JP2000221092A

JP2000221092A - 圧力センサ

Info

Publication number: JP2000221092A
Application number: JP11020643A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ichinose; 弘志一瀬
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】良好な直線性と気密性と、高い信頼性とを有す
るホール素子型の圧力センサを提供する。【構成】本発明の圧力センサは、測定対象の圧力を受け
て撓みを生じるダイヤフラム(1) と、このダイヤフラム
に固定された第１の磁石(4) と、この第１の磁石に対向
して固定された同極性の第２の磁石(8) と、これら第
１，第２の磁石の間に配置されたホール素子(9) とを備
えている。そして、ダイヤフラム(1) は、概ね円板形状
を呈し、その中心部に開口が形成され、かつその外周部
がこの圧力センサのケース(5) 内に挟持されることによ
って固定されている。カップ形状の保持具(2) は、その
胴部がダイヤフラム(1) の中心部に形成された開口内を
通過せしめられ、その端部がダイヤフラムに密着して配
置されるカラー(3) の端面に上にかしめられることによ
り、このダイヤフラムに固定されている。そして、第１
の磁石(4) が保持具(2) の開口内にかしめによって固定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体の圧力を検出する
圧力センサに関するものであり、特に、測定対象の圧力
を受けて撓みを生じるダイヤフラム上に磁石を固定し、
この磁石の変位量をホール素子で電気特性に変換する形
式の圧力センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５６ー１５５８２４号公報には、
半導体ホール素子と磁石とダイヤフラムとを組合せた圧
力センサが開示されている。この圧力センサは、同極性
の１対の磁石の一方を基体上に、他方をダイヤフラムの
中心にそれぞれ固定することによってそれぞれを互いに
対向させて配置すると共に、これら磁石の中間にホール
素子を配置し、上記ダイヤフラムを検出対象の圧力によ
り変位させる構成となっている。

【０００３】このダイヤフラムに加えられる圧力が変化
すると、その中心に固定された磁石の位置が変化し、こ
の結果、ホール素子を通過する磁束が変化してその電気
特性が変化する。この電気特性やその変化量が、圧力や
この圧力の変化量として検出される。

【０００４】上記特許文献に開示されたホール素子を用
いた圧力センサでは、蛇腹状ないしは波状の断面形状を
有するダイヤフラムを用いた構造が好適な実施例として
示されている。しかしながら、通常、この様な波状の断
面形状を有するダイヤフラムは、その曲げ剛性の管理が
困難と見られ、このため、このような形状のダイヤフラ
ムに作用する圧力とその中心に固定された磁石の変位と
の間に再現性と直線性の良好な関係を設定することが困
難と見られる。

【０００５】特開平８ー３２７４８３号には、上記ホー
ル素子を用いた圧力センサとして、中心部に磁石を保持
する剛体のプレッシャープレートと、このプレッシャー
プレートの周辺に形成された可撓性部材から成るダイヤ
フラムを用いた構造が開示されている。更に、この圧力
センサでは、ダイヤフラムの上下にスプリング（コイル
バネ）が配置されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平８ー３２７
４８３号に開示された圧力センサは、ダイヤフラムの上
下両側にコイルバネを配置している。この結果、圧力と
ダイヤフラムの撓み量の関係がダイヤフラムとコイルバ
ネのそれぞれの弾性を考慮した複雑なものとなり、ま
た、それぞれの弾性のバランスのさせ方次第では良好な
直線性が実現できなくなるおそれがある。従って、本発
明の一つの目的は、再現性と、直線性の良好な圧力セン
サを提供することにある。

【０００７】また、上記特開平８ー３２７４８３号に開
示された圧力センサでは、磁石を樹脂製のプレッシャー
プレート上に接着することによって固定している。しか
しながら、このような圧力センサを大きな振動と大きな
熱応力が加えられる車両用部品として使用する場合、磁
石とプレッシャープレートとの間の接着による結合が時
間の経過と共に劣化し、遂には磁石がプレッシャープレ
ートから剥離してしまう恐れも考えられる。従って、本
発明の他の目的は、磁石とダイヤフラムとの強固な結合
が実現できる高い信頼性の圧力センサを提供することあ
る。本発明の更に他の目的は、磁石とこれを保持するダ
イヤフラムとの間に良好な気密性を保つことが可能な圧
力センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決する本発明の圧力センサによれば、ダイヤフラムは概
ね円板形状を呈し、その中心部に開口が形成され、かつ
その外周部がこの圧力センサのケース内に挟持されるこ
とによって固定されている。そして、磁石は、胴部がダ
イヤフラムの中心部に形成された開口内を通過せしめら
れ、その端部がこのダイヤフラムに密着して配置される
カラーの端面上にかしめられることにより、このダイヤ
フラムに固定されるカップ形状の保持具の開口内にかし
めによって強固に固定されている。

【０００９】本発明の好適な実施の形態によれば、上記
磁石保持具の胴部の端部のカラーの端面上へのかしめは
ローリングかしめによって行われる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例の圧力センサの構成
を示す断面図であり、図２はその部分拡大断面図であ
る。図１と図２において、１はダイヤフラム、２は磁石
ホルダー、３はカラー、４は磁石、５はケース、６はブ
ッシュ、７はハウジング、８は磁石、９はホールＩＣ、
１０は薄板バネ、１１はシム、１２は回路基板、１３は
ホールＩＣの端子、１４は封止剤、１６はハウジング７
のコネクタ部である。

【００１１】ダイヤフラム１は、中心部に開口が形成さ
れた概ね円板形状を呈しており、その素材として大きな
強度と剛性とを有するステンレス鋼が使用されている。
これは、本実施例の圧力センサでは、測定対象の圧力と
して数十kgf/cm²程度の油圧が想定されているためであ
る。

【００１２】このダイヤフラム１の中心部分には厚肉の
磁石固定部１ｂが形成され、この磁石固定部１ｂの中心
に円形の開口が形成されている。この開口の内部にカッ
プ形状の磁石ホルダー２のボス部２ｂ（胴部）が挿入せ
しめられる。この際、ダイヤフラム１と磁石ホルダー２
のボス部とは、わずかなしまり嵌めとされ、これによっ
て軸芯ずれが極小化される。円筒形状のカラー３が磁石
ホルダー２のボス部の周りに設置されたのち、このボス
部の端部２ｆがこのカラー３の端面上にかしめられる。

【００１３】かしめの方法は、磁石ホルダー２の頭部２
ａの底面とカラー３とに挟まれたダイヤフラム１の磁石
固定部１ｂに圧縮荷重（面圧）が加わるように、ローリ
ングを行いながらボス部の端部を加圧することにより、
この端部部分を押し潰す。この加圧力は、ダイヤフラム
１では受けずに、カラー３で受けるようにする。この状
態では気密封止（シール）が完成していないため、磁石
ホルダー３の頭部の開口（磁石収納部）の底面方向から
レーザビームを照射し、加熱することによってホルダー
の頭部の底面とダイヤフラム１の磁石固定部１ｂを溶融
接合させる。

【００１４】この際、図２に示すように、レーザビーム
の照射を受ける磁石ホルダーの磁石収容部の底面には溝
部２ｃが形成されており、溶接後の盛り上がりがこの溝
部２ｃ内に収められることによって、この底面よりも高
い隆起部分の形成が回避される。レーザ溶接の終了後、
磁石４を磁石ホルダー２の頭部の開口内に収容する。な
お、この磁石４の挿入の前も後も接着剤は使用されな
い。この後、磁石ホルダー４の頭部の先端部２ｇが軸芯
方向やその斜め方向から加圧されることにより、磁石４
の頂面上にかしめられ、これによって磁石がホルダー内
に保持される。

【００１５】磁石の固定時の載り上げを防止するため
に、頭部の開口の底部の隅に窪み２ｄが形成されてい
る。同様に、ダイヤフラム１の挿入時の載り上げを防止
するために、首部には窪み２ｅが形成されている。磁石
ホルダー２やボス部３の素材としては、例えば、ステン
レス鋼が使用される。

【００１６】円板形状のダイヤフラム１の外周部には、
このダイヤフラム１をケース５の内部に挟持し、固定す
るための厚肉の外周固定部１ｃが形成されている。この
厚肉の外周固定部１ｃは、低炭素鋼などの金属を素材と
するケース５の内部に形成された肩部５ｃに精密溶接方
法によって接合されることにより、この肩部５ｃへの固
定と、室５ａ，５ｂ間の気密封止とが行われる。この
後、円環形状のブッシュ６がケース５の内部に挿入され
る。ダイヤフラム１の外周部分は、溶接による固定が行
われ状態で、更に、ブッシュ６と薄板バネ１０とを介し
てハウジング７によって肩部５ｃに押圧され、保持され
る。

【００１７】上記ダイヤフラム１の外周固定部１ｃに対
するハウジング７による押圧は、ハウジング７がケース
５の上部からこのケース５内に挿入されたのち、このケ
ース５の上端部５ｅがハウジング７の肩部にかしめられ
ることにより、このケース５とハウジング７との結合が
完成する際に行われる。ダイヤフラム１の厚肉の磁石固
定部１ｂと外周固定部１ｃの間には薄肉の梁部１ａが形
成される。

【００１８】ハウジング７の中心部の奥に形成された小
径の円形の溝の内部に円柱形状の磁石８とシム１１が保
持されている。そして、上記シム１１上に載置されたホ
ールＩＣ９が薄板バネ１０によってハウジング７の内部
側に押圧されることにより、第２の磁石８とホールＩＣ
９とが、シム１１の厚みによって定められる一定の間隔
を保ってハウジング７の内部に保持される。薄板バネ１
０の外周部分は、ハウジング７の外周部分に固定され
る。

【００１９】ハウジング７の内部には、更に、湿気の進
入を防止するための封止剤１４の間にプリント配線板１
２が保持されている。このプリント配線板１２の上には
ホールＩＣ９に対する給電電圧のサージ保護回路などが
設置される。

【００２０】プリント配線板１２とホールＩＣ９との間
がホールＩＣの端子１３で結ばれている。この端子１３
の他端部分は、封止剤１４を通してハウジング７と一体
に形成されたプラグ１６のピン１６ａ，１６ｂに接続さ
れている。ケース１６ａを含むプラグ１６には図示しな
いコネクタを介してケーブルが接続され、電気特性に変
換された検知圧力がそのケーブルを介して転送される。

【００２１】ケース５の内部は、ダイヤフラム１によっ
て２個の室５ａと５ｂとに仕切られており、室５ａは圧
力導入管５ｄを通して検出対象の圧力源に連通せしめら
れている。このために、ダイヤフラム１と磁石ホルダー
２との間は、レーザーを利用した精密溶接方法によって
十分な気密封止が行われている。

【００２２】室５ｂは、大気圧に保持される。圧力導入
管５ｄの外周部には、この圧力センサを車両の機関部や
機能部位に直接取り付けることができるように、ネジ溝
が形成されると共に、圧力漏れを防止するためのＯリン
グが取付けられている。

【００２３】以上、室５ａと５ｂ間の気密性を保つため
に磁石ホルダー２とダイヤフラム１との間を溶融接合す
る構成を例示した。しかしながら、この溶接を行う代わ
りに図３の部分拡大断面図に示すように、ダイヤフラム
１と磁石ホルダー２との間にＯリング２ｈを追加するこ
とにより、室５ａと５ｂ間の気密性を保つ構成とするこ
ともできる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の圧
力センサは、内周の磁石固定部と外周固定部とこれらの
中間の梁部から成る概略円板形状を呈しているので、先
行技術による蛇腹の形状やコイルバネとの組合せによる
ダイヤフラムの構造に比べて、高い再現性と直線性の良
好な圧力センサが実現できるという利点がある。

【００２５】また、本発明の圧力センサは、磁石ホルダ
ーを用いてかしめによって磁石をダイヤフラムの中央部
分に強固に固定する構造であるから、大きな振動と大き
な熱歪みの加えられる自動車用部品として高い信頼性の
もとに使用できるという効果が奏せられる。

【００２６】さらに、本発明の圧力センサでは、磁石の
固定用に接着剤を使用しないため、接着剤の塗布作業、
塗布量の管理、塗布後の硬化作業等が不要になり、製造
工程数が低減され、作業が簡略化されるという利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の圧力センサの構成を示す断
面図である。

【図２】上記実施例中の磁石ホルダーによる磁石の保持
構造を示す部分拡大断面図である。

【図３】本発明の他の実施例の圧力センサ中の磁石ホル
ダーによる磁石の保持構造を示す部分拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

1 ダイヤフラム 2 磁石ホルダー 3 カラー 4 磁石（第１の磁石） 5 ケース 6 ブッシュ 7 ハウジング 8 磁石（第２の磁石） 9 ホールＩＣ 10 薄板バネ 11 シム 16 ハウジングのコネクタ部 17 Ｏリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象の圧力を受けて撓みを生ずるダイ
ヤフラムと、このダイヤフラムに固定された第１の磁石
と、この第１の磁石に対向して固定された同極性の第２
の磁石と、上記第１，第２の磁石の間に配置されたホー
ル素子とを備えた圧力センサにおいて、前記ダイヤフラムは、概ね円板形状を呈し、その中心部
に開口が形成され、かつその外周部がこの圧力センサの
ケース内に挟持されることによって固定され、前記第１の磁石は、胴部が前記ダイヤフラムの中心部に
形成された開口内を通過せしめられ、その端部がこのダ
イヤフラムに密着して配置されるカラーの端面上にかし
められることにより、このダイヤフラムに固定されるカ
ップ形状の保持具の開口内にかしめによって固定された
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】請求項１において、前記保持具の胴部の端部の前記カラーの端面上へのかし
めはローリングかしめによって行われることを特徴とす
る圧力センサ。
【請求項３】請求項１と２のそれぞれにおいて、前記外周固定・内周固定片の状態でのダイヤフラムの外
周部の少なくとも一方の平面あるいは外周面は前記ケー
スに溶接されたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】請求項１乃至３のそれぞれにおいて、前記外周固定・内周固定片の状態でのダイヤフラムに固
定される保持具の少なくとも一方の面がこのダイヤフラ
ムに溶接されることにより、気密性が確保されることを
特徴とする圧力センサ。
【請求項５】請求項４において、前記前記保持具の少なくとも一方の面の前記ダイヤフラ
ムへの溶接は、前記ローリングかしめが行われたのち前
記第１の磁石のかしめによる保持が行われる前に行われ
ることを特徴とする圧力センサ。
【請求項６】請求項４と５のそれぞれにおいて、前記ダイヤフラムへの溶接はレーザの照射によって行わ
れる共に、この照射は延性に富む素材から成る前記保持
具の前記開口側から行われることにより、延性の劣る素
材への溶接深さが低減されて溶接後の亀裂の発生が回避
されることを特徴とする圧力センサ。
【請求項７】請求項６において、前記保持具の開口の底部の周縁部に、前記溶接の際の照
射位置の確認、溶接後の盛り上がりの防止及び前記磁石
挿入時の載り上げの防止を兼ねた窪みが形成されたこと
を特徴とする圧力センサ。