JPH08304169A - 内燃機関用ノッキング検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組付作業が容易で、製品間で均一の良好な検
出特性を示す高信頼度のノッキング検出装置を提供す
る。 【構成】 組付け時、ハウジング３の円筒状突起１８に
振動板４の中央部の穴を容易に挿入し高精度に振動板４
を位置決めでき、この振動板４にあらかじめ接着された
圧電素子５を高精度に円筒状突起１８に位置決め固定で
きる。挿入後、リングプロジェクション溶接により、振
動板４の内側端部を円筒状突起１８の段付部に挟み込み
固定する。エンジンブロック２の振動は、ノッキング検
出装置１の取付ボルト部１２、円筒状突起１８を経由し
て振動板４、圧電素子５に伝達され、振動板４から受け
る圧電素子５の印加応力に応じた電圧信号を圧電素子５
が発生する。この電圧信号は、ジョイント端子３１、リ
ードワイヤ３２及びターミナル１４を経由して外部に出
力される。

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ノッキング検
出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関の点火時期制御に使用
するノッキング検出装置として、例えば特開昭６１−１
３４６３１号公報に開示されるものがある。このもの
は、圧電素子と金属薄板とシリコンゴムからなる制動板
で構成した振動検出体を接着固定し、凹状螺装体（ハウ
ジング）に保持ボルトを組み付け、段付きねじ杆部に振
動検出体と座金とアース端子をナットで締付固定してい
る。また実開昭６２−１２８３３２号公報に示される共
振型ノックセンサーは、ハウジング側に設けた段付凸部
に振動板の中央部の段付凹部を嵌合した後、ハウジング
側に振動板の凹部を溶接等により固定する方法を開示し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６１−１３
４６３１号公報に開示される共振型ノックセンサーによ
ると、部品点数が多く、また組み付け工数が多いため、
組み付け作業が煩雑になるという問題がある。また実開
昭６２−１２８３３２号公報に示される共振型ノックセ
ンサーによると振動板の凹部をプレス加工などにより製
造する時、凹部中央部の内径寸法が凹部のスプリングバ
ックにより不均一になりやすいため、ハウジング側の組
み付け用嵌合部となる段付き凸部の外径寸法を大きくす
る必要があるため、組み付け時に振動板凹部とハウジン
グ凸部との嵌合部のがたつきが大きくなるという問題が
ある。さらには凹部と凸部のそれぞれの寸法加工精度が
高度に要求されると同時に、加工工数、組み付け工数が
大になり、ひいては加工精度が特性に大きな影響を与え
やすいという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、組付け作業が容易で、製
品間において均一な良好な検出特性を示す内燃機関用ノ
ッキング検出装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
内燃機関用ノッキング検出装置は、内燃機関側に取付け
る取付ねじ部と内燃機関側に当接する当接面を有するハ
ウジングと、振動検出対象である振動板とこの振動板を
固定する圧電素子とからなる振動検出体と、前記ハウジ
ングに一体に形成される円筒状突起であって、この円筒
状突起の上部に前記振動板を着座する段付部を有する円
筒状突起を備えたことを特徴とする構成を採用する。

【０００６】本発明の請求項２記載の内燃機関用ノッキ
ング検出装置は、請求項１の構成において、前記振動板
の内径寸法は、前記円筒状突起の先端側の外径寸法より
も大きいことを特徴とする。本発明の請求項３記載の内
燃機関用ノッキング検出装置は、請求項１または２記載
の構成において、前記円筒状突起の段付き部に形成され
る座面の幅は、前記振動板を着座する程度の幅を有する
ことを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項４記載の内燃機関用ノッキ
ング検出装置は、請求項１、２または３記載の構成にお
いて、前記振動板は、前記円筒状突起の先端部の余肉を
溶融して前記円筒状突起部に溶着したことを特徴とす
る。本発明の請求項５記載の内燃機関用ノッキング検出
装置は、請求項１〜４記載の構成において、前記円筒状
突起の先端側中央部に凹部を有することを特徴とする。

【０００８】

【作用および発明の効果】請求項１記載の内燃機関用ノ
ッキング検出装置によると、振動検出体を構成する部品
点数を減らし、組み付け部品を高精度に位置決めでき、
組付作業を容易にし、特性の不均一を低減することがで
きる。また、溶接後、振動板を段付部と溶接部とで挟み
込み固定するため、ノッキング検出装置の使用時におけ
る性能を高精度に長期間維持することができる。

【０００９】請求項２記載の内燃機関用ノッキング検出
装置によると、組付け時、円筒状突起の先端側の外径寸
法よりも大きい内径を有する振動板を円筒状突起に容易
に挿入組付けすることができる。請求項３記載の内燃機
関用ノッキング検出装置によると、円筒状突起の段付き
部の座面に振動板を安定して着座させ固定することがで
きる。したがって、特性を均一にできる。

【００１０】請求項４記載の内燃機関用ノッキング検出
装置によると、円筒状突起の先端部の余肉を溶融して円
筒状突起部に振動板を溶着するため、ハウジングへの振
動板の固定を溶接により確実に固定することができる。
請求項５記載の内燃機関用ノッキング検出装置による
と、円筒状突起の先端側中央部に凹部を有するため、ハ
ウジングに振動板を固定する溶接用の余肉を確保するこ
とができ、溶接が行いやすい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。 （第１実施例）内燃機関のエンジンブロックに取り付け
られるノッキング検出装置の第１実施例を図１〜図５に
示す。

【００１２】まず図１に示すように、ノッキング検出装
置１は、共振型センサで、エンジンブロック２の外壁に
形成される雌ネジ部１１にハウジング３の取り付けボル
ト部１２がねじ固定されている。ハウジング２の内部に
振動板４と圧電素子５が収容され、圧電素子５から電気
信号を取り出す電気信号取出部６のターミナル１４がカ
バー７に固定されている。

【００１３】以下、このノッキング検出装置１の構成要
素を順に詳述する。ノッキング検出装置１は、ハウジン
グ３、振動板４、圧電素子、電気信号取出部６及びカバ
ー７などを構成要素として形成されている。 (1) ハウジング３ ハウジング３は、エンジンブロック２にハウジングボデ
ィ１５を取付ける部分で、一方の端部にエンジンブロッ
ク２の雌ネジ部１１にねじ結合する雄ネジ部を有する取
付ボルト部１２を有し、中央部にエンジンブロック２の
外壁に当接する肩部２２を有し、他方の端部にカバー７
をかしめ固定する環状のカバー取付部１７を有する。肩
部２２のエンジンブロック２との当接面との反対面の中
央部に振動板４及び圧電素子５を取り付けるための円筒
状突起１８が形成されている。

【００１４】円筒状突起１８の形状を図２及び図３に基
づいて詳述する。円筒状突起１８は、振動板４と圧電素
子５を取付ける部分で、ハウジングボディ１５のエンジ
ンブロック２との当接面と反対側の平坦面１５ａから反
エンジンブロック側に凸状に形成されている。この凸状
突起１８は、振動板４を支持するための座面２４の内周
壁側に形成され、この座面２４で段付部２３を形成して
いる。この段付部２３の位置は、円筒状突起１８の高さ
方向の突き出し先端部側に形成されている。この座面２
４は円環状に形成され、この座幅（図３に示す（Ｂ₂ −
Ｂ₁ ）／２）は、振動板４を座らせる程度の幅に形成さ
れている。またこの座面２４の位置は座面２４の上に振
動板４と圧電素子５を載せた状態で圧電素子５の上面よ
りも高い位置に円筒状突起１８の先端部が来るようにな
っている。円筒状突起１８の先端部は、後述するように
溶接時、先端部の溶解した余肉と座面２４とで振動板４
の径方向内側端部を十分に挟み込み固定できる程度の高
さに設定されている。（図５参照。） 更に、円筒状突起の底部２２の深さはハウジングボディ
１５の上面１５ａよりも高い位置に設定されている。ま
たこの底部２２を形成するように凹部２１が形成されて
いるのは、円筒状突起１８の先端を溶解し、図４、５に
示すように、この溶解した肉を径外方向に円環状に溶か
し込むことで振動板４の径内方向側端部を挟み固定する
ために設けられている。したがって、底部２２の深さは
この溶接時に余肉を溶かし込みすることができる程度の
深さ以上あれば足りる。また凹部２１の深さは深過ぎる
と円筒状突起１８の剛性が低減するためある程度の深さ
に止めるのが望ましい。

【００１５】(2) 振動板４ 振動板４は、薄板円環状に形成されるもので、内燃機関
稼働時のエンジンブロック２の振動が円筒状突起１８を
伝搬してこの振動に伴う慣性振動を圧電素子５に伝達す
る役割がある。振動板４は、円環板状で、その中央部に
円状の穴が形成され、この円の穴の内径は円筒状突起１
８の先端部の外径よりも大きく、段付部２３の下側の大
径部２３ａの外径よりも小さい。これにより、円筒状突
起１８に振動板４を挿入し、座面２４に停止可能にして
いる。

【００１６】(3) 圧電素子５ 圧電素子５は、図１及び図３に示すように、振動板４の
上面に接着剤等により接着固定される。振動板４の振動
を受けてこの振動信号を電気信号に置換して電気信号を
発生するものである。圧電素子５のマイナス側端子は、
円筒状突起１８、ハウジングボディ１５及びエンジンブ
ロック２に電気的に接続されてアースされ、圧電素子５
のプラス側端子は、後述する電気信号取出部６を経てタ
ーミナル１４に接続される。この圧電素子５は、薄板円
盤状に形成されており、中央部に円形状の穴があけられ
ており、外径寸法は振動板４の外径よりも小さい。そし
て図３に示すように、円筒状突起１８の段付部２３に振
動板４と圧電素子５が嵌合された状態で圧電素子５の上
面５ａは溶接前の円筒状突起１８の先端部よりも低い位
置に設定されている。また円筒状突起１８の先端部を溶
接するとき、図４及び図５に示すように、円筒状突起１
８の先端部が溶解して振動板５の内径側部分を溶着し挟
み固定するとき、その円筒状突起１８の溶着部分が圧電
素子５の径内側部分に到達しない程度に大きな内径の内
穴５ｂを有する。

【００１７】(4) 電気信号取出部６ 電気信号取出部６は、図１に示すように、圧電素子５か
ら取り出される端子に電気的に接続されるジョイント端
子３１と、このジョイント端子３１から外部に取り出さ
れるリードワイヤー３２と、このリードワイヤー３２に
電気的に接続されるターミナル１４とからなる。リード
ワイヤ３２の一方の端部はジョイント端子３１にねじ固
定され、他方の端部はターミナル１４の一方の端部に電
気的に固定されている。ターミナル端子１４は、カバー
７にインサート成形による固定がされている。

【００１８】(5)カバー７ カバー７は、ハウジング３の内部に振動板４と圧電素子
５とジョイント端子３１並びにリードワイヤ３２を収容
するカバー部３４と、このカバー部３４と樹脂で一体成
形されるコネクタ部３５とからなる。カバー部３４の一
方側の端部はハウジング３のカバー取付け部１７にかし
め固定されており、中央部にハウジング３とで内部空間
４５を区画形成するターミナル固定部３７を有し、他方
の端部にターミナル１４の外部接続側を収容すると共に
図示しない外部電気コネクタと接続可能な円筒状のコネ
クタ部３５が形成される。コネクタ部３５は、基本形が
円筒状で、外周部分の一部に外部電気コネクタと嵌合脱
着可能な爪部３８が形成されている。

【００１９】次に、このノッキング検出装置１の組み付
け手順について説明する。まず、振動板４の上面に圧電
素子５を接着剤等により接着し、この圧電素子５を接着
した振動板を図３に示すように円筒状突起１８の先端側
から円筒状突起１８に挿入し、座面２４に振動板４の下
面を当接し嵌合する。次いで円筒状突起１８の先端部を
リングプロジェクション溶接により振動板４の径方向内
側を図４に示すようにリングプロジェクション溶接固定
する。図４、図５は溶接後の振動板４と円筒状突起１８
との接合状態を示している。符号２６に示す部分が溶接
部である。

【００２０】次に、図１に示すように、電気信号取出部
６のジョイント端子３１を圧電素子５の上面側の電極に
ハンダ付けする。一方、カバー５のターミナル固定部３
７にインサート成形により固定されるターミナル１４に
あらかじめリードワイヤ３２の一端をハンダ付け固定し
ておき、このリードワイヤ３２の反対側端部をジョイン
ト端子３１にハンダ付け固定する。そしてカバー部３４
をハウジング３のカバー取付け部１７に組み付け、カバ
ー取付け部１７を全周側からかしめてカバー部７をハウ
ジング３に固定する。次いでこのノッキング検出装置１
のハウジング３の取付けボルト部１２をエンジンブロッ
ク２の雌ネジ部１１にねじ込み固定する。これにより、
エンジンブロック２へのノッキング検出装置１の取付け
を終了する。

【００２１】次に、ノッキング検出装置１の作動につい
て説明する。自動車用内燃機関のエンジンブロック２に
ノッキング検出装置１を取り付けた場合、内燃機関を稼
働すると、内燃機関の点火または着火に伴い燃焼するタ
イミングに対応するようにエンジンブロック２が振動す
る。この振動は、ノッキング検出装置１の取付ボルト部
１２、円筒状突起１８を経由して振動板４、圧電素子５
に伝達され、振動板４から受ける圧電素子５の印加応力
に応じた電圧信号を圧電素子５が発生する。この電圧信
号は、ジョイント端子３１、リードワイヤ３２及びター
ミナル１４を経由して外部に出力される。

【００２２】本実施例によると、ノッキング検出装置１
の組付け時、ハウジング３の円筒状突起１８に振動板４
の中央部の穴を容易に挿入することができ、しかも振動
板４の中央部に設けた穴の内壁と円筒状突起１８との外
径との寸法をあらかじめ調整により高精度に振動板４を
位置決めでき、この振動板４にあらかじめ接着された圧
電素子５を高精度に円筒状突起１８に位置決め固定され
る。したがって、ノッキング検出装置１の取付け後の内
燃機関稼働時、内燃機関振動に応じた振動特性を的確に
電気信号取出部６から取り出すことができる。円筒状突
起１８の段付部２３に形成した座面２４に振動板４が高
精度にしかも取付固定を確実にしていることがよりノッ
キング検出装置１の信頼度を高めている。さらには、組
付け時、円筒状突起１８に振動板４の内側の孔を挿入す
る際の挿入操作が容易に行えるので組付け作業の自動化
を容易に行えコストダウンすることができる。また挿入
固定後、リングプロジェクション溶接により振動板４を
円筒状突起１８に高精度に位置決め固定することができ
る。さらには溶接後、振動板４の内側端部を円筒状突起
１８の段付部２３に挟み込み固定するため、ノッキング
検出装置１の使用時に製品間においてばらつきの少ない
均一な検出特性を示す高信頼度のノッキング検出装置を
製作できる。

【００２３】更に、本実施例では、振動板４の形状は開
いた円板形状であるため内外径とも高精度に加工するこ
とができる。またハウジング３は鍛造もしくは鍛造と切
削加工などで高精度に円筒状突起１８の段付部２３を形
成することができるので、振動板４の位置決めを高精度
にできる。すなわち、円筒状突起１８への振動板４の径
方向のがたつきをほぼゼロに組付けできる。これによ
り、ノッキング検出装置の特性の製品間ばらつきを少な
くし均一な信頼度の高い製品を量産できるという効果が
ある。

【００２４】（第２実施例）本発明の第２実施例を図
６、７に示す。図６に示す第２実施例では、ノッキング
検出装置１のハウジング２に振動板４をより高精度に組
付固定するようにした例である。図６は、溶接前のハウ
ジングの円筒状突起の形状を示す部分拡大図であり、図
７は、振動板をハウジングの円筒状突起に溶接固定後の
状態を示す図である。溶接前、円筒状突起１８の段付部
２３にあらかじめ溶接溜り用の溝４１を円環状に形成
し、この溝の外側に座面２４が位置するように形成す
る。図７に示すように、円筒状突起１８の先端側から振
動板４を挿入し、座面２４に振動板４の下面を当接し、
その後、リングプロジェクション溶接により振動板４の
径方向内側端部を円筒状突起１８の段付部２３に溶接固
定する。その溶接後の状態が図７に示す状態となる。こ
れにより、溶接後の溶接部２６による悪影響がなく、円
筒状突起１８に径方向のがたつきがほぼない状態で高精
度に振動板４を組み付けることができる。これにより、
ノッキング検出装置の電気信号出力特性のばらつきを抑
えることができる。

【００２５】円筒状突起１８の段付部２３に形成される
座面２４の幅は、振動の感度を必要以上に低減させない
程度に大きく取り、また振動板４の組付けを損ねない程
度に小さくする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の内燃機関用ノッキング検
出装置の断面図である。

【図２】第１実施例のハウジングの主要部を示す断面図
である。

【図３】第１実施例のハウジングに振動板と圧電素子を
嵌合した状態で溶接前の状態を示す断面図である。

【図４】第１実施例のハウジングに振動板と圧電素子を
嵌合した状態で溶接後の状態を示す断面図である。

【図５】図４に示すＶ部分の拡大図である。

【図６】本発明の第２実施例のハウジングの主要部を示
す断面図である。

【図７】第２実施例のハウジングに振動板と圧電素子を
取り付けた状態の溶接後の状態を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ノッキング検出装置 ２ エンジンブロック ３ ハウジング ４ 振動板 ５ 圧電素子 ６ 電気信号取出部 ７ カバー １４ ターミナル １８ 円筒上突起 ２１ 凹部 ２２ 底部 ２３ 段付部 ２４ 座面 ２６ 溶接部 ３１ ジョイント端子 ３２ リードワイヤ ３４ カバー部 ３５ コネクタ部 ３６ 内部空間 ３７ ターミナル固定部 ４１ 溶接溜り用溝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関側に取付ける取付ねじ部と内燃
   機関側に当接する当接面を有するハウジングと、 振動検出対象である振動板とこの振動板を固定する圧電
   素子とからなる振動検出体と、 前記ハウジングに一体に形成される円筒状突起であっ
   て、この円筒状突起の上部に前記振動板を着座する段付
   部を有する円筒状突起を備えたことを特徴とする内燃機
   関用ノッキング検出装置。
2. 【請求項２】 前記振動板の内径寸法は、前記円筒状突
   起の先端側の外径寸法よりも大きいことを特徴とする請
   求項１記載の内燃機関用ノッキング検出装置。
3. 【請求項３】 前記円筒状突起の段付き部に形成される
   座面の幅は、前記振動板を着座する程度の幅を有するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関用ノッ
   キング検出装置。
4. 【請求項４】 前記振動板は、前記円筒状突起の先端部
   の余肉を溶融して前記円筒状突起部に溶着したことを特
   徴とする請求項１、２、または３記載の内燃機関用ノッ
   キング検出装置。
5. 【請求項５】 前記円筒状突起の先端側中央部に凹部を
   有することを特徴とする請求項１〜４記載のいずれか一
   項に記載の内燃機関用ノッキング検出装置。