JP2015040779A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】被水環境で使用される圧力センサにおいて、圧力媒体が導入されるケースの開口部の開口端から氷柱が成長したとしても開口部の閉塞を防止することができる構造を提供する。【解決手段】圧力センサ１は、センサチップ１０が収容室４２に収容された第２ケース４０と、第２ケース４０に取り付けられたカバー７０と、を有している。カバー７０は、カバー７０は、板部７１の外壁７３の一部が突出していると共に中空部７４が第２ケース４０に設けられた圧力導入通路４３を介して収容室４２に繋がった突出部７２を有している。また、カバー７０は、突出部７２のうち鉛直方向における地面側が開口すると共に中空部７４と外部とを繋ぐ開口部７５と、開口部７５の開口端７６にそれぞれ離間して設けられていると共に鉛直方向における地面側に延設された一対の仕切り部７７、７８と、を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、被水環境で使用される圧力センサに関する。

従来より、被水環境で使用される圧力センサが、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、凹部を有するケース本体と、凹部に配置されると共に圧力媒体の圧力を検出するセンサ素子と、ケース本体の凹部を閉じるようにケース本体に固定されたカバーと、を備えた圧力センサの構成が提案されている。

カバーは、ケース本体に固定される板部と、当該板部から突出していると共にケース本体の凹部に圧力媒体を導く通路部と、を有している。そして、通路部は、カバーに水が掛かったときに凹部に水が浸入しないように、地面側に開口した開口部を有している。つまり、通路部は傘のような構造になっている。

特開２００９−４２０５６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、通路部の開口部が水滴の流れの下流側に位置しているので、通路部の外壁を伝った水滴が開口部の開口端のいずれかの位置で氷結した場合、氷結部分を起点として氷柱が成長してしまう。そして、開口部の開口端のうち異なる位置でそれぞれ独立して成長した氷柱の先端が繋がることで、いずれ開口部が閉塞してしまうという問題がある。これにより、センサ素子に圧力媒体を導くことができなくなり、圧力検出ができなくなる。

特に、圧力センサが車両のドアに収容されると共に、ドアに対する衝突を検出する側突圧センサとして構成されている場合は、ドアに対する衝突を常に検出できるようにしておくことが望まれる。

本発明は上記点に鑑み、被水環境で使用される圧力センサにおいて、圧力媒体が導入されるケースの開口部の開口端から氷柱が成長したとしても開口部の閉塞を防止することができる構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両のドアに収容されると共に、ドアに対する側突を検出する側突検知用センサとして構成された圧力センサであって、ドアに対する側突に基づいて変化する圧力媒体の圧力を検出するセンサチップ（１０）を備えている。また、圧力センサは、鉛直方向に平行な方向に配置される鉛直面（４１）と、センサチップ（１０）を収容すると共に圧力媒体が導入される収容室（４２）と、を有するケース（４０、７０）を備えている。

そして、ケース（４０、７０）は、外壁（７３）の一部が突出して設けられていると共に、収容室（４２）に繋がった中空部（７４）が設けられた突出部（７２）と、突出部（７２）のうち鉛直方向における地面側が開口すると共に、中空部（７４）と外部とを繋ぐ開口部（７５）と、を有している。さらに、ケース（４０、７０）は、開口部（７５）の開口端（７６）にそれぞれ離間して設けられていると共に、鉛直方向における地面側に延設された一対の仕切り部（７７、７８）と、を有していることを特徴とする。

これによると、車両のドアに水が侵入すると共に水がケース（４０、７０）の突出部（７２）に掛かって氷結したとしても、一対の仕切り部（７７、７８）の先端部（７７ａ、７８ａ）を起点として氷結していく。すなわち、開口部（７５）から氷結の起点を離すことができる。また、一対の仕切り部（７７、７８）の先端部（７７ａ、７８ａ）でそれぞれ独立して成長した氷柱が繋がったとしても、一対の仕切り部（７７、７８）は離間して開口端（７６）に設けられているので、一対の仕切り部（７７、７８）の間が常に開口した状態となる。したがって、氷結による開口部（７５）の閉塞を防止することができ、ドアに対する衝突を常に検出できるようにすることができる。

なお、この欄及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。

本発明の第１実施形態に係る圧力センサの断面図である。 図１に示されたカバーの平面図である。 図２のIII−III断面図である。 本発明の第２実施形態に係るカバーの断面図である。 本発明の第３実施形態に係るカバーの平面図である。

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。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る圧力センサは被水環境で使用されるものである。特に、圧力センサは、車両のドアに他の車両等が衝突したことを検出するものとして用いられる。また、衝突の有無の検出結果は、エアバッグ等の乗員保護装置を動作させるために用いられる。

図１に示された圧力センサ１は、車両のドアに収容されると共に、ドアに対する側突を検出する側突検知用センサとして構成されたセンサである。したがって、圧力センサ１は、車両のドアの内部に設けられたインナーパネル１００に固定されている。

また、圧力センサ１は、センサチップ１０、第１ケース２０、保護部材３０、第２ケース４０、蓋部５０、ターミナル６０、及びカバー７０を備えて構成されている。

センサチップ１０は、ドアに対する側突に基づいてドア内の圧力媒体の圧力が変化したときに当該圧力を検出するように構成された圧力検出手段である。センサチップ１０は、半導体基板の一部が薄肉化されていると共に圧力検出用のダイヤフラムを有している。このダイヤフラムの受圧面に圧力媒体の圧力が印加される。

ダイヤフラムの受圧面に垂直な方向を圧力検出方向とすると、センサチップ１０は圧力検出方向に印加される圧力の大きさを検出するように構成されている。具体的には、ダイヤフラムには複数の図示しないゲージ抵抗がホイートストンブリッジ回路を構成するように形成されている。これにより、センサチップ１０は、各ゲージ抵抗のピエゾ抵抗効果を利用して、ダイヤフラムの歪みに応じた電圧を圧力として検出する。

第１ケース２０は、センサチップ１０を収容するための有底筒状の容器であり、開口部２１を有している。第１ケース２０は樹脂成形されたものである。そして、第１ケース２０は、開口部２１側の底面２２にセンサチップ１０を搭載している。

なお、センサチップ１０は例えば図示しない台座に固定されており、台座との間で真空の圧力基準室を構成している。すなわち、センサチップ１０は絶対圧を検出する。このように、実際にセンサチップ１０は台座に固定されているので、この台座が例えば接着剤等で第１ケース２０の底面２２に固定されている。

保護部材３０は、センサチップ１０を被覆保護する役割を果たすものである。保護部材３０は、センサチップ１０の受圧面を覆うように第１ケース２０に充填されている。保護部材３０として、フッ素ゲル、シリコーンゲル、フロロシリコーンゲル等が採用される。上記のセンサチップ１０、第１ケース２０、及び保護部材３０によって圧力検出部が構成されている。

第２ケース４０は、センサチップ１０を収容する収容手段であり、圧力センサの外観の一部をなすものである。第２ケース４０は樹脂成形されて構成されている。具体的には、第２ケース４０は、鉛直面４１、収容室４２、及び圧力導入通路４３を有している。

鉛直面４１は、圧力センサ１が車両に搭載された際に、第２ケース４０の外壁面のうち鉛直方向に平行な方向に配置される面である。ここで、「鉛直方向」とは、重力が掛かる方向である重力方向や、車両の天井側と地面側を示す方向である天地方向と同じ方向である。

収容室４２は、第１ケース２０を収容する部分である。本実施形態では、収容室４２は、第２ケース４０の一部が鉛直方向の天井側から地面側に凹んだ凹部４４によって構成された中空部分である。

圧力導入通路４３は、外部と収容室４２とを繋ぐ通路である。圧力導入通路４３は鉛直方向に対して垂直な方向に延びる部分と鉛直方向に対して平行な方向に延びる部分とで構成されている。

蓋部５０は、第２ケース４０の収容室４２を閉じるように、すなわち開口した凹部４４に蓋をするように第２ケース４０に取り付けられた部品である。また、ターミナル６０は、センサチップ１０と外部機器とを電気的に接続するための端子部品である。ターミナル６０は一端部が収容室４２に露出すると共に、他端部が収容室４２とは反対側に設けられたコネクタ部４５に露出するように第２ケース４０にインサート成形されている。例えば、電源用、グランド用、及び信号用の３本のターミナル６０が第２ケース４０に設けられている。

カバー７０は、第２ケース４０に取り付けられていると共に、外部から圧力媒体を圧力導入通路４３に導くものである。このようなカバー７０は、板部７１と突出部７２とを有して構成されている。カバー７０は例えば樹脂成形されたものである。

突出部７２は、板部７１の外壁７３の一部が第２ケース４０とは反対側に突出して設けられた部分である。突出部７２は、圧力導入通路４３を介して収容室４２に繋がった中空部７４を有している。また、突出部７２は、当該突出部７２のうち鉛直方向における地面側が開口すると共に、中空部７４と外部とを繋ぐ開口部７５を有している。

さらに、図２に示されるように、突出部７２は、開口部７５の開口端７６に一対の仕切り部７７、７８を有している。なお、図２は、カバー７０を突出部７２側から第２ケース４０側に見た平面図である。一対の仕切り部７７、７８は、開口部７５の開口端７６にそれぞれ離間して設けられている。また、図３に示されるように、一対の仕切り部７７、７８は、鉛直方向における地面側にそれぞれ延設されている。

図２及び図３に示されるように、一対の仕切り部７７、７８は、互いに離間していると共に、板部７１の外壁７３からも離間して設けられている。そして、一対の仕切り部７７、７８は、例えば棒状や柱状に形成されている。棒状とは、細長い形状のものである。柱状とは、例えば円柱状や角柱状である。

以上が、本実施形態に係る圧力センサ１の全体構成である。ドアのインナーパネル１００には貫通孔１１０が設けられており、カバー７０の突出部７２はこの貫通孔１１０に挿入されている。これにより、インナーパネル１００を基準としてカバー７０の開口部７５がドアのアウターパネル側に位置し、第２ケース４０が車室内側に位置する。

そして、ドアが他の車両に衝突された際に当該衝突に応じてドアのインナーパネル１００とアウターパネルとの間の空間の圧力が変化する。すなわち、ドアのインナーパネル１００とアウターパネルとの間の空間の気体が圧力媒体としてカバー７０の開口部７５、中空部７４、及び圧力導入通路４３を介して収容室４２に導入される。これにより、センサチップ１０によって圧力が検出される。

次に、上記の圧力センサ１のカバー７０の構造による効果について説明する。本実施形態では、カバー７０の突出部７２の開口端７６に一対の仕切り部７７、７８が設けられていることが特徴となっている。このような構造により、車両のドアに水が侵入した場合、水はカバー７０の板部７１の外壁７３や突出部７２を伝って地面側に流れる。このとき、突出部７２に掛かった水は一対の仕切り部７７、７８側に流れやすくなる。本実施形態では、一対の仕切り部７７、７８は棒状あるいは柱状であるので、水を一対の仕切り部７７、７８の先端部７７ａ、７８ａ側に流しやすくすることができる。

そして、カバー７０の突出部７２に掛かった水が氷結したとしても、一対の仕切り部７７、７８の先端部７７ａ、７８ａを起点として氷結していくこととなる。このように、開口部７５の開口端７６から離れた位置を氷結の起点にすることができる。仮に、一対の仕切り部７７、７８の先端部７７ａ、７８ａを起点として氷柱が成長して各氷柱が繋がったとしても、離間した一対の仕切り部７７、７８の間の空間が常に開口している。このため、氷結に関係なく、センサチップ１０に圧力媒体を導くことができる。

以上のように、突出部７２の開口部７５に一対の仕切り部７７、７８が設けられていることにより、開口部７５が氷結によって閉塞してしまうことを防止することができる。また、氷結によって開口部７５が閉塞しないので、圧力を検出できる状態を維持することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第２ケース４０及びカバー７０が特許請求の範囲の「ケース」に対応し、板部７１の外壁７３が特許請求の範囲の「外壁」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図４に示されるように、本実施形態では、一対の仕切り部７７、７８は錐体状に形成されている。錐体状とは、円錐状や角錐状である。すなわち、一対の仕切り部７７、７８の先端部７７ａ、７８ａがそれぞれ一点に集中するように太さが先端部７７ａ、７８ａ側に向かって小さくなった形状である。

このように、一対の仕切り部７７、７８が錐体状になっていることで、水を一対の仕切り部７７、７８の先端部７７ａ、７８ａ側に流しやすくすることができる。また、確実に一対の仕切り部７７、７８の先端部７７ａ、７８ａを氷結の起点とすることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図５に示されるように、一対の仕切り部７７、７８は、当該一対の仕切り部７７、７８の先端部７７ａ、７８ａ側ほど離間距離が大きくなるように開口端７６から延設されている。言い換えると、一対の仕切り部７７、７８はハの字状に設けられていると言える。

以上のように、一対の仕切り部７７、７８は先端部７７ａ、７８ａ側が離されているので、一対の仕切り部７７、７８の先端部７７ａ、７８ａでそれぞれ氷柱が成長していったとしても、各氷柱が繋がらないようにすることができる。したがって、開口部７５の閉塞を確実に防止することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された圧力センサ１の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、上記各実施形態では、第２ケース４０とカバー７０とはそれぞれ別体とされているが、両者が一体化されていても良い。

また、第２ケース４０に設けられる収容室４２や圧力導入通路４３の位置等は一例であり、適宜変更しても良い。また、収容室４２内の構造や圧力導入通路４３の経路等も圧力センサ１が搭載される状況に応じて適宜設計すれば良い。もちろん、センサチップ１０を含んだ圧力検出部の構成も上記に限定されることなく他の構成としても良い。

鉛直面４１は、第２ケース４０の外壁面のうち平らな面であればどの面でも良い。例えばコネクタ部４５を構成する外壁面のうちの一つを鉛直面４１と定義しても良い。また、鉛直面４１は第２ケース４０の外壁面に限らず、例えば収容室４２を構成する凹部４４の壁面の一つを鉛直面４１としても良い。

さらに、一対の仕切り部７７、７８は、上記各実施形態で示された形状に限定されるものではない。例えば、一対の仕切り部７７、７８は板状に形成されていても良い。また、第３実施形態で示された構造を第２実施形態に係る錐体状の一対の仕切り部７７、７８に適用しても良い。

１０ センサチップ
４０ 第２ケース（ケース）
４１ 鉛直面
４２ 収容室
７０ カバー（ケース）
７２ 突出部
７３ 外壁
７４ 中空部
７５ 開口部
７６ 開口端
７７、７８ 仕切り部

Claims (5)

1. 車両のドアに収容されると共に、前記ドアに対する側突を検出する側突検知用センサとして構成された圧力センサであって、
   前記ドアに対する側突に基づいて変化する圧力媒体の圧力を検出するセンサチップ（１０）と、
   鉛直方向に平行な方向に配置される鉛直面（４１）と、前記センサチップ（１０）を収容すると共に前記圧力媒体が導入される収容室（４２）と、を有するケース（４０、７０）と、
   を備え、
   前記ケース（４０、７０）は、
   外壁（７３）の一部が突出して設けられていると共に、前記収容室（４２）に繋がった中空部（７４）が設けられた突出部（７２）と、
   前記突出部（７２）のうち前記鉛直方向における地面側が開口すると共に、前記中空部（７４）と外部とを繋ぐ開口部（７５）と、
   前記開口部（７５）の開口端（７６）にそれぞれ離間して設けられていると共に、前記鉛直方向における地面側に延設された一対の仕切り部（７７、７８）と、
   を有していることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記一対の仕切り部（７７、７８）は、当該一対の仕切り部（７７、７８）の先端部（７７ａ、７８ａ）側ほど離間距離が大きくなるように設けら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。
3. 前記一対の仕切り部（７７、７８）は、棒状に形成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。
4. 前記一対の仕切り部（７７、７８）は、錐体状に形成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。
5. 前記一対の仕切り部（７７、７８）は、柱状に形成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。

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