JPH1194677A

JPH1194677A - 共振型ノッキング検出センサ

Info

Publication number: JPH1194677A
Application number: JP27393897A
Authority: JP
Inventors: Sadamitsu Harada; 定光原田; Yasuo Ito; 康生伊藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】振動板を小型化しても高レベルのノッキング
検出出力を確保でき、ひいては小型で検出精度の高い共
振型ノッキング検出センサを提供する。【解決手段】ノッキング検出センサ１は、振動板３０
の一方の板面に圧電素子板３１が積層され一体化された
振動検出体２を備え、振動板３０は、被支持部３２と、
その被支持部３２と一体に形成されて該被支持部３２よ
りも振動が容易とされた振動作用部３３とを有する。そ
して、ノッキングの検出に伴い振動板３０に発生する振
動のエネルギーを高めるために、該振動板３０の振動作
用部３３には錘部３５が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジン等
の内燃機関のノッキングを検出するノッキング検出セン
サに関し、特に共振型ノッキング検出センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等のエンジンで発生するノ
ッキングの検出センサとして、そのノッキングに伴う振
動を、圧電素子等の検出素子を用いて検出する形式のも
のが広く用いられている。このようなノッキング検出セ
ンサにおいては、例えば金属製の振動板の片面に圧電素
子板を固着した振動検出体がケーシングの内空部内に収
容され、振動付加に伴う圧電素子板からの出力が、これ
に接続された端子によりケーシング外に取り出される。
このうち共振型ノッキング検出センサと呼ばれるもの
は、ノッキングの振動周波数に対応する帯域に共振点を
有し、その共振周波数近傍の振動のみを選択的に検出し
てノッキングを検出するものである。この場合、その振
動板は、ノッキング振動周波数の近くに共振周波数が生
ずるように、その厚さや外径寸法等が調整される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
上述のような共振型ノッキング検出センサに対しても小
型化あるいは軽量化に対する要求が高まっている。ここ
で、センサの小型化を図るためには、例えば振動板の外
形寸法を小さくすることが有効であるが、振動板が小型
化するとノッキング検出に伴い振動板に発生する振動の
エネルギーが低くなり、結果としてセンサの出力レベル
が小さくなり、ノッキング検出精度が悪化する場合があ
る。この場合、振動エネルギーを高めるために振動板の
板厚を一様に大きくすることも考えらるが、振動板の板
厚を大きく変更すると共振点にずれが生じ、ノッキング
検出精度が同様に低下するからこのような板厚の増大に
は限界がある。

【０００４】本発明の課題は、振動板を小型化しても高
レベルのノッキング検出出力を確保でき、ひいては小型
で検出精度の高い共振型ノッキング検出センサを提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上述の課
題を解決するために、本発明の共振型ノッキング検出セ
ンサは下記のように構成されることを特徴とする。すな
わち、振動板の一方の板面に圧電素子板が積層され一体
化された振動検出体を備え、振動板は、被支持部と、そ
の被支持部と一体に形成されて該被支持部よりも振動が
容易とされた振動作用部とを有するとともに、ノッキン
グの検出に伴い振動板に発生する振動のエネルギーを高
めるために、該振動板の振動作用部に錘部が形成され
る。

【０００６】上記共振型ノッキング検出センサの構成に
よれば、振動板の振動作用部に錘部を形成することによ
り、共振点に大きなずれを生じさせることなく、ノッキ
ング検出出力レベルを向上させることができる。すなわ
ち、振動板の振動作用部に錘部を形成することにより、
該振動作用部は振動のモーメントが増大して振動エネル
ギーが高められ、ひいては振動板上に形成された圧電素
子板へのノッキング検出に伴う作用力が増大して、セン
サ出力レベルを高めることができる。また、振動作用部
は、錘部の形成位置で局所的に重量を増大させるのみで
あるから、振動モードひいては共振周波数への影響も小
さく、共振点のずれに伴うノッキング検出精度の低下も
生じにくい。これにより、振動板を小型化しても高レベ
ルのノッキング検出出力を確保でき、ひいては小型で検
出精度の高い共振型ノッキング検出センサを実現するこ
とができる。

【０００７】錘部は振動作用部に対し、例えばその板面
から突出する形態で形成することができる。この場合、
振動板の肉厚を局所的に増大させることにより錘部を形
成してもよいし、錘部となるべき部材を振動板に接合す
ることにより形成してもよい。いずれの場合も、錘部付
きの振動板を簡単に製造することができる利点がある。

【０００８】振動板は、具体的には、全体が円板状の形
状をなし、被支持部をその板面中央部に形成するととも
に、その被支持部の外側に同心的に形成された残余の振
動板部分を振動作用部とすることができる。この場合、
錘部は、振動板の半径をｒとして、錘部は該振動板の振
動作用部に対し、当該振動板の中心から０．５ｒ以上隔
たった位置に設けることができる。板面中央で支持され
る円板状の振動板を使用する場合、振幅がより大きくな
る位置に錘部が形成されるので、振動のエネルギーが一
層高められ、ひいてはセンサ出力レベルをさらに向上さ
せることができる。この場合、錘部の形成位置が振動の
節から遠ざかるほど振動のエネルギーは大きくなるか
ら、錘部は振動板の外縁位置に形成すればさらに望まし
いといえる。

【０００９】また、錘部は、振動作用部の圧電素子板が
積層されていない側の板面から突出し、かつその周方向
に沿って連続的又は断続的に形成された凸条部を含むも
のとすることができる。凸条部が振動板の周方向に沿っ
て形成されることで、振動板の中心点回りの荷重分布が
均一となり、該中心点周りに等方的なセンサ特性を維持
しつつセンサ出力を高めることができ、また共振点ずれ
も生じにくい。さらに、凸条部を振動板の外周に沿って
形成することで振動板が補強され、その耐久性向上の効
果も合わせて期待できる。

【００１０】この場合、振動作用部の板面の外周縁に沿
って凸条部を形成すればさらによい。凸条部の重量をｇ
１、振動板の重量をｇ２として、ｇ１／ｇ２を２以下の
範囲で調整することができる。ｇ１／ｇ２が２を超える
と、凸条部の付加による共振点への影響が大きくなりす
ぎてノッキング検出の精度が低下する問題が生ずる場合
がある。なお、ｇ１／ｇ２は望ましくは１．５以下、さ
らに望ましくは１以下の範囲で調整するのがよい。一
方、ｇ１／ｇ２を０．１以上に設定することで、振動エ
ネルギー増加の効果をより顕著とすることができる。ま
た、凸条部と振動板とが同材質の場合、凸条部の体積を
Ｖ１、振動板の体積をＶ２として、Ｖ１／Ｖ２を１．５
以下の範囲に調整することができる。Ｖ１／Ｖ２が１．
５を超えると、凸条部の付加による共振点への影響が大
きくなりすぎてノッキング検出の精度が低下する問題が
生ずる場合がある。なお、Ｖ１／Ｖ２は望ましくは１．
０以下の範囲で調整するのがよい。一方、Ｖ１／Ｖ２を
０．１以上に設定することで、振動エネルギー増加の効
果をより顕著とすることができる。なお、凸条部は振動
作用部の板面の外周縁に沿って一定厚さ及び幅で形成す
ることができる。

【００１１】また、凸条部の内周面と、振動作用部の該
凸条部が形成されている板面との交差部分（すなわち、
凸条部の基端側内周縁）には、内向きの曲率を有するア
ールを形成することができる。こうすれば、振動に伴う
凸条部の基端側内周縁への応力集中が緩和され、振動板
の耐久性を向上させることができる。この場合、そのア
ールの曲率半径を０．２〜１mmの範囲に設定すること
で、上記応力集中が特に効果的に回避され、振動板の耐
久性がさらに向上する。

【００１２】上述のような凸条部は、例えば振動板の凸
条部に予定された部分以外の領域を、エッチングにより
所定の深さで除去する方法を用いて形成することができ
る。これにより、多数の振動板に対し凸条部の形成を容
易に行うことができる。また、エッチングで凸条部を形
成すると、凸条部の基端側内周縁には必然的にアールが
形成されることが多い。従って、エッチングを用いれ
ば、凸条部の形成と上記アールの付与とを同時に行うこ
とができる形となって効率的である。

【００１３】次に、振動板の被支持部には、圧電素子板
が積層されていない側の板面から突出する吸熱突出部を
設けることができる。この場合、振動板は、振動検出体
を収容するケーシングの内空部底面から突出して設けら
れた固定突出部の先端に、該吸熱突出部において抵抗溶
接により固着される。この構成によれば、振動検出体の
振動板が、ケーシング内の固定突出部に対し抵抗溶接に
より固着されるので、ねじ止めにより振動検出体の取付
けを行う場合に比べて、その組立工数及び部品点数を削
減することができる。そして、振動板は、その板面から
突出する吸熱突出部において固定突出部に溶接されるの
で、溶接に伴う発熱が吸熱突出部に吸収されて圧電素子
板に伝わりにくくなり、ひいては熱影響によるセンサ特
性の劣化が防止ないし抑制される。また、振動板と圧電
素子板とが接着剤で接合されている場合には、接着剤の
熱変質による接合状態の劣化も防止することができる。
なお、振動板にこの吸熱突出部を形成すると、該吸熱突
出部を形成しなかった場合と比較して振動エネルギーが
若干向上し、センサ出力が高められる場合もあるが、こ
の吸熱突出部は本発明でいう錘部の概念には属さないも
のとして取り扱う。

【００１４】吸熱突出部は、振動板とは別体の板部材
を、該振動板の板面にろう付け又は溶接により接合する
ことで容易に形成することができる。一方、吸熱突出部
は、板部材の鍛造又は切削により振動板と一体形成して
もよい。

【００１５】次に、固定突出部の先端面に、該先端面か
ら突出する凸部をその周縁に沿って連続的又は断続的に
形成し、その凸部に吸熱突出部を固着することができ
る。これにより、吸熱突出部と固定突出部との接触面積
が凸部の形成により縮小され、抵抗溶接時の電流がここ
に集中するので、両者の接合を確実に行うことができ
る。なお、上記凸部は上記先端面の周縁に沿って形成さ
れた凸条部とすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例を参照して説明する。図１は、共振型セン
サとして構成された本発明の一実施例たるノッキング検
出センサ（以下、単にセンサともいう）１の断面構造を
示しており、振動検出体２、端子３、端子ホルダ４、ケ
ーシング５、シール部材６等を備えて構成されている。

【００１７】図２に示すように、振動検出体２において
は、Ｆｅ−４２重量％Ｎｉ合金等の金属で円板状に構成
された振動板３０の一方の板面に、圧電性セラミックス
（例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛））により円板
状に形成された圧電素子板３１が図示しない接着剤層を
介して固着されている。

【００１８】振動板３０は、図３に示すように、板面中
央部に被支持部３２が形成され、その被支持部３２の外
側に同心的に形成された残余の振動板部分が振動作用部
３３とされている。また、被支持部３２には、圧電素子
板３１が積層されていない側の板面から突出して断面が
円形状に形成された吸熱突出部３９が設けられており、
振動板３０は、この吸熱突出部３９において、後述する
固定突出部４０の先端面４０ａに抵抗溶接により接合さ
れている（図２（ａ））。

【００１９】次に、振動板３０の振動作用部３３には錘
部として、その圧電素子板３１が積層されていない側の
板面から突出し、かつ振動作用部３３の板面の外周縁に
沿っうように円環状の凸条部３５が一定の幅及び厚さで
形成されている。該凸条部３５は振動作用部３３に対
し、該振動板３０の半径をｒとして、当該振動板３０の
中心から０．５ｒ以上隔たった位置に設けられている。
また、図３（ｃ）に示すように、凸条部３５の内周面３
５ａと、振動作用部３３の該凸条部３５が形成されてい
る板面３３ａとの交差部分（すなわち、凸条部の基端側
内周縁部）には、内向きの曲率を有するとともに、その
曲率半径が０．２〜１mmの範囲でアール（Ｒ）が形成さ
れている。

【００２０】図３（ａ）に示すように、振動板３０は、
例えば外径Ｒ１が１２〜２０mmφ、内径Ｒ２が２〜３mm
φ、厚さｔ１が０．２〜０．５mm、体積Ｖ２が２２〜１
５５mm³に調整されている。また、凸条部３５は、外径
Ｒ３が１２〜２０mmφ、内径Ｒ４が７〜２０mmφ、厚さ
ｔ２が１mm以下、幅Ｗが５mm以下、体積Ｖ１が２３５mm
³以下に調整されている。ここで、凸条部３５の重量を
ｇ１、振動板３０の重量をｇ２として、ｇ１／ｇ２を２
以下、より望ましくは０．１〜１の範囲に調整すること
ができる。また、凸条部３５と振動板３０とが同材質の
場合、凸条部３５の体積をＶ１、振動板３０の体積をＶ
２として、Ｖ１／Ｖ２を１．５以下、より望ましくは
０．１〜１の範囲に調整することができる。

【００２１】図１に示すように、上記振動検出体２は、
ケーシング５の下側部を構成する主体金具７の凹部（内
空部）７ａ内に収容されている。主体金具７の下面中央
からは、下側に突出して取付部７ｂが形成されており、
その外周面にはセンサ１を図示しないエンジンブロック
等に取り付けるためのねじ部７ｃが形成されている。一
方、凹部７ａの底面７ｄの中央には、該底面７ｄから上
方に突出する固定突出部４０が形成されており、振動検
出体２は吸熱突出部３９において、該固定突出部４０の
先端面４０ａに抵抗溶接により接合されている。なお、
固定突出部４０は、鍛造あるいは切削等により主体金具
７と一体形成されている。そして、その材質は、例えば
吸熱突出部３９がＦｅ−４２重量％Ｎｉ合金で構成され
ている場合、それとの溶接性が確保され、かつノッキン
グに伴う振動を前述の振動板３０に対し良好に伝達しう
るものを使用することが望ましく、例えば軟鋼を好適に
使用することができる。

【００２２】図２（ｃ）に示すように、固定突出部４０
の先端面４０ａには、その外縁に沿って凸条部４０ｂが
形成されており、その凸条部４０ｂと吸熱突出部３９と
の間にまたがるように、抵抗溶接部４１が形成されて両
者が接合されている。また、固定突出部４０は、先端面
４０ａ側が縮径するように、その外周面４０ｃがテーパ
面とされている。なお、図２（ａ）に示すように振動板
３０（吸熱突出部３９）の中央には、これらを板厚方向
に貫通する孔部３０ａが形成されている。また、圧電素
子板３１の中央には、振動板３０の貫通孔３０ａよりも
大径の貫通孔３１ａが形成されており、該貫通孔３１ａ
内において、振動板３０の貫通孔３０ａの上面側周縁部
３０ｂが露出している。

【００２３】図１に戻って、圧電素子板３１の上面側に
は、金属層をコーティングすることにより電極部が形成
されており、結線用ワイヤ１１の一端がハンダ付けされ
ている。また、端子３は、帯状の金属部材の下端側を側
方に曲げることによりＬ字形状に形成されている。一
方、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、端子ホルダ４
は、端子３と一体射出成形されたプラスチック部材とさ
れ、円形の平面形状を有して振動検出体２を上方から覆
うように配置されるとともに、その中央部が上方に膨出
した逆皿状に形成され、端子３に関してその一方の側が
切り欠かれて、窓状の開放部４ａが形成されている。そ
して、その頂部中央に端子３の曲げ部分が埋設・一体化
されるとともに、開放部４ａの側面からは、側方に曲げ
られた端子３の下端部３ｂが該開放部４ａ内に突出して
いる。また、端子３の下端部３ｂの先端は上方に少し曲
げ起こされて、ここに前述の結線用ワイヤ１１の他端側
がハンダ付けされている。

【００２４】一方、端子３の上端側は端子ホルダ４の頂
面から上方に突出して延びている。そして、端子ホルダ
４の頂面には、その端子３を取り囲むように、円環状の
凸条部１２が形成されており、その内側が凹部１３を形
成している。この凹部１３には、シリコンゴムが注型さ
れてシール部材６が形成される。具体的には、流動性を
有する未硬化のシリコンゴムを凹部１３に注入して硬化
させることにより、シール部材６が端子３及び端子ホル
ダ４と一体的に形成される。シリコンゴムは、例えば加
熱硬化型のビニルシリコンゴムあるいはフェニルシリコ
ンゴムが使用される。

【００２５】次に、図１に示すように、ケーシング５の
上部側は、主体金具７とは別体のカバー部材１４とされ
ている。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、カバー部
材１４は、端子ホルダ４に対応して中央部が上方に膨出
するプラスチック成形体とされ、図１に示すように、該
端子ホルダ４（及び振動検出体２）を上側から覆うよう
に配置されるとともに、その下面外縁部において、Ｏリ
ング等のシール部材１５を介して主体金具７の上面外縁
部により支持されている。さらに、端子３に対応する位
置においてその頂部には、該端子３の上端側が挿通され
てこれをケーシング５の外側に導く端子挿通孔１６が形
成されている。

【００２６】また、図６（ｂ）に示すように、カバー部
材１４内面側における端子挿通孔１６の周囲には、これ
を取り囲むように円環状の凸条部１７が形成されてい
る。該凸条部１７は、端子ホルダ４側の凸条部１２（図
１）よりも小径に形成されるとともに、シール部材６と
当接して上方からこれに弾性的に食い込むことにより、
該シール部材６との間で、端子３を囲んで閉じた形状の
シール面を形成する。これにより、端子挿通孔１６から
ケーシング５の内部に水等が侵入することが阻止され
る。

【００２７】次に、主体金具６の上面外縁部には、該金
具６の全周に渡って形成された筒状部１８ａ（図８）の
上側部を、カバー部材１４の外縁部に形成された段付き
面１４ｂに向けて内側にかしめることにより、該主体金
具６とカバー部材１４とを接合・一体化するかしめ結合
部１８が形成されている。

【００２８】以下、センサ１の組立方法及び使用方法に
ついて説明する。まず、図７に示すように、振動板３０
の板面に対し、その中央に貫通孔３１ａが形成された円
板状の圧電素子板３１を接着剤を用いて接合することに
より振動検出体２を得る。なお、振動板３０には上記貫
通孔３１ａにおいて露出部３０ｂが形成される。次に、
振動板３０に接着された圧電素子板３１の上面に対し、
結線ワイヤ１１の一端をハンダ付けにより接合する。そ
して、上記吸熱突出部３９を主体金具７側の固定突出部
４０に対し、プロジェクション溶接により接合する。具
体的には吸熱突出部３９の下面を固定突出部４０の先端
面４０ａに重ね合わせ、さらに圧電素子板３１の貫通孔
３１ａ内において、電極５０の先端を振動板３０の露出
部３０ｂに当てがう。そして、図示しない加圧機構によ
り、振動検出体２を電極５０と固定突出部４０との間に
挟み付けて加圧しながら、溶接電源５１により通電す
る。

【００２９】図７に示すように電流は、側面がテーパ面
４０ｃとされた固定突出部４０の先端面４０ａに集めら
れ、さらに凸部４０ｂと吸熱突出部３９との接触部に集
中する。そして、その抵抗発熱により、図２（ｃ）に示
す溶接部４１が形成されて、吸熱突出部３９と固定突出
部４０とが接合される。このとき、溶接に伴う発熱が吸
熱突出部３９に吸収されて圧電素子板３１に伝わりにく
くなり、熱影響によるセンサ特性の劣化が防止ないし抑
制される。また、振動板３０と圧電素子板３１とを接合
している接着剤層の熱変質も防止ないし抑制されること
となる。

【００３０】振動検出体２の固定突出部４０への溶接が
終了すれば、図８に示すように、端子３の下端部３ｂに
前述の結線ワイヤ１１の他端側をハンダ付けにより結線
する。そして、この状態で、端子ホルダ４の下縁部を、
主体金具７の凹部７ａの内面上縁に沿って形成された段
部７ｆに嵌着・固定する。続いて、Ｏリング状のシール
部材１５を主体金具７に対し装着し、さらにカバー部材
１４を、その端子挿通孔１６に端子３の上端側を挿入し
ながら、端子ホルダ４に被せるようにして装着する。こ
のとき、主体金具７の筒状部１８ａの内周面によりカバ
ー部材１４の装着がガイドされる。そして、筒状部１８
ａ（図８）の上側部をカバー部材１４の段付き面１４ｂ
に向けてかしめることによりかしめ結合部１８（図１）
を形成し、センサ１を組み立てる。このかしめ時に、カ
バー部材１４の凸条部１７はシール部材６に押し付けら
れてこれに弾性的に食い込む一方、シール部材１５は、
カバー部材１４と主体金具７との間で圧縮されて両者の
接合をシールする。

【００３１】以上のようにして組み立てられたセンサ１
は、主体金具７のねじ部７ｃにおいてエンジンブロック
に取り付けられ、エンジンのノッキングに伴い発生する
振動が振動検出体２に伝達される。振動検出体２は、そ
の振動を圧電効果により電気信号に変換して、端子３か
ら出力する。ここで、本発明のノッキング検出センサに
おいては、振動板３０の振動作用部３３に錘部としての
凸条部３５が形成されており、該振動のモーメントが増
大して振動エネルギーが高められている。その結果、ノ
ッキングの検出出力レベルが向上する。また、振動作用
部３３は、凸条部３５形成位置のみで局所的に肉厚（あ
るいは重量）を増大させているのみであるから、それに
よる共振点の変動も小さい。

【００３２】また、凸条部３５の基端側内周縁には内向
きの曲率を有するアールが形成されているので、振動に
伴う該部分への応力集中が緩和され、振動板３０の耐久
性が向上している。このような凸条部３５は、例えばエ
ッチングにより形成することができる。図４はその形成
方法の一例を示している。まず、同図（ａ）に示すよう
に、振動板３０となるべき素材板３０’を用意する。そ
して該素材板３０’の表面のうち、凸条部３５及び吸熱
突出部３９に予定された部分を樹脂層６０で覆う。次い
で、該素材板３０’の凸条部形成側の表面に対し、化学
エッチング処理を施すと、同図（ｂ）に示すように、樹
脂層６０で覆われなかった部分が板厚方向に腐食・除去
されて凸条部３５及び吸熱突出部３９が形成される。そ
の後、（ｃ）に示すように、樹脂層６０を除去すること
により振動板３０を得る。そして、このように凸条部３
５をエッチングで形成した場合、図３（ｃ）に示すよう
に、凸条部３５の内周面３５ａ及び吸熱突出部３９の内
周面３９ａの各基端側周縁部には、必然的に内向きの曲
率のアール（Ｒ）が形成される。なお、凸条部３５の形
成は、鍛造あるいは切削等により形成することも可能で
ある。

【００３３】なお、振動板３０に形成する錘部は、上述
の形態以外にも各種の態様で形成することができる。図
９（ａ）〜（ｃ）は、凸条部３５の内周面又は外周面の
少なくともいずれかをテーパー面３５ｂとして、その断
面先端側を狭幅とした例を示している。また、同図
（ｄ）は、凸条部３５の断面形状を半円形状とした例を
示している。

【００３４】また、図１０（ａ）に示すように、凸条部
３５は半径方向中間に形成することもできる。また、同
図（ｂ）に示すように、振動作用部３３の互いに異なる
半径位置に、複数の凸条部３５を同心的に形成すること
も可能である。さらに、同図（ｃ）に示すように、凸条
部３５は、振動作用部３３の圧電素子板３１が積層され
た側の板面において、該圧電素子板３１と干渉しない位
置に形成することもできる。また、同図（ｄ）に示すよ
うに、振動作用部３３の両面に凸条部３５を形成するこ
とも可能である。さらに、図１１に示すように、凸条部
３５は、振動作用部３３に対し溶接あるいはろう付け等
により接合して形成してもよい。この場合、凸条部３５
は振動作用部３３と同材質により構成してもよいし、異
なる材質で構成してもよい。

【００３５】さらに、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに錘部は、円環状の連続的な凸条部３５とする代わり
に、振動作用部３３の板面周方向に沿って断続的に形成
された突起部４５とすることもできる。この場合、突起
部４５は、振動板３０の中心線回りにおいて荷重が対称
となるよう形成することが望ましい。

【００３６】次に、吸熱突出部３９の変形例について説
明する。図１３（ａ）に示すように、吸熱突出部３９
は、例えばその外周面をテーパ面３９ｂとすることによ
り、その固定突出部３９の板厚方向先端側において縮径
した形状とすることができる。これにより、吸熱突出部
３９側において、その縮径側に抵抗発熱を集中させるこ
とができ、ひいては吸熱突出部３９と固定突出部４０
（図１等）との間の接合状態をさらに良好なものとする
ことができる。

【００３７】また、図１３（ｂ）に示すように、吸熱突
出部３９は、例えば振動板３０と同材質の金属により該
吸熱突出部３９をろう材層（例えば銅ろう層）３８を介
して振動板３０に接合することも可能である。なお、吸
熱突出部３９は振動板３０と同材質により構成すること
が望ましいが、異なる材質で構成することも可能であ
る。後者の場合、吸熱突出部３９の材質としては、振動
板３０と同一又はそれよりも大きい硬度を有し、ノッキ
ングに伴う振動を前述の振動板３０に対し良好に伝達し
うるものを使用するのがよい。

【００３８】なお、以上の実施例では、振動検出体２が
ケーシング５の固定突出部４０に対し、抵抗溶接により
固着される構成となっていたが、振動検出体２をケーシ
ング５に対してねじ止めにより固定する構成も可能であ
る。この場合、図１３（ｃ）に示すように、吸熱突出部
３９を省略してもよい。

【００３９】また、振動板３０は円板状に限らず、例え
ば角板状に形成してもよい。例えば図１４に示すよう
に、長方形状の振動板３０の一端側に被支持部３２を形
成し、その他端側に延びる残余の部分を振動作用部３３
とすることも可能である。

【００４０】

【実施例】図１に示すノッキング検出センサ１の各部
を、以下の寸法及び材質により作製した。まず、圧電素
子板３１は、外径１５．７mmφ、内径４．０mmφ、厚さ
０．４mmのＰＺＴ焼結体とした。また、振動板３０はＦ
ｅ−４２重量％Ｎｉ合金製のものを用い、外径を１５．
７mmφ、内径を２．０mmφ、厚さを０．４mm、さらに全
体の体積Ｖ２を７６mm³とした。凸条部３５は、外径１
５．７mmφ、厚さ０．６mmとし、幅を０．３〜４．３mm
の範囲で各種変化させた。また、比較のため、凸条部３
５を有さない振動板３０を用いたもの（比較品１）、同
じく凸条部３５を有さず振動板３０の厚さを０．５mmと
厚くしたもの（比較品２）も合わせて作製した。なお、
本実施例においては、センサ１の共振周波数の狙いレン
ジを１２０００〜１４３００Ｈｚに設定している。

【００４１】これらノッキング検出センサ１を所定の治
具に取り付け、加振器にて最大加速度１Ｇ、周波数０〜
２０ＫＨｚにて加振した際のセンサ出力を高入力インピ
ーダンスのチャージアンプで受け、該チャージアンプの
出力を電圧計により測定した。この時の電圧計の測定値
を周波数に対してプロットし、該プロットから共振周波
数特性、Ｑ値特性及び出力特性を求めた。そしてＱ値が
３０ｄＢ以下のものをノッキング検出精度において良、
３０ｄＢを超えたものを同じく不良と判定した。図１５
（ａ）〜（ｃ）にその結果を示す。

【００４２】すなわち、図１５（ｃ）に示すように、錘
部としての凸条部３５を有する振動板３０を用いたセン
サは、いずれも凸条部３５を形成しない比較品１のセン
サと比べて高レベルの出力が得られており、凸条部３５
の幅、すなわち錘部の重量が増大するほど出力が大きく
なっていることがわかる。一方、同図（ｂ）に示すＱ値
特性においては、凸条部３５の幅が３．５mm（すなわち
凸条部（錘部）の体積Ｖ１が８０．５mm³、Ｖ１／Ｖ２
が１．０６）以下では、Ｑ値が３０ｄＢ以下に収まって
おり、良好なノッキング検出精度が達成されていること
がわかる。なお、同図（ａ）に示すように、凸条部３５
の幅が３．５mmを超えると、センサ１の共振周波数が狙
いレンジから高周波数側へ外れていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノッキング検出センサの一例を示す正
面断面図。

【図２】図１のノッキング検出センサの要部を拡大した
断面図。

【図３】振動板の断面図、底面図、及びその要部を拡大
した断面図。

【図４】振動板の製造方法の一例を示す工程説明図。

【図５】端子及び端子ホルダの平面図及び正面断面図。

【図６】カバー部材の平面図及び正面断面図。

【図７】図１のセンサの組立方法を示す工程説明図。

【図８】図７に続く工程説明図。

【図９】錘部の第一〜第四の変形例を示す断面図。

【図１０】同じく第五〜第八の変形例を示す断面図。

【図１１】同じく第九の変形例を示す断面図。

【図１２】同じく第十及び第十一の変形例を示す底面
図。

【図１３】吸熱突出部の変形例を示す断面図。

【図１４】振動板の変形例を示す断面図。

【図１５】ノッキング検出センサの錘部の幅と共振周波
数との関係を調べた実験結果のグラフ、錘部の幅とＱ値
との関係を調べた実験結果のグラフ、及び錘部の幅とセ
ンサ出力との関係を調べた実験結果のグラフ。

【符号の説明】

１ノッキング検出センサ２振動検出体３０振動板３１圧電素子板３２被支持部３３振動作用部３５凸条部（錘部）３９吸熱突出部４０固定突出部４５突起部（錘部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動板の一方の板面に圧電素子板が積層
され一体化された振動検出体を備え、前記振動板は、被支持部と、その被支持部と一体に形成
されて該被支持部よりも振動が容易とされた振動作用部
とを有するとともに、前記ノッキングの検出に伴い前記振動板に発生する振動
のエネルギーを高めるために、該振動板の前記振動作用
部に錘部が形成されたことを特徴とする共振型ノッキン
グ検出センサ。
【請求項２】前記錘部は、前記振動作用部に対し、そ
の板面から突出する形態で形成されている請求項１記載
の共振型ノッキング検出センサ。
【請求項３】前記振動板は全体が円板状の形状を有
し、前記被支持部はその板面中央部に形成されるととも
に、その被支持部の外側に同心的に形成された残余の振
動板部分が前記振動作用部とされている請求項１又は２
記載の共振型ノッキング検出センサ。
【請求項４】前記振動板は全体が円板状の形状を有
し、前記被支持部はその板面中央部に形成されるととも
に、その被支持部の外側に同心的に形成された残余の振
動板部分が前記振動作用部とされており、前記錘部は、前記振動作用部の前記圧電素子板が積層さ
れていない側の板面から突出し、かつその周方向に沿っ
て連続的又は断続的に形成された凸条部を含むものであ
る請求項２又は３に記載の共振型ノッキング検出セン
サ。
【請求項５】前記凸条部は、前記振動作用部の板面の
外周縁に沿って形成されている請求項４記載の共振型ノ
ッキング検出センサ。
【請求項６】前記凸条部の内周面と、前記振動作用部
の該凸条部が形成されている板面との交差部分には、内
向きの曲率を有するとともにその曲率半径が０．２〜１
mmの範囲でアールが形成されている請求項５記載の共振
型ノッキング検出センサ。
【請求項７】前記振動板の前記被支持部には、前記圧
電素子板が積層されていない側の板面から突出して吸熱
突出部が設けられ、前記振動検出体を収容するケーシングの内空部底面から
突出して設けられた固定突出部の先端に、前記振動板が
前記吸熱突出部において抵抗溶接により固着されている
請求項１ないし６のいずれかに記載の共振型ノッキング
検出センサ。