(57)【要約】【課題】ウェイトを主体金具にネジ止めせずに固定し、内部の絶縁性低下を抑制するとともに、製造コストの低減を図ることができる非共振型ノッキングセンサを提供する。【解決手段】金具側筒状部１３及び金具側鍔部１５を含む主体金具９と、圧電素子１７と、金具側鍔部との間に圧電素子を挟んで配置されるウェイト１９と、金具側筒状部の外周面に固定されつつ、ウェイトを金具側鍔部に向かって押し付けて固定する固定部３３と、を有するセンサ本体と、樹脂成形体３と、を備える非共振型ノッキングセンサ１であって、固定部は、金具側筒状部の外周面に固定される固定側筒状部３３ｔ、および、固定側筒状部におけるウェイト側の端部から径方向外側に向かって延びるとともに、ウェイトを金具側鍔部に向かって押し付ける固定側鍔部３３ｆを有し、固定側筒状部は、自身の軸方向の両端縁Ｅ，Ｆの中間位置で、金具側筒状部の外周面に溶接固定されている。【選択図】図４
2014119411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成された金具側筒状部、および、該金具側筒状部における一方の端部から径方向外側に向かって延びる金具側鍔部を含む主体金具と、
貫通孔に前記金具側筒状部が挿通された圧電素子と、
貫通孔に前記金具側筒状部が挿通され、前記金具側鍔部との間に前記圧電素子を挟んで配置されるウェイトと、
貫通孔に前記金具側筒状部が挿通され、前記金具側筒状部の外周面に固定されつつ、前記ウェイトを前記金具側鍔部に向かって押し付けて固定する固定部と、
を有するセンサ本体と、
該センサ本体を樹脂で被覆して形成された樹脂成形体と、
を備える非共振型ノッキングセンサであって、
前記固定部は、前記金具側筒状部の外周面に固定される固定側筒状部、および、該固定側筒状部における前記ウェイト側の端部から径方向外側に向かって延びるとともに、前記ウェイトを前記金具側鍔部に向かって押し付ける固定側鍔部を有し、
前記固定側筒状部は、自身の軸方向の両端縁の中間位置で、前記金具側筒状部の外周面に溶接固定されていることを特徴とする非共振型ノッキングセンサ。
【請求項２】
前記固定側鍔部は自身の外周側が前記ウェイト側へ向かって立ち下がり、面方向に弾性的に撓むようになっていることを特徴とする請求項１に記載の非共振型ノッキングセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関におけるノッキング振動の検出に用いられる非共振型ノッキングセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関には、ノッキング現象を検出するノッキングセンサが配置されており、ノッキングセンサから出力された検出信号に応じて、ノッキング現象の発生を抑制する制御が行われている。具体的には、ノッキングセンサの出力信号に応じて、内燃機関における点火プラグの点火時期を変更する遅角制御が行われている。
【０００３】
上記したノッキングセンサとしては、内燃機関のシリンダブロック等へ取付けるための取付孔を中心部に有する、いわゆるセンターホール式非共振型のノッキングセンサが知られている（特許文献１）。このノッキングセンサは、金具側筒状部とその一端に位置する金具側鍔部とを有する主体金具を備え、金具側筒状部の外周に金具側鍔部側から順に、それぞれ環状の絶縁部材、圧電素子、及びウェイトを挿通して構成されている。そして、金具側筒状部の外周面の雄ネジ部にウェイトをネジ止めすることによりウェイトを係止し、金具側鍔部とウェイトとの間に圧電素子を挟んで固定している。さらに、主体金具に絶縁部材、圧電素子、ウェイト等を組み付けた内部部品（センサ本体）全体が樹脂によって被覆されることで、ノッキングセンサは構成されている。なお、金具側筒状部の内面が上記した取付孔となっている。
ところが、上記ノッキングセンサは、ウェイトを主体金具に螺合して係止するため、螺合の際に金属粉が発生し、圧電素子の周囲に付着して、圧電素子と主体金具間との間での絶縁性を低下させるおそれがある。又、ウェイトや主体金具のネジ加工のコストが高いという問題がある。
このようなことから、ウェイトや主体金具のネジ加工を不要とし、ウェイトを主体金具に溶接固定する技術が開発されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８５４１４号公報（図１）
【特許文献２】特開２００９−１７５０１５号公報（図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２記載の技術の場合、ウェイトの上面を、主体金具の金具側筒状部の後端よりも後端側（鍔部の反対側）に位置させ、金具側筒状部の後端とウェイトの内面との間の隅部を金具側筒状部の内側から全周溶接している。このため、特許文献１記載のノッキングセンサのように、金具側筒状部がウェイトの上面よりも後端側に突出している場合には、この溶接方法を適用できないという問題がある。
一方、図６に示すように、金具側筒状部１３の外側からウェイト１９を直接溶接することは困難である。つまり、溶接する際には、主体金具９を回転させながら、ウェイト１９の上面と金具側筒状部１３の外周面との境界（隅部）を溶接位置Ｐとし、斜め上方から溶接位置Ｐに向かってレーザ溶接等を行う。ところが、一般に主体金具９は、金属の鍛造及び切削加工で製造され、その金具側鍔部１５の底面の平面度や、金具側筒状部１３の軸方向の垂直度には一定のぶれ（公差）がある。そのため、主体金具９を回転させると、隅部（溶接位置Ｐ）が規定位置Ｂから軸方向上方位置Ａ又は下方位置Ｃへ変動し、隅部から外れた位置が溶接されるため、位置Ａ、Ｃ近傍でウェイト１９が金具側筒状部１３に溶接されずに溶接不良が生じる。
そこで、本発明は、ウェイトを主体金具にネジ止めせずに固定し、内部の絶縁性低下を抑制するとともに、製造コストの低減を図ることができる非共振型ノッキングセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の非共振型ノッキングセンサは、筒状に形成された金具側筒状部、および、該金具側筒状部における一方の端部から径方向外側に向かって延びる金具側鍔部を含む主体金具と、貫通孔に前記金具側筒状部が挿通された圧電素子と、貫通孔に前記金具側筒状部が挿通され、前記金具側鍔部との間に前記圧電素子を挟んで配置されるウェイトと、貫通孔に前記金具側筒状部が挿通され、前記金具側筒状部の外周面に固定されつつ、前記ウェイトを前記金具側鍔部に向かって押し付けて固定する固定部と、を有するセンサ本体と、該センサ本体を樹脂で被覆して形成された樹脂成形体と、を備える非共振型ノッキングセンサであって、前記固定部は、前記金具側筒状部の外周面に固定される固定側筒状部、および、該固定側筒状部における前記ウェイト側の端部から径方向外側に向かって延びるとともに、前記ウェイトを前記金具側鍔部に向かって押し付ける固定側鍔部を有し、前記固定側筒状部は、自身の軸方向の両端縁の中間位置で、前記金具側筒状部の外周面に溶接固定されている。
この非共振型ノッキングセンサによれば、金具側筒状部の外周にウェイトを直接溶接する場合に比べ、軸方向に固定側筒状部と金具側筒状部の重なり部分が長くなる。そのため、軸方向に溶接位置がぶれても上記重なり部分の一部が溶接位置の範囲内に位置するので、溶接不良を防止して確実に溶接することができる。さらにウェイトを主体金具にネジ止めすることを不要として金属粉の発生による絶縁性低下を抑制するとともに、非共振型ノッキングセンサ全体の製造コストを低減することができる。
さらに、固定側筒状部を金具側筒状部に挿入するので、固定側筒状部がガイドとなると共に金具側筒状部に広い面積で接し、固定部を精度よく、かつ確実に金具側筒状部に固定することができる。
【０００７】
前記固定側鍔部は自身の外周側が前記ウェイト側へ向かって立ち下がり、面方向に弾性的に撓むようになっていてもよい。
この非共振型ノッキングセンサによれば、経時により非共振型ノッキングセンサの絶縁部材がクリープ変形してセンサ本体が面方向に収縮しても、固定側鍔部が面方向に弾性的に膨らみ、ウェイトと固定側鍔部の間に隙間が生じることを防止し、ウェイトを確実に固定することができる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ウェイトを主体金具にネジ止めせずに固定し、内部の絶縁性低下を抑制するとともに、製造コストの低減を図ることができる非共振型ノッキングセンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る非共振型ノッキングセンサの外観を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る非共振型ノッキングセンサの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る非共振型ノッキングセンサの断面図である。
【図４】ウェイトを主体金具に溶接する方法を示す図である。
【図５】固定部の変形例を示す図である。
【図６】ウェイトを主体金具に直接溶接する従来の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１〜図３を参照し、本発明の実施形態に係る非共振型ノッキングセンサについて説明する。
図１は非共振型ノッキングセンサの外観を示し、図２は非共振型ノッキングセンサの分解斜視図を示し、図３は非共振型ノッキングセンサを軸方向に破断した断面図を示している。
図１において、非共振型ノッキングセンサ１は、内燃機関のシリンダブロック等へ取付けるための取付孔１１(図２、図３参照)を中心部に有する、いわゆるセンターホール式非共振型のノッキングセンサである。非共振型ノッキングセンサ１は、樹脂モールド材料である合成樹脂（例えばナイロン６６）製の樹脂成形体３により覆われている。この樹脂成形体３は、上部がテーパ状に成形された円柱形状の素子収納部５と、図示しない点火時期制御装置からのコネクタを接続するコネクタ部７とから構成されている。
図２及び図３に示すように、非共振型ノッキングセンサ１は、金属材料（例えばＳＰＨＤ、ＳＷＣＨ２５Ｋ）からなる主体金具９を備えており、主体金具９は、ボルトを挿通するための取付孔１１を有する円筒形状の金具側筒状部１３と、金具側筒状部１３の一端部（図２の下側）から径方向外側に向かって延びる金具側鍔部１５とを有している。なお、金具側筒状部１３の外周面には、雄ネジ部が設けられていない。
この主体金具９の金具側鍔部１５の厚み方向（面方向）の一面（図２の上面）側には、金具側筒状部１３の外周に挿通される貫通孔を有する環状（円筒形状）で、圧電セラミックス（例えばＰＺＴ）からなる圧電素子１７が載置されている。
また、圧電素子１７の上面側には、金具側筒状部１３の外周に挿通される貫通孔を有する環状（円筒形状）で、錘としての効果を発揮する比重を有する金属材料（例えばＳＭＦ４０５０）からなるウェイト１９が載置されている。なお、ウェイト１９の貫通孔の内面には雌ネジ部が設けられていない。
【００１１】
金具側鍔部１５と圧電素子１７との間、及びウェイト１９と圧電素子１７との間、即ち圧電素子１７の厚み方向の両側には、導電材料（例えば黄銅）からなる出力端子２１、２３が、それぞれ圧電素子１７と接するように配置されている。なお、出力端子２１、２３のうち圧電素子１７と接する部分は環状であり、この環状部の一端から径方向外側に、長片状のリード部が延びている。
また、金具側鍔部１５と出力端子２１との間、及び出力端子２３とウェイト１９との間には、絶縁性を有するフィルム状の合成樹脂（例えばＰＥＴ）からなる環状の絶縁体２５、２７がそれぞれ配置され、出力端子２１、２３が主体金具９の鍔部１５やウェイト１９と短絡しないようにされている。
そして、圧電素子１７とウェイト１９と出力端子２１、２３（環状部分）と絶縁体２５、２７との内周面と、金具側筒状部１３の外周面との間には、環状の内部空間２０（図３参照）が形成されており、この環状の内部空間２０にも上記樹脂が充填されている。
【００１２】
更に、ウェイト１９の上面側には、固定部３３が取り付けられている。固定部３３は、筒状に形成された固定側筒状部３３ｔと、固定側筒状部３３ｔにおけるウェイト１９側の端部から径方向外側に向かって延びる固定側鍔部３３ｆを有している。固定側筒状部３３ｔの内側は金具側筒状部１３の外周に挿通される貫通孔３３ｈになっている。又、略円板状の固定側鍔部３３ｆがウェイト１９を金具側鍔部１５方向（同図下方）へ押し付けて固定する。
固定部３３は、バネ性の金属材料（例えばＳＫ−５Ｍ）からなり、固定側筒状部３３ｔの径方向に対向する２箇所にて、軸方向に切れ目が形成され、この切れ目が固定側鍔部３３ｆの径方向外側に向かって外周縁より内側の所定位置まで延びて開口部３３ｒが形成されている。この開口部３３ｒも固定部３３の面方向に貫通し、上記内部空間２０に樹脂を流入させる通路（図３の矢印参照）をなしている。
なお、主体金具９、圧電素子１７、ウェイト１９、固定部３３、及び必要に応じて絶縁体２５、２７を、「センサ本体」と称する。又、金具側筒状部１３の軸方向を「面方向」とする。
【００１３】
そして、固定側筒状部３３ｔを金具側筒状部１３に挿入し、固定側鍔部３３ｆにてウェイト１９を下方へ押圧しつつ、固定側筒状部３３ｔの外周面をレーザ溶接等で溶接部Ｗにて溶接することで、固定側筒状部３３ｔが金具側筒状部１３の外周面に固定されている。
ここで、図４に示すように、溶接部Ｗを、軸方向に沿って固定側筒状部３３ｔの両端縁Ｅ，Ｆの中間に位置させるのは以下の理由による。つまり、溶接の際、主体金具９を回転させながら、ほぼ水平方向から固定側筒状部３３ｔの溶接位置Ｐに向かってレーザ溶接等を行う。ところが、一般に主体金具９は、金属の鍛造及び切削加工で製造され、その金具側鍔部１５の底面の平面度や、金具側筒状部１３の軸方向の垂直度には一定のぶれ（公差）がある。そのため、主体金具９を回転させると、溶接位置Ｐが規定位置Ｂから軸方向上方位置Ａ又は下方位置Ｃへ変動する。この場合、仮に位置Ａ、Ｃで軸方向に固定側筒状部３３ｔを外れると、位置Ａ、Ｃ近傍でウェイト１９が固定側筒状部３３ｔに溶接されずに溶接不良が生じる。そこで、固定側筒状部３３ｔが軸方向に変動しても、溶接位置Ｐに固定側筒状部３３ｔが確実に介在するよう、固定側筒状部３３ｔの両端縁Ｅ，Ｆの間（両端縁Ｅ，Ｆを含まない領域）に溶接部Ｗが位置するよう、溶接位置Ｐを設定する。
なお、固定側筒状部３３ｔの先端Ｆ（固定側鍔部３３ｆ側の端縁）は、固定側筒状部３３ｔと固定側鍔部３３ｆとの接続部分で規定される。
【００１４】
以上のように、固定側筒状部３３ｔをその両端縁Ｅ，Ｆの中間位置で金具側筒状部１３の外周面に溶接固定することで、金具側筒状部１３の外周にウェイト１９を直接溶接する場合に比べ、軸方向に固定側筒状部３３ｔと金具側筒状部１３の重なり部分が長くなる。そのため、軸方向に溶接位置がぶれても上記重なり部分の一部が溶接位置の範囲内に位置するので、溶接不良を防止して確実に溶接することができる。さらにウェイトを主体金具にネジ止めすることを不要として金属粉の発生による絶縁性低下を抑制するとともに、非共振型ノッキングセンサ全体の製造コストを低減することができる。
又、固定側筒状部３３ｔを金具側筒状部１３に挿入するので、固定側筒状部３３ｔがガイドとなると共に金具側筒状部１３に広い面積で接し、固定部３３を精度よく、かつ確実に金具側筒状部１３の外周面に固定することができる。
【００１５】
なお、本実施形態においては、固定側鍔部３３ｆは、自身の外周側がウェイト１９側（同図下方）へ向かって立ち下がり、軸方向断面からみて「ハの字」状をなし、面方向に弾性的に撓むようになっている。このため、金具側筒状部１３が金具側筒状部１３の外周面に溶接固定されつつ、固定側鍔部３３ｆの外周側がウェイト１９の上面に接するようになり、固定側鍔部３３ｆの弾性によってウェイト１９が固定側鍔部３３ｆに弾性的に押圧される。これにより、経時により絶縁体２５、２７がクリープ変形して上記センサ本体が面方向に収縮しても、固定側鍔部３３ｆが面方向に弾性的に膨らみ、ウェイト１９と固定側鍔部３３ｆの間に隙間が生じることを防止し、ウェイト１９を確実に固定することができる。
但し、絶縁体２５、２７としてクリープ変形し難い材料を選択した場合は、固定側鍔部３３ｆを「ハの字」状でなく平板状としてもよく、非共振型ノッキングセンサ全体のコストや使用環境に応じて絶縁体２５、２７の材料を選択すればよい。例えば、絶縁体２５、２７の材料として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂を選択すれば、クリープ変形し難くなるが、コストが高くなる。一方、絶縁体２５、２７の材料として、ＰＥＴを選択すれば、コストが低下するが、クリープ変形が大きくなる傾向にある。
【００１６】
又、固定側筒状部３３ｔを金具側筒状部１３の外周面に全周溶接することが好ましい。但し、図２に示す固定側筒状部３３ｔは、軸方向に切れ目（開口部３３ｒ）を形成していて、この開口部３３ｒでは溶接が周方向に途切れることになる。
そこで、例えば、図５に示すように、軸方向に切れ目を持たない固定側筒状部３３０ｔを有する固定部３３０を用いると、全周溶接を行うことができる。なお、固定部３３０において、固定側鍔部３３０ｆの周方向に沿った位置に、樹脂を流入させる通路となる複数個の円孔状の開口部３３０ｒが形成されている。
【００１７】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、固定部の形状は上記に限定されないし、固定部に樹脂を流入させる開口部が形成されていなくてもよい。
【符号の説明】
【００１８】
１                非共振型ノッキングセンサ
３                樹脂成形体
９                主体金具
１３              金具側筒状部
１５              金具側鍔部
１７              圧電素子
１９              ウェイト
２０              内部空間
３３、３３０      固定部
３３ｔ、３３０ｔ  固定側筒状部
３３ｆ、３３０ｆ  固定側鍔部
Ｅ，Ｆ            軸方向に沿う固定側筒状部の両端縁
【図１】
2014119411.tif 000003
【図２】
2014119411.tif 000004
【図３】
2014119411.tif 000005
【図４】
2014119411.tif 000006
【図５】
2014119411.tif 000007
【図６】
2014119411.tif 000008