JP2005315833A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 圧力センサに外部から振動が与えられる場合であっても、確実に信号を出力できる圧力センサを提供する。
【解決手段】 一枚の金属板の両側を折り曲げて２つのバネ部４１、４２を有するバネターミナル４０の構造とする。このような構造を有するバネターミナルでは、２つのバネ部４１、４２の固有振動数が互いに異なっている。このため、圧力センサに外部振動が与えられた場合、バネターミナル４０の２つのバネ部４１、４２のいずれか一方が外部振動に共振したとしても、もう一方が基板３０内回路とターミナル５０とを電気的に接続し続けることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、外部から受ける振動に対する耐振性を向上させた圧力センサに関する。

従来より、圧力センサ内部の構造を簡略化し、小型な圧力センサを実現できる構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８に、従来の圧力センサの概略断面図を示す。この図に示されるように、圧力センサは、ハウジングＪ１と、六角ケーシングＪ２と、機器コネクタＪ３とを備えて構成されている。

ハウジングＪ１は六角ケーシングＪ２に連通するように固定されている。このハウジングＪ１の一端側には圧力導入孔Ｊ４があり、この圧力導入孔Ｊ４の終端部にはダイヤフラムを備えた圧力測定セルＪ５が配置されている。この圧力測定セルＪ５は、集積回路を有する基板Ｊ６のコンタクト面Ｊ７を介して、基板Ｊ６内の集積回路と電気的に接続されている。また、基板Ｊ６内の集積回路は、圧縮バネ（Ｓ字状の板バネ）Ｊ８を介して機器コネクタＪ３に設置されたコネクタコンタクトＪ９と電気的に接続されており、さらにコネクタコンタクトＪ９がターミナルＪ１０に電気的に接続されている。

そして、機器コネクタＪ３が圧力測定セルＪ５、基板Ｊ６、圧縮バネＪ８等を覆うように六角ケーシングＪ２に固定され、パッケージとされている。なお、機器コネクタＪ３に図示しない外部コネクタが接続され、外部との電気的な接続がなされるようになっている。

上記のような構成において、基板Ｊ６内の集積回路とコネクタコンタクトＪ９とは、Ｓ字状の圧縮バネＪ８によって電気的に接続されている。具体的には、圧縮バネＪ８の一端は導電接着剤で基板Ｊ６に直接接続されている。一方、圧縮バネＪ８の他端は、機器コネクタＪ３が六角ケーシングＪ２にはめ込まれたときに、機器コネクタＪ３に設置されたコネクタコンタクトＪ９に接するようになっている。このようにして、基板Ｊ８内の集積回路とコネクタコンタクトＪ９との電気的導通状態が図られている。
特表２００３−５２９０７０号公報

しかしながら、上記従来のように圧縮バネＪ８で電気的導通状態を図る構造では、圧力センサが外部振動を受けると、圧縮バネＪ８がその外部振動に共振してしまうという問題が生じる。ここで、圧縮バネＪ８の一端は基板に直接接続されているが、圧縮バネＪ８の他端はコネクタコンタクトＪ９に押し込まれて固定されているだけなので、圧縮バネＪ８が外部振動を受けて共振すると、圧縮バネＪ８の他端がコネクタコンタクトＪ９から離れた状態、すなわち非接触状態になる可能性がある。このような状態になると、基板Ｊ６とコネクタコンタクトＪ９とが電気的に切断されてしまうこととなる。したがって、検出された圧力値の信号を外部に取り出すことができなくなる。

また、圧縮バネＪ８が共振すると、コネクタコンタクトＪ９に接触している圧縮バネＪ８がコネクタコンタクトＪ９をこするように振れることがある。このようにして、圧縮バネＪ８の他端が振れることで圧縮バネＪ８やコネクタコンタクトＪ９が摩耗してしまう。これにより、基板Ｊ６からの出力が不安定になることや、圧力値を示す信号にノイズが含まれてしまうこと等の不具合が生じる。

上記の問題は、圧力センサが振動を受けやすい環境となる場所（例えば車両のエンジンルーム）に装備される場合、特に起こりやすい。

本発明は、上記点に鑑み、圧力センサに外部から振動が与えられる場合であっても、確実に信号を出力できる圧力センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧力導入孔（１３）を有するハウジング（１０）と、中空筒形状であって、この中空筒形状の軸の一端側に前記ハウジングに導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム部（２２）を有し、軸の他端側に前記圧力導入孔と連通する通路（２３）を有するステム（２０）と、ダイヤフラム部上に設けられ、ダイヤフラム部の変形に応じた電気信号を出力する検出部（２４）と、電気信号を受け取り、この電気信号に応じた出力信号を作成する基板（３０）と、固有振動数が異なる複数のバネ部（４１、４２）を有すると共にバネ部の一端側（４１ａ、４２ａ）が基板に接合されるバネターミナル（４０）と、バネ部の他端側（４１ｂ、４２ｂ）が当接されると共に、出力信号を外部に出力するターミナル（５０）とを備えることを特徴としている。

このように、基板とターミナルとの電気的接続において、固有振動数の異なる複数のバネ部を有するバネターミナルを介するようにすることで、圧力センサが外部振動を受けたときに、いずれか一方のバネ部が外部振動に対して共振してしまったとしても、もう一方のバネ部が共振しないようにすることができる。したがって、基板内の回路とターミナルとを常に電気的に接続することができる。このようにして、圧力センサの耐振性を向上させることができ、安定して信号を出力することができる。

また、バネターミナルにおいては、バネ部の一端側が基板に直接接合された状態になっている。つまり、圧力センサが外部振動を受けた場合であっても、バネ部が基板面に対してずれることがない。共振によってバネ部の他端側が振動したとしても、バネ部の他端側が異なる振動数の外部振動で共振するため、バネ部の他端側がターミナルをこする状態が異なる。したがって、バネ部およびターミナルの摩耗の進み方が異なり、冗長性を持つことから、バネ部およびターミナルの摩耗を軽減することができる。

請求項２に記載の発明では、圧力導入孔（１３）を有するハウジング（１０）と、中空筒状であって、この中空筒形状の軸の一端側にハウジングに導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム部（２２）を有し、軸の他端側に圧力導入孔と連通する通路（２３）を有するステム（２０）と、ダイヤフラム部上に設けられ、ダイヤフラム部の変形に応じた電気信号を出力する検出部（２４）と、電気信号を受け取り、この電気信号に応じた出力信号を作成する基板（３０）と、固有振動数が異なる複数のバネ部（４１、４２）を有するバネターミナル（４０）と、バネ部の一端側（４１ａ、４２ａ）が接合されると共に、バネ部の他端側（４１ｂ、４２ｂ）を基板に備えられた電極（３３）に当接し、出力信号を外部に出力するターミナル（５０）とを備えることを特徴としている。

このように、固有振動数が異なる複数のバネ部を有するバネターミナルによって、圧力センサに外部振動が与えられたとしても、バネ部のうちいずれか１つが共振の影響を受けるだけであり、共振の影響を受けない他のバネ部によって基板内の回路とターミナルとを常に電気的に接続することが可能となる。したがって、圧力センサが外部から振動を受けても、常に信号を出力することができる。

また、バネ部の一端側がターミナルに固定されているので、圧力センサが外部振動を受けたとしても、バネ部の他端側が異なる振動数の外部振動で共振するため、バネ部の他端側が基板をこする状態が異なり、バネ部および基板の摩耗の進み方が異なり、冗長性を持つことから、バネ部および基板の摩耗を軽減することができる。

請求項３に記載の発明では、ハウジングにおいてステムが配置された面に対向する位置にコネクタケース（６０）がハウジングと接合されており、基板にはバネ部の他端側が当接する電極（３３）が備えられると共に、この電極は、ハウジングとコネクタケースとの組み付け中心軸を中心とした任意の半径を有する円（Ｅ）において、その円の周方向に延びる扇形状になっていることを特徴としている。

このように、電極が扇形になっていることで、コネクタケースが組み付け中心軸に対して回転した場合であっても、電極がその回転方向に沿うような形状となっていることから、ターミナルに接合されたバネターミナルのバネ部の他端側が電極から外れるまでの組み付け余裕度を大きくとることができる。したがって、圧力センサに与えられる外部振動に対する耐振性の向上、ハウジングとコネクタケースとを組み付ける際にバネ部の他端側が電極から外れてしまわないことから圧力センサの歩留まりの低減、さらには圧力センサの信頼性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明では、圧力導入孔（１３）を有するハウジング（１０）と、中空筒形状であって、この中空筒形状の軸の一端側にハウジングに導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム部（２２）を有し、軸の他端側に圧力導入孔と連通する通路（２３）を有するステム（２０）と、ダイヤフラム部上に設けられ、ダイヤフラム部の変形に応じた電気信号を出力する検出部（２４）と、電気信号を受け取り、この電気信号に応じた出力信号を作成する基板（３０）と、固有振動数特性が等しい複数のバネ部（４３ａ、４３ｂ）を有すると共に、バネ部の一端側が基板に接合されるバネターミナル（４３）と、バネ部の他端側が当接されると共に、出力信号を外部に出力するターミナル（５０、５３、５５）と、を備え、バネターミナルにおいては、バネ部の曲がり形状が複数のバネ部においてそれぞれ異なっていることを特徴としている。

このように、基板とターミナルとの電気的接続において、同じ固有振動数特性を有するバネターミナルを、各バネ部の曲がり形状が異なるように基板−ターミナル間に設置する。これにより、各バネ部が共振する振動数をそれぞれ異なるようにすることができる。したがって、圧力センサが外部振動を受けて各バネ部のうちいずれか一方が共振してしまっても、他方のバネ部は共振しないため、基板とターミナルとを常に電気的に接続し続けることができる。このようにして、圧力センサの耐振性を向上させることができ、信号を確実に出力することができる。

また、各バネ部の一端側が基板に固定されているので、圧力センサが外部振動を受けたとしても、各バネ部の他端側が異なる振動数の外部振動で共振するため、各バネ部の他端側が基板をこする状態が異なる。したがって、各バネ部および基板の摩耗の進み方が異なり、冗長性を持つことから、各バネ部および基板の摩耗を軽減することができる。

請求項５に記載の発明では、圧力導入孔（１３）を有するハウジング（１０）と、中空筒状であって、この中空筒形状の軸の一端側にハウジングに導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム部（２２）を有し、軸の他端側に圧力導入孔と連通する通路（２３）を有するステム（２０）と、ダイヤフラム部上に設けられ、ダイヤフラム部の変形に応じた電気信号を出力する検出部（２４）と、電気信号を受け取り、この電気信号に応じた出力信号を作成する基板（３０）と、固有振動数特性が等しい複数のバネ部（４３ａ、４３ｂ）を有するバネターミナル（４３）と、バネ部の一端側が接合されると共に、バネ部の他端側を基板に備えられた電極（３３）に当接し、出力信号を外部に出力するターミナル（５０）と、を備え、バネターミナルにおいては、バネ部の曲がり形状が複数のバネ部においてそれぞれ異なっていることを特徴としている。

このように、基板とターミナルとの電気的接続において、同じ固有振動数特性を有するバネターミナルを、バネ部の曲がり形状がそれぞれ異なるように基板−ターミナル間に設置する。これにより、各バネ部が共振する振動数がそれぞれ異なるため、圧力センサに外部振動が与えられたとしても、バネ部のうちいずれか１つが共振の影響を受けるだけである。したがって、共振の影響を受けない他のバネ部によって基板内の回路とターミナルとを常に電気的に接続することが可能となり、圧力センサが外部から振動を受けても、常に信号を出力することができる。

また、バネ部の一端側がターミナルに固定されているので、圧力センサが外部振動を受けたとしても、バネ部の他端側が異なる振動数の外部振動で共振するため、バネ部の他端側が基板をこする状態が異なり、バネ部および基板の摩耗の進み方が異なり、冗長性を持つことから、バネ部および基板の摩耗を軽減することができる。

請求項６に記載の発明では、ハウジングにおいてステムが配置された面に対向する位置にコネクタケース（６０）がハウジングと接合されており、基板にはバネ部の他端側が当接する電極（３３）が備えられると共に、この電極は、ハウジングとコネクタケースとの組み付け中心軸を中心とした任意の半径を有する円（Ｅ）において、その円の周方向に延びる扇形状になっていることを特徴としている。

このように、電極が扇形になっていると共に、電極がその回転方向に沿うような形状となっている。これにより、ターミナルに接合されたバネターミナルのバネ部の他端側が電極から外れるまでの組み付け余裕度を大きくとることができる。したがって、コネクタケースが組み付け中心軸に対して回転した場合であっても、圧力センサに与えられる外部振動に対する耐振性の向上、ハウジングとコネクタケースとを組み付ける際にバネ部の他端側が電極から外れてしまわないことから圧力センサの歩留まりの低減、さらには圧力センサの信頼性を向上させることができる。

請求項７に記載の発明では、バネ部は、一端側と他端側とで構成されるくの字形状になっていることを特徴としている。このように、バネ部をくの字形状とすることができる。

なお、上記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。

（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。本実施形態で示される圧力センサは、数ｋＨｚの振動を受ける環境となる場所に用いられ、例えば車両のエンジンルーム等に設置されるものである。

図１は、本実施形態における圧力センサ１００の概略断面図である。この図に示されるように、圧力センサ１００は、ハウジング１０と、ステム２０と、基板３０と、バネターミナル４０と、ターミナル５０と、コネクタケース６０とを備えて構成されている。

ハウジング１０は、切削や冷間鍛造等により加工された中空形状の金属製のケースであり、その一端側の外周面には、被測定体にネジ結合可能なネジ部１１が形成されている。ハウジング１０の一端側には、ハウジング１０の一端に形成された開口部１２からハウジング１０の他端側に延びる孔、すなわち圧力導入孔１３が形成されており、この圧力導入孔１３が圧力導入通路としての役割を果たす。

ステム２０は、中空円筒形状に加工された金属製の部材であり、ステム２０の外周部に設けられた雄ねじ部２１が、ハウジング１０の圧力導入孔１３に形成された雌ねじ部１４にネジ止めされてハウジング１０内に収納されている。このステム２０は、その軸一端側にハウジング１０に導入された圧力によって変形可能な薄肉状のダイヤフラム部２２を有し、軸他端側にダイヤフラム部２２に繋がる通路２３を有する。

そして、通路２３とハウジング１０の圧力導入孔１３とが連通された状態にされ、被測定体の圧力が圧力導入孔１３からダイヤフラム部２２に伝えられるようになっている。

また、このステム２０のダイヤフラム部２２上には、単結晶Ｓｉ（シリコン）からなる圧力検出用のセンサチップ２４が固定されている。このセンサチップ２４は集積回路を有し、ステム２０内部に導入された圧力によってダイヤフラム部２２が変形したとき、この変形に応じた抵抗値の変化を電気信号に変換して出力する検出部（歪みゲージ）として機能するものである。

具体的には、ステム２０内に導入された圧力によりダイヤフラム部２２が変形すると、これに応じてダイヤフラム部２２上に設置されたセンサチップ２４上の歪みゲージが変形する。このとき、この変形によるピエゾ抵抗効果により、歪みゲージの抵抗値が変化する。したがって、この抵抗値の変化を検出することにより歪みゲージに加えられた応力、すなわちステム２０内に導入された圧力を検出することができる。そして、ダイヤフラム部２２を伝導した圧力に応じた電気信号をセンサチップ２４が生成する。このことは、圧力センサ１００の基本性能を左右する。

基板３０は、センサチップ２４で検出された信号を外部出力するための信号に変換する機能を有するＩＣチップ３１や信号を処理する回路、配線パターンを備えたものである。具体的には、センサチップ２４と基板３０とはワイヤ３２でボンディングされて電気的に接続され、センサチップ２４の信号が基板３０に配置された回路およびＩＣチップ３１に入力されるようになっている。この基板３０はステム２０を収納したハウジング１０に接着剤等で設置された状態になっている。

バネターミナル４０は、基板３０内回路とターミナル５０とを電気的に接続するものであり、一枚の金属板の両側が折り曲げられてバネ状とされたものである。また、このバネターミナル４０は、例えばリン青銅、ベリリウム銅、チタン銅、ステンレス等で形成されており、導電接着剤で基板３０の電極が配置された位置に直接接着されている。そして、バネターミナル４０のバネとされる部分がターミナル５０に当接されることにより、基板３０とターミナル５０との間で電気的な接続が可能になる。

また、このバネターミナル４０は、本実施形態の圧力センサ１００に用いられるターミナル５０の数が後述するように３本であることから、３つのバネターミナル４０が基板３０に設置されることとなる。そして、各バネターミナル４０が各ターミナル５０に電気的に接続されている。

ターミナル５０は、Ｌ字状の棒状部材で構成されるものであり、コネクタケース６０に設置されている。また、ターミナル５０の下端部５１は平面形状になっており（後述する図２（ａ）参照）、上記バネターミナル４０のバネとされる部分がこの下端部５１に当接するようになっている。本実施形態では、圧力センサ１００を稼働するための電源用および接地用、そして信号出力用の３本のターミナル５０がコネクタケース６０に設置されている。そして、ターミナル５０の先端部分が図示しない外部コネクタに接続されることで、圧力センサ１００の外部にある相手側回路等へ配線部材を介して電気的に接続される。

コネクタケース６０は、圧力センサ１００で検出された圧力値の信号を外部に出力するためのコネクタをなすものであり、樹脂等により形成されたものである。このコネクタケース６０は、Ｏリング７０を介してハウジング１０の他端側にはめ込まれた状態で、ハウジング１０の他端がコネクタケース６０を押さえるようかしめ固定される。これにより、コネクタケース６０はハウジング１０と一体化してパッケージを構成し、該パッケージ内部のセンサチップ２４、基板３０、電気的接続部等を湿気・機械的外力より保護するようになっている。

次に、上記バネターミナル４０について図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に用いられるバネターミナル４０の概略図であり、（ａ）はバネターミナル４０近傍の概略図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。

上述のように、バネターミナル４０は、一枚の金属板で構成されている。具体的には、金属板の両側が折り曲げられて、板バネが複数、すなわち２つのバネ部４１、４２が設けられた構造になっている。各バネ部４１、４２は、それぞれ一端側４１ａ、４２ａと他端側４１ｂ、４２ｂとでくの字形状をなしている。本実施形態では、図２（ａ）に示されるように、折り曲げられる金属板の長さが両端で異なっているので、バネ部４１、４２のうち一方が他方よりもたわみやすくなっている。そして、バネ部４１、４２の一端側４１ａ、４２ａが基板３０に接着されている。

本実施形態では、バネターミナル４０を構成する金属板の厚みは０．０８ｍｍである。また、金属板の幅は１．２ｍｍであるが、折り曲げられた両側の金属板の幅は１．０ｍｍになっている。このように、金属板において基板に接着される部分の幅がバネをなす部分よりも大きくなっているのは、基板３０に対する接着面積を大きくしてバネターミナル４０が基板３０に確実に固定されるようにするためである。

また、金属板の両端が折り曲げられる長さは、例えば一方が２．５ｍｍ、他方が５．０ｍｍになっている。このように、折り曲げられる金属板の長さが両端で異なることで、各バネ部４１、４２の固有振動数が異なったものとなっている。

このような構造を有するバネターミナル４０においては、図２（ｂ）に示されるように、バネターミナル４０、すなわち各バネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂがターミナル５０によって基板３０方向に押されることで、各バネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂがターミナル５０に当接されるようになっている。つまり、各バネ部４１、４２がターミナル５０に押されると、各バネ部４１、４２に復元力が働くことによって、ターミナル５０の下端部５１に各バネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂが密着することにより電気的な接続が可能となる。

上記の構成を有する圧力センサ１００では、圧力導入孔１３から導入された圧力によってダイヤフラム部２２が歪むので、その歪みに応じた抵抗値を示す電気信号が基板３０に出力される。そして、この電気信号が基板３０内回路で出力信号に変換され、この出力信号が基板３０内回路からバネターミナル４０を介してターミナル５０に出力されて、圧力検出されるようになっている。

このような圧力センサ１００に対して機械的振動が与えられた場合、機械的振動によってバネターミナル４０のバネ部４１、４２が共振することが起こりうる。共振は、機械的振動の振動数およびバネ部の固有振動数がほぼ同じ場合に起こるが、バネターミナル４０には固有振動数が異なる２つのバネ部４１、４２が設けられているため、バネ部４１、４２のうちいずれか一方が機械的振動に共振してしまったとしても、もう一方が共振してしまうことはない。したがって、圧力センサ１００に機械的振動が与えられたとしても、基板３０内回路とターミナル５０とを電気的に接続し続けることが可能となり、圧力センサ１００から安定した信号を出力することができる。

このように、基板３０内回路とターミナル５０との電気的接続において、固有振動数の異なる２つのバネ部４１、４２を有するバネターミナル４０を介するようにすることで、圧力センサ１００が外部振動を受けたときに、２つのバネ部４１、４２のうちいずれか一方が外部振動に対して共振してしまうことがあったとしても、もう一方は共振しないので基板３０とターミナル５０とを確実に電気的に接続した状態にすることができる。これにより、圧力センサ１００の耐振性を向上させることができ、安定した信号を出力することができる。

また、バネターミナル４０においては、各バネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂの幅よりも一端側４１ａ、４２ａの幅を大きくして、基板３０に対する接合面積を大きくしている。これにより、圧力センサ１００が外部振動を受けた場合であっても、バネ部４１、４２が基板３０の面に対して振れることがない。このため、共振によってバネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂが振動したとしても、バネ部４１、４２の他端部４１ｂ、４２ｂがターミナル５０をこすることはない。したがって、バネ部４１、４２およびターミナル５０の摩耗を防止することができる。

（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のみ説明する。本実施形態では、バネターミナル４０がターミナル５０に接着されていることが第１実施形態と異なる。

図３は、本実施形態におけるバネターミナル４０の概略図であり、（ａ）はバネターミナル４０近傍の拡大図、（ｂ）はコネクタケース６０側から見た基板３０の概略図である。

図３（ａ）に示されるように、バネターミナル４０はターミナル５０の下端部５１に接合された状態になっており、バネターミナル４０は、例えば抵抗溶接によりターミナル５０の下端部５１に接合される。なお、本実施形態で用いられるバネターミナル４０は、第１実施形態と同じものが採用される。

また、図３（ｂ）に示されるように、基板３０にはバネターミナル４０を介してターミナル５０と電気的な接続がなされるように電極３３が配置されている。この電極３３は、ハウジング１０とコネクタケース６０との組み付け中心軸を中心とした任意の半径を有する円Ｅにおいて、その円Ｅの周方向に延びる形状、すなわち扇形状になっている。そして、バネターミナル４０の各バネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂが、この扇形の電極３３に当接することで基板３０内回路とターミナル５０とが電気的に接続されるようになっている。

このように、第１実施形態と同様に、固有振動数の異なる複数のバネ部４１、４２で基板３０内回路とターミナル５０とを電気的に接続していることから、圧力センサ１００に与えられる外部振動に対する耐振性を向上させることができる。

また、電極３３が扇形になっていることで、コネクタケース６０が組み付け中心軸に対して回転した場合であっても、電極３３がその回転方向に沿うような形状となっていることから、ターミナル５０に接合されたバネターミナル４０の各バネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂがその電極３３に沿うように移動するので、バネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂが電極３３から外れるまでの組み付け余裕度を大きくとることができる。したがって、基板３０に設置された扇形の広い電極３３に各バネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂが常に接触するようにでき、圧力センサ１００から確実に信号を出力することができる。

そして、バネ部４１、４２の一端側４１ａ、４２ａがターミナル５０に接合された状態になっているので、圧力センサ１００が外部振動を受けたとしても、バネ部４１、４２が異なる振動数の外部振動で共振するため、摩耗の進み方が異なり、冗長性を持つことから、バネターミナル４０および電極３３の摩耗を防止することができる。

さらに、ハウジング１０とコネクタケース６０との組み付けの際に、確実にバネ部４１、４２の他端側４１ｂ、４２ｂを電極３３に接触させることができるので、圧力センサ１００の歩留まりの低減および圧力センサ１００の信頼性を向上させることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１および第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１および第２実施形態では、各バネ部４１、４２がそれぞれ異なる固有振動数を有するバネターミナル４０を採用している。しかしながら、本実施形態では、各バネ部においてそれぞれ同じ固有振動数特性を有するバネターミナルを採用し、このバネターミナルの設置状態を互いに変えることで、各バネ部が外部振動に共振する振動数を互いに異なるようにする。以下、このことについて、図４を参照して説明する。

図４は、本実施形態に係るバネターミナル４３近傍の概略図である。まず、本実施形態において、バネターミナル４３は、一枚の金属板で構成されると共に、金属板の両側が折り曲げられて板バネが複数、すなわち２つのバネ部４３ａ、４３ｂが設けられた構造になっている。また、折り曲げられる金属板の長さが両端で等しくなっていると共に、各バネ部４３ａ、４３ｂは同じ固有振動数特性を有している。このため、各バネ部４３ａ、４３ｂは、同じ振動数で共振する。このようなバネターミナル４３は、はんだＳ１、Ｓ２を介して基板３０に接着される。バネターミナル４３において、金属板の厚みは例えば０．０８ｍｍ、金属板の幅は例えば１．２ｍｍである。

図４に示されるように、これらはんだＳ１、Ｓ２は、バネターミナル４３の長手方向における長さがそれぞれ異なっている。具体的には、基板３０の表面に対向するバネターミナル４３の部分において、その長手方向の中心点をＭＩとすると、各はんだＳ１、Ｓ２のバネ部分側の各端が、中心点ＭＩに対して非対称の位置にある。

このようなはんだＳ１、Ｓ２の配置により、各バネ部４３ａ、４３ｂは、各はんだＳ１、Ｓ２の各バネ部分側の各端からそれぞれ板バネとして機能する。すなわち、この板バネとして機能する位置が各バネ部４３ａ、４３ｂで異なることで各バネ部４３ａ、４３ｂの曲がり形状がそれぞれ違う形状となるため、各バネ部４３ａ、４３ｂにおいて圧力センサ１００が受ける振動に共振する振動数がそれぞれ異なるのである。したがって、同じ固有振動数特性を有する各バネ部４３ａ、４３ｂを備えたバネターミナル４３が、図４に示されるようなはんだＳ１、Ｓ２の配置の基づき基板３０に設置されることで、各バネ部４３ａ、４３ｂが共振する振動数をそれぞれ異なる振動数に変えることができる。

以上、説明したように、本実施形態では、固有振動数特性が等しいバネ部４３ａ、４３ｂを、各バネ部４３ａ、４３ｂの曲がり形状が異なるように基板３０−ターミナル５０間に設置する。これにより、各バネ部４３ａ、４３ｂが共振する振動数をそれぞれ異なるようにすることができる。したがって、圧力センサ１００が外部振動を受けて各バネ部４３ａ、４３ｂのうちいずれか一方が共振してしまっても、他方は共振しないため、基板３０とターミナル５０とを常に電気的に接続し続けることができる。このようにして、圧力センサ１００の耐振性を向上させることができ、信号を確実に出力することができる。

また、各バネ部４３ａ、４３ｂの一端側が基板３０に固定されているので、圧力センサ１００が外部振動を受けたとしても、各バネ部４３ａ、４３ｂの他端側が異なる振動数の外部振動で共振するため、各バネ部４３ａ、４３ｂの他端側が基板３０をこする状態が異なる。したがって、各バネ部４３ａ、４３ｂおよび基板３０の摩耗の進み方が異なり、冗長性を持つことから、各バネ部４３ａ、４３ｂおよび基板３０の摩耗を軽減することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第３実施形態では、はんだＳ１、Ｓ２を介してバネターミナル４３を基板３０に設置しているが、第２実施形態のようにバネターミナル４３をターミナル５０の下端部分に接合するようにしても良い。この場合、第３実施形態と同様に、はんだＳ１、Ｓ２を介してバネターミナル４３をターミナル５０の下端部５１に接合することとなる。つまり、ターミナル５０の下端部５１に各バネ部４３ａ、４３ｂの一端側を接合した時、各バネ部４３ａ、４３ｂが異なる曲がり形状でターミナル５０と基板３０との間に設置されることとなる。本実施形態では、第３実施形態で用いられるバネターミナル４３と同じものを採用する。

したがって、図４に示されるバネターミナル４３を、第２実施形態と同様に、バネターミナル４３をターミナル５０の下端部５１に接合することができる。このような場合、第２実施形態で採用されるターミナル５０を用いる。

また、第２実施形態と同様に、基板３０には扇形状の電極３３が配置されており（図３（ｂ）参照）、バネターミナル４３の各バネ部４３ａ、４３ｂの他端側が、この扇形の電極３３に当接することで基板３０内の回路とターミナル５０とが電気的に接続されるようになっている。

以上、説明したように、同じ固有振動数特性を有するバネターミナル４３をターミナル５０の下端部５１にはんだＳ１、Ｓ２を介して接合すると共に各バネ部４３ａ、４３ｂの曲がり形状がそれぞれ異なるようにする。これにより、各バネ部４３ａ、４３ｂが共振する振動数がそれぞれ異なるため、圧力センサ１００に外部振動が与えられたとしても、共振の影響を受けないいずれか一方によって基板３０内の回路とターミナル５０とを常に電気的に接続することができる。したがって、圧力センサ１００に与えられる外部振動に対する耐振性を向上させることができる。

また、バネ部４３ａ、４３ｂの一端側がターミナル５０に固定されているので、圧力センサ１００が外部振動を受けたとしても、バネ部４３ａ、４３ｂの他端側が異なる振動数の外部振動で共振するため、バネ部４３ａ、４３ｂの他端側が基板３０をこする状態が異なり、バネ部４３ａ、４３ｂおよび基板３０の摩耗の進み方が異なり、冗長性を持つことから、バネ部４３ａ、４３ｂおよび基板３０の摩耗を軽減することができる。

（他の実施形態）
上記第１および第２実施形態では、バネターミナル４０において金属板の両側を折り曲げる長さを変えて、各バネ部４１、４２の固有振動数を異なるものにしているが、これは一例を示したものにすぎない。すなわち、各バネ部４１、４２において固有振動数を異なるものにすることは、他の方法によっても可能である。以下、図５および図６にバネターミナルの一例を示す。なお、図６（ａ）〜（ｃ）は、各バネターミナル８２、８３をターミナル５０側から見た図である。

図５（ａ）は、各バネ部４５ａ、４５ｂの板厚が異なるバネターミナル４５を示した図である。このように、各バネ部４５ａ、４５ｂの厚みを変えることで各バネ部４５ａ、４５ｂの固有振動数が異なるようにすることができる。

図５（ｂ）は、各バネ部４６ａ、４６ｂで異なる幅を有するバネターミナル４６を示した図である。このように、幅の異なるバネ部４６ａ、４６ｂを設けるようにしても良い。

また、図５（ｃ）は、２つのバネ部４７ａ、４７ｂのうち、バネ部４７ａに穴Ｈを開けたバネターミナル４７を示した図である。このように、バネ部４７ａ、４７ｂのうち、いずれか一方に穴Ｈを開けるようにして、各バネ部４７ａ、４７ｂの重さに差をつけて各バネ部４７ａ、４７ｂの固有振動数が異なるようにすることができる。

また、図６（ａ）は、各バネ部８２ａ、８２ｂのうちいずれか一方のバネ部８２ｂの形状が、他方のバネ部８２ａの形状と異なるバネターミナル８２を示した図である。図６（ａ）に示されるように、バネ部８２ｂには深い溝ＣＵが形成されている。この溝ＣＵによって、各バネ部８２ａ、８２ｂの固有振動数を異なるようにすることができる。なお、溝ＣＵは図６（ａ）に示されるものに限るものではない。例えば、溝ＣＵの左右の金属板の幅は、左右で異なっていても構わないし、溝ＣＵが浅くても構わない。

図６（ｂ）は、各バネ部８３ａ、８３ｂがそれぞれ異なる材料の金属板で構成されたバネターミナル８３を示した図である。一般に、金属板は弾性率（弾性係数）、密度の変化によって固有振動数が変化する。図６（ｂ）に示される例は、この性質を利用したものである。すなわち、各バネ部８３ａ、８３ｂにおいて、一方を例えばリン青銅で形成し、他方を例えばベリリウム銅で形成する。そして、それらを土台となる金属板の端に接続することでバネターミナル８３を構成する。このように、各バネ部８３ａ、８３ｂをそれぞれ異なる材料で形成することで、それぞれ固有振動数が異なるようにすることができる。

なお、図６（ｂ）に示されるバネターミナル８３の各バネ部８３ａ、８３ｂをそれぞれ同じ材料で構成することも可能である。このような場合、各バネ部８３ａ、８３ｂをそれぞれグレードの違うもの、すなわち弾性係数が異なるもので構成することで、各バネ部８３ａ、８３ｂの固有振動数を異なるようにすることができる。

図６（ｃ）は、各バネ部８４ａ、８４ｂのバネ部分の曲率がそれぞれ異なるバネターミナル８４を示した図である。図６（ｃ）に示されるように、一方のバネ部８４ａの曲率Ｒ１と、他方のバネ部８４ｂの曲率Ｒ２と、がそれぞれ異なる。これにより、各バネ部８４ａ、８４ｂの固有振動数をそれぞれ異なるようにすることができる。

また、図２、図３（ａ）、図５、図６に示すバネターミナル４０、４５〜４７、８２〜８４では、一枚の金属板の両側を折り曲げた構造になっているが、バネターミナル４０、４５〜４７、８２〜８４の構造はこれに限るものではない。すなわち、固有振動数がそれぞれ異なる２つ（または複数）のバネ部、例えばバネターミナル４０の各バネ部４１、４２をそれぞれ分離したものを用意して、単体のバネ部をそれぞれ基板３０に接合するようにしてもよい。このように、固有振動数がそれぞれ異なるバネ部を介して基板３０内回路とターミナル５０とを電気的に接続したとして、圧力センサ１００が外部から振動を受けたとしても、共振しないバネ部が基板３０とターミナル５０とを電気的に接続し続けることができる。同様に、図４に示されるバネターミナル４３において、各バネ部４３ａ、４３ｂをそれぞれ分離したものを用意しても良い。

以上に示した各バネターミナル４０、４５〜４７では、金属板の両側が折れ曲がった構造になっているが、金属板の両側を湾曲させた形状にしても良い。バネ部をこのような湾曲構造としても、２つの湾曲部分の固有振動数が異なるようにすれば、上記したバネターミナルと同様の効果を得ることができる。

上記第３実施形態では、バネターミナル４３において基板３０に接着するはんだＳ１、Ｓ２の長さを変え、その結果、各バネ部４３ａ、４３ｂの曲がり形状を変えることで各バネ部４３ａ、４３ｂが共振する振動数をそれぞれ異なるようにしているが、これは一例を示したものにすぎない。すなわち、各バネ部４３ａ、４３ｂにおいて共振する振動数をそれぞれ異なるようにすることは、他の方法によっても可能である。以下、図７にバネターミナルの一例を示す。

図７（ａ）は、下端部分に段差ＳＴを設けたターミナル５３にバネターミナル４３の各バネ部４３ａ、４３ｂが当接している様子を示した図である。図７（ａ）に示されるように、ターミナル５３の下端部には段差ＳＴが設けられている。この段差ＳＴにより、バネターミナル４３の各バネ部４３ａ、４３ｂがそれぞれターミナル５３の下端部分に当接する際、各バネ部４３ａ、４３ｂがターミナル５３の下端部分に接する高さがそれぞれ異なるようになっている。これにより、各バネ部４３ａ、４３ｂの曲がり形状が変わり、共振する振動数をそれぞれ異なるようにすることができる。この段差ＳＴの高さは、例えば０．１〜１．０ｍｍである。

図７（ｂ）は、バネターミナル４３の各バネ部４３ａ、４３ｂのうちバネ部４３ｂ側に溝ＣＬが設けられた様子を示した図である。図７（ｂ）に示されるように、バネ部４３ｂ側の基板３０を掘り下げて溝ＣＬを形成することで、バネ部４３ｂが浮いた状態となる。これにより、各バネ部４３ａ、４３ｂの曲がり形状を変えることができ、それぞれ異なる振動数に共振するようにすることができる。なお、この溝ＣＬは、バネ部４３ａ側にあっても良い。また、溝ＣＬは各バネ部４３ａ、４３ｂのいずれか一方に形成されるが、その形状はどんな形状であっても構わない。

図７（ｃ）は、基板３０の表面に対して斜めに曲げられたターミナル５５の下端部分にバネターミナル４３の各バネ部４３ａ、４３ｂが当接している様子を示した図である。この図に示されるように、ターミナル５５の下端部分は、基板３０の表面に対して平行になっておらず、斜めに曲げられた形状になっている。つまり、バネターミナル４３の各バネ部４３ａ、４３ｂがターミナル５５の下端部分に当接する高さがそれぞれ異なるようになっている。これにより、各バネ部４３ａ、４３ｂの曲がり形状がそれぞれ異なるため、各バネ部４３ａ、４３ｂが共振する振動数をそれぞれ異なるようにすることができる。ターミナル５５の下端部分を基板３０に対して斜めに折り曲げる際、各バネ部４３ａ、４３ｂの接点部分の高さの差は、例えば０．０５ｍｍ程度になっている。

図７（ｄ）は、はんだＳ３を介してバネターミナル４３が基板３０に接着された様子を示した図である。図７（ｄ）に示されるように、はんだＳ３の両端は、バネターミナル４３の中心点ＭＩに対して非対称の位置にある。これにより、バネターミナル４３の各バネ部４３ａ、４３ｂの曲がり形状が異なることとなり、それぞれのバネ部４３ａ、４３ｂが共振する振動数を異なるようにすることができる。

なお、図７（ｄ）に示されるはんだＳ３は、図４に示されるはんだＳ１、Ｓ２の間をはんだで充填した場合と同じである。つまり、図４または図７（ｄ）に示されるように、基板３０の回路設計に合わせたはんだ接合を行うことが可能である。

上記図５〜図７に示される例では、第２実施形態のように、バネターミナル４３、４５〜４７、８２〜８４をターミナル５０の下端部５１に接合しても良いことは、言うまでもない。

上述のように、バネターミナル４０、４３、４５〜４７、８２〜８４を圧力センサ１００に採用する実施例について説明したが、上記圧力センサ１００に限らず、振動を受ける環境となるどんな場所であっても採用することができる。

本発明の第１実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。 第１実施形態におけるバネターミナルの概略図であり、（ａ）はバネターミナル近傍の概略図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。 第２実施形態におけるバネターミナルの概略図であり、（ａ）はバネターミナル近傍の概略図、（ｂ）はコネクタケース側から見た基板を示した図である。 第３実施形態におけるバネターミナル近傍の概略図である。 第１実施形態においてバネターミナルの一例を示した図である。 第１実施形態においてバネターミナルの一例を示した図である。 第３実施形態においてバネターミナルの一例を示した図である。 従来の圧力センサの概略断面図である。

符号の説明

１０…ハウジング、２０…ステム、３０…基板、３３…電極、
４０、４３、４５〜４７、８２〜８４…バネターミナル、
５０、５３、５５…ターミナル、６０…コネクタケース、７０…Ｏリング。

Claims (7)

1. 圧力導入孔（１３）を有するハウジング（１０）と、
   中空筒形状であって、この中空筒形状の軸の一端側に前記ハウジングに導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム部（２２）を有し、前記軸の他端側に前記圧力導入孔と連通する通路（２３）を有するステム（２０）と、
   前記ダイヤフラム部上に設けられ、前記ダイヤフラム部の変形に応じた電気信号を出力する検出部（２４）と、
   前記電気信号を受け取り、この電気信号に応じた出力信号を作成する基板（３０）と、
   固有振動数が異なる複数のバネ部（４１、４２）を有すると共に前記バネ部の一端側（４１ａ、４２ａ）が前記基板に接合されるバネターミナル（４０）と、
   前記バネ部の他端側（４１ｂ、４２ｂ）が当接されると共に、前記出力信号を外部に出力するターミナル（５０）とを備えることを特徴とする圧力センサ。
2. 圧力導入孔（１３）を有するハウジング（１０）と、
   中空筒状であって、この中空筒形状の軸の一端側に前記ハウジングに導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム部（２２）を有し、前記軸の他端側に前記圧力導入孔と連通する通路（２３）を有するステム（２０）と、
   前記ダイヤフラム部上に設けられ、前記ダイヤフラム部の変形に応じた電気信号を出力する検出部（２４）と、
   前記電気信号を受け取り、この電気信号に応じた出力信号を作成する基板（３０）と、
   固有振動数が異なる複数のバネ部（４１、４２）を有するバネターミナル（４０）と、
   前記バネ部の一端側（４１ａ、４２ａ）が接合されると共に、前記バネ部の他端側（４１ｂ、４２ｂ）を前記基板に備えられた電極（３３）に当接し、前記出力信号を外部に出力するターミナル（５０）とを備えることを特徴とする圧力センサ。
3. 前記ハウジングにおいて前記ステムが配置された面に対向する位置にコネクタケース（６０）が前記ハウジングと接合されており、
   前記基板には前記バネ部の他端側が当接する前記電極（３３）が備えられると共に、この電極は、前記ハウジングと前記コネクタケースとの組み付け中心軸を中心とした任意の半径を有する円（Ｅ）において、その円の周方向に延びる扇形状になっていることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
4. 圧力導入孔（１３）を有するハウジング（１０）と、
   中空筒形状であって、この中空筒形状の軸の一端側に前記ハウジングに導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム部（２２）を有し、前記軸の他端側に前記圧力導入孔と連通する通路（２３）を有するステム（２０）と、
   前記ダイヤフラム部上に設けられ、前記ダイヤフラム部の変形に応じた電気信号を出力する検出部（２４）と、
   前記電気信号を受け取り、この電気信号に応じた出力信号を作成する基板（３０）と、
   固有振動数特性が等しい複数のバネ部（４３ａ、４３ｂ）を有すると共に、前記バネ部の一端側が前記基板に接合されるバネターミナル（４３）と、
   前記バネ部の他端側が当接されると共に、前記出力信号を外部に出力するターミナル（５０、５３、５５）と、を備え、
   前記バネターミナルにおいては、前記バネ部の曲がり形状が前記複数のバネ部においてそれぞれ異なっていることを特徴とする圧力センサ。
5. 圧力導入孔（１３）を有するハウジング（１０）と、
   中空筒状であって、この中空筒形状の軸の一端側に前記ハウジングに導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム部（２２）を有し、前記軸の他端側に前記圧力導入孔と連通する通路（２３）を有するステム（２０）と、
   前記ダイヤフラム部上に設けられ、前記ダイヤフラム部の変形に応じた電気信号を出力する検出部（２４）と、
   前記電気信号を受け取り、この電気信号に応じた出力信号を作成する基板（３０）と、
   固有振動数特性が等しい複数のバネ部（４３ａ、４３ｂ）を有するバネターミナル（４３）と、
   前記バネ部の一端側が接合されると共に、前記バネ部の他端側を前記基板に備えられた電極（３３）に当接し、前記出力信号を外部に出力するターミナル（５０）と、を備え、
   前記バネターミナルにおいては、前記バネ部の曲がり形状が前記複数のバネ部においてそれぞれ異なっていることを特徴とする圧力センサ。
6. 前記ハウジングにおいて前記ステムが配置された面に対向する位置にコネクタケース（６０）が前記ハウジングと接合されており、
   前記基板には前記バネ部の他端側が当接する前記電極（３３）が備えられると共に、この電極は、前記ハウジングと前記コネクタケースとの組み付け中心軸を中心とした任意の半径を有する円（Ｅ）において、その円の周方向に延びる扇形状になっていることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
7. 前記バネ部は、前記一端側と前記他端側とで構成されるくの字形状になっていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の圧力センサ。

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