JP2005024570A - 圧力計 - Google Patents

Abstract

【課題】耐圧性と耐久性の高い小型の圧力計を実現する。
【解決手段】コネクタハウジング１の首部１ａの下方に位置するコネクタハウジング１の肩部１ｃは、コネクタハウジング１を補強するリング形状の金属プレート１０１より構成されている。センサハウジング３の端部３ａは、金属プレート１０１の外周一周に渡って内側に折り曲げられることによって、金属プレート１０１の底面Ａ全体に略均等に圧力が加わるように、カシメを構成している。圧力導入孔３ｂより入力された圧力は、シールダイヤフラム７、封入液（圧力伝達媒体）１３等を経由して、感圧素子５に伝達される。本構成により、カシメの接合部となるコネクタハウジング１の肩部１ｃの耐圧強度が大きく向上したため、製造時にコネクタハウジング１の樹脂が変形したり、破損したりすることがなくなり、高い圧力を測定する際にも、変形や撓みが発生し難くなった。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属より形成されたセンサハウジングと、樹脂より形成されたコネクタハウジングとをセンサハウジングの突起部又は端部を曲げることで接合するカシメによって組み立てられる圧力計に関する。

上記の圧力計としては、例えば、下記公開特許公報「半導体圧力検出器及びその製造方法」に記載されているもの等が一般に知られている。
特開平７−２０９１１５号公報

図１０に、上記従来技術による圧力計９００の断面図を示す。本図１０に示す様に、従来技術においては、ターミナルピン（２ａ、２ｂ）等をインサート成形したコネクタハウジング１（樹脂部材）を直接、センサハウジング３（金属部材）の突起部又は端部を曲げることでこの両者を接合・固定する所謂カシメによって、圧力計を組み立てている。

しかしながら、コネクタハウジング１に対して直接カシメを施す従来の圧力計の構成には、以下の問題がある。
（問題点１）カシメを実施する際に、樹脂部材より構成されているコネクタハウジング１の接合部（上記センサハウジング３の突起部又は端部が当接する当り面）に過大な応力が掛かり、樹脂が変形したり、破損したりする恐れがある。

（問題点２）コネクタハウジング１で高圧の封入液１３を密閉するため、コネクタハウジング１の接合部には、本圧力計９００使用時に、大きな圧縮応力が掛かり、変形や撓みが発生する。

また、これらの問題を解決する方法としては、例えば、コネクタハウジング１の上記の接合部の面積を大きく取る等の方法が考えられるが、この方法では、圧力計が全体的に大きくなってしまい、圧力計の小型化が阻害される。

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、高圧でも使用可能な小型の圧力計を実現することである。

上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第１の手段は、金属より形成されたセンサハウジングと、樹脂より形成されたコネクタハウジングとをセンサハウジングの突起部又は端部を曲げることで接合するカシメによって組み立てられる圧力計において、カシメの接合部となるコネクタハウジングの肩部を略リング形状の金属プレートで構成し、金属プレートの少なくとも一部はコネクタハウジング内に包含されるように一体成形されており、金属プレートの、被測定圧力方向に対して垂直な断面における略リング形状の内周は、外側に突き出た凸部、又は、内側にへこんだ凹部を有することである。
尚、以下、上記の金属プレートの略リング形状の内周をターミナルピンを通すための「抜き穴」と言う場合がある。

また、第２の手段は、金属より形成されたセンサハウジングと、樹脂より形成されたコネクタハウジングとをセンサハウジングの突起部又は端部を曲げることで接合するカシメによって組み立てられる圧力計において、カシメの接合部となるコネクタハウジングの肩部を略リング形状の金属プレートで構成し、金属プレートは、コネクタハウジングと一体成形されており、金属プレートの略リング形状の内周１周、又は、外周１周にわたって、コネクタハウジングの一部分と勘合する一連の溝、山、又は、凹凸構造を備えたことである。

また、第３の手段は、金属より形成されたセンサハウジングと、樹脂より形成されたコネクタハウジングとをセンサハウジングの突起部又は端部を曲げることで接合するカシメによって組み立てられる圧力計において、カシメの接合部となるコネクタハウジングの肩部を略リング形状の金属プレートで構成し、金属プレートは、コネクタハウジングと一体成形されており、金属プレートの略リング形状の内周１周、及び、外周１周にわたって、コネクタハウジングの一部分と勘合する一連の溝、山、又は、凹凸構造を備えたことである。
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。

本発明の手段によれば、上記のカシメを実施する際に、カシメの接合部となるコネクタハウジングの肩部を金属プレートで構成するため、耐圧強度が大きく向上するので、製造時にコネクタハウジングの樹脂が変形したり、破損したりすることがなくなる。これらの耐圧強度の向上により、変形や撓みが発生し難くなるため、本発明の圧力計は高圧でも使用できる。

また、本発明の手段によれば、金属プレートの略リング形状の内周の形状が凹部、又は凸部を持つため、樹脂の座面を大きく取ることができる。これにより、樹脂に対する圧縮応力を下げられるので、本発明の圧力計は高圧でも使用できる。

また、本発明の手段によれば、上記の金属プレートの略リング形状の内周を凸凹形状とすることにより、樹脂剪断長を長くできるため、金属プレート下の樹脂の厚さを薄くできる。このため、圧力計の小型化が可能となる。

また、本発明の手段によれば、金属プレートの略リング形状の内周１周、又は、外周１周にわたって、コネクタハウジングの一部分と勘合する一連の溝、山、又は、凹凸構造が備えられるため、樹脂を一体成形した際に、金属プレートの底面上に発生し得る樹脂のヒケ（温度降下に伴って樹脂が収縮することにより発生する金属プレートとの間の隙間）が防止される。

これにより、圧力計を車両等に搭載した場合、このヒケ（隙間）によって発生していた樹脂の振動によるボンディングワイヤの金属疲労が軽減され、圧力計の信頼性や耐久性が向上する。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。

図１は、本第１実施例の圧力計１００の側面図である。本圧力計１００は、金属より形成されたセンサハウジング３と、樹脂より形成されたコネクタハウジング１とが、センサハウジング３の端部３ａを曲げることで、所謂カシメによって組み立てられている。１ａは、コネクタハウジング１の首部、１ｂは、コネクタハウジング１に設けられた差し込み接続用のストッパである。

図２に、本圧力計１００の断面図を示す。コネクタハウジング１の首部１ａの下方に位置するコネクタハウジング１の肩部１ｃは、コネクタハウジング１を補強するリング形状の金属プレート１０１より構成されている。感圧素子５に接続されたターミナルピン２ａ，２ｂは、金属プレート１０１の抜き穴Ｈを通ってコネクタハウジング１の上部にまで伸びている。

センサハウジング３の端部３ａは、金属プレート１０１の外周一周に渡って内側に折り曲げられることにより、金属プレート１０１の底面Ａ全体に略均等に圧力が加わるように、カシメを構成している。
圧力導入孔３ｂより入力された圧力は、シールダイヤフラム７、封入液（圧力伝達媒体）１３等を経由して、感圧素子５に伝達される。感圧素子５は、圧力の大きさに応じた電気信号をボンディングワイヤ１２を経由してターミナルピンに出力する。符号８は、Ｏリング（気密部材）を示している。

図３に、本圧力計１００の正面図を示す。本図３からも、金属プレート１０１の底面Ａ全体に略均等に圧力が加わるように、カシメ（端部３ａの屈曲）が構成されていることが判る。

この様に圧力計１００を構成することにより、カシメの接合部となるコネクタハウジング１の肩部１ｃの耐圧強度が大きく向上したため、製造時にコネクタハウジング１の樹脂が変形したり、破損したりすることがなくなる。
また、これらの耐圧強度の向上により、変形や撓みが発生し難くなり、これにより、高圧でも使用できる圧力計を実現することができる。

図４は、本第２実施例の圧力計２００の、樹脂より形成されるコネクタハウジング１と一体成形された部分の断面図である。本圧力計２００は、第１実施例の圧力計１００と略同様の構造をしているが、略リング形状の金属プレート２０１の内周（抜き穴）２０１ａの形状に大きな特徴がある。

図５に、本圧力計２００の正面図（ａ）、及び、その部品である金属プレート２０１の正面図（ｂ）を示す。
金属プレート２０１の外周には、製造時に使用する位置合わせ用の溝２０１ｂが設けられており、金属プレート２０１の内周（抜き穴）２０１ａは、辺ａ１，ａ２，ａ３を含む１２の辺等から構成されている。即ち、内周（抜き穴）２０１ａの形は、４つの凸部、或いは、４つの凹部を有する１つの輪に閉じた形状となっている。

この様に圧力計２００を構成することにより、樹脂の座面を大きく取ることができ、樹脂に対する圧縮応力を下げることができるので、高圧でも使用できる圧力計を実現することができる。また、金属プレートの略リング形状の内周（抜き穴）２０１ａの形を凸凹形状とすることにより、樹脂剪断長を長くできるため、金属プレート下の樹脂の厚さを薄くでき、圧力計の小型化が可能となる。

図６に、本第２実施例の金属プレート２０１の変形例を示す。例えば、これら（ａ）〜（ｃ）に示す様に、金属プレート２０１の内周（抜き穴）２０１ａの形を形成しても、上記第２実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

図７は、本第３実施例の圧力計３００の樹脂より形成されるコネクタハウジング１と一体成形された部分の断面図（ａ）、及び、その部品である金属プレート３０１の部分的拡大図（断面図）（ｂ）である。
本圧力計３００は、第１実施例の圧力計１００と略同様の構造をしているが、略リング形状の金属プレート３０１の抜き穴の形状やリング外周の形状に大きな特徴がある。

即ち、金属プレート３０１の略リング形状の内周１周、及び、外周１周にわたって、コネクタハウジング１の一部分と勘合する一連の溝３０１ｄや山３０１ｃ等により構成された凹凸構造が形成されている。
樹脂より構成されているコネクタハウジング１の上記一体成形における熱降下時の単位体積あたりの収縮量は、この時の熱降下による金属プレート３０１の単位体積あたりの収縮量よりも大きいため、図７（ｂ）の山３０１ｃは、上下両側より、コネクタハウジング１により締めつけられる。

この作用により、金属プレート３０１の底面Ａ付近においては、コネクタハウジング１の樹脂ヒケによる隙間ができなくなる。即ち、樹脂を一体成形した際に、金属プレートの底面上に発生し得る樹脂のヒケ（温度降下に伴って樹脂が収縮することにより発生する金属プレートとの間の隙間）が防止される。

これにより、圧力計を車両等に搭載しても、このヒケ（隙間）によって発生していた樹脂の振動によるボンディングワイヤの金属疲労が解消され、圧力計の信頼性や耐久性を向上できる。

図８に、本第３実施例の金属プレート３０１の変形例を示す。例えば、これら（ａ）断溝構造、（ｂ）アリ溝構造、或いは（ｃ）テーパ溝構造等の様な凹凸構造を、金属プレート３０１の外周面或いは内周面の構造（断面形状）として採用しても、上記第３実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

（その他の変形例）
図９は、本発明の各実施例の金属プレート１０１、２０１、又は３０１に関するその他の変形例を示す断面図（ａ）〜（ｉ）である。
例えば、（ｃ），（ｆ），（ｉ）は、研削加工等により、それぞれＲ成形、テーパ成形、及び段成形されたものであり、各金属プレートの肩部の角は、これらの成形によって落されている。この様に、コネクタハウジング１の肩部を構成する金属プレートの角を落すことにより、金属プレートのカシメにおける接合部をより広く取ることができるため、金属プレートの底面Ａ全体により均等に圧力が加わるようになり、接合強度や耐圧性が向上する。

また、金属プレートの肩部の角は、図９（ａ），（ｂ）に例示するように、金属プレートの屈曲加工等により、落しても良い。この様な構成によっても、金属プレートのカシメにおける接合部をより広く取ることができるため、金属プレートの底面Ａ全体により均等に圧力が加わるようになり、接合強度や耐圧性が向上する。

また、金属プレートを（ｄ），（ｅ），（ｇ），（ｈ）等に例示する様な段形状（即ち、溝や山等により構成された凹凸構造）にすることで、カシメ部や樹脂型を変えずに接合強度や耐圧性を向上させることができる。

尚、以上の実施例、或いは、それらの変形例においては、コネクタハウジング１とセンサハウジング３とをカシメによって接合・固定しているが、接合部となるコネクタハウジング１の肩部を略リング形状の金属プレートで構成した場合、コネクタハウジング１とセンサハウジング３とは、溶接や勘合等の接合方法によって接合・固定することも可能である。
従って、これらの接合方法を採用する場合、本発明の請求項２以下の発明（発明の特徴）については、カシメにより組み立てを行う請求項１の発明とは個々独立に実施することも可能である。
即ち、この様な場合においても、本発明の第２の手段以降の各手段の特徴に基づいた、本発明の作用・効果を得ることができる。

本発明の第１実施例の圧力計１００の側面図。 本発明の第１実施例の圧力計１００の断面図。 本発明の第１実施例の圧力計１００の正面図。 本発明の第２実施例の圧力計２００の断面図（一部）。 本発明の第２実施例の圧力計２００の正面図（ａ）、及び、その部品である金属プレート２０１の正面図（ｂ）。 本発明の第２実施例の金属プレート２０１の変形例を示す正面図（ａ）〜（ｃ）。 本発明の第３実施例の圧力計３００の断面図（ａ）、及び、その部品である金属プレート３０１の部分的拡大図（ｂ）。 本発明の第３実施例の金属プレート３０１の変形例を示す断面図（ａ）〜（ｃ）。 本発明の各実施例の金属プレート１０１、２０１、又は３０１に関するその他の変形例を示す断面図（ａ）〜（ｉ）。 従来技術による圧力計９００の断面図。

符号の説明

１００、２００、３００ … 圧力計
１０１、２０１、３０１ … 金属プレート
１ … コネクタハウジング
１ａ … 首部
１ｃ … 肩部
２ａ、２ｂ … ターミナルピン
３ … センサハウジング
３ａ … センサハウジングの端部（カシメ加工部）
５ … 感圧素子
７ … シールダイヤフラム
８ … Ｏリング
１２ … ボンディングワイヤ
１３ … 封入液（圧力伝達媒体）
Ａ … 金属プレート底面
Ｈ … 抜き穴

Claims (3)

1. 金属より形成されたセンサハウジングと、樹脂より形成されたコネクタハウジングとを前記センサハウジングの突起部又は端部を曲げることで接合するカシメによって組み立てられる圧力計において、
   前記カシメの接合部となる前記コネクタハウジングの肩部を略リング形状の金属プレートで構成し、
   前記金属プレートの少なくとも一部は前記コネクタハウジング内に包含されるように一体成形されており、
   前記金属プレートの、被測定圧力方向に対して垂直な断面における前記略リング形状の内周は、外側に突き出た凸部、又は、内側にへこんだ凹部を有する
   ことを特徴とする圧力計。
2. 金属より形成されたセンサハウジングと、樹脂より形成されたコネクタハウジングとを前記センサハウジングの突起部又は端部を曲げることで接合するカシメによって組み立てられる圧力計において、
   前記カシメの接合部となる前記コネクタハウジングの肩部を略リング形状の金属プレートで構成し、
   前記金属プレートは、前記コネクタハウジングと一体成形されており、
   前記金属プレートの前記略リング形状の内周１周、又は、外周１周にわたって、前記コネクタハウジングの一部分と勘合する一連の溝、山、又は、凹凸構造を備えた
   ことを特徴とする圧力計。
3. 金属より形成されたセンサハウジングと、樹脂より形成されたコネクタハウジングとを前記センサハウジングの突起部又は端部を曲げることで接合するカシメによって組み立てられる圧力計において、
   前記カシメの接合部となる前記コネクタハウジングの肩部を略リング形状の金属プレートで構成し、
   前記金属プレートは、前記コネクタハウジングと一体成形されており、
   前記金属プレートの前記略リング形状の内周１周、及び、外周１周にわたって、前記コネクタハウジングの一部分と勘合する一連の溝、山、又は、凹凸構造を備えた
   ことを特徴とする圧力計。