(57)【要約】【課題】物理量検出装置において、より高い圧力下で物理量の検出を可能とする。【解決手段】軸受２２に設けられ物理量を検出する感応層１２を備える物理量検出装置１において、感応層１２上に、該感応層１２側から順に酸化膜１３とシリコン窒化膜１４とを備える。シリコン窒化膜１４は、酸化膜１３よりも硬いため、シリコン窒化膜１４を外部の部材と接する側に配置することにより、傷が付き難くなる。シリコン窒化膜１４と感応層１２との間に酸化膜１３を配置すると、シリコン窒化膜１４よりも酸化膜１３のほうが膜応力が低いために、感応層１２へ伝わる力を低減することができる。【選択図】図３
2014074641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受に設けられ物理量を検出する感応層を備える物理量検出装置において、
前記感応層上に、該感応層側から順に酸化膜とシリコン窒化膜とを備える物理量検出装置。
【請求項２】
前記シリコン窒化膜を所定の厚さとする請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項３】
前記シリコン窒化膜の所定の厚さを、０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下とする請求項２に記載の物理量検出装置。
【請求項４】
前記酸化膜を所定の厚さとする請求項１から３の何れか１項に記載の物理量検出装置。
【請求項５】
前記酸化膜の所定の厚さを、１μｍ以上で且つ１０μｍ以下とする請求項４に記載の物理量検出装置。
【請求項６】
前記シリコン窒化膜と、前記酸化膜と、の厚さの合計を、２μｍ以上とする請求項１から５の何れか１項に記載の物理量検出装置。
【請求項７】
前記物理量検出装置をすべり軸受の摺動面に配置する請求項１から６の何れか１項に記載の物理量検出装置。
【請求項８】
前記物理量検出装置をすべり軸受の外周面に配置する請求項１から６の何れか１項に記載の物理量検出装置。
【請求項９】
前記物理量検出装置を転がり軸受の軌道面に配置する請求項１から６の何れか１項に記載の物理量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
すべり軸受の外周面にセンサを設け、摺動面上を摺動する回転軸とすべり軸受との摺動部分の物理量を検出する技術が知られている。このセンサは、感応層、絶縁層、保護層を含んで構成され、保護層には酸化膜（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３）が用いられている。（例えば、特許文献１参照。）。また、摺動面側にセンサを設け、感応層を耐摩耗性の高い被覆層で覆う技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
しかし、物理量検出装置にかかる圧力が高い場合には、保護層による保護が不十分となり感応層が破損する虞がある。このため、高圧条件下での物理量の検出が困難となる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８０９８２号公報
【特許文献２】特表２００５−５０２８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、物理量検出装置において、より高い圧力下で物理量の検出を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明は、
軸受に設けられ物理量を検出する感応層を備える物理量検出装置において、
前記感応層上に、該感応層側から順に酸化膜とシリコン窒化膜とを備える。
【０００７】
物理量は、例えば、圧力または温度、音とすることができるが、これらに限らない。物理量検出装置は、軸受けの内周面側に設けられていてもよく、外周面側に設けられていてもよい。軸受は、例えば、すべり軸受であってもよく、転がり軸受であってもよい。また、軸受と感応層との間に、電気を絶縁する絶縁層を設けてもよい。感応層上に酸化膜及びシリコン窒化膜を備えているため、物理量検出装置が露出していたとしても、感応層が他の部材に接することがない。そして、感応層上の感応層に近い側に酸化膜を配置し、感応層から遠い側にシリコン窒化膜を配置している。すなわち、軸受側に配置された感応層から遠ざかるにしたがって、酸化膜と、シリコン窒化膜と、を順に配置されている。これは、軸受（軸受の外輪としてもよい。）から遠ざかるにしたがって、感応層、酸化膜、シリコン窒化膜を配置しているともいえる。そして、酸化膜及びシリコン窒化膜は、感応層を覆っている。
【０００８】
ここで、酸化膜及びシリコン窒化膜を設けることにより、感応層が外部の部材と接することが抑制される。また、外部からの荷重が酸化膜及びシリコン窒化膜により分散されるため、感応層へかかる荷重を低減することができる。このため、物理量検出装置の耐久性を向上させることができる。すなわち、酸化膜及びシリコン窒化膜は、感応層を保護する保護層として働く。そして、シリコン窒化膜は、酸化膜よりも硬いため、シリコン窒化膜を外部の部材と接する側に配置することにより、傷が付き難くなる。しかし、仮に、シリ
コン窒化膜のみを配置し、酸化膜を配置しないと、保護層の全体が硬くなるため、外部からの力が感応層に伝わり易くなる。このため、感応層の耐久性が低下する。一方、シリコン窒化膜と感応層との間に酸化膜を配置すると、シリコン窒化膜よりも酸化膜のほうが膜応力が低いために、感応層へ伝わる力を低減することができる。したがって、物理量検出装置を例えば軸受の内周面（転がり軸受の軌道面を含んでもよい。）又は外周面に配置しても、感応層の耐久性を向上させることができる。以上より、より高圧下での物理量の検出が可能となる。なお、物理量検出装置は、軸受の表面に形成される薄膜センサとしてもよい。
【０００９】
本発明においては、前記シリコン窒化膜を所定の厚さとしてもよい。ここで、シリコン窒化膜の厚さが小さすぎると、他の部材と接したときの耐久性が低下する。一方、シリコン窒化膜の厚さが大きすぎると、成膜硬化時の自身の膜応力による破損を招く。したがって、シリコン窒化膜の厚さは、小さすぎても、又は、大きすぎても良くない。これに対し、例えば、シリコン窒化膜の厚さを、他の部材と接したときの耐久性を向上させるのに要する厚さ以上とし、且つ、成膜硬化時の破損を抑制できる厚さ以下とすればよい。この範囲の厚さを所定の厚さとして設定することにより、物理量検出装置の耐久性を向上させることができる。これにより、高圧下での物理量の検出が可能となる。
【００１０】
また、前記シリコン窒化膜の所定の厚さを、０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下としてもよい。すなわち、シリコン窒化膜の厚さが０．０５μｍ未満となるとシリコン窒化膜の耐久性が低下し、シリコン窒化膜の厚さが０．５μｍを超えると成膜硬化時に破損する虞がある。したがって、シリコン窒化膜の厚さを、０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下とすれば、物理量検出装置の耐久性をより向上させることができる。これにより、高圧下での物理量の検出が可能となる。
【００１１】
本発明においては、前記酸化膜を所定の厚さとしてもよい。ここで、酸化膜の厚さが小さすぎると、感応層へ伝わる力の低減が十分でなくなり、耐久性が低下する。一方、酸化膜の厚さが大きすぎると、酸化膜自体の強度低下を招く。したがって、酸化膜の厚さは、小さすぎても、又は、大きすぎても良くない。これに対し、例えば、酸化膜の厚さを、感応層の耐久性を向上させるのに要する厚さ以上とし、且つ、酸化膜が十分な強度を維持できる厚さ以下とすればよい。この範囲の厚さを所定の厚さとして設定することにより、物理量検出装置の耐久性を向上させることができる。これにより、高圧下での物理量の検出が可能となる。
【００１２】
また、前記酸化膜の所定の厚さを、１μｍ以上で且つ１０μｍ以下としてもよい。すなわち、酸化膜の厚さが１μｍ未満となると感応層の耐久性が低下し、酸化膜の厚さが１０μｍを超えると酸化膜の耐久性が低下するため、酸化膜の厚さを、１μｍ以上で且つ１０μｍ以下とすれば、物理量検出装置の耐久性をより向上させることができる。これにより、高圧下での物理量の検出が可能となる。
【００１３】
本発明においては、前記シリコン窒化膜と、前記酸化膜と、の厚さの合計を、２μｍ以上としてもよい。そうすると、感応層を十分に保護することができる。なお、これらの厚さの合計を大きくし過ぎると、荷重が分散しすぎて物理量を検出し難くなるため、これらの厚さの合計は、物理量検出装置に要求される精度又は耐久性に応じて決定してもよい。
【００１４】
本発明においては、前記物理量検出装置をすべり軸受の摺動面に配置することができる。このようにしても、酸化膜及びシリコン窒化膜により感応層が保護されるため、より高い圧力下で物理量の検出が可能となる。
【００１５】
本発明においては、前記物理量検出装置をすべり軸受の外周面に配置することができる
。このようにすることで、感応層が受ける荷重をより小さくすることができるため、より高い圧力下で物理量の検出が可能となる。
【００１６】
本発明においては、前記物理量検出装置を転がり軸受の軌道面に配置することができる。このような場合には、すべり軸受よりも物理量検出装置に大きな荷重がかかるが、酸化膜及びシリコン窒化膜により荷重を分散させることができるため、より高い圧力下で物理量の検出が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、物理量検出装置において、より高い圧力下で物理量の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１に係る物理量検出装置を設けたすべり軸受を示す図である。
【図２】すべり軸受を内燃機関に取り付けたときの該すべり軸受の周辺の断面図である。
【図３】物理量検出装置の断面図である。
【図４】クランクシャフト側から物理量検出装置を見た図である。
【図５】内燃機関を４０００ｒｐｍ、全負荷の状態で３０分運転した後の物理量検出装置の生存率を、保護層の厚さ毎に示した図である。
【図６】シリコン窒化膜の厚さと生存率との関係を示した図である。
【図７】酸化膜の厚さと生存率との関係を示した図である。
【図８】厚さ２μｍの酸化膜のみを備えた場合と、厚さ０．５μｍのシリコン窒化膜及び２μｍの酸化膜の両方を備えた場合と、の検出可能な圧力の限界値（検出圧力限界値）を示した図である。
【図９】実施例２に係る物理量検出装置を示す図である。
【図１０】物理量検出装置の断面図である。
【図１１】すべり軸受の外周の周方向の長さと、物理量検出装置の出力との関係を示した図である。
【図１２】内燃機関を４０００ｒｐｍ、全負荷の状態で３０分運転した後の、物理量検出装置の生存率を示した図である。
【図１３】転がり軸受を内燃機関に取り付けたときの該転がり軸受の周辺の断面図である。
【図１４】物理量検出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る物理量検出装置１を設けたすべり軸受２を示す図である。物理量検出装置１は、すべり軸受２の内周面に設けられている。物理量検出装置１は、薄膜のセンサである。
【００２１】
図２は、すべり軸受２を内燃機関５０に取り付けたときの該すべり軸受２の周辺の断面図である。内燃機関５０は、出力軸となるクランクシャフト５１を有しており、該クランクシャフト５１は、複数のすべり軸受２を介してシリンダブロック５２に回転可能に支持されている。
【００２２】
クランクシャフト５１は、シリンダブロック５２の下側にボルト５３で結合されるクランクキャップ５４との間に挟まれた状態で回転自在に支持されている。
【００２３】
そして、クランクシャフト５１の外周面と、シリンダブロック５２の下側と、の間、及び、クランクシャフト５１の外周面と、クランクキャップ５４と、の間には、すべり軸受２が配置される。なお、すべり軸受２は、シリンダブロック５２側と、クランクキャップ５４側と、で２分割されており、以下、シリンダブロック５２側のすべり軸受２を上側すべり軸受２１と称し、クランクキャップ５４側のすべり軸受２を下側すべり軸受２２と称する。
【００２４】
上側すべり軸受２１は、シリンダブロック５２の下側に形成される嵌め合い面５２Ａに嵌合装着され、下側すべり軸受２２は、クランクキャップ５４の嵌め合い面５４Ａに嵌合装着される。すべり軸受２は、例えば、Ａｌ系合金、Ｃｕ系合金などによって形成される。
【００２５】
上側すべり軸受２１には、内周面の軸方向中間領域に一定深さの油溝２３が設けられている。そして、上側すべり軸受２１の外周面から油溝２３に向かって上側すべり軸受２１を貫通する油孔２４が設けられている。
【００２６】
シリンダブロック５２には、油孔２４に通じる油路５２Ｂが形成されている。シリンダブロック５２の油路５２Ｂや、上側すべり軸受２１の油孔２４および油溝２３を経てエンジンオイル（潤滑油）が供給される。なお、クランクシャフト５１の内部にも、エンジンオイルを供給するための通路を設けていてもよい。
【００２７】
図３は、物理量検出装置１の断面図である。本実施例に係る物理量検出装置１は、圧力センサである。物理量検出装置１は、下側すべり軸受２２の内周面に配置されている。すなわち、物理量検出装置１は、下側すべり軸受２２とクランクシャフト５１との摺動部分の圧力を検出する。なお、物理量検出装置１を上側すべり軸受２１の内周面に配置してもよい。物理量検出装置１は、絶縁層１１、感応層１２、酸化膜１３、シリコン窒化膜１４を備えて構成される。絶縁層１１、酸化膜１３、シリコン窒化膜１４は、すべり軸受２の内周面側から順に層状に形成されており、絶縁層１１と、酸化膜１３と、の間に感応層１２が配置される。
【００２８】
感応層１２は、例えば、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ系合金（マンガニン）、Ｃｒ−Ａｌ２Ｏ３系合金等のような圧力に対して電気抵抗が変化する特性を有する材質で形成されている。絶縁層１１は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等のような絶縁性を有する材質で形成されている。シリコン窒化膜１４の材質はＳｉＮである。酸化膜１３は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等のような絶縁性を有する材質で形成されている。絶縁層１１と酸化膜１３とは、同じ材質としてもよい。なお、これらの材質は一例であって、同様の特性を有する材質であれば上記以外の材質を用いてもよい。
【００２９】
図４は、クランクシャフト５１側から物理量検出装置１を見た図である。物理量検出装置１は、その一部分の幅が他の部分の幅よりも狭くなるように形成される。すなわち、物理量検出装置１の中央部１５の幅がその両側の部分１６，１７の幅に比べて小さくなっている。物理量検出装置１の中央部１５の幅は、この中央部１５の電気抵抗に比べると、他の部分（両側の部分１６，１７）の電気抵抗が無視できるほど小さくなるような幅に設定されている。これにより、物理量検出装置１の両端間の電気抵抗は、中央部１５の電気抵抗と実質的に同じになる。そして、物理量検出装置１の中央部１５に作用する圧力の変化、言い換えれば、上記摺動部分の圧力の変化を、物理量検出装置１の両端間の電気抵抗の
変化として検出する。なお、前記物理量検出装置１の形状は一例であり、少なくとも一部分に上述のような幅の狭い部分が設けられていれば、どのような形状であってもよい。
【００３０】
物理量検出装置１は、両端にそれぞれ接続された電線を介して例えばＥＣＵ（電子制御装置）に接続されており、物理量検出装置１の検出信号がＥＣＵに入力される。ＥＣＵは、物理量検出装置１からの信号を利用して、例えば内燃機関５０を制御する。
【００３１】
このように構成された物理量検出装置１では、酸化膜１３及びシリコン窒化膜１４を設けることにより、感応層１２がクランクシャフト５１と接することが抑制される。また、潤滑油中に含まれる異物により感応層１２に傷がつくことを抑制できる。さらに、クランクシャフト５１からの荷重が酸化膜１３及びシリコン窒化膜１４により分散されるため、感応層１２かかる荷重を低減することができる。このため、感応層１２が摩耗または破損することを抑制できるので、物理量検出装置１の耐久性を向上させることができる。すなわち、酸化膜１３及びシリコン窒化膜１４は、感応層１２を保護する保護層として利用される。なお、以下では、感応層１２を覆っている膜を保護層とも称する。そして、シリコン窒化膜１４は、酸化膜１３よりも硬いため、シリコン窒化膜１４を外側、即ちクランクシャフト５１側に配置することにより、潤滑油中の異物により傷がつくことを抑制できる。
【００３２】
なお、仮に、シリコン窒化膜１４のみを配置し、酸化膜１３を配置しないと、感応層１２を保護する保護層全体が硬くなるため、クランクシャフト５１からの荷重が感応層１２に伝わり易くなる。このため、感応層１２の耐久性が低下する虞がある。一方、シリコン窒化膜１４と感応層１２との間に酸化膜１３を配置すると、シリコン窒化膜１４よりも酸化膜１３のほうが膜応力が低いために、感応層１２にかかる荷重を低減することができる。これにより、感応層１２の耐久性を向上させることができる。このようにして、高圧下での耐久性を向上させることができるため、高圧下での圧力の検出が可能となる。
【００３３】
なお、シリコン窒化膜１４の厚さを０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下とし、酸化膜１３の厚さを１μｍ以上で且つ１０μｍ以下とするとよい。
【００３４】
図５は、内燃機関を４０００ｒｐｍ、全負荷の状態で３０分運転した後の物理量検出装置１の生存率を、保護層の厚さ毎に示した図である。なお、生存率とは、実験に用いた複数の物理量検出装置１の中で、実験終了まで圧力を検出可能であった物理量検出装置１の割合をいう。例えば、「ＳｉＮ：０．０５μｍ＋ＳｉＯ２：２μｍ」は、保護層が、厚さ０．０５μｍのシリコン窒化膜１４と、厚さ２μｍの酸化膜１３とからなることを示している。比較のために、酸化膜１３のみの場合（ＳｉＯ２：２μｍ、ＳｉＯ２：１０μｍ）、及び、シリコン窒化膜１４のみの場合（ＳｉＮ：０．５μｍ）も示している。
【００３５】
また、図６は、シリコン窒化膜１４の厚さと生存率との関係を示した図である。図７は、酸化膜１３の厚さと生存率との関係を示した図である。図６，７の実験条件は、図５と同じである。図６，７において、複合膜とは、シリコン窒化膜１４と酸化膜１３との両方を備えている場合を示し、単体膜とは、シリコン窒化膜１４または酸化膜１３の何れか一方のみを備えている場合を示している。
【００３６】
図５，６，７によれば、シリコン窒化膜１４の厚さを０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下とし、酸化膜１３の厚さを１μｍ以上で且つ１０μｍ以下とした複合膜において、生存率が高くなることが分かる。一方、これ以外の複合膜や、単体膜では、生存率が比較的低いことが分かる。なお、「ＳｉＮ：１．０μｍ＋ＳｉＯ２：２μｍ」の場合、及び、「ＳｉＯ２：１０μｍ」の場合には、実験途中で破損したために圧力を検出することができなかった。
【００３７】
また、図８は、厚さ２μｍの酸化膜１３のみを備えた場合（ＳｉＯ２：２μｍ）と、厚さ０．５μｍのシリコン窒化膜１４及び２μｍの酸化膜１３の両方を備えた場合（ＳｉＮ：０．５μｍ＋ＳｉＯ２：２μｍ）と、の検出可能な圧力の限界値（検出圧力限界値）を示した図である。厚さ０．５μｍのシリコン窒化膜１４を追加するだけで、検出圧力限界値が大きくなることが分かる。
【００３８】
ここで、シリコン窒化膜１４は厚さが大きくなると、成膜硬化時の自身の膜応力により破損しやすくなる。また、保護層に厚さが０．５μｍのシリコン窒化膜１４のみを設けたとしても、生存率は高くない。これは、厚さが０．５μｍのシリコン窒化膜１４が硬く薄いために、感応層１２が受ける荷重が大きくなるためと考えられる。また、酸化膜１３は、厚さが１０μｍを超えると強度が低下する。
【００３９】
以上より、シリコン窒化膜１４の厚さを０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下とし、酸化膜１３の厚さを１μｍ以上で且つ１０μｍ以下とすることで、物理量検出装置１をより高い圧力下で使用することができる。また、物理量検出装置１の耐久性を向上させることができる。
【００４０】
なお、シリコン窒化膜１４と、酸化膜１３と、の厚さの合計を、２μｍ以上にするとよい。そうすると、感応層１２を十分に保護することができる。ただし、これらの厚さの合計を大きくし過ぎると、物理量を検出し難くなるため、これらの厚さの合計は、物理量検出装置に要求される精度又は耐久性に応じて決定してもよい。また、実験又はシミュレーションにより最適値を求めてもよい。
【００４１】
また、本実施例では、物理量検出装置１として圧力センサを例に挙げて説明したが、感応層１２を酸化膜１３及びシリコン窒化膜１４で保護する形態の薄膜センサであれば他の物理量を検出するセンサにも適用することができる。例えば、温度を検出するセンサ、又は音を検出するセンサとしてもよい。
【００４２】
（実施例２）
図９は、本実施例に係る物理量検出装置１を示す図である。図９に示す物理量検出装置１は、上側すべり軸受２１の外周面に配置されている。その他の装置等は実施例１と同じため、説明を省略する。なお、物理量検出装置１を下側すべり軸受２２の外周面に配置してもよい。
【００４３】
図１０は、物理量検出装置１の断面図である。物理量検出装置１は、絶縁層１１、感応層１２、酸化膜１３、シリコン窒化膜１４を備えて構成される。絶縁層１１、酸化膜１３、シリコン窒化膜１４は、すべり軸受２の外周面側から順に層状に形成されており、絶縁層１１と、酸化膜１３と、の間に感応層１２が配置される。
【００４４】
ここで、図１１は、すべり軸受２の外周の周方向の長さと、物理量検出装置１の出力との関係を示した図である。実線は、すべり軸受２の内周面に物理量検出装置１を配置した場合を示し、破線は、すべり軸受２の外周面に物理量検出装置１を配置した場合を示している。このように、物理量検出装置１をすべり軸受２の外周面に配置しても、圧力を検出することはできる。また、物理量検出装置１が受ける荷重が低減されるので、より高圧下での圧力検出が可能となる。また、摺動部分に物理量検出装置１を配置しないことにより、物理量検出装置１の耐久性を向上させることができる。
【００４５】
なお、すべり軸受２の外周面に物理量検出装置１を取り付ける場合には、クランクシャフト５１が物理量検出装置１上を摺動しないため、シリコン窒化膜１４を樹脂に置き換え
ることができる。
【００４６】
図１２は、内燃機関を４０００ｒｐｍ、全負荷の状態で３０分運転した後の物理量検出装置１の生存率を、保護層の厚さ毎に示した図である。シリコン窒化膜１４に代えて、ポリアミドイミドまたは樹脂フィルムを用いた場合と、酸化膜１３のみを設けた場合（樹脂を設けない場合）と、を示している。
【００４７】
すべり軸受２の外周面側に物理量検出装置１を配置した場合には、ヤング率の低い樹脂であっても、大きな荷重が加わった際に、応力集中を緩和できるため、酸化膜１３や感応層１２の破損を抑制できる。なお、樹脂層が厚くなると、周方向に圧力分布が拡大するために感度が低下するので、樹脂層は比較的薄いほうが望ましい。この最適値は、実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【００４８】
（実施例３）
本実施例では、前記実施例のすべり軸受２に代えて、転がり軸受４０を備えている。なお、前記実施例と同じ部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図１３は、転がり軸受４０を内燃機関５０に取り付けたときの該転がり軸受４０の周辺の断面図である。内燃機関５０においては、クランクシャフト５１が複数の転がり軸受４０を介してシリンダブロック５２に回転可能に支持されている。物理量検出装置１は、転がり軸受４０の外輪４１の内周面に取り付けられている。なお、物理量検出装置１を転がり軸受４０の外輪４１の外周面に取り付けてもよい。
【００５０】
転がり軸受４０は、外輪４１の内周面に沿って等角度に配置される複数の転動体４２、及び、転動体４２を等角度に保持する保持器（図示せず）を備えて構成されている。転動体４２は、円柱形であり、該転動体４２の中心軸が転がり軸受４０の中心軸及びクランクシャフト５１の中心軸と平行になるように配置される。転動体４２は、外輪４１の内周面と、クランクシャフト５１の外周面と、の間に配置されており、クランクシャフト５１の回転に伴って外輪４１の内周面及びクランクシャフト５１の外周面上を夫々の周方向に回転移動する。
【００５１】
図１４は、物理量検出装置１の断面図である。物理量検出装置１は、転がり軸受４０の外輪４１の内周面（軌道面）に配置されている。この外輪４１の内周面上を転動体４２が転がる。すなわち、物理量検出装置１は、外輪４１と転動体４２との接触部分の圧力を検出する。物理量検出装置１は、絶縁層１１、感応層１２、酸化膜１３、シリコン窒化膜１４を備えて構成される。絶縁層１１、酸化膜１３、シリコン窒化膜１４は、外輪４１の内周面側から順に層状に形成されており、絶縁層１１と、酸化膜１３と、の間に感応層１２が配置される。
【００５２】
ここで、転がり軸受４０では、外輪４１と転動体４２とが線接触するため、接触面積が前記実施例のすべり軸受２よりも小さくなる。このため、接触部分の圧力が大きくなり、物理量検出装置１が受ける荷重も大きくなる。これに対して、酸化膜１３及びシリコン窒化膜１４を設けることにより、感応層１２が受ける荷重を低減することができる。これにより、高い圧力下で圧力の検出が可能となる。なお、本実施例に係る物理量検出装置１は、転がり軸受４０の外輪４１に発生する圧力を高回転まで検出可能であることを実験で確認した。
【符号の説明】
【００５３】
１     物理量検出装置
２     すべり軸受
１１   絶縁層
１２   感応層
１３   酸化膜
１４   シリコン窒化膜
２１   上側すべり軸受
２２   下側すべり軸受
２３   油溝
２４   油孔
５０   内燃機関
５１   クランクシャフト
５２   シリンダブロック
５２Ａ 嵌め合い面
５２Ｂ 油路
５３   ボルト
５４   クランクキャップ
５４Ａ 嵌め合い面
【図１】
2014074641.tif 000003
【図２】
2014074641.tif 000004
【図３】
2014074641.tif 000005
【図４】
2014074641.tif 000006
【図５】
2014074641.tif 000007
【図６】
2014074641.tif 000008
【図７】
2014074641.tif 000009
【図８】
2014074641.tif 000010
【図９】
2014074641.tif 000011
【図１０】
2014074641.tif 000012
【図１１】
2014074641.tif 000013
【図１２】
2014074641.tif 000014
【図１３】
2014074641.tif 000015
【図１４】
2014074641.tif 000016