(57)【要約】【課題】受熱板を接合する接合部の破損や破壊を抑制できる筒内圧センサを提供すること。【解決手段】筒内圧センサは、筒状の筐体と、第１接合部により筐体と接合され、筐体の軸線に交差する方向に拡がりつつ筐体の開口を塞ぎ、受けた圧力に応じて変形するメンブレンと、メンブレンよりも先端側に配置され、第２接合部によりメンブレンと接合される受熱板と、筐体内に配置され、メンブレンの変形に伴って機械的ひずみが生じるダイアフラムと、ダイアフラム上に配置され、ダイアフラムの機械的ひずみ量を電気量に変換するセンサ素子と、を備える。筐体は、メンブレンの外周面に亘って配置された周状の先端部を備え、先端部は、受熱板の外周面にまで重なる。【選択図】図２
2020122776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側から後端側へと軸線に沿って延びる筒状の筐体と、
第１接合部により前記筐体と接合され、前記筐体の軸線に交差する方向に拡がりつつ前記筐体の開口を塞ぎ、受けた圧力に応じて変形するメンブレンと、
前記メンブレンよりも先端側に配置され、第２接合部により前記メンブレンと接合される受熱板と、
前記筐体内に配置され、前記メンブレンの変形に伴って機械的ひずみが生じるダイアフラムと、
前記ダイアフラム上に配置され、前記ダイアフラムの機械的ひずみ量を電気量に変換するセンサ素子と、を備える筒内圧センサであって、
前記筐体は、前記メンブレンの外周面に亘って配置された周状の先端部を備え、
前記先端部は、前記受熱板の外周面にまで重なる筒内圧センサ。
【請求項２】
前記受熱板の前記外周面の周方向の少なくとも一部と前記先端部の内周面との間には、隙間が形成されてなる請求項１記載の筒内圧センサ。
【請求項３】
前記受熱板の前記外周面の周方向の全部と前記先端部の前記内周面との間には、隙間が形成されてなる請求項２記載の筒内圧センサ。
【請求項４】
前記受熱板の先端面は、前記先端部よりも先端側に位置し、
前記先端部は、前記受熱板の前記外周面の軸線方向における距離Ｄの少なくとも半分以上重なる請求項１から３のいずれかに記載の筒内圧センサ。
【請求項５】
前記メンブレンは、前記第２接合部を介して前記受熱板に接合される本体部と、前記本体部の外周に位置し前記第１接合部を介して前記筐体に接合される縁部と、を備え、
前記距離Ｄ、前記本体部の厚さＴはＤ／Ｔ≦１を満たす請求項４記載の筒内圧センサ。
【請求項６】
０．３３≦Ｄ／Ｔ≦１を満たす請求項５記載の筒内圧センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の燃焼室内の圧力を検知する筒内圧センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に装着される筒内圧センサとして、筒状の筐体と、筐体に接合されると共に筐体の開口に配置され筒内圧力に応じて変形するメンブレンと、筐体内に配置され圧力によって変化する電気的特性を有するセンサ部と、を備えるものが知られている。この種の筒内圧センサでは、高温の燃焼ガスによってメンブレンが熱膨張した結果、センサ部がメンブレンの熱膨張による変形を検知してしまい、圧力の検知精度が低下する。そこで、燃焼ガスによるメンブレンの熱影響を減らすため、メンブレンに受熱板を接合し、メンブレンよりも先端側に受熱板を配置する技術が開示されている（特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−４０５１６号公報
【特許文献２】特開２０１７−１９４３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１及び２では、筐体とメンブレンとを接合する第１接合部が形成された界面や、メンブレンと受熱板とを接合する第２接合部が形成された界面が、それぞれ筒内圧センサの外部に露出している。このため、この２つの界面に燃焼室内の気流が流れ込み、筐体からメンブレン又はメンブレンから受熱板を引き剥がそうとする力が働き、その結果、第１接合部や第２接合部の破損や破壊が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、第１接合部や第２接合部の破損や破壊を抑制できる筒内圧センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために本発明の筒内圧センサは、先端側から後端側へと軸線に沿って延びる筒状の筐体と、第１接合部により筐体と接合され、筐体の軸線に交差する方向に拡がりつつ筐体の開口を塞ぎ、受けた圧力に応じて変形するメンブレンと、メンブレンよりも先端側に配置され、第２接合部によりメンブレンと接合される受熱板と、筐体内に配置され、メンブレンの変形に伴って機械的ひずみが生じるダイアフラムと、ダイアフラム上に配置され、ダイアフラムの機械的ひずみ量を電気量に変換するセンサ素子と、を備えるものであって、筐体は、メンブレンの外周面に亘って配置された周状の先端部を備え、先端部は、受熱板の外周面にまで重なる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の筒内圧センサによれば、メンブレンの外周面に亘って配置された周状の筐体の先端部が、受熱板の外周面にまで重なるので、第１接合部が形成された界面や第２接合部が形成された界面を先端部によって覆い隠すことで筒内圧センサの内部に配置することができる。その結果、２つの界面に流れ込む燃焼室内の気流を遮ることができる。これにより、筐体からメンブレンを引き剥がそうとする力やメンブレンから受熱板を引き剥がそうとする力が抑制されるので、第１接合部や第２接合部の破損や破壊を抑制できる。
【０００８】
請求項２記載の筒内圧センサによれば、受熱板の外周面の周方向の少なくとも一部と先端部の内周面との間には隙間が形成されてなるので、隙間の分だけ受熱板が熱膨張できる。受熱板の熱膨張が制限されると受熱板が撓むので、受熱板の撓みが、第２接合部を介してメンブレンに伝わり、筒内圧力に応じたメンブレンの変形以外の機械的ひずみがダイアフラムに生じ、圧力の検知精度の低下につながる。これを抑制できるので、請求項１の効果に加え、圧力の検知精度を向上できる。
【０００９】
請求項３記載の筒内圧センサによれば、受熱板の外周面の周方向の全部と先端部の内周面との間には隙間が形成されてなるので、請求項２の効果に加え、圧力の検知精度をさらに向上できる。
【００１０】
請求項４記載の筒内圧センサによれば、受熱板の先端面は先端部よりも先端側に位置し、先端部は、受熱板の外周面の軸線方向における距離の少なくとも半分以上重なる。これにより第２接合部が形成された界面に流れ込む気流をさらに遮ることができ、メンブレンから受熱板を引き剥がそうとする力をさらに抑制するので、請求項１から３のいずれかの効果に加え、第２接合部の破損や破壊をさらに抑制できる。
【００１１】
請求項５記載の筒内圧センサによれば、メンブレンの本体部は第２接合部を介して受熱板に接合され、本体部の外周に位置する縁部は第１接合部を介して筐体に接合される。受熱板の外周面の軸線方向における距離Ｄ、本体部の厚さＴはＤ／Ｔ≦１を満たすので、受熱板の厚さを本体部の厚さＴ以下にできる。本体部よりも受熱板が厚くならないようにできるので、本体部の変形を受熱板が妨げ難くなる。よって、請求項４の効果に加え、圧力の検知感度が低下しないようにできる。
【００１２】
請求項６記載の筒内圧センサによれば、０．３３≦Ｄ／Ｔ≦１を満たすので、受熱板が薄くなり過ぎないようにできる。これにより請求項５の効果に加え、メンブレンから受熱板を引き剥がそうとする力によって、第２接合部の界面や第２接合部の破損を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施の形態における筒内圧センサの部分断面図である。
【図２】筒内圧センサの断面図である。
【図３】図２のＩＩＩで示す部分の拡大図である。
【図４】図１の矢印ＩＶ方向から見た筒内圧センサの正面図である。
【図５】第２実施の形態における筒内圧センサの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は第１実施の形態における筒内圧センサ１０の部分断面図である。図２は筒内圧センサ１０の軸線Ｏを含む断面図であり、図３は図２のＩＩＩで示す部分の拡大図である。図２では筒内圧センサ１０の後端側の図示が省略されている。図１の紙面下側を筒内圧センサ１０の先端側、紙面上側を筒内圧センサ１０の後端側という（図２、図３及び図５においても同じ）。図１に示すように筒内圧センサ１０は、筐体１１、メンブレン３０及びダイアフラム４３を主に備えている。図１では、筐体１１の内側に配置されたケーブルの図示が省略されている（図２においても同じ）。
【００１５】
筐体１１は、耐熱性や耐ガス性のある金属材料（例えばステンレス鋼や低炭素鋼等）によって形成された軸線Ｏに沿って延びる円筒状の部材である。本実施形態では、筐体１１の内周面１２の、軸線Ｏに垂直な断面は円形である。筐体１１の外周面にはねじ部２１及び工具係合部２２が設けられている。ねじ部２１は、内燃機関（図示せず）に形成されたねじ穴に取り付けられるおねじである。工具係合部２２は、内燃機関への筒内圧センサ１０の取り付け及び取り外しに用いられるレンチ等の工具（図示せず）が係り合う部位である。
【００１６】
図２に示すように筐体１１は後端側から先端側へ、第１部材１３、第２部材１４が順に配置されている。第１部材１３は、少なくとも先端部が円筒状に形成される部材である。第２部材１４は、先端側に向かうにつれて縮径する外周面をもつ円環状の部材である。第２部材１４は、筐体１１の先端側の開口１６を構成する。
【００１７】
図３に示すように第２部材１４には、メンブレン３０の径方向の外側に位置する円筒状の先端部１８が設けられている。先端部１８には、軸線Ｏを中心とする円環状の先端向き面１７が形成されている。先端向き面１７は、第２部材１４の開口１６に連絡している。先端部１８の先端面１９は、先端向き面１７よりも先端側に位置する。
【００１８】
メンブレン３０は、筐体１１の開口１６を塞ぐ金属製の円形の薄い膜である。メンブレン３０は、円板状の本体部３１と、本体部３１の外周に位置する円環状の縁部３２と、が一体に成形されている。本実施形態では、メンブレン３０の先端面３０ａは軸線Ｏに垂直な平面である。縁部３２の厚さは本体部３１の厚さＴよりも薄い。縁部３２は先端部１８の先端向き面１７に当接している。本体部３１は、先端部１８の径方向の内側に配置されている。本体部３１の外周面３１ａは先端部１８に接触している。
【００１９】
受熱板３４は、メンブレン３０の先端面３０ａを覆う金属製の円形の薄い板である。先端部１８は、メンブレン３０の外周面３１ａ，３３に重なり、さらに受熱板３４の外周面３５にまで重なる。
【００２０】
メンブレン３０は、縁部３２の全周が、第１接合部３６により第２部材１４の先端向き面１７に接合されている。本実施形態では、第１接合部３６は、メンブレン３０の先端面３０ａのうち縁部３２に照射されたレーザビームにより形成された溶接部である。受熱板３４は、メンブレン３０のうち第１接合部３６よりも径方向の内側の部位に第２接合部３７により接合されている。本実施形態では、第２接合部３７は、受熱板３４の中心に照射されたレーザビームにより形成された点状の溶接部である。受熱板３４の中心に第２接合部３７が形成されているので、第２接合部３７が、受熱板３４の径方向の熱膨張収縮の影響をメンブレン３０に与え難くできる。
【００２１】
第１接合部３６のうちメンブレン３０の先端面３０ａに露出する部位３６ａは、受熱板３４の外周面３５よりも径方向の内側に位置し、受熱板３４の外周面３５と離隔されている。メンブレン３０の外周面３３は第１接合部３６に溶融しておらず、外周面３３の全体が残存している。
【００２２】
メンブレン３０の先端面３０ａは、先端部１８の先端面１９よりも後端側に位置する。受熱板３４の先端面３４ａは、先端部１８の先端面１９よりも先端側に位置する。先端部１８は、受熱板３４の外周面３５の軸線方向における距離Ｄの少なくとも半分以上に重なっている。受熱板３４の外周面３５の少なくとも一部と先端部１８の内周面２０との間には隙間３８が形成されている。距離Ｄは、本体部３１の厚さＴ以下である。
【００２３】
図４は図１の矢印ＩＶ方向から見た筒内圧センサ１０の正面図である。図４に示すように隙間３８は、受熱板３４の外周面３５（図３参照）の全部と先端部１８の内周面２０（図３参照）との間に形成されている。
【００２４】
図２に戻って説明する。メンブレン３０には、メンブレン３０の本体部３１の中央から軸線Ｏに沿って後端側へ延びる円柱状の伝達部材４０が設けられている。本実施形態では、メンブレン３０及び伝達部材４０は、ステンレス鋼などの金属材料を用いて、例えば鍛造や切削などによって一体に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、メンブレン３０と伝達部材４０とを別々に形成した後、溶接等によってメンブレン３０と伝達部材４０とを一体化することは当然可能である。
【００２５】
伝達部材４０と筐体１１の内周面１２との間に、接続部材４１及びダイアフラム４３が配置されている。接続部材４１は、伝達部材４０の径方向の外側に伝達部材４０に沿って配置される金属製の円筒状の部材である。接続部材４１には、接続部材４１の先端部から径方向の外側へ張り出す円環状の第１張出部４２が設けられている。
【００２６】
ダイアフラム４３は、接続部材４１と筐体１１の内周面１２との間に配置される金属製の円環状の部材である。ダイアフラム４３は、軸線Ｏに対して垂直に配置される円板状の膜部４４と、膜部４４の伝達部材４０側の部位から伝達部材４０に沿って先端側へ延びる円筒状の第１凸部４５と、膜部４４の筐体１１側の部位から筐体１１の内周面１２に沿って先端側へ延びる円筒状の第２凸部４６と、を備えている。第２凸部４６の軸線方向の長さは第１凸部４５の軸線方向の長さよりも短い。第２凸部４６には、第２凸部４６の軸線方向の中央付近から径方向の外側へ張り出す円環状の第２張出部４７が設けられている。
【００２７】
第１凸部４５は、接続部材４１の第１張出部４２よりも後端側に配置されている。第１凸部４５の先端は、第１張出部４２に突き当てられている。ダイアフラム４３の第２張出部４７は、第１部材１３と第２部材１４との間に配置されている。膜部４４、第１凸部４５、第２凸部４６及び第２張出部４７は一体に成形されている。
【００２８】
ダイアフラム４３にはセンサ素子４８が固定されている。センサ素子４８は、ダイアフラム４３の機械的ひずみ量を電気量に変換するピエゾ抵抗式のひずみゲージである。センサ素子４８は、膜部４４の軸線Ｏを挟んだ２箇所に２つが固定されている。
【００２９】
センサ素子４８は、接着剤などの接合材によって形成された接続部４９により膜部４４の上に固定されている。接続部４９は、膜部４４の後端側を向く面に形成されている。センサ素子４８の出力信号は、センサ素子４８に接続されたケーブル（図示せず）により、筒内圧センサ１０に内蔵された電気回路（図示せず）に伝達され、その電気回路により筒内圧力が算出される。
【００３０】
第３接合部５０は、伝達部材４０の後端部を接続部材４１の後端部に接合する。第４接合部５１は、接続部材４１の先端部を第１凸部４５の先端部に接合する。第３接合部５０は、第４接合部５１よりも後端側に位置する。本実施形態では、第３接合部５０及び第４接合部５１はレーザビームの照射により形成された溶接部である。第４接合部５１は、第２凸部４６の先端部よりも先端側に位置する。接続部４９は、第３接合部５０よりも先端側に位置する。接続部４９は、第４接合部５１よりも後端側に位置する。
【００３１】
第５接合部５２は、第２部材１４の後端部を、全周に亘って第２張出部４７に接合する。第６接合部５３は、第１部材１３の先端部を、全周に亘って第２張出部４７に接合する。本実施形態では、第５接合部５２及び第６接合部５３はレーザビームの照射により形成された溶接部である。
【００３２】
ダイアフラム４３の第１凸部４５のうち第４接合部５１よりも後端側の部位と接続部材４１との間に、隙間５５が形成されている。隙間５５は第１凸部４５の全周に亘って形成されている。ダイアフラム４３の第２凸部４６のうち第６接合部５３よりも後端側の部位と第１部材１３との間に、隙間５６が形成されている。隙間５６は第１部材１３の全周に亘って形成されている。
【００３３】
筒内圧センサ１０の筐体１１、メンブレン３０、伝達部材４０、接続部材４１及びダイアフラム４３は、例えば以下の順に接合される。まず、ダイアフラム４３の先端側からダイアフラム４３に接続部材４１を挿入した後、第４接合部５１によりダイアフラム４３と接続部材４１とを接続する。
【００３４】
これとは別に、伝達部材４０が設けられたメンブレン３０の縁部３２を第２部材１４の先端向き面１７に当接した後、第１接合部３６により縁部３２を第２部材１４に接合する。次いで、メンブレン３０に受熱板３４を第２接合部３７により接合する。伝達部材４０を接続部材４１に挿入し、第２部材１４の後端部を第２張出部４７に突き当てた後、第３接合部５０により伝達部材４０と接続部材４１とを接合する。最後に、第５接合部５２により第２部材１４と第２張出部４７とを接合し、その後、第６接合部５３により第１部材１３とダイアフラム４３とを接合する。
【００３５】
筒内圧センサ１０は、内燃機関（図示せず）に形成されたねじ穴にねじ部２１が取り付けられると、第２部材１４の外周面が内燃機関に押し付けられ、先端部１８の先端面１９及び受熱板３４が燃焼室に露出する。燃焼室に露出した先端面１９及び受熱板３４は、燃焼室内の気流（スワールやタンブル等）に曝される。
【００３６】
筒内圧センサ１０は、燃焼室の圧力（筒内圧力）を受けてメンブレン３０が撓むと、伝達部材４０が軸線方向に変位する。伝達部材４０の変位は、第３接合部５０、接続部材４１、第４接合部５１を介して、ダイアフラム４３の第１凸部４５に伝達される。ダイアフラム４３の第２凸部４６に設けられた第２張出部４７は筐体１１に固定されているので、第１凸部４５の軸線方向の変位により膜部４４に機械的ひずみが生じる。センサ素子４８は膜部４４の機械的ひずみ量に応じた出力信号を発生する。筒内圧センサ１０に内蔵された電気回路（図示せず）は、センサ素子４８の出力信号に基づいて筒内圧力を算出する。
【００３７】
しかし、メンブレン３０は第１接合部３６を介して縁部３２が筐体１１に接合されているので、高温の燃焼ガスによってメンブレン３０が熱膨張すると、膨張した分だけメンブレン３０に撓みが生じる。筒内圧力に応じたメンブレン３０の撓みに、熱膨張による撓みが加わると、筒内圧力に応じたメンブレン３０の変形以外の機械的ひずみがダイアフラム４３に生じるので、圧力の検知精度の低下につながる。これを防ぐため、第２接合部３７を介してメンブレン３０に受熱板３４が接合される。メンブレン３０よりも先端側に配置された受熱板３４は、燃焼ガスによるメンブレン３０の熱影響を減らす。
【００３８】
また、先端部１８はメンブレン３０の外周面３３に亘って配置され、受熱板３４の外周面３５にまで先端部１８が重なる。そのため、第１接合部３６が形成された界面Ｓ１（図３参照）や、第２接合部３７が形成された界面Ｓ２（図３参照）を、先端部１８により覆い隠すことで筒内圧センサ１０の内部に配置できる。これにより、２つの界面Ｓ１，Ｓ２に流れ込む燃焼室内の気流を遮ることができる。その結果、第２部材１４からメンブレン３０を引き剥がそうとする力やメンブレン３０から受熱板３４を引き剥がそうとする力が抑制されるので、第１接合部３６や第２接合部３７の破損や破壊を抑制できる。
【００３９】
先端部１８は、受熱板３４の外周面３５の軸線方向における距離Ｄの少なくとも半分以上に重なるので、受熱板３４の外周面３５のうち距離Ｄの半分未満の部位に先端部１８が重なる場合に比べ、第２接合部３７が形成された界面Ｓ２に流れ込む気流をさらに遮ることができる。メンブレン３０から受熱板３４を引き剥がそうとする力をさらに抑制できるので、第２接合部３７の破損や破壊をさらに抑制できる。
【００４０】
受熱板３４の外周面３５の周方向の少なくとも一部と先端部１８の内周面２０との間には隙間３８が形成されてなるので、隙間３８の分だけ受熱板３４が熱膨張できる。先端部１８によって受熱板３４の熱膨張が制限されると受熱板３４が撓むので、受熱板３４の撓みが、第２接合部３７を介してメンブレン３０に伝わり、筒内圧力に応じたメンブレン３０の変形以外の機械的ひずみがダイアフラム４３に生じ、圧力の検知精度の低下につながる。これを抑制できるので、圧力の検知精度を向上できる。特に、受熱板３４の外周面３５の周方向の全部と先端部１８の内周面２０との間に隙間３８が形成されてなるので、圧力の検知精度をさらに向上できる。
【００４１】
受熱板３４の厚さＤが、メンブレン３０の本体部３１の厚さＴ以下なので、本体部３１の変形を受熱板３４が妨げ難くなる。よって、圧力の検知感度が低下しないようにできる。
【００４２】
第１接合部３６のうちメンブレン３０の先端面３０ａに露出する部位３６ａは、受熱板３４の外周面３５よりも径方向の内側に位置し、第１接合部３６の全体が受熱板３４の外周面３５と離隔されているので、燃焼ガスに第１接合部３６が曝され難くできる。その結果、燃焼ガスの影響による第１接合部３６の劣化を抑制できる。
【００４３】
筐体１１の先端部１８に先端向き面１７が形成されているので、筒内圧センサ１０を製造するときに、メンブレン３０を先端向き面１７に当接させてメンブレン３０の軸線方向の位置決めができる。よって、第１接合部３６を介してメンブレン３０と第２部材１４とを接合し易くできる。
【００４４】
メンブレン３０の本体部３１よりも厚さの薄い縁部３２と先端向き面１７とが第１接合部３６によって接合されているので、第１接合部３６の幅（軸線Ｏに垂直な方向の寸法）が狭くても第１接合部３６の溶込み深さを確保し、第１接合部３６の機械的強度を確保できる。第１接合部３６の幅を狭くできるので、第１接合部３６の全体を受熱板３４の外周面３５と離隔させ易くすることができる。その結果、燃焼ガスに第１接合部３６が曝され難くできる。さらに、縁部３２よりも厚い本体部３１の外周面３１ａが第２部材１４に接触しているので、本体部３１によってメンブレン３０の機械的強度を確保できる。
【００４５】
図５を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施形態では、筐体１１の先端向き面１７にメンブレン３０が接合される場合について説明した。これに対し第２実施形態では、先端部６４の内周面６６にメンブレン６７が接合される場合について説明する。なお、第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５は第２実施の形態における筒内圧センサ６０の軸線Ｏを含む部分断面図である。図５では筒内圧センサ６０の軸線Ｏを境にした半分の図示および軸線方向の後端側の図示が省略されている。
【００４６】
図５に示すように筒内圧センサ６０の筐体６１は、ダイアフラム４３（図２参照）の第２張出部４７を介して第１部材１３に接合された第２部材６２を備えている。第２部材６２は、筐体６１の先端側の開口６３を構成する。第２部材６２は、メンブレン６７の径方向の外側に位置する円筒状の先端部６４を有している。
【００４７】
メンブレン６７は、筐体６１の開口６３を塞ぐ金属製の円形の薄い膜である。メンブレン６７には、メンブレン６７の中央から軸線Ｏに沿って後端側へ延びる円柱状の伝達部材４０が設けられている。先端部６４は、メンブレン６７の外周面６８の全周に亘って位置する。受熱板６９は、メンブレン６７の先端面６７ｃを覆う金属製の円形の薄い板である。先端部６４は、メンブレン６７の外周面６８に重なり、さらに受熱板６９の外周面７０にまで重なる。
【００４８】
メンブレン６７は、メンブレン６７の外周面６８の全周が、第１接合部７１を介して第２部材６２に接合されている。第１接合部７１はメンブレン６７の径方向の外側の部位に形成されているから、第１接合部７１はメンブレン６７の縁部６７ｂに形成されていると言える。メンブレン６７の縁部６７ｂは、メンブレン６７のうち第１接合部７１の径方向の内側の端から外周面６８までの部位である。
【００４９】
本実施形態では、第１接合部７１は、メンブレン６７の先端面６７ｃから第２部材６２に向けて照射されたレーザビームにより形成された溶接部である。受熱板６９は、メンブレン６７のうち第１接合部７１よりも径方向の内側の部位に第２接合部７２を介して接合されている。本実施形態では、第２接合部７２は、受熱板６９が軸線Ｏと交わる位置に設けられている。第２接合部７２は、受熱板６９の中心に照射されたレーザビームにより形成された溶接部である。
【００５０】
第１接合部７１のうちメンブレン６７の先端面６７ｃに露出する部位７１ａは、受熱板６９の外周面７０よりも径方向の内側に位置し、受熱板６９の外周面７０と離隔されている。第１接合部７１の形成によって一部が消失（溶融）したメンブレン６７の外周面６８は、軸線方向の全長のうち一部が残存している。
【００５１】
メンブレン６７の先端面６７ｃは、先端部６４の先端面６５よりも後端側に位置する。受熱板６９の先端面６９ａは、先端部６４の先端面６５よりも先端側に位置する。先端部６４は、受熱板６９の外周面７０の軸線方向における距離Ｄの少なくとも半分以上に重なっている。受熱板６９の外周面７０の周方向の少なくとも一部と先端部６４の内周面６６との間には隙間７３が形成されている。距離Ｄは、メンブレン６７の本体部６７ａの厚さＴ以下である。本体部６７ａは、第１接合部７１が形成されたメンブレン６７の縁部６７ｂより径方向の内側の部分を指す。本実施形態では、隙間７３は受熱板６９の外周面７０の周方向の全部と先端部６４の内周面６６との間に形成されている。
【００５２】
筒内圧センサ６０によれば、筐体６１の先端部６４が、メンブレン６７の外周面６８に亘って位置し、受熱板６９の外周面７０にまで重なるので、第１接合部７１が形成された界面Ｓ３や、第２接合部７２が形成された界面Ｓ４を、先端部６４によって覆い隠すことで筒内圧センサ６０の内部に配置できる。これにより、２つの界面Ｓ３，Ｓ４に流れ込む燃焼室内の気流を遮ることができる。その結果、第２部材６２からメンブレン６７を引き剥がそうとする力やメンブレン６７から受熱板６９を引き剥がそうとする力が抑制されるので、第１接合部７１や第２接合部７２の破損や破壊を抑制できる。
【００５３】
第１接合部７１のうちメンブレン６７の先端面６７ｃに露出する部位７１ａは、受熱板６９の外周面７０よりも径方向の内側に位置し、第１接合部７１の部位７１ａが受熱板６９の外周面７０と離隔されているので、燃焼ガスに第１接合部７１が曝され難くできる。その結果、燃焼ガスの影響による第１接合部７１の劣化を抑制できる。
【００５４】
受熱板６９の厚さＤが、メンブレン６７の本体部６７ａの厚さＴ以下なので、本体部６７ａの変形を受熱板６９が妨げ難くなる。よって、圧力の検知感度が低下しないようにできる。
【実施例】
【００５５】
本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（試験１）
第１実施形態における筒内圧センサの、本体部３１の厚さＴ及び受熱板３４の外周面３５の軸線方向における距離Ｄが異なる種々のサンプル１−１８を作製した。各サンプルは、距離Ｄの半分の位置に先端部１８の先端面１９が位置するように、先端部１８の軸線方向の長さを設定した。各サンプルは、厚さＴ、距離Ｄ及び先端部１８の軸線方向の長さ以外の寸法は一定にした。
【００５７】
直列４気筒１．３リットルのエンジンの燃焼室の圧力を測定するように、エンジンに各サンプルを取り付けた。エンジンの回転数１５００ｒｐｍ、トルク４０Ｎｍの条件のときに各サンプルのセンサ素子４８が出力する電圧の波形を取得した。同じ条件において基準センサ（例えばＡＶＬ社製ＺＩ３１）が出力する電圧の波形を取得し、基準センサの測定値と各サンプルの測定値との差（誤差）を求めた。サンプル１−１８のＤ（ｍｍ），Ｔ（ｍｍ），Ｄ／Ｔ及び誤差（％）を表１に記した。
【００５８】
【表１】
2020122776.tif 000003
表１に示すようにＤ／Ｔ≦１．０のサンプル１−１４は誤差が２．０％未満であった。これに対し、Ｄ／Ｔ＞１．０のサンプル１５−１８は誤差が２．０％以上であった。Ｄ／Ｔ≦１．０を満たすことにより、圧力の検知感度を確保できることが明らかになった。Ｄ／Ｔ≦１を満たせば受熱板３４の厚さを本体部３１の厚さＴ以下にできるので、本体部３１よりも受熱板３４が厚くならないようにできる。その結果、本体部３１の変形を受熱板３４が妨げ難くなり、圧力の検知感度を確保できたと推察される。
【００５９】
（試験２）
サンプル１−１８における各サンプルを直列４気筒１．３リットルのエンジンに取り付け、エンジンのアイドリング１分間、ＷＯＴ（吸気絞り弁全開）１分間を繰り返して１００時間稼働した。その後、各サンプルの軸線Ｏを含む第２接合部３７の切断面を顕微鏡で観察して、第２接合部３７と受熱板３４との界面の全長のうち破壊している界面の長さの割合を算出した。破壊した界面は酸化されているので、接合が維持されている界面と剥離した界面とを判別できる。サンプル１−１８のうち界面の破壊が５０％以上のサンプルはＢと評価し、界面の破壊が５０％未満のサンプルはＡと評価した。結果は表１の「破壊」の欄に記した。
【００６０】
表１に示すようにＤ／Ｔ≧０．３３のサンプル６−１８は評価がＡであった。サンプル６−１８は受熱板３４が薄くなり過ぎないようにできるので、第２接合部３７の強度を確保できたと推察される。試験１及び試験２によれば、０．３３≦Ｄ／Ｔ≦１を満たすことにより、圧力の検知感度の確保および信頼性を向上できることが明らかになった。第２実施形態における筒内圧センサにおいても、これと同じことがいえる。
【００６１】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６２】
実施形態では、筐体１１，６１が、軸線方向に配置された第１部材１３及び第２部材１４，６２を備える場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。筐体１１，６１を構成する部材の形状や数は適宜設定できる。
【００６３】
実施形態では、メンブレン３０，６７の変形を筐体１１，６１の後端側へ伝達する伝達部材４０とダイアフラム４３との間に円筒状の接続部材４１が配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接続部材４１の形状は任意に設定できる。
【００６４】
実施形態では、伝達部材４０とダイアフラム４３との間に接続部材４１が配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接続部材４１を省略して、伝達部材４０に直接ダイアフラム４３を接合することは当然可能である。
【００６５】
実施形態では、センサ素子４８が固定された膜部４４から先端側に向かって第１凸部４５及び第２凸部４６が突出するダイアフラム４３を備える場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１凸部４５及び第２凸部４６のいずれか又は両方が、膜部４４から後端側に突出するダイアフラム４３を用いることは当然可能である。
【００６６】
実施形態では、第１接合部３６，７１の形成によってメンブレン３０，６７の外周面３５，６８の少なくとも一部が残存する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１接合部３６，７１を形成してメンブレン３０，６７の外周面３５，６８を全て消失（溶融）させることは当然可能である。メンブレン３０，６７の外周面３５，６８が第１接合部３６，７１に全て溶融した場合は、請求項の「メンブレンの外周面に亘って位置する先端部」という記載の「メンブレンの外周面」とは、メンブレンと第１接合部との界面のことをいう。
【００６７】
実施形態では、受熱板３４，６９の外周面３５，７０と先端部１８，６４の内周面２０，６６との隙間３８，７３が、受熱板３４，６９の外周面３５，７０の全周に亘って設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。受熱板３４，６９の外周面３５，７０の周方向の一部が先端部１８，６４の内周面２０，６６に接触していても良い。
【００６８】
実施形態では、第１接合部３６，７１及び第２接合部３７，７２がレーザ溶接により形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。他の接合方法により接合部を形成することは当然可能である。他の接合方法としては、例えば電子ビーム溶接が挙げられる。
【００６９】
実施形態では、受熱板３４，６９の中心に点状の第２接合部３７，７２が形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２接合部３７，７２を環状などの他の形状にすることは当然可能である。
【００７０】
第１実施形態では、本体部３１よりも薄い縁部３２をメンブレン３０に設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。縁部３２の厚さを本体部３１の厚さと同じにすることは当然可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０，６０    筒内圧センサ
１１，６１    筐体
１２          筐体の内周面
１６，６３    筐体の開口
１８，６４    先端部
２０，６６    先端部の内周面
３０，６７    メンブレン
３１，６７ａ  本体部
３２，６７ｂ  縁部
３３，６８    メンブレンの外周面
３４，６９    受熱板
３５，７０    受熱板の外周面
３６，７１    第１接合部
３７，７２    第２接合部
３８，７３    隙間
４３          ダイアフラム
４８          センサ素子
Ｄ            距離
Ｏ            軸線
Ｔ            本体部の厚さ
【図１】
2020122776.tif 000004
【図２】
2020122776.tif 000005
【図３】
2020122776.tif 000006
【図４】
2020122776.tif 000007
【図５】
2020122776.tif 000008