JPH10267748A

JPH10267748A - ノックセンサ

Info

Publication number: JPH10267748A
Application number: JP9167797A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hyodo; 稔兵藤
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の振動からノッキングを検出するノ
ックセンサにおいて、絶縁強度を高め、センサの信頼性
を向上させる。【解決手段】ハウジング３の筒部３Ｂには、下側リー
ドプレート６、圧電素子５、上側リードプレート７、絶
縁シート８、ウエイト２２、ディスクスプリング１０を
順次挿入する。ウエイト２２の上面外周には、環状突起
２３を形成し、その内周面２３Ａによって、ディスクス
プリング１０の外周側を嵌合する規制段部２４を構成す
る。これにより、ナット１１の締付時に、規制段部２４
によって、ディスクスプリング１０がウエイト２２に対
して偏心するのを防止でき、従来、発生していた糸状の
削りかすをなくし、削りかすによる絶縁不良を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば内燃機関の
振動を、ピエゾ効果を有する圧電素子によって検出する
ノックセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガソリンエンジンの熱効率を上
げるためには、圧縮比を高めることが効果的であるが、
これにはガソリンのオクタン価の制約がある。特に、混
合気を排気ターボ過給機で予圧するターボ過給エンジン
の場合には、ノッキングが問題になる。そこで、ターボ
過給エンジンの圧縮比をなるべく下げないために、ノッ
クコントロールシステムが採用されている。

【０００３】このノックコントロールシステムは、内燃
機関に取付けられたノックセンサによって該内燃機関の
振動を検出し、該ノックセンサでノッキングの発生を感
知した場合には、コントロールユニットが点火時期を早
める制御を行うものである。

【０００４】そして、このシステムは、ノッキングを回
避することにより、エンジンをノッキング発生限界に近
い点火時期で運転させ、燃焼効率を高めると共に、出力
と燃費の向上を図っている。

【０００５】ここで、従来技術として圧電体を用いたノ
ックセンサを、図５を参照しつつ説明するに、１は外形
をなす樹脂部２によって覆われたノックセンサを示し、
該ノックセンサ１の樹脂部２にはコネクタ部２Ａが形成
されている。

【０００６】３はノックセンサ１のベースをなす段付筒
状のハウジングを示し、該ハウジング３は、円板状のフ
ランジ部３Ａと、該フランジ部３Ａから軸方向に延びる
筒部３Ｂと、該筒部３Ｂの先端側外周面に位置して形成
されたおねじ部３Ｃと、前記筒部３Ｂの先端部でかつ該
おねじ部３Ｃの上側に位置した上側溝部３Ｄと、前記フ
ランジ部３Ａの外周面に形成された３個の鍔部を有する
下側溝部３Ｅとからなる。そして、前記上側溝部３Ｄと
下側溝部３Ｅは、外部から水等が浸入するのを防止して
いる。

【０００７】４はハウジング３の筒部３Ｂ外周に被着さ
れた絶縁チューブを示し、該絶縁チューブ４は熱収縮チ
ューブにより形成され、その基端側がハウジング３のフ
ランジ部３Ａ側に当接し、先端側は筒部３Ｂの中央部
（おねじ部３Ｃより下側）まで伸長している。また、該
絶縁チューブ４は熱収縮チューブによって形成されてい
るから、筒部３Ｂに対して実質的に固着した状態で配設
されている。そして、該絶縁チューブ４は、内周側に位
置した筒部３Ｂと、外周側に位置した後述の下側リード
プレート６、圧電素子５、上側リードプレート７、ウエ
イト９とを絶縁するものである。

【０００８】５は環状の圧電素子で、該圧電素子５はハ
ウジング３の筒部３Ｂに挿入され、フランジ部３Ａ側に
位置して設けられている。また、該圧電素子５はチタン
酸鉛等の圧電材料からなり、該圧電素子５は、例えば軸
方向に対して応力軸、分極軸、信号軸のそれぞれの方向
が等しいｄ３３素子によって形成され、該圧電素子５は
軸方向に加わる振動圧力を、軸方向の電圧信号として発
生する。

【０００９】６は導電性金属材料によって円環状の板体
に形成された下側リードプレートを示し、該下側リード
プレート６は、円板部６Ａと、該円板部６Ａから径方向
に突設した腕部６Ｂと、該腕部６Ｂに溶接された端子部
６Ｃとからなる。また、該下側リードプレート６は、ハ
ウジング３の筒部３Ｂに挿入された状態で、圧電素子５
の下面に接触している。

【００１０】７は導電性金属材料によって円環状の板体
に形成された上側リードプレートを示し、該上側リード
プレート７は、円板部７Ａと、該円板部７Ａから径方向
に突設した腕部７Ｂと、該腕部７Ｂに溶接された端子部
７Ｃとからなる。また、該上側リードプレート７は、ハ
ウジング３の筒部３Ｂに挿入された状態で、圧電素子５
の上面に接触して設けられている。

【００１１】８は絶縁樹脂により薄い円環状に形成され
た絶縁シートで、該絶縁シート８は前記ハウジング３の
筒部３Ｂに挿入され、前記上側リードプレート７の上面
に位置して設けられている。そして、該絶縁シート８
は、上側リードプレート７と後述するウエイト９とを絶
縁するものである。

【００１２】９は環状の肉厚なウエイトを示し、該ウエ
イト９はハウジング３の筒部３Ｂに挿入され、前記絶縁
シート８の上面に位置して設けられている。また、前記
ウエイト９は、後述するディスクスプリング１０とナッ
ト１１と共に圧電素子５に予圧を与えるもので、鉄等の
金属材料によって形成されている。

【００１３】１０はディスクスプリングを示し、該ディ
スクスプリング１０は例えば皿ばね、波形座金等によっ
て形成され、該ディスクスプリング１０は前記ハウジン
グ３の筒部３Ｂに挿入され、前記ウエイト９の上側に位
置して設けられている。

【００１４】１１はナットで、該ナット１１はハウジン
グ３のおねじ部３Ｃに螺着して設けられている。ここ
で、前記ナット１１をおねじ部３Ｃに螺着することによ
り、下側リードプレート６、圧電素子５、上側リードプ
レート７、絶縁シート８、ウエイト９、ディスクスプリ
ング１０をハウジング３に固定すると共に、ディスクス
プリング１０とウエイト９を介して圧電素子５に予圧を
与えている。

【００１５】なお、１２はリードプレート６，７間に接
続され、例えば５６０ｋΩの抵抗値を有する自己診断用
の抵抗である。

【００１６】ここで、ノックセンサ１を製造するには、
ハウジング３の筒部３Ｂに絶縁チューブ４を被着する。
次に、ハウジング３の筒部３Ｂには、下側リードプレー
ト６、圧電素子５、上側リードプレート７、絶縁シート
８、ウエイト９を順次挿入する。次に、該ウエイト９の
上側にはディスクスプリング１０を挿入した状態で、ナ
ット１１を該ハウジングのおねじ部３Ｃに螺着する。そ
の後に、樹脂成型により樹脂部２で覆う。この際、リー
ドプレート６，７の端子部６Ｃ，７Ｃが外部に突出する
コネクタ部２Ａを同時に形成する。

【００１７】このように構成されるノックセンサ１は、
ハウジング３の筒部３Ｂ内に挿入したボルトによって内
燃機関（いずれも図示せず）に取付けられる。そして、
該ノックセンサ１は内燃機関にノッキング振動が生じる
と、この振動を圧電素子５で電圧信号に変換し、該電圧
信号は、下側リードプレート６と上側リードプレート７
を介して外部に導出される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるノックセンサ１では、短絡を防止するため
に、ハウジングの筒部３Ｂ外周には絶縁チューブ４を設
け、上側リードプレート７とウエイト９との間には絶縁
シート８を配設するようにしているが、希に絶縁不良が
発生する場合がある。

【００１９】発明者達は、この原因を要因分析して鋭意
実験、研究した結果、絶縁不良の発生箇所、絶縁不良の
原因となるばりや剥離かすの発生部分を突き止めること
ができ、その部分は図５中のａ部（ディスクスプリング
１０とナット１１）の位置であることが分かった。

【００２０】ここで、前記ａ部の不具合について、図６
を参照しつつ説明すると、ナット１１の締付け時にディ
スクスプリング１０が径方向に動いて偏心すると、この
偏心したディスクスプリング１０がおねじ部３Ｃに片当
たりし、糸状の削りかす１３が発生する。この削りかす
１３は、上側リードプレート７とウエイト９との間、ま
たは筒部３Ｂと絶縁チューブ４との隙間内に侵入し、絶
縁不良が発生する虞れがある。

【００２１】本発明は、上述した従来技術の問題に鑑み
なされたもので、本発明は絶縁不良を防止することので
きるノックセンサを提供することを目的としている。

【００２２】

【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、本発明によるノックセンサは、フランジ部から
軸方向に筒部が延び該筒部先端側がおねじ部となったハ
ウジングと、前記ハウジングの筒部外周に設けられた絶
縁チューブと、該絶縁チューブの外周側に位置して前記
ハウジングの筒部に挿入して設けられた圧電素子と、該
圧電素子の下面，上面に位置して設けられた下側リード
プレート，上側リードプレートと、該上側リードプレー
トの上側に位置して設けられた絶縁シートと、該絶縁シ
ートの上面に位置して設けられたウエイトと、該ウエイ
トの上面に位置して設けられたディスクスプリングと、
前記ウエイトとディスクスプリングによって前記圧電素
子に予圧を与えるために、前記ハウジングのおねじ部に
締付けられたナットとから構成されている。

【００２３】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記ウエイトの上面には、ディスクスプリング
の外周側が嵌合し、該ディスクスプリングが径方向に動
くのを規制する規制段部を設けたことことにある。

【００２４】このように構成することにより、規制段部
にディスクスプリングの外周側を嵌合させると、ディス
クスプリングがウエイトに対して径方向に動くのを規制
し、締付時においてディスクスプリングが偏心するのを
防止できる。これにより、従来、ディスクスプリングが
偏心してハウジングのおねじ部に片当たりすることによ
り発生していた糸状の削りかすをなくすことができる。

【００２５】請求項２の発明は、ウエイトの上面外周に
環状突起を形成し、規制段部を該環状突起の内周面によ
って構成したことにある。

【００２６】このように構成することにより、環状突起
の内周面によって構成される規制段部にディスクスプリ
ングの外周側を嵌合させると、ディスクスプリングがウ
エイトに対して径方向に動くのを規制することができ
る。

【００２７】請求項３の発明は、ウエイトの上面外周に
複数個の円弧状突起を形成し、規制段部を該各円弧状突
起の内周面によって構成したことにある。

【００２８】このように構成することにより、各円弧状
突起の内周面によって構成される規制段部にディスクス
プリングの外周側を嵌合させると、ディスクスプリング
がウエイトに対して径方向に動くのを規制することがで
きる。

【００２９】請求項４の発明は、ウエイトの上面外周に
は複数個の円弧状突起を形成し、規制段部は該各円弧状
突起の内周面によって構成すると共に、ディスクスプリ
ングの外周縁部には該各円弧状突起間に係合することに
よって該ディスクスプリングが回転するのを規制する径
方向突起を形成したことにある。

【００３０】このように構成することにより、各円弧状
突起の内周面によって構成される規制段部にディスクス
プリングの外周側を嵌合させると、ディスクスプリング
がウエイトに対して径方向に動くのを規制することがで
きる。また、各円弧状突起に円弧状突起を係合させるこ
とにより、ディスクスプリングがウエイトに対して回転
するのを規制することができる。これにより、従来、デ
ィスクスプリングが偏心しておねじ部に片当たりするこ
とによって発生していた糸状の削りかすをなくすことが
できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態を
添付図面に従って詳細に説明するに、図１ないし図４は
本発明による実施例を示す。

【００３２】なお、実施の形態では前述した従来技術と
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。

【００３３】まず、図１と図２を参照しつつ、本発明に
よる第１の実施例を説明するに、２１は本実施例による
ノックセンサを示し、該ノックセンサ２１は従来技術で
述べたノックセンサ１とほぼ同様に、ハウジング３の筒
部３Ｂ外周に被着された絶縁チューブ４と、筒部３Ｂに
順次挿入された下側リードプレート６、圧電素子５、上
側リードプレート７、絶縁シート８、後述するウエイト
２２、ディスクスプリング１０、ナット１１から構成さ
れている。しかし、本実施例によるノックセンサ２１
は、従来技術によるノックセンサ１と比較して、ウエイ
ト２２の形状において相違している。

【００３４】２２は本実施例によるウエイトで、該ウエ
イト２２は、その上面外周に後述する環状突起２３が形
成されている。また、該ウエイト２２は、ディスクスプ
リング１０とナット１１と共に圧電素子５に予圧を与え
るものである。

【００３５】２３は環状突起を示し、該環状突起２３は
前記ウエイト２２の上面外周に位置して環状に突出形成
されている。

【００３６】２４は環状突起２３の内周面２３Ａによっ
て構成された規制段部を示し、該規制段部２４は、ディ
スクスプリング１０の外周側を嵌合することにより、該
ディスクスプリング１０が径方向に動くのを規制し、該
ディスクスプリング１０がウエイト２２に対して偏心す
るのを防止する。

【００３７】本実施例によるノックセンサ２１は、この
ように構成されるが、ノックセンサ２１としての作動は
従来技術によるノックセンサ１と同様であるので、その
説明は省略する。

【００３８】然るに、本実施例では、ウエイト２２の上
面外周に環状突起２３を形成し、該環状突起２３の内周
面２３Ａによって規制段部２４を構成したから、該規制
段部２４にディスクスプリング１０の外周側を嵌合させ
ることにより、該ディスクスプリング１０が径方向へ動
くのを規制することができる。これにより、ディスクス
プリング１０がウエイト２２に対して偏心するのを規制
し、該ディスクスプリング１０がおねじ部３Ｃに片当た
りするのを防止できる。

【００３９】この結果、ナット１１を締付けるときに、
ディスクスプリング１０がウエイト２２に対して引きず
られたとしても、該ディスクスプリング１０は規制段部
２４によって径方向への動きが規制されているから、デ
ィスクスプリング１０とおねじ部３Ｃとが接触するのを
防止できる。

【００４０】かくして、本実施例によるノックセンサ２
１では、従来、ナット締付け時に生じる削りかすの発生
原因を突き止めた上で、ウエイト２２に環状突起２３を
形成し、その内周面２３Ａを規制段部２４とし、該規制
段部２４にはディスクスプリング１０の外周側が嵌合さ
せるから、規制段部２４によってディスクスプリング１
０が径方向に動くのを規制し、削りかすが発生するのを
防止できる。そして、この削りかすが原因となって、ノ
ックセンサ２１内で絶縁不良が発生するのを防止するこ
とができる。

【００４１】この結果、圧電素子５から発生する電圧信
号が、削りかすを通してハウジング３の筒部３Ｂまたは
ウエイト９に流れるのを防止し、ノックセンサ２１の信
頼性を高めることができる。

【００４２】次に、図３を参照しつつ本発明による第２
の実施例を説明するに、本実施例の特徴は、ウエイト３
１の上面外周には４個の円弧状突起３２を形成し、該各
円弧状突起３２の内周面３２Ａによって規制段部３３を
構成したことにある。

【００４３】然るに、本実施例では、ウエイト３１の上
面外周に４個の円弧状突起３２を形成し、該各円弧状突
起３２の内周面３２Ａを規制段部３３としたから、該各
規制段部３３間にディスクスプリング１０の外周側を嵌
合させることにより、該ディスクスプリング１０が径方
向に動くのを規制することができる。これにより、前述
した第１実施例と同様に、ディスクスプリング１０の偏
心を規制し、該ディスクスプリング１０がおねじ部３Ｃ
に片当たりするのを防止できる。

【００４４】この結果、ナット１１を締付けるとき、デ
ィスクスプリング１０とおねじ部３Ｃが接触するのを防
止し、削りかすが発生するのを阻止できる。そして、こ
の削りかすが原因となって、ノックセンサ内で絶縁不良
が発生するのを防止でき、ノックセンサの信頼性を高め
ることができる。

【００４５】さらに、図４を参照しつつ本発明による第
３の実施例を説明するに、本実施例の特徴は、ウエイト
３１の上面外周には４個の円弧状突起３２を形成し、該
各円弧状突起３２の内周面３２Ａによって規制段部３３
を構成すると共に、ディスクスプリング４１の外周縁部
には該円弧状突起３２間に係合する径方向突起４２を４
個形成したことにある。

【００４６】然るに、本実施例では、ウエイト３１の上
面外周に４個の円弧状突起３２を形成し、その内周面３
２Ａによって規制段部３３を構成したから、該各規制段
部３３間にディスクスプリング１０の外周側を嵌合させ
ることにより、該ディスクスプリング１０が径方向に動
くのを規制することができる。

【００４７】また、ディスクスプリング３１の径方向突
起４２を各円弧状突起３２間に係合させることにより、
ディスクスプリング４１の回止めを行うことができる。

【００４８】これにより、本実施例においても、前述し
た第１実施例と同様に、ディスクスプリング４１のウエ
イト３１に対する偏心を規制し、該ディスクスプリング
４１がおねじ部３Ｃに片当たりするのを防止できる。

【００４９】さらに、本実施例では、ディスクスプリン
グ４１の回止めも行うから、ナット１１の締付時に、ナ
ット１１の回転によって、ディスクスプリング４１が引
きずられるのを防止でき、該ディスクスプリング４１が
ウエイト３１に対して偏心するのを防止できる。

【００５０】この結果、ナット１１を締付けるとき、デ
ィスクスプリング１０とおねじ部３Ｃが接触するのを確
実に防止し、削りかすが発生するのを阻止できる。そし
て、そして、この削りかすが原因となって、ノックセン
サ内で絶縁不良が発生するのを防止でき、ノックセンサ
の信頼性を高めることができる。

【００５１】なお、前記第２，第３の実施例では、ウエ
イト３１の上面外周に、円弧状突起３２，３２，…を４
個形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、３
個、５個、…として形成してもよく、要はディスクスプ
リング１０（４１）が径方向に位置決めされる個数であ
ればよい。また、第３の実施例による径方向突起４２
は、前記円弧状突起３２に対して係合すればよいから、
ディスクスプリング４１の外周に１個のみ形成してもよ
い。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、ウエイトの上面には、ディスクスプリングの外周
側が嵌合することにより、該ディスクスプリングが径方
向に動くするのを規制する規制段部を設けたから、ディ
スクスプリングがウエイトに対して偏心するのをなく
し、該ディスクスプリングとおねじ部とが片当たりする
のを防止できる。これにより、ナットを締付けるとき
に、ディスクスプリングによっておねじ部が削られるの
を防止し、従来、発生していた糸状の削りかすをなくす
ことができる。この結果、削りかすがノックセンサ内で
絶縁不良を起こすのを防止でき、ノックセンサの信頼性
を高めることができる。

【００５３】請求項２の発明では、ウエイトの上面外周
には環状突起を形成し、該環状突起の内周面によって規
制段部を構成したから、ディスクスプリングの外周側を
規制段部内に嵌合することにより、該ディスクスプリン
グがウエイトに対して径方向に動くのを規制し、ナット
締付時に発生する削りかすをなくすことができる。

【００５４】請求項３の発明では、規制段部をウエイト
の上面外周には複数個の円弧状突起を形成し、該各円弧
状突起の内周面により規制段部を構成したから、ディス
クスプリングを該各規制段部間に嵌合させることによ
り、該ディスクスプリングがウエイトに対して径方向に
動くのを規制することができる。これにより、ナット締
付時における削りかすをなくし、該削りかすによる絶縁
不良を防止することができる。

【００５５】請求項４の発明によれば、ウエイトの上面
外周には複数個の円弧状突起を形成し、該各円弧状突起
の内周面によって規制段部を構成したから、ディスクス
プリングを該各規制段部間に嵌合させることにより、該
ディスクスプリングがウエイトに対して径方向に動くの
を規制することができる。また、ディスクスプリングの
径方向突起を環状突起間に係合させることにより、該デ
ィスクスプリングがウエイトに対して回転するのを規制
することができる。この結果、従来、ディスクスプリン
グが偏心しておねじ部に片当たりすることにより発生し
ていた糸状の削りかすをなくすことができ、該削りかす
による絶縁不良を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例によるノックセンサを示す縦断面
図である。

【図２】ウエイトとディスクスプリングとを分離して示
す斜視図である。

【図３】第２の実施例によるウエイトとディスクスプリ
ングとを分離して示す斜視図である。

【図４】第３の実施例によるウエイトとディスクスプリ
ングとを分離して示す斜視図である。

【図５】従来技術によるノックセンサを示す縦断面図で
ある。

【図６】図５中のａ部を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

３ハウジング３Ａフランジ部３Ｂ筒部３Ｃおねじ部４絶縁チューブ５圧電素子６下側リードプレート７上側リードプレート８絶縁シート１０，４１ディスクスプリング１１ナット２１ノックセンサ２２，３１ウエイト２３環状突起２３Ａ，３２Ａ内周面２４，３３規制段部３２円弧状突起４２径方向突起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フランジ部から軸方向に筒部が延び該筒
部先端側がおねじ部となったハウジングと、前記ハウジ
ングの筒部外周に設けられた絶縁チューブと、該絶縁チ
ューブの外周側に位置して前記ハウジングの筒部に挿入
して設けられた圧電素子と、該圧電素子の下面，上面に
位置して設けられた下側リードプレート，上側リードプ
レートと、該上側リードプレートの上側に位置して設け
られた絶縁シートと、該絶縁シートの上面に位置して設
けられたウエイトと、該ウエイトの上面に位置して設け
られたディスクスプリングと、前記ウエイトとディスク
スプリングによって前記圧電素子に予圧を与えるため
に、前記ハウジングのおねじ部に締付けられたナットと
からなるノックセンサにおいて、前記ウエイトの上面に
は、ディスクスプリングの外周側が嵌合し、該ディスク
スプリングが径方向に動くのを規制する規制段部を設け
たことを特徴とするノックセンサ。
【請求項２】前記ウエイトの上面外周には環状突起を
形成し、前記規制段部は該環状突起の内周面によって構
成してなる請求項１記載のノックセンサ。
【請求項３】前記ウエイトの上面外周には複数個の円
弧状突起を形成し、前記規制段部は該各円弧状突起の内
周面によって構成してなる請求項１記載のノックセン
サ。
【請求項４】前記ウエイトの上面外周には複数個の円
弧状突起を形成し、前記規制段部は該各円弧状突起の内
周面によって構成すると共に、前記ディスクスプリング
の外周縁部には該各円弧状突起間に係合することによっ
て該ディスクスプリングが回転するのを規制する径方向
突起を設けてなる請求項１記載のノックセンサ。