大ならしめて、アッパープレート２ １と止めねじ１１との間の電気抵抗を少なくでき、圧電体９の上側電極９Ａを確 実にアースできる。

【００２５】 従って、本実施例によれば、止めねじ１１でアッパープレート２１を介して圧 電体９を押圧するときに、該圧電体９に局部的な応力集中が生じるのを効果的に 防止でき、該圧電体９に全周に亘って均一に加重を与えることができる。この結 果、部品点数を増加させることなく、圧電体９にパイロ電気が発生するのを確実 に防止できる上に、該圧電体９の損傷等を防止でき、検出精度、信頼性、寿命等 を大幅に向上できる。

【００２６】 また、圧電体９の上側電極９Ａをケーシング本体２にアースするときに、電気 抵抗を少なくでき、検出精度を安定化して信頼性を向上できる。

【００２７】 なお、前記実施例では、被覆層としてのメッキ層２２は、錫等の導電性を有す る軟質材料から形成するものとして述べたが、本考案はこれに限らず、例えばメ ッキ層２２を銅、亜鉛等の導電性を有する他の軟質材料から形成してもよい。ま た、導電性を有する軟質材料としてカーボン等をアッパープレート２１にコーテ ィングしてもよい。さらに、プラスチック等の絶縁性の軟質材料をコーティング してもよく、この場合には、圧電体９の上側電極９Ａにリード線等を接続してケ ーシング本体２に直接アースすればよい。

【００２８】 また、前記実施例では、被覆層としてのメッキ層２２は、アッパープレート２ １の上面側に一体的に形成するものとして述べたが、これに替えて、例えばメッ キ層をアッパープレート２１の全面に亘って一体的に形成してもよい。

【００２９】 さらに、前記実施例では、圧力センサとして燃焼圧センサに用いた場合を例に 挙げて説明したが、本考案はこれに限らず、例えば空気、工業用ガス等の気体や 燃料、水等の液体の圧力を検出する圧力センサにも適用することができる。

【００３０】

【考案の効果】

以上詳述した通り、本考案によれば、アッパープレートの他端側に、軟質材料 からなる被覆層を設ける構成としたから、止めねじをケーシングに螺着すると、 アッパープレートは、該止めねじの先端部の形状に応じて被覆層を変形させつつ 、圧電体を全周に亘って均一な加重で押圧して固定できる。この結果、該圧電体 に局部的な応力集中が生じるのを防止して、圧電体にパイロ電気や損傷等が生じ るのを防止でき、検出精度、信頼性、寿命等を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による燃焼圧センサの縦断面図
である。

【図２】図１中のアッパープレートのメッキ層が止めね
じによって押し潰された状態を拡大して示す縦断面図で
ある。

【図３】従来技術による燃焼圧センサを示す縦断面図で
ある。

【図４】図３中の止めねじの片当たり状態を拡大して示
す縦断面図である。

【符号の説明】

２ ケーシング本体（ケーシング） ３ ダイヤフラム ５ 受圧ロッド ７ コンタクトプレート ９ 圧電体 ２１ アッパープレート ２２ メッキ層（被覆層）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、該ケーシングの一端側に
   設けられ、該ケーシングの一端側に外部から作用する圧
   力に応じて軸方向に変位するダイヤフラムと、一端側が
   該ダイヤフラムに当接するように前記ケーシング内に設
   けられ、該ダイヤフラムの変位によって軸方向に変位す
   る受圧ロッドと、前記ケーシング内に位置して該受圧ロ
   ッドの他端側に設けられ、受圧ロッドを介して伝達され
   た前記ダイヤフラムの変位を前記圧力に応じた電圧信号
   として出力する筒状の圧電体と、該圧電体の一端側に当
   接して圧電体からの電圧信号を外部に出力するコンタク
   トプレートと、前記圧電体の他端側に設けられたアッパ
   ープレートと、前記ケーシングの他端側に設けられ、該
   アッパープレートを介して前記圧電体を固定する止めね
   じとからなる圧力センサにおいて、前記アッパープレー
   トの他端側には、軟質材料からなる被覆層を設けたこと
   を特徴とする圧力センサ。