(57)【要約】【課題】横波の振動を含む圧力波を受圧しても、検出精度を向上することができる圧力センサを提供する。【解決手段】圧力センサ１は、ダイアフラム２と、素子設置部３ｂおよび圧力伝達部３ａを有する圧力伝達ロッド３と、素子設置部３ｂの設置位置に設けられた圧力検知部５とを備える。圧力伝達ロッド３は、圧力伝達方向の中心軸Ｏとなる圧力伝達ロッド３の軸方向における圧力検知部３ａが設置された設置位置と異なる位置に、ダイアフラム２を介して伝達される圧力波により圧力伝達ロッド３に生じる振動の共振周波数を高めるための非対称剛性部３ｄを有する。【選択図】図４
2020030183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受圧用のダイアフラムと、
素子設置部、および前記ダイアフラムと前記素子設置部との間に設けられた圧力伝達部を有する圧力伝達ロッドと、
前記圧力伝達ロッドの前記素子設置部の設置位置に設けられた圧力検知部とを備え、
前記ダイアフラムから受けた圧縮力に応じて前記圧力検知部の前記設置位置を含む範囲内で生じる歪みを検知して出力する圧力センサであって、
前記圧力伝達ロッドは、圧力伝達方向の中心軸となる前記圧力伝達ロッドの軸方向における前記圧力検知部が設置された前記設置位置と異なる位置に、前記ダイアフラムを介して伝達される圧力波により前記圧力伝達ロッドに生じる振動の共振周波数を高めるための非対称剛性部を有する、圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサであって、
前記素子設置部および前記非対称剛性部は、それぞれ、高剛性側と低剛性側とを有し、
前記圧力伝達ロッドにおける前記非対称剛性部が設けられた断面における前記高剛性側と前記低剛性側の、前記圧力伝達ロッドの軸方向に直交する方向における相対的な配置は、前記圧力伝達ロッドにおける前記素子設置部が設けられた断面における前記高剛性側と前記低剛性側の、前記圧力伝達ロッドの軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、前記圧力伝達ロッドの中心軸に対して逆である圧力センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力センサであって、
前記圧力伝達ロッドは、前記素子設置部と前記非対称剛性部が設けられた各部位を互いに逆方向に突き出す腹として湾曲する圧力センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の圧力センサであって、
前記圧力伝達ロッドは、前記圧力検知部が設置された前記設置位置よりも、前記圧力伝達ロッドの軸方向における前記ダイアフラム側の反対側に設けられた、前記素子設置部よりも剛性が高い高剛性固定部を有する圧力センサ。
【請求項５】
請求項２に記載の圧力センサであって、
前記圧力伝達ロッドにおける前記非対称剛性部が設けられた断面の前記低剛性側には、前記圧力伝達ロッドを部分的に除去して形成されたカット部が前記非対称剛性部として設けられている圧力センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の圧力センサであって、
前記カット部は、前記圧力伝達部に設けられている圧力センサ。
【請求項７】
請求項２に記載の圧力センサであって、
前記圧力伝達ロッドにおける前記非対称剛性部が設けられた断面の前記低剛性側には、前記圧力伝達ロッドを部分的に低剛性にした低剛性領域が設けられている圧力センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の圧力センサであって、
前記低剛性領域は、前記圧力伝達部の一部を他の領域より低剛性化する処理を行って形成された圧力センサ。
【請求項９】
請求項２に記載の圧力センサであって、
前記非対称剛性部の前記高剛性側には、前記圧力伝達ロッドを部分的に高剛性にした高剛性領域が設けられている圧力センサ。
【請求項１０】
請求項９に記載の圧力センサであって、
前記高剛性領域は、前記圧力伝達部の一部に高剛性化処理を行って形成された圧力センサ。
【請求項１１】
請求項２に記載の圧力センサであって、
前記非対称剛性部は、前記圧力伝達ロッドの前記中心軸に対し前記圧力伝達部と前記ダイアフラムとの接触部の中心をずらすことにより形成されている圧力センサ。
【請求項１２】
請求項２に記載の圧力センサであって、
前記非対称剛性部は、前記圧力伝達ロッドの軸方向における異なる位置の複数箇所に設けられている圧力センサ。
【請求項１３】
請求項１に記載の圧力センサであって、
前記素子設置部は、前記圧力検知部が設けられた設置面の反対側に、前記素子設置部の一部を除去して形成された薄肉部を有する圧力センサ。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の圧力センサであって、
前記非対称剛性部は、前記圧力検知部の前記設置位置よりも、前記圧力伝達ロッドの軸方向における前記ダイアフラム側に設けられている圧力センサ。
【請求項１５】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の圧力センサであって、
前記非対称剛性部は、前記圧力検知部の前記設置位置よりも、前記圧力伝達ロッドの軸方向における前記ダイアフラム側の反対側に設けられている圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用内燃機関の燃焼圧等の検出に用いられる圧力センサとして、ダイアフラムに印加された圧力を、センサ部を有するセンサ用プレートに伝達し、センサ部から測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力するものが知られている。この圧力センサでは、センサ用プレートを予め弓形状に少し撓ませておき、圧力に応じてさらに撓ませ、センサ部にひずみを与える（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２８０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、センサ用プレートを撓ませて検出する方式であるため、パルス状の圧力波を受けたときに横波の振動が発生する。横波の振動は一般に固有振動数が低く、ノッキング等の高周波成分を含む圧力波を受けたときに振動が誘起され、検出精度が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様による圧力センサは、受圧用のダイアフラムと、素子設置部、および前記ダイアフラムと前記素子設置部との間に設けられた圧力伝達部を有する圧力伝達ロッドと、前記圧力伝達ロッドの前記素子設置部の設置位置に設けられた圧力検知部とを備え、前記ダイアフラムから受けた圧縮力に応じて前記圧力検知部の前記設置位置を含む範囲内で生じる歪みを検知して出力する圧力センサであって、前記圧力伝達ロッドは、圧力伝達方向の中心軸となる前記圧力伝達ロッドの軸方向における前記圧力検知部が設置された前記設置位置と異なる位置に、前記ダイアフラムを介して伝達される圧力波により前記圧力伝達ロッドに生じる振動の共振周波数を高めるための非対称剛性部を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、検出精度を向上する圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の圧力センサの第１の実施形態の外観斜視図。
【図２】図２は、図１に示す圧力センサの分解斜視図。
【図３】図３は、図１に示す圧力センサの縦断面図。
【図４】図４は、図３に示す圧力センサの要部断面図。
【図５】図５（ａ）は、図４における素子設置部および非対称剛性部それぞれの一領域を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の領域ＩＩｂにおける圧力伝達ロッドの中心軸に対する高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）の領域ＩＩｃにおける圧力伝達ロッドの中心軸に対する高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図６】図６（ａ）は、非対称剛性部を有していない比較品の受圧状態における圧力伝達ロッドの変形状態を示す図、図６（ｂ）は、本実施形態の受圧状態における圧力伝達ロッドの変形状態を示す図。
【図７】図７は、圧力波（２０kHｚ）が印加された状態で検出されたひずみ量を示し、図７（ａ）は、比較品の応答特性図、図７（ｂ）は、本実施形態の応答特性図。
【図８】図８は、本発明の圧力センサの第２の実施形態を示し、図８（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の領域ＶＩＩＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図８（ｃ）は、図８（ａ）の領域ＶＩＩＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図９】図９は、本発明の圧力センサの第３の実施形態を示し、図９（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）の領域ＩＸｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図９（ｃ）は、図９（ａ）の領域ＩＸｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図１０】図１０は、本発明の圧力センサの第４の実施形態を示し、図１０（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の領域Ｘｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の領域Ｘｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図１１】図１１は、本発明の圧力センサの第５の実施形態を示し、図１１（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の領域ＸＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の領域ＸＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図１２】図１２は、本発明の圧力センサの第６の実施形態を示し、図１２（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の領域ＸＩＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）の領域ＸＩＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図１３】図１３は、本発明の圧力センサの第７の実施形態を示し、図１３（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の領域ＸＩＩＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の領域ＸＩＩＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図１４】図１４は、本発明の圧力センサの第８の実施形態を示し、図１４（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の領域ＸＩＶｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）の領域ＸＩＶｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図１５】図１５は、本発明の圧力センサの第９の実施形態を示し、図１５（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の領域ＸＶｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の領域ＸＶｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図１５（ｄ）は、図１５（ａ）の領域ＸＶｄの高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図１６】図１６は、本発明の圧力センサの第１０の実施形態を示し、図１６（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の領域ＸＶＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図、図１６（ｃ）は、図１６（ａ）の領域ＸＶＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図。
【図１７】図１７は、図１６に示す受圧状態における圧力伝達ロッドの変形状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
【０００９】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の圧力センサの第１の実施形態の外観斜視図であり、図２は、図１に示す圧力センサの分解斜視図であり、図３は、図１に示す圧力センサの縦断面図である。
圧力センサ１は、例えば、車両等の内燃機関であるエンジンに取り付けられ、内燃機関の燃焼圧を検知してその燃焼圧に応じたセンサ出力を外部に出力する。
図１に示されるように、圧力センサ１は、筐体６、ダイアフラム２、カバー４および端子部７を備えている。筐体６は、軸方向に貫通する中空部を有するほぼ円筒形状に形成されている。筐体６は、圧力センサ１をエンジンボディに設けた雌ねじ部に締結するための雄ねじ部１０と、小径部６ａと、大径部６ｂと、エンジンボディのセンサ装着部に当接する接触部９とを有する。
なお、説明の便宜上、図１の上方を圧力センサ１の軸方向上方側、図１の下方を軸方向下方側と定義する。したがって、雄ねじ部１０は筐体６の軸方向上方側に設けられ、接触部９は筐体６の軸方向下方側に設けられている。また、接触部９は、図示するとおり、大径部６ｂから小径部６ａに向かって軸方向下方側に先細りの傾斜面である。
【００１０】
カバー４は、筐体６の小径部６ａとほぼ同径に形成され、内部に軸方向に貫通する中空部を有する円筒形状を有する。カバー４は、筐体６の軸方向下方側の先端に圧力伝達ロッド３の高剛性固定部３ｃを挟持して装着する部材である。カバー４の長手方向ほぼ全域内と、筐体６の小径部６ａ内には、圧力伝達ロッド３（図２、図３参照）が収容されている。
ダイアフラム２は、カバー４における、軸方向の筐体６側と反対側の端部、すなわちカバー４の軸方向下方側端部に取り付けられ、ダイアフラム２の軸方向下側には、圧力伝達ロッド３の軸方向下側の先端を通す穴が設けられている。ダイアフラム２は、例えば、インコネルや、ＳＵＳ６３０等の金属により形成されている。
端子部７は、筐体６における、軸方向のダイアフラム２側と反対側の端部、換言すれば、筐体６における軸方向の上端部に取り付けられている。端子部７には、圧力センサ１を外部電子装置に接続する端子部（図示せず）が設けられており、この端子部７には、圧力検知部５から出力されるセンサ出力が供給される信号線８（図３参照）が接続される。
【００１１】
圧力伝達ロッド３の軸方向下端側の先端は、ダイアフラム２の軸方向下側の貫通穴の内壁と溶接等により固定されている。ダイアフラム２は、エンジンの燃焼圧を受けて、カバー４との固定部と圧力伝達ロッド３との固定部との間の部分が変形することにより圧力伝達ロッド３に圧縮力を与える機能と、エンジン内部の燃焼ガスが圧力センサ１内に侵入するのを防ぐ機能とを有する。
【００１２】
圧力伝達ロッド３には圧力検知部５が設置されている。圧力伝達ロッド３は、ダイアフラム２から受けた圧縮力に応じて圧力検知部５の設置位置を含む範囲内で歪を生じる。圧力伝達ロッド３の歪は、圧力検知部５によって検出される。つまり、圧力伝達ロッド３は、圧力検知部５にエンジンの燃焼圧を伝達する圧力伝達機構として作用する。圧力検知部５は、例えば歪ゲージ等を用いて構成されている。圧力検知部５は、圧力伝達ロッド３の歪を検出することでエンジンの燃焼圧を検知し、その検知結果に応じた圧力信号を、信号線８を介して端子部７に出力する。この圧力信号は、端子部７から圧力センサ１の外部にセンサ出力として出力される。
なお、圧力検知部５は、歪ゲージ等から得られた微弱な信号をアナログ増幅したり、デジタル変換したり、温度を検知して温度補正を行うような回路部を備えていてもよい。また、圧力検知部５から得られた圧力信号に対して出力調整などの信号処理を行うことでセンサ出力を生成し、外部へと出力する回路を端子部７に設けてもよい。
【００１３】
図４は、図３に示す圧力センサの要部断面図である。
圧力伝達ロッド３は、圧力伝達部３ａ、素子設置部３ｂ、高剛性固定部３ｃ、非対称剛性部３ｄを備えている。
圧力伝達部３ａは、圧力センサ１がエンジンに取り付けられた状態で、素子設置部３ｂや高剛性固定部３ｃよりもエンジンの内側に位置する場所に設けられている。圧力伝達ロッド３、すなわち、圧力伝達部３ａは、圧力伝達方向の中心軸Ｏを有しており、ダイアフラム２から受けた圧縮力を素子設置部３ｂに伝達する。すなわち、圧力伝達ロッド３の高剛性固定部３ｃは筐体６で拘束されており、燃焼圧による負荷を負担する荷重負担部として機能する。圧力伝達部３ａで受ける軸力により圧力伝達ロッド３はたとえば図６に示すように変形し、素子設置部３ｂの圧力検知部５の出力は変形量に応じて変動する。燃焼室内の圧力と圧力検知部５の出力の校正データをあらかじめ作成して、圧力検知部５の出力から圧力を検知することができる。
なお、以下の説明において、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏ（以下、単に「中心軸Ｏ」ということもある。）に直交する方向をｘ方向とし、図４に図示するように、中心軸Ｏより右方を＋ｘ方向、中心軸Ｏより左方を−ｘ方向とする。
【００１４】
素子設置部３ｂは、高剛性固定部３ｃよりも低い剛性を有しており、圧力伝達部３ａから伝達された圧縮力に応じて歪を生じる部分である。素子設置部３ｂは、図５（ｂ）に示すように、実施の形態では円形断面の圧力伝達部３ａの一部をカットした半円形断面形状に形成され、素子設置部３ｂには、平坦面である素子設置面２１が形成されている。素子設置面２１は、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏと平行に延在する。圧力検知部５は、素子設置面２１上に固定されている。素子設置部３ｂにおける圧力検知部５の設置部分の歪量が圧力検知部５により検知される。その歪量はエンジンの燃焼圧に応じた値となる。なお、素子設置面２１は、図４では、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏと同一平面上に配置された構成として例示されているが、素子設置面２１は、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏより＋ｘ方向側に偏倚した中心軸Ｏに平行な平面としたり、あるいは−ｘ方向側に同様に延在する平面としてもよい。
【００１５】
高剛性固定部３ｃは、圧力伝達方向の中心軸Ｏとなる軸方向に対して垂直な面の断面積が素子設置部３ｂより大きく設定されており、素子設置部３ｂよりも高い剛性を有する。高剛性固定部３ｃは、圧力伝達部３ａから伝達された圧縮力を受け止めて、素子設置部３ｂにおける歪量を最大化する機能を有する。高剛性固定部３ｃの中央側には、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏの軸方向（以下、単に「軸方向」ということもある。）に貫通する貫通孔２２が形成されている。圧力検知部５に接続された信号線８は、高剛性固定部３ｃの貫通孔２２内を挿通されて延在され、端子部７に接続される。
高剛性固定部３ｃは、筐体６とカバー４に挟持される大径部２３と、筐体６に嵌合する小径部２３ａと、カバー４に嵌合する小径部２３ｂとで構成されている。高剛性固定部３ｃは、大径部２３の外周縁の上面が筐体６の下端に当接され、大径部２３の下面がカバー４の上端に当接されて、筐体６とカバー４の間に保持される。
【００１６】
非対称剛性部３ｄは、圧力検知部５よりもエンジンの内側に位置する場所に設けられた圧力伝達部３ａの外周側の一部をカットすることにより、中心軸Ｏより＋ｘ方向側に所定量偏倚した位置に中心軸Ｏと平行な平面を形成するように凹設されている。非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａの中心軸Ｏに対する剛性を非対称にするものである。
【００１７】
図５（ａ）は、図４における素子設置部および非対称剛性部それぞれの一領域を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の領域ＩＩｂにおける圧力伝達ロッドの中心軸に対する高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）の領域ＩＩｃにおける圧力伝達ロッドの中心軸に対する高剛性側と低剛性側を示す模式図である。
素子設置部３ｂは、中心軸Ｏに対し−ｘ側がカットされている。このため、素子設置部３ｂは、図５（ｂ）に示されるように、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が中心軸Ｏより−ｘ方向側よりも剛性が大きい。換言すれば、素子設置部３ｂは、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
圧力伝達部３ａは、中心軸Ｏに対し＋ｘ側がカットされている。このため、圧力伝達部３ａは、図５（ｃ）に示されるように、中心軸Ｏより−ｘ方向側が、中心軸Ｏよりｘ方向側よりも剛性が大きい。換言すれば、圧力伝達部３ａは、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。従って、非対称剛性部３ｄの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。
【００１８】
図６（ａ）は、非対称剛性部を有していない比較品の受圧状態における圧力伝達ロッドの変形状態を示す図であり、図６（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の受圧状態における圧力伝達ロッドの変形状態を示す図である。
図６（ａ）に示した非対称剛性部３ｄを有していない圧力伝達ロッド３Ｒでは、素子設置部３ｂは、中心軸Ｏに対して＋ｘ側が高剛性側であり、−ｘ側が低剛性側である。このため、圧力伝達ロッド３Ｒは、素子設置部３ｂを内側にして湾曲するように圧力伝達部３ａが撓んでいる。ノッキングのような２０ｋＨｚ程度の周波数のパルス状の圧力波を受けたとき、圧力伝達ロッド３Ｒは、図６（ａ）に示すような変形をした後、圧力伝達部３ａの弾性により変形前の状態に戻ろうとする。圧力波の振動数が圧力伝達ロッド３Ｒの固有振動数に近いと振動が発生する。図６（ａ）に示されるように、圧力伝達ロッド３Ｒに誘起される振動は、圧力伝達部３ａと素子設置部３ｂとにより構成される弦と高剛性固定部３ｃとの接続部３１を節、圧力伝達部３ａの中央付近を腹とした横波の振動モードである。この振動モードは固有振動数が低く、ノッキング等の高周波成分を含む圧力波を受けると、振動が誘起されて計測誤差をもたらす。
【００１９】
図６（ｂ）に示した本発明の第１の実施例の圧力伝達ロッド３では、素子設置部３ｂの中心軸Ｏの軸方向に接続された圧力伝達部３ａに、非対称剛性部３ｄが設けられている。圧力伝達ロッド３は、高剛性固定部３ｃとダイアフラム２から受圧する圧力伝達部３ａの先端との間に掲載される梁と見ることができる。圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、中心軸Ｏに対して−ｘ側が高剛性側であり、＋ｘ側が低剛性側である。このため、非対称剛性部３ｄが設けられた圧力伝達部３ａは、非対称剛性部３ｄを内側にして湾曲するように撓む。このため、圧力伝達ロッド３には、素子設置部３ｂの素子設置面２１を内側にして湾曲し、かつ、圧力伝達部３ａにおける非対称剛性部３ｄを内側にして湾曲する変形が生じる。つまり、圧力伝達ロッド３には、図６（ｂ）に示されるように、素子設置部３ｂ付近と非対称剛性部３ｄ付近の２箇所を腹とする振動モードが誘起される。この振動モードは、図６（ａ）の構造で誘起される振動モードより波長が短いため、固有振動数が高い。その結果、ノッキング等の高周波成分を含む圧力波のパルス圧を受けても、振動が誘起されにくく、検出精度を向上することができる。
【００２０】
図７は、圧力波（２０kHｚ）が印加された状態で検出されたひずみ量を示し、図７（ａ）は、図６（ａ）に示される非対称剛性部を有していない比較品の応答特性図、図７（ｂ）は、本実施形態の応答特性図である。
図６（ａ）に示される非対称剛性部を有していない比較品の圧力伝達ロッド３Ｒでは、ノッキング等により発生する２０kHｚの圧力波を受けると、歪み量は図７（ａ）に示されるような比較的大きな振幅を有する振動波形としてあらわれ発生し、この振動は５００μｓを越えても継続する。
これに対し、本発明の第１の実施形態による圧力伝達ロッド３では、２０kHｚの圧力波を受けた直後の振動の振幅は、図７（ｂ）に示されるように、比較品の圧力伝達ロッド３Ｒよりも小さく、また、受圧後、３００μｓ程度でほぼ無視できる大きさに減衰する。このように、本発明の第１の実施形態の圧力伝達ロッド３は、比較品の圧力伝達ロッド３Ｒに比し、２０kHｚの圧力波を受けた後の振動を低減することができることが確認された。これにより、本発明の第１の実施形態の圧力センサは、圧力波を受けたときに発生する横波の振動による計測誤差を低減し、検知精度を向上することが確認された。
なお、比較品の圧力伝達ロッド３Ｒの共振周波数は、ほぼ２０KHｚであったが、第１の実施形態による圧力伝達ロッド３の共振周波数は、２０KHzより十分に高い６０KHz程度以上であった。
【００２１】
上記第１の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）圧力センサ１は、ダイアフラム２と、素子設置部３ｂおよび圧力伝達部３ａを有する圧力伝達ロッド３と、素子設置部３ｂの設置位置に設けられた圧力検知部５とを備える。圧力伝達ロッド３は、圧力伝達方向の中心軸Ｏとなる圧力伝達ロッド３の軸方向における圧力検知部５が設置された設置位置と異なる位置に、ダイアフラム２を介して伝達される圧力波により圧力伝達ロッド３に生じる振動の共振周波数を高めるための非対称剛性部３ｄを有する。このため、圧力伝達ロッド３に高周波成分を含む圧力波が伝達されても、振動が誘起されにくく、検出精度を向上することができる。
【００２２】
（２）圧力伝達ロッド３における素子設置部３ｂおよび非対称剛性部３ｄがそれぞれ設けられた断面では、それぞれ、高剛性側と低剛性側とを有し、非対称剛性部３ｄの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。このような、非対称剛性部３ｄは、例えば、圧力伝達ロッド３の一部をカットして形成することが可能であり、効率的に生産することができる。
【００２３】
上記第１の実施形態では、非対称剛性部３ｄを、圧力伝達部３ａの一部をカットすることにより形成する構造として例示した。しかし、非対称剛性部３ｄを形成するには、上記以外の種々の方法および構造がある。以下、それらの実施形態について説明する。
【００２４】
−第２の実施形態−
図８は、本発明の圧力センサの第２の実施形態を示し、図８（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の領域ＶＩＩＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）の領域ＶＩＩＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図である。
第２の実施形態では、図８（ａ）に示されるように、圧力伝達ロッド３の非対称剛性部３ｄが、中心軸Ｏに対し−ｘ側に設けられた構造を有する。第２の実施形態の圧力伝達部３ａは、第１の実施形態を示す図５の圧力伝達部３ａの径を長手方向全域で細径とし、非対称剛性部３ｄと呼ぶ突部を細径外周面の所定軸方向領域に設けている。このような形状を採用して第１の実施形態と同様に、圧力伝達ロッド３の軸方向における剛性の非対称性を実現している。
【００２５】
第２の実施形態では、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａに一体に形成されており、圧力伝達部３ａの−ｘ方向の側面から、さらに−ｘ方向に向けて突出する突出部として形成されている。従って、圧力伝達部３ａは、中心軸Ｏに直交する方向において、中心軸Ｏより−ｘ側の非対称剛性部３ｄが設けられた領域の断面積、換言すれば、剛性が、中心軸Ｏより＋ｘ側の非対称剛性部３ｄが設けられていない領域の断面積、換言すれば、剛性より大きい。つまり、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａの中心軸Ｏに対する剛性を非対称にするものである。
【００２６】
図８（ｂ）に示されるように、素子設置部３ｂは、第１の実施形態と同様、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
図８（ｃ）に示されるように、圧力伝達部３ａには、中心軸Ｏより−ｘ側に、中心軸Ｏからの断面積を大きくする非対称剛性部３ｄが設けられている。このため、圧力伝達部３ａは、中心軸Ｏより−ｘ方向側が、中心軸Ｏより＋ｘ方向側よりも剛性が大きい。つまり、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａの中心軸Ｏに対する剛性を非対称にするものであり、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。
【００２７】
従って、第２の実施形態においても、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた断面における高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側、の圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。このため、圧力伝達ロッド３には、第１の実施形態と同様に、素子設置部３ｂ付近と非対称剛性部３ｄ付近の２箇所を腹とする振動モードが誘起される。この振動モードは、非対称剛性部３ｄを有していない圧力伝達ロッド３に誘起される振動モードより波長が短いため、固有振動数が高い。
第２の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（１）を奏する。また、第２の実施形態における非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａと共に一体成型により形成することが可能であり、第１の実施形態と同様な効果（２）を奏する。なお、第２の実施形態では、圧力伝達部３ａを切削加工して非対称剛性部３ｄを形成する圧力伝達部３ａを切削加工して非対称剛性部３ｄを形成する第１の実施形態よりも製作コストを一層低減すること期待できる。
【００２８】
−第３の実施形態−
図９は、本発明の圧力センサの第３の実施形態を示し、図９（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の領域ＩＸｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）の領域ＩＸｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図である。
第３の実施形態では、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達ロッド３の圧力伝達部３ａの一部が低剛性材料により形成された低剛性領域として形成されている。
図９（ａ）に示されるように、非対称剛性部３ｄは、中心軸Ｏよりも＋ｘ方向側に形成されている。第３の実施形態では、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄを除く全体に焼入れを施し、非対称剛性部３ｄのみに焼入れを施さない処理を行って形成される。
すなわち、圧力伝達部３ａを焼入れするために、圧力伝達部３ａ全体を適切な温度に加熱するが、この際、非対称剛性部３ｄを形成する領域は、例えば、冷却する等の処置を講じて焼入れ温度より低温に保持する。この状態で、圧力伝達部３ａ全体を急冷して焼入れを行うと、非対称剛性部３ｄのみが焼入れされず、圧力伝達部３ａの他の領域よりも低剛性となる。なお、焼入れを行う圧力伝達部３ａの材料として、例えば、ＳＵＳ６３０等を用いることができる。
【００２９】
図９（ｂ）に示されるように、素子設置部３ｂは、第１の実施形態と同様、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
圧力伝達部３ａには、中心軸Ｏより＋ｘ側に、焼入れがされていない非対称剛性部３ｄが設けられている。このため、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、図９（ｃ）に示されるように、中心軸Ｏより−ｘ方向側が、中心軸Ｏより＋ｘ方向側よりも剛性が大きい。つまり、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａの中心軸Ｏに対する剛性を非対称にするものであり、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた断面は、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。
【００３０】
従って、第３の実施形態においても、圧力伝達部３ａにおいて非対称剛性部３ｄが設けられた断面での高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。このため、圧力伝達ロッド３には、第１の実施形態と同様に、素子設置部３ｂ付近と非対称剛性部３ｄ付近の２箇所を腹とする振動モードが誘起される。この振動モードは、非対称剛性部３ｄを有していない圧力伝達ロッド３に誘起される振動モードより波長が短いため、固有振動数が高い。
【００３１】
なお、上記において、圧力伝達部３ａの一部を除いて圧力伝達部３ａを焼入れ温度に加熱する工程を、レーザーを用いて圧力伝達部３ａを選択的に加熱するようにしてもよい。また、上記では、圧力伝達部３ａの一部である非対称剛性部３ｄのみを焼入れせず、圧力伝達部３ａの残りの部分を焼入れする構造として例示した。しかし、圧力伝達部３ａ全体に焼入れを行ってから、レーザー等を用いて、選択的に焼き戻しを行って、非対称剛性部３ｄを形成するようにしてもよい。
【００３２】
第３の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（１）を奏する。また、第３の実施形態における非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａの焼入れを選択的に行わないようにすることで形成することが可能であり、第１の実施形態と同様な効果（２）を奏する。なお、第１の実施形態では、圧力伝達部３ａを切削加工して非対称剛性部３ｄを形成するが、第３の実施形態では、局所的に焼入れの選択性を持たせるだけで非対称剛性部３ｄを形成することができる。このため、第１の実施形態よりも、製作コストを一層低減することが期待できる。
【００３３】
−第４の実施形態−
図１０は、本発明の圧力センサの第４の実施形態を示し、図１０（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の領域Ｘｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の領域Ｘｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図である。
第４の実施形態では、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達ロッド３の圧力伝達部３ａの一部を高剛性材料により形成された高剛性領域として形成されている。
図１０（ａ）に示されるように、非対称剛性部３ｄは、中心軸Ｏよりも−ｘ方向側に形成されている。圧力伝達部３ａの一部を高剛性とするには、例えば、レーザー等を用いて、圧力伝達部３ａを局所的に焼入れをして非対称剛性部３ｄを形成する。
【００３４】
図１０（ｂ）に示されるように、素子設置部３ｂは、第１の実施形態と同様、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
圧力伝達部３ａには、中心軸Ｏより−ｘ側に、焼入れされている非対称剛性部３ｄが設けられている。このため、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、図１０（ｃ）に示されるように、中心軸Ｏより−ｘ方向側が、中心軸Ｏより＋ｘ方向側よりも剛性が大きい。つまり、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａの中心軸Ｏに対する剛性を非対称にするものであり、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。
【００３５】
従って、第４の実施形態においても、圧力伝達部３ａにおいて非対称剛性部３ｄが設けられた断面における高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。このため、圧力伝達ロッド３には、第１の実施形態と同様に、素子設置部３ｂ付近と非対称剛性部３ｄ付近の２箇所を腹とする振動モードが誘起される。この振動モードは、非対称剛性部３ｄを有していない圧力伝達ロッド３に誘起される振動モードより波長が短いため、固有振動数が高い。
第４の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（１）を奏する。また、第４の実施形態における非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａ全体を焼入れし、その後、選択的に焼き戻すことで形成することが可能であり、第１の実施形態と同様な効果（２）を奏する。なお、第１の実施形態では、圧力伝達部３ａを切削加工して非対称剛性部３ｄを形成するが、第４の実施形態では、局所的に焼き戻しの選択性を持たせるだけで非対称剛性部３ｄを形成することができる。このため、第１の実施形態よりも、製作コストを一層低減することが期待できる。
【００３６】
−第５の実施形態−
図１１は、本発明の圧力センサの第５の実施形態を示し、図１１（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の領域ＸＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の領域ＸＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図である。
第５の実施形態では、図１１（ａ）に示されるように、図８（ａ）に示す第２の実施形態と同様、圧力伝達ロッド３の非対称剛性部３ｄが、中心軸Ｏに対し−ｘ側に設けられた構造を有する。但し、非対称剛性部３ｄは、第２の実施形態に示す圧力伝達部３ａに一体に形成されている構造では無く、圧力伝達部３ａを第３の実施形態と同様の細径とされた圧力伝達部３ａに別部材として剛性向上機能を発揮する部材（以下、剛性向上材と呼ぶ）を設けた構造としている。剛性向上材としてはガラス、セラミックス、金属等、圧力伝達部３ａに固定可能で、実質的に、圧力伝達部３ａの剛性を増強する素材であればよい。
なお、剛性向上材は、細径の圧力伝達部３ａの外周面の半周に設けられる半環状部材である。
第５の実施形態では、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａに固定された剛性向上材を含んでおり、剛性向上材は、細径とした圧力伝達部３ａの外周面の−ｘ方向の外周面から、さらに−ｘ方向に向けて突出する半リング状の突出部として形成されている。従って、圧力伝達部３ａにおいて非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、中心軸Ｏに直交する方向において、中心軸Ｏより−ｘ側の非対称剛性部３ｄが設けられた領域の断面積が、換言すれば、剛性が、中心軸Ｏより＋ｘ側の非対称剛性部３ｄが設けられていない領域の断面積より、換言すれば、剛性より大きい。つまり、剛性向上材を含む非対称剛性部３ｄ、圧力伝達部３ａの中心軸Ｏに対する剛性を非対称にするものである。
【００３７】
図１１（ｂ）に示されるように、素子設置部３ｂは、第１の実施形態と同様、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
図１１（ｃ）に示されるように、圧力伝達部３ａには、中心軸Ｏより−ｘ側に、中心軸Ｏからの断面積を大きくする剛性向上材を含む非対称剛性部３ｄが設けられている。このため、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、図１１（ｃ）に示されるように、中心軸Ｏより−ｘ方向側が、中心軸Ｏより＋ｘ方向側よりも剛性が大きい。つまり、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａの中心軸Ｏに対する剛性を非対称にするものであり、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。
【００３８】
従って、第５の実施形態においても、圧力伝達部３ａにおいて非対称剛性部３ｄが設けられた断面での高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。このため、圧力伝達ロッド３には、第１の実施形態と同様に、素子設置部３ｂ付近と非対称剛性部３ｄ付近の２箇所を腹とする振動モードが誘起される。この振動モードは、非対称剛性部３ｄを有していない圧力伝達ロッド３に誘起される振動モードより波長が短いため、固有振動数が高い。
第５の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（１）を奏する。また、第５の実施形態における非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａに剛性向上材を固定するだけで作製することが可能である。このため、第１の実施形態と同様な効果（２）を奏する。なお、第５の実施形態では、圧力伝達部３ａを切削加工して非対称剛性部３ｄを形成する圧力伝達部３ａを切削加工して非対称剛性部３ｄを形成する第１の実施形態よりも製作コストを一層低減すること期待できる。
【００３９】
−第６の実施形態−
図１２は、本発明の圧力センサの第６の実施形態を示し、図１２（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の領域ＸＩＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）の領域ＸＩＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図である。
第６の実施形態では、圧力伝達部３ａのダイアフラム２との接触部の中心軸Ｏ1を、圧力伝達部３ａ全体の中心軸Ｏから−ｘ方向側にずらし、ここを非対称剛性部３ｄとしている。
この構造では、圧力伝達部３ａがダイアフラム２と接触する接触部の中心軸Ｏ1は、圧力伝達部３ａ全体の中心軸Ｏから−ｘ方向側、すなわち、圧力検知部５側にずれている。その結果、圧力を受けたときに非対称剛性部３ｄが圧力伝達部３ａ全体の中心軸から見て圧力検知部５と反対側を内側として湾曲するように変形する。
【００４０】
図１２（ｂ）に示されるように、素子設置部３ｂは、第１の実施形態と同様、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
圧力伝達部３ａのダイアフラム２との接触部の中心軸Ｏ1は、圧力伝達部３ａ全体の中心軸Ｏから−ｘ方向側に所定量ずれている。ダイアフラム２を介して圧力伝達部３ａが受圧する燃焼内の圧縮力は、圧力伝達部３ａのダイアフラム２との接触部の中心軸Ｏ1を中心とする軸力として圧力伝達部３ａに伝達される。このため、図１２（ｃ）に示されるように、中心軸Ｏに対する剛性は、圧力伝達部３ａのダイアフラム２との接触部の中心軸Ｏ1が設定された、中心軸Ｏより−ｘ方向側の方が、中心軸Ｏより＋ｘ方向側よりも大きくなる。つまり、第６の実施形態では、圧力伝達部３ａのダイアフラム２との接触部の中心軸Ｏ1が、圧力伝達部３ａ全体の中心軸Ｏからずれることにより、非対称剛性部３ｄが構成されている。従って、第６の実施形態においても、非対称剛性部３ｄは、圧力伝達部３ａの中心軸Ｏに対する剛性を非対称にするものである。図１２に示す構造では、圧力伝達部３ａは、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。
【００４１】
以上のように、第６の実施形態においても、圧力伝達ロッド３においての非対称剛性部３ｄとして機能する部位で断面における見かけ上の高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。このため、圧力伝達ロッド３には、第１の実施形態と同様に、素子設置部３ｂ付近と非対称剛性部３ｄ付近の２箇所を腹とする振動モードが誘起される。この振動モードは、非対称剛性部３ｄを有していない圧力伝達ロッド３に誘起される振動モードより波長が短いため、固有振動数が高い。
第６の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第６の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（１）を奏する。また、第６の実施形態では、圧力伝達部３ａのダイアフラム２との接触部の中心軸Ｏ1を、圧力伝達部３ａ全体の中心軸Ｏから圧力検知部５側にずらすだけで非対称剛性部３ｄを形成することが可能である。従って、第６の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（２）を奏する。なお、第６の実施形態では、圧力伝達部３ａを切削加工する必要がないので、圧力伝達部３ａを切削加工して非対称剛性部３ｄを形成する圧力伝達部３ａを切削加工して非対称剛性部３ｄを形成する第１の実施形態よりも製作コストを一層低減すること期待できる。
【００４２】
−第７の実施形態−
図１３は、本発明の圧力センサの第７の実施形態を示し、図１３（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の領域ＸＩＩＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の領域ＸＩＩＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図である。
第７の実施形態では、非対称剛性部３ｄは、高剛性固定部３ｃに設けられた構造を有する。
非対称剛性部３ｄは、高剛性固定部３ｃの中心軸Ｏより＋ｘ方向側に設けられている。非対称剛性部３ｄは、中心軸Ｏに対し−ｘ側の高剛性固定部３ｃの外周側の一部をカットして設けられている。つまり、非対称剛性部３ｄは、高剛性固定部３ｃの中心軸Ｏに対する剛性を非対称にするものである。
【００４３】
図１３（ｂ）に示されるように、素子設置部３ｂは、第１の実施形態と同様、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
図１３（ｃ）に示されるように、高剛性固定部３ｃは、中心軸Ｏに対し＋ｘ側がカットされている。このため、高剛性固定部３ｃにおいて非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、図１３（ｃ）に示されるように、中心軸Ｏより−ｘ方向側が、中心軸Ｏよりｘ方向側よりも剛性が大きい。換言すれば、高剛性固定部３ｃは、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。従って、高剛性固定部３ｃにおいて非対称剛性部３ｄが設けられた断面の高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。
【００４４】
このため、圧力伝達ロッド３には、第１の実施形態と同様に、素子設置部３ｂ付近と高剛性固定部３ｃに設けられた非対称剛性部３ｄ付近の２箇所を腹とする振動モードが誘起される。この振動モードは、非対称剛性部３ｄを有していない圧力伝達ロッド３に誘起される振動モードより波長が短いため、固有振動数が高い。
第７の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第７の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（１）を奏する。また、第７の実施形態における非対称剛性部３ｄは、高剛性固定部３ｃの一部をカットすることで形成することができる。このため、第７の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（２）を奏する。
【００４５】
なお、第１〜第６の実施形態では、エンジンボディ内部において、圧力検知部５は、圧力伝達部３ａに設けられた非対称剛性部３ｄよりもエンジンボディの外部に近い側に設けられている。これに対し、第７の実施形態では、エンジンボディ内部において、圧力検知部５は、高剛性固定部３ｃに設けられた非対称剛性部３ｄよりもエンジン燃焼室に近い側に設けられている。このため、第７の実施形態では、第１〜第６の実施形態に比し圧縮力が伝達される、圧力伝達ロッド３のダイアフラム２との接触部から圧力検知部５までの長さ、すなわち、伝達経路長が短くなる。このため、伝達経路中における圧縮力の伝達ロスを小さくすることができる。これにより、第７の実施形態では、第１〜第６の実施形態に比し、圧力検知感度を向上することができるという効果も奏する。また、ダイアフラム２の圧縮力が圧力検知部５までに伝達される伝達経路長が短くなるので、応答性も向上するという効果も奏する。
【００４６】
但し、第７の実施形態では、圧力検知部５がエンジン燃焼室に近い為、エンジン内部の熱が圧力検知部５に伝わり易い。このため、圧力検知部５の温度上昇が大きくなり、出力変動や圧力検知素子の破損などが発生する可能性が大きくなる。すなわち、第７の実施形態と第１〜第６の実施形態とでは、圧力検知感度および応答性と、圧力検知部の温度上昇とに関してトレードオフの関係にあるので、この点を留意して、状況に応じて選択することが好ましい。
【００４７】
−第８の実施形態−
図１４は、本発明の圧力センサの第８の実施形態を示し、図１４（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の領域ＸＩＶｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）の領域ＸＩＶｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図である。
第８の実施形態では、素子設置部３ｂの圧力検知部５が設置される素子設置面２１と、圧力伝達部３ａの一面２４とが、中心軸Ｏに直交する方向において同一面とされた構造を有する。
素子設置部３ｂの素子設置面２１と圧力伝達部３ａの一面２４とは、中心軸Ｏの−ｘ側に位置している。素子設置部３ｂの素子設置面２１と反対側の面は、一部がカットされ、溝３ｆが形成されている。つまり、溝３ｆは、中心軸Ｏの＋ｘ側に設けられている。溝３ｆの底面は、中心軸Ｏと同一面付近に設けられている。但し、溝３ｆの底面の位置は、中心軸Ｏよりも＋ｘ側または−ｘ側にずれていてもよい。非対称剛性部３ｄは、中心軸Ｏの−ｘ側に、圧力伝達部３ａの一部をカットして設けられている。
【００４８】
素子設置部３ｂは、中心軸Ｏに対し＋ｘ側がカットされ、溝３ｆが形成されている。このため、素子設置部３ｂは、図１４（ｂ）に示されるように、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。
圧力伝達部３ａは、中心軸Ｏに対し−ｘ側がカットされた非対称剛性部３ｄを有している。このため、圧力伝達部３ａにおける非対称剛性部３ｄが設けられた断面では、図１４（ｃ）に示されるように、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−方向側が低剛性側である。従って、圧力伝達部３ａにおける非対称剛性部３ｄが設けられた断面における高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。
【００４９】
第８の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第８の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（１）、（２）を奏する。
第８の実施形態では、圧力伝達部３ａの一面２４は、素子設置部３ｂの圧力検知部５が設置される素子設置面２１と、中心軸Ｏに直交する方向において同一の高さに設けられている。このため、圧力検知部５を素子設置部３ｂに接合する接合工程や、圧力検知部５に信号線８を接続する接続工程において、冶具やロボットの先端を挿入し易くなる。このため、作業性の向上、および冶具やロボット先端構造を簡素化が可能となり、製造コストを低減することができる。
【００５０】
−第９の実施形態−
図１５は、本発明の圧力センサの第９の実施形態を示し、図１５（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の領域ＸＶｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の領域ＸＶｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図１５（ｄ）は、図１５（ａ）の領域ＸＶｄの高剛性側と低剛性側を示す模式図である。
第９の実施形態では、圧力伝達部３ａに、２つの非対称剛性部３ｄ１、３ｄ２が設けられた構造を有する。
圧力伝達部３ａは、第１〜第８の実施形態の圧力伝達部３ａに比し、軸方向に少し長く形成され、２つの非対称剛性部３ｄ１、３ｄ２は、軸方向において重ならない、異なる位置に設けられている。
非対称剛性部３ｄ１は、軸方向において素子設置部３ｂに近い位置に配置され、中心軸Ｏの＋方向側の、圧力伝達部３ａの外周側の一部をカットすることにより設けられている。非対称剛性部３ｄ２は、軸方向においてダイアフラム２に近い位置に配置され、中心軸Ｏの−方向側の、圧力伝達部３ａの外周側の一部をカットすることにより設けられている。
【００５１】
図１５（ｂ）に示されるように、素子設置部３ｂは、第１の実施形態と同様、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
図１５（ｃ）に示されるように、非対称剛性部３ｄ１が設けられた圧力伝達部３ａの領域ＸＶｃでは、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。また、図１５（ｄ）に示されるように、非対称剛性部３ｄ２が設けられた圧力伝達部３ａの領域ＸＶｄでは、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
【００５２】
第９の実施形態において、圧力伝達部３ａにおける非対称剛性部３ｄ１設けられた断面における高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、素子設置部３ｂの高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。また、第９の実施形態において、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄ２が設けられた断面における高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における、相対的な配置は、圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄ１が設けられた断面における高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。従って、第９の実施形態では、素子設置部３ｂ付近と非対称剛性部３ｄ１付近および非対称剛性部３ｄ２付近の３箇所を腹とする振動モードが誘起される。この振動モードは、非対称剛性部３ｄを有していない振動モードより波長が短いため、固有振動数が高い。その結果、ノッキング等の高周波成分を含む圧力波を受けても、振動が誘起されにくく、検出精度を向上することができる。
【００５３】
第９の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第９の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（１）、（２）を奏する。
【００５４】
第９の実施形態では、圧力伝達部３ａは、第１〜第８の実施形態の圧力伝達部３ａに比し、軸方向に少し長く形成されている。換言すれば、圧力検知部５がエンジン等の燃焼室から離れた位置に設置されている。これにより、使用時に圧力検知部５に伝達される燃焼室内の熱が抑制される。このため、圧力検知部５の温度上昇を抑制して、圧力検知部５の出力変動を抑えたり、耐熱性の低い安価な圧力検知素子を用いたりすることが可能となる。
【００５５】
通常、圧力伝達部３ａの軸方向の長さを長くすると、誘起される振動モードの波長が長くなり、固有振動数が低下する。このため、ノッキング等の高周波成分を含む圧力波を受けたとき振動モードが誘起されて、計測誤差が発生する。しかし、第９の実施形態では、２箇所に設けられた非対称剛性部３ｄ１、３ｄ２により、誘起されうる振動モードを、素子設置部３ｂと非対称剛性部３ｄの３箇所を腹とした波長の短いものにできるため、固有振動数の低下を抑制できる。その結果、ノッキング等の高周波成分を含む圧力波を受けても振動モードが誘起されず、計測誤差を抑制できる。
なお、第９の実施形態では、非対称剛性部３ｄ１、３ｄ２を２箇所設けた構造として例示したが、非対称剛性部を３箇所以上設ける構造としてもよい。
【００５６】
−第１０の実施形態−
図１６は、本発明の圧力センサの第１０の実施形態を示し、図１６（ａ）は素子設置部および非対称剛性部を含む要部断面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の領域ＸＶＩｂの高剛性側と低剛性側を示す模式図であり、図１６（ｃ）は、図１６（ａ）の領域ＸＶＩｃの高剛性側と低剛性側を示す模式図である。第１０の実施形態は、第１の実施形態に対し、素子設置部３ｂの、圧力検知部５を設置する素子設置面２１の反対側にカット面３ｇを設け、さらに、カット面３ｇの一部をカットして溝３ｈを設けた構造を有する。
【００５７】
カット面３ｇは、第１の実施形態における素子設置部３ｂの圧力検知部５を設置する素子設置面２１の反対側をカットして形成するので、素子設置部３ｂは、第１の実施形態の場合よりも厚さ（ｘ方向の長さ）が薄く形成されている。つまり、素子設置部３ｂの領域ＸＶＩｄは、素子設置部３ｂの他の領域ＸＶＩｂより薄肉とされた薄肉部である。これにより、圧力伝達ロッド３の素子設置部３ｂが設けられた断面における全体の剛性は、第１の実施形態の場合よりも低下し、圧力検知部５における歪量が増大するので、圧力検知感度を向上することができる。素子設置部３ｂの溝３ｈは、カット面３ｇからさらに中心軸Ｏ側にカットして設けられる。素子設置部３ｂの溝３ｈは、高剛性固定部３ｃとの境界部付近に設けられている。
【００５８】
素子設置部３ｂの溝３ｈが設けられていない領域ＸＶＩｂでは、素子設置部３ｂの厚さが第１の実施形の場合より薄いものの、中心軸Ｏに対する高剛性側と低剛性側の配置が変化することはなく、図１６（ｂ）に示されるように、第１の実施形態と同様、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
圧力伝達部３ａの非対称剛性部３ｄが設けられた領域ＸＶＩｃでは、第１の実施形態と同様、図１６（ｃ）に示されるように、中心軸Ｏより−ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が低剛性側である。また、図示はしないが、素子設置部３ｂに溝３ｈが設けられた断面における領域ＸＶＩｄでは、図１６（ｂ）と同様、中心軸Ｏより＋ｘ方向側が高剛性側であり、中心軸Ｏより−ｘ方向側が低剛性側である。
【００５９】
従って、圧力伝達部３ａにおいて非対称剛性部３ｄが設けられた高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置は、圧力伝達ロッド３において素子設置部３ｂが設けられた断面における高剛性側と低剛性側の、圧力伝達ロッド３の軸方向に直交する方向における相対的な配置とは、圧力伝達ロッド３の中心軸Ｏに対して逆である。
【００６０】
第１０の実施形態における他の構成は、第１の実施形態と同様である。
従って、第１０の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果（１）、（２）を奏する。
【００６１】
素子設置部３ｂの溝３ｈは、高剛性固定部３ｃとの境界部付近に設けられている。素子設置部３ｂの溝３ｈは、素子設置部３ｂの軸方向におけるエンジンの燃焼室から最も離れた位置に設けられている。これにより、圧力検知感度を更に向上させている。
溝３ｈによって圧力検知感度が向上する理由を、図１７を用いて以下に説明する。
【００６２】
図１７は、図１６（ａ）に示す受圧状態における圧力伝達ロッドの変形状態を示す図である。
第１０の実施形態では、圧力伝達ロッド３は、受圧時に、素子設置部３ｂの溝３ｈが設けられていない領域ＸＶＩｂでは、素子設置面２１を内側にして湾曲し、かつ、圧力伝達部３ａの領域ＸＶＩｃでは、非対称剛性部３ｄを内側にして湾曲するように変形する。第１０の実施形態では、第１の実施形態とは異なり、素子設置部３ｂの高剛性固定部３ｃ側に、溝３ｈが設けられている。溝３ｈが設けられた素子設置部３ｂの領域ＸＶＩｄは、溝３ｈが設けられていない素子設置部３ｂの領域ＸＶＩｂよりもｘ方向の長さである厚さが薄く、剛性が小さい。このため、溝３ｈが設けられた素子設置部３ｂの領域ＸＶＩｄは、溝３ｈを内側として湾曲する。従って、素子設置部３ｂにおける素子設置部３ｂを内側として湾曲する変形領域の軸方向の長さが溝３ｈの分だけ短くなる。このため、素子設置部３ｂにおける内側に向かって湾曲する変形の曲率が小さくなる。つまり、素子設置部３ｂの高剛性固定部３ｃ側に溝３ｈが設けられた第１０の実施形態の圧力伝達ロッド３では、溝３ｈを設けない第１の実施形態の圧力伝達ロッド３に比し、圧力波を受圧したとき、素子設置部３ｂの曲率が小さくなるように湾曲する。このため、圧力検知部の設置位置を含む範囲内で生じる歪量が増大し、圧力検知感度が向上する。
すなわち、第１０の実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）、（２）を奏し、特に、圧力検知感度を一層向上する効果を奏する。
【００６３】
なお、本願発明の圧力センサは、エンジン等の内燃機関の燃焼圧以外の他の圧力を検知する圧力センサに適用することが可能である。
【００６４】
上記では、種々の実施形態を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。上記各実施形態を組み合わせたり、変形をしたりしてもよく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１      圧力センサ
２      ダイアフラム
３      圧力伝達ロッド
３ａ    圧力伝達部
３ｂ    素子設置部
３ｃ    高剛性固定部
３ｄ、３ｄ１、３ｄ２    非対称剛性部
３ｅ    剛性向上材
３ｆ    溝
３ｇ    カット面
３ｈ    溝
５      圧力検知部
２１      素子設置面
Ｏ      圧力伝達ロッドの中心軸
Ｏ１     圧力伝達部とダイアフラムとの接触部の中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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