JP2015219131A - Pressure detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置に関する。 The present invention relates to a pressure detection device that detects a combustion pressure in a combustion chamber.
従来より、燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置が、例えば特許文献1で提案されている。具体的には、第1電極部、第2電極部、各電極部に挟まれた圧電素子、第1電極部、圧電素子、第2電極部の順にこれらを収容する有底筒状の加圧部材、加圧部材に収容されると共に加圧部材の開口側に固定された支持部材を備えた圧力検出装置が提案されている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 proposes a pressure detection device that detects a combustion pressure in a combustion chamber. Specifically, a bottomed cylindrical pressurization that accommodates the first electrode portion, the second electrode portion, the piezoelectric element sandwiched between the electrode portions, the first electrode portion, the piezoelectric element, and the second electrode portion in this order. There has been proposed a pressure detection device including a support member that is housed in a member and a pressure member and is fixed to the opening side of the pressure member.
このような構成では、各電極部、圧電素子、及び支持部材が加圧部材に収容された状態で支持部材に対して加圧部材の底部側に荷重が印加された状態で支持部材が加圧部材に固定されている。これにより、加圧部材の底部によって支持部材に印加された荷重が受け止められる。したがって、各電極部に挟まれた圧電素子に予め予荷重が掛けられる。 In such a configuration, the support member is pressurized while a load is applied to the bottom side of the pressure member with respect to the support member in a state where each electrode portion, the piezoelectric element, and the support member are accommodated in the pressure member. It is fixed to the member. Thereby, the load applied to the support member by the bottom of the pressure member is received. Therefore, a preload is applied in advance to the piezoelectric elements sandwiched between the electrode portions.
さらに、圧力検出装置は、燃焼圧が印加されるダイヤフラムを備えている。ダイヤフラムは加圧部材の底部に接触させられるかもしくは当該底部に設けられた貫通孔を介して第1電極部に接触させられる。これにより、燃焼圧が圧電素子に伝わるようになっている。 Furthermore, the pressure detection device includes a diaphragm to which combustion pressure is applied. The diaphragm is brought into contact with the bottom portion of the pressure member, or is brought into contact with the first electrode portion through a through hole provided in the bottom portion. As a result, the combustion pressure is transmitted to the piezoelectric element.
しかしながら、上記従来の技術では、加圧部材の底部によって支持部材の荷重が受け止められるので、支持部材が加圧部材に固定された後に支持部材に対する荷重の印加が無くなると、各電極部及び圧電素子に掛かっていた予荷重の一部が解放されてしまう。そして、解放された予荷重の一部は反発力となって加圧部材の筒部分のうち加圧部材の底部から支持部材の固定位置までの部分を伸ばしてしまう。 However, in the above conventional technique, the load of the support member is received by the bottom portion of the pressure member. Therefore, when the load is no longer applied to the support member after the support member is fixed to the pressure member, each electrode portion and the piezoelectric element A part of the preload applied to is released. A part of the released preload becomes a repulsive force and extends a portion from the bottom of the pressure member to the fixing position of the support member in the cylindrical portion of the pressure member.
これにより、圧電素子に印加された燃焼圧によって圧電素子が各電極部から浮いた際や傾いた際に圧電素子に局所応力が掛かってしまう。圧電素子は脆性材料であり、局所応力に弱い性質があるので、圧電素子が局所応力によって破壊させられてしまうという問題があった。 Thereby, when the piezoelectric element floats or tilts from each electrode portion due to the combustion pressure applied to the piezoelectric element, local stress is applied to the piezoelectric element. Since the piezoelectric element is a brittle material and has a property of being weak against local stress, there is a problem that the piezoelectric element is destroyed by the local stress.
本発明は上記点に鑑み、圧電素子が燃焼圧を受けた際の圧電素子の浮き上がりによる圧電素子の破壊を防止することができる圧力検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a pressure detection device capable of preventing the piezoelectric element from being broken due to the floating of the piezoelectric element when the piezoelectric element is subjected to combustion pressure.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、燃焼室の燃焼圧を検出する圧力検出装置であって、以下の点を特徴としている。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a pressure detection device that is attached to a combustion mechanism constituting the combustion chamber and detects the combustion pressure in the combustion chamber, and is characterized by the following points. .
まず、中空筒状の筒部(33b)の一方の開口部が蓋部(33c)によって塞がれていると共に、筒部(33b)の他方の開口部(33d)が開口した有底筒状のケース(33)を備えている。 First, a bottomed cylindrical shape in which one opening portion of the hollow cylindrical tube portion (33b) is closed by the lid portion (33c) and the other opening portion (33d) of the cylindrical portion (33b) is opened. The case (33) is provided.
また、筒部(33b)に収容されると共に、燃焼圧に基づく圧力を検出する圧電素子(31)と、筒部(33b)に収容されると共に、圧電素子(31)を挟み込む電極部(34、35)と、を備えている。 Also, the piezoelectric element (31) that detects the pressure based on the combustion pressure while being accommodated in the cylindrical part (33b), and the electrode part (34) that is accommodated in the cylindrical part (33b) and sandwiches the piezoelectric element (31). , 35).
また、圧電素子(31)及び電極部(34、35)を蓋部(33c)側に押し込んだ状態で他方の開口部(33d)に固定されることにより、圧電素子(31)及び電極部(34、35)に予荷重を印加すると共に電極部(34、35)と圧電素子(31)とを圧接する予荷重印加材(37)を備えている。 Further, the piezoelectric element (31) and the electrode part (34, 35) are fixed to the other opening (33d) in a state where the piezoelectric element (31) and the electrode part (34, 35) are pushed into the lid part (33c). 34, 35) and a preload applying material (37) for applying a preload to the electrode portions (34, 35) and the piezoelectric element (31).
そして、ケース(33)は、筒部(33b)の外壁面(33e)から突出するように設けられており、予荷重印加材(37)を介して圧電素子(31)及び電極部(34、35)が蓋部(33c)側に押し込まれる際に予荷重印加材(37)に印加される荷重を受け止める予荷重受け部(33f)を備えていることを特徴とする。 The case (33) is provided so as to protrude from the outer wall surface (33e) of the cylindrical portion (33b), and the piezoelectric element (31) and the electrode portion (34, 34) via the preload application material (37). 35) is provided with a preload receiving portion (33f) for receiving a load applied to the preload applying material (37) when being pushed into the lid portion (33c).
これによると、予荷重受け部(33f)によって予荷重印加材(37)に印加される荷重が受け止められる。このため、予荷重印加材(37)の荷重が解放されたとき、各電極部(34、35)及び圧電素子(31)に掛かる予荷重の一部は反発力となってケース(33)の筒部(33b)のうち予荷重受け部(33f)から筒部(33b)に対する予荷重印加材(37)の固定位置までの長さに掛かる。すなわち、当該反発力がケース(33)の筒部(33b)に掛かる長さを、ケース(33)の蓋部(33c)で予荷重印加材(37)に印加される荷重が受け止められる構造よりも短くすることができる。言い換えると、電極部(34、35)及び圧電素子(31)に掛かる予荷重が解放されにくくなるようにすることができる。 According to this, the load applied to the preload application material (37) is received by the preload receiving portion (33f). For this reason, when the load of the preload application material (37) is released, a part of the preload applied to each electrode part (34, 35) and the piezoelectric element (31) becomes a repulsive force and the case (33). It depends on the length from the preload receiving portion (33f) to the fixing position of the preload application material (37) with respect to the tube portion (33b) in the tube portion (33b). That is, the length that the repulsive force is applied to the cylindrical portion (33b) of the case (33) is configured so that the load applied to the preload applying material (37) is received by the lid portion (33c) of the case (33). Can also be shortened. In other words, the preload applied to the electrode portions (34, 35) and the piezoelectric element (31) can be made difficult to be released.
これにより、圧電素子(31)に印加された燃焼圧によって圧電素子(31)が各電極部(34、35)から浮くことや傾くことにより圧電素子(31)に局所応力が掛かることを防止することができる。したがって、圧電素子(31)が燃焼圧を受けた際に、各電極部(34、35)からの圧電素子(31)の浮き上がりによる圧電素子(31)の破壊を防止することができる。 This prevents local stress from being applied to the piezoelectric element (31) due to the piezoelectric element (31) floating or tilting from the electrode portions (34, 35) by the combustion pressure applied to the piezoelectric element (31). be able to. Therefore, when the piezoelectric element (31) receives the combustion pressure, it is possible to prevent the piezoelectric element (31) from being broken due to the lift of the piezoelectric element (31) from the electrode portions (34, 35).
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る圧力検出装置は、燃焼室を構成する燃焼機構に取り付けられると共に、燃焼室の燃焼圧を検出する装置である。燃焼機構は、例えば車両に搭載されたエンジンである。そして、図1に示されるように、圧力検出装置1は、ハウジング10、ダイヤフラム20、及び予荷重保持部30を備えて構成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The pressure detection device according to the present embodiment is a device that is attached to a combustion mechanism that constitutes a combustion chamber and detects the combustion pressure in the combustion chamber. The combustion mechanism is an engine mounted on a vehicle, for example. As shown in FIG. 1, the pressure detection device 1 includes a
ハウジング10は、圧力検出装置1の外観をなす棒状の部品である。ハウジング10は例えば金属材料で形成されている。ハウジング10のうちの燃焼室側の一端部11は筒状になっている。さらに、ハウジング10は側壁に形成されたネジ部12を有しており、このネジ部12を介してエンジンブロックにネジ止めされる。なお、ハウジング10のうち一端部11とは反対側に図示しない回路基板やコネクタ等の部品が設けられている。
The
ダイヤフラム20は、燃焼室の燃焼圧に基づく荷重を予荷重保持部30に伝達する有底筒状の部品である。具体的には、ダイヤフラム20は、中空筒状の支持部21と、支持部21のうちの一方の開口部を塞ぐ受圧部22と、を有して構成されている。支持部21は中空部23を有し、この中空部23に予荷重保持部30を収容している。受圧部22は、燃焼圧が印加される部分である。
The
また、支持部21は、外壁面24に当該外壁面24の一部が突出した突出部25を有している。突出部25は、ハウジング10の一端部11の開口端に溶接された部分である。これにより、ダイヤフラム20は溶接部40によってハウジング10に固定されている。
Moreover, the
予荷重保持部30は、ダイヤフラム20から分離された部品であると共に、ダイヤフラム20から伝わる荷重の大きさを検出するように構成されている。このような予荷重保持部30は、圧電素子31及び予荷重印加部32を有している。
The
圧電素子31は、印加される荷重を検出するための板状の荷重検出素子である。具体的に、圧電素子31は、荷重が印加されることで荷重の大きさに応じた電荷を発生させるものであり、例えば圧電体で構成されている。したがって、圧電素子31は、印加された荷重の大きさを例えば電圧に変換して出力する。
The
なお、圧電素子31は、ハウジング10の中心軸方向に電荷を発生させるように構成されていても良い。一方、圧電素子31は、ハウジング10の中心軸方向に垂直な方向に電荷を発生させるように構成されていても良い。
The
予荷重印加部32は、圧電素子31を挟み込むと共に圧電素子31に所定の予荷重を印加することで圧電素子31に圧接された構造を有する。具体的に、予荷重印加部32は、ケース33、第1電極部34、第2電極部35、絶縁リング36、及び予荷重印加材37を有している。
The
ケース33は、中空部33aを有する有底筒状の部品である。ケース33は中空筒状の筒部33bと、筒部33bの一方の開口部を塞ぐ蓋部33cと、によって構成されている。したがって、ケース33は、筒部33bの他方の開口部33dが開口した構造になっている。
The
また、ケース33は 筒部33bの外壁面33eに設けられた予荷重受け部33fを備えている。予荷重受け部33fは、筒部33bの外壁面33eの一部が突出した部分である。予荷重受け部33fは、予荷重印加材37を介して圧電素子31、各電極部34、35、及び絶縁リング36が蓋部33c側に押し込まれる際に予荷重印加材37に印加される荷重を受け止める役割を果たすものである。また、ケース33がダイヤフラム20に収容された状態でケース33の振動の支点となるものである。
The
本実施形態では、図2に示されるように、予荷重受け部33fは、筒部33bの外壁面33eに当該外壁面33eを一周するように連続して設けられている。図2は、ケース33を蓋部33c側から筒部33b側に見たときの平面図である。また、図1に示されるように、予荷重受け部33fの断面は三角形状になっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
さらに、予荷重受け部33fは、外壁面33eのうちケース33の筒部33bの開口端33gから離間した位置に設けられている。言い換えると、ケース33の筒部33bには、外壁面33eのうち予荷重受け部33fよりも他方の開口部33dの開口端33g側に予荷重受け部33fが形成されていない領域が設けられている。このスペースは、予荷重印加材37を当該筒部33bに溶接するための溶接エリア33hである。すなわち、筒部33bは、外壁面33eに溶接エリア33hを有している。
Further, the
第1電極部34は、ケース33の中空部33aの底面33iに接するように中空部33aに収容された板状の部品である。第1電極部34は、圧電素子31に当接すると共に圧電素子31の一方の電極として機能する。
The
第2電極部35は、ケース33の内壁面33jから離間するようにケース33の中空部33aに収容された部品である。第2電極部35は、圧電素子31の他方の電極として機能する。第2電極部35は、ケース33の中空部33aにおいて圧電素子31のうち第2電極部35とは反対側に当接している。これにより、第2電極部35は第1電極部34と共に圧電素子31を挟んでいる。
The
絶縁リング36は、ケース33の中空部33aに配置されていると共に、第2電極部35と予荷重印加材37とを絶縁するためのリング状の部品である。絶縁リング36は、第2電極部35のうち圧電素子31側とは反対側に当接している。絶縁リング36は、例えばアルミナ等のセラミックスで形成されている。絶縁リング36の中空部分には第2電極部35の信号を取り出すための図示しない信号線が配置される。
The insulating
予荷重印加材37は、絶縁リング36のうち第2電極部35とは反対側に当接した部品である。予荷重印加材37はケース33の中心軸に平行な方向の断面が凸形状をなしている。そして、予荷重印加材37は、ケース33の中心軸に垂直な方向において幅が狭い凸部分がケース33のうち他方の開口部33dに差し込まれている。なお、予荷重印加材37はケース33の中心軸に沿って設けられた貫通孔37aを有している。この貫通孔37aが第2電極部35から信号を取り出すためのスペースとして利用されている。
The
また、予荷重印加材37は、圧電素子31、各電極部34、35、及び絶縁リング36をケース33の蓋部33c側に押し込んだ状態でケース33のうち他方の開口部33dに溶接によって固定されている。すなわち、予荷重印加材37は、ケース33の筒部33bの溶接エリア33hに溶接されている。これにより、予荷重印加材37は溶接部41によってケース33に固定されている。また、予荷重印加材37は、圧電素子31、各電極部34、35、及び絶縁リング36に予荷重を印加すると共に各電極部34、35と圧電素子31とを圧接している。
Further, the
このように圧電素子31に所定の予荷重を印加する目的の1つは、燃焼室は正圧だけでなく負圧も発生するため、予荷重印加部32に負圧が作用しても圧電素子31が各電極部34、35から浮き上がって計測不能になることを避けるためである。もう1つの目的は、エンジンで異常燃焼が生じると衝撃波が発生するので、この衝撃波によって圧電素子31が浮き上がってケース33の内壁面33jや各電極部34、35に衝突することにより破損してしまうことを防止するためである。
Thus, one of the purposes of applying a predetermined preload to the
ここで、予荷重印加部32のうち、ケース33、各電極部34、35、及び予荷重印加材37は、例えば同じ金属材料で形成されている。圧力検出装置1は高温に晒されることになるため、各部品の熱膨張率に差を生じさせないようにするべく、各部品が同じ金属材料で形成されていることが好ましい。また、予荷重印加部32は高耐圧性や高ヤング率(硬い)であることも要求される。このようなことから、ケース33、各電極部34、35、及び予荷重印加材37は、例えばSUS630で形成されている。なお、SUH660等の他の金属材料が用いられても良い。
Here, in the
また、予荷重印加部32は、ダイヤフラム20の中空部23に収容されていると共にダイヤフラム20に固定されている。具体的には、予荷重印加部32はダイヤフラム20の支持部21の内壁面26に対してクリアランスを持ってダイヤフラム20の中空部23に配置されている。また、ケース33の蓋部33cがダイヤフラム20の受圧部22に接触している。
The
さらに、予荷重印加部32は、予荷重受け部33fがダイヤフラム20の支持部21の内壁面26に接触するように支持部21に収容されている。そして、予荷重印加部32の予荷重印加材37がダイヤフラム20の開口部27に溶接によって固定されている。すなわち、予荷重印加材37は、溶接部42によってダイヤフラム20に固定されている。したがって、予荷重印加部32のケース33はダイヤフラム20及びハウジング10を介してエンジンブロックと同じ電位に固定される。エンジンブロックの電位は例えば接地電位である。
Furthermore, the
上記の構成において、ハウジング10の内部に図示しない信号線が通されている。信号線の一端は予荷重印加材37の貫通孔37a及び絶縁リング36の中空部分に配置されると共に第2電極部35に電気的に接続されている。信号線の他端はハウジング10に設けられた図示しないコネクタ部に電気的に接続されている。
In the above configuration, a signal line (not shown) is passed through the
以上が、本実施形態に係る圧力検出装置1の全体構成である。上記の構成によると、燃焼室で発生した衝撃がダイヤフラム20に印加される。これにより、ダイヤフラム20の衝撃がケース33及び第1電極部34を介して圧電素子31に伝わる。圧電素子31は印加された荷重の大きさに応じて電荷を発生させる。これにより、第1電極部34と第2電極部35との間の電圧が変化する。したがって、当該電圧の変化が信号線を介して外部に出力される。
The above is the overall configuration of the pressure detection device 1 according to the present embodiment. According to the above configuration, the impact generated in the combustion chamber is applied to the
次に、圧力検出装置1の製造方法について説明する。まず、エージング工程を行う。具体的には、圧電素子31、ケース33、各電極部34、35、絶縁リング36、及び予荷重印加材37を用意する。そして、ケース33の中空部33aに第1電極部34、圧電素子31、第2電極部35、絶縁リング36、及び予荷重印加材37を順に配置する。
Next, a manufacturing method of the pressure detection device 1 will be described. First, an aging process is performed. Specifically, the
また、図3に示されるように、円筒状の受け治具50を用意する。受け治具50の開口端51のうち中空部52側の角部はテーパ状に面取りされている。そして、受け治具50の中空部52にケース33を挿入すると共に、ケース33の筒部33bの予荷重受け部33fを受け治具50のテーパ部分に引っ掛ける。これにより、ケース33が受け治具50の中空部52に浮いた状態となる。
Further, as shown in FIG. 3, a
続いて、予荷重印加材37に荷重を掛ける。すなわち、予荷重印加材37をケース33の蓋部33c側に押し込む。具体的には、燃焼室に発生するであろう衝撃に基づく荷重よりも高い荷重を予荷重印加材37に印加することで各電極部34、35を圧電素子31に圧接する。これにより、第1電極部34と圧電素子31との接触部、及び、圧電素子31と第2電極部35との接触部に荷重が発生する。一方、ケース33の内部の圧電素子31や各電極部34、35に荷重が掛かることによりケース33の筒部33bが荷重印加方向に沿って伸びる。
Subsequently, a load is applied to the
このような状態で、ケース33の筒部33bの溶接エリア33hにレーザ溶接を行う。これにより、予荷重印加材37をケース33に溶接部41で固定する。
In this state, laser welding is performed on the
溶接後、図4に示されるように、予荷重印加材37に印加していた荷重を開放する。このとき、圧電素子31、各電極部34、35、及び絶縁リング36に掛かっている荷重の反力が発生する。この反力はケース33の筒部33bに掛かる。しかしながら、予荷重受け部33fが予荷重印加材37に掛かる荷重を受け止めていたので、荷重開放後の筒部33bの伸び範囲は荷重印加方向における予荷重受け部33fの範囲に留まる。
After welding, the load applied to the
これにより、実使用時よりも高い荷重が予荷重保持部30に予め印加されるので、充分なエージングを行うことができる。さらに、予荷重保持部30とダイヤフラム20とが分離された構成であるので、予荷重保持部30を製造する際に予荷重保持部30に高い荷重を印加できるという利点もある。
Thereby, since a load higher than that at the time of actual use is applied to the
この後、ケース33の蓋部33cにダイヤフラム20の受圧部22を接触させると共に、予荷重受け部33fをケース33の支持部21の内壁面26に接触するように、予荷重保持部30をダイヤフラム20の中空部23に圧入する。この状態で、ダイヤフラム20の外壁面24のうち予荷重印加材37に対応する位置にレーザ溶接を行う。これにより、予荷重印加材37をダイヤフラム20に溶接部42で固定する。
Thereafter, the
そして、信号線の一端と第2電極部35との電気的導通を取ると共に、ハウジング10の開口端にダイヤフラム20の突出部25をレーザ溶接する。これにより、ダイヤフラム20をハウジング10に溶接部40で固定する。また、信号線の他端をハウジング10のコネクタ部に接続する。こうして、圧力検出装置1が完成する。
Then, one end of the signal line and the
次に、ケース33の筒部33bに予荷重受け部33fを設けたことによる作用効果について説明する。まず、ケース33の筒部33bに予荷重受け部33fが設けられていない構成では、図5に示されるように、受け治具60の上に蓋部33cを乗せて予荷重印加材37に荷重を掛けることになる。このとき、圧電素子31、各電極部34、35、及び絶縁リング36には荷重が掛かるが、ケース33の筒部33bのうちの予荷重受け部33fを除いた部分には荷重が掛からない。この状態でケース33を予荷重印加材37にレーザ溶接する。
Next, the effect by providing the
そして、図6に示されるように、予荷重印加材37に印加していた荷重を開放すると、圧電素子31、各電極部34、35、及び絶縁リング36に掛かっていた荷重が反力となって筒部33bに印加される。このため、荷重開放後の筒部33bの伸び範囲は荷重印加方向においてケース33の底面33iから溶接部41までの範囲となる。このような筒部33bの伸びによる予荷重抜けは80%であることが発明者らの検討により明らかとなった。
As shown in FIG. 6, when the load applied to the
一方、ケース33の筒部33bに予荷重受け部33fが設けられた構成では、予荷重受け部33fが予荷重印加材37に印加される荷重を受け止めることになる。このため、予荷重印加材37の荷重が解放されたとき、圧電素子31、各電極部34、35、及び絶縁リング36に掛かっていた荷重が反発力となって荷重印加方向における予荷重受け部33fの範囲に掛かる。このように、予荷重受け部33fによって荷重を受け止めることで予荷重印加材37の荷重が解放されたときの筒部33bの伸び範囲を短くすることができる。発明者らの検討により、筒部33bの伸びによる予荷重抜けは10%であることがわかった。
On the other hand, in the configuration in which the
以上のように、ケース33の筒部33bに予荷重受け部33fを設けたことにより、予荷重受け部33fを設けない構成よりも予荷重抜けを小さくすることができる。つまり、圧力に対する圧力検出装置1のストレングスを高く確保することができる。したがって、圧電素子31に充分な予荷重が印加されるので、各電極部34、35からの圧電素子31の浮き上がりによる圧電素子31の破壊を防止することができる。
As described above, by providing the
続いて、予荷重受け部33fがダイヤフラム20の支持部21の内壁面26に接触するようにダイヤフラム20に収容されていることの作用効果について説明する。
Then, the effect of being accommodated in the
まず、ケース33の筒部33bに予荷重受け部33fが設けられていない構成では、図7に示されるように、ダイヤフラム20に対する溶接部42が支点となる。このため、ケース33は溶接部42を支点として振動する。したがって、溶接部42から蓋部33cまでの距離が長いので、ケース33に揺れが大きくなってしまう。
First, in a configuration in which the
一方、ケース33の筒部33bに予荷重受け部33fが設けられていると共に予荷重受け部33fがダイヤフラム20の支持部21の内壁面26に接触する構成では、図8に示されるように、予荷重受け部33fが振動の支点となる。このため、ケース33は、ダイヤフラム20の支持部21の内壁面26に接触する予荷重受け部33fを支点として振動する。すなわち、予荷重受け部33fがダイヤフラム20に接触しない場合よりもケース33のうちの振動部分を短くすることができる。つまり、ケース33の揺れを小さくすることができる。したがって、ケース33を含んだ構造の共振周波数を高くすることができ、ひいては高周波帯域での燃焼圧を測定することができる。例えば、52kHzにあるエンジンノッキングも検出することが可能となる。
On the other hand, in the configuration in which the
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第1電極部34及び第2電極部35が特許請求の範囲の「電極部」に対応する。
Regarding the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。図9に示されるように、本実施形態では、予荷重受け部33fは、筒部33bの外壁面33eに断続的に設けられている。このように、予荷重受け部33fは、連続して設けられていなくても良い。なお、図9は、ケース33を蓋部33c側から筒部33b側に見たときの平面図である。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された圧力検出装置1の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、予荷重受け部33fは、ダイヤフラム20の内壁面26に接触していなくても良い。
(Other embodiments)
The configuration of the pressure detection device 1 shown in each of the above embodiments is an example, and is not limited to the configuration shown above, and may be another configuration that can realize the present invention. For example, the
また、ケース33には溶接エリア33hが設けられていなくても良い。すなわち、予荷重受け部33fの端がケース33の開口端33gに位置していても良い。さらに、予荷重受け部33fの断面形状は三角形状に限られず、四角形状や台形等の断面形状でも良い。
Further, the
31 圧電素子
33 ケース
33b 筒部
33c 蓋部
33d 筒部の開口部
33e 筒部の外壁面
33f 予荷重受け部
34、35 電極部
37 予荷重印加材
31
Claims (5)
中空筒状の筒部(33b)の一方の開口部が蓋部(33c)によって塞がれていると共に、前記筒部(33b)の他方の開口部(33d)が開口した有底筒状のケース(33)と、
前記筒部(33b)に収容されると共に、前記燃焼圧に基づく圧力を検出する圧電素子(31)と、
前記筒部(33b)に収容されると共に、前記圧電素子(31)を挟み込む電極部(34、35)と、
前記圧電素子(31)及び前記電極部(34、35)を前記蓋部(33c)側に押し込んだ状態で前記他方の開口部(33d)に固定されることにより、前記圧電素子(31)及び前記電極部(34、35)に予荷重を印加すると共に前記電極部(34、35)と前記圧電素子(31)とを圧接する予荷重印加材(37)と、
を備え、
前記ケース(33)は、前記筒部(33b)の外壁面(33e)から突出するように設けられており、前記予荷重印加材(37)を介して前記圧電素子(31)及び前記電極部(34、35)が前記蓋部(33c)側に押し込まれる際に前記予荷重印加材(37)に印加される荷重を受け止める予荷重受け部(33f)を備えていることを特徴とする圧力検出装置。 A pressure detection device that is attached to a combustion mechanism constituting a combustion chamber and detects a combustion pressure in the combustion chamber,
One end of the hollow cylindrical tube portion (33b) is closed by the lid portion (33c), and the other open portion (33d) of the cylindrical portion (33b) is open. Case (33);
A piezoelectric element (31) that is housed in the cylindrical portion (33b) and detects a pressure based on the combustion pressure;
Electrode portions (34, 35) that are housed in the cylindrical portion (33b) and sandwich the piezoelectric element (31);
The piezoelectric element (31) and the electrode portions (34, 35) are fixed to the other opening (33d) in a state where the piezoelectric element (31) and the electrode portions (34, 35) are pushed toward the lid (33c). A preload applying material (37) that applies a preload to the electrode portions (34, 35) and press-contacts the electrode portions (34, 35) and the piezoelectric element (31);
With
The case (33) is provided so as to protrude from the outer wall surface (33e) of the cylindrical part (33b), and the piezoelectric element (31) and the electrode part via the preload application material (37). (34, 35) having a preload receiving portion (33f) for receiving a load applied to the preload applying material (37) when being pushed into the lid portion (33c). Detection device.
前記ケース(33)は、前記蓋部(33c)が前記受圧部(22)に接触すると共に、前記予荷重受け部(33f)が前記支持部(21)の内壁面(26)に接触するように、前記支持部(21)に収容されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧力検出装置。 A bottomed cylindrical diaphragm having a hollow cylindrical support portion (21) and a pressure receiving portion (22) to which the combustion pressure is applied and which closes one opening of the support portion (21) ( 20)
In the case (33), the lid portion (33c) is in contact with the pressure receiving portion (22), and the preload receiving portion (33f) is in contact with the inner wall surface (26) of the support portion (21). The pressure detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure detection device is accommodated in the support portion (21).
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