(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ部と、このフランジ部から軸方向に延びる筒部とを有し、前記フランジ部に内燃機関の振動発生部に当接される取り付け面が形成された金属ベース、前記筒部に設けられ前記振動発生部のノッキング振動を電気信号に変換して検出する圧電素子、前記圧電素子を前記フランジ部に押圧保持する保持部材を備えた非共振型ノックセンサであって、前記金属ベースを、弾性率が高く、ビッカース硬度が高い鉄で形成すると共に、少なくとも前記取り付け面を含む前記金属ベースの表面に、ビッカース硬度Ｈｖ２０以下の表面処理を施したことを特徴とする内燃機関用ノックセンサ。
【請求項２】
前記金属ベースの表面処理として、錫が主成分のめっきを施すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ノックセンサ。
【請求項３】
前記金属ベースの表面処理として、錫亜鉛めっきを施すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ノックセンサ。
【請求項４】
前記金属ベースにおける内燃機関への取り付け面の外周から内周に向って、内燃機関取り付け部位と逆の方向にテーパ加工を施したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関用ノックセンサ。
【請求項５】
前記保持部材および前記圧電素子は、前記金属ベースの筒部外周に嵌挿され、前記保持部材は、同じく前記筒部外周に嵌挿され前記圧電素子上に配設された環状のウェイトおよび、このウェイト上に配設された環状スプリングを介して前記圧電素子を前記フランジ部に押圧するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関用ノックセンサ。
【請求項６】
前記金属ベースは、筒部とフランジ部とでカップ状に形成され、前記フランジ部には、内燃機関の振動発生部に金属ベースを取り付けるための雄ねじ部と、前記圧電素子を取り付けるための雌ねじ部が形成され、前記圧電素子は前記筒部の内部で前記フランジ部の上に配置され、保持部材であるねじを前記雌ねじ部に螺合することによって、前記圧電素子を前記フランジ部に押圧するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関用ノックセンサ。
【請求項７】
前記金属ベースの筒部に樹脂を充填して硬化させるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関用ノックセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非共振型の内燃機関用ノックセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノックセンサは、内燃機関のノッキング状態を検出する振動センサの１種であり、主に内燃機関のシリンダブロックに取り付けられ、燃焼室で発生したノックング振動を電気信号に変換する。エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと言う。）は、ノックセンサの出力信号を元に、ノッキング判定を行い、点火時期制御を行う。
ノッキングにより発生する固有振動数は、公知である下記のドレーパの式（１）で提唱されている。
【０００３】
【数１】
0005314073.tif 000002
【０００４】
前記ドレーパの式（１）より、一般的な自動車用内燃機関におけるノッキングによる振動周波数は、最も低いモード（ρ１０）において６〜８ｋＨｚ、最も高いモード（ρ１１）において１７〜２３ｋＨｚとなる。
内燃機関より発生する振動には、ノッキング振動に近い周波数成分を持つものがあり、燃焼時に生じるノイズ（燃焼ノイズと言う。）、ピストンの首振りによりシリンダ内壁に接触することで発生する打音（ピストンスラップノイズと言う）などのノイズが存在する。
【０００５】
ノッキング判定は、ノックセンサが検出した振動信号から、ノッキングにより発生した振動信号をフィルタで抽出し、この振動信号の強度に基づいて行うことが一般的であり、前述のノイズによる誤検出を回避できるノッキング周波数を選択する必要がある。
近年のＥＣＵは、ＣＰＵの高性能化により処理速度が向上しており、より高次でのノッキング制御が可能となっていることから、２５ｋＨｚまでの周波数帯において、変動が小さく平坦な出力信号を得られるノックセンサが求められている。
また、小型二輪車においても、燃費向上を目的にノッキング制御が採用されている。
小型二輪車は、自動車と比べて排気量が小さく、シリンダボア径が小さいため、ノッキング周波数は更に高い。
【０００６】
次にノックセンサの動作原理を説明する。
ノックセンサは、金属ベースを介してノックセンサに伝達された、内燃機関より発生する振動加速度を、ノックセンサの共振特性を利用して、圧電効果を有する圧電素子に印加することで、内燃機関より伝達される振動周波数、及び振動加速度に応じた交流電圧に変換し、電気信号として出力する振動センサである。
ノックセンサは、図１０に示すような、ばねと見なすことができ、ノックセンサの共振周
波数ｆｒは、下記に示す集中定数的ばね−質量系の式（２）で表される。
【０００７】
【数２】
0005314073.tif 000003
【０００８】
図１１は入力周波数とノックセンサ出力信号の関係を示すグラフである。
集中定数的ばね−質量系の前記式（２）より、断面積Ｓ、ヤング率Ｅが大きく、振動方向長さＬ、負荷質量Ｗが小さいほど、共振周波数ｆｒは高くなる。従って、図１３に示すように、入力周波数が共振周波数に近づくほど、出力信号は増大するため、共振周波数がばらつくと、共振周波数に近い周波数帯における出力信号は、ばらつきが大きくなる。
出力信号のばらつきが小さく、且つ平坦な出力信号を得られる周波数範囲が広いほど、ノッキング制御には有利である。次に従来のノックセンサを図１２に基づいて説明する。
【０００９】
図１２は、特開２００６−２９１９６９号公報に示される従来のノックセンサ１００の内部構造を示す断面図である。
非共振型ノックセンサ１００は、主体金具（金属ベースとも言う。）１０１、絶縁スリーブ１０２、絶縁板（絶縁シートとも言う。）１０３、１０４、圧電変換器（圧電素子とも言う。）１０５、特性調整用ウェイト１０６、ワッシャ１０７、ナット１０８、ハウジング１０９から構成されている。
主体金具１０１は、透孔１０１ａが貫設された円筒状の筒体１０１ｂと、その筒体１０１ｂの下端部周縁からフランジ状に突設したドーナツ状円板形の座面部分１０１ｃとから構成されている。主体金具１０１の材質は鉄を主体とし、更に主体金具１０１の表面には、耐食性を向上させるために鍍金処理（亜鉛クロメートめっき等）が施されている。
【００１０】
一般に、内燃機関の異常燃焼に起因して発生するノッキングを検出する従来のノックセンサは、図示しないフランジボルトなどを用いて、内燃機関のシリンダブロックに取り付けられている。このノックセンサの金属ベース１０１における内燃機関取り付け面は、検出部である圧電素子１０５等に内燃機関シリンダブロックの振動を確実に伝えるため、フラットな形状を形成している。
【００１１】
また、他の従来例として、特表平９−５０８６９９号公報には、ノックセンサと内燃機関のシリンダブロック取り付け面との間にグリース、接着剤あるいはポリマーの層を塗布するという方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−２９１９６９号公報
【特許文献２】特表平９−５０８６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
集中定数的ばね−質量系の前記式（２）より、金属ベースの内燃機関取り付け面と、内燃機関のシリンダブロック取り付け面との接触面積（ばねの断面積Ｓ）にばらつきが生じると、ノックセンサの共振周波数にばらつきが生じ、如いては共振周波数に近い周波数帯における出力信号のばらつきが大きくなるため、振動検出可能な周波数範囲が狭くなる。一般に、金属ベースにおける内燃機関のシリンダブロック取り付け面は、切削加工などにより形成し、完全にフラットな平面を形成することは困難であり、少なからず凸凹やテーパが生じる。このため、金属ベースの内燃機関取り付け面と、内燃機関のシリンダブロック取り付け面の全平面で接触することが出来ない。
【００１４】
図１３は、従来のノックセンサにおける入力周波数と出力信号の関係を示すグラフである。金属ベースにおける取り付け面の加工のばらつきは、接触面積のばらつきに繋がり、図１３に示すように、ノックセンサの共振周波数にばらつきが生じ、如いては高周波数帯における出力信号にばらつきが生じる。この出力信号のばらつきは、振動検出可能な周波数範囲を減少させる。
従来のノックセンサは、金属ベースの表面に、耐食性を向上させるためにめっき処理（亜鉛クロメートめっき等）が施されているが、亜鉛クロメートめっきの表面硬度は、金属ベース（鉄）に比べて低い。このため、ノックセンサを、フランジボルトなどを用いて内燃機関のシリンダブロックに螺合する際に発生する軸力により、加工ばらつきにより生じた金属ベースの内燃機関取り付け面の凸部に形成された亜鉛めっき層が、金属ベースの内燃機関取り付け面の凹部と内燃機関側取り付け面との隙間を埋める方向に、若干座屈変形し、ノックセンサと内燃機関の取り付け面の接触面積は僅かに増える。
【００１５】
しかしながら、亜鉛めっきの表面硬度は、めっき処理方法により異なるものの、一般的にはビッカース硬度Ｈｖ６０〜１４０と高いため、接触面積の大幅な増加は見込めない。別の手法として、ノックセンサと内燃機関シリンダブロック取り付け面との間に、グリース、接着剤あるいはポリマーの層を塗布するという方法が提案されているが、塗布量などの制御することが難しい付加的作業が必要となる問題がある。また、塗布に要する費用、及び内燃機関より発生する熱による劣化、及びガソリン等の耐薬液性など、車載用として懸念される種々の問題がある。
【００１６】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、金属ベースの内燃機関取り付け面と、内燃機関側のシリンダブロック取り付け面との接触面積を増大させ、且つ安定させることで、振動検出可能な周波数範囲が広い内燃機関用ノックセンサ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】
【００１７】
この発明に係わる内燃機関用ノックセンサは、フランジ部と、このフランジ部から軸方向に延びる筒部とを有し、前記フランジ部に内燃機関の振動発生部に当接される取り付け面が形成された金属ベース、前記筒部に設けられ前記振動発生部のノッキング振動を電気信号に変換して検出する圧電素子、前記圧電素子を前記フランジ部に押圧保持する保持部材を備えた非共振型ノックセンサであって、前記金属ベースを、弾性率が高く、ビッカース硬度が高い鉄で形成すると共に、少なくとも前記取り付け面を含む前記金属ベースの表面に、ビッカース硬度Ｈｖ２０以下の表面処理を施したものである。
【００１８】
また、金属ベースの表面処理として錫が主成分のめっきを施すようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の内燃機関用ノックセンサによれば、内燃機関への取り付け部位面を形成する金属製ベースに、ビッカース硬度Ｈｖ２０以下の柔らかい表面処理を施すことによって、ノックセンサを、フランジボルトなどを用いて内燃機関のシリンダブロックに螺合する際
に発生する軸力により、ノックセンサと内燃機関側の取り付け面の接触面積を増大させることができ、また、接触面積のばらつきを減少させることができる。その結果、共振周波数のばらつきが減少し、高周波数帯における出力信号のばらつきが減少し、如いては、振動検出可能な周波数範囲を広くすることができる内燃機関用ノックセンサを得ることができる。
【００２０】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１における内燃機関用ノックセンサの内部構造を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるノックセンサと従来のノックセンサの出力特性を示すグラフである。
【図３】従来のノックセンサの出力特性を示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態１のノックセンサと従来のノックセンサにおけるめっき表面硬度と出力特性のフラット性の相関を示すグラクである。
【図５】この発明の実施の形態２における内燃機関用ノックセンサの内部構造を示す断面図である
【図６】図５における金属ベースの内燃機関取り付け面を示す拡大図である。
【図７】従来のノックセンサにおける金属ベースの内燃機関への取付状態を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３における内燃機関用ノックセンサの内部構造を示す断面図である。
【図９】図８の上面図である。
【図１０】ノックセンサをばねと見なした模式図である。
【図１１】入力周波数とノックセンサの出力信号の関係を示すグラフである。
【図１２】従来のノックセンサの内部構造を示す断面図である。
【図１３】従来のノックセンサにおける入力周波数と出力信号の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳述する。なお、各図中、従来例と同一または相対応する部分には同一符号をつけ、その説明を省略するものとする。
【００２３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の内燃機関用ノックセンサ１の内部構造を表す断面図である。図１において、１は合成樹脂（例えば、ナイロン６６）製のケース１３によって全ての構成部品が覆われたノックセンサを示し、ケース１３には点火時期制御装置（図示せず）からのコネクタを接続するコネクタ部１３ａが形成されている。２はノックセンサ１の金属ベースを示し、円板状のフランジ部２ａと、該フランジ部２ａから軸方向に延びる筒部２ｂからなり、フランジ部２ａと筒部２ｂの両方に貫通する貫通孔２ｃを有し、筒部２ｂの先端部には外周面を一周する溝部２ｄが形成されている。また、フランジ部２ａには、内燃機関への取り付け部位面２ｅが、切削加工などで形成されている。
金属ベース２は、安価で入手性に優れ、弾性率が高く、加工性が良い鉄（炭素鋼）が使用されており、金属ベース２の表面には、ビッカース硬度Ｈｖ２０以下の表面処理３が施されている。
【００２４】
４は環状の圧電素子で、金属ベース２の筒部２ｂに嵌挿され、金属ベース２を介して伝わる軸方向の振動を電圧信号として出力する。５は導電性金属板により形成された下側タ
ーミナルプレートを示し、金属ベース２の筒部２bに嵌挿された状態で、      圧電素子
４の下面に当接する。また、６は同じく導電性金属板により形成された上側ターミナルプレートを示し、金属ベース２の筒部２ｂに嵌挿された状態で、圧電素子４の上面に当接している。１２は下側ターミナルプレート５および上側ターミナルプレート６に溶接された端子部であり、コネクタ部１３ａの電気端子を形成する。７は薄い板状の絶縁樹脂を円環状に形成した下側絶縁シートを示し、該下側絶縁シート７は金属ベース２の筒部２ｂに嵌挿され、下側ターミナルプレート５の下側に位置して設けられ、下側ターミナルプレート５と金属ベース２のフランジ部２ａとを絶縁するものである。また、同じく、８は薄い板状の絶縁樹脂を円環状に形成した上側絶縁シートを示し、該上側絶縁シート８は金属ベース２の筒部２ｂに嵌挿され、上側ターミナルプレート６の上側に位置して設けられ、上側ターミナルプレート６と後述するウェイト９とを絶縁するものである。
【００２５】
９は圧電素子４に加振力を与えるための環状のウェイトを示し、金属ベース２の筒部２ｂに嵌挿され、上側絶縁シート８の上側に位置して設けられる。
１０は保持部材である金属製ストッパリングで、金属ベース２の筒部２ｂに嵌挿され、同じく筒部２ｂに嵌挿された下側絶縁シート７、下側ターミナルプレート５、圧電素子４、上側ターミナルプレート６、上側絶縁シート８、ウェイト９、後述する皿ばね１１をフランジ部２ａとの間で挟圧保持した状態で、筒部２ｂの先端部に形成された環状の溝部２ｄにカシメ固定される。
１１はストッパリング１０とウェイト９の間に嵌め込むことにより、急激に過大な押圧荷重が加わっても圧電素子４が破損するのを防止できるとともに、内燃機関のノッキング振動によるウェイト９の振動を生じさせ易くするための皿ばねである。
【００２６】
このように、従来のノックセンサは金属ベース２の表面に亜鉛クロメートめっき（ビッカース硬度Ｈｖ６０〜１４０）を施しているのに対して、この発明の実施の形態１によるノックセンサは、金属ベース２の表面に、ビッカース硬度Ｈｖ２０以下の柔らかい表面処理層３を構成している。
内燃機関へのノックセンサ１の取り付けは図示しないフランジボルトにより行われるが、フランジボルトの螺合により発生する軸力により、加工ばらつきにより生じた金属ベース２の内燃機関取り付け面２ｅの凸部に形成された柔らかいすずめっき層が、金属ベース２の内燃機関取り付け面２ｅの凹部と内燃機関側取り付け面との隙間を埋める方向に大きく座屈変形し、取り付け面２ｅに生じる加工ばらつきである凸凹やテーパを吸収する。このためノックセンサと内燃機関側の取り付け面との接触面積が増大し、また接触面積のばらつきは減少する。その結果、実施形態１によるノックセンサは、共振周波数のばらつきが減少するため、高周波数帯における出力信号のばらつきが減少し、如いては、振動検出可能な周波数範囲を広くすることができる。
【００２７】
亜鉛クロメートめっきより表面硬度が低いめっきとして、半光沢すずめっき、光沢すずめっき、及びすず亜鉛合金クロメートめっきが上げられる。
半光沢すずめっき、光沢すずめっき、及びすず亜鉛合金クロメートめっき表面におけるビッカース硬度は、それぞれ、おおよそＨｖ８から１４、Ｈｖ１５から２０、及びＨｖ１３から１５である。尚、亜鉛クロメートめっき表面のビッカース硬度は、おおよそＨｖ６０から１４０である。
【００２８】
図２は、半光沢すずめっき、光沢すずめっき、すず亜鉛合金めっき、亜鉛めっき処理、図３は、亜鉛めっき及び亜鉛めっきより硬度の高い亜鉛ニッケル合金めっき処理を行った金属ベースを用いたノックセンサにおいて、測定した入力周波数と出力信号の関係を示すグラフである。
また、図４は、図２、及び図３に示す出力特性を、それぞれの試料におけるめっき表面硬度と、入力周波数が５ｋＨｚにおける出力信号に対する２０ｋＨｚ出力信号の出力比を
示すグラフであり、出力比は１に近いほど、出力信号がフラットであることを示す。
【００２９】
図２、図３、及び図４より、ノックセンサの出力信号は、入力周波数が１５ｋＨｚより低い周波数帯では各めっき仕様による差は認められないが、入力周波数が１５ｋＨｚより高い周波数帯においては、めっき表面硬度が低いほど、出力特性がフラットであることがわかる。尚、試料の作製は以下のめっき仕様で処理を行った。
【００３０】
すずめっきは、すずめっき単独ではピンホールが発生する可能性があるため、ピンホール部の耐食性を確保すること、および金属ベースの母材である鉄との密着性が悪いことから、下地めっきとして銅めっき（膜厚１μｍ）を施し、銅めっき上に膜厚８μｍのすずめっきを施した。尚、すずめっきは、半光沢、及び光沢の２種類の試料を作製し、その半光沢すずめっき、および光沢すずめっき表面におけるビッカース硬度の実測値は、ぞれぞれＨｖ１０、Ｈｖ２０であった。
亜鉛すず合金クロメートめっきは、すず共析率が７０から８０％の有機酸浴において、膜厚８μｍのめっき処理を行い、その後、クロメート処理を施した。尚、めっき表面におけるビッカース硬度の実測値は、Ｈｖ１４であった。
【００３１】
亜鉛クロメートめっきは、膜厚８μｍのめっき処理を行い、その後、クロメート処理を施した。尚、めっき表面におけるビッカース硬度の実測値は、Ｈｖ７０であった。また、亜鉛クロメートめっきは、処理を行う浴種により異なる。亜鉛めっきの浴種には、シアン浴、塩化浴、およびジンケート浴があり、表面硬度は光沢剤の種類などにより変わるが、それぞれのビッカース硬度は、おおよそＨｖ６０から８０、Ｈｖ９０から１００、およびＨｖ１１０から１４０であり、今回、最も硬度の低いシアン浴において処理を行った。
亜鉛ニッケル合金クロメートめっきは、ニッケル含有率が５から１０％のジンケート浴をにおいて、膜厚８μｍのめっき処理を行い、その後、クロメート処理を施した。尚、前記亜鉛ニッケル合金めっき表面におけるビッカース硬度の実測値は、おおよそＨｖ２２０であった。今回、めっき膜厚は８μｍで評価を行ったが、例えばめっき膜厚を１３μｍに厚くすることで、めっき処理費用は若干高くなるが、金属ベース２の取り付け部位面２ｅに生じる加工ばらつきの吸収効果が更に向上し、フラットな出力特性が得られることは言うまでも無い。
【００３２】
以上より、本発明は、金属ベース表面にビッカース硬度Ｈｖ２０以下の表面処理を行うことにより、出力特性がフラットになる効果を有することがわかる。尚、表面処理は、すずを主体とする組成のめっきであれば、一般的にビッカース硬度がＨｖ２０以下となって効果があり、具体的には、すずめっき、および、すず亜鉛クロメート合金めっきが良い。尚、ビッカース硬度がＨｖ２０以下であれば所望の効果を得られるが、図４のグラフからも分かるように、ビッカース硬度がＨｖ１５以下であれば、さらに望ましい。
また、すずめっき、および、すず亜鉛合金クロメートめっきは、亜鉛クロメートめっきに比べると、一般的に若干高価であるが、実施の形態１のノックセンサによれば、ノックセンサと内燃機関の取り付け面との間にグリスなどを塗布する方策に比べて、グリス塗布による材料費、および塗布作業に要する費用、作業性、信頼性は大幅に改善される。
また、すず亜鉛合金クロメートめっきの耐食性は、亜鉛クロメートめっき、および、すずめっきに対して遥かに優れ、船外機などの海水が被水する使用環境において有利である。
なお、本発明の表面処理をめっきの場合で説明したが、表面処理の方法はめっきに限るものでない。例えば、樹脂などの材料を塗装により付着させるなどしても良い。
【００３３】
以上のように、この発明の実施の形態１の内燃機関用ノックセンサによれば、内燃機関への取り付け部位面を形成する金属製ベースに、ビッカース硬度Ｈｖ２０以下の柔らかい表面処理を施すため、ノックセンサを、フランジボルトなどを用いて内燃機関のシリンダブロックに螺合する際に発生する軸力により、加工ばらつきにより生じた金属ベースの内
燃機関取り付け面の凸部に形成された柔らかい表面処理層が、金属ベースの内燃機関取り付け面の凹部と内燃機関側取り付け面との隙間を埋める方向に、大きく座屈変形し、取り付け部位面に生じる加工ばらつきである凸凹やテーパを吸収するため、ノックセンサと内燃機関の取り付け面の接触面積が増大し、また接触面積のばらつきは減少する。
このため、本発明によるノックセンサは、共振周波数のばらつきが減少、高周波数帯における出力信号のばらつきが減少し、如いては、振動検出可能な周波数範囲を広くすることができる。
【００３４】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について、図５、および図６に基づいて説明する。
図５はこの発明の実施の形態２のノックセンサ３０を示す断面図であり、図６は図５における金属ベースの内燃機関取り付け面を示す拡大図である。
図５、図６において、この発明の実施形態２の内燃機関用ノックセンサは、上記実施の形態１とほぼ同様であるが、金属ベース２のフランジ部２ａに形成された内燃機関取り付け面２ｅには、金属ベース２の取り付け面２ｅの外周から内周に向かって、内燃機関側取り付け面と逆の方向にテーパ２ｆが形成されている。また、金属ベース２の表面には、ビッカース硬度Ｈｖ２０以下の表面処理３が施されている。
【００３５】
加工ばらつきにより、金属ベース２の内燃機関取り付け面２ｅが、金属ベース２における取り付け面２ｅの外周から内周に向かって、内燃機関側取り付け面の方向にテーパが形成された場合には、図７に示すように、金属ベース２のフランジ部２ａは、内燃機関１４の振動により、矢印Ａの方向に曲げ振動が大きくなるため、金属ベース２が共振し、ノックセンサ出力の周波数特性に乱れが発生する。また、内燃機関取り付け面とは、金属ベース２の取り付け面２ｅの内周部での接触となるため、外周部での接触に比べて接触面積は小さく、ノックセンサの共振周波数は大幅に低下する。この問題を解決するために、金属ベース２の内燃機関取り付け面２ｅには、金属ベース２の取り付け面２ｅの外周から内周に向かって、内燃機関側取り付け面と逆の方向にテーパを形成することにより、内燃機関取り付け面との接触を安定させる方策が周知されているが、テーパ量が大きくなるに従い、接触面積が減少し、ノックセンサの共振周波数は低下する。
【００３６】
しかしながら、この発明の実施の形態２のノックセンサ３０によれば、金属ベース２の表面にビッカース硬度Ｈｖ２０以下の表面処理３を施こすことで、実施の形態１に示す効果に加え、テーパとの相乗効果により、フラットな出力特性が得られるものである。
【００３７】
実施の形態３．       
次に、実施の形態１、実施の形態２とは異なる形状のノックセンサである実施の形態３について、図８、図９に基づいて説明する。
図８はこの発明の実施形態３の内燃機関用ノックセンサ４０を示す断面図であり、図９はその上面図である。図８、図９において、１６はノックセンサ４０の金属ケースを示し、環状のフランジ部１６ａと該フランジ部１６ａから軸方向に延びる筒部１６ｂからなり、フランジ部１６ａと筒部１６ｂとでカップ形状に形成されている。
フランジ部１６ａには、内燃機関に螺合し固定するための、雄ねじ１６ｃが形成されている。筒部１６ｂには、図示しないスパナなどの工具による内燃機関に締め付け固定を容易にするための六角形状部が形成されている。また、フランジ部１６ａには、内燃機関への取り付け部位面１６ｄが、切削加工などで形成され、後述する圧電素子４ａ、およびウェイト９ａを、ねじ１７により締め付け固定するための、雌ねじ１６ｅが形成されている。
【００３８】
金属ケース１６は、安価で入手性に優れ、弾性率が高く、加工性が良い鉄（炭素鋼）を使用しており、金属ケース１６の表面には、ビッカース硬度Ｈｖ２０以下の表面処理１８が施されている。環状の圧電素子４ａは、筒部１６ｂの内部で、フランジ部２ａの上に配
置され、金属ケース１６を介して伝わる軸方向の振動を電圧信号として出力する。
９ａは圧電素子４ａに加振力を与えるための環状のウェイトを示し、圧電素子４ａの上に配置される。１７は圧電素子４ａ、およびウェイト９ａを金属ケース１６に締め付け固定するための、保持部材であるねじで、金属ケース１６に形成された雌ねじ１６ｅに螺合して、トルクレンチ締付ヘッドなどの工具を使用して、ノックセンサの構成部材である圧電素子４ａ、ウェイト９ａ等を所定のトルクで締め付ける。
１２ａはノックセンサの出力信号を外部に取り出すための端子部であり、例えばリード線などを使用する。１９は、前記構成部品の保護を目的とした充填材であり、例えばエポキシ樹脂などを金属ケース１６の筒部１６ｂ内に充填し、加熱硬化により形成する。
【００３９】
以上のように、この発明の実施の形態３のノックセンサ４０によれば、金属ケース１６の表面にビッカース硬度Ｈｖ２０以下の表面処理層１８を施こすことで、実施の形態１と同じ効果を得ることができる。
更に、実施の形態３に示す構成のノックセンサは、金属ケース１６の外部への露出が、実施の形態１に示す構成のノックセンサに比べて大きいため、実施の形態１に示すすずめっき、又はすず亜鉛合金クロメートめっきを施すことにより、耐食性が大幅に向上し、高い信頼性を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
１、３０、４０  ノックセンサ、２  金属ベース、２ａ  フランジ部、
２ｂ  筒部、２ｃ  貫通孔、２ｄ  環状の溝部、２ｅ  取り付け面、
２ｆ  テーパ、３、１８  表面処理、４、４ａ  圧電素子、
５、６  ターミナルプレート、７、８  絶縁シート、９、９ａ  ウェイト、
１０  ストッパリング、１１  皿ばね、１２、１２ａ  端子部、
１３  ケース、１３ａ  コネクタ部、１４  内燃機関、１５  フランジボルト、
１６  金属ケース、１６ａ  フランジ部、１６ｂ  筒部、１６ｃ  取り付けねじ、
１６ｄ  取り付け面、１６ｅ  雌ねじ、１７  ねじ、１９  充填剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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