JP2022527746A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【要約】本発明は、圧力センサに関する。本発明の圧力センサは、本体ハウジング（１０）とカバーハウジング（３０）を備える。前記本体ハウジング（１０）に内部空間（１６）があり、この内部空間（１６）にセンシング素子（２９）がある基板（２８）が設置される。前記カバーハウジング（３０）にはシール（４１）が一体に設けられ、前記センシング素子（２９）の上面縁部と側面を取り囲んでセンシング素子が連通路（３３）とは連通するが、センシング素子（２９）が設置された内部空間（１６）とは連通しない。前記連通路（３３）は、一直線に形成されて前記センシング素子（２９）まで流体の流れが屈曲なく行われる。前記連通路（３３）の一側に連通するように排出流路（３６）が設けられ、連通路（３３）と連通しているチューブの内部が常に大気圧に維持される。前記連通路（３３）の下流には流入オリフィス（３４）が設けられ、排出流路（３６）の下流には排出オリフィス（３７）が設けられることにより、流体の流動が速やかに行われる。【選択図】図２

Description

本発明は、圧力センサに係り、より詳細には、圧力センサ同士の間を連結しているチューブの変形による圧力変化を検出する圧力センサに関する。

例えば、自動車には、ヒトの安全を確保するために多くの装置が採用されている。これらの装置は、主に自動車搭乗者の安全のためのものが大部分であるが、最近では、歩行者の安全のための装置も採用されている。つまり、歩行者が自動車に衝突したとき、頭部又は上半身が車体に二次衝突することを防止するための歩行者保護用エアバッグがそれである。

通常、歩行者が自動車に衝突するときは、一般的にバンパーに下半身部分が先に衝突し、自動車の進行及び／又は歩行者の転倒が発生しながら、歩行者の頭部と上半身が車体に二次衝突する。したがって、バンパーに歩行者が衝突することを検出して、この信号に基づいてフロントウインドシールドガラスの近くからエアバッグが出てくるようにして、歩行者の頭部を含む上半身が車体に衝突して怪我を負うのを防止する。

このために、バンパーの内部にバンパーに沿って延びるチューブを置き、前記チューブの両端に圧力センサを設置して、歩行者の衝突による衝撃で発生する前記チューブ内の圧力変化を前記圧力センサが検出して歩行者の衝突を検出する。

このような圧力センサでは、前記チューブの内圧が平常時に大気圧に合わせられているべきである。ところが、圧力センサの内部を通過する流路を介してチューブと外部との間を連通させてチューブの内圧を大気圧に合わせる場合は、圧力センサの内部を通過するベント流路を含む流路が様々な原因によって閉塞して誤作動を起こすという問題点がある。

特に、外部とチューブとの間の気圧を合わせるための圧力センサ内の流路が一直線にならないことにより、当該流路の多くの部分で流路閉塞が発生する可能性がある。

そして、チューブとセンシング素子との間の連通路が一直線にならないため、チューブから伝達されてくる流体の圧力変化が流体の流動損失によって相対的に遅くセンシング素子に伝達されることがある。

本発明は、かかる従来の問題点を解決するためのもので、その目的は、圧力センサ内の基板が外部と完全に隔離されるようにすることにある。

本発明の他の目的は、圧力センサのベント流路が圧力センサの内部とは別個になるようにすることにある。

本発明の別の目的は、圧力センサのセンシング素子とチューブとが一直線の連通路を介して連通するようにすることにある。

本発明のさらに別の目的は、チューブから圧力センサのセンシング素子及び／又はベント流路へより速く流体の圧力変化が伝達されるようにすることにある。

上記目的を達成するための本発明の特徴によれば、本発明は、内部空間が形成され、外部との連結のためのコネクタ部があり、ターミナルの一端部は前記内部空間にあり、ターミナルの他端部は前記コネクタ部の内部にある本体ハウジングと、前記本体ハウジングの内部空間に設置され、センシング素子が実装された基板と、前記本体ハウジングに結合され、前記本体ハウジングと前記センシング素子の一側縁部に密着するシールが備えられるカバーハウジングと、前記内部空間と一直線に連通して下流部で前記センシング素子と連通する連通路と、前記連通路に連通すると同時に外部と連通することにより、前記連通路に連結されたチューブの内圧が大気圧に維持されるようにする排出流路と、を含む。

前記連通路の下流部には流入オリフィスが設けられることにより、前記センシング素子へ流体の流動が速やかに行われるようにする。

前記排出流路の下流部には排出オリフィスが設けられることにより、前記排出流路を介した流体の排出が速やかに行われるようにする。

前記排出流路から延び、外部と連通する排出口を有する排出管をさらに備える。

前記排出口内に備えられ、前記排出流路へ水や埃などの異物が伝達されることを遮断し且つ空気のみ通過させるメンブランをさらに備える。

前記排出口は、下流に行くほど流動断面積が広くなることにより、前記排出口の内面には傾斜が形成される。

前記メンブランは、前記排出流路と排出口との間にある排出オリフィスに設置され、前記排出口内に位置する。

前記シールには、前記連通路と内部空間が遮蔽されるように、前記センシング素子の上面縁部と側面を取り囲んで密着するセンサ装着部が備えられる。

前記シールは、前記カバーハウジングにインサート射出によって一体に設けられる。

本発明による圧力センサでは、次の効果を得ることができる。

まず、本発明では、本体ハウジングの内部空間が、カバーハウジング及びカバーハウジングにあるシールによって外部と完全に密閉される。特に、内部空間に設置された基板にあるセンシング素子の一面は、前記内部空間の外部である連通路と連通するが、前記センシング素子を取り囲む素子装着部によって前記連通路と内部空間が遮断されるので、外部と内部空間が完全に遮断されて外部からの影響を内部空間の部品が全く受けなくなり、圧力センサの動作信頼性を高めるという効果がある。

次に、本発明では、チューブの内部を大気圧に維持するための排出流路がチューブに連結されたチューブ接続部内の連通路と連通しており、前記内部空間とは関係なくなっている。したがって、ベント流路によって内部空間の部品が影響されなくなり、圧力センサの動作信頼性を高めるという効果がある。

本発明では、バンパーに設置されるチューブと連結される連通路がセンシング素子まで一直線に形成されている。よって、チューブ内にある流体の圧力変化の伝達損失が最小限に抑えられる。つまり、流体の流路である連通路が一直線に形成されるので、流体の圧力変化をセンシング素子がより正確に検出するという効果がある。

一方、本発明において、チューブ内の流体は、衝突の衝撃によって前記連通路を介してセンシング素子に伝達されるが、連通路の下流に流入オリフィスが設けられており、より迅速にセンシング素子に流体が移動することができる。このような構成によって、センシング素子が圧力の変化は検出するが、相対的に時間が短くなるという効果がある。

本発明による圧力センサの好適な実施例を示す斜視図である。

本発明の実施例の構成を示す分解斜視図である。

本発明の実施例の構成を示す断面図である。

本発明の実施例を構成する本体ハウジングを示す斜視図である。

本発明の実施例を構成するカバーハウジングを示す斜視図である。

以下、本発明の幾つかの実施形態を例示的な図面に基づいて詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一の符号を持つようにしていることに留意すべきである。また、本発明の実施形態を説明するにあたり、関連する公知の構成または機能についての具体的な説明が本発明の実施形態に対する理解を妨げると判断された場合は、その詳細な説明は省略する。

また、本発明の実施形態の構成要素を説明するにあたり、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。これらの用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質や順番または順序などが限定されない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素は、他の構成要素に直接連結または接続できるが、各構成要素の間に別の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」されることもできると理解されるべきである。

図示されたところによれば、本発明の実施例の圧力センサの骨格と一部の外観を本体ハウジング１０が形成する。前記本体ハウジング１０は、絶縁性の合成樹脂材質を成形して作られる。前記本体ハウジング１０の一側を底板１２が形成し、前記底板１２の縁部を取り囲んで側壁１４がある。前記底板１２と側壁１４によって前記本体ハウジング１０の内部に内部空間１６が作られる。前記内部空間１６には、後述する基板２８が設置され、この基板２８と電気的に接続されるターミナル２６の一部分が位置する。前記内部空間１６は、後述するカバーハウジング３０とシール４１によって外部と密閉される。前記内部空間１６には、多数の支持台１８が突出している。前記支持台１８は、基板２８が装着される部分である。

前記側壁１４の外面には、結合突起２０が突出して設けられる。前記結合突起２０は、後述するカバーハウジング３０との結合のためのものである。前記結合突起２０は、本実施例では、向かい合う両側側壁１４の外面に互いに反対方向に突出するように作られる。また、前記結合突起２０は、本実施例では、２つが一対を成して側壁１４に備えられる。

前記本体ハウジング１０の一側にはコネクタ部２２が設けられる。前記コネクタ部２２は、圧力センサと外部との信号接続のためのものであり、相手コネクタ（図示せず）が結合される部分である。前記コネクタ部２２の内部には、結合空間２４が前記コネクタ部２２の先端に開放されるように形成される。前記結合空間２４の内部に相手コネクタが挿入されて結合される。前記結合空間２４の内部には、ターミナル２６の他端部が位置する。前記ターミナル２６は、前記本体ハウジング１０を製作するときに一体に作られる。例えば、インサート射出を介して前記ターミナル２６が前記本体ハウジング１０の内部に一体にあり、ターミナルの一端部は前記内部空間１６に位置し、ターミナルの他端部は前記結合空間２４に位置する。

前記内部空間１６の支持台１８上には基板２８が設置される。前記基板２８には、圧力センサを構成する回路が設けられ、圧力を検出するセンシング素子２９が設置される。前記センシング素子２９が圧力変化を検出して前記基板２８の回路と前記ターミナル２６を介して相手コネクタに伝達する。

カバーハウジング３０は、前記本体ハウジング１０に結合されて前記内部空間１６を外部と遮蔽する。前記カバーハウジング３０も、絶縁性の合成樹脂材質で作られる。前記カバーハウジング３０の一側にはチューブ接続部３２が突出する。前記チューブ接続部３２の内部には連通路３３が設けられる。前記連通路３３の一端部には、前記基板２８に設置されたセンシング素子２９が位置する。前記連通路３３は、前記チューブ接続部３２の先端部から始めて、前記本体ハウジング１０にあるセンシング素子２９の一側表面の位置まで延びる。前記連通路３３は、図３に示すように一直線になる。すなわち、前記連通路３３の入口から前記センシング素子２９まで屈曲がなく連通路３３が一直線になる。これは、チューブ内の流体圧力の変化が前記センシング素子２９に遅滞なく伝達されるようにするためである。

前記連通路３３の下流部には流入オリフィス３４が設けられる。前記流入オリフィス３４は、前記センシング素子２９へ流動する流体がより速く流動するようにするためである。すなわち、前記流入オリフィス３４を基準に、前記連通路３３内で流動断面積が狭くなってから再び広くなることにより、流体の圧力は低くなり流速は速くなるようにして、前記連通路３３内で流体の流動がより迅速に行われるようにする。

一方、前記連通路３３の一側から外部へ排出流路３６が設けられる。前記排出流路３６は、平常時にチューブの内圧が大気圧と同一になるようにする役割を果たす。このため、前記連通路３３を圧力センサの外部と連通しているようにする。前記排出流路３６の下流部には排出オリフィス３７が設けられる。前記排出オリフィス３７は、前記排出流路３６で流体の流動が速くなるようにする役割を果たす。このために、前記排出オリフィス３７の前後の流動断面積が相対的に排出オリフィス３７の流動断面積よりも大きく形成される。

前記排出オリフィス３７を過ぎた位置には排出管３８が設けられ、前記排出管３８には排出口３９が設けられる。前記排出口３９は、前記排出流路３６の一部として見做すことができる。前記排出口３９の流動断面積は、前記排出オリフィス３７前の排出流路３６の流動断面積よりも大きく形成される。これは、前記排出流路３６が周辺の物体などによって排出口３９で塞がらないようにするためである。しかし、前記排出口３９の内部に作業者の指が入らないようにすることがよいので、一定の大きさ以上に大きく排出口３９の流動断面積を作らないのがよい。

前記排出口３９内で前記排出オリフィス３７にはメンブラン４０が設置されている。前記メンブラン４０は、合成樹脂で作られるもので、空気は通過させるものの、水や埃は通過させないのである。したがって、前記メンブラン４０が設けられることにより、外部から水や埃が前記排出口３９を介して排出流路３７及び連通路３３などに入ることを防止する。

前記排出口３９の内面は、図３に示すように傾設される。言い換えれば、前記排出口３９の流動断面積は、下流に行くほど広くなるように作られる。これは、前記排出口３９の内面に結露によって水分が発生しても排出口３９の外部へ容易に排出できるようにするためである。このようにして、外部の水分が排出流路３６へ伝達されなくなる。

前記カバーハウジング３０内にはシール４１が設けられる。前記シール４１は、前記カバーハウジング３０に一体となる。例えば、インサート射出を介して前記シール４１が前記カバーハウジング３０に一体となるようにする。前記シール４１は、弾性力のある材質で作られ、前記カバーハウジング３０が前記本体ハウジング１０に結合されると、前記内部空間１６が外部に対して密封されるようにする。前記シール４１には素子装着部４２がある。前記素子装着部４２は、前記センシング素子２９の前面縁部と側面に密着するように構成される。このようにすることにより、前記センシング素子２９の一側表面が前記連通路３３と連通しながら、前記内部空間１６は前記連通路３３と連通しないようにする。本実施例では、前記素子装着部４２が四角形状に作られる。

前記シール４１が前記内部空間１６と外部との密封のために前記本体ハウジング１０の側壁１４の先端全体に密着するように形状が作られ、一部は、前記カバーハウジング３０に形成される排出流路３６の反対側部分を密封することができるように形状が作られる。

前記カバーハウジング３０には多数の結合片４４が設けられる。前記結合片４４は、前記本体ハウジング１０の結合突起２０と対応する位置に対応する個数だけ設けられる。前記結合片４４は、所定の弾性変形が可能であり、前記結合突起２０が位置するように結合孔４５を有する。前記結合孔４５は、本実施例では前記結合片４４を貫通して設けられるが、必ずしもそうであるのではなく、溝の形状に作られてもよい。

前記カバーハウジング３０には取付ブラケット４６が設けられる。前記取付ブラケット４６は、前記カバーハウジング３０の外側を取り囲んで設けられている。前記取付ブラケット４６は、圧力センサを自動車の固定部に取り付けるための構成である。前記取付ブラケット４６は、本実施例では、前記排出管３８がある側、前記チューブ接続部３２がある側、及び前記本体ハウジング１０と結合する側を除いた残りの面を取り囲むように設けられる。前記取付ブラケット４６には開放ウィンドウ４８があって、前記結合片４４が外部に晒されるようにする。

以下、上述した構成を持つ本発明による圧力センサが組み立てられて使用されることを詳細に説明する。

前記本体ハウジング１０には、ターミナル２６がインサート射出によって一体になる。前記ターミナル２６の一端部は前記内部空間１６内に位置し、前記ターミナル２６の他端部は前記結合空間２４内に位置する。前記内部空間１６の支持台１８に基板２８が装着されるが、前記基板２８にはセンシング素子２９が実装されている状態である。前記基板２８を前記支持台１８上に装着させながら、前記ターミナル２６の一端部が前記基板２８に結合されて電気的接続が行われる。

一方、前記カバーハウジング３０には、シール４１が一体に設けられるが、前記シール４１が、予め作られた状態で、前記カバーハウジング３０を作るための金型にインサートされることにより、カバーハウジング３０とシール４１とが一体になる。前記シール４１が一体になった前記カバーハウジング３０を前記本体ハウジング１０に結合すると、前記シール４１の素子装着部４２は、前記センシング素子２９の側面と上面（基板２８を基準に）縁部に装着されて密着する。そして、前記シール４１の残りの部分は、前記本体ハウジング１０の側壁１４に密着する。これにより、前記内部空間１６が外部と密閉される。

前記本体ハウジング１０とカバーハウジング３０との結合は、前記結合片４４の結合孔４５に前記結合突起２０が装着されることにより行われる。前記結合突起２０が前記結合孔４５に装着される過程で、前記結合片４４が弾性変形してから復元される。

このように組み立てられた本発明の圧力センサは、自動車のバンパー内に設置されるチューブの両端にそれぞれ一つずつ設置される。圧力センサの前記チューブ接続部３２がチューブに結合される。前記圧力センサは、自動車の固定部、例えばバンパー又は車体に前記取付ブラケット４６が固定されて設置される。このとき、本発明の圧力センサは、図１に示すように、前記チューブ接続部３２が水平方向に延び、図面を基準に下部にある取付ブラケット４６が重力方向を向くように固定される。よって、前記チューブもほぼ水平方向に延びる。前記コネクタ部２２には相手コネクタが結合されることにより、前記基板２８にあるセンシング素子２９の検出値を外部へ伝達する。

上述のように本発明の圧力センサがチューブに接続されて設置された状態で、チューブに歩行者の衝突によって衝撃が加わると、チューブの内部にある流体に圧力変化が発生する。前記圧力変化による流体の移動は、前記チューブから前記連通路３３へと続き、前記連通路３３を通過して前記センシング素子２９に流体の圧力が加えられる。これにより、前記センシング素子２９での検出が行われ、前記センシング素子２９で検出された値は、前記ターミナル２６を介して相手コネクタに伝達されて外部へ伝達される。このように外部へセンシング素子２９の検出値が伝達されることにより以後の動作が行われ、歩行者のエアバッグが動作すべき条件になると、歩行者のエアバッグが動作する。

そして、前記連通路３３の下流部には流入オリフィス３４が設けられるが、前記流入オリフィス３４は、これを通過する流体の速度が速くなるようにして、迅速にセンシング素子２９で検出が行われるようにする。

一方、平常時に、チューブの内部は大気圧に一定に維持されることが好ましい。このため、本発明では、排出流路３６が前記連通路３３と連通しているようにする。前記排出流路３６は、前記排出オリフィス３７と排出口３９を介して外部と連通するが、前記排出オリフィス３７によって流体が迅速に排出口３９へ排出できる。前記排出流路３６と排出口３９を介して外部と前記連通路３３とが連通していることにより、チューブの内部が平常時には大気圧に維持できる。

前記排出流路３６と排出口３９との間にある排出オリフィス３７に設置されたメンブラン４０は、空気は通過しうるが、水や埃などの異物は通過しない。したがって、前記排出流路３６を介して、前記連通路３３に水や埃などの異物が入らなくなる。よって、水や埃などにより前記連通路３３が閉塞するか或いはセンシング素子２９の動作が不良になるという問題がなくなる。前記排出口３９の内面の傾斜は、前記排出口３９内に発生した水分を排出口３９の外部へ排出することができるため、前記メンブラン４０側へ水分が伝達されることが防止される。

前記内部空間１６は、前記カバーハウジング３０に設けられるシール４１と前記カバーハウジング３０によって外部と密閉される。よって、前記内部空間１６内の基板２８は、外部からの影響を全く受けなくなって誤動作を起こす可能性が全くなくなる。

以上で、本発明の実施例を構成するすべての構成要素が一つに結合するか或いは結合して動作するものと説明されたとして、本発明が必ずしもこれらの実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明の目的の範囲内であれば、そのすべての構成要素が一つ以上に選択的に結合して動作することもできる。また、以上で記載された「含む」、「構成する」又は「有する」などの用語は、特に反対される記載がない限り、当該構成要素が内在しうることを意味するものなので、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるものと解釈されるべきである。技術的又は科学的な用語を含むすべての用語は、別に定義されない限り、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味がある。辞典に定義された用語のように一般的に使用される用語は、関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈されるべきであり、本発明で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味で解釈されない。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱することなく様々な修正及び変形が可能である。よって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、それらの実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は下記の請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (9)

1. 内部空間が形成され、外部との連結のためのコネクタ部があり、ターミナルの一端部は前記内部空間にあり、ターミナルの他端部は前記コネクタ部の内部にある本体ハウジングと、
   前記本体ハウジングの内部空間に設置され、センシング素子が実装された基板と、
   前記本体ハウジングに結合され、前記本体ハウジングと前記センシング素子の一側縁部に密着するシールが備えられるカバーハウジングと、
   前記内部空間と一直線に連通して下流部で前記センシング素子と連通する連通路と、
   前記連通路に連通すると同時に外部と連通することにより、前記連通路に連結されたチューブの内圧が大気圧に維持されるようにする排出流路と、を含む、圧力センサ。
2. 前記連通路の下流部には流入オリフィスが設けられることにより、前記センシング素子へ流体の流動が速やかに行われるようにする、請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記排出流路の下流部には排出オリフィスが設けられることにより、前記排出流路を介した流体の排出が速やかに行われるようにする、請求項２に記載の圧力センサ。
4. 前記排出流路から延び、外部と連通する排出口を有する排出管をさらに備える、請求項１に記載の圧力センサ。
5. 前記排出口内に備えられ、前記排出流路へ水や埃などの異物が伝達されることを遮断し且つ空気のみ通過させるメンブランをさらに備える、請求項４に記載の圧力センサ。
6. 前記排出口は、下流に行くほど流動断面積が広くなることにより、前記排出口の内面には傾斜が形成される、請求項５に記載の圧力センサ。
7. 前記メンブランは、前記排出流路と前記排出口との間にある排出オリフィスに設置され、前記排出口内に位置する、請求項６に記載の圧力センサ。
8. 前記シールには、前記連通路と内部空間が遮蔽されるように、前記センシング素子の上面縁部と側面を取り囲んで密着するセンサ装着部が備えられる、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の圧力センサ。
9. 前記シールは、前記カバーハウジングにインサート射出によって一体に形成される、請求項８に記載の圧力センサ。

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