JP2010096656A - Pressure sensor - Google Patents

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Hiroki Matsui
宏樹 松井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor capable of precisely detecting pressure by preventing the occurrence of deviation between the sensor output and the size of pressure to be measured caused by heat distortion of a pressure receiving diaphragm. <P>SOLUTION: The thickness of an outer periphery wall 10d of a pressure receiving diaphragm 10 is set to be ≥0.55 mm. Consequently, it is possible to prevent heat distortion of the pressure receiving diaphragm 10. Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of deviation in the relationship between the sensor output and the size of pressure to be measured caused by the heat distortion of the pressure receiving diaphragm 10 so that pressure detection can be precisely carried out with the pressure sensor 100. Furthermore, the thickness of the outer periphery wall 10d of the pressure receiving diaphragm 10 is set to be ≤0.65 mm. Consequently, it is possible to prevent the output error from being increased again caused by too high intensity of the outer periphery wall 10d, thereby reducing an amount of distortion of a distortion part 10b. Accordingly, it is possible to improve the precision of the pressure sensor 100. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、一面が被測定圧力を受ける受圧面となっている圧力センサに関するものであり、エンジンヘッドに取りつけエンジンの燃焼室内の圧力を測定するために用いられる圧力センサ（燃焼圧センサ）に適用すると好適である。   The present invention relates to a pressure sensor having a pressure-receiving surface that receives a pressure to be measured, and is applied to a pressure sensor (combustion pressure sensor) that is attached to an engine head and used to measure the pressure in the combustion chamber of the engine. It is preferable.

従来より、例えばエンジンヘッドに搭載され、エンジンの燃焼室内の圧力（気筒の圧力）を検出する圧力センサとして、例えば特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に開示された圧力センサでは、ケースの一端部に、一面が被測定圧力を受ける受圧面となっている受圧用ダイアフラムが設けられ、受圧用ダイアフラムがその受圧面に被測定圧力を受けて歪むと、その歪が圧力伝達部材を介して感歪素子を備えたセンサチップに伝えられるように構成されている。このため、被測定圧力の大きさに応じた応力がセンサチップに伝わり、それにより生じる感歪素子の出力変化に基づいて被測定圧力を検出するようになっている。
特開２００７−１３２６９７号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a pressure sensor that is mounted on an engine head and detects a pressure (cylinder pressure) in a combustion chamber of an engine. In the pressure sensor disclosed in Patent Document 1, a pressure receiving diaphragm having one surface that receives a pressure to be measured is provided at one end of the case, and the pressure receiving diaphragm provides a pressure to be measured to the pressure receiving surface. When it receives and distorts, it is comprised so that the distortion may be transmitted to the sensor chip provided with the strain sensitive element via a pressure transmission member. For this reason, the stress according to the magnitude of the pressure to be measured is transmitted to the sensor chip, and the pressure to be measured is detected based on the output change of the strain sensitive element.
JP 2007-132597 A

しかしながら、エンジンヘッドに搭載される圧力センサでは、燃焼により、センサ先端部の側面に燃焼熱が伝わり、受圧用ダイアフラムに熱歪みが生じる可能性がある。このような熱歪みにより、被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生し、精度良い圧力検出が行えなくなるという問題が発生する。   However, in the pressure sensor mounted on the engine head, combustion heat is transmitted to the side surface of the sensor front end due to combustion, and thermal distortion may occur in the pressure receiving diaphragm. Due to such thermal distortion, a deviation occurs in the relationship between the sensor output and the magnitude of the pressure to be measured, which causes a problem that accurate pressure detection cannot be performed.

なお、ここではエンジンヘッドに搭載される圧力センサについて説明したが、高温下において適用されるものであれば同様の問題が発生し得る。   Although the pressure sensor mounted on the engine head has been described here, the same problem may occur if it is applied at a high temperature.

本発明は上記点に鑑みて、受圧用ダイアフラムの熱歪みにより被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制でき、精度良い圧力検出が行える圧力センサを提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention provides a pressure sensor that can suppress the occurrence of deviation in the relationship of the sensor output with respect to the magnitude of the pressure to be measured due to the thermal distortion of the pressure receiving diaphragm and can perform accurate pressure detection. Objective.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、受圧用ダイアフラム（１０）を、圧力伝達部材（６０）の一端部と接触して被測定圧力に応じた圧力を伝える円形状の圧力伝達部（１０ａ）と、圧力伝達部（１０ａ）の周囲を囲むように圧力伝達部（１０ａ）よりも薄肉形成された歪み部（１０ｂ）と、受圧面と反対側に形成された凹部（１０ｃ）と、凹部（１０ｃ）の外壁を構成すると共に歪み部（１０ｂ）の外周を囲むように配置され、ハウジング（３０）に対して接合される外周壁（１０ｄ）と、を有した構成とし、該受圧用ダイアフラム（１０）の径方向における外周壁（１０ｄ）の厚みが０．５５〜０．６５ｍｍとなるようにすることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the pressure-receiving diaphragm (10) is in contact with one end of the pressure transmission member (60) and transmits a pressure corresponding to the pressure to be measured. The transmission part (10a), the distortion part (10b) formed thinner than the pressure transmission part (10a) so as to surround the periphery of the pressure transmission part (10a), and the concave part (10c) formed on the opposite side to the pressure receiving surface ), And an outer peripheral wall (10d) that is arranged so as to surround the outer periphery of the strained part (10b) and that is joined to the housing (30). The pressure-receiving diaphragm (10) is characterized in that the outer peripheral wall (10d) in the radial direction has a thickness of 0.55 to 0.65 mm.

このように、受圧用ダイアフラム（１０）の外周壁（１０ｄ）の厚みを０．５５ｍｍ以上に設定している。このため、受圧用ダイアフラム（１０）の熱歪みを抑制することが可能となる。したがって、受圧用ダイアフラム（１０）の熱歪みにより被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制でき、圧力センサにて精度良い圧力検出が行えるようにできる。   Thus, the thickness of the outer peripheral wall (10d) of the pressure receiving diaphragm (10) is set to 0.55 mm or more. For this reason, it becomes possible to suppress the thermal distortion of the pressure receiving diaphragm (10). Therefore, it is possible to suppress the occurrence of deviation in the relationship between the sensor output and the magnitude of the pressure to be measured due to the thermal distortion of the pressure receiving diaphragm (10), and the pressure sensor can perform accurate pressure detection.

さらに、請求項２に記載の発明では、受圧用ダイアフラム（１０）の径方向における外周壁（１０ｄ）の厚みが０．６５ｍｍ以下となるようにすることを特徴としている。   Further, the invention according to claim 2 is characterized in that the thickness of the outer peripheral wall (10d) in the radial direction of the pressure receiving diaphragm (10) is 0.65 mm or less.

このように、受圧用ダイアフラム（１０）の外周壁（１０ｄ）の厚みを０．６５ｍｍ以下に設定している。このため、外周壁（１０ｄ）の強度が大きくなり過ぎ、歪み部（１０ｂ）の歪み量が小さくなって出力誤差が再び大きくなることを抑制できる。したがって、圧力センサの精度をより良くすることが可能となる。   Thus, the thickness of the outer peripheral wall (10d) of the pressure receiving diaphragm (10) is set to 0.65 mm or less. For this reason, it can suppress that the intensity | strength of an outer peripheral wall (10d) becomes large too much, the distortion amount of a distortion part (10b) becomes small, and an output error becomes large again. Therefore, the accuracy of the pressure sensor can be improved.

請求項３に記載の発明では、外周壁（１０ｄ）は、受圧用ダイアフラム（１０）の軸方向において外径が変化させられた段付き形状とされ、該外周壁（１０ｄ）のうち受圧面側が該外周壁（１０ｄ）のうちハウジング（３０）との接合部側よりも外径が大きくされていることを特徴としている。   In the invention according to claim 3, the outer peripheral wall (10d) has a stepped shape in which the outer diameter is changed in the axial direction of the pressure receiving diaphragm (10), and the pressure receiving surface side of the outer peripheral wall (10d) is The outer diameter of the outer peripheral wall (10d) is larger than that of the joint portion with the housing (30).

このように、受圧用ダイアフラム（１０）の外周壁（１０ｄ）を段付き形状としても、請求項１に記載の発明の効果を得ることができる。この場合、請求項４に記載したように、外周壁（１０ｄ）のうち受圧面から０．７ｍｍ以上の距離が外径が大きくされた部分とされるようにすると好ましい。   Thus, even if the outer peripheral wall (10d) of the pressure receiving diaphragm (10) has a stepped shape, the effect of the invention of claim 1 can be obtained. In this case, as described in claim 4, it is preferable that a distance of 0.7 mm or more from the pressure receiving surface of the outer peripheral wall (10d) is a portion having an increased outer diameter.

請求項５に記載の発明では、外周壁（１０ｄ）は、受圧用ダイアフラム（１０）の軸方向において受圧面から突き出した形状とされていることを特徴としている。   The invention according to claim 5 is characterized in that the outer peripheral wall (10d) has a shape protruding from the pressure receiving surface in the axial direction of the pressure receiving diaphragm (10).

このように、外周壁（１０ｄ）を受圧面から突き出した形状としても、外周壁（１０ｄ）の強度を確保できるため、請求項１に記載の発明の効果を得ることができる。   Thus, since the strength of the outer peripheral wall (10d) can be ensured even when the outer peripheral wall (10d) protrudes from the pressure receiving surface, the effect of the invention of claim 1 can be obtained.

請求項６に記載の発明では、受圧用ダイアフラム（１０）の径方向における外周壁（１０ｄ）の厚みが０．６ｍｍとされていることを特徴としている。   The invention according to claim 6 is characterized in that the thickness of the outer peripheral wall (10d) in the radial direction of the pressure receiving diaphragm (10) is 0.6 mm.

このように、外周壁（１０ｄ）の厚みを０．６ｍｍとすれば、熱歪みの影響や外周壁（１０ｄ）の強度が大きくなり過ぎることを最も抑制でき、最も被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制できる。したがって、圧力センサの精度を最も良くすることが可能となる。   Thus, if the thickness of the outer peripheral wall (10d) is 0.6 mm, the influence of thermal strain and the strength of the outer peripheral wall (10d) can be suppressed most, and the sensor for the magnitude of the most measured pressure. It is possible to suppress the occurrence of deviation in the output relationship. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the pressure sensor.

このような構造の圧力センサは、例えば、請求項７に記載したように、歪み部（１０ｂ）の厚みを０．１５〜０．１８ｍｍとすることができる。また、請求項８に記載したように、例えば、歪み部（１０ｂ）と圧力伝達部（１０ａ）との間および歪み部（１０ｂ）と外周壁（１０ｄ）との間をＲ形状とされることで歪み部（１０ｂ）よりも厚くすることができる。また、請求項９に記載したように、例えば、受圧用ダイアフラム（１０）の径方向における歪み部（１０ｂ）の幅を０．８ｍｍとすることができる。さらに、請求項１０に記載したように、例えば、ハウジング（３０）の一端側を凹部（１０ｃ）内に嵌め込ませ、該ハウジング（３０）における外周面と受圧用ダイアフラム（１０）の外周壁（１０ｄ）の外周面とを溶接により接合することができる。   In the pressure sensor having such a structure, for example, as described in claim 7, the thickness of the strained portion (10b) can be 0.15 to 0.18 mm. In addition, as described in claim 8, for example, an R shape is formed between the strain portion (10b) and the pressure transmission portion (10a) and between the strain portion (10b) and the outer peripheral wall (10d). Thus, it can be made thicker than the strained portion (10b). Moreover, as described in claim 9, for example, the width of the strained portion (10b) in the radial direction of the pressure receiving diaphragm (10) can be set to 0.8 mm. Furthermore, as described in claim 10, for example, one end of the housing (30) is fitted into the recess (10c), and the outer peripheral surface of the housing (30) and the outer peripheral wall (10d of the pressure receiving diaphragm (10)) ) Can be joined to each other by welding.

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。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（第１実施形態）
本実施形態では、圧力センサをエンジンヘッドに搭載し、燃焼室内における燃焼圧を検出する燃焼圧センサとして適用した場合について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサ１００のエンジン２００への取付構造を示す概略断面図である。また、図２は、図１において破線部で囲んだ圧力センサ１００の先端の部分拡大図である。以下、図１および図２に基づいて本実施形態にかかる圧力センサ１００について説明する。 (First embodiment)
In the present embodiment, a case will be described in which a pressure sensor is mounted on an engine head and applied as a combustion pressure sensor for detecting a combustion pressure in a combustion chamber. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structure for mounting the pressure sensor 100 to the engine 200 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged view of the tip of the pressure sensor 100 surrounded by a broken line in FIG. Hereinafter, the pressure sensor 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図１に示すように、圧力センサ１００は、大きくは、ケース１と、このケース１に接続されたコネクタ部２とを有するものである。エンジン２００には、燃焼室に通じる取付穴２０１が設けられており、圧力センサ１００は、ケース１の先端部１１（図１中の下端部）から取付穴２０１に挿入されて、エンジン２００の燃焼室に臨んだ状態で搭載されている。   As shown in FIG. 1, the pressure sensor 100 roughly includes a case 1 and a connector portion 2 connected to the case 1. The engine 200 is provided with a mounting hole 201 that communicates with the combustion chamber, and the pressure sensor 100 is inserted into the mounting hole 201 from the front end portion 11 (the lower end portion in FIG. 1) of the case 1 to burn the engine 200. It is mounted in the state facing the room.

ケース１は、ステンレス材料（例えばＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３０４）等の金属にて構成されており、その先端部１１に受圧部としての受圧用ダイアフラム１０およびハウジング３０を備えている。本実施形態では、ケース１は円筒状とされ、ケース１の先端部１１は他の部位に比べて薄肉化されており、この薄肉化された先端部１１において、ハウジング３０と共に受圧用ダイアフラム１０が接合されることで一体化された構造とされている。具体的には、ケース１の先端部１１がハウジング３０の外周壁の一部と接合されていると共に、ハウジング３０の外周壁の一部と受圧用ダイアフラム１０の外周壁の一部が溶接等により接合されている。   The case 1 is made of a metal such as a stainless material (for example, SUS430, SUS630, SUS304), and includes a pressure receiving diaphragm 10 and a housing 30 as a pressure receiving portion at a tip portion 11 thereof. In the present embodiment, the case 1 has a cylindrical shape, and the distal end portion 11 of the case 1 is thinner than other portions. The pressure-reducing diaphragm 10 together with the housing 30 is formed at the thinned distal end portion 11. The structure is integrated by joining. Specifically, the tip 11 of the case 1 is joined to a part of the outer peripheral wall of the housing 30, and a part of the outer peripheral wall of the housing 30 and a part of the outer peripheral wall of the pressure receiving diaphragm 10 are welded or the like. It is joined.

そして、ケース１は、先端部１１と反対側となる後端部１２において内径および外径が拡大され、その後端部１２においてコネクタ部２が接続されている。具体的には、ケース１の後端部１２にコネクタ部２の一部を収容させたのち、ケース１の後端部１２をかしめることにより、ケース１に対してコネクタ部２が固定されている。   The case 1 has an inner diameter and an outer diameter enlarged at a rear end portion 12 opposite to the front end portion 11, and a connector portion 2 is connected at the rear end portion 12. Specifically, after housing a part of the connector part 2 in the rear end part 12 of the case 1, the connector part 2 is fixed to the case 1 by caulking the rear end part 12 of the case 1. Yes.

また、ケース１における先端部１１と後端部１２の間に位置する部位において、ケース１の外周面には、エンジン２００の取付穴２０１に対して圧力センサ１００を固定するための取付部となるネジ部１３が形成されている。取付部はネジ部１３以外の構成であっても構わないが、本実施形態では、取付穴２０１とネジ結合可能なネジ部１３を用い、ネジ部１３とネジ穴としての取付穴２０１とのネジ結合により、圧力センサ１００をエンジン２００に取り付けている。   Further, in a portion located between the front end portion 11 and the rear end portion 12 in the case 1, the outer peripheral surface of the case 1 serves as an attachment portion for fixing the pressure sensor 100 to the attachment hole 201 of the engine 200. A screw portion 13 is formed. Although the attachment portion may have a configuration other than the screw portion 13, in this embodiment, the screw portion 13 that can be screw-coupled to the attachment hole 201 is used, and the screw between the screw portion 13 and the attachment hole 201 as the screw hole is used. The pressure sensor 100 is attached to the engine 200 by the coupling.

また、ケース１のうちネジ部１３よりも先端部１１側において、ケース１の外径が縮小されている。そして、この外径が縮小させられた位置において、ケース１の外周面には、周面と直交する方向へ張り出したテーパ状のシール面１４が全周に形成された構造とされている。そして、このシール面１４に対向するように、取付穴２０１の内面には、シール面１４に対応したテーパ状の座面２０２が構成されている。このため、圧力センサ１００をエンジン２００へネジ結合することで、その軸力により、ケース１のシール面１４とエンジン２００の取付穴２０１の座面２０２とが密着してシールされるようになっている。   Further, the outer diameter of the case 1 is reduced on the tip 11 side of the case 1 with respect to the screw portion 13. And in the position where this outer diameter was reduced, it is set as the structure where the taper-shaped sealing surface 14 which protruded in the direction orthogonal to a peripheral surface was formed in the outer peripheral surface of case 1 in the perimeter. A tapered seating surface 202 corresponding to the sealing surface 14 is formed on the inner surface of the mounting hole 201 so as to face the sealing surface 14. For this reason, when the pressure sensor 100 is screw-coupled to the engine 200, the seal surface 14 of the case 1 and the seating surface 202 of the mounting hole 201 of the engine 200 are tightly sealed by the axial force. Yes.

受圧用ダイアフラム１０は、ステンレス材料（例えばＳＵＳ６３０）等の金属にて構成され、円形状とされている。図２に示すように、受圧用ダイアフラム１０における中央部を円形状の圧力伝達部１０ａとして、その周囲を囲むように圧力伝達部１０ａよりも薄肉化された歪み部１０ｂが形成されている。また、受圧用ダイアフラム１０における受圧面と反対側には凹部１０ｃが形成されていると共に、この凹部１０ｃを囲むように歪み部１０ｂよりも外周側に外周壁１０ｄが備えられている。そして、受圧用ダイアフラム１０の凹部１０ｃ内にハウジング３０の先端部が嵌め込まれ、この状態で外周壁１０ｄとハウジング３０の先端部が全周溶接等により接合されることで、受圧用ダイアフラム１０とハウジング３０とが接合されている。ハウジング３０のうち受圧用ダイアフラム１０と接合される部位では、ハウジング３０の外周面の径が受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄの外径と等しくされており、溶接等による受圧用ダイアフラム１０とハウジング３０との接合が容易に行えるようになっている。   The pressure receiving diaphragm 10 is made of a metal such as a stainless material (for example, SUS630) and has a circular shape. As shown in FIG. 2, the central portion of the pressure receiving diaphragm 10 is a circular pressure transmission portion 10a, and a distorted portion 10b thinner than the pressure transmission portion 10a is formed so as to surround the periphery thereof. Further, a concave portion 10c is formed on the opposite side of the pressure receiving diaphragm 10 from the pressure receiving surface, and an outer peripheral wall 10d is provided on the outer peripheral side of the strained portion 10b so as to surround the concave portion 10c. And the front-end | tip part of the housing 30 is engage | inserted in the recessed part 10c of the pressure-receiving diaphragm 10, and the outer peripheral wall 10d and the front-end | tip part of the housing 30 are joined by the perimeter welding etc. in this state, and the pressure-receiving diaphragm 10 and housing 30 is joined. In the portion of the housing 30 where the pressure receiving diaphragm 10 is joined, the diameter of the outer peripheral surface of the housing 30 is equal to the outer diameter of the outer peripheral wall 10d of the pressure receiving diaphragm 10, and the pressure receiving diaphragm 10 and the housing 30 by welding or the like. Can be easily joined.

このような構成の受圧用ダイアフラム１０は、受圧用ダイアフラム１０における燃焼室側の面を受圧面として、被測定圧力、つまり本実施形態の場合には燃焼圧がこの受圧面に印加されることで歪み部１０ｂが歪み、それに伴って圧力伝達部１０ａが歪むように構成されている。そして、この受圧用ダイアフラム１０の各部の寸法に基づいて、受圧用ダイアフラム１０の熱歪みの影響を抑制しつつ、センサ出力の誤差を抑制できるようにしている。この受圧用ダイアフラム１０の各部の寸法の詳細については後で詳細に説明する。   The pressure receiving diaphragm 10 having such a configuration is configured such that the pressure on the combustion chamber side of the pressure receiving diaphragm 10 is a pressure receiving surface, and the pressure to be measured, that is, the combustion pressure in the present embodiment, is applied to the pressure receiving surface. The strain portion 10b is distorted, and the pressure transmission portion 10a is distorted accordingly. And based on the dimension of each part of this pressure receiving diaphragm 10, the error of a sensor output can be suppressed, suppressing the influence of the thermal distortion of the diaphragm 10 for pressure receiving. Details of the dimensions of each part of the pressure receiving diaphragm 10 will be described later in detail.

また、ケース１の先端部１１において、受圧用ダイアフラム１０が接合されたハウジング３０と、ハウジング３０に接続された金属ステム４０、センサチップ５０、および、圧力伝達部材６０が備えられている。   In addition, a housing 30 to which the pressure receiving diaphragm 10 is joined, a metal stem 40 connected to the housing 30, a sensor chip 50, and a pressure transmission member 60 are provided at the distal end portion 11 of the case 1.

ハウジング３０は、中空部を有する円筒形状をなしており、中空部に圧力伝達部材６０を配置した状態で、一端側が受圧用ダイアフラム１０に接合され、他端側が金属ステム４０に接合されている。ハウジング３０には、両端部の中間位置において外周壁が径方向に突出させられた突起部３０ａが備えられている。この突起部３０ａは、ハウジング３０の中心軸に対して周方向に一周するように形成され、外径がケース１の先端部１１の外径と一致させられている。そして、この突起部３０ａとケース１の先端部１１とが溶接等により全周接合されることにより、ハウジング３０および受圧用ダイアフラム１０にてケース１の先端部が密閉された状態となっている。   The housing 30 has a cylindrical shape having a hollow portion. With the pressure transmission member 60 disposed in the hollow portion, one end side is joined to the pressure receiving diaphragm 10 and the other end side is joined to the metal stem 40. The housing 30 is provided with a protruding portion 30a in which an outer peripheral wall is protruded in a radial direction at an intermediate position between both end portions. The projecting portion 30 a is formed so as to make one round in the circumferential direction with respect to the central axis of the housing 30, and the outer diameter is matched with the outer diameter of the distal end portion 11 of the case 1. The protrusion 30a and the tip 11 of the case 1 are joined all around by welding or the like, so that the tip of the case 1 is sealed by the housing 30 and the pressure-receiving diaphragm 10.

金属ステム４０は、有底円筒状に加工されたステンレス（例えばＳＵＳ６３０）などの金属製の部材であり、ハウジング３０側の端部が開口部４１とされ、底部４２の少なくとも一部が薄肉状の歪み部となっている。この金属ステム４０は、ハウジング３０の他端に固定されている。具体的には、ハウジング３０の他端には、内径が拡大された収容部３１が形成されており、金属ステム４０のうちハウジング３０側の先端の外径が収容部３１の内径と一致させられている。そして、ハウジング３０の収容部３１内に金属ステム４０を挿入した状態で、ハウジング３０における収容部３１と対応する位置の外周部から溶接を行うことにより、ハウジング３０と金属ステム４０の外周面とが接合されている。   The metal stem 40 is a metal member such as stainless steel (for example, SUS630) processed into a bottomed cylindrical shape, the end on the housing 30 side is an opening 41, and at least a part of the bottom 42 is thin. It is a distortion part. The metal stem 40 is fixed to the other end of the housing 30. Specifically, a housing portion 31 having an enlarged inner diameter is formed at the other end of the housing 30, and the outer diameter of the tip of the metal stem 40 on the housing 30 side is matched with the inner diameter of the housing portion 31. ing. And in the state which inserted the metal stem 40 in the accommodating part 31 of the housing 30, by welding from the outer peripheral part of the position corresponding to the accommodating part 31 in the housing 30, the housing 30 and the outer peripheral surface of the metal stem 40 are made. It is joined.

センサチップ５０は、金属ステム４０における底面のうち開口部４１と反対側の面に例えば低融点ガラスなどの接着剤５１を介して貼り付けられている。センサチップ５０には、歪ゲージのような感歪素子が形成されている。例えば、半導体基板にて構成されたセンサチップ５０に対して拡散抵抗などからなる歪ゲージを形成し、このゲージによりホイートストンブリッジ回路を形成することにより感歪素子が構成される。   The sensor chip 50 is attached to the surface of the metal stem 40 opposite to the opening 41 through an adhesive 51 such as low-melting glass. The sensor chip 50 is formed with a strain sensitive element such as a strain gauge. For example, a strain gauge made of a diffused resistor or the like is formed on the sensor chip 50 formed of a semiconductor substrate, and a Wheatstone bridge circuit is formed by this gauge, thereby forming a strain sensitive element.

圧力伝達部材６０は、例えばステンレスなどの金属やセラミックなどからなるものであり、円柱状の棒部材にて構成されている。本実施形態では、圧力伝達部材６０は、受圧用ダイアフラム１０の圧力伝達部１０ａと金属ステム４０の底部４２との間に挟まれて配置されている。圧力伝達部材６０は、受圧用ダイアフラム１０の圧力伝達部１０ａおよび底部４２とそれぞれ荷重を与えた状態で接触している。このため、被測定圧力の大きさに応じて受圧用ダイアフラム１０の歪み部１０ｂが歪むと、その歪による応力が圧力伝達部１０ａを介して圧力伝達部材６０に伝わり、それが更に金属ステム４０の底部４２に伝えられる。これにより、底部４２が歪んでその歪による応力がセンサチップ５０に伝えられるため、センサチップ５０に備えられた感歪素子の抵抗値が変化させられる。   The pressure transmission member 60 is made of, for example, a metal such as stainless steel or ceramic, and is configured by a columnar bar member. In the present embodiment, the pressure transmission member 60 is disposed between the pressure transmission part 10 a of the pressure receiving diaphragm 10 and the bottom part 42 of the metal stem 40. The pressure transmission member 60 is in contact with the pressure transmission part 10a and the bottom part 42 of the pressure receiving diaphragm 10 in a state where a load is applied thereto. For this reason, when the strained portion 10b of the pressure receiving diaphragm 10 is distorted according to the magnitude of the pressure to be measured, the stress due to the strain is transmitted to the pressure transmitting member 60 via the pressure transmitting portion 10a, which is further transmitted to the metal stem 40. It is transmitted to the bottom part 42. As a result, the bottom 42 is distorted and the stress due to the distortion is transmitted to the sensor chip 50, so that the resistance value of the strain sensitive element provided in the sensor chip 50 is changed.

なお、ハウジング３０の内部には、ハウジング３０の内壁面や金属ステム４０の外壁面および圧力伝達部材６０の外周面と接触する放熱部材３２が備えられ、ハウジング３０の外周部には、ハウジング３０の外周面とケース１の内周面とに接触する放熱部材３３が備えられている。放熱部材３２により、圧力伝達部材６０の位置決めに加え、圧力伝達部材６０からハウジング３０や金属ステム４０への伝熱効率を高められており、放熱部材３３により、ハウジング３０や金属ステム４０からケース１への伝熱効率が高められるようになっている。   The housing 30 is provided with a heat radiating member 32 that comes into contact with the inner wall surface of the housing 30, the outer wall surface of the metal stem 40, and the outer peripheral surface of the pressure transmission member 60. A heat radiating member 33 is provided in contact with the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the case 1. In addition to positioning of the pressure transmission member 60 by the heat radiating member 32, the heat transfer efficiency from the pressure transmission member 60 to the housing 30 and the metal stem 40 is enhanced, and from the housing 30 and the metal stem 40 to the case 1 by the heat radiating member 33. The heat transfer efficiency is improved.

また、金属ステム４０におけるセンサチップ５０が貼り付けられた側には、ホルダ７０が備えられている。ホルダ７０も有底円筒状を為しており、その開口側が金属ステム４０の外周に嵌め込まれ、接着剤７１を介して金属ステム４０に接合されている。ホルダ７０の底部にはリード線やフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）などからなる配線部材７２の一部が貼り付けられている。そして、ホルダ７０の底部に形成された図示しない窓穴を通じて、センサチップ５０と配線部材７２の所望位置がボンディングワイヤ７３にて電気的に接続されている。   A holder 70 is provided on the side of the metal stem 40 where the sensor chip 50 is attached. The holder 70 also has a bottomed cylindrical shape, and the opening side thereof is fitted into the outer periphery of the metal stem 40 and joined to the metal stem 40 via an adhesive 71. A part of a wiring member 72 made of a lead wire or a flexible printed circuit board (FPC) is attached to the bottom of the holder 70. A desired position of the sensor chip 50 and the wiring member 72 is electrically connected by a bonding wire 73 through a window hole (not shown) formed at the bottom of the holder 70.

さらに、図１に示されるように、ケース１における後端部１２側において、ケース１内におけるコネクタ部２よりも内側（先端部側）に、セラミック基板などからなる配線基板８０が備えられている。この配線基板８０には、ＩＣチップ８１が搭載され、ボンディングワイヤ８２にて配線基板８０とＩＣチップ８１とが電気的に接続されている。ＩＣチップ８１には、センサチップ５０からの出力を増幅したり調整したりするための回路が形成されている。   Further, as shown in FIG. 1, a wiring substrate 80 made of a ceramic substrate or the like is provided on the rear end portion 12 side of the case 1 on the inner side (front end portion side) of the connector portion 2 in the case 1. . An IC chip 81 is mounted on the wiring board 80, and the wiring board 80 and the IC chip 81 are electrically connected by bonding wires 82. The IC chip 81 is formed with a circuit for amplifying and adjusting the output from the sensor chip 50.

また、コネクタ部２におけるケース１側の端部にも、セラミック基板などからなる配線基板８３が備えられている。この配線基板８３は、上記配線基板８０とリード線やフレキシブルプリント基板などからなる配線部材８４を介して電気的に接続されている。   A wiring board 83 made of a ceramic board or the like is also provided at the end of the connector part 2 on the case 1 side. The wiring board 83 is electrically connected to the wiring board 80 via a wiring member 84 made of a lead wire or a flexible printed board.

一方、上記コネクタ部２は、ケース１の後端部１２に対して、Ｏリング２１を介して接続されている。このコネクタ部２は樹脂などからなるもので、コネクタ部２には、金属製のターミナル２２がインサート成形などにより一体化されている。そして、ケース１内にてコネクタ部２のターミナル２２が配線基板８３と電気的に接続されることで、配線基板８３、配線部材８４、配線基板８０、配線部材７２およびボンディングワイヤ７３を通じてターミナル２２とセンサチップ５０に形成された感歪素子などとの電気的な接続が行われている。このため、圧力センサ１００は、ターミナル２２を通じて自動車のＥＣＵなど、外部との信号のやりとりなどが可能になっている。   On the other hand, the connector part 2 is connected to the rear end part 12 of the case 1 via an O-ring 21. The connector portion 2 is made of resin or the like, and a metal terminal 22 is integrated with the connector portion 2 by insert molding or the like. The terminal 22 of the connector portion 2 is electrically connected to the wiring board 83 in the case 1, so that the terminal 22 can be connected to the terminal 22 through the wiring board 83, the wiring member 84, the wiring board 80, the wiring member 72, and the bonding wire 73. Electrical connection is made with a strain sensitive element formed on the sensor chip 50. For this reason, the pressure sensor 100 can exchange signals with the outside such as the ECU of the automobile through the terminal 22.

このように構成された圧力センサ１００は、ターミナル２２を介して電力供給を受けて作動する。そして、受圧用ダイアフラム１０が受けた被測定圧力となる燃焼圧に応じてセンサチップ５０から信号が出力されると、その信号がボンディングワイヤ７３や配線部材７２等を介してＩＣチップ８１に伝えられる。そして、ＩＣチップ８１に備えられた処理回路等によって信号処理が行われた後、その信号がボンディングワイヤ８２や配線基板８０、配線部材８４、配線基板８３およびターミナル２２を通じて出力される。これにより、外部に対して燃焼圧に応じた信号を伝えることが可能となる。   The pressure sensor 100 configured in this manner operates by receiving power supply via the terminal 22. When a signal is output from the sensor chip 50 according to the combustion pressure that is the pressure to be measured received by the pressure receiving diaphragm 10, the signal is transmitted to the IC chip 81 via the bonding wire 73, the wiring member 72, and the like. . Then, after signal processing is performed by a processing circuit or the like provided in the IC chip 81, the signal is output through the bonding wire 82, the wiring board 80, the wiring member 84, the wiring board 83, and the terminal 22. As a result, a signal corresponding to the combustion pressure can be transmitted to the outside.

続いて、本実施形態の圧力センサ１００に備えられる受圧用ダイアフラム１０の各部の寸法関係について、図２を参照して説明する。   Next, the dimensional relationship of each part of the pressure receiving diaphragm 10 provided in the pressure sensor 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図２に示すように、受圧用ダイアフラム１０は、外径寸法（外周壁１０ｄの外径）がφ５ｍｍ、内径寸法（凹部１０ｃの内径）がφ３．８ｍｍとされ、外周壁１０ｄの厚みおよび高さがそれぞれ０．６ｍｍと１．４ｍｍとされている。また、歪み部１０ｂの厚みが０．１５〜０．１８ｍｍ、好ましくは０．１５ｍｍとされている。具体的には、受圧用ダイアフラム１０は、圧力伝達部１０ａと外周壁１０ｄとの間において圧力伝達部１０ａを囲むように薄肉化された歪み部１０ｂが形成されているが、圧力伝達部１０ａから歪み部１０ｄに至る部位および歪み部１０ｄから外周壁１０ｄに至る部位はＲ形状とされている。このため、受圧用ダイアフラム１０のうちＲ形状部分を除いた位置が歪み部１０ｂとなり、この部分の厚みが０．１５〜０．１８ｍｍとされている。そして、Ｒ形状とされた部分はＲ（半径）＝０．２ｍｍとされており、圧力伝達部１０ａの径が圧力伝達部材６０の径と等しいφ１．０ｍｍとされているため、歪み部１０ｂの幅は０．８ｍｍ程度となっている。   As shown in FIG. 2, the pressure receiving diaphragm 10 has an outer diameter dimension (outer diameter of the outer peripheral wall 10d) of φ5 mm, an inner diameter dimension (inner diameter of the recess 10c) of φ3.8 mm, and the thickness and height of the outer peripheral wall 10d. Are 0.6 mm and 1.4 mm, respectively. Further, the thickness of the strained portion 10b is 0.15 to 0.18 mm, preferably 0.15 mm. Specifically, the pressure receiving diaphragm 10 is formed with a strained portion 10b that is thinned so as to surround the pressure transmitting portion 10a between the pressure transmitting portion 10a and the outer peripheral wall 10d. The part reaching the strained part 10d and the part extending from the strained part 10d to the outer peripheral wall 10d have an R shape. For this reason, the position excluding the R-shaped portion of the pressure receiving diaphragm 10 is the strained portion 10b, and the thickness of this portion is 0.15 to 0.18 mm. The R-shaped portion has R (radius) = 0.2 mm, and the diameter of the pressure transmission portion 10a is φ1.0 mm which is equal to the diameter of the pressure transmission member 60. The width is about 0.8 mm.

なお、歪み部１０ｂの厚みは、基本的には０．１５ｍｍに設定してあるが、多少厚くなる方に誤差が生じていてもセンサ出力に影響を与えないことを確認している。このため、歪み部１０ｂの厚みが０．１５ｍｍであると好ましいが、０．１５〜０．１８ｍｍの範囲内であれば構わない。   The thickness of the strained portion 10b is basically set to 0.15 mm, but it has been confirmed that even if an error occurs in the thicker portion, the sensor output is not affected. For this reason, although it is preferable that the thickness of the distortion | strained part 10b is 0.15 mm, it does not matter if it exists in the range of 0.15-0.18 mm.

このような寸法関係とすることにより、以下の効果を得ることができる。これについて図３〜図５を参照して説明する。   By adopting such a dimensional relationship, the following effects can be obtained. This will be described with reference to FIGS.

図３は、受圧用ダイアフラム１０に熱歪みが発生する要因となる応力を表した圧力センサ１００の部分断面図である。また、図４は、受圧用ダイアフラム１０を従来の寸法関係に設定したときに発生する熱歪みをＳＩＭ解析した結果を示す受圧用ダイアフラム１０の部分拡大図であり、図３の破線箇所の拡大図に相当する図である。図５は、受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄの厚みと圧力センサ１００の出力誤差との関係をＳＩＭ解析した結果を示した図である。   FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the pressure sensor 100 showing the stress that causes thermal distortion in the pressure receiving diaphragm 10. 4 is a partially enlarged view of the pressure receiving diaphragm 10 showing the result of SIM analysis of the thermal distortion generated when the pressure receiving diaphragm 10 is set to the conventional dimensional relationship, and is an enlarged view of the broken line portion of FIG. FIG. FIG. 5 is a diagram showing the result of SIM analysis of the relationship between the thickness of the outer peripheral wall 10 d of the pressure receiving diaphragm 10 and the output error of the pressure sensor 100.

図３に示すように、燃焼により、センサ先端部の側面に燃焼熱が伝わり、図中矢印で示したように、受圧用ダイアフラム１０のうちハウジング３０との接続箇所において熱歪みが生じる。そして、受圧用ダイアフラム１０を従来の寸法関係（外径φ４．３ｍｍ、内径３．８ｍｍ、外周壁１０ｄの厚み０．２５ｍｍ）とした場合には、図４に矢印で示すように、受圧用ダイアフラム１０の径方向および軸方向において熱歪みが生じる。このため、熱歪みの影響により、受圧用ダイアフラム１０に印加される燃焼圧に対する受圧用ダイアフラム１０の歪み部１０ｂの歪み量との関係に誤差が生じ、圧力センサ１００の出力誤差が発生する。なお、図５中の破線が熱歪み前の様子を示しており、受圧用ダイアフラム１０内に示した曲線が熱歪みの度合いを示した等歪線である。   As shown in FIG. 3, the combustion heat is transmitted to the side surface of the sensor tip as shown in FIG. 3, and as shown by the arrows in the drawing, thermal distortion occurs at the connection portion of the pressure receiving diaphragm 10 with the housing 30. When the pressure receiving diaphragm 10 has a conventional dimensional relationship (outer diameter φ 4.3 mm, inner diameter 3.8 mm, outer wall 10 d thickness 0.25 mm), as shown by the arrow in FIG. 4, the pressure receiving diaphragm 10 Thermal distortion occurs in the ten radial and axial directions. For this reason, due to the influence of thermal distortion, an error occurs in the relationship between the amount of distortion of the distortion portion 10b of the pressure receiving diaphragm 10 with respect to the combustion pressure applied to the pressure receiving diaphragm 10, and an output error of the pressure sensor 100 occurs. In addition, the broken line in FIG. 5 has shown the mode before a thermal strain, and the curve shown in the pressure-receiving diaphragm 10 is an isostrictive line which showed the degree of the thermal strain.

このような受圧用ダイアフラム１０の熱歪みによる圧力センサ１００の出力誤差を無くすためには、受圧用ダイアフラム１０の熱歪みを抑制すれば良い。ここで、受圧用ダイアフラム１０の熱歪みを確認してみると、歪み部１０ｂが最も大きく、この歪み部１０ｂを中心として外周壁１０ｄ側や圧力伝達部１０ａ側に行くに従って徐々に小さくなっている。ただし、外周壁１０ｄではハウジング３０との接合部位近傍において熱歪みが小さくなるが、外周壁１０ｄと歪み部１０ｂとの境界部においては熱歪みが大きい。このため、外周壁１０ｄにおける熱歪みを抑制することが受圧用ダイアフラム１０の熱歪みの抑制に繋がると言える。   In order to eliminate such an output error of the pressure sensor 100 due to the thermal distortion of the pressure receiving diaphragm 10, the thermal distortion of the pressure receiving diaphragm 10 may be suppressed. Here, when the thermal strain of the pressure receiving diaphragm 10 is confirmed, the strained portion 10b is the largest, and gradually decreases with the strained portion 10b toward the outer peripheral wall 10d side or the pressure transmitting portion 10a side. . However, in the outer peripheral wall 10d, the thermal strain is reduced in the vicinity of the joint portion with the housing 30, but the thermal strain is large in the boundary portion between the outer peripheral wall 10d and the strained portion 10b. For this reason, it can be said that suppressing thermal distortion in the outer peripheral wall 10d leads to suppression of thermal distortion of the pressure receiving diaphragm 10.

しかしながら、外周壁１０ｄの強度（剛性）は歪み部１０ｂの歪み量に関係し、外周壁１０ｄの強度が大きくなり過ぎると歪み部１０ｂの歪み量が小さくなり、反って出力誤差が発生する要因になり兼ねない。   However, the strength (rigidity) of the outer peripheral wall 10d is related to the strain amount of the strained portion 10b, and if the strength of the outer peripheral wall 10d becomes too large, the strain amount of the strained portion 10b becomes smaller, which causes an output error. It can be.

そこで、受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄの厚みを変化させ、出力誤差との関係を調べたところ、図５に示す結果となった。なお、図５に示した出力誤差（ｋＰａ）とは、圧力センサ１００の出力値として本来期待される値と実際の出力値（ＳＩＭ解析値）との差を意味している。   Therefore, when the thickness of the outer peripheral wall 10d of the pressure receiving diaphragm 10 was changed and the relationship with the output error was examined, the result shown in FIG. 5 was obtained. Note that the output error (kPa) shown in FIG. 5 means the difference between the value originally expected as the output value of the pressure sensor 100 and the actual output value (SIM analysis value).

図５に示されるように、外周壁１０ｄの厚みに応じて出力誤差が変異しており、外周壁１０ｄの厚みが０．６ｍｍとなるときを境界として、出力誤差が大きくなっている。これは、外周壁１０ｄの厚みが大きくなることによって外周壁１０ｄの強度が高まり、熱歪み量が減ったためである。その反面、外周壁１０ｄの厚みが０．６ｍｍを超えると、熱歪み量が減ったとしても、外周壁１０ｄの強度が大きくなり過ぎ、歪み部１０ｂの歪み量が小さくなって出力誤差が再び大きくなる。   As shown in FIG. 5, the output error varies depending on the thickness of the outer peripheral wall 10d, and the output error increases with the boundary when the thickness of the outer peripheral wall 10d is 0.6 mm. This is because the strength of the outer peripheral wall 10d is increased and the amount of thermal strain is reduced by increasing the thickness of the outer peripheral wall 10d. On the other hand, if the thickness of the outer peripheral wall 10d exceeds 0.6 mm, even if the amount of thermal strain is reduced, the strength of the outer peripheral wall 10d becomes too large, the distortion amount of the strained portion 10b decreases, and the output error increases again. Become.

したがって、出力誤差がほぼ０となる外周壁１０ｄの厚みが０．６ｍｍのときが圧力センサ１００の精度を最も高くできると言える。また、圧力センサ１００では、出力誤差の許容範囲が仕様によって決まっており、例えば１０ＭＰａに対して０．１ＭＰａ程度の出力誤差であれば良く、本実施形態の場合であれば、５０ｋＰａ以下の出力誤差であれば許容される。すなわち、受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄの厚みが０．５５〜０．６５ｍｍであれば良く、本実施形態ではその最適値である０．６ｍｍとしている。   Therefore, it can be said that the accuracy of the pressure sensor 100 can be maximized when the thickness of the outer peripheral wall 10d where the output error is substantially 0 is 0.6 mm. In the pressure sensor 100, the allowable range of the output error is determined by the specification. For example, the output error may be about 0.1 MPa with respect to 10 MPa. In the case of the present embodiment, the output error is 50 kPa or less. Is acceptable. That is, the thickness of the outer peripheral wall 10d of the pressure receiving diaphragm 10 may be 0.55 to 0.65 mm, and in this embodiment, the optimum value is 0.6 mm.

以上の説明したように、本実施形態の圧力センサ１００では、受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄの厚みを０．５５ｍｍ以上に設定している。このため、受圧用ダイアフラム１０の熱歪みを抑制することが可能となる。したがって、受圧用ダイアフラム１０の熱歪みにより被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制でき、圧力センサ１００にて精度良い圧力検出が行えるようにできる。   As described above, in the pressure sensor 100 of the present embodiment, the thickness of the outer peripheral wall 10d of the pressure receiving diaphragm 10 is set to 0.55 mm or more. For this reason, it becomes possible to suppress the thermal distortion of the pressure receiving diaphragm 10. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of deviation in the relationship between the sensor output and the magnitude of the pressure to be measured due to the thermal distortion of the pressure receiving diaphragm 10, and the pressure sensor 100 can perform accurate pressure detection.

さらに、受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄの厚みを０．６５ｍｍ以下に設定している。このため、外周壁１０ｄの強度が大きくなり過ぎ、歪み部１０ｂの歪み量が小さくなって出力誤差が再び大きくなることを抑制できる。したがって、圧力センサ１００の精度をより良くすることが可能となる。   Furthermore, the thickness of the outer peripheral wall 10d of the pressure receiving diaphragm 10 is set to 0.65 mm or less. For this reason, it can suppress that the intensity | strength of the outer peripheral wall 10d becomes large too much, the distortion amount of the distortion part 10b becomes small, and an output error becomes large again. Therefore, the accuracy of the pressure sensor 100 can be improved.

特に、本実施形態では、外周壁１０ｄの厚みを０．６ｍｍとしているため、熱歪みの影響や外周壁１０ｄの強度が大きくなり過ぎることを最も抑制でき、最も被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制できる。したがって、圧力センサ１００の精度を最も良くすることが可能となる。   In particular, in the present embodiment, since the thickness of the outer peripheral wall 10d is 0.6 mm, the influence of thermal distortion and the strength of the outer peripheral wall 10d can be suppressed most, and the sensor output with respect to the magnitude of the pressure to be measured most. It is possible to suppress the occurrence of deviation in the relationship. Therefore, the accuracy of the pressure sensor 100 can be maximized.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサ１００は、第１実施形態に対して受圧用ダイアフラム１０の形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The pressure sensor 100 of the present embodiment is obtained by changing the shape of the pressure receiving diaphragm 10 with respect to the first embodiment, and is otherwise the same as that of the first embodiment, and therefore, different parts from the first embodiment. Only explained.

図６は、本実施形態にかかる圧力センサ１００に備えられる受圧用ダイアフラム１０の断面図である。この図に示されるように、受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄの形状を第１実施形態に対して変更している。具体的には、外周壁１０ｄを段付き形状とし、外周壁１０ｄのうちの受圧面（歪み部１０ｂ）側の方の外径がハウジング３０との接合部側の外径よりも大きくなるようにしている。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the pressure receiving diaphragm 10 provided in the pressure sensor 100 according to the present embodiment. As shown in this figure, the shape of the outer peripheral wall 10d of the pressure receiving diaphragm 10 is changed with respect to the first embodiment. Specifically, the outer peripheral wall 10d has a stepped shape so that the outer diameter of the outer peripheral wall 10d on the pressure receiving surface (distorted portion 10b) side is larger than the outer diameter of the joint portion side with the housing 30. ing.

外周壁１０ｄの強度については、少なくとも歪み部１０ｂとの境界部において確保されていれば良く、ハウジング３０との接合部側ではそれ程強度が求められない。例えば外周壁１０ｄの高さ（＝１．４ｍｍ）の半分となる０．７ｍｍ以上において厚みが０．５５ｍｍ以上、好ましくは０．６ｍｍあれば良かった。   The strength of the outer peripheral wall 10d only needs to be ensured at least at the boundary portion with the strained portion 10b, and the strength is not so much required on the joint portion side with the housing 30. For example, the thickness should be 0.55 mm or more, preferably 0.6 mm at 0.7 mm or more, which is half the height (= 1.4 mm) of the outer peripheral wall 10d.

このように、受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄを段付き形状としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。   Thus, even if the outer peripheral wall 10d of the pressure receiving diaphragm 10 has a stepped shape, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサ１００も、第１実施形態に対して受圧用ダイアフラム１０の形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The pressure sensor 100 of the present embodiment is also obtained by changing the shape of the pressure receiving diaphragm 10 with respect to the first embodiment, and is otherwise the same as the first embodiment. Only explained.

図７は、本実施形態にかかる圧力センサ１００に備えられる受圧用ダイアフラム１０の断面図である。この図に示されるように、本実施形態でも受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄの形状を第１実施形態に対して変更している。具体的には、受圧面から外周壁１０ｄを突き出した形状としている。このように、外周壁１０ｄを受圧面から突き出した形状としても、外周壁１０ｄの強度を確保できるため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the pressure receiving diaphragm 10 provided in the pressure sensor 100 according to the present embodiment. As shown in this figure, also in this embodiment, the shape of the outer peripheral wall 10d of the pressure receiving diaphragm 10 is changed from that of the first embodiment. Specifically, the outer peripheral wall 10d protrudes from the pressure receiving surface. As described above, even when the outer peripheral wall 10d protrudes from the pressure receiving surface, the strength of the outer peripheral wall 10d can be ensured, and thus the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、圧力センサ１００を燃焼圧センサとして適用した場合について説明したが、他の被測定圧力を測定するためのものに対しても適用することができる。また、上記各実施形態では、圧力センサ１００を構成する各構成要素の一例を示したに過ぎず、適宜変更可能である。例えば、ハウジング３０と金属ステム４０とを別部材にて構成したが、これらを一部材で構成しても構わない。また、ハウジング３０とケース１とを別部材にて構成したが、これらを一部材にて構成しても構わない。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, the case where the pressure sensor 100 is applied as a combustion pressure sensor has been described. However, the present invention can also be applied to a device for measuring other measured pressures. Moreover, in each said embodiment, only an example of each component which comprises the pressure sensor 100 was shown, and it can change suitably. For example, the housing 30 and the metal stem 40 are configured as separate members, but may be configured as a single member. Moreover, although the housing 30 and the case 1 were comprised by the separate member, you may comprise these by one member.

本発明の第１実施形態にかかる圧力センサ１００の断面構成を示す図である。It is a figure showing the section composition of pressure sensor 100 concerning a 1st embodiment of the present invention. 図１に示す圧力センサ１００の先端の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the front-end | tip of the pressure sensor 100 shown in FIG. 受圧用ダイアフラム１０に熱歪みが発生する要因となる応力を表した圧力センサ１００の部分断面図である。4 is a partial cross-sectional view of the pressure sensor 100 showing stress that causes thermal distortion in the pressure receiving diaphragm 10. FIG. 受圧用ダイアフラム１０を従来の寸法関係に設定したときに発生する熱歪みをＳＩＭ解析した結果を示す受圧用ダイアフラム１０の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the pressure-receiving diaphragm 10 which shows the result of having analyzed the thermal distortion which generate | occur | produces when the pressure-receiving diaphragm 10 is set to the conventional dimensional relationship. 受圧用ダイアフラム１０の外周壁１０ｄの厚みと圧力センサ１００の出力誤差との関係をＳＩＭ解析した結果を示した図である。It is the figure which showed the result of SIM analysis about the relationship between the thickness of the outer peripheral wall of the pressure receiving diaphragm and the output error of the pressure sensor. 本発明の第２実施形態にかかる圧力センサ１００に備えられる受圧用ダイアフラム１０の断面図である。It is sectional drawing of the pressure-receiving diaphragm 10 with which the pressure sensor 100 concerning 2nd Embodiment of this invention is equipped. 本発明の第３実施形態にかかる圧力センサ１００に備えられる受圧用ダイアフラム１０の断面図である。It is sectional drawing of the pressure-receiving diaphragm 10 with which the pressure sensor 100 concerning 3rd Embodiment of this invention is equipped.

符号の説明Explanation of symbols

１ ケース
２ コネクタ部
１０ 受圧用ダイアフラム
１０ｄ 外周壁
１１ 先端部
１２ 後端部
２２ ターミナル
３０ ハウジング
４０ 金属ステム
５０ センサチップ
６０ 圧力伝達部材
７０ ホルダ
７２、８４ 配線部材
８０、８３ 配線基板
８１ ＩＣチップ
１００ 圧力センサ
２００ エンジン
２０１ 取付穴 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Connector part 10 Pressure-receiving diaphragm 10d Outer peripheral wall 11 Front-end | tip part 12 Rear-end part 22 Terminal 30 Housing 40 Metal stem 50 Sensor chip 60 Pressure transmission member 70 Holder 72, 84 Wiring member 80, 83 Wiring board 81 IC chip 100 Pressure Sensor 200 Engine 201 Mounting hole

Claims (10)

一面が被測定圧力を受ける受圧面となっており、この受圧面に前記被測定圧力を受けて歪む円形状の受圧用ダイアフラム（１０）と、
一端部が前記受圧用ダイアフラム（１０）の前記受圧面とは反対側の他面に接触している圧力伝達部材（６０）と、
前記圧力伝達部材（６０）の前記一端部とは反対の他端部側に設けられ、前記受圧用ダイアフラム（１０）が受けた被測定圧力に応じた力が前記圧力伝達部材（６０）を介して加えられることで、それに応じた信号を発生する感歪素子が形成されたセンサチップ（５０）と、
前記圧力伝達部材（６０）を囲む円筒状部材で構成され、一端部が前記受圧用ダイアフラム（１０）における前記受圧面とは反対側の他面に接合されたハウジング（３０）と、
前記圧力伝達部材（６０）における前記他端部と接触し、前記センサチップ（５０）が貼り付けられると共に、前記圧力伝達部材（６０）から加えられる前記被測定圧力に応じた力に基づいて変位することで前記センサチップ（５０）に対して前記被測定圧力に応じた力を伝える金属ステム（４０）と、
前記ハウジング（３０）に接合され、前記金属ステム（４０）および前記圧力伝達部材（６０）を収容する中空部を有する円筒状部材にて構成されたケース（１）と、を有し、
前記受圧用ダイアフラム（１０）は、前記圧力伝達部材（６０）の前記一端部と接触して前記被測定圧力に応じた圧力を伝える円形状の圧力伝達部（１０ａ）と、前記圧力伝達部（１０ａ）の周囲を囲むように前記圧力伝達部（１０ａ）よりも薄肉形成された歪み部（１０ｂ）と、前記受圧面と反対側に形成された凹部（１０ｃ）と、前記凹部（１０ｃ）の外壁を構成すると共に前記歪み部（１０ｂ）の外周を囲むように配置され、前記ハウジング（３０）に対して接合される外周壁（１０ｄ）と、を有し、該受圧用ダイアフラム（１０）の径方向における前記外周壁（１０ｄ）の厚みが０．５５ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする圧力センサ。 One surface is a pressure receiving surface that receives the pressure to be measured, and a circular pressure receiving diaphragm (10) that is distorted by receiving the pressure to be measured on the pressure receiving surface;
A pressure transmission member (60) whose one end is in contact with the other surface opposite to the pressure receiving surface of the pressure receiving diaphragm (10);
The pressure transmission member (60) is provided on the other end side opposite to the one end portion, and a force corresponding to the pressure to be measured received by the pressure receiving diaphragm (10) is transmitted through the pressure transmission member (60). A sensor chip (50) formed with a strain sensitive element that generates a signal in response thereto,
A housing (30) composed of a cylindrical member surrounding the pressure transmission member (60), and having one end joined to the other surface of the pressure receiving diaphragm (10) opposite to the pressure receiving surface;
The sensor chip (50) is affixed to contact with the other end of the pressure transmission member (60), and is displaced based on the force corresponding to the measured pressure applied from the pressure transmission member (60). A metal stem (40) for transmitting a force corresponding to the pressure to be measured to the sensor chip (50),
A case (1) constituted by a cylindrical member joined to the housing (30) and having a hollow portion for accommodating the metal stem (40) and the pressure transmission member (60);
The pressure receiving diaphragm (10) is in contact with the one end of the pressure transmission member (60) to transmit a pressure corresponding to the pressure to be measured (10a), and a pressure transmission unit (10a). A strain portion (10b) formed thinner than the pressure transmission portion (10a) so as to surround the periphery of 10a), a recess (10c) formed on the opposite side of the pressure receiving surface, and the recess (10c) An outer peripheral wall (10d) that is configured to form an outer wall and surround the outer periphery of the strained portion (10b) and is joined to the housing (30), and the pressure receiving diaphragm (10) A pressure sensor characterized in that a thickness of the outer peripheral wall (10d) in the radial direction is set to 0.55 mm or more. 前記受圧用ダイアフラム（１０）の径方向における前記外周壁（１０ｄ）の厚みが０．６５ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to claim 1, wherein a thickness of the outer peripheral wall (10d) in a radial direction of the pressure receiving diaphragm (10) is set to 0.65 mm or less. 前記外周壁（１０ｄ）は、前記受圧用ダイアフラム（１０）の軸方向において外径が変化させられた段付き形状とされ、該外周壁（１０ｄ）のうち前記受圧面側が該外周壁（１０ｄ）のうち前記ハウジング（３０）との接合部側よりも外径が大きくされていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。   The outer peripheral wall (10d) has a stepped shape with an outer diameter changed in the axial direction of the pressure receiving diaphragm (10), and the pressure receiving surface side of the outer peripheral wall (10d) is the outer peripheral wall (10d). 3. The pressure sensor according to claim 1, wherein an outer diameter of the pressure sensor is larger than that of a joint portion with the housing. 前記外周壁（１０ｄ）のうち前記受圧面から０．７ｍｍ以上の距離が前記外径が大きくされた部分とされていることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to claim 3, wherein a distance of 0.7 mm or more from the pressure receiving surface of the outer peripheral wall (10d) is a portion where the outer diameter is increased. 前記外周壁（１０ｄ）は、前記受圧用ダイアフラム（１０）の軸方向において前記受圧面から突き出した形状とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the outer peripheral wall (10d) has a shape protruding from the pressure receiving surface in an axial direction of the pressure receiving diaphragm (10). 前記受圧用ダイアフラム（１０）の径方向における前記外周壁（１０ｄ）の厚みが０．６ｍｍとされていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein a thickness of the outer peripheral wall (10d) in a radial direction of the pressure receiving diaphragm (10) is 0.6 mm. 前記歪み部（１０ｂ）の厚みは０．１５〜０．１８ｍｍとされ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。   The pressure sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein a thickness of the strain portion (10b) is 0.15 to 0.18 mm. 前記歪み部（１０ｂ）と前記圧力伝達部（１０ａ）との間および前記歪み部（１０ｂ）と前記外周壁（１０ｄ）との間はＲ形状とされることで前記歪み部（１０ｂ）よりも厚くされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の圧力センサ。   Between the strained portion (10b) and the pressure transmitting portion (10a) and between the strained portion (10b) and the outer peripheral wall (10d) is formed in an R shape so that it is more than the strained portion (10b). The pressure sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the pressure sensor is thickened. 前記受圧用ダイアフラム（１０）の径方向における前記歪み部（１０ｂ）の幅は０．８ｍｍとされていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein a width of the distortion portion (10b) in a radial direction of the pressure receiving diaphragm (10) is 0.8 mm. 前記ハウジング（３０）の前記一端側は前記凹部（１０ｃ）内に嵌め込まれており、該ハウジング（３０）における外周面と前記受圧用ダイアフラム（１０）の前記外周壁（１０ｄ）の外周面とが溶接されて接合されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の圧力センサ。   The one end side of the housing (30) is fitted into the recess (10c), and an outer peripheral surface of the housing (30) and an outer peripheral surface of the outer peripheral wall (10d) of the pressure receiving diaphragm (10) are connected. The pressure sensor according to claim 1, wherein the pressure sensor is joined by welding.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012505378A (en) * 2008-10-09 2012-03-01 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト Sensor membrane
US20170130650A1 (en) * 2014-03-27 2017-05-11 Citizen Finedevice Co., Ltd. Combustion pressure sensor and method of manufacturing same

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60177234A (en) * 1984-02-23 1985-09-11 Yokogawa Hokushin Electric Corp Pressure measuring device
JPS6235243U (en) * 1985-08-21 1987-03-02
JPH0425734A (en) * 1990-05-21 1992-01-29 Toyota Motor Corp Machining method for diaphragm
JPH04131722A (en) * 1990-09-21 1992-05-06 Toyota Motor Corp Pressure sensor and manufacture of pressure sensor
JPH04372832A (en) * 1991-06-21 1992-12-25 Ngk Spark Plug Co Ltd Pressure sensor
JP2001356061A (en) * 2000-06-14 2001-12-26 Denso Corp Semiconductor pressure sensor
JP2004347387A (en) * 2003-05-21 2004-12-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Pressure sensor
JP2005037383A (en) * 2003-06-26 2005-02-10 Kyocera Corp Ceramic diaphragm, method of manufacture thereof and pressure sensor
JP2007132696A (en) * 2005-11-08 2007-05-31 Denso Corp Pressure sensor and structure for mounting same
JP2007132697A (en) * 2005-11-08 2007-05-31 Denso Corp Pressure sensor
JP2008070190A (en) * 2006-09-13 2008-03-27 Denso Corp Pressure sensor
JP2008082823A (en) * 2006-09-27 2008-04-10 Denso Corp Pressure sensor

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60177234A (en) * 1984-02-23 1985-09-11 Yokogawa Hokushin Electric Corp Pressure measuring device
JPS6235243U (en) * 1985-08-21 1987-03-02
JPH0425734A (en) * 1990-05-21 1992-01-29 Toyota Motor Corp Machining method for diaphragm
JPH04131722A (en) * 1990-09-21 1992-05-06 Toyota Motor Corp Pressure sensor and manufacture of pressure sensor
JPH04372832A (en) * 1991-06-21 1992-12-25 Ngk Spark Plug Co Ltd Pressure sensor
JP2001356061A (en) * 2000-06-14 2001-12-26 Denso Corp Semiconductor pressure sensor
JP2004347387A (en) * 2003-05-21 2004-12-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Pressure sensor
JP2005037383A (en) * 2003-06-26 2005-02-10 Kyocera Corp Ceramic diaphragm, method of manufacture thereof and pressure sensor
JP2007132696A (en) * 2005-11-08 2007-05-31 Denso Corp Pressure sensor and structure for mounting same
JP2007132697A (en) * 2005-11-08 2007-05-31 Denso Corp Pressure sensor
JP2008070190A (en) * 2006-09-13 2008-03-27 Denso Corp Pressure sensor
JP2008082823A (en) * 2006-09-27 2008-04-10 Denso Corp Pressure sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012505378A (en) * 2008-10-09 2012-03-01 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト Sensor membrane
US20170130650A1 (en) * 2014-03-27 2017-05-11 Citizen Finedevice Co., Ltd. Combustion pressure sensor and method of manufacturing same
US10458328B2 (en) 2014-03-27 2019-10-29 Citizen Finedevice Co., Ltd. Welded combustion pressure sensor and method of manufacturing same

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