(57)【要約】【課題】外部からのノイズに強く、検知精度を向上した圧力センサを提供する。【解決手段】エンジンの燃焼圧を検知する圧力センサ１は、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときにエンジンの筐体と直接的または間接的に接触する接触部９と、エンジンの燃焼圧を検知して圧力に対応した信号を出力する圧力検知部５と、を備える。圧力検知部５は、エンジンの燃焼圧を検知して信号を出力する圧力検知素子と、圧力検知素子から得られた信号を圧力に対応した信号に変換する回路部とを有する。圧力検知部５は、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときに接触部９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。【選択図】図３
2018141672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼圧を検知する圧力センサであって、
前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記エンジンの筐体と直接的または間接的に接触する接触部と、
前記燃焼圧を検知して圧力に対応した信号を出力する圧力検知部と、を備え、
前記圧力検知部は、前記燃焼圧を検知して信号を出力する圧力検知素子と、前記圧力検知素子から得られた前記信号を前記圧力に対応した信号に変換する回路部とを有し、
前記圧力検知部は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記接触部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられている圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力検知素子に前記燃焼圧を伝達する圧力伝達機構をさらに備え、
前記圧力伝達機構の少なくとも一部は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記回路部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられている圧力センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力センサにおいて、
前記接触部と前記圧力検知部との間に、前記接触部が前記エンジンの筐体と接触することで生じる変形応力を吸収するための応力吸収部をさらに備える圧力センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力伝達機構は、
前記圧力検知素子が設置された素子設置部と、
前記素子設置部と前記応力吸収部との間に配置され、前記素子設置部よりも高い剛性を有する高剛性部とを備える圧力センサ。
【請求項５】
請求項２に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力伝達機構は、
前記圧力検知素子が設置された素子設置部と、
前記素子設置部と前記接触部との間に配置され、前記素子設置部よりも高い剛性を有する高剛性部とを備える圧力センサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力センサにおいて、
前記回路部と前記接触部との間に配置された熱伝導性材料をさらに備える圧力センサ。
【請求項７】
請求項４または５に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力伝達機構は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記素子設置部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられ、前記素子設置部に圧力を伝達する圧力伝達部をさらに備え、
前記圧力検知素子は、前記素子設置部において、前記圧力センサを前記エンジンに取り付けるときの前記圧力センサの挿入方向における前記圧力検知素子の中心が、前記素子設置部の中心よりも前記圧力伝達部に近い位置に設置されている圧力センサ。
【請求項８】
請求項４または５に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力伝達機構は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記素子設置部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられ、前記素子設置部に圧力を伝達する圧力伝達部をさらに備え、
前記素子設置部は、前記圧力検知素子が設置された設置面と、前記設置面の反対側に設けられて段差部を有するカット面とを備える圧力センサ。
【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】
従来、エンジンの燃焼圧を検知する圧力センサが知られている。特許文献１には、感知素子が取り付けられた感知構造と、感知素子から得られた信号を処理する電子回路とを備え、感知構造は燃焼エンジンの燃焼室の近位置に配置され、電子回路は感知構造から離されての燃焼エンジンの外側に配置された、圧力測定プラグが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８２１２７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の圧力測定プラグでは、感知素子と電子回路が離れているために、感知素子と電子回路を接続する配線において、外部からのノイズを受けやすく、検知精度が悪化するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による圧力センサは、エンジンの燃焼圧を検知するものであって、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記エンジンの筐体と直接的または間接的に接触する接触部と、前記燃焼圧を検知して圧力に対応した信号を出力する圧力検知部と、を備え、前記圧力検知部は、前記燃焼圧を検知して信号を出力する圧力検知素子と、前記圧力検知素子から得られた前記信号を前記圧力に対応した信号に変換する回路部とを有し、前記圧力検知部は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記接触部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、外部からのノイズに強く、検知精度を向上した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】本発明の一実施形態に係る圧力センサの外観図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る圧力センサの分解図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図４】圧力検知部の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における圧力センサの拡大断面図である。
【図６】応力吸収部の長さＬに対する素子設置部の歪量および回路部の温度の関係の一例を示す図である。
【図７】接触部の変形例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における圧力センサの拡大断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態および第２の実施形態における受圧時の素子設置部の変形状態を示した模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における圧力センサの拡大断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における受圧時の素子設置部の変形状態を示した模式図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態における圧力センサの拡大断面図である。
【図１３】熱伝導性材料の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る圧力センサについて、図１〜３を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの外観図である。図２は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの分解図である。図３は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【００１０】
圧力センサ１は、車両等の内燃機関であるエンジンに取り付けられ、エンジン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に示すように、圧力センサ１は、ダイアフラム２、カバー４、筐体６、および端子部７を備えている。筐体６には、圧力センサ１をエンジンの筐体に固定するためのネジ部１０と、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときにエンジンの筐体と接触する接触部９とが設けられている。
【００１１】
図２および図３に示すように、カバー４の内部には、圧力伝達ロッド３および圧力検知部５が収納されている。圧力検知部５と端子部７は、信号線８で接続されている。
【００１２】
ダイアフラム２は、圧力伝達ロッド３とカバー４に接して配置されている。この配置により、ダイアフラム２は、エンジンの燃焼圧を受けて変形することで圧力伝達ロッド３に圧縮力を与える機能と、エンジン内部の燃焼ガスがセンサ１内に侵入するのを防ぐ機能とを有する。
【００１３】
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ことにより、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、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。
【００１４】
図４は、圧力検知部５の概略構成を示す図である。図４に示すように、圧力検知部５には、たとえば中央部分に設けられた圧力検知素子５ａと、その周囲に設けられた回路部５ｂとが、同一の基板上に形成されている。圧力検知素子５ａは、たとえば歪ゲージ等を用いて構成されており、エンジンの燃焼圧に応じて圧力伝達ロッド３に生じる歪量を検出することでエンジンの燃焼圧を検知する。圧力検知素子５ａは、検出した歪量すなわちエンジンの燃焼圧に応じた信号を回路部５ｂに出力する。回路部５ｂは、圧力検知素子５ａから得られた信号に対して処理の信号処理を行い、センサ出力に対応する圧力信号に変換して端子部７に出力する。回路部５ｂは、圧力検知素子５ａから得られた微弱な信号をアナログ増幅する機能や、圧力検知素子５ａから得られた微弱な信号をデジタル変換する機能を有する。さらに、周囲の温度を検知して温度補正を行う機能を回路部５ｂが有してもよい。圧力検知部５では、回路部５ｂの近傍に圧力検知素子５ａがあるため、回路部５ｂに内蔵した温度センサを用いて、圧力検知素子５ａからの信号に対して温度補正を行うことができる。そのため、安価な構成で温度補正を実現できる。
【００１５】
本実施形態の圧力センサ１では、上記のように、圧力検知部５において圧力検知素子５ａと回路部５ｂを同一基板上に形成している。そのため、圧力検知素子５ａと回路部５ｂとを接続する配線長が大幅に短縮され、その結果、外部からのノイズの影響を低減できる。なお、本実施形態では圧力検知素子５ａと回路部５ｂを同一基板上に形成した構成を示したが、ノイズの影響を十分に低減できる程度の近傍であれば、これらが別々の基板上に分離して配置されていてもよい。
【００１６】
ここで、圧力検知部５は、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときに接触部９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。回路部５ｂは一般に圧力検知素子５ａよりも耐熱性が低いため、圧力検知素子５ａの近傍に回路部５ｂを配置するためには、圧力センサ１において回路部５ｂを十分に放熱できる構造が必要となる。本実施形態では前述のように、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときに接触部９がエンジンの筐体と接触することで、回路部５ｂの放熱構造を実現している。すなわち、接触部９は、圧力伝達ロッド３や圧力検知部５により構成される圧力検知構造の近傍に配置されており、この圧力検知構造の熱を熱接触によりエンジンの筐体に放熱する放熱機能を有する。また、接触部９は、エンジンの筐体と密着することでエンジン内部の高温の燃焼ガスを遮蔽し、燃焼ガスが接触部９より圧力センサ１の後端側へと侵入するのを抑制する遮蔽機能を有する。これらの機能を接触部９が有することにより、耐熱温度が比較的低い回路部５ｂの温度上昇を抑制することができる。なお、回路部５ｂの温度上昇を十分に抑制できるのであれば、上記の放熱機能と遮蔽機能のいずれか一方のみを接触部９が有していてもよい。また、放熱機能や遮蔽機能を十分に発揮できる限り、接触部９とエンジンの筐体との接触は直接的であってもよく、あるいは他の部材を介した間接的なものであってもよい。
【００１７】
図５は、本発明の第１の実施形態における圧力センサ１の圧力検知構造を含む部分の拡大断面図である。図５に示すように、圧力伝達ロッド３は、圧力伝達部３ａ、素子設置部３ｂ、高剛性部３ｃを備えている。
【００１８】
圧力伝達部３ａは、ダイアフラム２と接しており、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときに素子設置部３ｂや高剛性部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。圧力伝達部３ａは、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。
【００１９】
素子設置部３ｂは、高剛性部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には、圧力伝達部３ａの一部をカットした形状の平坦面が形成されており、この平坦面に圧力検知部５が固定されている。これにより、素子設置部３ｂにおける圧力検知素子５ａの設置部分の歪量が圧力検知素子５ａにより検知され、その歪量に応じたエンジンの燃焼圧が検出される。また、素子設置部３ｂには、圧力検知部５が固定される面の反対側にも、圧力伝達部３ａの一部をカットした形状の平坦面が形成されている。これにより、圧力センサ１の軸方向、すなわち圧力センサ１をエンジンに取り付けるときの圧力センサ１の挿入方向について、この方向に対して垂直な面の断面積を小さくし、素子設置部３ｂの剛性を相対的に下げている。その結果、素子設置部３ｂの歪量を増大させ、検知感度を向上させることができる。
【００２０】
高剛性部３ｃは、圧力センサ１の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。これにより、高剛性部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。
【００２１】
なお、高剛性部３ｃは、素子設置部３ｂと接触部９との間に配置されており、圧力センサ１がエンジンに取り付けられると、接触部９よりもエンジンの内側で素子設置部３ｂに接続する。そのため、圧力センサ１をエンジンに固定した際に接触部９を起点に発生する圧力センサ１の変形を高剛性部３ｃにおいて減衰させ、素子設置部３ｂにおける歪発生を抑制することができる。その結果、圧力センサ１の取り付け時に生じるセンサ出力の変動を抑制することができる。なお、図３や図５では、高剛性部３ｃが筐体６とカバー４の間に配置されており、高剛性部３ｃが筐体６に直接接触している構成を示しているが、高剛性部３ｃを筐体６に間接的に接触させた構成としてもよい。たとえば、筐体６とカバー４を溶接等で接合し、カバー４に高剛性部３ｃを接触して配置することで、高剛性部３ｃがカバー４を介して筐体６に接続しているような構成でもよい。
【００２２】
高剛性部３ｃと接触部９との間には、筐体６の一部である応力吸収部１１が設けられている。応力吸収部１１は、接触部９がエンジンの筐体と接触することで生じる変形応力を吸収するための部分である。応力吸収部１１は、高剛性部３ｃに比べて剛性が低いため、圧力センサ１をエンジンに固定した際に接触部９を起点に発生する圧力センサ１の変形が高剛性部３ｃに与える応力を低減する応力低減機能を有する。
【００２３】
図６は、応力吸収部１１の長さＬに対する、圧力センサ１の固定時に発生する素子設置部３ｂの歪量、および、エンジン燃焼時の圧力検知部５における回路部５ｂの温度の関係の一例を示す図である。図６において、グラフ６１は素子設置部３ｂの歪量を表し、グラフ６２は回路部５ｂの温度を表している。グラフ６１に示すように、応力吸収部１１の長さＬが長くなる程、上記の応力低減機能で高い効果が得られるため、素子設置部３ｂの歪量を低減させることができる。しかし一方で、グラフ６２に示すように、応力吸収部１１の長さＬが長くなる程、圧力検知部５から接触部９までの熱伝導性が低下するため、回路部５ｂの温度が上昇する。すなわち、応力吸収部１１による応力低減機能の効果は、圧力検知部５の放熱性に対してトレードオフの関係にある。
【００２４】
図６において、圧力センサ１の固定時に発生する素子設置部３ｂの歪量は、グラフ６１に示すように、応力吸収部１１の長さＬが３ｍｍ以上ではほぼ飽和している。一方、回路部５ｂの温度は、グラフ６２に示すように、応力吸収部１１の長さＬに比例して上昇している。そのため、応力吸収部１１の長さＬが約３ｍｍのときの回路部５ｂの温度が耐熱温度以下となるように圧力検知部５を設計すれば、応力吸収部１１による応力低減機能の効果を最大限に発揮させつつ、必要な放熱性を確保できる。たとえば、回路部５ｂの耐熱温度を１５０℃に設計することで、応力吸収部１１の長さＬを３ｍｍとして素子設置部３ｂの歪量を抑制し、圧力センサ１の取り付け時に生じるセンサ出力の変動を最小限とすることができる。なお、必要なセンサ出力が得られれば、回路部５ｂの耐熱温度はなるべく低い方がコスト上有利であるため、上記の長さＬの３ｍｍや耐熱温度の１５０℃は一例であり、これに限らない。
【００２５】
以上説明したように、圧力センサ１において、圧力伝達部３ａ、素子設置部３ｂおよび高剛性部３ｃは、圧力伝達ロッド３として一体形成されている。また、高剛性部３ｃと応力吸収部１１は溶接等によって一体化されている。さらに、応力吸収部１１は接触部９と連続的に一体形成されている。このような構成により、素子設置部３ｂから高剛性部３ｃおよび応力吸収部１１を経由して接触部９までを熱的に連続的に接続し、素子設置部３ｂに設置された圧力検知部５における熱を、圧力センサ１が取り付けられたエンジンの筐体へと効率的に放熱することができる。これにより、耐熱温度の低い回路部５ｂであっても、回路部５ｂの温度上昇を抑制して耐熱温度以下とすることができる。なお、素子設置部３ｂ、高剛性部３ｃ、応力吸収部１１、接触部９の相互の接続には、熱的に連続的に接続できるものであれば、たとえば一体形成、溶接、半田接合、ろう接合、圧入、焼き嵌めなど、任意の接続方法を用いることができる。また、応力吸収部１１を設けずに、高剛性部３ｃを接触部９に直接接触させてもよい。
【００２６】
さらに、圧力検知部５における熱を効率的に放熱するためには、圧力検知部５から接触部９までの伝熱距離が短い方が望ましい。本実施形態による圧力センサ１の構成では、圧力検知部５から接触部９まで迂回することなく熱が伝わる経路が形成されているため、効率的な放熱が可能である。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態に係る圧力センサ１によれば、圧力検知部５において回路部５ｂの温度上昇を抑制しつつ、圧力検知素子５ａと回路部５ｂとを接続する配線長が大幅に短縮される。そのため、外部からのノイズの影響を低減できる。
【００２８】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００２９】
（１）エンジンの燃焼圧を検知する圧力センサ１は、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときにエンジンの筐体と直接的または間接的に接触する接触部９と、エンジンの燃焼圧を検知して圧力センサ１の外部にセンサ出力を出力する圧力検知部５と、を備える。圧力検知部５は、エンジンの燃焼圧を検知して信号を出力する圧力検知素子５ａと、圧力検知素子５ａから得られた信号をセンサ出力に対応する圧力信号に変換する回路部５ｂとを有する。圧力検知部５は、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときに接触部９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。このようにしたので、外部からのノイズに強く、検知精度を向上した圧力センサを提供することができる。
【００３０】
（２）圧力センサ１は、圧力検知素子５ａにエンジンの燃焼圧を伝達する圧力伝達機構である圧力伝達ロッド３をさらに備える。圧力伝達ロッド３の少なくとも一部は、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときに回路部５ｂ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。このようにしたので、回路部５ｂの温度上昇をなるべく抑制しつつ、圧力検知素子５ａにおいてエンジンの燃焼圧を検知することができる。
【００３１】
（３）圧力センサ１は、接触部９と圧力検知部５との間に、接触部９がエンジンの筐体と接触することで生じる変形応力を吸収するための応力吸収部１１をさらに備える。このようにしたので、圧力センサ１の固定時に発生する素子設置部３ｂの歪量を低減し、センサ出力の変動を抑制することができる。
【００３２】
（４）圧力伝達ロッド３は、圧力検知素子５ａが設置された素子設置部３ｂと、素子設置部３ｂと応力吸収部１１との間、または素子設置部３ｂと接触部９との間に配置され、素子設置部３ｂよりも高い剛性を有する高剛性部３ｃとを備える。このようにしたので、素子設置部３ｂにおける歪量を増大させ、圧力センサ１によるエンジンの燃焼圧の検知感度を向上させることができる。
【００３３】
（接触部の変形例）
なお、以上説明した本発明の第１の実施形態では、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときにエンジンの筐体と接触する接触部の形状として、圧力センサ１の筐体６に段差を設けて形成した接触部９の例を示したが、エンジンの筐体との接触部を他の形状としてもよい。以下では図７を用いて、接触部の変形例を説明する。
【００３４】
図７は、圧力センサ１における接触部の変形例を示す図である。図７（ａ）は、圧力センサ１の接触部として、筐体６の側面に筐体６とは別部材で形成された接触部材１２を設けた例を示している。接触部材１２は、金属などの熱伝導性弾性材料で形成され、筐体６の側面に、ろう付け、接着剤、圧入、カシメ、溶接等で固定される。接触部材１２の外径は、エンジンの筐体に設けられた圧力センサ１の導入孔の径よりも僅かに大きく設定される。圧力センサ１をエンジンに取り付ける際には、接触部材１２の弾性によりエンジンの筐体への接触が得られる。
【００３５】
また、圧力センサ１の接触部として、図７（ｂ）に示すようなＯリング１３を圧力センサ１の筐体６の側面に設けてもよい。圧力センサ１がエンジンに取り付けられた状態では、Ｏリング１３がエンジンの筐体と密着することで、エンジン内の高温の燃焼ガスがＯリング１３よりも圧力センサ１の後端側へと侵入することが防止される。これにより、圧力検知部５における回路部５ｂの温度上昇を抑制することができる。
【００３６】
また、圧力センサ１の接触部として、図７（ｃ）に示すような熱伝導性弾性体１４を圧力センサ１の筐体６の側面に設けてもよい。熱伝導性弾性体１４は、たとえば熱伝導ゴムや、金属粉やセラミックス粉等を混合した樹脂材料など、熱伝導性が高い弾性材料で形成され、筐体６の側面に、接着剤、圧入、インサート成形、溶接等で固定される。熱伝導性弾性体１４の外径は、エンジンの筐体に設けられた圧力センサ１の導入孔の径より僅かに大きく設定される。圧力センサ１をエンジンに取り付ける際には、熱伝導性弾性体１４の弾性によりエンジンの筐体への接触が得られる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態で説明した圧力センサ１において、さらに圧力検知感度を向上させた例を説明する。
【００３８】
図８は、本発明の第２の実施形態における圧力センサ１の圧力検知構造を含む部分の拡大断面図である。本実施形態では、図５で説明した第１の実施形態の構造と比較して、素子設置部３ｂにおける圧力検知部５の設置位置が異なっている。具体的には、図８に示した構造では、圧力検知素子５ａを含む圧力検知部５は、素子設置部３ｂにおいて、圧力センサ１の軸方向、すなわち圧力センサ１をエンジンに取り付けるときの圧力センサ１の挿入方向における圧力検知部５（圧力検知素子５ａ）の中心が、当該方向における素子設置部３ｂの中心よりも圧力伝達部３ａに近い位置に設置されている。これにより、圧力センサ１によるエンジンの燃焼圧の検知感度を第１の実施形態よりもさらに向上させている。なお、それ以外の構造については、第１の実施形態と同一である。
【００３９】
本実施形態において圧力センサ１の圧力検知感度が向上する理由を、図９を用いて以下に説明する。図９は、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態における受圧時の素子設置部３ｂの変形状態を示した模式図である。図９（ａ）は第１の実施形態の構成での変形状態を示し、図９（ｂ）は本実施形態の構成での変形状態を示している。
【００４０】
第１の実施形態では、図５に示したように、圧力センサ１の軸方向において圧力検知部５が素子設置部３ｂの略中央に配置されている。このような構造における受圧時の素子設置部３ｂの変形状態では、図９（ａ）に示すように、圧力伝達部３ａが軸方向に対して傾斜する。そのため、素子設置部３ｂに形成された二つの平坦面のうち、圧力検知部５が設置されている側の平坦面において、圧力検知部５の設置部分付近が凸となり、圧力伝達部３ａとの接続部分付近が凹となるような変形が生じる。これは、素子設置部３ｂの一方の平坦面に圧力検知部５を設置することで、当該設置部分の剛性が相対的に高くなって圧縮されにくくなったことに起因する。これにより、本来は圧力伝達部３ａから伝達された圧縮力を受けて軸方向に圧縮されるべき素子設置部３ｂが、上記のような形状に変形されることで圧縮が緩和されてしまい、圧力検知素子５ａにおいて生じる歪量が減少する。その結果、圧力センサ１の圧力検知感度が低下してしまうことがある。
【００４１】
一方、本実施形態の構造における受圧時の素子設置部３ｂの変形状態では、図９（ｂ）に示すように、圧力伝達部３ａが軸方向に対して傾斜するような変形が抑制されている。これは、素子設置部３ｂにおける圧力検知部５の設置位置を前述のようにすることで、図９（ａ）では凹に変形している圧力伝達部３ａとの接続部分付近に圧力検知部５が設置されており、そのため上記のような変形を抑制していることに起因する。その結果、第１の実施形態と比較して、圧力センサ１の圧力検知感度を向上させることができる。
【００４２】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、圧力伝達ロッド３は、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときに素子設置部３ｂよりもエンジンの内側に位置する場所に設けられ、素子設置部３ｂに圧力を伝達する圧力伝達部３ａを備える。圧力検知素子５ａは、素子設置部３ｂにおいて、圧力センサ１をエンジンに取り付けるときの圧力センサ１の挿入方向における圧力検知素子５ａの中心が、素子設置部３ｂの中心よりも圧力伝達部３ａに近い位置に設置されている。このようにしたので、圧力伝達部３ａが傾斜するような変形が抑制され、圧力センサ１の圧力検知感度を向上できる。
【００４３】
なお、以上説明した本発明の第２の実施形態では、圧力伝達部３ａの長さを第１の実施形態と同一にして圧力検知感度を向上させた例を示したが、圧力伝達部３ａの長さを第１の実施形態よりも長くして、これによる圧力検知感度の低下分を本実施形態による圧力検知感度向上効果で補う構成としてもよい。このようにすれば、回路部５ｂを含む圧力検知部５をエンジンの燃焼室から遠ざけることができるため、圧力検知感度を維持しつつ回路部５ｂの温度上昇を抑制することができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態で説明した圧力センサ１において、第２の実施形態で説明したのとは別の方法により、さらに圧力検知感度を向上させた例を説明する。
【００４５】
図１０は、本発明の第３の実施形態における圧力センサ１の圧力検知構造を含む部分の拡大断面図である。本実施形態では、図５で説明した第１の実施形態の構造と比較して、素子設置部３ｂの形状が異なっている。具体的には、図１０に示した構造では、素子設置部３ｂは、圧力検知素子５ａを含む圧力検知部５が設置された平坦な設置面３ｄと、この設置面３ｄの反対側に設けられて段差部３ｆを有するカット面３ｅとを有している。このカット面３ｅにおける段差部３ｆの位置は、反対側の設置面３ｄにおいて圧力伝達部３ａと素子設置部３ｂとの境界部分に形成されている段差の位置よりも、圧力センサ１の軸方向で後方、すなわちエンジンの燃焼室から離れている。これにより、圧力センサ１によるエンジンの燃焼圧の検知感度を第１の実施形態よりもさらに向上させている。なお、それ以外の構造については、第１の実施形態と同一である。
【００４６】
本実施形態において圧力センサ１の圧力検知感度が向上する理由を、図１１を用いて以下に説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態における受圧時の素子設置部３ｂの変形状態を示した模式図である。
【００４７】
本実施形態の構造における受圧時の素子設置部３ｂの変形状態では、図１１に示すように、素子設置部３ｂにおいて圧力検知素子５ａが設置された設置面３ｄが凹となるような変形が生じる。これは、第１の実施形態と比較して素子設置部３ｂを肉厚形状にして剛性を高めると共に、素子設置部３ｂにおいて設置面３ｄと反対側のカット面３ｅに段差部３ｆを設けることで、設置面３ｄが凹に変形しやすくなったことに起因する。このように、圧力検知部５を設置した面が凹になるように変形することで、圧力センサ１の軸方向の圧縮に加えて、曲げによる圧縮が圧力検知素子５ａに印加される。その結果、第１の実施形態と比較して、圧力センサ１の圧力検知感度を向上させることができる。
【００４８】
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、圧力伝達ロッド３は、圧力センサ１がエンジンに取り付けられたときに素子設置部３ｂよりもエンジンの内側に位置する場所に設けられ、素子設置部３ｂに圧力を伝達する圧力伝達部３ａを備える。素子設置部３ｂは、圧力検知素子５ａが設置された設置面３ｄと、設置面３ｄの反対側に設けられて段差部３ｆを有するカット面３ｅとを有する。このようにしたので、曲げによる圧縮を圧力検知素子５ａに印加して、圧力センサ１の圧力検知感度を向上できる。
【００４９】
なお、以上説明した本発明の第３の実施形態でも、第２の実施形態と同様に、圧力伝達部３ａの長さを第１の実施形態よりも長くした構成とすることができる。すなわち、本発明の第３の実施形態では、圧力伝達部３ａの長さを第１の実施形態と同一にして圧力検知感度を向上させた例を示したが、圧力伝達部３ａの長さを第１の実施形態よりも長くして、これによる圧力検知感度の低下分を本実施形態による圧力検知感度向上効果で補う構成としてもよい。このようにすれば、回路部５ｂを含む圧力検知部５をエンジンの燃焼室から遠ざけることができるため、圧力検知感度を維持しつつ回路部５ｂの温度上昇を抑制することができる。
【００５０】
また、以上説明した本発明の第３の実施形態では、素子設置部３ｂにおける圧力検知部５の設置位置を第１の実施形態と同様としたが、第２の実施形態と同様の設置位置としてもよい。このようにして第２の実施形態を変形した構成であっても、上記で説明したのと同様の効果が得られる。
【００５１】
（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態で説明した圧力センサ１において、圧力検知回路の温度上昇をさらに抑制した例を説明する。
【００５２】
図１２は、本発明の第４の実施形態における圧力センサ１の圧力検知構造を含む部分の拡大断面図である。本実施形態では、図５で説明した第１の実施形態の構造と比較して、圧力検知部５と接触部９との間に、熱伝導性材料１５が追加されている。熱伝導性材料１５は、たとえば、熱伝導性ゴムや、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料に金属粉やセラミックス粉などの熱伝導性粉末を混合したものや、熱伝導性グリースなど、筐体６および高剛性部３ｃより柔らかいものからなる。熱伝導性材料１５は、筐体６の内側と高剛性部３ｃとの間に充填され、圧力検知部５の回路部５ｂから素子設置部３ｂおよび高剛性部３ｃを介した接触部９への放熱性を向上させる。
【００５３】
以上説明した本発明の第４の実施形態によれば、圧力センサ１は、回路部５ｂを含む圧力検知部５と接触部９との間に配置された熱伝導性材料１５をさらに備える。このようにしたので、回路部５ｂからの放熱性を向上し、回路部５ｂの温度上昇を抑制することができる。また、熱伝導性材料１５は筐体６および高剛性部３ｃより柔らかいものからなるので、筐体６の変形などによる応力の影響が小さい。そのため、センサ出力に悪影響を及ぼすことなく、回路部５ｂの温度上昇を抑制することができる。
【００５４】
なお、以上説明した本発明の第３の実施形態では、熱伝導性材料１５が高剛性部３ｃまで充填されている例を示したが、熱伝導性材料１５がさらに素子設置部３ｂの周囲にも充填されており、圧力検知部５を覆うような構成であってもよい。このとき、エンジン内部の熱がカバー４および熱伝導性材料１５を介して圧力検知部５に伝達されないように、熱伝導性材料１５がカバー４に接触しない構造が望ましい。このような構成により、圧力検知部５の温度上昇をさらに抑制することができる。
【００５５】
（熱伝導性材料の変形例）
なお、以上説明した本発明の第４の実施形態において、圧力検知部５と接触部９との間に配置された熱伝導性材料を他の形状としてもよい。以下では図１３を用いて、熱伝導性材料の変形例を説明する。
【００５６】
図１３は、圧力センサ１における熱伝導性材料の変形例を示す図である。図１３（ａ）に示すように、高剛性部３ｃを筐体６の内側に延長し、これらの間に熱伝導性材料１６を充填した構成としてもよい。また、図１３（ｂ）に示すように、筐体６の内側を拡張し、これと高剛性部３ｃとの間に熱伝導性材料１７を充填した構成としてもよい。なお、熱伝導性材料１６、１７の材質は、図１２で説明した熱伝導性材料１５と同一である。
【００５７】
なお、以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。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】
【００５８】
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  高剛性部
４    カバー
５    圧力検知部
５ａ  圧力検知素子
５ｂ  回路部
６    筐体
７    端子部
８    信号線
９    接触部
１０  ネジ部
１１  応力吸収部
１２  接触部材
１３  Ｏリング
１４  熱伝導性弾性体
１５、１６、１７  熱伝導性材料
【図１】
2018141672.tif 000003
【図２】
2018141672.tif 000004
【図３】
2018141672.tif 000005
【図４】
2018141672.tif 000006
【図５】
2018141672.tif 000007
【図６】
2018141672.tif 000008
【図７】
2018141672.tif 000009
【図８】
2018141672.tif 000010
【図９】
2018141672.tif 000011
【図１０】
2018141672.tif 000012
【図１１】
2018141672.tif 000013
【図１２】
2018141672.tif 000014
【図１３】
2018141672.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月19日(2018.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼圧を検知する圧力センサであって、
前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記エンジンの筐体と直接的または間接的に接触する接触部と、
前記燃焼圧を検知して圧力に対応した信号を出力する圧力検知部と、
前記接触部と前記圧力検知部との間に、前記接触部が前記エンジンの筐体と接触することで生じる変形応力を吸収するための応力吸収部と、
前記圧力検知部に前記燃焼圧を伝達する圧力伝達機構と、を備え、
前記圧力検知部は、前記燃焼圧を検知して信号を出力する圧力検知素子と、前記圧力検知素子から得られた前記信号を前記圧力に対応した信号に変換する回路部とを有し、
前記圧力検知部は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記接触部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられており、
前記圧力伝達機構の少なくとも一部は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記回路部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられており、
前記圧力伝達機構は、
前記圧力検知素子が設置された素子設置部と、
前記素子設置部と前記応力吸収部との間に配置され、前記素子設置部および前記応力吸収部よりも高い剛性を有する高剛性部とを備える圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力センサを前記エンジンに取り付けるときの前記圧力センサの挿入方向における前記応力吸収部の長さは、前記挿入方向における前記高剛性部の長さよりも短い圧力センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、
前記回路部と前記接触部との間に配置された熱伝導性材料をさらに備える圧力センサ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力伝達機構は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記素子設置部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられ、前記素子設置部に圧力を伝達する圧力伝達部をさらに備え、
前記圧力検知素子は、前記素子設置部において、前記圧力センサを前記エンジンに取り付けるときの前記圧力センサの挿入方向における前記圧力検知素子の中心が、前記素子設置部の中心よりも前記圧力伝達部に近い位置に設置されている圧力センサ。
【請求項５】
請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力伝達機構は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記素子設置部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられ、前記素子設置部に圧力を伝達する圧力伝達部をさらに備え、
前記素子設置部は、前記圧力検知素子が設置された設置面と、前記設置面の反対側に設けられて段差部を有するカット面とを備える圧力センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明による圧力センサは、エンジンの燃焼圧を検知するものであって、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記エンジンの筐体と直接的または間接的に接触する接触部と、前記燃焼圧を検知して圧力に対応した信号を出力する圧力検知部と、前記接触部と前記圧力検知部との間に、前記接触部が前記エンジンの筐体と接触することで生じる変形応力を吸収するための応力吸収部と、前記圧力検知部に前記燃焼圧を伝達する圧力伝達機構と、を備え、前記圧力検知部は、前記燃焼圧を検知して信号を出力する圧力検知素子と、前記圧力検知素子から得られた前記信号を前記圧力に対応した信号に変換する回路部とを有し、前記圧力検知部は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記接触部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられており、前記圧力伝達機構の少なくとも一部は、前記圧力センサが前記エンジンに取り付けられたときに前記回路部よりも前記エンジンの内側に位置する場所に設けられており、前記圧力伝達機構は、前記圧力検知素子が設置された素子設置部と、前記素子設置部と前記応力吸収部との間に配置され、前記素子設置部および前記応力吸収部よりも高い剛性を有する高剛性部とを備える。