(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状部の一端側に、外側に張出し形成された環状のフランジを有する主体部材と、
表裏両端面の各電極層にそれぞれ電極部材を配置して前記軸状部に外嵌されてなる環状の圧電素子とを備えてなるノックセンサであって、
この一対の電極部材は、それぞれ外方に延びる出力端子を備えており、
前記軸状部の外周に形成されたネジにナットをねじ込むことで、このナットと前記フランジとの間で、前記圧電素子をその表裏両端面を挟む方向に加圧して保持する構成を有し、しかも、ノックセンサ自身の外周面に樹脂製のケースが形成されてなると共に、前記一対の出力端子を包囲する形の樹脂製のコネクタハウジングが形成されてなるノックセンサにおいて、
前記一対の電極部材は、前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置された状態において、該圧電素子の内周面及び外周面の少なくとも一方に、該圧電素子の径方向に自身の弾性によって押付けられる弾性取付け手段を有しており、
該一対の電極部材が、前記弾性取付け手段によって、前記圧電素子の内周面及び外周面の少なくとも一方に押付けられて該圧電素子に取付けられていると共に、前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置されていることを特徴とするノックセンサ。
【請求項２】
前記一対の電極部材は、それぞれが前記軸状部に外嵌可能な半環状以上の形態をなし、前記軸状部に外嵌されて前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のノックセンサ。
【請求項３】
前記弾性取付け手段が、前記電極部材の内周縁又は外周縁から一体で延びる１又は複数の弾性板部であることを特徴とする請求項２に記載のノックセンサ。
【請求項４】
軸状部の一端側に、外側に張出し形成された環状のフランジを有する主体部材と、
表裏両端面の各電極層にそれぞれ電極部材を配置して前記軸状部に外嵌されてなる環状の圧電素子とを備えてなるノックセンサであって、
この一対の電極部材は、それぞれ外方に延びる出力端子を備えており、
前記軸状部の外周に形成されたネジにナットをねじ込むことで、このナットと前記フランジとの間で、前記圧電素子をその表裏両端面を挟む方向に加圧して保持する構成を有し、しかも、ノックセンサ自身の外周面に樹脂製のケースが形成されてなると共に、前記一対の出力端子を包囲する形の樹脂製のコネクタハウジングが形成されてなるノックセンサにおいて、
前記一対の電極部材は、前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置された状態において、該圧電素子の環状部位の少なくとも一部を径方向に跨いで、その内周面及び外周面を、該圧電素子の径方向に自身の弾性によって挟み付け可能の弾性取付け手段を有しており、
該一対の電極部材が、前記弾性取付け手段によって、前記圧電素子の環状部位の少なくとも一部を径方向に跨いで、その内周面及び外周面を挟み付けて該圧電素子に取付けられていると共に、前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置されていることを特徴とするノックセンサ。
【請求項５】
前記電極部材における前記圧電素子の端面の電極層に接する接続部位が、その電極層に向けて突出する凸形に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のノックセンサ。
【請求項６】
前記電極部材における前記圧電素子の端面の電極層に接する接続部位が、該電極部材のうち、前記圧電素子の環状部位を径方向に跨ぐ部分の両側において前記電極層に向けて突出しかつその両側部に張出し形成されていることを特徴とする請求項４に記載のノックセンサ。
【請求項７】
前記電極部材は、前記圧電素子の端面の電極層に接する接続部位が、該電極層に、自身の弾性変形によって押付けられていることを特徴とする、請求項５又は６のいずれか１項に記載のノックセンサ。
【請求項８】
前記電極部材における前記圧電素子の端面の電極層に接する面と反対側の面に対面する相手部材における該電極部材と対面する面に、該電極部材が嵌り込む凹部を有しており、該凹部に該電極部材が嵌り込んでいることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載のノックセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノックセンサに関し、詳しくは、内燃機関のノッキングを検知するノックセンサ（ノッキングセンサともいわれる）に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなノックセンサ（以下、単にセンサともいう）の一例としては、図１５に示した構成のセンサ（非共振型ノックセンサ）１が知られている（特許文献１、特許文献２）。このセンサ１は、中空の軸状部１２の下端の外周に環状をなすフランジ１３を有する金属製の主体部材１１等から次のように構成されている。すなわち、このセンサ１は、主体部材１１における軸状部１２の外周であって、そのフランジ１３の図示、上方に、下から順に、それぞれ環状に形成された、絶縁材２５、電極部材３１、圧電素子２１、電極部材４１、及び絶縁材２６が配置されている。そして、この上方の絶縁材２６の上にリング状の錘（ウエイト）５１が配置され、この錘５１の上には、バネ性を有する座金（皿ばね）５３が配置され、この座金５３の上から、軸状部１２の外周に形成されたネジ１５に、ナット５５をねじ込む構成とされている。すなわち、このナット５５の締め付けによって、その圧電素子２１を、フランジ１３の上において、その表裏両端面（図示上下両端面）を挟む方向に加圧する構成とされている。
【０００３】
図１５のセンサ１における各電極部材３１，４１は、共にその外縁（外周縁）から、図１５右外方（横方）に延びて、先端寄り部位が、樹脂製のコネクタハウジング６１内において斜め上向きに突出する出力端子（出力端子）３９、４９を備えている。図１５では、重なっているため、下の電極部材３１に連なる手前の一つの出力端子３９だけが見えているが、平面視（図１５を上から見たとき）においては両方が所定の間隔をおいて略平行に並ぶ形を呈している。一方、このセンサ１では、軸状部１２の外周に配置されて組み付けられた上記各部品の外側に、それらを包囲するように樹脂製のケース（カバー）６０が例えば射出成形により形成されている。そして、そのケース６０の一側部（図１５右）にはこれと同樹脂により、上記したようにコネクタハウジング６１が斜め上向きに突出状に一体成形されており、その先端寄り部位の内部において出力端子３９、４９の先端寄り部位を突出させ、それらを包囲したものとされている。
【０００４】
前記した構成のセンサ１は、図１５に示したように、主体部材１１の軸状部１２の内側空孔をなすセンサ取付け孔１７にボルト（センサ取付け部材）２００を挿通し、そのねじ込みにより内燃機関のエンジンブロック１０１の外部表面１０２に取り付けられる。そして、錘５１によるノック振動に応じた振動荷重を圧電素子２１に加え、その圧電素子２１にノック振動に応じた電圧信号（検出信号）を発生させ、その電圧信号を電極部材３１，４１に設けられた出力端子（接続端子）３９、４９から外部回路に取出してノッキングを検出し、点火時期等が制御される。
【０００５】
ところで、上記したセンサ１の製造においては、その構造上、概略、２つの工程（各部品の組付け工程と、その後のケース６０及びコネクタハウジング６１の形成のための樹脂成形工程）を経ることになる。具体的には、部品の組付け工程においては、主体部材１１に、上記のように圧電素子２１等の各部品を組み付けてナット５５を締め付け、図１６に示した部品組付け半製品（仕掛品）１０とする。次に、この半製品１０を、樹脂成形工程に送り、インサート品としてこれを成形型（金型）内に装填し、射出成形により上記したような樹脂からなるケース６０及びコネクタハウジング６１を成形する。こうして、図１５に示したセンサ１が製造される。
【０００６】
このような部品組付け半製品１０を得るに当り、ナット５５を締め付ける際には、その後形成されるコネクタハウジング（コネクタ部位）６１内において、両出力端子（接続端子）３９、４９が、設計上の正規の位置関係（配置ないし間隔）に保持されるようにする必要がある。すなわち、部品組付け半製品１０を図１７に示したように、上から見たときにおいては、両方の出力端子（接続端子）３９、４９が、正規の位置、すなわち、平面視、所定の間隔で平行に保持されるようにしないといけない。したがって、例えば、図１７中に示したように、一方の出力端子４９が２点鎖線で示した位置にあるような場合においては、その出力端子４９を軸状部１２の回りに矢印Ａで示した方向に、所定角度回転させて２つの出力端子３９、４９を正規の位置に保持する必要がある。そして、その状態でナット５５の締め付けを行い、所望とする部品組付け半製品１０を得ることになる。
【特許文献１】特開２００２−２５７６２４号公報
【特許文献２】特開２００４−０８５２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電極部材３１，４１は、通常、他の部品と同様に、環状（リング状）に形成されているが、ナット５５の締め付けによるその組付け前においては、他の部品と同様に、主体部材１１の軸状部１２に緩く、いわば隙間嵌め状態で外嵌されている。したがって、これら各部品が軸状部１２から分離することは防止できるが、両電極部材３１，４１は軸状部１２の回りに自由かつ容易に回転できる状態にある。しかも、両出力端子３９，４９が、外部に突出している状態にあることから、その取扱い過程で外力（回転力）が付加されやすい。このようにナットの締め付け前においては、両電極部材３１，４１は軸状部１２の回りに容易に回転してしまうなど、基本的に動きやすく、したがって、両出力端子３９、４９相互の平面的な位置が定まりにくく、また、両出力端子３９、４９を正規の位置に安定して保持することも容易でない。
【０００８】
このため、従来、ノックセンサの製造における部品の組付け工程中は、専用の位置決め装置（ジグ）を用いるなどして、両出力端子３９、４９の正規位置を出すとともに、ナット５５をある程度締め付けるまで、或いはその締め付けを完了するまで、同装置を用いてその位置決め状態を保持する必要があった。このように従来においては、ノックセンサの製造における部品の組付け工程においては、両出力端子３９，４９の位置決めとと共に、その位置決め状態をナット５５の締め付けを行うまで保持するために、専用の位置決め装置を用いる必要があり、したがって、その組付けまでに極めて面倒な作業ないし工程を余儀なくされていた。
【０００９】
本発明は、上記したような構成を有するセンサにおいて、その製造における部品の組付け工程上ないしはセンサの製造上の問題点に鑑みてなされたもので、主体部材に、圧電素子や電極部材等の各部品を組み付けてナットを締め付ける際の、その出力端子の位置決め、さらにはその位置決め状態の保持を、従来よりも簡易に行えるようにして、その組付け作業の円滑化ないし迅速化が図られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、軸状部の一端側に、外側に張出し形成された環状のフランジを有する主体部材と、
表裏両端面の各電極層にそれぞれ電極部材を配置して前記軸状部に外嵌されてなる環状の圧電素子とを備えてなるノックセンサであって、
この一対の電極部材は、それぞれ外方に延びる出力端子を備えており、
前記軸状部の外周に形成されたネジにナットをねじ込むことで、このナットと前記フランジとの間で、前記圧電素子をその表裏両端面を挟む方向に加圧して保持する構成を有し、しかも、ノックセンサ自身の外周面に樹脂製のケースが形成されてなると共に、前記一対の出力端子を包囲する形の樹脂製のコネクタハウジングが形成されてなるノックセンサにおいて、
前記一対の電極部材は、前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置された状態において、該圧電素子の内周面及び外周面の少なくとも一方に、該圧電素子の径方向に自身の弾性によって押付けられる弾性取付け手段を有しており、
該一対の電極部材が、前記弾性取付け手段によって、前記圧電素子の内周面及び外周面の少なくとも一方に押付けられて該圧電素子に取付けられていると共に、前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記一対の電極部材は、それぞれが前記軸状部に外嵌可能な半環状以上の形態をなし、前記軸状部に外嵌されて前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のノックセンサである。請求項３に記載の発明は、前記弾性取付け手段が、前記電極部材の内周縁又は外周縁から一体で延びる１又は複数の弾性板部であることを特徴とする請求項２に記載のノックセンサである。
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項４に記載の発明は、軸状部の一端側に、外側に張出し形成された環状のフランジを有する主体部材と、
表裏両端面の各電極層にそれぞれ電極部材を配置して前記軸状部に外嵌されてなる環状の圧電素子とを備えてなるノックセンサであって、
この一対の電極部材は、それぞれ外方に延びる出力端子を備えており、
前記軸状部の外周に形成されたネジにナットをねじ込むことで、このナットと前記フランジとの間で、前記圧電素子をその表裏両端面を挟む方向に加圧して保持する構成を有し、しかも、ノックセンサ自身の外周面に樹脂製のケースが形成されてなると共に、前記一対の出力端子を包囲する形の樹脂製のコネクタハウジングが形成されてなるノックセンサにおいて、
前記一対の電極部材は、前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置された状態において、該圧電素子の環状部位の少なくとも一部を径方向に跨いで、その内周面及び外周面を、該圧電素子の径方向に自身の弾性によって挟み付け可能の弾性取付け手段を有しており、
該一対の電極部材が、前記弾性取付け手段によって、前記圧電素子の環状部位の少なくとも一部を径方向に跨いで、その内周面及び外周面を挟み付けて該圧電素子に取付けられていると共に、前記圧電素子の表裏両端面の各電極層に接するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記電極部材における前記圧電素子の端面の電極層に接する接続部位が、その電極層に向けて突出する凸形に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のノックセンサである。請求項６に記載の発明は、前記電極部材における前記圧電素子の端面の電極層に接する接続部位が、該電極部材のうち、前記圧電素子の環状部位を径方向に跨ぐ部分の両側において前記電極層に向けて突出しかつその両側部に張出し形成されていることを特徴とする請求項４に記載のノックセンサである。
【００１４】
そして、請求項７に記載の発明は、前記電極部材は、前記圧電素子の端面の電極層に接する接続部位が、該電極層に、自身の弾性変形によって押付けられていることを特徴とする、請求項５又は６のいずれか１項に記載のノックセンサである。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、前記電極部材における前記圧電素子の端面の電極層に接する面と反対側の面に対面する相手部材における該電極部材と対面する面に、該電極部材が嵌り込む凹部を有しており、該凹部に該電極部材が嵌り込んでいることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載のノックセンサである。本発明における「相手部材」は、電極部材とフランジとの間に配置される絶縁材や、電極部材とナットとの間に配置される絶縁材又は錘など、それらの間に配置される別部材を意味する。ここで、絶縁材は、フランジをなす主体部材が金属製である場合には、電気的絶縁の確保が必要となるために配置されることになる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の本発明においては、電極部材の弾性取付け手段が前記したように、圧電素子（以下、単に素子とも言う）の内周面及び外周面の少なくとも一方に押付けられる構成を有している。すなわち、電極部材はその押付けにより素子に取り付けられている。このため、その押付けにより、出力端子を含め電極部材は素子に対してその周方向に位置決めされる。したがって、センサの製造における部品の組みつけにおいて、圧電素子に対し、一対の出力端子を正規位置に位置決めすることが、容易にできる。そして、そのように取付けた後においては、その一対の出力端子の位置決め状態の保持も容易に行えるから、従来技術のように専用の位置決め装置を用いるまでもなく、ナットの締め付けができる。このように、本発明によれば、センサの製造における部品の組付け作業の円滑化ないし迅速化が図られ、ノックセンサのコストダウンが可能となる。
【００１７】
なお、請求項１に記載の発明において、一対の電極部材は、通常、請求項２に記載のように、それぞれが軸状部に外嵌可能な半環状以上の形態をなすものであるが、その場合の「半環状以上の形態」には、周方向に連なった環状（無端の環状）、一部が切れた端の有る環状（例えばＣ字環形状）、或いは、半環状が挙げられる。もっとも、弾性取付け手段が、圧電素子の内周面及び外周面の双方に押付けられるものでは、別段、環状をなさなくとも良い。また、弾性取付け手段としては、請求項３に記載のような弾性板部とすることが例示される。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明においては、その構成に基づき、前記した請求項１〜請求項３に記載の発明と同様の効果が得られる。しかも、本発明では、電極部材が圧電素子の環状部位を径方向に跨いで、その内周面及び外周面を、径方向に弾性によって挟み付けて取付けられる弾性取付け手段を有しているから、電極部材を半環状以上の形態としなくてもよい。すなわち、金属製のフラットバーを曲げ形成することでも形成できるため、電極部材の小型、軽量化が図られる。
【００１９】
一方、このような金属製フラットバーを曲げ形成した電極部材においては、圧電素子の電極層に対する接触面積が小さくなるため、ナットをねじ込んで、その電極層に押え付けるとしても、その電気的接続（導通）の信頼性が低くなるおそれもある。これに対して、請求項５ないし７に記載の発明のように、電極部材に、圧電素子の端面の電極層に接する接続部位を、その電極層に向けて突出するように形成しておくことで、電極層との接触面圧を高められるため、その信頼性が高められる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明においては、次のような効果が得られる。請求項４〜７のノックセンサにおいて、各電極部材を、例えば、圧電素子の各端面に対しその環状部（周方向）の一部に配置するような場合である。このような場合、ナットを締め付けて、圧電素子の各端面間を挟み付けるように加圧すると、素子の各端面のうち、電極部材の存在する位置においては、素子は局所的に強く加圧される。したがって、このような場合には、圧電素子の特性に影響がでるが、前記本発明ではその影響を低減できるという効果がある。より詳しくは次のようである。
【００２１】
すなわち、この種のセンサでは、主体部材（フランジを含む主体部材）やナットは通常金属製である。また、圧電素子と、ナットとの間には通常金属製の錘が配置される。このような場合においては、前記電極部材と、フランジ又は錘との間には、絶縁材（絶縁部材、絶縁板）が配置される。一方、本発明ではその構成上、各電極部材は、圧電素子の各端面に対しその環状部（周方向）の一部に配置することでよい。したがって、この状態の下で、何も措置を講じずにナットを締め付ける場合には、相手部材が例えば、柔軟な樹脂製の絶縁材であるとしても、その電極部材に対応する圧電素子の部分が、局所的に強く押付けられることになるため、センサ特性の低下を招くことになる。これに対して本発明では、その構成に基づき、電極部材に対応する圧電素子の部分が、局所的に強く押付けられることが防止されるので、センサ特性の低下を抑えることができる。
【００２２】
また、仮に、主体部材が電気的な絶縁材からなるとした場合には、前記したような樹脂製の絶縁材は不要となるが、このような場合には、フランジ又は錘が相手部材となって、電極部材を介して圧電素子を挟み付けることになる。一方、この場合においても、その相手部材における該電極部材と対面する部位に、該電極部材が嵌り込む凹部を有しており、該凹部に前記各電極部材が嵌り込んでいることから、電極部材に対応する圧電素子の部分が、局所的に強く押付けられることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態（第１実施形態）について、図１〜図５に基いて詳細に説明する。図１は、本形態のノックセンサ（非共振型ノックセンサ）１を示す断面図及びその要部拡大図であり、図２は、このセンサを製造する工程途中の部品組付け半製品の断面図、図３はその分解図、図４は、図２の半製品を組付ける工程途中で、圧電素子に電極部材を組付ける前の説明用拡大断面図、図５は、図４において圧電素子に電極部材を組付けた後の説明用拡大断面図、図６は図５の斜視図であり、図７は図５の平面図である。
【００２４】
本形態のセンサ１は金属製の主体部材１１等から次のように構成されている。すなわち、このセンサ１をなす主体部材１１は、中空の軸状部１２を有し、その図示下端の外側に張出し形成された環状のフランジ１３を有している。そして、軸状部１２の外周面には軸線Ｇ方向に所定範囲にわたりネジ１５が形成されている。このような主体部材１１における軸状部１２のフランジ１３の上には、図示、上方に、下から順に、樹脂製の絶縁材（絶縁板）２５、電極部材（金具）３１、圧電素子２１、電極部材（金具）４１、絶縁材（絶縁板）２６、金属製の錘５１、及びバネ座金５３の各部品が配置されてている。そして、ナット５５をネジ１５にねじ込むことで、これらを軸線Ｇ方向に締め付け、圧電素子２１をその両端面において所定の力で加圧している。
【００２５】
上記各部品のうち、両電極部材３１，４１の間に位置する圧電素子２１は、図１の断面においてその切り口が略矩形をなして、軸線Ｇ方向から見て円環状に形成されている。そして、図示上下の両端面２２、２３には、それぞれ、図示はしないが電極層（メタライズ層）が焼成により円環状に形成されている。この素子２１の表裏両端面２２、２３には、本発明の要旨をなすところの電極部材（環状電極板）３１、４１が配置されており、ナット５５のねじ込みにより、それぞれ各電極層に圧接状態に保持されている。ただし、この各電極部材３１、４１は、ステンレス鋼板製で、本例ではそれぞれに設けられた弾性取付け手段である弾性板部（弾性片部）３３，４３が、圧電素子２１の内周面２４ａに、その半径外方に弾性変形する形で押付けられて組み付けられており、素子２１に対しては、その周方向（環状の周方向）に移動しないように取付けられている（図４〜図７参照）。その詳細については後述する。
【００２６】
また、電極部材３１、４１には、それぞれの外周縁から外方に、屈曲部３７，４７を介して斜め上向きに延びる出力端子（ピン端子又はフラットバー端子）３９、４９を備えている。この一対の出力端子３９、４９は、平面視においては、従来と同様に平行に並ぶ形を呈している。なお、本形態では、両出力端子３９、４９は、圧電素子２１の外周面２４ｂにおける中間高さ位置となるように、図１下の電極部材３１に連なる出力端子３９は上への折り曲げ部３５を有し、図１上の電極部材４１に連なる出力端子４９は、下への折り曲げ部４５を有している（図３参照）。
【００２７】
さらに本形態では、主体部材１１が金属製のため、フランジ１３と下の電極部材３１との間と、錘５１と上の電極部材４１との間には、それぞれ環状をなす絶縁材（絶縁板）２５、２６が配置されており、それぞれが主体部材１１との絶縁が確保されるように形成されている。なお、下の絶縁材２５は、断面Ｌ字型をなすものとされ、その縦壁２５ｂが、圧電素子２１及び下の電極部材３１の内周面と、主体部材１１の軸状部１２の外周面との間に位置するように形成されている。
【００２８】
そして、上の絶縁材２６の上に配置されている錘５１の上には、上記もしたように、バネ性を有する座金（皿ばね）５３が配置され、この座金５３の上から、ネジ１５にナット５５をねじ込むことによって、このナット５５と、フランジ１３との間で、圧電素子２１を、その表裏両端面２２，２３を挟む方向（図１上下方向）に、弾性的に加圧して保持する構成とされている。
【００２９】
また、本形態のセンサ１では、軸状部１２の外周に配置された上記各部品の外側に、それらを包囲するように樹脂製のケース６０が、例えば射出成形により形成されている。なお、そのケース６０の一側部（図１右）には、同樹脂により一体で、コネクタハウジング６１が斜め上向きに突出状に一体成形されており、これが出力端子３９、４９を包囲し、その先端をコネクタハウジング６１の先端側の凹部６３内において突出させている。
【００３０】
前記したように、本形態のセンサ１の基本的な構成すなわち各部品の配置関係は、上記した従来のセンサのそれと異なる点はない。しかし、前記したように、本発明における電極部材３１、４１は、それぞれに設けられた弾性取付け手段である弾性板部３３，４３による弾性（バネ性）を利用し、それが圧電素子２１の内周面２４ａを押さえつける形で、それに組み付けられており、圧電素子２１の周方向に移動しないように取付けられている点において全く相違する。以下、その詳細について説明する。
【００３１】
すなわち、本形態における電極部材３１、４１は、共に円環状（円環板状）をなすが、その内周縁において圧電素子２１の内周面２４ａに自身の弾性（バネ性）にて、弾性変形して押付けられるように形成された弾性取付け手段である弾性板部３３、４３が、それぞれ、周方向に等角度間隔で、複数（本例では３）、矩形片形状をなして素子２１の内周面２４ａに沿う方向に折り曲げ形成されている（図４〜図７参照）。より具体的には、図１上の電極部材４１は、それが、圧電素子２１の図示上の端面２２の電極層に接するように配置された状態において、各弾性板部４３が、径方向に自身の弾性によって変形し、同素子２１の内周面２４ａに向けて押付けられるように形成されており、その押付け状態において、電極部材４１は、同素子２１に対しその周方向に移動しないように取付けられている。すなわち、電極部材４１における弾性板部４３は、自由状態にあるときは、その外周面を通る仮想円の外径Ｄ１が、圧電素子２１の内径Ｄ２より大きく（若干大きく）形成されている。そして、本形態では、この３つの弾性板部４３が圧電素子２１の内側に圧入されるように押込むことでその取付けがなされるように設定されている。
【００３２】
しかして、ノックセンサの製造における部品の組付け工程、すなわち、図２の部品組付け半製品１０を得る工程において、上の電極部材４１が、圧電素子２１の図示上の端面２２の電極層に接するように配置される際、つまり、弾性板部４３が圧電素子２１の内側に圧入されるように押込まれる際には、その電極部材４１における３つの弾性板部４３がそれぞれ素子２１の中心側に、径が小さくなるように弾性変形して（撓んで）、素子２１の内周面２４ａに押付けられる形で取付けられるように形成されている。なお、このようにして取り付けられる電極部材３１は、格別大きい外力が作用しない限り、圧電素子２１の周方向に移動しないように、その弾性板部４３の弾性（バネ性）が設定されている。また、図示下の電極部材３１についても、図示上の電極部材４１と同様の配置、形状で弾性板部３３が設けられており、上の電極部材４１と同様に圧電素子２１に取り付けられるように構成されている。
【００３３】
すなわち、図示下の電極部材３１にも、それが、圧電素子２１の図示下の端面２３の電極層に接するように配置された状態において、各弾性板部３３が、径方向に自身の弾性によって変形し、同素子２１の内周面２４ａに向けて押付けられるように形成されており、その押付け状態において、電極部材３１は、同素子２１に対しその周方向に移動しないように取付けられている。すなわち、電極部材３１における弾性板部３３は、自由状態にあるとき、その外周面を通る仮想円の外径Ｄ１が、圧電素子２１の内径Ｄ２より大きく形成されており、その３つの弾性板部３３が圧電素子２１の内側に圧入されるように押込まれることでその取付けがなされるように設定されている。なお、これらの２つの電極部材３１、４１における弾性板部３３，４３は、一対の出力端子３９，４９が平行に並ぶ設計上の正規位置に配置されたときに、相互に干渉（接触）しない周方向の位置なるように設けられている（図７参照）。
【００３４】
しかして、本形態のセンサ１は、それを構成する各部品の組みつけ工程においては、図２に示したように主体部材１１に各部品を組付けることで部品組付け半製品１０となる。そして、この工程に際しては、図４、図５に示したように、例えば、主体部材１１に組付ける前の圧電素子２１に対して、一対の電極部材３１，４１を、同時に、或いは別個に、出力端子３９，４９が設計上の平面的配置ないし間隔となるように（図７参照）位置決めしつつ、その弾性板部３３，４３を圧電素子２１の内周面２４ａに圧入し、図５から図７に示したような素子−電極部材組付け品とする。なお、この圧入後、出力端子３９，４９が所望とする平面的配置にないときは、所定の外力で、素子２１の周方向に、適宜、電極部材３１，４１を回し、正規位置となるように調節する。そして、主体部材１１のフランジ１３の上に、下の絶縁材２５を配置し、この上に、圧電素子２１に一対の電極部材３１，４１を組付けた組付け品を配置し、さらには上記したように、上の絶縁材２６等を順次配置し、ナット５５をネジ１５に所定のトルクでねじ込む（締め付ける）ことで、所望とする部品組付け半製品１０が得られる。
【００３５】
以後は、この部品組付け半製品１０を、樹脂成形工程に送り、インサート品としてこれを成形型（金型）内に装填し、射出成形によりケース６０及びコネクタハウジング６１を成形することでセンサ１として完成することになる。
【００３６】
本形態では、上記したように、部品の組付け工程において、一対の電極部材３１，４１は、圧電素子２１の内周面２４ａにその弾性板部３３，４３が弾性変形して押付けられているから、同素子２１の周方向に自由に動くことはない。したがって、その出力端子３９，４９の正規位置（正規の間隔）を容易に出すことができる。また、その位置を出した後においては、両出力端子３９，４９は周方向に自由に動かないため、従来のように、その位置を保持するための手段（位置決め装置）がなくとも正規位置に保持される。したがって、ナット５５を軸状部１２のネジ１５にねじ込む際においても、従来のように、その締め付けが終わるまで、専用の位置決め装置でその位置決め状態を保持する必要はない。よって、センサの製造における部品の組付け作業の円滑化ないし迅速化が図られる。
【００３７】
なお、圧電素子２１に対する一対の電極部材３１，４１の組付け、及びその一対の出力端子３９，４９の位置決めは、主体部材１１に順次、各部品を組付ける工程中において行っても、もちろん良い。
【００３８】
また、本形態では、弾性取付け手段である弾性板部３３，４３を、素子２１の内周面２４ａのみを押付けるように電極部材３１、４１の内周側に設けた場合を例示したが、弾性板部３３，４３については、一対の電極部材３１，４１とも、素子２１の外周面２４ｂを押さえつけるように、外周側に設けてもよいし、素子２１の内周面２４ａと外周面２４ｂとを押さえつけるように、内周側と外周側とに設けてもよい。なお、このように両側に弾性板部３３，４３を設ける場合には、各電極部材３１、４１とも、圧電素子２１をその環状部において径方向に跨いでその内周面２４ａと外周面２４ｂとを半径方向に挟み付ける形となる。よって、その挟み付け（クリップ）作用により、素子２１に対する取付け安定性が一層高められる。
【００３９】
さらに、素子２１の内周面２４ａ又は外周面２４ｂのみを押付ける場合、或いは、内周面２４ａと外周面２４ｂの両方を押さえつける場合に限らず、弾性取付け手段は、素子２１の周方向の全体に連なって環状をなす弾性環部として設けてもよい。ただし、このように設ける場合において、圧電素子２１の内周面２４ａと外周面２４ｂとを半径方向に挟み付ける形とする場合には、各電極部材３１、４１とも、それに設ける弾性環部が干渉（接触）しないように、素子２１の各端面２２，２３からの突出高さを設定することになる。なお、各電極部材３１、４１のうち、その一方に設ける弾性取付け手段が素子２１の内周面２４ａを押え付け、他方に設ける弾性取付け手段が素子２１の外周面２４ｂを押え付けるようにしてもよい。また、弾性取付け手段を上記のように複数の弾性板部とする場合の数や配置は、電極部材３１、４１が素子２１に安定して取り付けられるように、適宜に設定すればよい。
【００４０】
さて次に、別の実施の形態（第２実施形態）について説明する。ただし、このものは、図１のセンサ中の電極部材の形状、構成が異なるだけで、いわば電極部材の別例ないし改良例とでも言うべきものである。したがって、図８〜図１０に示したように、図１のセンサ中の圧電素子２１に対し、本例の電極部材１３１，１４１の取り付け状態を示した各図に基づいて、電極部材１３１，１４１の構成及びそれの圧電素子２１に対する取り付け構成についてのみ説明する。なお、この２つの電極部材１３１，１４１は、素子２１の異なる端面に取り付けられる点を除けば、同一の構成のものである。
【００４１】
すなわち、本形態の電極部材１３１，１４１は、上記形態におけるような環状をなすものではなく、フラットバー（金属製帯板）をＵ字形に折り曲げ形成してなるとともに、図１０に示したように、そのＵ字の一方の脚部１３４，１４４の端から外方に向けて、第１実施形態におけるのと同様の出力端子１３９，１４９を延びる形で備えているものである。これら電極部材１３１，１４１は、それぞれのＵ字の底部をなす部位１３２，１４２が、素子２１の各端面２２，２３の各電極層に接するように配置された状態において、Ｕ字の両脚部１３３，１３４，１４３，１４４が、素子２１の環状部位の一部を径方向に跨いで、その内周面２４ａ及び外周面２４ｂを、径方向に自身の弾性によって挟み付ける弾性取付け手段をなしている。すなわち、本形態では、Ｕ字の両脚部が、弾性挟み付け部をなしており、その両脚部をなす両弾性挟み付け部の相互間の内寸Ｗ１は、電極部材１３１，１４１が自由状態にあるとき、素子２１の環状部位の径方向の幅（外寸）Ｗ２より小さく設定されており、したがって、内寸Ｗ１を広げるように変形されるように構成されている。
【００４２】
しかして、ノックセンサの製造工程において、一対の電極部材１３１，１４１が、圧電素子２１の表裏両端面２２、２３の各電極層に接するように配置される際には、その一対の電極部材１３１，１４１のそれぞれが、弾性挟み付け部をなす両脚部１３３，１３４，１４３，１４４によって素子２１の環状部位の一部を径方向に跨いで、その内周面２４ａ及び外周面２４ｂを、径方向に自身の弾性（バネ性）によって挟み付ける。これにより、素子２１に対し、一対の電極部材１３１，１４１が、素子２１の周方向に移動しないように取付けられる（図８参照）。なお、この取付け法は、ノックセンサの製造における部品の組付け工程（部品組付け半製品１０）を得る工程において、上記した第１実施形態で説明したのと全く同様に、各出力端子１３９，１４９が、図９に示したように、所望とする配置となるようにして行えばよい。かくして、本形態の電極部材１３１，１４１を用いる場合においても、第１実施形態で説明したのと同様の効果が得られる。
【００４３】
加えて、本形態の電極部材１３１、１４１は、第１実施形態のそれのように環状のものとする必要はなく、図示のような帯板状のものとして形成できる。したがって、第１実施形態のそれのように環状をなすように形成したものに比べ、電極部材の小型、軽量化が図られ、コストの低減も図られる。
【００４４】
なお、上記したセンサのように、主体部材１１が金属製のものである場合には、電極部材のそれぞれが、素子２１の端面２２，２３の電極層と、相手部材をなす絶縁材２５，２６とに挟まれる構造となる。一方、本形態のように、電極部材１３１，１４１のそれぞれが、素子２１の環状部の一部を径方向に跨ぐことになるものにおいて上記もしたが、ナット５５を締め付けて、圧電素子２１の各端面２２，２３間を挟み付けるように加圧すると、次のような問題がある。すなわち、このような場合には、たとえ電極部材が薄いものであり、絶縁材２５，２６も柔軟な樹脂であるとしても、素子２１の各端面２２，２３のうち、電極部材１３１，１４１の存在する位置においては、素子２１は局所的に強く加圧されることになるから、その電圧の出力特性に影響がでる。
【００４５】
このような影響を低減した改良例を図１１に基づいて説明する。すなわち、このような影響を低減するため、前記構成の電極部材１３１，１４１を含むセンサにおいては、図１１に示したように、絶縁材２５，２６における電極部材１３１，１４１と対面する面に、その電極部材１３１，１４１が嵌り込む凹部２５ｂ，２６ｂを設けておき、この凹部２５ｂ，２６ｂに電極部材１３１，１４１が嵌り込む（入り込む）ようにしておくとよい。すなわち、絶縁材２５，２６における環状部のうち、電極部材１３１，１４１が存在する部位を径方向に横切るように凹部２５ｂ，２６ｂを設けておけばよい。なお、この嵌り込みは、ナット５５の締め後において、素子２１の両端面２２，２３間の面圧が周方向において均等になるようにするのが好ましく、したがって、その凹部２５ｂ，２６ｂの深さ等は、電極部材１３１，１４１の厚み等に応じて設定すればよい。
【００４６】
なお、主体部材が樹脂などの電気的な絶縁材からなるものである場合には、別途、独立の絶縁材は不要となる。このような場合には、図１のセンサでは、フランジ１３又は錘５１が相手部材となって、電極部材１３１，１４１を介して圧電素子２１を挟み付けることになる。このため、そのような場合には、相手部材である主体部材のフランジ１３又は錘５１における電極部材１３１，１４１と対面する部位に、電極部材が嵌り込む凹部を設ければよい。
【００４７】
なお、第２実施形態に示したような電極部材１３１，１４１においては、図１２、図１３に示したように、その電極部材１３１，１４１における圧電素子２１の端面２２，２３の電極層に接する接続部位であるＵ字の底部をなす部位１３２、１４２に、その電極層に向けて突出する凸部１３６、１４６を形成しておくとよい。図１２、図１３に示したものでは、Ｕ字の底部をなす部位１３２、１４２において、平行にスリットを切り込み、そのスリット間の部位が電極層に向けて突出する凸部１３６，１４６に形成されている。このように凸部１３６，１４６を形成しておくことで、圧電素子２１の電極層と、電極部材１３１，１４１との接触面圧を高められるため、電気的接続の信頼性が高められる。
【００４８】
また、別例としては、図１４に示したように、その電極部材１３１，１４１における圧電素子２１の端面２２，２３の電極層に接する接続部位（Ｕ字の底部）１３２、１４２のうち、素子２１の環状部位を径方向に跨ぐ部分の両側において電極層に向けて突出する突出部１４８を形成しておいてもよい。図１４においては、図示上の電極部材１４１においてのみ突出部１４８を示しているが、図示下の電極部材１３１についても同様に形成されているため、その説明は省略する。また、本例ではその突出部１４８は、両外側に張出す張出し部が電極層に押付けられるように形成されている。なお、図１２〜図１４のいずれにおいても、ナット５５を締め付けて素子２１を加圧する際には、凸部１３６，１４６又は突出部１４８が、素子２１の端面２２，２３の電極層に、自身が弾性変形して（圧縮変形を受けて）押付けられているものとするのが電気的接続の信頼性を高められる。
【００４９】
上記形態では、圧電素子を加圧する手段としてバネ座金や錘を独立の部品として有する構成のノックセンサにおいて具体化して説明したが、本発明のノックセンサは、このような錘やバネ座金を用いることなく、ナット自体による直接のねじ込み（締付け）や、ナット自体に錘やバネ座金の作用を持たせたようなナット（メスねじ付き部材）で圧電素子に所望とする圧力を付与する構成のものにおいても具体化できる。すなわち、圧電素子が、主体部材の軸状部に外嵌されて、軸状部に張り出し形成されたフランジに載置され、ナットのねじ込みによる締め付けにより、軸状部の軸線方向に圧縮される構成のノックセンサに広く適用できる。なお、センサを構成する電極部材、ナット等の各部品の形状、構造については、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更を加えて具体化できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のノックセンサの第１実施形態を示す断面図及びその要部拡大図。
【図２】図１のノックセンサを製造する工程途中の部品組付け半製品の断面図。
【図３】図２の分解図。
【図４】図２の半製品を組付ける工程途中で、圧電素子に電極部材を組付ける前の説明用拡大断面図。
【図５】図４において圧電素子に電極部材を組付けた後の説明用拡大断面図。
【図６】図５の斜視図。
【図７】図５の平面図。
【図８】第２実施形態を説明する、圧電素子に電極部材を組付けた後の説明用斜視図。
【図９】図８の平面図。
【図１０】図８、図９において電極部材を圧電素子に組付ける工程の説明図。
【図１１】第２実施形態の改良例を説明する半製品における一部破断正面図。
【図１２】電極部材の別例を説明する図であり、それを圧電素子に組付けた後の説明用斜視図、及び要部拡大図。
【図１３】図１２において電極部材を圧電素子に組付ける工程の説明図。
【図１４】電極部材の別例を説明する図であり、それを圧電素子に組付けた後の説明用斜視図、及び要部拡大図。
【図１５】従来のノックセンサの断面図。
【図１６】図１５のノックセンサを製造する工程途中の部品組付け半製品の断面図。
【図１７】図１６の半製品において両出力端子の位置関係を説明する平面図。
【符号の説明】
【００５１】
１  ノックセンサ
１１  主体部材
１２  軸状部
１３  フランジ
１５  ネジ
２１  圧電素子
２２，２３  圧電素子の端面
２２ａ，２３ａ  電極層
２４ａ  圧電素子の内周面
２４ｂ  圧電素子の外周面
３１，４１，１３１，１４１  電極部材
３３，４３  （弾性板部）弾性取付け手段
３９，４９  出力端子
５５  ナット
６０  ケース
６１  コネクタハウジング
１３１，１４１  電極部材
１３３，１４３（弾性挟み付け部）弾性取付け手段
【図１】
0005043753.tif 000002
【図２】
0005043753.tif 000003
【図３】
0005043753.tif 000004
【図４】
0005043753.tif 000005
【図５】
0005043753.tif 000006
【図６】
0005043753.tif 000007
【図７】
0005043753.tif 000008
【図８】
0005043753.tif 000009
【図９】
0005043753.tif 000010
【図１０】
0005043753.tif 000011
【図１１】
0005043753.tif 000012
【図１２】
0005043753.tif 000013
【図１３】
0005043753.tif 000014
【図１４】
0005043753.tif 000015
【図１５】
0005043753.tif 000016
【図１６】
0005043753.tif 000017
【図１７】
0005043753.tif 000018