CN105339768A - 爆震传感器 - Google Patents
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Abstract
爆震传感器包括支承构件、压电元件、电阻器、壳体和一对电极部。电阻器包括具有金属覆膜的电阻主体，且该电阻器与一对电极部并联连接。电阻器包括具有金属覆膜的电阻主体，且该电阻器与一对电极部并联连接。电阻器具有外侧覆膜，该外侧覆膜由热变形温度高于形成壳体的树脂材料的热变形温度的树脂材料形成并且覆盖金属覆膜。
Description
相关申请的相互参照
本国际申请基于2013年6月25日向日本特许厅提出申请的日本特许申请第2013－132832号主张优先权，将日本特许申请第2013－132832号的全部内容引用到本国际申请中。
技术领域
本发明涉及用于检测在内燃机产生的爆震的非共振型爆震传感器。
背景技术
作为用于检测在内燃机产生的爆震的非共振型爆震传感器，已知有借助螺栓等固定构件固定于内燃机的安装位置的非共振型爆震传感器。该爆震传感器包括作为传感器元件的压电元件以及用于支承压电元件的支承构件。支承构件在自身的中央形成有贯穿孔，通过将螺栓等固定构件贯穿于该贯穿孔内，从而借助固定构件将爆震传感器固定于内燃机的安装位置。
所述爆震传感器设有用于将测量到的爆震信号输出到外部的一对电极，使用将该电极之间连接起来的金属覆膜电阻器(例如，参照专利文献1。)。这样的金属覆膜电阻器能够用于各种传感器(例如，参照专利文献2～专利文献4。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－300605号公报
专利文献2：日本特许第3772558号公报
专利文献3：日本特许第4417186号公报
专利文献4：日本特开平09－007438号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为用于爆震传感器的金属覆膜电阻器，使用了利用由环氧树脂形成的外饰覆膜覆盖具有金属覆膜的电阻主体的外侧而成的金属覆膜电阻器。然而，所述金属覆膜电阻器存在这样的问题：因形成爆震传感器的壳体时施加的热量、热循环试验而损伤较大，耐热性存在瓶颈。
具体而言，由于被施加高温，金属覆膜电阻器的外饰覆膜、即环氧树脂与金属覆膜和构成爆震传感器的壳体的尼龙66(以下，标记为“66尼龙”。)熔接在一起。之后，若外部温度发生变化而外饰覆膜发生膨胀、收缩，则熔接在一起的金属覆膜联动地膨胀、收缩，因此金属覆膜会自电阻主体剥离。若像这样金属覆膜剥离，则金属覆膜电阻器的电阻值有可能偏离期望的值而升高。
优选的是，本发明的一技术方案提供一种能够谋求提高耐热性的爆震传感器。
用于解决问题的方案
本发明的一技术方案的爆震传感器包括支承构件、压电元件、电阻器、壳体和一对电极部。
支承构件具有筒状的主体部。压电元件是位于所述支承构件的所述主体部的外周的环状的压电元件。一对电极部位于所述支承构件的所述主体部的外周，且层叠于所述压电元件，用于向外部输出所述压电元件所产生的电信号。电阻器包括具有金属覆膜的电阻主体，且该电阻器与所述一对电极部并联连接。壳体形成在所述支承构件的外侧，由至少包围所述电阻器、所述压电元件和所述电极部的树脂材料形成。所述电阻器具有覆盖所述金属覆膜的外侧覆膜。外侧覆膜由热变形温度高于形成所述壳体的树脂材料的热变形温度的树脂材料形成。
根据构成为这样的爆震传感器，利用外侧覆膜覆盖电阻器，该外侧覆膜由热变形温度高于形成壳体的树脂的热变形温度的材料，例如合成树脂形成。因此，即使在形成爆震传感器的壳体时、在热循环试验中被施加热量，也能够抑制该外侧覆膜与金属覆膜、壳体熔接在一起。其结果，金属覆膜不易自电阻主体剥离，电阻器容易持续保持期望的电阻值。
也可以是，所述爆震传感器还包括内侧覆膜和一对盖。也可以是，一对盖是用于支承所述电阻主体的一对金属制盖，该一对盖与所述电极部电连接，并且被实施了镀敷处理。也可以是，内侧覆膜设在所述外侧覆膜与所述金属覆膜之间，并且由树脂材料形成为具有比所述外侧覆膜的膜构造致密的膜构造。
通过像这样设置具有比外侧覆膜的膜构造致密的膜构造的内侧覆膜，从而容易谋求提高耐热性。即，在对电阻器的构成部件即盖实施镀敷处理的情况下，若设有具有致密的膜构造的内侧覆膜，则即使对爆震传感器施加热量而使镀敷材料发生熔融，也能够将熔融的镀敷材料截留在内侧覆膜的外侧。因此，与没有设置内侧覆膜的情况相比，容易抑制因熔融的镀敷材料与金属覆膜接触而导致电阻值发生变化。
对于所述爆震传感器，也可以是，所述内侧覆膜至少覆盖所述金属覆膜与所述盖之间的接触面的端部。
像这样以覆盖电阻主体的金属覆膜与盖之间的接触面的端部的方式配置内侧覆膜，从而更容易谋求提高耐热性。即，即使对爆震传感器施加热量而使盖的镀敷材料发生熔融，熔融的镀敷材料也被内侧覆膜截留在大致相同的区域。之后，若爆震传感器的温度下降，则熔融的镀敷材料也在大致原来的位置固化。因此，能够抑制镀敷材料自接触面的端部进入，能够抑制电阻值发生变动。即，容易抑制因热量而导致电阻值发生变化。
对于所述爆震传感器，也可以是，形成所述壳体的树脂材料为尼龙66、聚对苯二甲酸丁二酯和聚苯硫醚中的任意一者，形成所述外侧覆膜的树脂材料为硅酮树脂。
对尼龙66、聚对苯二甲酸丁二酯和聚苯硫醚中的任意一者与硅酮树脂进行比较，硅酮树脂的热变形温度高于尼龙66、聚对苯二甲酸丁二酯和聚苯硫醚中的任意一者的热变形温度。因此，使用尼龙66、聚对苯二甲酸丁二酯和聚苯硫醚中的任意一者作为形成壳体的树脂，使用硅酮树脂作为电阻器的外侧覆膜，从而能够谋求提高爆震传感器的耐热性。即，利用外侧覆膜覆盖电阻器，该外侧覆膜由热变形温度高于形成壳体的树脂的热变形温度的硅酮树脂形成。因此，即使在使用聚对苯二甲酸丁二酯和聚苯硫醚中的任意一者形成壳体时、在热循环试验中被施加热量，也能够抑制外侧覆膜与金属覆膜、该壳体熔接在一起。其结果，金属覆膜不易自电阻主体剥离，电阻器容易持续保持期望的电阻值。
发明的效果
采用本发明的所述技术方案的爆震传感器，利用外侧覆膜覆盖电阻器，该外侧覆膜由热变形温度高于形成壳体的树脂的热变形温度的树脂材料形成，从而即使施加热量，该覆膜也不易与壳体熔接在一起。因此，电阻器的金属覆膜不易剥离，电阻器容易持续保持期望的电阻值，因此取得能够谋求提高耐热性这样的效果。
附图说明
图1是用于说明本发明的一实施方式的爆震传感器外观的主视图。
图2是用于说明图1所示的爆震传感器的内部构造的剖视图。
图3是用于说明图2所示的爆震传感器的内部构造的分解图。
图4是用于说明图2所示的电阻器的内部结构的剖视图。
附图标记说明
1、爆震传感器；10、支承构件；11、主体部；20、下表面侧电极部(电极部)；30、压电元件；40、上表面侧电极部(电极部)；70、电阻器；71、电阻主体；73、盖；74、内侧覆膜；75、外侧覆膜；72、金属覆膜；80、壳体。
具体实施方式
参照图1～图4说明本发明的一实施方式的非共振型爆震传感器(以下，简记为“爆震传感器”。)。
本实施方式的爆震传感器1用于检测在内燃机产生的爆震。如图1所示，爆震传感器1在壳体80的内部收纳有各种构成部件。壳体80由具有绝缘性的材料、例如合成树脂等模制树脂形成。在本实施方式中，使用壳体80由尼龙形成的例子进行说明。
此外，如图2所示，爆震传感器1设有支承构件10、下表面侧电极部(电极部)20、压电元件30、上表面侧电极部(电极部)40、压块构件50、螺母60以及电阻器70。这些构成部件收纳在所述壳体80的内部。
壳体80构成爆震传感器1的外形，包括元件收纳部81和连接器部82，该元件收纳部81呈其上表面侧(表示图1中的上侧。以下同样。)部分成形为锥形状的圆柱形状，该连接器部82用于连接与点火时间控制装置等外部设备相连的外部连接器。连接器部82形成为自元件收纳部81的外周壁向外侧突出。
支承构件10是由铁形成的构件。如图2和图3所示，支承构件10主要设有主体部11和凸缘部12。主体部11是支承构件10的形成为以轴线L方向为中心的圆筒形状的部分。凸缘部12是支承构件10的自主体部11的下部(图2和图3中的下侧的部分)向径向外侧呈环状突出的部分。
在主体部11的内部存在有沿轴线L方向贯穿的贯通孔13。在主体部11的外周面的上端侧设有槽部14，在凸缘部12的外周面设有槽部15。槽部14和槽部15用于提高壳体80与主体部11之间的密合性。在主体部11的外周面且是槽部14的下侧设有能够与螺母60啮合的螺纹槽16。
下表面侧电极部20主要包括圆环状的环状部21和自该环状部21突出的端子部22。环状部21以环绕主体部11的外周并且与压电元件30的下表面接触的方式配置，而且环状部21以与压电元件30电接触的方式配置。
另外，端子部22用于对自压电元件30的下表面(环状部21)到连接器部82的区间进行电连接，且端子部22被用作自压电元件30的下表面输出的电信号的通电路径。端子部22在规定的位置与连接器部82的高度一致地向上表面侧弯曲。
压电元件30是由具有压电效果的材料，即锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡等各种陶瓷，水晶等各种结晶，聚偏氟乙烯等各种有机材料等形成的元件。压电元件30配置在能够将下表面侧电极部20夹持在压电元件30与凸缘部12之间的位置。并且压电元件30形成为环绕主体部11的外周的环状形状，截面形成为矩形形状。
上表面侧电极部40主要包括圆环状的环状部41和自该环状部41突出的端子部42。环状部41以环绕主体部11外周并且与压电元件30的上表面接触的方式配置，而且环状部41以与压电元件电接触的方式配置。
另外，端子部42用于对自压电元件30的上表面(环状部41)到连接器部82的区间进行电连接，被用作自压电元件30的上表面输出的电信号的通电路径。端子部42在规定的位置与连接器部82的高度一致地向上表面侧弯曲。
压块构件50是由黄铜等各种金属材料形成的部件，与压电元件30同样，压块构件50是形成为环绕主体部11外周的环状形状的部件。压块构件50在其截面为矩形这一点上也与压电元件30同样。而且，压块构件50用于对压电元件30施加负荷，且配置在压电元件30的上表面侧，压块构件50配置成与压电元件30之间夹持上表面侧电极部40。
螺母60形成有能够与主体部11的螺纹槽16啮合的螺纹槽，通过使螺母60一边相对于所述螺纹槽16旋转一边与所述螺纹槽16啮合(拧入)，从而将螺母60紧固于主体部11。其中，螺母60的外周形成为六边形等多边形形状，构成能够利用能与该螺母的外周形状对应的工具对螺母60进行紧固。
接着，对作为本实施方式的特征的电阻器70进行说明。电阻器70是金属覆膜电阻器，如图2所示，电阻器70是与上表面侧电极部40和下表面侧电极部20并联连接的电阻器。如图4所示，电阻器70主要设有：电阻主体71，其具有金属覆膜72；盖73，其用于支承电阻主体71；内侧覆膜74，其包覆电阻主体71和盖73；以及外侧覆膜75，其包覆内侧覆膜。
电阻主体71的结构能够使用公知的结构，并不特别限定。在本实施方式中，使用利用金属覆膜72包覆陶瓷制的电阻主体71的结构例进行说明。覆盖电阻主体71的金属覆膜72既可以是Ni－Cr(镍－铬)合金的覆膜，也可以是金属釉覆膜，并不特别限定其种类。
盖73是以从两侧将电阻主体71夹入的方式保持电阻主体71的保持构件，并且是用于使电阻主体71与上表面侧电极部40之间以及电阻主体71与下表面侧电极部20之间电连接的部件。在本实施方式中，使用对由铁形成的骨架实施镀锡处理而得到的盖73的例子进行说明。
内侧覆膜74是由环氧树脂形成的覆膜，是具有比外侧覆膜75的膜构造致密的膜构造的覆膜。并且，内侧覆膜74被配置为：覆盖盖73的周围和电阻主体71，至少存在于电阻主体71的金属覆膜72与盖73之间的接触面的边界，即接触面的端部。
外侧覆膜75是由硅酮树脂形成的覆膜，是与形成壳体80的树脂即尼龙66相比具有较高的热变形温度的覆膜。外侧覆膜75用于覆盖盖73的周围、内侧覆膜74以及电阻主体71，以避免这些被覆盖的构件与壳体80接触。
接着，利用图3说明本实施方式的爆震传感器1的组装操作。
在爆震传感器1的组装操作中，首先进行如下操作，即：自下表面侧起朝向上表面侧去，依次层叠下表面侧电极部20、压电元件30、上表面侧电极部40和压块构件50。此时，下表面侧电极部20、压电元件30、上表面侧电极部40和压块构件50以环绕支承构件10的主体部11的外周的方式配置。
在进行层叠操作时，还进行借助电阻器70使下表面侧电极部20的端子部22与上表面侧电极部40的端子部42电连接的操作。
接着，进行将螺母60螺纹结合于支承构件10的螺纹槽16的操作，将下表面侧电极部20、压电元件30、上表面侧电极部40和压块构件50夹入并固定在螺母60与支承构件10的凸缘部12之间。
之后，进行这样的操作：利用注射成型用模具包围这些构成部件，以覆盖这些构成部件的方式注射成型66尼龙，从而形成壳体80。通过以上的操作得到爆震传感器1。
其中，爆震传感器1形成为：支承构件10的凸缘部12的下表面侧的端部自壳体80的下表面侧暴露，支承构件10的主体部11的上表面侧的端部自壳体80的上表面侧暴露。并且，连接器部82形成为：下表面侧电极部20的端子部22的一部分和上表面侧电极部40的端子部42的一部分暴露在该连接器部82的内侧。
爆震传感器1以其下表面(详细而言，支承构件10的凸缘部12的下表面)与内燃机的最适当的部位(通常为缸体的安装部)接触的方式安装于内燃机。
在内燃机发生爆震等异常振动时，该异常振动经由支承构件10的凸缘部12传递至压电元件30，根据该异常振动自压电元件30输出的电信号自下表面侧电极部20的端子部22和上表面侧电极部40的端子部42向外部设备输出。
根据所述结构的爆震传感器1，利用外侧覆膜75覆盖电阻器70，该外侧覆膜75由热变形温度高于66尼龙的热变形温度的材料、硅酮树脂形成。因此，即使在形成爆震传感器1的壳体80时在热循环试验中被施加热量，该覆膜也不会与壳体80熔接在一起。其结果，电阻器70的金属覆膜72不会发生剥离，电阻器70能够持续保持期望的电阻值，还能够实现提高爆震传感器1的耐热性。
通过设置具有比外侧覆膜75的膜构造致密的膜构造的内侧覆膜74，从而容易谋求提高爆震传感器1的耐热性。即，在对作为电阻器70的构成部件的盖73实施镀锡处理的情况下，若具有致密的膜构造的内侧覆膜74设在外侧覆膜75与金属覆膜72之间，则即使对爆震传感器1施加热量而使镀敷材料熔融，也能够将熔融的镀敷材料截留在内侧覆膜74的外侧。因此，与没有设置内侧覆膜74的情况相比，容易抑制因熔融的镀敷材料与金属覆膜72接触而导致电阻器70的电阻值发生变化。
此外，以对盖73与电阻主体71的金属覆膜72之间的接触面的端部进行覆盖的方式配置内侧覆膜74，从而更容易谋求提高耐热性。即，即使对爆震传感器1施加热量而导致盖73的镀敷材料发生熔融，熔融的镀敷材料也被内侧覆膜74截留在大致相同的区域。之后，若爆震传感器1的温度下降，则熔融的镀敷材料也在大致原来的位置固化。因此，能够抑制镀敷材料自接触面的端部进入，能够抑制电阻器70的电阻值发生变动。即，容易抑制因热量而导致电阻值发生变化。因此，能够抑制镀敷材料自接触面的端部进入，能够抑制电阻值发生变动。即，容易抑制因热量而导致电阻值发生变化。
对构成壳体80的尼龙66和构成外侧覆膜75的硅酮树脂进行比较，硅酮树脂的热变形温度高于尼龙66的热变形温度。因此，使用尼龙66作为构成壳体80的树脂，使用硅酮树脂作为电阻器70的外侧覆膜75，从而能够谋求提高爆震传感器1的耐热性。即，利用外侧覆膜75覆盖电阻器70，该外侧覆膜75由热变形温度高于构成壳体80的尼龙66的热变形温度的硅酮树脂形成。因此，即使在形成壳体80时在热循环试验中被施加热量，外侧覆膜75也不会与金属覆膜72、壳体80熔接在一起。其结果，金属覆膜72不易自电阻主体71剥离，电阻器70容易持续保持期望的电阻值。
另外，既可以如所述实施方式那样使用尼龙66作为形成壳体80的树脂，也可以使用聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯硫醚形成壳体80，并不特别限定。
另外，本发明的技术范围并不限定于所述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内增加各种变更。例如，使用电阻器70的爆震传感器1的结构既可以为所述实施方式所述的形态，也可以是具有其他形态的爆震传感器。
Claims (4)
1.一种爆震传感器，该爆震传感器设有：
支承构件，其具有筒状的主体部；
压电元件，其为环状，位于所述支承构件的所述主体部的外周；
一对电极部，其位于所述支承构件的所述主体部的外周，且层叠于所述压电元件，用于向外部输出所述压电元件所产生的电信号；
电阻器，其包括具有金属覆膜的电阻主体，且该电阻器与所述一对电极部并联连接；以及
壳体，其形成在所述支承构件的外侧，由至少包围所述电阻器、所述压电元件和所述电极部的树脂材料形成，
其中，
所述电阻器具有外侧覆膜，该外侧覆膜由热变形温度高于形成所述壳体的树脂材料的热变形温度的树脂材料形成，并且覆盖所述金属覆膜。
2.根据权利要求1所述的爆震传感器，其中，
该爆震传感器还包括盖，该盖是用于支承所述电阻主体的一对金属制盖，与所述电极部电连接并且被实施了镀敷处理，
在所述外侧覆膜与所述金属覆膜之间设有内侧覆膜，该内侧覆膜由树脂材料形成为具有比所述外侧覆膜的膜构造致密的膜构造。
3.根据权利要求2所述的爆震传感器，其中，
所述内侧覆膜至少覆盖所述金属覆膜与所述盖之间的接触面的端部。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的爆震传感器，其中，
形成所述壳体的树脂材料为尼龙66、聚对苯二甲酸丁二酯和聚苯硫醚中的任意一者，形成所述外侧覆膜的树脂材料为硅酮树脂。
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