JP4402281B2

JP4402281B2 - Pressure sensor unit

Info

Publication number: JP4402281B2
Application number: JP2000365326A
Authority: JP
Inventors: 浩二岡崎; 正好松井; 圭一大澤; 隆博鈴木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP2002168721A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧力センサユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃焼状態やノッキング検出、あるいは燃費向上や排気ガス清浄化等を目的として、スパークプラグに内蔵した圧力センサにより内燃機関の燃焼室内の圧力を検出することが行なわれている。このような目的に使用される圧力センサ内蔵型スパークプラグの概略は以下のようなものである。すなわち、スパークプラグの主体金具に形成された取付ねじ部の基端位置に、外側からリング状の圧電セラミック素子からなる圧力センサ素子を出力取出用のリング状電極とともにはめ込み、鍔状のセンサ保持部にてこれを受けるとともに、全体を外側からセンサケースにて覆う。リング状電極からの出力リード線はセンサケースから後方に取り出される。取付ねじ部においてスパークプラグを内燃機関のプラグホールに取り付けると、圧力センサはセンサケースを介してプラグホールの開口外縁部に押し付けられる。燃焼圧はセンサケースを介して圧力センサに伝わる。圧力センサは、圧電効果により、検出した圧力レベルに応じた電圧を、出力リード線を介して出力することとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにスパークプラグに圧力センサ素子を一体不可分に内蔵した構造の場合、スパークプラグの寿命が尽きると、圧力センサ部分がまだ使える状態であっても抱き合わせで交換しなければならず不経済である。そこで、特開平６−２９０８５３号公報（図７、図８）には、圧力センサをスパークプラグと別体に構成し、交換後のスパークプラグにも引き続き取り付けて使用できるようにした構成が開示されている。
【０００４】
しかしながら、上記の構造の圧力センサは、センサ出力を取り出すためのリード線が圧力センサ素子から側方に突出した後スパークプラグ後端側へ引き出される構造となっており、省スペース化を押し進めた最近のエンジンに適合しにくくなってきている。例えば、最近の自動車用ガソリンエンジンにおいては、スパークプラグを取り付けるシリンダヘッド周辺の機構が複雑化しており、特にシリンダヘッドに形成された深いプラグホールの底部にスパークプラグを取り付けるようにした構造のものでは、圧力センサ素子が位置するプラグホール底の周囲には動弁系部品などが密集しているため、リード線を側方に突出させる余裕すらなくなっているというものも少なくない。
【０００５】
本発明の課題は、スパークプラグとは別体に構成され、かつ、圧力センサ素子の周辺部に余分なスペースを確保することが不要であり、さらに全体の軽量化が可能でプラグホールへの装着も容易な圧力センサユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、本発明の圧力センサユニットは、以下のように構成されることを特徴とする。すなわち、底面にスパークプラグ挿通孔が形成された筒状のユニット本体部を有し、これにスパークプラグ挿通孔を取り囲む形態でリング状の圧力センサ素子が組み込まれている。そして、軸線方向において圧力センサ素子の位置する側を前端側として、ユニット本体部は、該前端側からプラグホール内に軸線方向に挿入・固定される。そして、その状態でスパークプラグ挿通孔にスパークプラグを挿通してプラグホール底の取付孔にこれを取り付けることにより、スパークプラグの主体金具の外周面から鍔状に突出するセンサ支持部と取付孔の開口周縁部との間で、圧力センサ素子を挟圧保持させる。すなわち、ユニット本体部は、スパークプラグとは別体に形成され、例えばユニット本体部をプラグホール内に残した状態でスパークプラグのみ交換することが可能である。
【０００７】
次に、ユニット本体部は、具体的には以下のように構成されるものである。すなわち、ユニット本体部は、外周面部をなす外筒部材と同じく内周面部をなす内筒部材とを有し、それらの間に形成された隙間に圧力センサ素子が配置される。また、該圧力センサ素子からの出力が、隙間内に引き出されるセンサ出力端子を経てセンサ出力リード線により取り出される。すなわち、２つの筒部材の間にリング状の圧力センサ素子が配置され、出力取り出し用の端子が筒部材の隙間内に引き出される構造となっているから、これに接続されるセンサ出力リード線ともども、圧力センサ素子の半径方向外側つまり側方に突出しなくなる。これにより、プラグホール内にて圧力センサ素子の周辺部に余分なスペースを確保することが不要となり、例えばプラグホール底の周囲に動弁系部品等が密集したシリンダヘッドにも容易に取付可能である。
【０００８】
そして、本発明の圧力センサユニットにおいては、ユニット本体部をプラグホール内に取り付けたとき、内筒部材及び／又は外筒部材の軸線方向における後端が、プラグホール内にて深さ方向中間に位置するとともに、センサ出力リード線の、内筒部材及び／又は外筒部材の後端よりも後方側に延出する部分を支持するリード線支持部が、ユニット本体部の軸線方向後方側に位置してユニット本体部と一体的に設けられている。さらに、リード線支持部の内面又は外面には、軸線方向において所定の間隔で、センサ出力リード線を自身に固定するための固定部が設けられている。すなわち、内筒部材及び／又は外筒部材を、プラグホールの深さ方向中間位置でいわば途切れさせることにより、圧力センサユニット全体の軽量化を図ることができる。また、その軽量化の結果として、望まざる共振モード発生による圧力（あるいは振動）の測定精度低下抑制を図ることもできる。また、それら筒部材の後端よりも後方に延出するセンサ出力リード線が、ユニット本体部と一体化されたリード線支持部により支持されるので、ユニット本体部をプラグホール内に装着する際に、撓んだセンサ出力リード線がシリンダヘッド側の部材に引っかかったりする不具合が生じ難くなり、装着をスムーズに行なうことができる。また、ユニット本体部へのスパークプラグ装着の際に、スパークプラグやその取付用の工具等がセンサ出力リード線と干渉する不具合も生じにくい。
【０００９】
なお、本明細書の特許請求の範囲において各要件に付与した符号は、添付の図面の対応部分に付された符号を援用して用いたものであるが、あくまで発明の理解を容易にするために付与したものであり、特許請求の範囲における各構成要件の概念を何ら限定するものではない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態をなす圧力センサユニット１を、シリンダヘッドＳＨへの取付状態にて示す断面図である。圧力センサユニット１は、底面にスパークプラグ挿通孔４が形成された筒状のユニット本体部２を有し、スパークプラグ挿通孔４を取り囲む形態でリング状の圧力センサ素子３がこれに組み込まれている。ユニット本体部２の軸線Ｏの方向において、圧力センサ素子３の位置する側を前端側としたとき、ユニット本体部２は、該前端側からプラグホールＰＨ内に挿入・固定される。
【００１１】
プラグホールＰＨの内面は、図２に示すように、底部が段部ＤＰにて若干縮径されることにより縮径部ＰＳとされ、圧力センサユニット１は、該ユニット本体部２の下端部が該縮径部ＰＳに隙間ばめ形態で挿入される。プラグホールの底面にはスパークプラグ１００の取付孔ＰＦが雌ねじ孔の形で形成されている。そして、図２に示すように、ユニット本体部２の底面外周縁部は、取付孔ＰＦの開口周縁部ＧＳに密着するとともに、スパークプラグ挿通孔４が取付孔ＰＦに同心的に位置合わせされる。なお、プラグホールＰＨの縮径部ＰＳ以外の内周面を覆う形でオイルシール用のプラグチューブＰＴが圧入されている。図１に示すように、プラグチューブＰＴは、プラグホールＰＨの内面に締まりばめ形態で密着し、オイルシールが施される形となっている。なお、プラグホールＰＨの内面上端部には、プラグチューブＰＴに対するオイルシールリングＴＲがはめ込まれている（図１参照）。
【００１２】
上記の状態でスパークプラグ挿通孔４にスパークプラグ１００が挿通され、主体金具１の外周面前端側に形成された取付ねじ部１０４を、取付孔ＰＦにねじ込む形で取り付けされている。これにより、ユニット本体部２に組み込まれた圧力センサ素子３は、スパークプラグ１００の主体金具１０１の外周面から鍔状に突出するセンサ支持部１０２と、取付孔ＰＦの開口周縁部ＧＳとの間で挟圧保持される。
【００１３】
ユニット本体部２は、外周面部をなす外筒部材５と同じく内周面部をなす内筒部材６とを有し、それらの間に形成された隙間７に圧力センサ素子３が配置されている。そして、該圧力センサ素子３からの出力は、隙間７内に引き出されるセンサ出力端子８を経て、センサ出力リード線９により取り出される。センサ出力リード線９は、芯線９ａとその外側を覆うシールド被覆１０とからなる。
【００１４】
そして、内筒部材６及び外筒部材５は、軸線Ｏ方向における後端６ａ，５ａの少なくともいずれか、ここでは両方がプラグホールＰＨ内にて深さ方向中間に位置するよう、各々その長さが調整されている。内筒部材６と外筒部材５はいずれも金属製であり、上記のように、その後端６ａ，５ａをプラグホールＰＨ内でいわば途切れさせて短尺化することにより、圧力センサユニット１は全体の軽量化が図られている。
【００１５】
上記のような軽量化の効果は、上記のように内筒部材６と外筒部材５の双方を短尺化するときに最も顕著に発揮されるが、後述のように内筒部材６と外筒部材５との一方のみを短尺化する形でも十分有益である。また、内筒部材６あるいは外筒部材５のうち、このような短尺化を行なうもの（以下、短尺筒部材という）は、その長さが短ければ短いほど、つまり、プラグホールＰＨ内における該短尺筒部材の後端の位置が軸線Ｏの向きにおいて前方側に位置するほど、上記の軽量化の効果は大きいが、圧力センサ素子３に対する保護機能を十分に確保する観点から、少なくとも圧力センサ素子３の後端位置よりも後方に位置していることが望ましい。他方、顕著な軽量化効果を達成するには、短尺筒部材の上記後端は、スパークプラグ１００の端子金具１０５の後端１０５ａ、望ましくは絶縁体１１０の後端１１０ａ、さらに望ましくは主体金具１０１の後端１０１ａよりも前方側にあることが望ましい。
【００１６】
本実施形態の圧力センサユニット１においては、内筒部材６と外筒部材５との各後端５ａ，６ａは、いずれもユニット本体部２が圧入されるプラグホールＰＨの縮径部ＰＳの開口縁と略一致する位置に設定されている。また、該位置は、主体金具１の六角部１０３とセンサ支持部１０２の間に位置する形ともなっている。
【００１７】
次に、内筒部材６は、軸線Ｏ方向前端側の端部壁を半径方向内側に膨出させた膨出部６ｇを有し、該膨出部６ｇの内周面がスパークプラグ挿通孔４とされている。また、外筒部材５と内筒部材６の膨出部６ｇとは、軸線Ｏの方向における前端側にて隙間７を塞ぐ底閉塞部１４により一体化されている。そして、膨出部６ｇとこれに対向する外筒部材５の壁部５ｈと底閉塞部１４とが、圧力センサ素子３を収容するセンサ収容部１５を形成している。このように内筒部材６の膨出部６ｇを設け、ここに圧力センサ素子３を収容することで、図１（ａ）に示すスパークプラグ１００の取付状態において、圧力センサ素子３は該センサ収容部１５とともにセンサ支持部１０２と取付孔ＰＦの開口周縁部ＧＳとの間で確実に挟圧される。その結果、シリンダヘッドＳＨ側からの圧力情報を確実に検出することができる。
【００１８】
図２に示すように、センサ収容部１５内にてリング状の圧力センサ素子３に対しリング状の電極板６０が積層されている。そして、電極板６０の少なくとも内周縁側をなす部分が内筒部材６の膨出部６ｇ内に収容される一方、センサ出力端子８は電極板６０の外周縁に基端部８ａが一体化されてなり、末端側部分８ｂが隙間７の膨出部６ｇよりも軸線Ｏ方向後方側に位置する空間内に延出している。この構造により、センサ出力端子８ひいてはこれに接続されるセンサ出力リード線９が、圧力センサ素子３の位置にて半径方向外側に突出部を形成しないので、プラグホールＰＨの底部（縮径部ＰＳ）周辺に動弁系部品等が密集して、シリンダヘッド側の取付スペースが確保しにくい場合にも柔軟に対応できる。
【００１９】
圧力センサ素子３は、図３に示すような圧力センサ組立体３１８をなす形でセンサ収容部１５内に収容されている。該圧力センサ組立体３１８は、底閉塞部１４に近い側から、リング状の板パッキン５９、リング状の圧電セラミック素子３、リング状の電極板６０及びリング状の絶縁板６１がこの順序にて積層された構造を有する。このような構造は、例えば図４に示すような工程により簡単に製造することができる。まず、（ａ）に示すように、内筒部材６として、本体部６ｍと縮径部６ｓとが段部６ｈを介して接続された構造のものを用意する。そして、その縮径部６ｓに対し、絶縁板６１、電極板６０、圧力センサ素子３及び板パッキン５９を順次はめ込んで、圧力センサ組立体３１８を段部６ｈ上に積み上げる。このとき、（ｂ）に示すように、電極板６０の外周縁に一体化された電極端子部８は下方（すなわち、図２の軸線Ｏ方向における後方側）へ曲げ返し、本体部６ｍの外周面に沿わせた状態としておく。なお、電極端子部８には、ポリ四フッ化エチレンチューブ等で構成された絶縁被覆１８を予め装着しておく。また、縮径部６ｓの外周面のうち圧力センサ組立体３１８の内周面と対向する領域を少なくとも、ポリ四フッ化エチレンチューブ等で構成された絶縁被覆４１８で覆っておく。
【００２０】
次に、（ｃ）に示すように、外筒部材５において円筒状に形成された本体部５ｍの端面内周縁に、周方向の張り出し部５ｓを形成しておき、圧力センサ組立体３１８から突出する内筒部材６の縮径部６ｓの先端部分６ｓ’を該張り出し部５ｓの内側に挿通しながら、本体部５ｍを内筒部材６の本体部６ｍに被せる。これにより、張り出し部５ｓは圧力センサ組立体３１８の上面側を覆うとともに、本体部５ｍは内筒部材６の本体部６ｍとの間に隙間７が形成される。このとき、電極端子部８は予め下向きに曲げ返してあるので、外筒部材５を被せるに伴い自動的に該隙間７内に位置する形となる。そして、内筒部材６の縮径部６ｓの先端部分６ｓ’を張り出し部５ｓ側に向けて加締める。この加締めを適当な圧力にて行なうことで、圧力センサ組立体３１８に対する段部６ｈ及び加締められた先端部分６ｓ’との間の密着が良好となる。
【００２１】
最後に、（ｄ）に示すように、先端部分６ｓ’と張り出し部５ｓとを周方向の溶接部Ｗ（例えばレーザー溶接部）にて溶接することにより、外筒部材５と内筒部材６とは気密状態にて結合される。図から明らかな通り、先端部分６ｓ’と張り出し部５ｓとは底閉塞部１４を形成している。
【００２２】
図２に戻り、内筒部材６と外筒部材５との隙間７は、内部が絶縁用の高分子材料（例えばシリコンゴム）にて充填され、高分子材料充填部１６とされている。そして、センサ出力端子８とセンサ出力リード線９との結線部が絶縁被覆１８にて覆われた状態で高分子材料充填部１６内に埋設されている。これにより、該センサ出力端子８及びセンサ出力リード線９と内筒部材６あるいは外筒部材５との間の絶縁状態が良好に確保され、かつ、強度的に弱い結線部が高分子材料充填部内に没することで、外力付与等による断線や接触不良などの不具合も生じにくくなる。
【００２３】
次に、センサ出力リード線９の、内筒部材６及び外筒部材５の後端６ａ，５ａよりも後方側に延出する部分は、ユニット本体部２と一体的に設けられたリード線支持部１１によって支持されている。本実施形態ではリード線支持部は、ユニット本体部２の軸線Ｏ方向における後方側に配置される筒状部１１を含むものとされている。このような筒状部１１は、ユニット本体部２を深いプラグホールＰＨの底部に装着する際のガイドとして好適に機能する。
【００２４】
筒状部１１は、具体的にはプラスチック等の高分子材料で構成された高分子材料筒状部１１として形成されている。金属製の外筒部材５及び／又は内筒部材６を短尺化し、センサ出力リード線９の支持体及びユニット本体部２の装着ガイドの役割を果たす筒状部を金属よりも軽い高分子材料にて構成することにより、軽量化の効果が一層高められる。この場合、図１（ｂ）に示すように、センサ出力リード線９を高分子材料筒状部１１中に埋設すれば、センサ出力リード線９の支持を確実に行なうことができる上、スパークプラグ１００の取り付けに際して、高分子材料筒状部１１内にスパークプラグ１００、プラグレンチＰＷあるいはプラグキャップ等を挿入する際にセンサ出力リード線９に引っかかりにくくなる効果も得られる。
【００２５】
このような構造は、ユニット本体部２に対しインサート成形等により、その後端から延出するセンサ出力リード線９をくるむ形で高分子材料筒状部１１を一体成形する方法により製造できる。この場合、該成形時に、高分子材料筒状部１１の前端面を隙間７内の高分子材料充填部１６の後端面に接合することができる。
【００２６】
上記のような圧力センサユニット１を、図１に示すようにプラグホールＰＨ内に取り付ける。なお、高分子材料筒状部１１の上端部にはゴム製の取付リング３４が一体化されており、そのフランジ３４ａをプラグホールＰＨの開口周縁に引っ掛けることにより、圧力センサユニット１の上部側の固定を行なうことができる。圧力センサユニット１は、リード線支持部としての高分子材料筒状体１１を有しているので、ユニット本体部２のプラグホールＰＨへの挿入・装着が容易である。また、ユニット本体部２の金属製の外筒部材５と内筒部材６とはいずれもプラグホールＰＨの途中までしか延びておらず、後方側が高分子材料筒状体１１とされているので全体が軽量であり、望まざる共振モード等も生じにくい。そして、図１に示すように、プラグレンチＰＷを主体金具１０１の六角部１０３に係合させることによりスパークプラグを取り付ける。このとき、センサ出力リード線９が高分子材料筒状体１１内に埋設されているので、プラグレンチＰＷ等の引っかかり等も生じにくい。
【００２７】
以下、本発明に係る圧力センサユニットの種々の変形例について説明する（なお、すでに説明済みのものと共通の部分には同一の符号を付与して詳細な説明は省略する）。まず、図５に示すように、筒状部１１をユニット本体部２及びセンサ出力リード線９と別体形成しておき、ユニット本体部２に対し、筒状部側係合部１１ａとユニット本体部側係合部１６ａとにより係合させる構成としてもよい（これは、ユニット本体部２と別体の筒状部１１が高分子材料製である場合はもちろん、他の材質、例えば金属製である場合にも同様に適用できる）。この例では、高分子材料筒状部１１の内周面に軸線方向の溝部１１ｇを形成し、ここにセンサ出力リード線９を収容するようにしている。また、筒状部側係合部１１ａは、筒状部１１の底面から突出する凸部であり、ゴム等の柔軟弾性材料にて構成された高分子材料充填部１６にユニット本体部側係合部１６ａとしての凹部を形成し、ここに凸部１１ａを圧入することにより筒状部１１とユニット本体部２とを係合させるようにしている。このようにすると、圧力センサ素子３が一体化されるユニット本体部２と筒状部１１とが連続体を形成しなくなる結果、両者の連成振動による共振モード、特に低周波の共振モードを抑制できる利点が生ずる。
【００２８】
図６は、リード線支持部を金属部材とした圧力センサユニットの例を示すものであり、具体的には、リード線支持部をなす筒状部を、金属製の外筒部材５及び内筒部材６のいずれかを軸線Ｏ方向後方側に延長する形で形成された金属筒状部とした例である。該圧力センサユニット１５０においては、外筒部材５が内筒部材６の後端６ａよりも延長され、その延長部５ｅがリード線支持部たる筒状部を形成している。センサ出力リード線９は、延長部５ｅの内壁面に沿って後方側に導かれている。この構成においても、内筒部材６はプラグホールＰＨの深さ方向中間で途切れる形となるから軽量化の効果が達成されている。
【００２９】
ここで、リード線支持部たる延長部５ｅの内周面には、軸線Ｏ方向において所定の間隔で、センサ出力リード線９を自身に固定するための固定部１２が設けられている。このような固定部１２を設けることで、センサ出力リード線９がプラグホール内に撓み出たりする不具合を効果的に防止できる。固定部１２は、例えば図７に示すように、リード線支持部１１の支持面を形成する板材に形成された切起こし部とすれば、構造が簡単で形成も容易である。この場合、その切起こし部の内側にセンサ出力リード線９が挿入・保持されることとなる。
【００３０】
次に、図８に示す圧力センサユニット１６０においては、内筒部材６と外筒部材５との少なくとも一方、ここでは双方のものの、軸線Ｏ方向における後端６ａ，５ａが、圧力センサ素子３の後端とスパークプラグ１００の絶縁体１１０の後端との間（基準区間ＳＳ）に位置している。そして、内筒部材６と外筒部材５との各後端６ａ，５ａのうち、基準区間ＳＳよりも後方側には、外筒部材５の内周面５ｂ又はその延長面ＥＰの内側の領域に、圧力センサユニット１の構成部品が存在しない形となっている。また、基準区間ＳＳよりも後方では、センサ出力リード線９の軸線Ｏに関する半径方向外側の縁位置が、外筒本体部５ｍの内周面位置よりも外側に存在している。
【００３１】
図９に示すように、センサ出力端子８に接続された該センサ出力リード線９は、より具体的には、圧力センサ素子３の後端面から軸線Ｏ方向後方側に所定長離れた取出位置ＡＰ（基準区間ＳＳ内であって、内筒部材６と外筒部材５との各後端６ａ，５ａのうち、基準区間ＳＳ内にて最も軸線Ｏ方向後方側に存在するものとして定義される基準位置（ここでは内筒部材６の後端６ａ）よりも前方側に設定される）に至るまでの区間において、外筒本体部５ｍの内周面と、内筒部材６の本体部６ｍの外周面との間を通される。そして、取出位置ＡＰよりも後方側の区間においては、外筒本体部５ｍの外周面５ｃよりも外側に取り出される。これにより、図８（ａ）に示すように、基準区間ＳＳよりも後方側において、外筒部材６の内周面（あるいはその延長ＥＰ）よりも内側の領域からセンサ出力リード線９が排除され、後述する点火コイル等の配置スペースを確保しやすくなる。なお、外側に取り出されたセンサ出力リード線９は、図８（ｂ）に示すように、プラグチューブＰＴの周壁を、周方向の一部区間において外向きに膨出させた軸線方向の溝部ＰＧ（プラグホールＰＨ側にも対応する位置に溝部が形成されている）内を通されるようになっている。
【００３２】
また、図９に示すように、取出位置ＡＰにおいて外筒部材５には、外筒本体部５ｍの外周面５ｃから外側に膨出するリード線取出し部５ｆが形成されている。該構造によると、外筒部材５の本体部５ｍの内側領域から同じく外側領域へ向かう、センサ出力端子８とセンサ出力リード線９との経路変更部が、リード線取出し部５ｆ内に収容されて保護されるので、ユニット本体部２のプラグホールＰＨ内への装着時等において、衝撃等により経路変更部に損傷を生じたりする不具合を生じにくくなる。なお、リード線取出し部５ｆは溝部ＰＧの前端部に収容される。本実施形態では、リード線取出し部５ｆの前端面（及び溝部ＰＧの対応する後端面）が傾斜面５ｉとされている。なお、リード線取出し部５ｆの内側は高分子材料充填部１３とされている。
【００３３】
そして、図８（ａ）に示すように、センサ出力リード線９は、基準区間ＳＳよりも軸線Ｏの方向後方側に延びる形となっているが、ユニット本体２をプラグホール内に装着する際の便宜を図るため、センサ出力リード線９を支持するためのリード線支持部４１１が、ユニット本体２と一体的に設けられている。本実施形態では、リード線支持部４１１は、センサ出力リード線９に沿って配置される板状部材を有するものとなっている。このような板状部材の使用により、リード線支持部１１を軽量かつコンパクトに構成できる。
【００３４】
板状部材の前端部は、内筒部材６と外筒部材５と(図９）のいずれに結合してもよいが、外筒部材５の本体部５ｍの内周面（あるいはその延長）よりも外側に板状部材を位置させなければならないので、外筒部材５側に接続しようとする場合は、内筒部材６及び外筒部材５との隙間７から後方に引き出されるセンサ出力リード線９との干渉を避けるため、孔や切欠きを形成する必要がある。そこで、本実施形態では、図９に示すように、板状部材の前端部を内筒部材６の後端部に結合し、外筒部５の壁部の延長位置に向けて延びる移行部１１ａと、その移行部１１ａに続く形にて軸線Ｏ方向後方に延びる主要部１１ｂとを有するものとして構成することで、センサ出力リード線９との干渉を合理的に回避している。このような構造は、例えば、移行部１１ａのさらに先端側に接続部１１ｃを形成しておき、その接続部１１ｃを、内筒部材６の本体部６ｍの外周面に溶接部ＷＧ等により接合すれば簡単に得ることができる。
【００３５】
図８に戻り、リード線支持部４１１の外面には、軸線Ｏ方向において所定の間隔で、センサ出力リード線９を自身に固定するための固定部１２が設けられている。固定部１２は、図７に示すものと同様の切起こし部とされている。
【００３６】
上記のような圧力センサユニット１は、図８（ａ）のようにプラグホールＰＨ内に取り付けられる。なお、リード線支持部４１１の上端部にはゴム製の取付リング３４が一体化されており、その下面側に形成された嵌合溝３４ａ内にプラグホールＰＨの開口周縁に形成されたリブＦＲを嵌合することにより、圧力センサユニット１の上部側の固定を行なうことができる。そして、図１に示すように、プラグレンチＰＷを主体金具１０１の六角部１０３に係合させてスパークプラグ１００を取り付ける。前述の通り、この状態において、基準区間ＳＳよりも後方側には、外筒部材５の内周面５ｂ又はその延長面ＥＰの内側の領域ＣＳに、圧力センサユニット１の構成部品が存在しない。従って、この領域（スペース）ＣＳをフルに活用する形で、プラグホールＰＨ内に例えばペンシル型の点火コイルユニットを配置することができる。
【００３７】
図８及び図９の圧力センサユニット１６０では、内筒部材６の後端縁６ａと外筒部材５の後端縁５ａとの双方が基準区間ＳＳ内に位置するものとしていたが、これらの一方を、軸線Ｏの方向にて、基準区間ＳＳを超えて後方側に延長した構成とすることもできる。図１０（ａ）の圧力センサユニット２１０は内筒部材６を延長した例であり、同図（ｂ）に示すように、外筒部材５の後端５ａが基準位置を与える形となる。内筒部材６は、本体部６ｍの後端に段部６ｊを介して、外筒部材５の壁部の延長と略一致する形に拡径された延長部６ｅが一体化されている。この延長部６ｅはリード線支持部を兼ねるものであり、図５と同様の固定部１２により、その外周面上にてセンサ出力リード線９を支持するようになっている。そして、図１０（ｃ）に示すように、この固定部１２は、プラグチューブＰＴの溝部ＰＧ内にセンサ出力リード線９とともに収容される。
【００３８】
他方、図１１（ａ）は、外筒部材５を延長した例であり、同図（ｂ）に示すように、内筒部材６の後端６ａが基準位置を与える形となる。外筒部材５は、本体部５ｍをそのまま同径にて延長する形で延長部５ｅが形成されている。なお、センサ出力リード線９を外側に引き出すために、取出し孔５ｋが形成されている。本実施形態では、取出し孔５ｋに対応する位置にリード線取出し部５ｆが膨出形成されている。ここでも延長部５ｅはリード線支持部に兼用され、固定部１２により、その外周面上にてセンサ出力リード線９を支持するものとされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧力センサユニットの第一の実施形態を、スパークプラグの取付状態にて示す縦断面図及びそのＡ−Ａ断面図。
【図２】図１の要部拡大断面図。
【図３】圧力センサ組立体の分解斜視図。
【図４】ユニット本体の組立工程の一例を示す説明図。
【図５】リード線支持部をなす筒状部をユニット本体部と別体形成する例を示す斜視図。
【図６】本発明に係る圧力センサユニットの第二の実施形態を、スパークプラグの取付状態にて示す縦断面図。
【図７】リード線支持部における固定部の形成形態の一例を示す斜視図。
【図８】本発明に係る圧力センサユニットの第三の実施形態を、スパークプラグの取付状態にて示す縦断面図及びそのＡ−Ａ断面図。
【図９】図８の要部拡大断面図。
【図１０】内筒部材に延長部を形成した実施形態を示す外観斜視図及び要部縦断面図及び軸断面図。
【図１１】外筒部材に延長部を形成した実施形態を示す外観斜視図及び要部縦断面図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure sensor unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the pressure in the combustion chamber of an internal combustion engine is detected by a pressure sensor built in the spark plug for the purpose of detecting the combustion state and knocking of the internal combustion engine, improving fuel consumption, purifying exhaust gas, and the like. The outline of the pressure sensor built-in type spark plug used for such a purpose is as follows. That is, a pressure sensor element composed of a ring-shaped piezoelectric ceramic element is fitted from the outside together with a ring-shaped electrode for output extraction to the base end position of the mounting screw formed on the metal shell of the spark plug, and a hook-shaped sensor holding section In addition to this, the whole is covered with a sensor case from the outside. An output lead wire from the ring electrode is taken out rearward from the sensor case. When the spark plug is attached to the plug hole of the internal combustion engine at the attachment screw portion, the pressure sensor is pressed against the opening outer edge portion of the plug hole through the sensor case. The combustion pressure is transmitted to the pressure sensor through the sensor case. The pressure sensor outputs a voltage corresponding to the detected pressure level through the output lead wire due to the piezoelectric effect.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a structure in which the pressure sensor element is inseparably integrated in the spark plug as described above, when the life of the spark plug expires, the pressure sensor portion must be replaced by tying even if it is still usable. is there. Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 6-290853 (FIGS. 7 and 8) discloses a configuration in which the pressure sensor is configured separately from the spark plug and can be continuously attached to the spark plug after replacement. ing.
[0004]
However, the pressure sensor with the above structure has a structure in which the lead wire for taking out the sensor output protrudes from the pressure sensor element to the side and then is pulled out to the rear end side of the spark plug. It is becoming difficult to fit the engine. For example, in a recent gasoline engine for automobiles, the mechanism around the cylinder head to which the spark plug is attached is complicated, and in particular, the structure in which the spark plug is attached to the bottom of a deep plug hole formed in the cylinder head. In many cases, valve system parts and the like are densely packed around the bottom of the plug hole where the pressure sensor element is located, so that there is not enough room for the lead wire to protrude sideways.
[0005]
The problem of the present invention is that it is configured separately from the spark plug, and it is not necessary to secure an extra space in the periphery of the pressure sensor element, and further, the overall weight can be reduced and the plug hole can be mounted. It is another object of the present invention to provide an easy pressure sensor unit.
[0006]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to solve the above problems, the pressure sensor unit of the present invention is configured as follows. That is, it has a cylindrical unit main body portion having a spark plug insertion hole formed on the bottom surface, and a ring-shaped pressure sensor element is incorporated in the form surrounding the spark plug insertion hole. Then, with the side where the pressure sensor element is located in the axial direction as the front end side, the unit main body is inserted and fixed in the axial direction from the front end side into the plug hole. Then, in this state, by inserting the spark plug into the spark plug insertion hole and attaching it to the attachment hole at the bottom of the plug hole, the sensor support portion protruding from the outer peripheral surface of the spark plug metal shell and the attachment hole The pressure sensor element is clamped and held between the opening periphery. That is, the unit main body is formed separately from the spark plug, and for example, only the spark plug can be replaced with the unit main body remaining in the plug hole.
[0007]
Next, the unit main body is specifically configured as follows. That is, the unit main body has an outer cylinder member that forms an outer peripheral surface portion and an inner cylinder member that forms an inner peripheral surface portion, and a pressure sensor element is disposed in a gap formed therebetween. Further, an output from the pressure sensor element is taken out by a sensor output lead wire through a sensor output terminal drawn into the gap. That is, a ring-shaped pressure sensor element is arranged between two cylindrical members, and the output output terminal is drawn into the gap between the cylindrical members. The pressure sensor element does not protrude radially outward, that is, laterally. This eliminates the need to secure extra space around the pressure sensor element in the plug hole. For example, it can be easily mounted on a cylinder head where valve system parts are densely packed around the bottom of the plug hole. is there.
[0008]
In the pressure sensor unit of the present invention, the unit body Part Is installed in the plug hole, the rear end in the axial direction of the inner cylinder member and / or the outer cylinder member is located in the middle of the depth direction in the plug hole, and the inner cylinder member of the sensor output lead wire and A lead wire supporting portion for supporting a portion extending rearward from the rear end of the outer cylinder member; Located on the rear side of the unit body in the axial direction It is provided integrally with the unit main body. Furthermore, a fixing portion for fixing the sensor output lead wire to itself at predetermined intervals in the axial direction is provided on the inner surface or outer surface of the lead wire support portion. That is, it is possible to reduce the weight of the entire pressure sensor unit by interrupting the inner cylinder member and / or the outer cylinder member at the middle position in the depth direction of the plug hole. Further, as a result of the weight reduction, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy of pressure (or vibration) due to generation of an undesired resonance mode. In addition, since the sensor output lead wire extending rearward from the rear end of these cylindrical members is supported by a lead wire support portion integrated with the unit main body portion, when the unit main body portion is mounted in the plug hole, In addition, it is difficult to cause a problem that the bent sensor output lead wire is caught on the member on the cylinder head side, and the mounting can be performed smoothly. In addition, when the spark plug is attached to the unit main body, it is difficult for the spark plug, a tool for attaching the spark plug, and the like to interfere with the sensor output lead wire.
[0009]
In addition, although the code | symbol provided to each requirement in the claim of this specification uses the code | symbol attached | subjected to the corresponding part of attached drawing, it is used in order to make an understanding of an invention easy to the last. The concept of each constituent element in the scope of claims is not limited in any way.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig.1 (a) is sectional drawing which shows the pressure sensor unit 1 which makes one Embodiment of this invention in the attachment state to cylinder head SH. The pressure sensor unit 1 has a cylindrical unit main body portion 2 having a spark plug insertion hole 4 formed on the bottom surface, and a ring-shaped pressure sensor element 3 is incorporated in the spark plug insertion hole 4 so as to surround the spark plug insertion hole 4. Yes. When the side where the pressure sensor element 3 is located is the front end side in the direction of the axis O of the unit main body 2, the unit main body 2 is inserted and fixed into the plug hole PH from the front end.
[0011]
As shown in FIG. 2, the inner surface of the plug hole PH is formed into a reduced diameter portion PS by slightly reducing the diameter of the bottom portion at the step portion DP, and the pressure sensor unit 1 has a lower end portion of the unit main body portion 2. It is inserted into the reduced diameter portion PS in the form of a gap fit. A mounting hole PF of the spark plug 100 is formed in the form of a female screw hole on the bottom surface of the plug hole. As shown in FIG. 2, the outer peripheral edge of the bottom surface of the unit body 2 is in close contact with the opening periphery GS of the attachment hole PF, and the spark plug insertion hole 4 is concentrically aligned with the attachment hole PF. . Note that an oil seal plug tube PT is press-fitted so as to cover the inner peripheral surface of the plug hole PH other than the reduced diameter portion PS. As shown in FIG. 1, the plug tube PT is in close contact with the inner surface of the plug hole PH in the form of an interference fit and is provided with an oil seal. An oil seal ring TR for the plug tube PT is fitted into the upper end portion of the inner surface of the plug hole PH (see FIG. 1).
[0012]
The spark plug 100 is inserted into the spark plug insertion hole 4 in the above state, and the attachment screw portion 104 formed on the front end side of the outer peripheral surface of the metal shell 1 is attached to be screwed into the attachment hole PF. As a result, the pressure sensor element 3 incorporated in the unit main body 2 is located between the sensor support portion 102 projecting like a bowl from the outer peripheral surface of the metal shell 101 of the spark plug 100 and the opening peripheral edge portion GS of the mounting hole PF. Is held by the pressure.
[0013]
The unit main body 2 includes an outer cylinder member 5 forming an outer peripheral surface portion and an inner cylinder member 6 forming an inner peripheral surface portion, and the pressure sensor element 3 is disposed in a gap 7 formed therebetween. The output from the pressure sensor element 3 is taken out by a sensor output lead wire 9 through a sensor output terminal 8 drawn into the gap 7. The sensor output lead wire 9 includes a core wire 9a and a shield coating 10 that covers the outside thereof.
[0014]
The inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5 have their lengths so that at least one of the rear ends 6a and 5a in the direction of the axis O, both here, are located in the middle in the depth direction in the plug hole PH. Has been adjusted. Both the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5 are made of metal, and as described above, the rear ends 6a and 5a are cut off in a so-called plug hole PH, so that the pressure sensor unit 1 can be reduced in length. The weight is reduced.
[0015]
The effect of reducing the weight as described above is most prominent when both the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5 are shortened as described above, but the inner cylinder member 6 and the outer cylinder as described later. A form in which only one of the members 5 is shortened is also sufficiently useful. Further, among the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5, those that are shortened (hereinafter referred to as a short cylinder member) have a shorter length, that is, the shorter length in the plug hole PH. As the position of the rear end of the cylindrical member is located on the front side in the direction of the axis O, the effect of reducing the weight is greater. However, from the viewpoint of sufficiently securing the protection function for the pressure sensor element 3, at least the pressure sensor element 3 It is desirable to be located behind the rear end position. On the other hand, in order to achieve a remarkable weight reduction effect, the rear end of the short cylindrical member is the rear end 105a of the terminal fitting 105 of the spark plug 100, preferably the rear end 110a of the insulator 110, and more preferably the metallic shell 101. It is desirable to be ahead of the rear end 101a.
[0016]
In the pressure sensor unit 1 of the present embodiment, the rear ends 5a and 6a of the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5 are both openings of the reduced diameter portion PS of the plug hole PH into which the unit body 2 is press-fitted. It is set at a position that substantially coincides with the edge. The position is also located between the hexagonal portion 103 of the metal shell 1 and the sensor support portion 102.
[0017]
Next, the inner cylinder member 6 has a bulging portion 6g in which an end wall on the front end side in the axis O direction is bulged inward in the radial direction, and the inner peripheral surface of the bulging portion 6g is the spark plug insertion hole 4. It is said that. Further, the outer cylindrical member 5 and the bulging portion 6g of the inner cylindrical member 6 are integrated by a bottom closing portion 14 that closes the gap 7 on the front end side in the direction of the axis O. The bulging portion 6g, the wall portion 5h of the outer cylinder member 5 facing the bulging portion, and the bottom closing portion 14 form a sensor accommodating portion 15 that accommodates the pressure sensor element 3. By providing the bulging portion 6g of the inner cylinder member 6 and accommodating the pressure sensor element 3 in this manner, the pressure sensor element 3 is accommodated in the attached state of the spark plug 100 shown in FIG. The sensor 15 is securely clamped between the sensor support 102 and the opening peripheral edge GS of the mounting hole PF together with the portion 15. As a result, pressure information from the cylinder head SH can be reliably detected.
[0018]
As shown in FIG. 2, a ring-shaped electrode plate 60 is laminated on the ring-shaped pressure sensor element 3 in the sensor housing portion 15. Then, at least a portion of the electrode plate 60 forming the inner peripheral edge side is accommodated in the bulging portion 6 g of the inner cylinder member 6, while the sensor output terminal 8 has the base end portion 8 a integrated with the outer peripheral edge of the electrode plate 60. Thus, the end portion 8b extends into a space located on the rear side in the axis O direction with respect to the bulging portion 6g of the gap 7. With this structure, the sensor output terminal 8 and thus the sensor output lead wire 9 connected to the sensor output terminal 8 does not form a projecting portion radially outward at the position of the pressure sensor element 3, so that the bottom portion of the plug hole PH (the reduced diameter portion PS). ) It is possible to respond flexibly even when valve system parts are densely packed around the cylinder head and it is difficult to secure the mounting space on the cylinder head side.
[0019]
The pressure sensor element 3 is accommodated in the sensor accommodating portion 15 in the form of a pressure sensor assembly 318 as shown in FIG. The pressure sensor assembly 318 includes a ring-shaped plate packing 59, a ring-shaped piezoelectric ceramic element 3, a ring-shaped electrode plate 60, and a ring-shaped insulating plate 61 in this order from the side close to the bottom closing portion 14. It has a laminated structure. Such a structure can be easily manufactured by, for example, a process as shown in FIG. First, as shown to (a), the thing of the structure where the main-body part 6m and the reduced diameter part 6s were connected via the step part 6h as the inner cylinder member 6 is prepared. Then, the insulating plate 61, the electrode plate 60, the pressure sensor element 3, and the plate packing 59 are sequentially fitted into the reduced diameter portion 6s, and the pressure sensor assembly 318 is stacked on the step portion 6h. At this time, as shown in (b), the electrode terminal portion 8 integrated with the outer peripheral edge of the electrode plate 60 is bent downward (that is, the rear side in the direction of the axis O in FIG. 2), and the outer periphery of the main body portion 6m. Keep it along the surface. The electrode terminal portion 8 is preliminarily fitted with an insulating coating 18 made of a polytetrafluoroethylene tube or the like. Further, at least a region of the outer peripheral surface of the reduced diameter portion 6s that faces the inner peripheral surface of the pressure sensor assembly 318 is covered with an insulating coating 418 made of a polytetrafluoroethylene tube or the like.
[0020]
Next, as shown in (c), a circumferential protruding portion 5 s is formed on the inner peripheral edge of the main body portion 5 m formed in a cylindrical shape in the outer cylinder member 5, and protrudes from the pressure sensor assembly 318. The main body part 5m is covered with the main body part 6m of the inner cylinder member 6 while the tip part 6s' of the reduced diameter part 6s of the inner cylinder member 6 to be inserted is inserted into the projecting part 5s. Thereby, the overhanging portion 5 s covers the upper surface side of the pressure sensor assembly 318, and a gap 7 is formed between the main body portion 5 m and the main body portion 6 m of the inner cylinder member 6. At this time, since the electrode terminal portion 8 is bent downward in advance, the electrode terminal portion 8 is automatically positioned in the gap 7 as the outer cylinder member 5 is covered. Then, the tip portion 6s ′ of the reduced diameter portion 6s of the inner cylinder member 6 is crimped toward the projecting portion 5s. By performing this caulking at an appropriate pressure, the close contact between the stepped portion 6h and the caulked tip portion 6s ′ with respect to the pressure sensor assembly 318 is improved.
[0021]
Finally, as shown in (d), the outer cylindrical member 5 and the inner cylindrical member 6 are welded to the distal end portion 6s ′ and the overhanging portion 5s by a circumferential welded portion W (for example, a laser welded portion). Are combined in an airtight state. As is apparent from the figure, the tip portion 6s ′ and the overhanging portion 5s form a bottom closing portion 14.
[0022]
Returning to FIG. 2, the gap 7 between the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5 is filled with an insulating polymer material (for example, silicon rubber) to form a polymer material filling portion 16. And the connection part of the sensor output terminal 8 and the sensor output lead wire 9 is embedded in the polymer material filling part 16 in a state of being covered with the insulating coating 18. Thereby, the insulation state between the sensor output terminal 8 and the sensor output lead wire 9 and the inner cylinder member 6 or the outer cylinder member 5 is ensured, and the connection portion weak in strength is in the polymer material filling portion. By immersing in, it becomes difficult to cause problems such as disconnection and poor contact due to external force application.
[0023]
Next, the portion of the sensor output lead wire 9 that extends rearward from the rear ends 6a, 5a of the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5 is a lead wire support that is provided integrally with the unit main body 2. Supported by part 11. In the present embodiment, the lead wire support portion includes a cylindrical portion 11 disposed on the rear side in the axis O direction of the unit main body portion 2. Such a cylindrical part 11 suitably functions as a guide when the unit body part 2 is attached to the bottom part of the deep plug hole PH.
[0024]
The cylindrical part 11 is specifically formed as a polymer material cylindrical part 11 made of a polymer material such as plastic. The outer cylindrical member 5 and / or the inner cylindrical member 6 made of metal are shortened, and the cylindrical portion serving as a support for the sensor output lead 9 and a mounting guide for the unit main body 2 is made of a polymer material that is lighter than metal. The effect of weight reduction can be further enhanced. In this case, as shown in FIG. 1 (b), if the sensor output lead wire 9 is embedded in the polymer material cylindrical portion 11, the sensor output lead wire 9 can be reliably supported and the spark plug can be provided. When attaching the spark plug 100, the plug wrench PW, the plug cap, or the like into the polymer material cylindrical portion 11, the sensor output lead wire 9 is less likely to get caught.
[0025]
Such a structure can be manufactured by a method in which the polymer material cylindrical portion 11 is formed integrally with the unit main body portion 2 by insert molding or the like so as to enclose the sensor output lead wire 9 extending from the rear end thereof. In this case, the front end surface of the polymer material cylindrical portion 11 can be joined to the rear end surface of the polymer material filling portion 16 in the gap 7 during the molding.
[0026]
The pressure sensor unit 1 as described above is mounted in the plug hole PH as shown in FIG. A rubber mounting ring 34 is integrated with the upper end portion of the polymeric material cylindrical portion 11, and the flange 34 a is hooked on the opening periphery of the plug hole PH, so that the upper side of the pressure sensor unit 1 is engaged. Fixing can be performed. Since the pressure sensor unit 1 has the polymer material cylindrical body 11 as a lead wire support portion, it is easy to insert and attach the unit main body portion 2 to the plug hole PH. Further, both the metal outer cylinder member 5 and the inner cylinder member 6 of the unit main body 2 extend only to the middle of the plug hole PH, and the rear side is a polymer material cylindrical body 11, so Is light in weight, and an undesirable resonance mode or the like hardly occurs. Then, as shown in FIG. 1, the spark plug is attached by engaging the plug wrench PW with the hexagonal portion 103 of the metal shell 101. At this time, since the sensor output lead wire 9 is embedded in the polymer material cylindrical body 11, the plug wrench PW or the like is hardly caught.
[0027]
Hereinafter, various modifications of the pressure sensor unit according to the present invention will be described (in addition, the same reference numerals are given to the same parts as those already described, and detailed description will be omitted). First, as shown in FIG. 5, the cylindrical portion 11 is formed separately from the unit main body portion 2 and the sensor output lead 9, and the cylindrical portion side engaging portion 11 a and the unit main body are formed with respect to the unit main body portion 2. It is good also as a structure engaged by the part side engaging part 16a (This is not only when the unit main-body part 2 and the cylindrical part 11 separate from a polymer material, but of other materials, for example, metal. The same applies to some cases). In this example, a groove 11g in the axial direction is formed on the inner peripheral surface of the polymer material cylindrical portion 11, and the sensor output lead wire 9 is accommodated therein. Moreover, the cylindrical part side engaging part 11a is a convex part which protrudes from the bottom face of the cylindrical part 11, and unit body part side engagement is carried out to the polymeric material filling part 16 comprised with flexible elastic materials, such as rubber | gum. A concave portion is formed as the portion 16a, and the cylindrical portion 11 and the unit main body 2 are engaged by press-fitting the convex portion 11a therein. If it does in this way, the unit main-body part 2 and the cylindrical part 11 with which the pressure sensor element 3 is integrated will not form a continuous body, As a result, the resonance mode by both coupled vibrations, especially the low frequency resonance mode is suppressed An advantage that can be produced.
[0028]
FIG. 6 shows an example of a pressure sensor unit in which the lead wire support portion is a metal member. Specifically, the cylindrical portion forming the lead wire support portion is made of a metal outer cylinder member 5 and an inner cylinder. This is an example in which any one of the members 6 is formed as a metal cylindrical portion formed to extend rearward in the axis O direction. In the pressure sensor unit 150, the outer cylinder member 5 is extended from the rear end 6a of the inner cylinder member 6, and the extension part 5e forms a cylindrical part as a lead wire support part. The sensor output lead wire 9 is led to the rear side along the inner wall surface of the extension portion 5e. Even in this configuration, the inner cylinder member 6 is cut off in the middle of the plug hole PH in the depth direction, so that the effect of reducing the weight is achieved.
[0029]
Here, a fixing portion 12 for fixing the sensor output lead wire 9 to itself is provided at a predetermined interval in the direction of the axis O on the inner peripheral surface of the extension portion 5e serving as a lead wire support portion. By providing such a fixing portion 12, it is possible to effectively prevent a problem that the sensor output lead wire 9 is bent into the plug hole. For example, as shown in FIG. 7, if the fixing portion 12 is a cut-and-raised portion formed on a plate material that forms the support surface of the lead wire support portion 11, the structure is simple and the formation is easy. In this case, the sensor output lead wire 9 is inserted and held inside the cut and raised portion.
[0030]
Next, in the pressure sensor unit 160 shown in FIG. 8, at least one of the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5, here both the rear ends 6 a and 5 a in the axis O direction are It is located between the rear end and the rear end of the insulator 110 of the spark plug 100 (reference section SS). And among each rear end 6a, 5a of the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5, the area | region inside the inner peripheral surface 5b of the outer cylinder member 5, or its extension surface EP is located behind the reference section SS. In addition, the components of the pressure sensor unit 1 are not present. Further, behind the reference section SS, the edge position on the outer side in the radial direction with respect to the axis O of the sensor output lead wire 9 exists outside the inner peripheral surface position of the outer cylinder main body 5m.
[0031]
As shown in FIG. 9, the sensor output lead wire 9 connected to the sensor output terminal 8 is more specifically taken out from the rear end surface of the pressure sensor element 3 by a predetermined length on the rear side in the axis O direction. (Reference defined in the reference section SS as being located on the rearmost side in the axis O direction in the reference section SS among the rear ends 6a, 5a of the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5) In the section up to the position (here, set to the front side of the rear end 6a of the inner cylinder member 6), the inner peripheral surface of the outer cylinder main body part 5m and the outer periphery of the main body part 6m of the inner cylinder member 6 Threaded between the faces. And in the section behind the extraction position AP, it is extracted outside the outer peripheral surface 5c of the outer cylinder main body 5m. As a result, as shown in FIG. 8A, the sensor output lead wire 9 is excluded from a region inside the inner peripheral surface of the outer cylinder member 6 (or its extension EP) on the rear side of the reference section SS. It is easy to secure a space for arranging an ignition coil and the like which will be described later. As shown in FIG. 8B, the sensor output lead wire 9 taken out to the outside has an axial groove portion PG in which the peripheral wall of the plug tube PT bulges outward in a partial section in the circumferential direction. (A groove is formed at a position corresponding to the plug hole PH side).
[0032]
As shown in FIG. 9, the outer cylinder member 5 is formed with a lead wire extraction portion 5f that bulges outward from the outer peripheral surface 5c of the outer cylinder main body portion 5m at the extraction position AP. According to this structure, the path changing portion between the sensor output terminal 8 and the sensor output lead wire 9 that is also directed from the inner region of the main body portion 5m of the outer cylinder member 5 to the outer region is accommodated in the lead wire extraction portion 5f. Since it is protected, when the unit main body 2 is mounted in the plug hole PH, it is difficult to cause a problem that the path changing portion is damaged due to an impact or the like. The lead wire take-out portion 5f is accommodated in the front end portion of the groove portion PG. In the present embodiment, the front end surface (and the corresponding rear end surface of the groove portion PG) of the lead wire extraction portion 5f is the inclined surface 5i. The inner side of the lead wire extraction portion 5f is a polymer material filling portion 13.
[0033]
And as shown to Fig.8 (a), although the sensor output lead wire 9 becomes a shape extended in the direction of the axis line O rather than the reference | standard area SS, when mounting | wearing the unit main body 2 in a plug hole, it is a form. For the sake of convenience, a lead wire support portion 411 for supporting the sensor output lead wire 9 is provided integrally with the unit body 2. In the present embodiment, the lead wire support portion 411 has a plate-like member disposed along the sensor output lead wire 9. By using such a plate-like member, the lead wire support portion 11 can be configured to be lightweight and compact.
[0034]
The front end of the plate member may be coupled to any of the inner cylinder member 6, the outer cylinder member 5 and (FIG. 9), but from the inner peripheral surface (or an extension thereof) of the main body 5m of the outer cylinder member 5. Since the plate-like member must be positioned outside, the sensor output lead wire 9 drawn backward from the gap 7 between the inner cylinder member 6 and the outer cylinder member 5 when connecting to the outer cylinder member 5 side. It is necessary to form holes and notches in order to avoid interference. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, a transition portion 11 a that connects the front end portion of the plate-like member to the rear end portion of the inner cylindrical member 6 and extends toward the extended position of the wall portion of the outer cylindrical portion 5. And the main part 11b extending rearward in the direction of the axis O in a form following the transition part 11a, the interference with the sensor output lead wire 9 is reasonably avoided. In such a structure, for example, a connection portion 11c is formed on the distal end side of the transition portion 11a, and the connection portion 11c is joined to the outer peripheral surface of the main body portion 6m of the inner cylinder member 6 by a welding portion WG or the like. Can be easily obtained.
[0035]
Returning to FIG. 8, the lead wire support portion 411. Outside Is provided with a fixing portion 12 for fixing the sensor output lead wire 9 to itself at a predetermined interval in the direction of the axis O. The fixing part 12 is a cut-and-raised part similar to that shown in FIG.
[0036]
The pressure sensor unit 1 as described above is mounted in the plug hole PH as shown in FIG. A rubber mounting ring 34 is integrated with the upper end portion of the lead wire support portion 411, and a rib FR formed on the opening periphery of the plug hole PH in a fitting groove 34a formed on the lower surface side thereof. By fitting, the upper side of the pressure sensor unit 1 can be fixed. Then, as shown in FIG. 1, the spark plug 100 is attached by engaging the plug wrench PW with the hexagonal portion 103 of the metal shell 101. As described above, in this state, the component parts of the pressure sensor unit 1 do not exist in the region CS inside the inner peripheral surface 5b of the outer cylinder member 5 or the extended surface EP behind the reference section SS. Therefore, for example, a pencil-type ignition coil unit can be disposed in the plug hole PH in such a manner that the region (space) CS is fully utilized.
[0037]
In the pressure sensor unit 160 of FIGS. 8 and 9, both the rear end edge 6a of the inner cylinder member 6 and the rear end edge 5a of the outer cylinder member 5 are located in the reference section SS. In the direction of the axis O can also be configured to extend rearward beyond the reference section SS. The pressure sensor unit 210 of FIG. 10A is an example in which the inner cylinder member 6 is extended. As shown in FIG. 10B, the rear end 5a of the outer cylinder member 5 gives a reference position. The inner cylinder member 6 is integrated with an extended portion 6e whose diameter is expanded to a shape substantially coincident with the extension of the wall portion of the outer cylinder member 5 via a step portion 6j at the rear end of the main body portion 6m. The extension portion 6e also serves as a lead wire support portion, and supports the sensor output lead wire 9 on the outer peripheral surface thereof by a fixing portion 12 similar to that shown in FIG. And as shown in FIG.10 (c), this fixing | fixed part 12 is accommodated with the sensor output lead wire 9 in the groove part PG of plug tube PT.
[0038]
On the other hand, FIG. 11A shows an example in which the outer cylinder member 5 is extended. As shown in FIG. 11B, the rear end 6a of the inner cylinder member 6 gives a reference position. The outer cylinder member 5 has an extension part 5e formed by extending the main body part 5m with the same diameter as it is. An extraction hole 5k is formed to pull out the sensor output lead wire 9 to the outside. In the present embodiment, the lead wire extraction portion 5f is bulged and formed at a position corresponding to the extraction hole 5k. In this case, the extension 5e is also used as a lead wire support portion, and the sensor output lead wire 9 is supported by the fixing portion 12 on the outer peripheral surface thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a pressure sensor unit according to the present invention in a state where a spark plug is attached, and a sectional view taken along line AA.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a pressure sensor assembly.
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of an assembly process of a unit main body.
FIG. 5 is a perspective view showing an example in which a cylindrical portion forming a lead wire support portion is formed separately from a unit main body portion.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a pressure sensor unit according to a second embodiment of the present invention with a spark plug attached.
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a formation form of a fixing portion in a lead wire support portion.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of a pressure sensor unit according to the present invention in a state where a spark plug is attached and a sectional view taken along line AA.
9 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
FIGS. 10A and 10B are an external perspective view, a main part longitudinal cross-sectional view, and an axial cross-sectional view showing an embodiment in which an extension is formed on an inner cylinder member.
FIGS. 11A and 11B are an external perspective view and a vertical cross-sectional view of an essential part showing an embodiment in which an extension is formed on an outer cylinder member.

Claims

A ring-shaped pressure sensor element (3) is incorporated in a cylindrical unit body (2) having a spark plug insertion hole (4) formed on the bottom surface so as to surround the spark plug insertion hole (4). The side of the pressure sensor element (3) in the axis (O) direction is the front end side, and the unit body (2) is inserted into the plug hole (PH) from the front end side in the axis (O) direction. In this state, the spark plug (100) is inserted into the spark plug insertion hole (4) and attached to the attachment hole (PF) at the bottom of the plug hole (PH). The pressure sensor element (3) is held between the sensor support part (102) projecting like a bowl from the outer peripheral surface of the metal shell (101) and the opening peripheral part (GS) of the mounting hole (PF). To let In the pressure sensor unit (1,150,160,210,220),
The pressure sensor element (3) is formed in a gap (7) formed between the outer cylindrical member (5) forming the outer peripheral surface portion of the unit main body (2) and the inner cylindrical member (6) forming the inner peripheral surface portion. And the output from the pressure sensor element (3) is taken out by the sensor output lead wire (9) through the sensor output terminal (8) drawn into the gap (7), and ,
When the unit main body portion (2) attached to the plug hole (PH), the rear end in the axial (O) direction of the inner cylinder member (6) and / or the outer cylinder member (5) is, the plug It is located in the middle of the depth direction in the hole (PH), and is behind the rear end of the inner cylinder member (6) and / or the outer cylinder member (5) of the sensor output lead wire (9). Lead wire support portions (5e , 411, 6e) for supporting the portion extending to the side are located on the rear side of the unit main body portion (2) in the axis (O) direction and the unit main body portion (2). Provided integrally ,
A fixing portion (12) for fixing the sensor output lead wire (9) to the inner surface or the outer surface of the lead wire support portion (5e, 411, 6e) at a predetermined interval in the axis (O) direction. ) Is provided . (150 , 160, 210, 220)

The pressure sensor unit (150 , 210) according to claim 1, wherein the lead wire support part includes a cylindrical part (5e , 6e) arranged on the rear side of the unit body part (2) in the axis (O) direction. 220).

The outer cylinder member (5) and the inner cylinder member (6) are made of metal, and the cylindrical portion that forms the lead wire support portion includes the outer cylinder member (5) and the inner cylinder member (6). 3. The pressure sensor unit (150, 210, 220) according to claim 2, wherein the pressure sensor unit is a metal cylindrical part (5 e, 6 e) formed so as to extend any one of the above to the rear side in the axis (O) direction.

The pressure sensor unit (150, 210, 220) according to claim 3, wherein the fixing portion (12) is a cut-and-raised portion formed on an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of the metal cylindrical portion (5e, 6e ) .

The outer cylinder member (5) has an outer cylinder main body (5m) whose outer peripheral surface is cylindrical, and the sensor output lead wire (9) connected to the sensor output terminal (8) is connected to the pressure sensor. In the section from the rear end surface of the element (3) to the take-out position (AP) separated by a predetermined length in the rearward direction in the axis (O) direction, the inner peripheral surface of the outer cylinder main body (5m) and the inner cylinder member ( 6) while being passed between the outer peripheral surface of the outer cylinder main body (5m) and the outer peripheral surface (5c) of the outer cylinder main body (5m) in a section on the rear side of the extraction position (AP). And
The lead wire support portion (411) has a plate-like member disposed along the sensor output lead wire (9), and the fixing portion (12) is provided on an outer surface of the plate-like member. the pressure sensor unit 1 described (160).