JP2015217876A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】被取付部材から脱落したか否かを判定する。
【解決手段】ポート部１２に、被取付部材３と接触する部分に、一端部が被取付部材３の開口部に挿入されている場合と挿入されていない場合とで異なる検出信号を出力する検出手段１８を配置する。そして、検出信号に基づいて、ポート部１２の一端部が被取付部材３に挿入されているか否かを判定する判定手段８、２３を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、内部に空間を有する被取付部材に取り付けられ、被取付部材の空間の圧力を検出する圧力センサに関するものである。

従来より、圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子を備える圧力センサと、内部に空間が形成される被取付部材とを備える衝突検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、この衝突検出装置では被取付部材には開口部が形成されている。そして、圧力センサは、被取付部材の開口部に固定され、被取付部材の空間の圧力に応じたセンサ信号を外部回路に出力する。このため、外部回路では、被取付部材の空間の圧力に応じたセンサ信号に基づいて各種の処理を行う。

特開２０１０−６９９７８号公報

しかしながら、圧力センサは、圧力に応じたセンサ信号を出力するため、被取付部材から脱落した場合には周囲の圧力に応じたセンサ信号を出力する。そして、上記衝突検出装置では、圧力センサの固定状態を把握できない。このため、外部回路では、圧力センサが被取付部材から脱落した場合でも圧力センサから周囲の圧力に応じたセンサ信号が出力されるため、誤った処理を行ってしまう可能性がある。

本発明は上記点に鑑みて、被取付部材から脱落したか否かを判定できる圧力センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子（２２）と、圧力検出素子を搭載する本体部（１１）と、本体部と連結され、圧力を圧力検出素子に導入する圧力導入孔（１５）が形成されたポート部（１２）とを有するケース（１０）と、を備え、内部に空間（３ａ）を構成すると共に開口部を有する被取付部材（３）の開口部にポート部における本体部と反対側の一端部が挿入され、被取付部材の空間の圧力を検出する圧力センサにおいて、以下の点を特徴としている。

すなわち、ポート部には、被取付部材と接触する部分に、一端部が被取付部材の開口部に挿入されている場合と挿入されていない場合とで異なる検出信号を出力する検出手段（１８）が配置され、検出信号に基づいて、ポート部の一端部が被取付部材に挿入されているか否かを判定する判定手段（８、２３）を有していることを特徴としている。

これによれば、判定手段によってポート部の一端部が被取付部材に挿入されているか否かを判定できる。このため、外部回路がセンサ信号に基づいて誤った処理を行うことを抑制できる。

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。

本発明の第１実施形態における衝突検出装置を車両のバンパ内に配置したときの平面模式図である。 図１に示す圧力センサおよびチューブの断面図である。

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、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。なお、本実施形態では、本発明の圧力センサを被取付部材に取り付けて衝突検出装置を構成し、当該衝突検出装置を車両に搭載した例について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の衝突検出装置１は、２つの圧力センサ２と、この圧力センサ２が取り付けられる被取付部材としてのチューブ３とを備えている。そして、リンフォース４、サイドメンバ５、アブゾーバ６等と共に、バンパ７内に配置されている。また、各圧力センサ２は、車両のＥＣＵ（Engine Control Unit）８と接続されている。

リンフォース４は、バンパ７内に配置される金属製の部材であり、車幅方向（図１中紙面左右方向）に延設されている。サイドメンバ５は、リンフォース４の延設方向の両端に備えられる金属製の部材であり、車両前後方向（図１中紙面上下方向）に延設されている。

チューブ３は、ポリエチレン等の合成樹脂で構成される部材であり、内部に空間３ａ（図２参照）を構成すると共に両端が開口部とされた円筒部材とされ、車幅方向に延設されている。そして、リンフォース４よりも車両前方側に配置されている。

アブゾーバ６は、チューブ３を覆うように配置されるものであり、発泡樹脂製部材で構成される部材である。

ＥＣＵ８は、マイコンや周辺機器等で構成され、圧力センサ２と接続されていると共に車両本体に配置されている。そして、圧力センサ２で検出される圧力に基づいて、エアバッグシステム等を制御する。

圧力センサ２は、チューブ３の両端の開口部に１つずつ固定され、チューブ３の空間３ａの圧力を検出する。ここで、本実施形態の圧力センサ２の構成について図２を参照しつつ説明する。なお、各圧力センサ２はそれぞれ同じ構成とされている。

圧力センサ２は、図２に示されるように、断熱樹脂材料等を型成形することによって構成されたケース１０を備えており、このケース１０は、本体部１１と、本体部１１と連結されたポート部１２とによって構成されている。そして、本体部１１に凹部１３および開口部１４が形成されていると共に、ポート部１２に凹部１３と外部空間（チューブ３の空間３ａ）とを連通する圧力導入孔１５が形成されている。

ケース１０の凹部１３には、センサユニット２０が配置されている。このセンサユニット２０は、一面２１ａおよび他面２１ｂを有し、配線パターンやビア等を介して一面２１ａと他面２１ｂとの間が電気的に接続されるセラミック基板やプリント基板等の配線基板２１を有している。配線基板２１の一面２１ａには、センサチップ２２や回路チップ２３が搭載されている。そして、センサチップ２２は回路チップ２３とボンディングワイヤ２４を介して電気的に接続され、回路チップ２３は配線基板２１とボンディングワイヤ２５を介して電気的に接続されている。また、配線基板２１の他面２１ｂには、コンデンサ等の電子部品２６が図示しない導電性接着剤等を介して搭載されている。

センサチップ２２は、測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が形成されたものであり、本発明の圧力検出素子に相当している。本実施形態では、このセンシング部は、圧力に応じて抵抗値が変化する抵抗体を用いて構成されている。

回路チップ２３は、センサ信号に対して所定の処理を行う信号処理回路や後述する感圧ゴム１８からの検出信号を判定する判定処理回路等を有するものである。なお、本実施形態では、回路チップ２３が本発明の判定手段に相当しており、回路チップ２３の判定処理回路は、検出信号と閾値とを比較する判定を行う。

また、配線基板２１の一面２１ａには、樹脂材料を型成形することにより作られたスリーブ２７が配置されている。具体的には、このスリーブ２７は、枠状とされており、センサチップ２２および回路チップ２３を囲むように、配線基板２１の一面２１ａに配置されている。

そして、スリーブ２７で囲まれる空間に、センサチップ２２や回路チップ２３、ボンディングワイヤ２４、２５が封止されるように保護部材２８が配置されている。特に限定されるものではないが、保護部材２８としては、例えば、シリコーンゲルやフッ素ゲル等の耐腐食性や耐薬品性等に優れたものが用いられる。

以上がセンサユニット２０の構成である。そして、このセンサユニット２０は、凹部１３の底面に形成された圧力導入孔１５の開口部を閉塞するように、凹部１３の底面に搭載されている。具体的には、センサユニット２０は、配線基板２１の一面２１ａが凹部１３の底面と対向するように、スリーブ２７のうちの配線基板２１と反対側の端部が図示しない接着剤を介して凹部１３の底面に固定されることにより、凹部１３の底面に搭載されている。

ポート部１２は、略円筒状とされており、本体部１１と反対側の一端部がチューブ３に挿入される挿入部１６とされている。

そして、挿入部１６には、先端側の部分に、挿入部１６がチューブ３に挿入された際、挿入部１６（圧力センサ２）がチューブ３から脱落することを抑制する固定部１７が形成されている。この固定部１７は、先端側から後端側に向かって径が大きくなるテーパ形状とされており、先端側における径がチューブ３の内径よりも小さくされ、後端側における径がチューブ３の内径よりも大きくされている。

また、挿入部１６には、チューブ３と接触する外周側の部分に、チューブ３に挿入されている場合と挿入されていない場合とで抵抗値（特性）が変化する検出手段としての感圧ゴム１８が配置されている。そして、感圧ゴム１８は、チューブ３に挿入されている場合と挿入されていない場合とで異なる検出信号を出力する。つまり、感圧ゴム１８は、挿入部１６がチューブ３に挿入されている場合と挿入されていない場合とで印加される圧力が異なるため、挿入部１６がチューブ３に挿入されているか否かに応じた検出信号を出力する。

本実施形態では、この感圧ゴム１８は、挿入部１６がチューブ３に挿入された際にチューブ３の内周面と接触するように、挿入部１６に形成された窪み部１９に配置されている。

また、ケース１０には、回路チップ２３（配線基板２１）と外部回路とを電気的に接続する金属製の棒状のターミナル３１および回路チップ２３（配線基板２１）と感圧ゴム１８とを電気的に接続する金属製の棒状のターミナル３２が備えられている。そして、各ターミナル３１、３２はインサートモールドによりケース１０と一体に成形されることによってケース１０内に保持されている。

具体的には、ターミナル３１は、一端部が凹部１３内にて露出すると共に、他端部が開口部１４内に突出するようにケース１０内に保持されている。そして、凹部１３内にて露出しているターミナル３１の一端部は、ボンディングワイヤ４１を介して配線基板２１（回路チップ２３）と電気的に接続されている。また、ターミナル３１の他端部は、図示しない外部配線部材を介して外部回路と電気的に接続される。

ターミナル３２は、一端部が凹部１３内にて露出すると共に、他端部が窪み部１９内にて露出するようにケース１０内に保持されている。そして、凹部１３内にて露出しているターミナル３２の一端部は、ボンディングワイヤ４２を介して配線基板２１（回路チップ２３）と電気的に接続されている。また、ターミナル３２の他端部は感圧ゴム１８と電気的に接続されている。これにより、感圧ゴム１８からの検出信号が回路チップ２３に入力される。

また、ケース１０には、凹部１３を閉塞するように、樹脂材料が型成形されることによって作られた蓋部５０が図示しない接着剤等を介して接合されている。

以上が衝突検出装置１の構成である。そして、上記衝突検出装置１では、バンパ７に人や車両等が衝突すると、チューブ３の空間３ａの圧力が変化する。このため、ＥＣＵ８は、基本的には、センサチップ２２から出力されたセンサ信号に基づいてエアバッグシステム等を制御する。

また、ポート部１２の挿入部１６には、感圧ゴム１８が配置されており、感圧ゴム１８からの検出信号が回路チップ２３に入力される。そして、回路チップ２３では、検出信号と閾値とを比較することにより、挿入部１６がチューブ３に挿入されているか否かを判定し、判定結果をＥＣＵ８に入力する。このため、ＥＣＵ８は、回路チップ２３から入力された判定結果に基づき、ポート部１２がチューブ３から脱落している場合には、音声手段、表示手段等を駆動することによってその旨を乗員に報知する。例えば、音声手段を駆動して電子音で乗員に報知するものとできる。また、表示手段を駆動してハンドルの前方またはダッシュボードの中央部に配された計器表示盤の一部に配置される液晶ディスプレイに異常発生の表示をして乗員に報知するものとできる。

以上説明したように、本実施形態では、チューブ３に挿入される挿入部１６に感圧ゴム１８が配置され、回路チップ２３は、感圧ゴム１８からの検出信号と閾値とを比較することにより、ポート部１２がチューブ３に挿入されているか否かを判定している。このため、ポート部１２がチューブ３から脱落している場合に、センサチップ２２からのセンサ信号に基づいてＥＣＵ８がエアバッグシステム等を作動させることを抑制できる。

（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。

例えば、上記第１実施形態では、検出手段として感圧ゴム１８を例に挙げて説明したが、検出手段として他のものを用いることもできる。例えば、検出手段として、歪みゲージを用いることもできる。検出手段として歪みゲージを用いた場合には、歪みゲージは挿入部１６全体の歪みに応じた検出信号を出力する。このため、例えば、挿入部１６がチューブ３から抜けかかっている場合には、挿入部１６全体の歪みが小さくなり、検出信号が小さくなる。したがって、さらに詳細な判定を行うことができる。

また、検出手段として、圧力が印加されると導通状態となる感圧スイッチを用いることもできる。つまり、検出手段として、ポート部１２がチューブ３に挿入されている場合に導通状態となる感圧スイッチを用いることもできる。

さらに、チューブ３のうちの開口部側の内周面に導電性部材を配置し、検出手段として当該導電性部材と電気的に接続される電極を配置してもよい。つまり、ポート部１２がチューブ３に挿入されている場合に導電性部材と電気的に接続される電極を検出手段としてもよい。

そして、上記第１実施形態では、回路チップ２３において、検出信号に基づいてポート部１２がチューブ３に挿入されているか否かの判定を行うものを説明したが、ＥＣＵ８にてポート部１２がチューブ３に挿入されているか否かを判定するようにしてもよい。この場合は、ＥＣＵ８が本発明の判定手段に相当する。

３ チューブ（被取付部材）
８ ＥＣＵ
１０ ケース
１１ 本体部
１２ ポート部
１８ 感圧ゴム（検出手段）
２２ センサチップ（圧力検出素子）
２３ 回路チップ（判定手段）

Claims (6)

1. 圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子（２２）と、
   前記圧力検出素子を搭載する本体部（１１）と、前記本体部と連結され、前記圧力を前記圧力検出素子に導入する圧力導入孔（１５）が形成されたポート部（１２）とを有するケース（１０）と、を備え、
   内部に空間（３ａ）を構成すると共に開口部を有する被取付部材（３）の前記開口部に前記ポート部における前記本体部と反対側の一端部が挿入され、前記被取付部材の空間の圧力を検出する圧力センサにおいて、
   前記ポート部には、前記被取付部材と接触する部分に、前記一端部が前記被取付部材の開口部に挿入されている場合と挿入されていない場合とで異なる検出信号を出力する検出手段（１８）が配置され、
   前記検出信号に基づいて、前記ポート部の一端部が前記被取付部材に挿入されているか否かを判定する判定手段（８、２３）を有していることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記判定手段は、前記検出信号と閾値とを比較することにより、前記ポート部の一端部が前記被取付部材に挿入されているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記検出手段は、前記被取付部材から印加される圧力によって特性が変化するものであ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. 前記検出手段は、歪みゲージであることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
5. 前記検出手段は、感圧スイッチであることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
6. 前記被取付部材のうちの前記ポート部と接触する部分には、導電性部材が配置されており、
   前記検出手段は、前記ポート部が前記被取付部材に挿入されている際に前記導電性部材と電気的に接続される電極であることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
   
   

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