(57)【要約】【課題】取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みを抑え、取付ネジ部材と主体金具の導通を確保することができる共振型ノッキングセンサを提供する。【解決手段】共振型ノッキングセンサ１は、金属製の振動板２１と、振動板２１に貼着され、一対の電極を有する圧電素子２２とから構成される振動体１１と、振動体１１を収容する有底筒状をなし、基準電位とされたエンジンブロック２００に対して固定される主体金具１２と、軸線O方向に沿って延び、振動体１１を支持すると共に、ネジ部４１が主体金具１２の底部のネジ孔部３７に螺合される金属製の取付ネジ部材１３とを備える。そして、ネジ孔部３７と取付ネジ部材１３のネジ部４１との隙間には、導電性接着剤２５が充填され、一対の電極のうち一方が、振動板２１、取付ネジ部材１３、導電性接着剤２５、及び主体金具１２を介して、基準電位に設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の振動板と、該振動板に貼着され、一対の電極を有する圧電素子とから構成される振動体と、
前記振動体を収容する有底筒状をなし、基準電位とされた取付対象体に対して固定される主体金具と、
軸線方向に沿って延び、その一端部側において前記振動体を支持すると共に、他端部が前記主体金具の底部に形成されたネジ孔部に螺合される金属製の取付ネジ部材と
を備えた共振型ノッキングセンサにおいて、
前記ネジ孔部と前記取付ネジ部材の前記他端部との隙間には、導電性接着剤が充填され、
前記一対の電極のうち一方が、前記振動板、前記取付ネジ部材、前記導電性接着剤、及び前記主体金具を介して、前記基準電位に設定されることを特徴とする共振型ノッキングセンサ。
【請求項２】
前記導電性接着剤の接着強度は、１０Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１に記載の共振型ノッキングセンサ。
【請求項３】
前記導電性接着剤の融点は、１３０℃以上であることを特徴とする請求項1又は２に記載の共振型ノッキングセンサ。
【請求項４】
金属製の振動板と、該振動板に貼着され、一対の電極を有する圧電素子とから構成される振動体と、
前記振動体を収容する有底筒状の主体金具と、
軸線方向に沿って延び、その一端部側において前記振動体を支持すると共に、他端部が前記主体金具の底部に形成されたネジ孔部に螺合される金属製の取付ネジ部材と
を備えた共振型ノッキングセンサを、取付対象体に固定するための共振型ノッキングセンサの取付構造において、
前記ネジ孔部と前記取付ネジ部材の前記他端部との隙間には、導電性接着剤が充填され、
前記一対の電極のうち一方が、前記取付対象体の電位と同電位とされることを特徴とする共振型ノッキングセンサの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のノッキングを検出する、共振型ノッキングセンサ及びその取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に取り付けられ、内燃機関に発生するノッキングを検出する様々な形態のノッキングセンサが開発されている。そして、その中の１つに、振動板と、この振動板に貼着された圧電素子とから構成される振動体を振動させることにより、上記ノッキングを検出する共振型ノッキングセンサがある。
【０００３】
この種の共振型ノッキングセンサは、金属製の振動板に一対の電極を有する圧電素子が貼着されてなる振動体と、振動体を収容する有底筒状の主体金具と、軸線方向に沿って延び、その一端部側において振動体を支持すると共に、他端部が主体金具の底部に形成されたネジ孔部に螺合される金属製の取付ネジ部材とを有している。そして、主体金具がエンジンブロックの所定の位置に固定されることにより、共振型ノッキングセンサは取付対象体であるエンジンブロックに取り付けられる。
【０００４】
このように構成された共振型ノッキングセンサでは、圧電素子の電極のうち一方は、振動板、取付ネジ部、及び主体金具を介して、エンジンブロックに接地され、他方は、リード線等を介して外部機器に電気信号を出力する端子に接続されている。すなわち、一方の電極の電位は、エンジンブロックの電位と同電位とされ、基準電位とされているのである。
そして、内燃機関の振動によって、振動体が振動すると、圧電素子に発生した電荷が他方の電極、リード線、及び端子を伝って、検出（電気）信号として外部に出力される仕組みになっている。そして、共振型ノッキングセンサから得られた検出信号は、エンジン制御装置等に取り込まれ、ノッキングが発生したか否かの判定がなされる。（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２６９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような共振型ノッキングセンサでは、内燃機関の振動に長期間にわたって晒されるため、その振動によって取付ネジ部材の他端部（ネジ部）と主体金具のネジ孔部との螺合が緩むことがあった。その螺合が緩むと、取付ネジ部材と主体金具との固定自体も緩くなるため、内燃機関の振動が、主体金具及びネジ部材を介して振動体に伝わらなくなり、内燃機関で発生したノッキングを精度良く検出できなくなることがあった。
【０００６】
そこで、取付ネジ部材の他端部（ネジ部）と主体金具のネジ孔部との隙間に、接着剤を充填させる方法が考えられる。ただし、接着剤として絶縁性のものを用いた場合、取付ネジ部材と主体金具との導通を確保するために、取付ネジ部材のネジ部より後端側に形成された、径方向外側に突出するフランジ部を主体金具の底部に着座させる等して、取付ネジ部材と主体金具を部分的に当接させなければならない。
【０００７】
しかしながら、このような場合、取付ネジ部材と主体金具との着座（当接）面に、絶縁性の異物や縁性接着剤が入り込んだりすると、取付ネジ部材と主体金具との間で導通不良が生じる虞がある。また、取付ネジ部材の他端部（ネジ部）と主体金具のネジ孔部との螺合が緩んでしまった場合も、取付ネジ部材のフランジ部と主体金具の底部とが当接しなくなり、導通不良が生じる虞がある。このように、導通不良が生じると、センサから出力信号が正しく出力されない虞がある。
【０００８】
本発明は、上記の従来の問題を解決するものであり、取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みを抑え、取付ネジ部材と主体金具の導通を確保することができる共振型ノッキングセンサ及びその取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の共振型ノッキングセンサは、金属製の振動板と、該振動板に貼着され、一対の電極を有する圧電素子とから構成される振動体と、前記振動体を収容する有底筒状をなし、基準電位とされた取付対象体に対して固定される主体金具と、軸線方向に沿って延び、その一端部側において前記振動体を支持すると共に、他端部が前記主体金具の底部に形成されたネジ孔部に螺合される金属製の取付ネジ部材とを備えた共振型ノッキングセンサにおいて、前記ネジ孔部と前記取付ネジ部材の前記他端部との隙間には、導電性接着剤が充填され、前記一対の電極のうち一方が、前記振動板、前記取付ネジ部材、前記導電性接着剤、及び前記主体金具を介して、前記基準電位に設定されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明では、前記導電性接着剤の接着強度を、１０Ｎ／ｍｍ２以上とすることができる。
さらに、本発明では、前記導電性接着剤の融点を、１３０℃以上とすることができる。
【００１１】
一方、本発明の共振型ノッキングセンサの取付構造は、金属製の振動板と、該振動板に貼着され、一対の電極を有する圧電素子とから構成される振動体と、前記振動体を収容する有底筒状の主体金具と、軸線方向に沿って延び、その一端部側において前記振動体を支持すると共に、他端部が前記主体金具の底部に形成されたネジ孔部に螺合される金属製の取付ネジ部材とを備えた共振型ノッキングセンサを、取付対象体に固定するための共振型ノッキングセンサの取付構造において、前記ネジ孔部と前記取付ネジ部材の前記他端部との隙間には、導電性接着剤が充填され、前記一対の電極のうち一方が、前記取付対象体の電位と同電位とされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の共振型ノッキングセンサによれば、主体金具のネジ孔部と取付ネジ部材の他端部との隙間に導電性接着剤が充填されているため、取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みを抑えることができる。
また、万が一、取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みが生じたとしても、取付ネジ部材の他端部が主体金具のネジ孔部内に配置（挿入）されている限り、導電性接着剤を介して、取付ネジ部材と主体金具との導通を確保することができる。
また、絶縁性接着剤を用いると、上述したように、取付ネジ部材と主体金具との導通を確保するため、取付ネジ部材と主体金具とは部分的に当接させる必要がある。そのために、取付ネジ部材の形状を変更したり、絶縁性接着剤を所定部分のみ塗布したりする必要があるが、導電性接着剤を用いると、その必要がなくなるため、製造コストが低減される。
【００１３】
このように、本発明によれば、取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みを抑え、取付ネジ部材と主体金具の導通を確保することができる共振型ノッキングセンサを提供することができる。
【００１４】
また、本発明では、導電性接着剤の接着強度を１０Ｎ／ｍｍ２以上とすることが好ましい。接着強度を１０Ｎ／ｍｍ２以上とすることで、その螺合の緩みをより一層抑えることができる。
【００１５】
さらに、導電性接着剤の融点は、１３０℃以上とすることが好ましい。共振型ノッキングセンサは、内燃機関に取り付けて使用するため、高温に晒され易く、主体金具のネジ孔部も１２０℃前後に熱せられる場合がある。その場合、導電性接着剤の融点が１３０℃未満であると、導電性接着剤の耐熱性として低いため、早期に劣化してしまい、接着剤として機能ができずに、取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みが発生する虞がある。従って、導電性接着剤の融点を１３０℃以上とすることで、高温に晒される場合においても、取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みをより一層抑えることができる。
このように、耐熱性に優れる共振型ノッキングセンサを提供することができる。
【００１６】
本発明の共振型ノッキングセンサの取付構造によれば、主体金具のネジ孔部と取付ネジ部材の他端部との隙間に導電性接着剤が充填されているため、取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みを抑えることができる。
また、万が一、取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みが生じたとしても、取付ネジ部材の他端部が主体金具のネジ孔部内に配置（挿入）されている限り、導電性接着剤を介して、取付ネジ部材と主体金具との導通を確保することができる。
このように、本発明によれば、取付ネジ部材と主体金具のネジ孔部との螺合の緩みを抑え、取付ネジ部材と主体金具の導通を確保することができる共振型ノッキングセンサの取付構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態の共振型ノッキングセンサ及びその取付構造について図面をもとに説明する。
図１は、本実施形態の共振型ノッキングセンサ１の断面斜視図である。
尚、本実施形態において、図１の共振型ノッキングセンサ１の軸線Ｏ方向のうち、図１の下方側（後述する主体金具１２の底部側）を「先端側」とし、図１の上方側を「後端側」として説明する。
【００１８】
共振型ノッキングセンサ１は、図１に示すように、振動を電気信号に変換する振動体１１と、振動体１１を収容する有底筒状の主体金具１２と、軸線Ｏ方向に沿って延び、振動体１１を主体金具１２に固定するための金属製の取付ネジ部材１３と、振動体１１で発生した電気振動を外部にリード線１９を介して外部に伝達する端子１７と、外部からの衝撃や水から構成部品を保護するためのキャップ２０、及びＯリング２３から構成される。
【００１９】
振動体１１は、例えばニッケル合金等の金属を材料として円板状に形成された振動板２１と、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックスを材料として円板状に形成されて、振動板２１の主面に貼着された圧電素子２２とから構成される。そして、振動板２１及び圧電素子２２にはそれぞれ、取付ネジ部材１３の後端部（後述する軸部４２）を挿入するための貫通孔２６及び貫通孔２７が形成されている。
【００２０】
主体金具１２は、有底筒状に形成されており、後端側が開口する凹部３１が形成されている。更に、凹部３１の底部３６には、取付ネジ部材１３を主体金具１２に固定するためのネジ孔部３７が形成されている。更に主体金具１２の先端側には、内燃機関のエンジンブロック２００（本願発明の取付対象体に相当する。）に共振型ノッキングセンサ１を取り付けるための雄ネジ部３２が設けられている。
【００２１】
取付ネジ部材１３は、その先端側に、ネジ孔部３７に挿入して螺合するネジ部４１が形成され、ネジ部４１の後端側には、ネジ孔部３７への取り付け時に取付工具をあてがう、径方向外側に突出する六角部２４が形成されている。そして、取付けネジ部材１３のネジ部４１に導電性接着剤２５を塗布し、それをネジ孔部３７に挿入・螺合した後、導電性接着剤２５を硬化させる。以上により、取付けネジ部材１３が主体金具１２に固定されるとともに、取付ネジ部材１３のネジ部４１とネジ孔部３７の隙間に、導電性接着剤２５が充填される。
また、六角部２４の後端側には、軸線Ｏ方向に延びる棒状の軸部４２が形成され、その軸部４２の後端側には、ネジ溝４６が形成されている。そして、下座金１６、振動体１１、上座金１５、ナット１４の順に軸部４２に挿入し、ネジ溝４６とナット１４とを螺合することで、ナット１４と六角部２４との間で、振動体１１が締め付け固定されている。このように、取付ネジ部材１３の後端側の端部（六角部２４、軸部４２、ネジ溝４６）には、振動体１１を支持する機能を有する。
【００２２】
そして、主体金具１２の開口部には、振動体１１等の構成部品を保護できるように、キャップ２０が嵌挿されていて、主体金具と１２とキャップ２０との隙間は、Ｏリング２３の弾性力を利用してシールされている。尚、キャップ２０の後端側には、外部機器（例えば、点火時期制御装置など）に繋がる外部コネクタが接続されるコネクタ部１８が形成されていて、コネクタ部１８には端子１７が突出している。
【００２３】
このように構成された共振型ノッキングセンサ１は、主体金具１２の先端側に設けられた雄ネジ部３２を用いて、内燃機関のエンジンブロック２００の所定の取付孔２０１に取り付けられる。
【００２４】
尚、圧電素子２２の両面には、金属層をコーティングすることにより一対の電極が形成されている。
このうち、圧電素子２２の後端側（上面）に形成された電極は、リード線１９を介して外部機器に電気信号を出力する端子１７に接続されている。尚、電極とリード線１９、及びリード線１９と端子１７は半田付けにより接合されている。
また、圧電素子２２の先端側（下面）に形成された電極は、振動板２１、下座金１６、取付ネジ部材１３、導電性接着剤２５及び主体金具１２を介して、エンジンブロック２００に接地されている。すなわち、この電極の電位は、エンジンブロック２００の電位と略同電位とされてなる。
【００２５】
次に、上述した導電性接着剤２５について説明する。導電性接着剤２５としては、エポキシ系の導電性接着剤等を用いることができ、本発明では、銀粉、フェノールノボラック型液状エポキシ樹脂、フェノール樹脂、エチレングリコールジグリシジルエーテルから構成される導電性接着剤（例：藤倉化成株式会社製  ドータイトＸＡ−８７４）を用いる。このような導電性接着剤２５を、取付ネジ部材１３のネジ部４１とネジ孔部３７の隙間に充填する。尚、この導電性接着剤２５の接着強度は１９Ｎ／ｍｍ２で、融点は３３０℃である。
これにより、取付ネジ部材１３と主体金具１２のネジ孔部３７との螺合の緩みを抑えることができる。
また、万が一、取付ネジ部材１３と主体金具１２のネジ孔部３７との螺合の緩みが生じたとしても、取付ネジ部材１３のネジ部４１が主体金具１２のネジ孔部３７内に配置（挿入）されている限り、導電性接着剤２５を介して、取付ネジ部材１３と主体金具１２との導通を確保することができる。
【００２６】
尚、本実施形態の共振型ノッキングセンサ１を、熱衝撃試験（大気雰囲気にセンサ１を晒した状態で、１３０℃で３０ｍｉｎ加熱した後、−４０℃で３０ｍｉｎ冷却した後、再び１３０℃で３０ｍｉｎ加熱する工程を１５００回繰り返す。）を行った後、取付ネジ部材１３と主体金具１２のネジ孔部３７との螺合の緩みを確認した結果、その螺合の緩みは生じなかった。また、共振型ノッキングセンサ１の出力をノッキング周波数にて確認した結果、センサ出力は高く維持されており、取付ネジ部材と主体金具の導通が確保されていた。
【００２７】
また、本実施形態の導電性接着剤２５の接着強度は、１０Ｎ／ｍｍ２以上である。接着着強度を１０Ｎ／ｍｍ２以上とすることで、その螺合の緩みをより一層抑えることができる。尚、接着強度は、ダイシェア試験等の公知の手法を用いて測定できる。
【００２８】
さらに、本実施形態の導電性接着剤２５の融点は、１３０℃以上である。共振型ノッキングセンサ１は、内燃機関のエンジンブロック２００に取り付けて使用するため、高温に晒され易く、主体金具のネジ孔部３７近傍も１２０℃前後に熱せられる場合がある。その場合、導電性接着剤２５の融点が１３０℃未満であると、導電性接着剤２５の耐熱性として低いため、早期に劣化してしまい、接着剤として機能できずに、取付ネジ部材１３と主体金具１２のネジ孔部３７との螺合の緩みが発生する虞がある。しかしながら、導電性接着剤２５の融点を１３０℃以上とすることで、高温に晒される場合においても、取付ネジ部材１３と主体金具１２のネジ孔部３７との螺合の緩みをより一層抑えることができる。
このように、耐熱性に優れる共振型ノッキングセンサ１を提供することができる。
【００２９】
また、本実施例では、取付けネジ部材１３のネジ部４１と主体金具のネジ孔部３７の隙間にのみ導電性接着剤２５を設けたが、取付けネジ部材１３と主体金具１２との着座面にも、導電性接着剤２５を設けても良い。この場合、ネジ部４１とネジ孔部３７の隙間だけでなく、取付けネジ部材１３と主体金具１２との着座面にも導電性接着剤２５が介在するため、より強固に取付ネジ部材１３と主体金具１２が固定される。従って、取付ネジ部材１３と主体金具１２のネジ孔部３７との螺合の緩みをより一層抑えることができる。
【００３０】
なお、本発明は、本実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態の共振型ノッキングセンサ１では、取付けネジ部材１３の六角部２４と主体金具１２の凹部３１の底部３６とは着座していたが、六角部２４と凹部３１の底部３６とは着座させなくても良い。この場合、取付ネジ部材１３の形状を自由に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】共振型ノッキングセンサ１及びその取付構造の断面斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・共振型ノッキングセンサ、１１・・・振動体、１２・・・主体金具、１３・・・取付ネジ、１８・・・コネクタ部、２０・・・キャップ、２１・・・振動板、２２・・・圧電素子、２４・・・フランジ部、２５・・・導電性接着剤、３７・・・ネジ孔部、４１・・・ネジ部、２００・・・エンジンブロック
【図１】
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