JP4054515B2 - Non-resonant knock sensor - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-resonant knock sensor that is attached to an internal combustion engine and electrically detects the occurrence of knocking.
[0002]
[Prior art]
An annular electrode plate electrically connected to the electrode layer is disposed on the front and back surfaces of the annular piezoelectric element having electrode layers formed on the front and back surfaces in a case attached to the internal combustion engine. Various non-resonant knock sensors that are held in a shape have been proposed, such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-153530. This non-resonant type knock sensor generates a signal voltage between the electrodes by applying a strain in the thickness direction corresponding to the knocking frequency to the piezoelectric element sandwiched in the case in accordance with the occurrence of knocking. Knocking is detected by extracting a potential difference from the pair of plates.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Since the annular electrode plate is brought into uniform contact with the annular piezoelectric element, the inner and outer diameters thereof are substantially matched with the inner and outer diameters of the annular piezoelectric element. By the way, this annular electrode plate is formed by punching a metal plate into a predetermined shape. Therefore, a burr of about 40 μm along the hitting direction is generated on the inner and outer edges of the annular electrode plate. For this reason, when the annular electrode plate is arranged on the piezoelectric element, the burr comes into direct contact with the electrode layer on the surface where the burr protrudes toward the contact surface with the electrode layer.
[0004]
A weight or the like is arranged on the upper surface of the annular electrode plate, and a nut is fastened to apply a preload to the annular piezoelectric element. When the nut is fastened, the piezoelectric element is rotated and the electrode layer is damaged by the burr. In some cases, burrs may interfere with the stacking and create gaps with the piezoelectric element. In either case, the output signal from the piezoelectric element may decrease or the capacitance of the piezoelectric element may change, There is a possibility that problems such as loss of consistency with the processing circuit may occur. Furthermore, metal powder may be generated due to the deletion of the electrode layer, which may cause a short circuit. On the other hand, as means for solving this problem, there has been proposed means for precisely polishing the front and back surfaces of the electrode plate to remove burrs. However, an extra polishing step is required, resulting in a problem that the manufacturing cost increases.
This invention provides the structure which can prevent the influence by the burr | flash formed in the inner and outer edge of an electrode plate, without requiring a new process.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, an annular electrode plate electrically connected to an electrode layer is disposed on the front and back surfaces of an annular piezoelectric element having electrode layers formed on the front and back surfaces in a case attached to an internal combustion engine. In what holds the element in a pinched state,
An inner diameter and an outer diameter of the annular piezoelectric element are substantially the same as the annular electrode plates disposed on the front and back sides, and an electrode removal edge having no electrode layer on the inner and outer edges of the front and back surfaces of the annular piezoelectric element, The non-resonant knock sensor is characterized in that an electrode removal edge is provided around the burr generated on the inner and outer edges of the electrode plate .
[0006]
In this configuration, even if burrs are formed on the inner and outer edges of the annular electrode plate that is pressed onto the annular piezoelectric element, the electrode layer of the annular piezoelectric element is removed at the inner and outer edges. It will be in contact with the part without. For this reason, even if the annular piezoelectric element is rotated by tightening a nut or the like, the electrode layer is not removed or worn by the burr, and the characteristics and the like do not change. In addition, when a burr of about 40 μm occurs, the thickness of the electrode layer is also about 4 to 10 μm. Therefore, by applying a preload, the burr that has been crushed within a minimal step between the surface without the electrode layer and the electrode layer surface Almost fits and no gap occurs between the annular electrode plate and the piezoelectric element due to burrs during lamination.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of a non-resonant knock sensor will be described with reference to FIG.
A synthetic resin case 1 for holding each member includes a cylindrical
[0008]
An annular
[0009]
The annular
[0010]
Further, an
[0011]
FIG. 5 shows the annular
[0012]
Here, since the
[0013]
Further, when a burr of about 40 μm is generated, the thickness of the
[0014]
【The invention's effect】
The non-resonant type knock sen of the present invention has an annular electrode plate electrically connected to the electrode layer on the front and back sides of an annular piezoelectric element having electrode layers formed on the front and back surfaces in a case attached to the internal combustion engine. The annular piezoelectric element is held in a pinched state, and the inner diameter and the outer diameter of the annular piezoelectric element are substantially the same as the annular electrode plates disposed on the front and back surfaces, and the inner and outer surfaces of the annular piezoelectric element are inside and outside. Since the electrode removal edge without the electrode layer is provided around the edge, even if burrs are formed on the inner and outer edges of the annular electrode plate in pressure contact with the annular piezoelectric element, the electrode layer of the annular piezoelectric element is not limited to the inner and outer edges. Since it is removed at the edge, the burr comes into contact with the portion without the electrode layer. For this reason, even if the annular piezoelectric element is rotated with respect to the seating surface by tightening a nut or the like, the electrode layer is not removed or worn by the burr, and the characteristics and the like do not change. Also, when burrs occur, the thickness of the electrode layer is also almost within the minimum step between the electrode layer surface and the electrode layer surface, and the burrs cause a gap between the annular electrode plate and the piezoelectric element during lamination. Will not occur. Therefore, problems such as a decrease in the output signal from the piezoelectric element and a change in the capacitance of the piezoelectric element, which impairs the consistency with the signal processing circuit, are prevented, and an extra polishing step is required. Thus, there are excellent effects such as no increase in manufacturing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view of a non-resonant knock sensor.
FIG. 2 is a plan view of an upper
FIG. 3 is a side view of an upper
4 is a side view of a lower
5 is a perspective view of an annular
6 is a longitudinal side view exaggeratingly showing a laminated state of the annular
[Explanation of symbols]
8 annular
Claims (1)
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。An annular electrode plate electrically connected to the electrode layer is disposed on the front and back surfaces of the annular piezoelectric element having electrode layers formed on the front and back surfaces in a case attached to the internal combustion engine. In what is held in the shape,
The inner and outer diameters of the annular piezoelectric element are substantially the same as the annular electrode plates disposed on the front and back sides,
The inner and outer edges of the front and back surfaces of the annular piezoelectric element, a no electrode removal edges of the electrode layer, characterized by being provided around the electrode removal edge for pay burrs produced inside and outside edge of the annular electrode plate Non-resonant knock sensor.
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