(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に取り付けられるケース内に、表裏面に電極層が形成された環状圧電素子の、その表裏に電極層と電気的に接続する環状電極板を配設して、該環状圧電素子を挟圧状に保持してなるものにおいて、
前記環状圧電素子の内径及び外径は、表裏に配設された環状電極板とほぼ同じとし、
前記環状圧電素子の表裏面の内外縁に、電極層の無い電極除去縁であって、前記環状電極板の内外縁に生じたバリを納めるための電極除去縁を周設したことを特徴とする非共振型ノックセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に取り付けられ、そのノッキングの発生を電気的に検出する非共振型ノックセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に取り付けられるケース内に、表裏面に電極層が形成された環状圧電素子の、その表裏に電極層と電気的に接続する環状電極板を配設して、該環状圧電素子を挟圧状に保持してなる非共振型ノックセンサは、特開昭61−153530号等、種々提案されている。この非共振型ノックセンサは、ノッキングの発生にともない、ケース内に挟持された圧電素子に、該ノッキング周波数に対応する厚み方向の歪を付与して、電極間に信号電圧を発生させ、環状電極板対から電位差を取り出すようにして、ノッキングを検出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記環状電極板は、環状圧電素子に対して整一に接触させる為、その内外径を環状圧電素子の内外径にほぼ一致させている。ところでこの環状電極板は金属板から所定形状に打ち抜いて形成されるものであり、このため、その内外縁には打ち向き方向に沿った４０μｍ程度のバリが発生する。このため、圧電素子上に環状電極板を配置した場合に、そのバリが電極層との接触面側に突成されている面では、該バリが電極層に直接接触することとなる。
【０００４】
そして環状電極板上面には重り等が配置され、ナットを締結して環状圧電素子に予圧を与えるようにするが、このナットの締結時に、圧電素子が回動して、バリにより電極層が損傷したり、または積層時にバリが邪魔して、圧電素子との間に隙間を生じる場合があり、いずれも圧電素子からの出力信号が低下したり、圧電素子の静電容量が変化して、信号処理回路との整合性を損なうこととなる等の問題が発生する可能性があった。さらには電極層の削除により金属粉が発生して、短絡の原因となる場合もあった。一方、これを解決する手段として、電極板の表裏面を精密研磨してバリを除去する手段も提案されるが、余分な研磨工程を要して、製造コストが高騰するという問題を生ずる。
本発明は、新たな工程を要することなく、電極板の内外縁に形成されるバリによる影響を阻止し得る構成を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関に取り付けられるケース内に、表裏面に電極層が形成された環状圧電素子の、その表裏に電極層と電気的に接続する環状電極板を配設して、該環状圧電素子を挟圧状に保持してなるものにおいて、
前記環状圧電素子の内径及び外径は、表裏に配設された環状電極板とほぼ同じとし、前記環状圧電素子の表裏面の内外縁に、電極層の無い電極除去縁であって、前記環状電極板の内外縁に生じたバリを納めるための電極除去縁を周設したことを特徴とする非共振型ノックセンサである。
【０００６】
かかる構成にあっては、環状圧電素子上に圧接する環状電極板の内外縁にバリが形成されていても、環状圧電素子の電極層はその内外縁で除去されているから、バリは電極層の無い部分に当接するととなる。このためナット等の締め付けにより環状圧電素子が回動したとしても、バリにより電極層が除去されたり損耗することはないから、特性等が変化することはない。また、４０μｍ程度のバリが発生した場合に、電極層の厚さも、４〜１０μｍ程度であるから、予圧を与えることにより電極層の無い面と電極層面間の極小段差内に押しつぶされたバリがほぼ納まって、積層時にバリにより環状電極板と圧電素子との間に隙間を生じることがない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１により、非共振型ノックセンサの一例を説明する。
各部材を保持する合成樹脂製ケース１は、円筒状本体部２を備え、その内部中心に金属製スリーブ４が装着されている。この金属製スリーブ４は、下部に鍔部５が形成され、かつ筒部６の上部周囲に螺子７が形成されている。更に、その筒部６上端と、鍔部５の周囲には、複数の係合段が形成され、合成樹脂製ケース１との結合強度を向上させるようにしている。
【０００８】
前記筒部６には、表裏に電極層が形成され、かつ厚み方向に分極された環状圧電素子８が外嵌され、その表裏面に密着させて環状電極板２０ａ，２０ｂを配置させ、鍔部５上に座定している。ここで上部の環状電極板２０ａ（図３参照）は信号取り出し用電極であり、下部の環状電極板２０ｂ（図４参照）はアース側電極である。この電極板２０ａ，２０ｂには、接続端子杆２１，２１が上下方向で相互に重ならないように、左右へ偏心させて環状電極板２０ａ，２０ｂから突成されている（図２参照）。また、上部の環状電極板２０ａの接続端子杆２１は一度折曲し（図３参照）、下部の環状電極板２０ｂの接続端子杆２１は二度折曲して（図４参照）、接続端子杆２１，２１の端部高さを一致させている。
【０００９】
これら環状圧電素子８，電極板２０ａ，２０ｂは絶縁筒片１０により金属製スリーブ４と絶縁されている。この絶縁筒片１０は、鍔部５を覆う座定部１０ａと、筒部６に外嵌して環状圧電素子８，環状電極板２０ａ，２０ｂの内縁を金属製スリーブ４に対して絶縁する絶縁管部１０ｂとからなる。このように、金属製スリーブ４の鍔部５から筒部６に渡って連続的に絶縁することにより、環状圧電素子８，環状電極板２０ａ，２０ｂと該金属製スリーブ４との絶縁を確保するようにしている。
【００１０】
さらに上部の環状電極板２０ａ，２０ｂ上には絶縁板１１、重り１２を順次積層し、更にその上部に、螺子７に螺合してナット１３を配設し、その螺子締めにより、各部材を鍔部５とナット１３間で挟圧保持している。そして、金属製スリーブ４の周囲には、合成樹脂製ケース１がモールド成形される。この合成樹脂製ケース１には、その本体部２の周面から、筒状のコネクター部１７が連成され、その筒壁１６内で、上述の二本の接続端子杆２１，２１の先細状の先端２２，２２（一本は隠れて見えない）を囲繞している。この接続端子杆２１，２１は、ノッキングの発生に伴う圧電素子８の厚み方向の歪に比例して電位差を生ずる。この電位差を信号電圧として取り出すために、コネクター部１７には、雌カプラ１９が嵌着し、接続端子杆２１，２１と接続する。
【００１１】
図５は、環状圧電素子８を示し、その表裏面には、厚さ４〜１０μｍの銀電極層９，９が形成されている。この環状圧電素子８は、厚み方向に分極されていると共に、内径及び外径を電極板２０ａ，２０ｂとほぼ同じとしている。本発明は、この環状圧電素子８の銀電極層９，９にあって、環状圧電素子の表裏面の内外縁に、電極層の無い電極除去縁ｘ，ｙを周設したことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで電極板２０ａ，２０ｂは、導電板材を所定形状に打ち抜いて形成される為、図６で示すように、その内外縁に最大４０ミクロンのバリｚが発生する。しかもこの電極板２０ａ，２０ｂは大量に打ち抜き形成され、フィーダーで次の工程に送られて、加工される。このため、環状圧電素子８の表裏に電極板２０ａ，２０ｂを配して、ナット１３を回動すると、その剪断力により、環状圧電素子８も追従回動するが、このときバリｚが環状圧電素子８の内外縁に当接する。ところが、同図のように環状圧電素子８の表裏で内外縁には電極除去縁ｘ，ｙが形成されているためバリｚにより銀電極層９，９が損耗することがない。
【００１３】
また、４０μｍ程度のバリが発生した場合に、電極層９の厚さも、４〜１０μｍ程度であるから、予圧を与えることにより電極層の無い面と電極層面間の極小段差内に押しつぶされたバリがほぼ納まって、積層時にバリにより環状電極板と圧電素子との間に隙間を生じることがない。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の非共振型ノックセンは、内燃機関に取り付けられるケース内に、表裏面に電極層が形成された環状圧電素子の、その表裏に電極層と電気的に接続する環状電極板を配設して、該環状圧電素子を挟圧状に保持してなるものにおいて、環状圧電素子の内径及び外径は、表裏に配設された環状電極板とほぼ同じとし、環状圧電素子の表裏面の内外縁に、電極層の無い電極除去縁を周設したものであるから、環状圧電素子上に圧接する環状電極板の内外縁にバリが形成されていても、環状圧電素子の電極層はその内外縁で除去されているから、バリは電極層の無い部分に当接するととなる。このためナット等の締め付けにより環状圧電素子が座面に対して回動したとしても、バリにより電極層が除去されたり損耗することはないから、特性等が変化することはない。また、バリが発生した場合に、電極層の厚さも、電極層の無い面と電極層面間の極小段差内にバリがほぼ納まって、積層時にバリにより環状電極板と圧電素子との間に隙間を生じることがない。而して、圧電素子からの出力信号が低下したり、圧電素子の静電容量が変化して、信号処理回路との整合性を損なう等の問題が阻止され、かつ余分な研磨工程を要して、製造コストが高騰するということもない、等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】非共振型ノックセンサの縦断側面図である。
【図２】接続端子杆２１を具備する上部環状電極板２０ａの平面図である。
【図３】接続端子杆２１を具備する上部環状電極板２０ａの側面図である。
【図４】接続端子杆２１を具備する下部環状電極板２０ｂの側面図である。
【図５】環状圧電素子８の斜視図である。
【図６】環状圧電素子８と環状電極板２０ａ，２０ｂの積層状態を誇張して示す縦断側面図である。
【符号の説明】
８  環状圧電素子
９  銀電極層
２０ａ，２０ｂ  環状電極板
２１  接続端子杆
ｘ，ｙ  電極除去縁
ｚ  バリ
【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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