JPH0749283A - 圧電型圧力センサ及びその製造方法 - Google Patents
圧電型圧力センサ及びその製造方法Info
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- JPH0749283A JPH0749283A JP5194609A JP19460993A JPH0749283A JP H0749283 A JPH0749283 A JP H0749283A JP 5194609 A JP5194609 A JP 5194609A JP 19460993 A JP19460993 A JP 19460993A JP H0749283 A JPH0749283 A JP H0749283A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電素子に与える予備荷重を均一化し、セン
サ間のバラツキを防止する。 【構成】 圧電素子２７に予備荷重を加えるために、上
部固定部材２３を加圧しながら、上部固定部材２３を筺
体と溶接することで、圧電素子２３などに捻りや滑りを
防止でき、圧電素子２７に加わる予備荷重の分布をセン
サ間で一様にできる。
サ間のバラツキを防止する。 【構成】 圧電素子２７に予備荷重を加えるために、上
部固定部材２３を加圧しながら、上部固定部材２３を筺
体と溶接することで、圧電素子２３などに捻りや滑りを
防止でき、圧電素子２７に加わる予備荷重の分布をセン
サ間で一様にできる。
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。特に管状ダイアフラムを用いた内燃機関のシリン
ダ内燃焼圧力等の検出に適した圧力センサも開発されて
いる。図１は従来から内燃機関に用いられている管状ダ
イアフラムを用いた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であり、筺体は２重構造で
外部筺体１１にはセンサをエンジンヘッドに取り付ける
ためのネジが設けられている。外部筺体１１の先端には
エンジンの燃焼室内の燃焼圧力を受けるダイアフラム１
９が設けられている。また、外部筺体１１の内部には内
部筺体１２が設けられてあり、内部筺体１２の先端には
管状ダイアフラム１７が設けられ、その先端には台座１
８が固定されている。この台座１８はダイアフラム１９
の裏面に接している。管状ダイアフラム１９の内部には
圧力伝達部材１６が設けられている。圧力伝達部材１６
はダイアフラム１９が受けた燃焼圧力を圧電素子１５の
下面内側を押し上げるように伝達する。一方、圧電素子
１５の上面外側は上部固定ネジ１３によって支えられて
いる。この上部固定ネジ１３を締め付けることにより発
生した予備荷重は、各部部材の固定を行い、また圧電素
子１５の出力を安定化する為に不可欠である。圧電素子
１５に印加された予備荷重は、その殆どを管状ダイアフ
ラム１７が支え、この管状ダイアフラム１７の僅かな伸
縮により、燃焼圧力は歪に変換される。この状態におい
て、燃焼圧力がダイアフラム１９に印加されると、圧電
素子１５には剪断力が発生する。圧電素子１５の内外周
には剪断力により発生した電荷を集めるための電極が設
けてあり、外側電極の電荷はセンサの筺体を通じて、内
側電極の電荷は電極取出金具１４を通じて増幅器に入力
される。
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。特に管状ダイアフラムを用いた内燃機関のシリン
ダ内燃焼圧力等の検出に適した圧力センサも開発されて
いる。図１は従来から内燃機関に用いられている管状ダ
イアフラムを用いた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であり、筺体は２重構造で
外部筺体１１にはセンサをエンジンヘッドに取り付ける
ためのネジが設けられている。外部筺体１１の先端には
エンジンの燃焼室内の燃焼圧力を受けるダイアフラム１
９が設けられている。また、外部筺体１１の内部には内
部筺体１２が設けられてあり、内部筺体１２の先端には
管状ダイアフラム１７が設けられ、その先端には台座１
８が固定されている。この台座１８はダイアフラム１９
の裏面に接している。管状ダイアフラム１９の内部には
圧力伝達部材１６が設けられている。圧力伝達部材１６
はダイアフラム１９が受けた燃焼圧力を圧電素子１５の
下面内側を押し上げるように伝達する。一方、圧電素子
１５の上面外側は上部固定ネジ１３によって支えられて
いる。この上部固定ネジ１３を締め付けることにより発
生した予備荷重は、各部部材の固定を行い、また圧電素
子１５の出力を安定化する為に不可欠である。圧電素子
１５に印加された予備荷重は、その殆どを管状ダイアフ
ラム１７が支え、この管状ダイアフラム１７の僅かな伸
縮により、燃焼圧力は歪に変換される。この状態におい
て、燃焼圧力がダイアフラム１９に印加されると、圧電
素子１５には剪断力が発生する。圧電素子１５の内外周
には剪断力により発生した電荷を集めるための電極が設
けてあり、外側電極の電荷はセンサの筺体を通じて、内
側電極の電荷は電極取出金具１４を通じて増幅器に入力
される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１に示したセンサ
は、各々１個のみを評価した場合は、十分な性能を有す
るが、センサを量産する場合にバラツキが大きい。圧電
素子は与えられている予備荷重によって、歪に対して発
生する電荷の量が異なる。しかし、上部固定ネジ１３を
締め付けることにより、圧電素子へ印加される予備荷重
を管理する場合、ネジの効率はネジ面の状態や、ネジの
加工誤差により、締め付けトルクをが一定でも軸力がば
らつくため、センサの感度バラツキが非常に大きかっ
た。
は、各々１個のみを評価した場合は、十分な性能を有す
るが、センサを量産する場合にバラツキが大きい。圧電
素子は与えられている予備荷重によって、歪に対して発
生する電荷の量が異なる。しかし、上部固定ネジ１３を
締め付けることにより、圧電素子へ印加される予備荷重
を管理する場合、ネジの効率はネジ面の状態や、ネジの
加工誤差により、締め付けトルクをが一定でも軸力がば
らつくため、センサの感度バラツキが非常に大きかっ
た。
【０００４】また、エンジンの開発はは小排気量でも多
気筒化・マルチバルブ化の方向で開発が進んでいるた
め、小排気量のエンジンでは圧力センサの取付穴の穴径
を十分大きくできない。
気筒化・マルチバルブ化の方向で開発が進んでいるた
め、小排気量のエンジンでは圧力センサの取付穴の穴径
を十分大きくできない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１の発明は圧電素子に
予備荷重を与える上部固定ネジの代わりに上部固定部材
を用い、上部固定部材を加圧しながら、筺体に溶接固定
し、内部の各部材に予備荷重を与え固定する。
予備荷重を与える上部固定ネジの代わりに上部固定部材
を用い、上部固定部材を加圧しながら、筺体に溶接固定
し、内部の各部材に予備荷重を与え固定する。
【０００６】第２の発明は、エンジンにセンサを取り付
けるためのネジを、上部固定部材よりも上方（燃焼室か
ら遠ざかる方向）に設け、エンジン側のセンサ取付穴の
加工精度を十分確保することにより、筺体を１重構造と
し、センサ先端のダイアフラムを廃し、管状ダイアフラ
ム先端に取り付けてある金属片の底面で燃焼圧力を直接
受けるようにする。
けるためのネジを、上部固定部材よりも上方（燃焼室か
ら遠ざかる方向）に設け、エンジン側のセンサ取付穴の
加工精度を十分確保することにより、筺体を１重構造と
し、センサ先端のダイアフラムを廃し、管状ダイアフラ
ム先端に取り付けてある金属片の底面で燃焼圧力を直接
受けるようにする。
【０００７】第３の発明は、第１・第２の発明で述べセ
ンサを製造する際、上部固定部材に圧縮荷重を与える加
圧ヘッド部に、圧力伝達部材・圧電素子・上部固定部材
などの中心軸合わせの位置決めガイドを設け、予備荷重
の印加と位置決めを同時に行い、センサの内部部品を固
定した状態で溶接固定を行う。
ンサを製造する際、上部固定部材に圧縮荷重を与える加
圧ヘッド部に、圧力伝達部材・圧電素子・上部固定部材
などの中心軸合わせの位置決めガイドを設け、予備荷重
の印加と位置決めを同時に行い、センサの内部部品を固
定した状態で溶接固定を行う。
【０００８】
【作用】第１の発明により、予備荷重を印加するために
ネジを用いないので、圧電素子への荷重分布を一定とで
き、センサの感度バラツキを大幅に低減できる。また、
ネジのトルク管理ではなく、上部固定部材に印加する圧
縮荷重を管理するので、製造設備も簡便なもので間に合
う。
ネジを用いないので、圧電素子への荷重分布を一定とで
き、センサの感度バラツキを大幅に低減できる。また、
ネジのトルク管理ではなく、上部固定部材に印加する圧
縮荷重を管理するので、製造設備も簡便なもので間に合
う。
【０００９】第２の発明により、圧力センサ取付穴の加
工精度を確保しなければならないが、センサ筺体を１重
構造にできるため、センサ先端径の大幅な小径化が可能
となり、多気筒・小排気量エンジンにも搭載できる。
工精度を確保しなければならないが、センサ筺体を１重
構造にできるため、センサ先端径の大幅な小径化が可能
となり、多気筒・小排気量エンジンにも搭載できる。
【００１０】従来から全く別の構造のセンサで、ケーシ
ングの加圧・固定は行われていたが、この工法では、ま
ず内部構造材を接着剤で借り止めし、その後加圧・固定
していた。しかし、第３の発明により、内部部材の仮止
めの必要がなく、位置決め・加圧・固定が一度にできる
ため、位置決め時の高精度を保ったままセンサの組立が
できる。
ングの加圧・固定は行われていたが、この工法では、ま
ず内部構造材を接着剤で借り止めし、その後加圧・固定
していた。しかし、第３の発明により、内部部材の仮止
めの必要がなく、位置決め・加圧・固定が一度にできる
ため、位置決め時の高精度を保ったままセンサの組立が
できる。
【００１１】
（実施例１）以下、図面を参照して、まず第一の発明の
圧電型圧力センサの実施例について説明する。図２は第
一の発明の一実施例における圧電型圧力センサ（以下セ
ンサを呼ぶ）の縦断面図で、センサをエンジンのシリン
ダヘッドに取り付けたところを示している。図２に示す
ように、センサの筺体は２１外部筺体と２２内部筺体１
・２８内部筺体２の２重構造となっている。２８内部筺
体２の下部には３０管状ダイアフラムが固定され、その
先端には金属製の３１台座がある。３１台座の上面には
セラミック製の２９圧力伝達部材があり、２９圧力伝達
部材の上部には２７圧電素子がある。２７圧電素子は円
筒形状で外周と内周に電極が設けてあり、２７圧電素子
の外周には２５外側電極取出金具が、素子内周には２４
内側電極取出金具がそれぞれ取り付けられ、２５外側電
極取出金具・２４内側電極取出金具からは、それぞれリ
ード線にて２０コネクタに接続されている。２７圧電素
子の上部には、２３上部上程部材が設けられ、２８内部
筺体２と溶接固定されている。この２３上部固定部材と
２７圧電素子とを絶縁し、２５外側電極取出金具と２７
圧電素子・２３上部固定部材を絶縁するために、アルミ
ナ製の２６絶縁リングが挟まれている。２３上部固定部
材の上部には２２内部筺体１が取り付けられ、２２内部
筺体１と２１外部筺体の上面内側をすみ肉溶接すること
で、内部筺体と外部筺体を固定している。２３上部固定
部材と２８内部筺体２の固定に際しては、２３上部固定
部材に２７圧電素子の方向への圧縮荷重である予備荷重
を与えながら、ＹＡＧレーザによる溶接固定を行ってい
る。この予備荷重は、圧電素子の出力の安定化・内部部
材の固定・エンジンの負圧力の測定などのために不可欠
であり、この予備荷重は３０管状ダイアフラムが軸方向
に延びることにより支えられている。一方、２１外部筺
体の下方には、センサをエンジンに取り付けるためのネ
ジ部が設けてあり、更に先端部には燃焼圧力を受けるた
めの３２ダイアフラムが設けてある。この３２ダイアフ
ラムの裏面には３１台座が固定されている。
圧電型圧力センサの実施例について説明する。図２は第
一の発明の一実施例における圧電型圧力センサ（以下セ
ンサを呼ぶ）の縦断面図で、センサをエンジンのシリン
ダヘッドに取り付けたところを示している。図２に示す
ように、センサの筺体は２１外部筺体と２２内部筺体１
・２８内部筺体２の２重構造となっている。２８内部筺
体２の下部には３０管状ダイアフラムが固定され、その
先端には金属製の３１台座がある。３１台座の上面には
セラミック製の２９圧力伝達部材があり、２９圧力伝達
部材の上部には２７圧電素子がある。２７圧電素子は円
筒形状で外周と内周に電極が設けてあり、２７圧電素子
の外周には２５外側電極取出金具が、素子内周には２４
内側電極取出金具がそれぞれ取り付けられ、２５外側電
極取出金具・２４内側電極取出金具からは、それぞれリ
ード線にて２０コネクタに接続されている。２７圧電素
子の上部には、２３上部上程部材が設けられ、２８内部
筺体２と溶接固定されている。この２３上部固定部材と
２７圧電素子とを絶縁し、２５外側電極取出金具と２７
圧電素子・２３上部固定部材を絶縁するために、アルミ
ナ製の２６絶縁リングが挟まれている。２３上部固定部
材の上部には２２内部筺体１が取り付けられ、２２内部
筺体１と２１外部筺体の上面内側をすみ肉溶接すること
で、内部筺体と外部筺体を固定している。２３上部固定
部材と２８内部筺体２の固定に際しては、２３上部固定
部材に２７圧電素子の方向への圧縮荷重である予備荷重
を与えながら、ＹＡＧレーザによる溶接固定を行ってい
る。この予備荷重は、圧電素子の出力の安定化・内部部
材の固定・エンジンの負圧力の測定などのために不可欠
であり、この予備荷重は３０管状ダイアフラムが軸方向
に延びることにより支えられている。一方、２１外部筺
体の下方には、センサをエンジンに取り付けるためのネ
ジ部が設けてあり、更に先端部には燃焼圧力を受けるた
めの３２ダイアフラムが設けてある。この３２ダイアフ
ラムの裏面には３１台座が固定されている。
【００１２】次に、図２に示したセンサの動きについて
説明する。まずセンサのエンジンへの取付には、２１外
部筺体の下方にあるネジで行う。このネジを締め付ける
と、ネジの付け根Ａ部が軸方向に延びるが、２１外部筺
体と２８内部筺体は独立している。また、３２ダイアフ
ラムの厚みは薄く、剛性が低いため、Ａ部の伸びは３２
ダイアフラムが歪むことで吸収され、２３上部固定部材
と３１台座の距離は変化しない。このため、予備応力が
変化せず、センサの取付力がセンサ出力に影響を与える
ことはない。また、圧力の検出の機能に関しては、エン
ジンの燃焼圧力が３２ダイアフラムに印加されると、３
１台座を通して、２９圧力伝達部材に伝達される。この
際、３０管状ダイアフラムは燃焼圧力に応じて収縮し、
圧力が歪に変換される。２９圧力伝達部材は２７圧電素
子の下面内側を上に押し上げるように燃焼圧力を圧電素
子に伝える。しかし、２７圧電素子の上面外側は２６絶
縁リングを介して、２３上部固定部材により支えられて
いるため、２７圧電素子内部には剪断力が発生し、２７
圧電素子の内周と外周にそれぞれ設けた電極には、この
剪断力に応じた電荷が発生する。電極で発生した電荷
は、２４内側電極取出金具・２５外側電極取出金具を介
して取り出され、リード線と通して２０コネクタを経
て、増幅器に伝達される。この様に上部固定部材を用い
ることで、予備荷重を圧縮力として管理・印加できるた
め、組立時に圧力伝達部材・圧電素子の間で捻りや滑り
が発生せず、安定した荷重分布が実現できるため、セン
サ間のバラツキを大きく低減でき、量産対応の構造とす
ることができる。
説明する。まずセンサのエンジンへの取付には、２１外
部筺体の下方にあるネジで行う。このネジを締め付ける
と、ネジの付け根Ａ部が軸方向に延びるが、２１外部筺
体と２８内部筺体は独立している。また、３２ダイアフ
ラムの厚みは薄く、剛性が低いため、Ａ部の伸びは３２
ダイアフラムが歪むことで吸収され、２３上部固定部材
と３１台座の距離は変化しない。このため、予備応力が
変化せず、センサの取付力がセンサ出力に影響を与える
ことはない。また、圧力の検出の機能に関しては、エン
ジンの燃焼圧力が３２ダイアフラムに印加されると、３
１台座を通して、２９圧力伝達部材に伝達される。この
際、３０管状ダイアフラムは燃焼圧力に応じて収縮し、
圧力が歪に変換される。２９圧力伝達部材は２７圧電素
子の下面内側を上に押し上げるように燃焼圧力を圧電素
子に伝える。しかし、２７圧電素子の上面外側は２６絶
縁リングを介して、２３上部固定部材により支えられて
いるため、２７圧電素子内部には剪断力が発生し、２７
圧電素子の内周と外周にそれぞれ設けた電極には、この
剪断力に応じた電荷が発生する。電極で発生した電荷
は、２４内側電極取出金具・２５外側電極取出金具を介
して取り出され、リード線と通して２０コネクタを経
て、増幅器に伝達される。この様に上部固定部材を用い
ることで、予備荷重を圧縮力として管理・印加できるた
め、組立時に圧力伝達部材・圧電素子の間で捻りや滑り
が発生せず、安定した荷重分布が実現できるため、セン
サ間のバラツキを大きく低減でき、量産対応の構造とす
ることができる。
【００１３】（実施例２）次に、第２の発明の一実施例
を図３を用いて説明する。図３は第２の実施例の圧電型
圧力センサ（以下、センサと呼ぶ）をエンジンヘッドに
取り付けた所を示す断面図である。センサの先端には金
属製の３１台座があり、台座の上には３０管状ダイアフ
ラムが取り付けられ、その他端は３６筺体２の下部に固
定されている。また、３０管状ダイアフラムの内側には
２９圧力伝達部材があり、その上部には２７圧電素子が
ある。圧電素子の上面は２６絶縁リングを介して２３上
部固定部材がある。この２３上部固定部材は、２６絶縁
リング・２７圧電素子・２９圧力伝達部材に、圧縮方向
の予備荷重を印加しながら３６筺体２に溶接固定されて
いる。この予備荷重は、圧電素子の出力の安定化・内部
部材の固定・エンジンの吸入行程の負圧の検出のために
不可欠である。２３上部固定部材が与える予備荷重は、
３０管状ダイアフラムが軸方向に延びることにより、支
えている。また、２７圧電素子の内周と外周には電荷を
取り出すための電極が設けてあり、外周の電極には２５
外側電極取出金具が、内周の電極には２４内周電極取出
金具がそれぞれ取り付けられ、各金具はリード線で２０
コネクタに接続されている。また、２３上部固定部材の
上方には、３５筺体１が取り付けられ、その筺体１の側
面にはセンサをエンジンヘッドに取り付けるためのネジ
が設けてある。
を図３を用いて説明する。図３は第２の実施例の圧電型
圧力センサ（以下、センサと呼ぶ）をエンジンヘッドに
取り付けた所を示す断面図である。センサの先端には金
属製の３１台座があり、台座の上には３０管状ダイアフ
ラムが取り付けられ、その他端は３６筺体２の下部に固
定されている。また、３０管状ダイアフラムの内側には
２９圧力伝達部材があり、その上部には２７圧電素子が
ある。圧電素子の上面は２６絶縁リングを介して２３上
部固定部材がある。この２３上部固定部材は、２６絶縁
リング・２７圧電素子・２９圧力伝達部材に、圧縮方向
の予備荷重を印加しながら３６筺体２に溶接固定されて
いる。この予備荷重は、圧電素子の出力の安定化・内部
部材の固定・エンジンの吸入行程の負圧の検出のために
不可欠である。２３上部固定部材が与える予備荷重は、
３０管状ダイアフラムが軸方向に延びることにより、支
えている。また、２７圧電素子の内周と外周には電荷を
取り出すための電極が設けてあり、外周の電極には２５
外側電極取出金具が、内周の電極には２４内周電極取出
金具がそれぞれ取り付けられ、各金具はリード線で２０
コネクタに接続されている。また、２３上部固定部材の
上方には、３５筺体１が取り付けられ、その筺体１の側
面にはセンサをエンジンヘッドに取り付けるためのネジ
が設けてある。
【００１４】次に、図３に示したセンサの動きについて
説明する。エンジンの燃焼圧力は３１台座の下面で直接
印加受け、２９圧力伝達部材を介して２７圧電素子の下
面内側を上に押し上げるように印加される。一方、２７
圧電素子の上面外側は２６絶縁リングを介して、２３上
部固定部材で支えられているため、２７圧電素子内部に
は燃焼圧力に応じた剪断力が発生し、この剪断力に応じ
た電荷が２７圧電素子の内外周の電極に発生する。発生
した電荷は２４内側電極取出金具・２５外側電極取出金
具でそれぞれ取り出され、コネクタを介して、アンプで
増幅される。また、センサをエンジンに取り付ける際、
３５筺体１のネジを締め付けると、ネジの付け根Ｂ部が
延びる。しかし、予備荷重の加わっている、２３上部固
定部材と３１台座間の距離に変化はないため、センサの
筺体が１重構造で有りながら、センサの取付力による影
響がセンサの出力に出ない構造を実現でき、センサの先
端型を大幅に縮小できる。このため、燃焼火炎が３０管
状ダイアフラムとシリンダヘッドとの間に入らないよう
に、シリンダヘッドに設けるセンサの取付穴の精度を十
分確保すれば、小排気量・多気筒・マルチバルブエンジ
ンにも十分搭載可能な圧電型圧力センサを実現できる。
尚、図２では上部固定部材と筺体１と別の部品とした場
合を示したが、上部固定部材にセンサを取り付けるため
のネジを設けても同じ効果を発揮できる。
説明する。エンジンの燃焼圧力は３１台座の下面で直接
印加受け、２９圧力伝達部材を介して２７圧電素子の下
面内側を上に押し上げるように印加される。一方、２７
圧電素子の上面外側は２６絶縁リングを介して、２３上
部固定部材で支えられているため、２７圧電素子内部に
は燃焼圧力に応じた剪断力が発生し、この剪断力に応じ
た電荷が２７圧電素子の内外周の電極に発生する。発生
した電荷は２４内側電極取出金具・２５外側電極取出金
具でそれぞれ取り出され、コネクタを介して、アンプで
増幅される。また、センサをエンジンに取り付ける際、
３５筺体１のネジを締め付けると、ネジの付け根Ｂ部が
延びる。しかし、予備荷重の加わっている、２３上部固
定部材と３１台座間の距離に変化はないため、センサの
筺体が１重構造で有りながら、センサの取付力による影
響がセンサの出力に出ない構造を実現でき、センサの先
端型を大幅に縮小できる。このため、燃焼火炎が３０管
状ダイアフラムとシリンダヘッドとの間に入らないよう
に、シリンダヘッドに設けるセンサの取付穴の精度を十
分確保すれば、小排気量・多気筒・マルチバルブエンジ
ンにも十分搭載可能な圧電型圧力センサを実現できる。
尚、図２では上部固定部材と筺体１と別の部品とした場
合を示したが、上部固定部材にセンサを取り付けるため
のネジを設けても同じ効果を発揮できる。
【００１５】次に、第３の発明であるセンサの組立方法
に関する一実施例を、図４及び図５を用いて説明する。
図４は図３で示したセンサの３６筺体２に２３上部固定
部材を固定する方法を示している。ここでは組立途中の
センサを５３としている。５３センサは４６ホルダと４
０加圧ヘッドに挟まれて保持されている。４６ホルダは
４７軸受け箱２で保持され、５３センサの中心軸を精密
に保持したまま、４６ホルダに取り付けられた４８モー
タで回転する。また、４７軸受け箱２は５４ベースに固
定されている。一方、４０加圧ヘッドも５３センサの軸
回りで精密に回転できるよう４１軸受け箱１で保持され
ている。更に、この軸受け箱１は、５３センサの中心軸
と平行にスライドするように、５４ベースに取り付けら
れた５５リニアシステムに取り付けられている。従っ
て、４０加圧ヘッドは５３センサの中心軸回りを回転し
ながら、軸方向にスライドできる。４１軸受け箱１には
４２ロードセルを介して、４３プランジャが取り付けら
れ、油圧により４０加圧ヘッドは５３センサに圧縮方向
の予備荷重を与えることができる。この予備荷重は４２
ロードセルによって検出され、４４油圧制御機に送られ
る。また、４３プランジャに送られる油圧は、４５油圧
ポンプで発生し、４４油圧制御機において、４２ロード
セルの値を用いたフィードバック制御される。この様
に、５３センサに予備荷重を加えた状態で、５１レーザ
溶接機によって、５３センサの組立を行う。溶接に際し
て、５１レーザ溶接機のヘッドは固定し、被作物である
５３センサを回転させる。回転は４８モータで駆動する
が、モータの回転速度は４９エンコーダによって検出さ
れ、５０溶接制御装置に送られる。５０溶接制御機で
は、４９エンコーダからの回転速度が一定になるよう４
８モータの回転数制御を行い、５３センサの回転数に応
じた最適な溶接条件に、５１レーザ溶接機をコントロー
ルする。図５は図４の５３センサ部の拡大図で、次にセ
ンサ組立の詳細について説明する。４６ホルダ内側は段
付の凹型で、３６筺体２の段付部下面を支持する。３６
筺体２の位置決めは４６ホルダの内面で行う。一方、４
０加圧ヘッドの先端部は２段の段付凸型形状で、４０加
圧ヘッド先端が２９圧力伝達部材の凹部に入り、２９圧
力伝達部材の位置決めを行い、２７圧電素子の内側も４
０加圧ヘッド先端で行う。次に、４０加圧ヘッドの２段
目で２６絶縁リングと２３上部固定部材の位置決めを行
う。２３上部固定部材を固定する時点では、２７圧電素
子に２５外側電極取出金具は取り付けられているので、
４０加圧ヘッドには、２５外側電極取出金具の端子の逃
げ部が設けられている。このように、４０加圧ヘッドで
２３上部固定部材に予備圧力を与えると、同時に、２９
圧力伝達部材・２７圧電素子・２６絶縁リング・２３上
部固定部材の位置決めができ、３６筺体２と２３上部固
定部材の境界部分に５２レーザビームを照射し、３６筺
体２と２３上部固定部材を溶接固定する。この様に、位
置決めと溶接を同時に行うことにより、内部部品を接着
剤などで仮止めする必要がなく、また仮止め時と加圧・
溶接時の位置ズレ誤差が無いため、予備荷重を高く設定
できる。予備荷重が高いと、溶接時の内部部材の位置決
めが強固なので、溶接する５２レーザビームが１つで
も、２３上部固定部材の傾きを防止できる。レーザビー
ムが１本で溶接できると、レーザビーム間のバランスを
取る必要もなく、またレーザ溶接機の出力も小さいもの
で済み、生産設備的にメリットが非常に大きい。尚、図
４・図５の実施例では、図３に示したセンサを組み立て
る場合について述べたが、図２に示したセンサにおいて
も、ホルダの内側形状を若干変更するのみで適応でき
る。
に関する一実施例を、図４及び図５を用いて説明する。
図４は図３で示したセンサの３６筺体２に２３上部固定
部材を固定する方法を示している。ここでは組立途中の
センサを５３としている。５３センサは４６ホルダと４
０加圧ヘッドに挟まれて保持されている。４６ホルダは
４７軸受け箱２で保持され、５３センサの中心軸を精密
に保持したまま、４６ホルダに取り付けられた４８モー
タで回転する。また、４７軸受け箱２は５４ベースに固
定されている。一方、４０加圧ヘッドも５３センサの軸
回りで精密に回転できるよう４１軸受け箱１で保持され
ている。更に、この軸受け箱１は、５３センサの中心軸
と平行にスライドするように、５４ベースに取り付けら
れた５５リニアシステムに取り付けられている。従っ
て、４０加圧ヘッドは５３センサの中心軸回りを回転し
ながら、軸方向にスライドできる。４１軸受け箱１には
４２ロードセルを介して、４３プランジャが取り付けら
れ、油圧により４０加圧ヘッドは５３センサに圧縮方向
の予備荷重を与えることができる。この予備荷重は４２
ロードセルによって検出され、４４油圧制御機に送られ
る。また、４３プランジャに送られる油圧は、４５油圧
ポンプで発生し、４４油圧制御機において、４２ロード
セルの値を用いたフィードバック制御される。この様
に、５３センサに予備荷重を加えた状態で、５１レーザ
溶接機によって、５３センサの組立を行う。溶接に際し
て、５１レーザ溶接機のヘッドは固定し、被作物である
５３センサを回転させる。回転は４８モータで駆動する
が、モータの回転速度は４９エンコーダによって検出さ
れ、５０溶接制御装置に送られる。５０溶接制御機で
は、４９エンコーダからの回転速度が一定になるよう４
８モータの回転数制御を行い、５３センサの回転数に応
じた最適な溶接条件に、５１レーザ溶接機をコントロー
ルする。図５は図４の５３センサ部の拡大図で、次にセ
ンサ組立の詳細について説明する。４６ホルダ内側は段
付の凹型で、３６筺体２の段付部下面を支持する。３６
筺体２の位置決めは４６ホルダの内面で行う。一方、４
０加圧ヘッドの先端部は２段の段付凸型形状で、４０加
圧ヘッド先端が２９圧力伝達部材の凹部に入り、２９圧
力伝達部材の位置決めを行い、２７圧電素子の内側も４
０加圧ヘッド先端で行う。次に、４０加圧ヘッドの２段
目で２６絶縁リングと２３上部固定部材の位置決めを行
う。２３上部固定部材を固定する時点では、２７圧電素
子に２５外側電極取出金具は取り付けられているので、
４０加圧ヘッドには、２５外側電極取出金具の端子の逃
げ部が設けられている。このように、４０加圧ヘッドで
２３上部固定部材に予備圧力を与えると、同時に、２９
圧力伝達部材・２７圧電素子・２６絶縁リング・２３上
部固定部材の位置決めができ、３６筺体２と２３上部固
定部材の境界部分に５２レーザビームを照射し、３６筺
体２と２３上部固定部材を溶接固定する。この様に、位
置決めと溶接を同時に行うことにより、内部部品を接着
剤などで仮止めする必要がなく、また仮止め時と加圧・
溶接時の位置ズレ誤差が無いため、予備荷重を高く設定
できる。予備荷重が高いと、溶接時の内部部材の位置決
めが強固なので、溶接する５２レーザビームが１つで
も、２３上部固定部材の傾きを防止できる。レーザビー
ムが１本で溶接できると、レーザビーム間のバランスを
取る必要もなく、またレーザ溶接機の出力も小さいもの
で済み、生産設備的にメリットが非常に大きい。尚、図
４・図５の実施例では、図３に示したセンサを組み立て
る場合について述べたが、図２に示したセンサにおいて
も、ホルダの内側形状を若干変更するのみで適応でき
る。
【００１６】
【発明の効果】上記のように、上部固定部材に圧縮荷重
を加え、溶接固定することにより、捻りや滑りの無い状
態で、圧力センサの内部部品に与える予備荷重を与える
ことができ、センサ間のバラツキを大幅に低減できる。
を加え、溶接固定することにより、捻りや滑りの無い状
態で、圧力センサの内部部品に与える予備荷重を与える
ことができ、センサ間のバラツキを大幅に低減できる。
【００１７】また、圧力センサをシリンダヘッドに取り
付けるネジ部を、上部固定部材の上部または上部固定部
材よりも上方に設けることで、センサ先端部を１重構造
とでき、センサの取付穴を小型化できる。
付けるネジ部を、上部固定部材の上部または上部固定部
材よりも上方に設けることで、センサ先端部を１重構造
とでき、センサの取付穴を小型化できる。
【００１８】上部固定部材を用いたセンサの組立に際し
て、圧力伝達部材・圧電素子・上部固定部材の位置決め
と、上部固定部材の溶接固定を同時に行うことにより、
内部部材の仮止めが不要にできる。また、予備荷重を大
きくできるため、位置決めが強固にでき、レーザビーム
１本で、傾きの無い上部固定部材の溶接固定が実現でき
る。
て、圧力伝達部材・圧電素子・上部固定部材の位置決め
と、上部固定部材の溶接固定を同時に行うことにより、
内部部材の仮止めが不要にできる。また、予備荷重を大
きくできるため、位置決めが強固にでき、レーザビーム
１本で、傾きの無い上部固定部材の溶接固定が実現でき
る。
【図１】従来例における圧電型圧力センサの断面図
【図２】第１の発明の一実施例における圧電型圧力セン
サの断面図
サの断面図
【図３】第２の発明の一実施例における圧電型圧力セン
サの断面図
サの断面図
【図４】第３の発明の一実施例における圧電型圧力セン
サの製造方法説明図
サの製造方法説明図
【図５】第３の発明の一実施例における圧電型圧力セン
サの製造方法説明のための詳細図
サの製造方法説明のための詳細図
１１ 外部筺体 １２ 内部筺体 １３ 上部固定ネジ １４ 電極取出金具 １５ 圧電素子 １６ 圧力伝達部材 １７ 管状ダイアフラム １８ 台座 １９ ダイアフラム ２０ コネクタ ２１ 外部筺体 ２２ 内部筺体１ ２３ 上部固定部材 ２４ 内側電極取出金具 ２５ 外側電極取出金具 ２６ 絶縁リング ２７ 圧電素子 ２８ 内部筺体２ ２９ 圧力伝達部材 ３０ 管状ダイアフラム ３１ 台座 ３２ ダイアフラム ３５ 筺体１ ３６ 筺体２ ４０ 加圧ヘッド ４１ 軸受け箱１ ４２ ロードセル ４３ プランジャ ４４ 油圧制御機 ４５ 油圧ポンプ ４６ ホルダ ４７ 軸受け箱２ ４８ モータ ４９ エンコーダ ５０ 溶接制御装置 ５１ レーザ溶接機 ５２ レーザビーム ５３ センサ ５４ ベース ５５ リニアシステム
Claims (3)
- 【請求項１】先端に受圧面を有する外部筺体と、前記受
圧面に印加された圧力を歪に変換する管状ダイアフラム
と、前記受圧面の裏面に面接触しかつ前記管状ダイアフ
ラムが固定された金属片と、前記金属片の受圧面と反対
の面に当接し圧力を伝達する圧力伝達部材と、前記圧力
伝達部材に対して前記金属片と反対側に位置する圧電素
子と、前記管状ダイアフラムの一端に固定され内部に前
記圧力伝達部材と前記圧電素子を有する内部筺体と、前
記圧電素子に対し前記圧力伝達部材と反対側に位置し前
記圧電素子の軸方向に圧縮荷重を与えながら前記内部筺
体に固定されている上部固定部材を有し、前記金属片と
前記管状ダイアフラムと前記内部筺体と前記上部固定部
材を前記外部筺体内部に有することを特徴とし、また前
記受圧面に印加された圧力を圧力伝達部材で圧電素子に
伝達することを特徴とする圧電型圧力センサ。 - 【請求項２】先端が受圧面となる金属片と、前記金属片
の受圧面と反対側に固定された前記金属片に印加された
圧力を歪に変換する管状ダイアフラムと、前記金属片の
受圧面と反対の面に当接し圧力を伝達する圧力伝達部材
と、前記圧力伝達部材の前記金属片と反対側に位置する
圧電素子と、前記管状ダイアフラムに対し前記金属片と
反対側の一端に固定されかつその内部に前記圧力伝達部
材と前記圧電素子を有する筺体と、前記圧電素子に対し
前記圧力伝達部材と反対側に位置し前記圧電素子の軸方
向に圧縮荷重を与えながら前記筺体に固定されている上
部固定部材を有する圧電型圧力センサにおいて、センサ
を取り付けるための取り付け部分が前記上部固定ネジの
筺体との固定部よりも筺体と反対側にあるか、またはセ
ンサの取り付け部が前記上部固定部材に対して前記筺体
と反対側に位置することを特徴とする圧電型圧力セン
サ。 - 【請求項３】筺体の受圧面に印加された圧力に応じた電
荷を発生する圧電素子と、前記受圧面に印加された圧力
を前記圧電素子に伝達する圧力伝達部材と、前記圧電素
子に対し前記圧力伝達部材と反対側に位置する上部固定
部材を有する圧電型圧力センサにおいて、前記上部固定
部材を前記圧電素子の位置する方向に圧縮荷重を与える
加圧ヘッドによって前記上部固定部材と前記圧電素子と
前記圧力伝達部材の位置決めを行い、前記筺体と前記上
部固定部材を溶接により固定をことを特徴とする圧電型
圧力センサの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5194609A JPH0749283A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 圧電型圧力センサ及びその製造方法 |
| EP94112219A EP0637736A3 (en) | 1993-08-05 | 1994-08-04 | Piezoelectric pressure sensor and method for its production. |
| US08/286,469 US5537883A (en) | 1993-08-05 | 1994-08-05 | Piezoelectric pressure sensor and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5194609A JPH0749283A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 圧電型圧力センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749283A true JPH0749283A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16327391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5194609A Pending JPH0749283A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 圧電型圧力センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749283A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10253475A (ja) * | 1997-03-07 | 1998-09-25 | Nok Corp | 圧力センサ |
| JP2013205307A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | 圧力検出装置、圧力検出装置付き内燃機関 |
| JP2014048045A (ja) * | 2012-08-29 | 2014-03-17 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | 燃焼圧センサ |
| JP2014048181A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | 燃焼圧センサ |
| JP2015052504A (ja) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 圧力検出装置及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-08-05 JP JP5194609A patent/JPH0749283A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10253475A (ja) * | 1997-03-07 | 1998-09-25 | Nok Corp | 圧力センサ |
| JP2013205307A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | 圧力検出装置、圧力検出装置付き内燃機関 |
| JP2014048045A (ja) * | 2012-08-29 | 2014-03-17 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | 燃焼圧センサ |
| JP2014048181A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | 燃焼圧センサ |
| JP2015052504A (ja) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 圧力検出装置及びその製造方法 |
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