JP2014173995A - Pressure sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

Pressure sensor and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2014173995A
JP2014173995A JP2013046762A JP2013046762A JP2014173995A JP 2014173995 A JP2014173995 A JP 2014173995A JP 2013046762 A JP2013046762 A JP 2013046762A JP 2013046762 A JP2013046762 A JP 2013046762A JP 2014173995 A JP2014173995 A JP 2014173995A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
metal
metal case
preload
pressure sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013046762A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6056562B2 (en
Inventor
Koji Oya
晃示 大矢
Hisayuki Takeuchi
久幸 竹内
Ineo Toyoda
稲男 豊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2013046762A priority Critical patent/JP6056562B2/en
Publication of JP2014173995A publication Critical patent/JP2014173995A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6056562B2 publication Critical patent/JP6056562B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a preload applied to a sensor part while suppressing reduction in detection accuracy.SOLUTION: A metal case 20 is made to have a bottomed cylinder shape, and a diaphragm part 20b is constituted by a bottom part of the bottomed cylinder. The metal case 20 is covered with a diaphragm part 20b and exposed to a measurement medium, and includes a metal diaphragm 100 for transmitting a pressure of the measurement medium to the diaphragm part 20b. According to this constitution, a portion for supporting a preload applied from a preload applying member 30 and a portion for receiving the pressure of the measurement medium are constituted by different members. Consequently, even if a film thickness of the diaphragm part 20b is made thick so as to enable a large preload to be supported by a sensor part 50, the diaphragm part 20b is not exposed to the measurement medium, and less affected by heat distortion (temperature). Accordingly, it is possible to increase a preload applied to the sensor part 50 while suppressing reduction in detection accuracy.

Description

本発明は、メタルケース内にセンサ部が予荷重が印加された状態で配置される圧力センサおよびその製造方法に関し、特に、被取付部材としての自動車のエンジンに取り付けられ、当該エンジンにおける燃焼室内の圧力を検出するのに利用されると好適である。   The present invention relates to a pressure sensor disposed in a metal case in a state in which a preload is applied, and a method for manufacturing the same, and in particular, is attached to an automobile engine as a mounted member, It is preferably used for detecting pressure.

従来より、この種の圧力センサとして、次のような圧力センサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, the following pressure sensors have been proposed as this type of pressure sensor (see, for example, Patent Document 1).

例えば、この圧力センサは、両端が開口部とされたメタルケースを有し、メタルケースの一端部に開口部を閉塞するようにメタルダイヤフラムが溶接等されて備えられ、他端部側に予荷重印加部材が備えられている。そして、メタルダイヤフラムと予荷重印加部材との間に、メタルダイヤフラム側から荷重伝達部材、圧電材料で構成されるセンサ部が予荷重印加部材によって予荷重が印加された状態で配置されている。なお、荷重伝達部材およびセンサ部は、予荷重によって固定されており、互いに接合はされていない。   For example, this pressure sensor has a metal case with openings at both ends, a metal diaphragm is welded to one end of the metal case so as to close the opening, and a preload is provided at the other end. An application member is provided. And the sensor part comprised with a load transmission member and a piezoelectric material from the metal diaphragm side is arrange | positioned between the metal diaphragm and the preload application member in the state to which the preload was applied by the preload application member. The load transmitting member and the sensor unit are fixed by a preload and are not joined to each other.

このような圧力センサは、メタルダイヤフラムが測定媒体(圧力)に曝される状態でエンジンに取り付けられ、エンジンにおける燃焼室内の圧力を検出するのに用いられる。そして、メタルダイヤフラムが測定媒体を受圧すると、メタルダイヤフラムに発生する荷重が荷重伝達部材を介してセンサ部に伝達され、センサ部から圧力に応じたセンサ信号が出力される。   Such a pressure sensor is attached to the engine in a state where the metal diaphragm is exposed to the measurement medium (pressure), and is used to detect the pressure in the combustion chamber of the engine. When the metal diaphragm receives the measurement medium, a load generated on the metal diaphragm is transmitted to the sensor unit via the load transmitting member, and a sensor signal corresponding to the pressure is output from the sensor unit.

国際公開第2011/105084号International Publication No. 2011/105084

しかしながら、上記特許文献1の圧力センサでは、メタルダイヤフラムにて、予荷重印加部材から印加される予荷重を支持していると共に測定媒体を受圧しているため、予荷重をあまり大きくすることができない。大きな予荷重を支持できるようにメタルダイヤフラムの膜厚を厚くすると、メタルダイヤフラムの熱歪み(温度)の影響が大きくなり、検出精度が低下するためである。   However, in the pressure sensor of Patent Document 1, the preload applied from the preload application member is supported by the metal diaphragm and the measurement medium is received, so that the preload cannot be increased too much. . This is because if the thickness of the metal diaphragm is increased so that a large preload can be supported, the influence of thermal distortion (temperature) of the metal diaphragm increases and the detection accuracy decreases.

このため、燃焼室内において異常燃焼による突発的な衝撃圧がメタルダイヤフラムに印加された場合、衝撃圧によってメタルダイヤフラムと荷重伝達部材との間、荷重伝達部材とセンサ部との間等、部材間に瞬間的な空間(浮き)が発生することがある。この場合、荷重伝達部材およびセンサ部が元の位置に戻るときの衝突によってセンサ部が破壊される可能性があるという問題がある。   For this reason, when a sudden impact pressure due to abnormal combustion is applied to the metal diaphragm in the combustion chamber, the impact pressure causes a gap between the members such as between the metal diaphragm and the load transmission member, between the load transmission member and the sensor unit, etc. Instantaneous space (floating) may occur. In this case, there exists a problem that a sensor part may be destroyed by the collision when a load transmission member and a sensor part return to an original position.

本発明は上記点に鑑みて、検出精度の低下を抑制しつつ、センサ部に印加する予荷重を大きくできる圧力センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the pressure sensor which can enlarge the preload applied to a sensor part, and its manufacturing method, suppressing the fall of detection accuracy in view of the said point.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、開口部を有する有底筒状とされ、底部がダイヤフラム部(20b)となるメタルケース(20)と、メタルケースの開口部側に接合された予荷重印加部材(30)と、圧電材料で構成され、予荷重印加部材から予荷重が印加された状態でメタルケース内に配置されているセンサ部(50)と、ダイヤフラム部とセンサ部との間に配置され、ダイヤフラム部に印加された荷重をセンサ部に伝達する荷重伝達部材(40)とを備え、メタルケースには、ダイヤフラム部を覆い、測定媒体に曝されると共に測定媒体の圧力をダイヤフラム部に伝達するメタルダイヤフラム(100)が備えられていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, a metal case (20) having a bottomed cylindrical shape having an opening, the bottom portion being a diaphragm portion (20b), and an opening side of the metal case are provided. A bonded preload application member (30), a sensor unit (50) made of a piezoelectric material and disposed in the metal case in a state in which the preload is applied from the preload application member, a diaphragm unit, and a sensor And a load transmission member (40) for transmitting the load applied to the diaphragm portion to the sensor portion. The metal case covers the diaphragm portion and is exposed to the measurement medium and is also measured by the measurement medium. The metal diaphragm (100) which transmits this pressure to a diaphragm part is provided.

これによれば、メタルケースが有底筒状とされており、ダイヤフラム部にて予荷重印加部材から印加される予荷重を支持し、メタルダイヤフラムにて測定媒体を受圧する構造となる。つまり、予荷重印加部材から印加される予荷重を支持する部分と、測定媒体を受圧する部分とが別部材にて構成されている。また、ダイヤフラム部はメタルダイヤフラムにて覆われており、測定媒体に曝されない。   According to this, the metal case has a bottomed cylindrical shape, and the diaphragm portion supports the preload applied from the preload application member, and receives the measurement medium with the metal diaphragm. That is, the portion that supports the preload applied from the preload application member and the portion that receives the measurement medium are configured as separate members. Further, the diaphragm portion is covered with a metal diaphragm and is not exposed to the measurement medium.

このため、センサ部に大きな予荷重を支持できるようにダイヤフラム部の膜厚を厚くしても、ダイヤフラム部は測定媒体に曝されないため、熱歪み(温度)の影響が少ない。したがって、検出精度が低下することを抑制しつつ、センサ部に大きな予荷重を印加できる。これにより、燃焼室内で異常燃焼による突発的な衝撃圧が発生しても、荷重伝達部材とセンサ部との間等の部材間で空間(浮き)が発生することを抑制でき、センサ部が破壊されることを抑制できる。   For this reason, even if the film thickness of the diaphragm part is increased so that a large preload can be supported by the sensor part, the diaphragm part is not exposed to the measurement medium, so that the influence of thermal strain (temperature) is small. Therefore, it is possible to apply a large preload to the sensor unit while suppressing a decrease in detection accuracy. As a result, even if sudden impact pressure due to abnormal combustion occurs in the combustion chamber, it is possible to suppress the occurrence of space (floating) between members such as between the load transmission member and the sensor unit, and the sensor unit is destroyed. Can be suppressed.

また、請求項14は、請求項1ないし13のいずれか1つに記載の圧力センサの製造方法に関するものであり、メタルケース内にダイヤフラム部側から荷重伝達部材、センサ部を順に配置する工程と、メタルケースに、荷重伝達部材、センサ部に所定の予荷重が印加されるように、予荷重印加部材を配置し、そのままメタルケースと予荷重印加部材とを接合する工程と、メタルケースに、ダイヤフラム部を覆うようにメタルダイヤフラムを接合する工程とを行うことを特徴としている。   A fourteenth aspect of the present invention relates to a method for manufacturing the pressure sensor according to any one of the first to thirteenth aspects, the step of sequentially arranging the load transmitting member and the sensor unit from the diaphragm side in the metal case; In the metal case, the load transmission member, the preload application member is arranged so that a predetermined preload is applied to the sensor unit, and the metal case and the preload application member are joined as they are, And a step of joining the metal diaphragm so as to cover the diaphragm portion.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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 means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第1実施形態における圧力センサの断面図である。It is sectional drawing of the pressure sensor in 1st Embodiment of this invention. 図1に示す領域Aの拡大図である。It is an enlarged view of the area | region A shown in FIG. 図1に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the pressure sensor shown in FIG. 本発明の第2実施形態における圧力センサの断面図である。It is sectional drawing of the pressure sensor in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態における圧力センサの断面図である。It is sectional drawing of the pressure sensor in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態における圧力センサの断面図である。It is sectional drawing of the pressure sensor in 4th Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態における圧力センサの断面図である。It is sectional drawing of the pressure sensor in other embodiment of this invention.

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、同一符号を付して説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の圧力センサは、例えば、被取付部材としての自動車のエンジンに取り付けられ、当該エンジンにおける燃焼室内の圧力を検出するのに利用されると好適である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The pressure sensor of the present embodiment is preferably attached to, for example, an automobile engine as a member to be attached and used to detect the pressure in the combustion chamber of the engine.

図1に示されるように、圧力センサは、両端が開口部10a、10bとされた中空部を有する円筒状のハウジング10を備えている。本実施形態のハウジング10は、円筒状の本体部11と、当該本体部11よりも内径および外径が短くされ、外周壁面に被取付部材にネジ結合可能なネジ部13が形成された細長円筒状のパイプ部12とを有している。このようなハウジング10は、例えば、SUS630等の金属が切削や冷間鍛造等により一体成型されて構成される。   As shown in FIG. 1, the pressure sensor includes a cylindrical housing 10 having a hollow portion having openings 10 a and 10 b at both ends. The housing 10 of the present embodiment includes a cylindrical main body 11 and an elongated cylinder having an inner diameter and an outer diameter shorter than the main body 11 and a screw portion 13 that can be screwed to an attached member on an outer peripheral wall surface. And a pipe-shaped portion 12. Such a housing 10 is configured by integrally molding a metal such as SUS630 by cutting or cold forging.

また、パイプ部12の先端部(ハウジング10の開口部10a)には、先端部に向かって径が小さくなるテーパ状とされ、ネジ部13が被取付部材にネジ結合されたときに測定媒体をシールする圧力シール部14が形成されている。そして、パイプ部12のうち圧力シール部14よりも先端側の端部には、開口部20aおよび中空部を有する有底筒状とされ、底部が薄肉のダイヤフラム部20bとされたメタルケース20が備えられている。このメタルケース20は、中空部がパイプ部12の中空部と連通されるように、パイプ部12の先端部とレーザ溶接等されて接合されている。   The tip of the pipe portion 12 (the opening 10a of the housing 10) is tapered so that the diameter decreases toward the tip, and the measurement medium is used when the screw portion 13 is screwed to the attached member. A pressure seal portion 14 for sealing is formed. And the metal case 20 made into the bottomed cylindrical shape which has the opening part 20a and the hollow part in the edge part of the front end side rather than the pressure seal part 14 among the pipe parts 12, and the bottom part was made into the thin-walled diaphragm part 20b. Is provided. The metal case 20 is joined to the tip end portion of the pipe portion 12 by laser welding or the like so that the hollow portion communicates with the hollow portion of the pipe portion 12.

そして、図1および図2に示されるように、メタルケース20には、開口部20a側に予荷重印加部材30が配置され、ダイヤフラム部20bと予荷重印加部材30との間に、ダイヤフラム部20b側から荷重伝達部材40、センサ部50、電極60、絶縁部材70が予荷重印加部材30から予荷重が印加された状態で配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the metal case 20 has a preload applying member 30 disposed on the opening 20a side, and the diaphragm portion 20b is interposed between the diaphragm portion 20b and the preload applying member 30. From the side, the load transmission member 40, the sensor unit 50, the electrode 60, and the insulating member 70 are arranged in a state where a preload is applied from the preload application member 30.

荷重伝達部材40は、先細り形状とされ、軸方向に沿った断面が台形状となる円錐体とされている。そして、先端側の一面40aがダイヤフラム部20bと当接するように配置されている。このような荷重伝達部材40は、SUS630等の金属が切削や冷間鍛造等されて構成される。   The load transmission member 40 has a tapered shape and is a cone having a trapezoidal cross section along the axial direction. And it arrange | positions so that the one surface 40a of the front end side may contact | abut with the diaphragm part 20b. Such a load transmission member 40 is configured by cutting or cold forging a metal such as SUS630.

センサ部50は、水晶等の圧電材料にて構成された円板状の圧電素子であって圧力に応じたセンサ信号(電荷)を出力するものであり、表裏面に金属薄膜(図示せず)が形成されている。そして、外径Dが荷重伝達部材40における底面側の外径Dより短くされており、荷重伝達部材40の底面側の一面(センサ部50と対向する一面)40bの内縁部に配置されている。つまり、荷重伝達部材40の底面側の一面40bにおける外縁部は、センサ部50から突出して露出している。なお、本実施形態では、センサ部50の表裏面が本発明の荷重伝達部材30と対向する一面および当該一面と反対側の一面に相当している。 The sensor unit 50 is a disk-shaped piezoelectric element made of a piezoelectric material such as quartz, and outputs a sensor signal (charge) according to pressure, and a metal thin film (not shown) on the front and back surfaces. Is formed. Then, and an outer diameter D c is shorter than the outer diameter D b of the bottom side of the load transmission member 40 is disposed on the inner edge portion of 40b (a surface facing the sensor unit 50) the bottom one surface side of the load transmitting member 40 ing. That is, the outer edge portion of the one surface 40 b on the bottom surface side of the load transmitting member 40 protrudes from the sensor portion 50 and is exposed. In the present embodiment, the front and back surfaces of the sensor unit 50 correspond to one surface facing the load transmitting member 30 of the present invention and one surface opposite to the one surface.

電極60は、SUS630等の金属にて構成された円板部に凸部60aを有する形状とされており、センサ部50と反対側に凸部60aが位置するようにセンサ部50上に配置されている。具体的には、円板部の外径Dがセンサ部50の外径Dより長くされており、センサ部50と対向する一面60bの内縁部に配置されている。つまり、センサ部50と対向する一面60bにおける外縁部は、センサ部50から突出して露出している。そして、電極60における凸部60aは銅線等の信号線80とはんだ(図示せず)等を介して電気的に接続されており、信号線80にセンサ信号を伝達するようになっている。 The electrode 60 has a shape having a convex portion 60a in a disc portion made of metal such as SUS630, and is disposed on the sensor portion 50 so that the convex portion 60a is located on the opposite side to the sensor portion 50. ing. Specifically, the outer diameter D d of the disk portion is longer than the outer diameter D c of the sensor unit 50, and is arranged on the inner edge portion of the one surface 60 b that faces the sensor unit 50. In other words, the outer edge portion on the one surface 60 b facing the sensor unit 50 protrudes from the sensor unit 50 and is exposed. The convex portion 60 a of the electrode 60 is electrically connected to a signal line 80 such as a copper wire via solder (not shown) or the like, and transmits a sensor signal to the signal line 80.

絶縁部材70は、電極60と予荷重印加部材30とを絶縁するものでアルミナ等で構成されており、貫通孔70aが形成された円環状とされている。そして、貫通孔70aに凸部60aが挿入されるように電極60上に配置されている。   The insulating member 70 insulates the electrode 60 from the preload applying member 30 and is made of alumina or the like, and has an annular shape in which a through hole 70a is formed. And it arrange | positions on the electrode 60 so that the convex part 60a may be inserted in the through-hole 70a.

予荷重印加部材30は、中空部を有する両端が開口部とされた円筒状とされており、荷重伝達部材40、センサ部50、電極60、絶縁部材70に所定の予荷重を印加した状態でメタルケース20とレーザ溶接等されて接合されている。そして、信号線80は、予荷重印加部材30の中空部を介してハウジング10内に引き出されている。なお、予荷重印加部材30は、SUS630等の金属にて構成されている。   The preload application member 30 has a cylindrical shape with both ends having hollow portions and openings, and a predetermined preload is applied to the load transmission member 40, the sensor unit 50, the electrode 60, and the insulating member 70. The metal case 20 is joined by laser welding or the like. The signal line 80 is drawn into the housing 10 through the hollow portion of the preload application member 30. Note that the preload application member 30 is made of metal such as SUS630.

また、メタルケース20内には、側面に沿ってポリイミド等で構成された円筒状の絶縁チューブ90が配置されており、メタルケース20と荷重伝達部材40、センサ部50、電極60との絶縁が図れるようになっている。   In addition, a cylindrical insulating tube 90 made of polyimide or the like is disposed along the side surface in the metal case 20 to insulate the metal case 20 from the load transmission member 40, the sensor unit 50, and the electrode 60. It can be planned.

さらに、メタルケース20には、外壁面における底部側の外縁部に凹部20cが形成されており、ダイヤフラム部20bを覆うように、一部が凹部20cに嵌合された状態でメタルダイヤフラム100が備えられている。   Further, the metal case 20 is provided with a metal diaphragm 100 in which a recess 20c is formed in the outer edge of the bottom side of the outer wall surface, and a part of the metal case 100 is fitted in the recess 20c so as to cover the diaphragm 20b. It has been.

具体的には、メタルダイヤフラム100は、開口部を有する有底筒状であって底部が測定媒体の圧力に応じて荷重を発生させる構成とされ、膜厚tがダイヤフラム部20bの膜厚tより薄くされている。そして、底部の略中央部にダイヤフラム部20b側に突出する伝達部100aを有し、伝達部100aがダイヤフラム部20bと当接すると共に開口部側の端部が凹部20cに嵌合されつつ、開口部側の端部がメタルケース20とレーザ溶接等で接合されている。さらに、詳述すると、メタルダイヤフラム100は、メタルケース20からの予荷重が予荷重印加部材30からセンサ部50等に印加される予荷重より小さくなるように、メタルケース20に接合されている。なお、メタルダイヤフラム100は、SUS630等の金属にて構成されている。 Specifically, the metal diaphragm 100 is a bottomed cylindrical shape having an opening portion is configured to bottom to generate a load in accordance with the pressure of the measurement medium, the film thickness t a of the diaphragm portion 20b a thickness t It is thinner than b . And, it has a transmission part 100a projecting to the diaphragm part 20b side at a substantially central part of the bottom part, the transmission part 100a abuts on the diaphragm part 20b, and the end part on the opening part side is fitted into the concave part 20c, while the opening part The end on the side is joined to the metal case 20 by laser welding or the like. More specifically, the metal diaphragm 100 is joined to the metal case 20 so that the preload from the metal case 20 is smaller than the preload applied from the preload application member 30 to the sensor unit 50 and the like. The metal diaphragm 100 is made of a metal such as SUS630.

また、図1に示されるように、ハウジング10における開口部10bには、Oリング110を介してコネクタ部材120が組みつけられている。このコネクタ部材120は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の樹脂にて構成された略円柱部材とされており、一端部に凹部120aが形成されていると共に他端部に開口部120bが形成されている。   As shown in FIG. 1, the connector member 120 is assembled to the opening 10 b in the housing 10 via an O-ring 110. The connector member 120 is a substantially cylindrical member made of a resin such as PPS (polyphenylene sulfide), and has a recess 120a at one end and an opening 120b at the other end. .

そして、コネクタ部材120は、一端部側がハウジング10の開口部10bに挿入され、ハウジング10における開口部10b側の開口端部11aがかしめられることにより、ハウジング10と一体化されている。   The connector member 120 is integrated with the housing 10 by inserting one end of the connector member 120 into the opening 10b of the housing 10 and caulking the opening end 11a of the housing 10 on the opening 10b side.

また、コネクタ部材120には、複数本のターミナル121が備えられており、各ターミナル121はインサートモールドによりコネクタ部材120と一体に成形されることによってコネクタ部材120内に保持されている。具体的には、ターミナル121は、コネクタ部材120を貫通するように保持されており、一端部が凹部120a内に突出すると共に他端部が開口部120b内に突出している。   The connector member 120 is provided with a plurality of terminals 121, and each terminal 121 is held in the connector member 120 by being integrally formed with the connector member 120 by insert molding. Specifically, the terminal 121 is held so as to penetrate the connector member 120, and one end portion protrudes into the recess 120a and the other end portion protrudes into the opening 120b.

さらに、コネクタ部材120の一端部には、凹部120aを閉塞するようにセラミック基板等からなる配線基板130が備えられている。この配線基板130は、表裏面に配線パターン(図示せず)が形成されており、表裏面に形成された配線パターンがスルーホールに埋め込まれた電極(図示せず)を介して電気的に接続されている。   Furthermore, a wiring substrate 130 made of a ceramic substrate or the like is provided at one end of the connector member 120 so as to close the recess 120a. The wiring board 130 has wiring patterns (not shown) formed on the front and back surfaces, and the wiring patterns formed on the front and back surfaces are electrically connected via electrodes (not shown) embedded in through holes. Has been.

配線基板130の表面(メタルケース20側の一面)には、センサ信号を増幅したり調整したりする制御回路131が搭載されている。そして、制御回路131は、予荷重印加部材30の中空部を介してハウジング10内に引き出された信号線80とはんだ(図示せず)等を介して電気的に接続されていると共に、配線基板130の表面に形成された配線パターンとボンディングワイヤ132を介して電気的に接続されている。   A control circuit 131 for amplifying and adjusting the sensor signal is mounted on the surface of the wiring board 130 (one surface on the metal case 20 side). The control circuit 131 is electrically connected to the signal line 80 drawn into the housing 10 through the hollow portion of the preload application member 30 via solder (not shown), etc. The wiring pattern formed on the surface of 130 is electrically connected via the bonding wire 132.

また、凹部120aから露出するターミナル121の一端部は、配線基板130の裏面に形成された配線パターンとはんだ140を介して電気的に接続され、開口部120bから露出するターミナル121の他端部は、図示しない外部配線部材等に接続されるようになっている。   One end of the terminal 121 exposed from the recess 120a is electrically connected to the wiring pattern formed on the back surface of the wiring board 130 via the solder 140, and the other end of the terminal 121 exposed from the opening 120b is These are connected to an external wiring member (not shown).

以上が本実施形態における圧力センサの構成である。このような圧力センサは、被取付部材としての自動車のエンジンにネジ部13がネジ結合されて取り付けられ、当該エンジンにおける燃焼室内の圧力を検出するのに用いられる。そして、メタルダイヤフラム100に圧力が印加されると、伝達部100a、ダイヤフラム部20b(メタルケース20)、荷重伝達部材40を介してセンサ部50にメタルダイヤフラム100に発生した荷重が伝達される。このため、圧電材料で構成されたセンサ部50にて分極が発生し、圧力に応じたセンサ信号(電荷)が信号線80を介して制御回路131に伝達されて圧力の検出が行われる。なお、ダイヤフラム部20bは、メタルダイヤフラム100にて覆われており、測定媒体に曝されない。   The above is the configuration of the pressure sensor in the present embodiment. Such a pressure sensor is attached to a vehicle engine as a member to be attached by screwing the screw portion 13 and is used to detect the pressure in the combustion chamber of the engine. When pressure is applied to the metal diaphragm 100, the load generated on the metal diaphragm 100 is transmitted to the sensor unit 50 via the transmission unit 100 a, the diaphragm unit 20 b (metal case 20), and the load transmission member 40. For this reason, polarization occurs in the sensor unit 50 made of a piezoelectric material, and a sensor signal (charge) corresponding to the pressure is transmitted to the control circuit 131 via the signal line 80 to detect the pressure. The diaphragm portion 20b is covered with the metal diaphragm 100 and is not exposed to the measurement medium.

続いて、上記圧力センサの製造方法について図3を参照しつつ説明する。まず、図3(a)に示されるように、メタルケース20内に絶縁チューブ90を配置すると共に、ダイヤフラム部20b側から順に荷重伝達部材40、センサ部50、電極60、絶縁部材70を順に配置する。なお、この工程では、荷重伝達部材40、センサ部50、電極60、絶縁部材70は順に積層されているのみであり、固定されていない。   Next, a method for manufacturing the pressure sensor will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, the insulating tube 90 is disposed in the metal case 20, and the load transmitting member 40, the sensor unit 50, the electrode 60, and the insulating member 70 are sequentially disposed from the diaphragm portion 20b side. To do. In this step, the load transmission member 40, the sensor unit 50, the electrode 60, and the insulating member 70 are only laminated in order, and are not fixed.

次に、図3(b)に示されるように、メタルケース20の開口部20a側から予荷重印加部材30を軽圧入して荷重伝達部材40、センサ部50、電極60、絶縁部材70に所定の予荷重を印加し、この状態のままメタルケース20と予荷重印加部材30とをレーザ溶接等により接合する。   Next, as shown in FIG. 3B, the preload application member 30 is lightly press-fitted from the opening 20 a side of the metal case 20, and the load transmission member 40, the sensor unit 50, the electrode 60, and the insulating member 70 are predetermined. In this state, the metal case 20 and the preload application member 30 are joined by laser welding or the like.

続いて、図3(c)に示されるように、メタルケース20の凹部20cにメタルダイヤフラム100の開口部側の端部を嵌合させると共にメタルケース20からの予荷重が予荷重印加部材30からセンサ部50等に印加される予荷重より小さくなるように調整しつつ、メタルケース20にメタルダイヤフラム100を接合する。   Subsequently, as shown in FIG. 3C, the end of the opening side of the metal diaphragm 100 is fitted into the recess 20 c of the metal case 20, and the preload from the metal case 20 is applied from the preload application member 30. The metal diaphragm 100 is joined to the metal case 20 while adjusting so as to be smaller than the preload applied to the sensor unit 50 and the like.

その後は、特に図示しないが、パイプ部12の先端部にメタルケース20をレーザ溶接等により接合し、ハウジング10にコネクタ部材120を組み付けることにより、上記圧力センサが製造される。   Thereafter, although not particularly illustrated, the pressure sensor is manufactured by joining the metal case 20 to the tip of the pipe portion 12 by laser welding or the like and assembling the connector member 120 to the housing 10.

以上説明したように、本実施形態では、メタルケース20が有底筒状とされており、ダイヤフラム部20bにて予荷重印加部材30から印加される予荷重を支持し、メタルダイヤフラム100にて測定媒体を受圧している。つまり、予荷重印加部材30から印加される予荷重を支持する部分と、測定媒体を受圧する部分とが別部材にて構成されている。また、ダイヤフラム部20bは、メタルダイヤフラム100にて覆われているために測定媒体に曝されず、測定媒体に曝されるメタルダイヤフラム100の膜厚tは、ダイヤフラム部20bの膜厚tより薄くされている。 As described above, in the present embodiment, the metal case 20 has a bottomed cylindrical shape, supports the preload applied from the preload application member 30 by the diaphragm portion 20b, and is measured by the metal diaphragm 100. The medium is received. That is, the part that supports the preload applied from the preload application member 30 and the part that receives the pressure of the measurement medium are configured as separate members. Further, the diaphragm portion 20b is not exposed to the measurement medium because they are covered with metal diaphragm 100, the thickness t a of the metal diaphragm 100 exposed to the measurement medium, than the thickness t a of the diaphragm portion 20b It is thinned.

このため、センサ部50に大きな予荷重を支持できるようにダイヤフラム部20bの膜厚tを厚くしても、ダイヤフラム部20bは測定媒体に曝されないため、熱歪み(温度)の影響が少ない。また、測定媒体に曝されるメタルダイヤフラム100も、膜厚tがダイヤフラム部20bの膜厚tより薄くされており、熱歪み(温度)の影響が少ない。 Therefore, even when increasing the thickness t b of the diaphragm portion 20b so as to be able to support a large preload to the sensor unit 50, since the diaphragm portion 20b is not exposed to the measurement medium, is less affected heat distortion (temperature). Further, the metal diaphragm 100 exposed to the measurement medium also, the film thickness t a are thinner than the thickness t a of the diaphragm portion 20b, a small effect of thermal strain (temperature).

したがって、検出精度が低下することを抑制しつつ、センサ部50に大きな予荷重を印加できる。これにより、燃焼室内で異常燃焼による突発的な衝撃圧が発生しても、荷重伝達部材40とセンサ部50との間等の部材間で空間(浮き)が発生することを抑制でき、センサ部50が破壊されることを抑制できる。   Therefore, a large preload can be applied to the sensor unit 50 while suppressing a decrease in detection accuracy. Thereby, even if a sudden impact pressure due to abnormal combustion occurs in the combustion chamber, it is possible to suppress the occurrence of a space (floating) between members such as between the load transmission member 40 and the sensor unit 50. 50 can be prevented from being destroyed.

また、メタルケース20が有底筒状とされているため、メタルダイヤフラム100がメタルケース20から剥離したとしても、荷重伝達部材40、センサ部50、電極60、絶縁部材70、絶縁チューブ90がメタルケース20外に落下することを抑制できる。   Further, since the metal case 20 has a bottomed cylindrical shape, even if the metal diaphragm 100 is peeled off from the metal case 20, the load transmission member 40, the sensor unit 50, the electrode 60, the insulating member 70, and the insulating tube 90 are made of metal. It can suppress falling out of the case 20.

さらに、メタルダイヤフラム100は、開口部側の端部が凹部20cに嵌合されつつ、メタルケース20に接合されている。このため、メタルケース20とメタルダイヤフラム100との位置ずれを抑制でき、メタルダイヤフラム100に発生した荷重を効率よくダイヤフラム部20bに伝達することができる。   Furthermore, the metal diaphragm 100 is joined to the metal case 20 while the end on the opening side is fitted in the recess 20c. For this reason, position shift with the metal case 20 and the metal diaphragm 100 can be suppressed, and the load which generate | occur | produced in the metal diaphragm 100 can be efficiently transmitted to the diaphragm part 20b.

そして、メタルダイヤフラム100は、メタルケース20からの予荷重が予荷重印加部材30からセンサ部50等に印加される予荷重より小さくなるように、メタルケース20に接合されている。このため、メタルダイヤフラム100の膜厚tを薄くでき、熱歪み(温度)の影響をさらに低減できる。 The metal diaphragm 100 is joined to the metal case 20 so that the preload from the metal case 20 is smaller than the preload applied from the preload application member 30 to the sensor unit 50 and the like. Therefore, it reduce the film thickness t a of the metal diaphragm 100, it is possible to further reduce the influence of thermal strain (temperature).

また、荷重伝達部材40、センサ部50、電極60は、外径の関係が、D、D>Dとされ、荷重伝達部材40の一面40bおよび電極60の一面60bが露出している。つまり、荷重伝達部材40の一面40bおよび電極60の一面60bがセンサ部50から突出している。このため、D、D<Dとされ、センサ部50の外縁部が荷重伝達部材40および電極60から突出している場合と比較して、センサ部50に荷重伝達部材40および電極60から均一な荷重を印加できると共に、センサ部50の外縁部に応力集中が発生することを抑制できる。 Further, the load transmission member 40, the sensor unit 50, the electrode 60, the relationship of the outer diameter, D b, is a D d> D c, one surface 60b of one surface 40b and the electrode 60 of the load transmission member 40 is exposed . That is, one surface 40 b of the load transmission member 40 and one surface 60 b of the electrode 60 protrude from the sensor unit 50. For this reason, it is set as Db , Dd < Dc , and compared with the case where the outer edge part of the sensor part 50 protrudes from the load transmission member 40 and the electrode 60, it is from the load transmission member 40 and the electrode 60 to the sensor part 50. A uniform load can be applied, and the occurrence of stress concentration at the outer edge of the sensor unit 50 can be suppressed.

さらに、荷重伝達部材40は、軸方向に沿った断面が台形状となる円錐体とされ、先端側の一面40aがダイヤフラム部20bと当接し、底面側の一面40bがセンサ部50と当接している。このため、設計の自由度を向上させることができる。すなわち、上記のような圧力センサでは、メタルケース20には、メタルケース20の底部と側面との連結部分に大きな応力が発生しやすい。また、上記のように、荷重伝達部材40とセンサ部50との外径は、D>Dとされていることが好ましい。このため、荷重伝達部材40をD>Dとなる円筒状とした場合、メタルケース20の底部と側面との連結部分と荷重伝達部材40とが近接しすぎるために連結部分の応力の影響を受けないような新たな設計が必要となるが、荷重伝達部材40を上記形状とすることにより、設計の自由度を向上させることができる。 Further, the load transmitting member 40 is a cone having a trapezoidal cross section along the axial direction, the one surface 40 a at the tip side is in contact with the diaphragm portion 20 b, and the one surface 40 b is in contact with the sensor portion 50. Yes. For this reason, the freedom degree of design can be improved. In other words, in the pressure sensor as described above, a large stress is likely to be generated in the metal case 20 at the connecting portion between the bottom portion and the side surface of the metal case 20. Further, as described above, it is preferable that the outer diameters of the load transmission member 40 and the sensor unit 50 satisfy D b > D c . For this reason, when the load transmission member 40 has a cylindrical shape that satisfies D b > D c , the connection portion between the bottom portion and the side surface of the metal case 20 and the load transmission member 40 are too close to each other, and therefore the influence of the stress of the connection portion. However, the design flexibility can be improved by forming the load transmission member 40 in the above-described shape.

そして、センサ部50の表裏面には、金属薄膜が形成されている。このため、電極60に安定した電荷伝達を実現できると共に、センサ部50の表裏面のうねり等を吸収して安定した荷重伝達も実現できる。   A metal thin film is formed on the front and back surfaces of the sensor unit 50. For this reason, stable charge transfer to the electrode 60 can be realized, and stable load transfer can be realized by absorbing undulations on the front and back surfaces of the sensor unit 50.

また、ハウジング10のうちネジ部13とメタルケース20との接合部分との間に圧力シール部14が形成されている。このため、メタルケース20に圧力シール部14を形成する場合と比較して、ハウジング10からメタルケース20が剥離することを抑制できる。すなわち、圧力センサを被取付部材にネジ結合して取り付ける場合、締め付けトルクは、ネジ部13と圧力シール部14との間に発生する。したがって、メタルケース20に圧力シール部14を形成した場合は、ネジ部13と圧力シール部14との間の溶接箇所(ハウジング10とメタルケース20との接合部分)に締め付けトルクが印加されてハウジング10からメタルケース20が剥離してしまう可能性があるが、ハウジング10のうちネジ部13とメタルケース20との接合部分との間にシール部14を形成することにより、ハウジング10からメタルケース20が剥離することを抑制できる。   A pressure seal portion 14 is formed between the screw portion 13 and the joint portion of the metal case 20 in the housing 10. For this reason, compared with the case where the pressure seal part 14 is formed in the metal case 20, it can suppress that the metal case 20 peels from the housing 10. FIG. That is, when the pressure sensor is attached to the attached member by screwing, the tightening torque is generated between the screw portion 13 and the pressure seal portion 14. Therefore, when the pressure seal portion 14 is formed on the metal case 20, a tightening torque is applied to the welded portion (joint portion between the housing 10 and the metal case 20) between the screw portion 13 and the pressure seal portion 14 so that the housing The metal case 20 may be peeled off from the housing 10, but by forming the seal portion 14 between the screw portion 13 and the joint portion of the metal case 20 in the housing 10, the metal case 20 is removed from the housing 10. Can be prevented from peeling.

さらに、本実施形態では、圧力センサを製造する際、メタルケース20に予荷重印加部材30を軽圧入してセンサ部50等に予荷重を印加しているため、安定した荷重伝達面を形成できる。   Furthermore, in the present embodiment, when the pressure sensor is manufactured, the preload applying member 30 is lightly press-fitted into the metal case 20 and the preload is applied to the sensor unit 50 and the like, so that a stable load transmission surface can be formed. .

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して荷重伝達部材40の構成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、ここでは説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the configuration of the load transmission member 40 is changed with respect to the first embodiment, and the other aspects are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

図4に示されるように、本実施形態では、ダイヤフラム部20bのうち荷重伝達部材40側と反対側の略中央部にメタルケース20側に突出する当接部20dが備えられている。具体的には、当接部20dは、突出方向と平行となる側面を有し、ダイヤフラム部20bとの連結部分が側面およびダイヤフラム部20bにおける面方向に対して傾斜している。そして、突出方向と直交する方向の断面において、突出方向先端側の断面積よりダイヤフラム部20bとの連結部分の段面積の方が大きくされている。本実施形態では、当接部20dとダイヤフラム部20bとの連結部分は、いわゆるR面とされている。なお、図4では、当接部20dとダイヤフラム部20bとの連結部分がR面とされているものを図示しているが、当接部20dとダイヤフラム部20bとの連結部分がいわゆるC面とされていてもよい。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, a contact portion 20 d that protrudes toward the metal case 20 is provided at a substantially central portion of the diaphragm portion 20 b opposite to the load transmission member 40 side. Specifically, the contact portion 20d has a side surface that is parallel to the protruding direction, and a connecting portion with the diaphragm portion 20b is inclined with respect to the side surface and the surface direction of the diaphragm portion 20b. And in the cross section in the direction orthogonal to the protruding direction, the step area of the connecting portion with the diaphragm portion 20b is made larger than the cross-sectional area on the leading end side in the protruding direction. In the present embodiment, the connecting portion between the contact portion 20d and the diaphragm portion 20b is a so-called R surface. In FIG. 4, the connection portion between the contact portion 20 d and the diaphragm portion 20 b is illustrated as an R surface, but the connection portion between the contact portion 20 d and the diaphragm portion 20 b is a so-called C surface. May be.

そして、メタルダイヤフラム100は、伝達部100aが当接部20dと当接するようにメタルケース20に配置されており、当接部20dおよび伝達部100aを介して荷重がダイヤフラム部20bに伝達されるようになっている。なお、図4は、図1中の領域Aの拡大図に相当している。   The metal diaphragm 100 is disposed in the metal case 20 so that the transmission part 100a contacts the contact part 20d, and the load is transmitted to the diaphragm part 20b via the contact part 20d and the transmission part 100a. It has become. 4 corresponds to an enlarged view of region A in FIG.

これによれば、ダイヤフラム部20bでは、当接部20dとダイヤフラム部20bとの連結部分に最も大きな応力が発生する。このため、ダイヤフラム部20bが直接伝達部100aと接触する場合と比較して、ダイヤフラム部20bのうち荷重伝達部材40と接触する箇所が曲がり難くなり、ダイヤフラム部20bと荷重伝達部材40との安定な接触を確保できる。   According to this, in the diaphragm part 20b, the largest stress is generated in the connection part between the contact part 20d and the diaphragm part 20b. For this reason, compared with the case where the diaphragm part 20b contacts the transmission part 100a directly, the location which contacts the load transmission member 40 among the diaphragm parts 20b becomes difficult to bend, and the diaphragm part 20b and the load transmission member 40 are stable. Contact can be secured.

また、当接部20dを備えることによって最も大きな応力が発生する箇所が規定されるため、当該箇所の要件等によって予荷重の大きさを決定でき、設計の自由度を向上できる。   Moreover, since the location where the largest stress is generated is provided by providing the contact portion 20d, the size of the preload can be determined according to the requirements of the location, and the degree of freedom in design can be improved.

さらに、当接部20dを備えることによってカウンタートルクが発生し易くなる。このため、例えば、メタルケース20の側面の厚さが部分的に異なっていたとしても、メタルケース20の軸方向(図2中紙面上下方向)を法線方向とする平面に対して、ダイヤフラム部20bが予荷重によって傾くことを抑制でき、荷重伝達部材40との安定な接触を確保できる。   Furthermore, the counter torque is easily generated by providing the contact portion 20d. For this reason, for example, even if the thickness of the side surface of the metal case 20 is partially different, the diaphragm portion with respect to a plane whose normal direction is the axial direction of the metal case 20 (the vertical direction in FIG. 2) 20b can be prevented from being tilted by the preload, and stable contact with the load transmitting member 40 can be ensured.

そして、当接部20dは、ダイヤフラム部20bとの連結部分がR面(C面)とされているため、連結部分に最も大きな応力が発生するものの、最大応力を小さくできる。   And since the contact part 20d makes the connection part with the diaphragm part 20b into the R surface (C surface), although the largest stress generate | occur | produces in a connection part, it can make a maximum stress small.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に対して、当接部20dおよび伝達部100aの形状を変更したものであり、その他に関しては第2実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is different from the second embodiment in the shapes of the contact portion 20d and the transmission portion 100a, and the other aspects are the same as those of the second embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

図5に示されるように、本実施形態では、当接部20dおよび伝達部100aは、それぞれ突出方向の先端面が曲面とされている。そして、当接部20dおよび伝達部100aは、互いにヘルツ接触している。なお、図5は、図1中の領域Aの拡大図に相当している。   As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the abutting portion 20 d and the transmission portion 100 a each have a curved tip surface in the protruding direction. The contact portion 20d and the transmission portion 100a are in Hertz contact with each other. FIG. 5 corresponds to an enlarged view of the area A in FIG.

これによれば、ダイヤフラム部20bとメタルダイヤフラム100とが面接触している場合と比較して、伝達部100aから当接部20dへの荷重の伝達性を向上できる。   According to this, compared with the case where the diaphragm part 20b and the metal diaphragm 100 are surface-contacting, the transmissibility of the load from the transmission part 100a to the contact part 20d can be improved.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して荷重伝達部材40の構成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、ここでは説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the configuration of the load transmission member 40 is changed with respect to the first embodiment, and the other aspects are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

図6に示されるように、本実施形態では、ダイヤフラム部20bの略中部に荷重伝達部材40が備えられており、メタルケース20と荷重伝達部材40とが一体化されている。このようなメタルケース20は、SUS630等の金属が切削や冷間鍛造等により一体成型されて構成される。なお、図6は、図1中の領域Aの拡大図に相当している。   As shown in FIG. 6, in the present embodiment, a load transmission member 40 is provided in a substantially middle portion of the diaphragm portion 20 b, and the metal case 20 and the load transmission member 40 are integrated. Such a metal case 20 is configured by integrally molding a metal such as SUS630 by cutting or cold forging. FIG. 6 corresponds to an enlarged view of region A in FIG.

これによれば、メタルケース20と荷重伝達部材40とが別部材とされている場合と比較して、荷重伝達部材40のうちセンサ部50と接触する箇所が曲がり難くなり、ダイヤフラム部20bと荷重伝達部材40との安定な接触を確保できる。また、部品点数の削減を図ることもできる。   According to this, compared with the case where the metal case 20 and the load transmission member 40 are separate members, the portion of the load transmission member 40 that contacts the sensor unit 50 is less likely to bend, and the diaphragm 20b and the load Stable contact with the transmission member 40 can be ensured. In addition, the number of parts can be reduced.

(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.

例えば、図7に示されるように、メタルダイヤフラム100に伝達部100aが備えられておらず、ダイヤフラム部20bに上記第2実施形態の当接部20dがメタルダイヤフラム100と当接するように備えられ、荷重が当接部20dを介してダイヤフラム部20bに伝達されるようにしてもよい。なお、図7は、図1中の領域Aの拡大図に相当している。   For example, as shown in FIG. 7, the transmission part 100 a is not provided in the metal diaphragm 100, and the contact part 20 d of the second embodiment is provided in the diaphragm part 20 b so as to contact the metal diaphragm 100, The load may be transmitted to the diaphragm portion 20b through the contact portion 20d. FIG. 7 corresponds to an enlarged view of the area A in FIG.

また、上記第1実施形態において、荷重伝達部材40、センサ部50、電極60の外径の関係が、D、D<Dとされていてもよい。また、メタルダイヤフラム100は、メタルケース20からの予荷重が予荷重印加部材30からセンサ部50等に印加される予荷重以上となるようにメタルケース20に接合されていてもよい。さらに、上記第2、第3実施形態において、当接部20dとダイヤフラム部20bとの連結部分がダイヤフラム部20bの面方向に対して垂直とされていてもよい。そして、上記第1〜第4実施形態において、荷重伝達部材40、センサ部50、電極60とメタルケース20の側面との間に所定の隙間が形成されて絶縁性が確保できていれば絶縁チューブ90は備えられていなくてもよい。このような構成としても、ダイヤフラム部20bを覆うメタルダイヤフラム100が備えられていることにより、本発明の効果を得ることができる。 In the first embodiment, the load transmission member 40, the sensor unit 50, the relationship of the outer diameter of the electrode 60, D b, or may be a D d <D c. The metal diaphragm 100 may be joined to the metal case 20 so that the preload from the metal case 20 is equal to or greater than the preload applied from the preload application member 30 to the sensor unit 50 or the like. Furthermore, in the said 2nd, 3rd embodiment, the connection part of 20 d of contact parts and the diaphragm part 20b may be perpendicular | vertical with respect to the surface direction of the diaphragm part 20b. And in the said 1st-4th embodiment, if the predetermined clearance gap is formed between the load transmission member 40, the sensor part 50, the electrode 60, and the side surface of the metal case 20, and insulation can be ensured, it is an insulation tube. 90 may not be provided. Even in such a configuration, the effect of the present invention can be obtained by providing the metal diaphragm 100 covering the diaphragm portion 20b.

さらに、上記各実施形態において、荷重伝達部材40は円錐体でなくてもよく、角錐体でもよい。同様に、センサ部50は矩形板状でもよく、電極60は矩形板状部に凸部60aを有する形状であってもよい。   Furthermore, in each said embodiment, the load transmission member 40 does not need to be a cone, and may be a pyramid. Similarly, the sensor unit 50 may have a rectangular plate shape, and the electrode 60 may have a shape having a convex portion 60a on the rectangular plate portion.

そして、上記各実施形態を組み合わせることもできる。例えば、上記第4実施形態を上記第2、第3実施形態に組み合わせ、メタルケース20と荷重伝達部材40とを一体化してもよい。   The above embodiments can be combined. For example, the metal case 20 and the load transmission member 40 may be integrated by combining the fourth embodiment with the second and third embodiments.

20 メタルケース
20a 開口部
20b ダイヤフラム部
30 予荷重印加部材
40 荷重伝達部材
50 センサ部
100 メタルダイヤフラム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Metal case 20a Opening part 20b Diaphragm part 30 Preload application member 40 Load transmission member 50 Sensor part 100 Metal diaphragm

Claims (17)

開口部(20a)を有する有底筒状とされ、底部がダイヤフラム部(20b)となるメタルケース(20)と、
前記メタルケースの開口部側に接合された予荷重印加部材(30)と、
圧電材料で構成され、前記予荷重印加部材から予荷重が印加された状態で前記メタルケース内に配置されているセンサ部(50)と、
前記ダイヤフラム部と前記センサ部との間に配置され、前記ダイヤフラム部に印加された荷重を前記センサ部に伝達する荷重伝達部材(40)と、を備え、
前記メタルケースには、前記ダイヤフラム部を覆い、測定媒体に曝されると共に前記測定媒体を受圧して前記ダイヤフラム部に前記荷重を伝達するメタルダイヤフラム(100)が備えられていることを特徴とする圧力センサ。
A metal case (20) having a bottomed cylindrical shape having an opening (20a), the bottom being a diaphragm (20b);
A preload application member (30) joined to the opening side of the metal case;
A sensor unit (50) made of a piezoelectric material and disposed in the metal case in a state in which a preload is applied from the preload application member;
A load transmission member (40) disposed between the diaphragm portion and the sensor portion and configured to transmit a load applied to the diaphragm portion to the sensor portion;
The metal case is provided with a metal diaphragm (100) that covers the diaphragm portion, is exposed to the measurement medium, receives the measurement medium, and transmits the load to the diaphragm portion. Pressure sensor.
前記メタルダイヤフラムのうち前記測定媒体を受圧する部分の膜厚(t)が前記ダイヤフラム部の膜厚(t)より薄く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。 2. The pressure sensor according to claim 1, wherein a film thickness (t a ) of a portion of the metal diaphragm that receives the measurement medium is made thinner than a film thickness (t b ) of the diaphragm portion. 前記メタルダイヤフラムは、前記測定媒体の圧力に応じて前記荷重を発生させる底部を有する有底筒状とされ、前記底部に前記ダイヤフラム部側に突出する伝達部(100a)を有し、
前記ダイヤフラム部には、前記伝達部から前記荷重が伝達され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 metal diaphragm has a bottomed cylindrical shape having a bottom portion that generates the load according to the pressure of the measurement medium, and has a transmission portion (100a) that protrudes toward the diaphragm portion on the bottom portion,
The pressure sensor according to claim 1, wherein the load is transmitted from the transmission unit to the diaphragm unit.
前記メタルケースは、外壁面における前記底部側の外縁部に凹部(20c)が形成され、
前記メタルダイヤフラムは、開口部側の端部が前記凹部に嵌合されつつ、前記メタルケースに備えら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 metal case is formed with a recess (20c) at the outer edge on the bottom side of the outer wall surface,
The pressure sensor according to claim 3, wherein the metal diaphragm is provided in the metal case while an end portion on an opening side is fitted in the concave portion.
前記ダイヤフラム部は、前記メタルダイヤフラムの底部側に突出し、前記伝達部と当接する当接部(20d)を有し、
前記ダイヤフラム部には、記伝達部および前記当接部を介して前記荷重が伝達されることを特徴とする請求項3または4に記載の圧力センサ。
The diaphragm portion has a contact portion (20d) that protrudes toward the bottom side of the metal diaphragm and contacts the transmission portion;
5. The pressure sensor according to claim 3, wherein the load is transmitted to the diaphragm portion through the transmission portion and the contact portion.
前記伝達部および前記当接部は、それぞれ突出方向の先端面が曲面とされており、互いにヘルツ接触していることを特徴とする請求項5に記載の圧力センサ。   6. The pressure sensor according to claim 5, wherein the transmitting portion and the abutting portion each have a curved tip surface in the protruding direction and are in hertz contact with each other. 前記当接部は、前記突出方向と平行となる側面を有し、前記ダイヤフラム部との連結部分が前記側面および前記ダイヤフラム部における面方向に対して傾斜しており、突出方向と直交する方向の断面において、突出方向先端側の断面積より前記連結部分の段面積の方が大きくされていることを特徴とする請求項5または6に記載の圧力センサ。   The contact portion has a side surface parallel to the protruding direction, and a connecting portion with the diaphragm portion is inclined with respect to the surface direction of the side surface and the diaphragm portion, and is in a direction orthogonal to the protruding direction. The pressure sensor according to claim 5 or 6, wherein in the cross section, the step area of the connecting portion is larger than the cross-sectional area at the front end side in the protruding direction. 前記荷重伝達部材は、前記センサ部と当接する一面(40b)を有し、前記一面の内縁部が前記センサ部と当接すると共に外縁部が前記センサ部より突出して露出し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。   The load transmitting member has one surface (40b) that contacts the sensor portion, and an inner edge portion of the one surface contacts the sensor portion and an outer edge portion protrudes from the sensor portion and is exposed. The pressure sensor according to any one of claims 1 to 7. 前記荷重伝達部材は、前記ダイヤフラム部と当接する部分の面積が前記センサ部と当接する部分の面積より小さくされた錐体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。   9. The load transmitting member according to claim 1, wherein the load transmitting member is a cone whose area in contact with the diaphragm is smaller than the area in contact with the sensor. The pressure sensor described in 1. 前記センサ部と前記予荷重印加部材との間には、前記センサ部と電気的に接続される電極(60)が配置され、
前記電極は、前記センサ部と当接する一面(60b)を有し、前記一面の内縁部が前記センサ部と当接すると共に外縁部が前記センサ部より突出して露出し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。
Between the sensor part and the preload application member, an electrode (60) electrically connected to the sensor part is disposed,
The electrode has one surface (60b) in contact with the sensor portion, an inner edge portion of the one surface is in contact with the sensor portion, and an outer edge portion protrudes from the sensor portion and is exposed. Item 10. The pressure sensor according to any one of Items 1 to 9.
前記メタルダイヤフラムに前記メタルケースから印加される予荷重は、前記予荷重印加部材から前記センサ部に印加される予荷重より小さくされていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の圧力センサ。   The preload applied to the metal diaphragm from the metal case is made smaller than the preload applied to the sensor unit from the preload application member. The pressure sensor described in 1. 前記センサ部は、前記荷重伝達部材と対向する一面および当該一面と反対側の一面に金属薄膜が形成されていることを特徴とする請求項1ないし11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 11, wherein the sensor unit includes a metal thin film formed on one surface facing the load transmitting member and one surface opposite to the one surface. 前記ダイヤフラム部と前記荷重伝達部材とは、一体化されていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1つに記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to claim 1, wherein the diaphragm portion and the load transmission member are integrated. 開口部(10a)を有する筒状とされ、当該開口部側の端部に前記メタルケースが接合されるハウジング(10)を備え、
前記ハウジングには、被取付部材に対してネジ結合されるネジ部(13)が形成されていると共に、前記メタルケースとの接合部分と前記ネジ部との間に前記被取付部材との隙間をシールする圧力シール部(14)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の圧力センサ。
It has a cylindrical shape having an opening (10a), and includes a housing (10) to which the metal case is joined at an end on the opening side.
The housing is formed with a screw portion (13) that is screw-coupled to the attached member, and a gap between the attached portion and the screw portion between the metal case and the attached member. The pressure sensor according to any one of claims 1 to 13, wherein a pressure seal portion (14) for sealing is formed.
請求項1ないし14のいずれか1つに記載の圧力センサの製造方法において、
前記メタルケース内に前記ダイヤフラム部側から前記荷重伝達部材、前記センサ部を順に配置する工程と、
前記メタルケースに、前記荷重伝達部材、前記センサ部に所定の予荷重が印加されるように前記予荷重印加部材を配置し、そのまま前記メタルケースと前記予荷重印加部材とを接合する工程と、
前記メタルケースに、前記ダイヤフラム部を覆うように前記メタルダイヤフラムを接合する工程と、を行うことを特徴とする圧力センサの製造方法。
In the manufacturing method of the pressure sensor according to any one of claims 1 to 14,
Arranging the load transmitting member and the sensor part in order from the diaphragm part side in the metal case;
Placing the preload application member on the metal case so that a predetermined preload is applied to the load transmitting member and the sensor unit, and joining the metal case and the preload application member as they are;
And a step of joining the metal diaphragm to the metal case so as to cover the diaphragm portion.
前記メタルダイヤフラムを接合する工程では、前記メタルケースから印加される予荷重が前記予荷重印加部材から前記センサ部に印加される予荷重より小さくなるように、前記メタルケースに前記メタルダイヤフラムを接合することを特徴とする請求項15に記載の圧力センサの製造方法。   In the step of joining the metal diaphragm, the metal diaphragm is joined to the metal case so that a preload applied from the metal case is smaller than a preload applied from the preload application member to the sensor unit. The method of manufacturing a pressure sensor according to claim 15. 前記予荷重印加部材を配置する工程では、前記メタルケースに前記予荷重印加部材を軽圧入して前記荷重伝達部材および前記センサ部に前記所定の予荷重を印加することを特徴とする請求項15または16に記載の圧力センサの製造方法。


16. The step of disposing the preload application member includes lightly press-fitting the preload application member into the metal case and applying the predetermined preload to the load transmission member and the sensor unit. Or the manufacturing method of the pressure sensor of 16.


JP2013046762A 2013-03-08 2013-03-08 Pressure sensor and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP6056562B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013046762A JP6056562B2 (en) 2013-03-08 2013-03-08 Pressure sensor and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013046762A JP6056562B2 (en) 2013-03-08 2013-03-08 Pressure sensor and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014173995A true JP2014173995A (en) 2014-09-22
JP6056562B2 JP6056562B2 (en) 2017-01-11

Family

ID=51695339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013046762A Expired - Fee Related JP6056562B2 (en) 2013-03-08 2013-03-08 Pressure sensor and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6056562B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017116352A (en) * 2015-12-22 2017-06-29 シチズンファインデバイス株式会社 Thermal strain measuring method and thermal strain measuring apparatus
JP2017138202A (en) * 2016-02-03 2017-08-10 サーパス工業株式会社 Pressure detector
JP2017138201A (en) * 2016-02-03 2017-08-10 サーパス工業株式会社 Pressure detector
CN110646025A (en) * 2018-06-27 2020-01-03 长野计器株式会社 Physical quantity measuring device
JP2020134456A (en) * 2019-02-25 2020-08-31 シチズンファインデバイス株式会社 Pressure detector, piezo-electric module, internal combustion engine having pressure detector and method for manufacturing piezo-electric module

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6083337B2 (en) * 2013-07-01 2017-02-22 株式会社豊田中央研究所 Pressure sensor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3423711A1 (en) * 1983-07-07 1985-01-17 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH, Prof. Dr.Dr.h.c. Hans List, Graz Pickup for measuring hot media, and method for installing it
JPH0442753Y2 (en) * 1985-03-22 1992-10-09
JP3123796B2 (en) * 1991-04-27 2001-01-15 日本特殊陶業株式会社 Piezoelectric sensor
JP4244861B2 (en) * 2004-05-17 2009-03-25 株式会社デンソー Pressure detection device
JP4638934B2 (en) * 2008-10-10 2011-02-23 株式会社豊田中央研究所 Pressure sensor
JP4638659B2 (en) * 2003-05-21 2011-02-23 株式会社豊田中央研究所 Pressure sensor
JP5191217B2 (en) * 2006-11-22 2013-05-08 ピエツォクリスト・アドヴァンスト・ゼンゾリクス・ゲー・エム・ベー・ハー Piezoelectric pressure sensor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3423711A1 (en) * 1983-07-07 1985-01-17 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH, Prof. Dr.Dr.h.c. Hans List, Graz Pickup for measuring hot media, and method for installing it
JPH0442753Y2 (en) * 1985-03-22 1992-10-09
JP3123796B2 (en) * 1991-04-27 2001-01-15 日本特殊陶業株式会社 Piezoelectric sensor
JP4638659B2 (en) * 2003-05-21 2011-02-23 株式会社豊田中央研究所 Pressure sensor
JP4244861B2 (en) * 2004-05-17 2009-03-25 株式会社デンソー Pressure detection device
JP5191217B2 (en) * 2006-11-22 2013-05-08 ピエツォクリスト・アドヴァンスト・ゼンゾリクス・ゲー・エム・ベー・ハー Piezoelectric pressure sensor
JP4638934B2 (en) * 2008-10-10 2011-02-23 株式会社豊田中央研究所 Pressure sensor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017116352A (en) * 2015-12-22 2017-06-29 シチズンファインデバイス株式会社 Thermal strain measuring method and thermal strain measuring apparatus
JP2017138202A (en) * 2016-02-03 2017-08-10 サーパス工業株式会社 Pressure detector
JP2017138201A (en) * 2016-02-03 2017-08-10 サーパス工業株式会社 Pressure detector
CN110646025A (en) * 2018-06-27 2020-01-03 长野计器株式会社 Physical quantity measuring device
JP2020134456A (en) * 2019-02-25 2020-08-31 シチズンファインデバイス株式会社 Pressure detector, piezo-electric module, internal combustion engine having pressure detector and method for manufacturing piezo-electric module
JP7166194B2 (en) 2019-02-25 2022-11-07 シチズンファインデバイス株式会社 Pressure detector, piezoelectric module

Also Published As

Publication number Publication date
JP6056562B2 (en) 2017-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6056562B2 (en) Pressure sensor and manufacturing method thereof
JP6318605B2 (en) Assembly structure of joint structure with welded part
JP4848904B2 (en) Pressure sensor
EP2827117B1 (en) Internal combustion engine fitted with combustion pressure detection device
JP2008064529A (en) Pressure sensitive sensor
JP5820759B2 (en) Method for manufacturing pressure detection device, method for manufacturing internal combustion engine with pressure detection device
JP2017146138A (en) Pressure detection unit and pressure sensor using the same
JP2010139148A (en) Glow plug with combustion pressure sensor and internal combustion engine
JP6703850B2 (en) Pressure detection unit and pressure sensor using the same
JP4835353B2 (en) Pressure sensor
JP2013174211A (en) Combustion pressure detection device, and internal combustion engine with the same
JP2007040749A (en) Pressure sensing system
JP2013174553A (en) Pressure detection device, and internal combustion engine equipped with pressure detection device
JP2009063256A (en) Glow plug with combustion pressure sensor
JP2006208087A (en) Pressure sensor
JP6554979B2 (en) Pressure sensor
JP2008122129A (en) Pressure sensor
JP2013195163A (en) Internal combustion engine with combustion pressure detection device and combustion pressure detection device
JP5359647B2 (en) In-cylinder pressure detector
JP5883691B2 (en) Internal combustion engine with combustion pressure detector
JP6314766B2 (en) Physical quantity sensor and manufacturing method thereof
JP2008076155A (en) Pressure sensor
JP7429513B2 (en) pressure detection device
JP2023049395A (en) Pressure sensing device
JP2010122036A (en) Pressure sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161121

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6056562

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees