JP2602008Y2 - センサの組立て構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はセンサの組立て構造に関
し、特に、例えば差圧センサのような内部に高圧領域を
有するセンサハウジングを組み立てるときに利用される
センサの組立て構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の差圧センサの一般的な構造を説明
する。金属製のダイヤフラムの起歪部の一方の面上に、
半導体成膜技術を利用して、歪みゲージを含む薄膜状の
差圧検出部を形成し、ダイヤフラムの起歪部の両面のそ
れぞれに圧油等が導入され、異なる圧力が印加されるよ
うに構成する。この構成において、ダイヤフラム自体
は、圧油等の圧力流体が導入されてなる高圧領域の中
に、配置される。従って、ダイヤフラムの起歪部上の差
圧検出部は、圧力流体に直接に接液している。差圧検出
部は、ダイヤフラムの起歪部で発生する歪みに基づき差
圧を検出し、差圧に対応する電気信号を出力する。出力
された電気信号は、差圧検出部の出力端子に接続された
例えばＦＰＣ等の信号線、および信号引出し線等を介し
て、高圧領域であるセンサ内部から大気圧であるセンサ
外部に取り出される。

【０００３】差圧センサは油圧機械等の油圧回路部に組
み付けられる。差圧センサの本体を形成するハウジング
は、高圧領域を内部に有するために所要の耐圧性を有
し、さらに、前述のごとく信号引出し線をセンサ内部か
ら外部に引き出すための構造を有する。また信号引出し
線の取付けるための部分では、高い封止性能と引抜き力
を有する封止構造を備えることが要求される。

【０００４】差圧センサに関する従来の組立て方は、セ
ンサ本体を形成するハウジングの内部に、上記構造を有
するダイヤフラムをシール用Ｏリングを介して配置し、
さらに信号引出し線を備えた信号線取出し部材をスペー
サおよびシール用Ｏリングを介して装着し、その状態
で、ハウジングの上部にカバーを取り付けるように構成
していた。差圧検出部の出力端子と信号線の接続、およ
びこの信号線と信号引出し線の接続は、ハンダ等を用い
て行われていた。またハウジングとカバーとの結合はボ
ルトなどの締結手段を用いて行われていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】従来の差圧センサの組
立て構造によれば、ダイヤフラムをシール用Ｏリングを
介して配置しかつ信号引出し線を備えた信号線取出し部
材をスペーサおよびシール用Ｏリングを介して装着した
り、本体ハウジングとカバーをボルトを利用して結合し
ていたため、センサ全体が大型化し、またボルトを締め
付けるという作業を必要とするので組立て作業が面倒で
あり、かつ確実に結合されているか否かについての信頼
性も低く、さらにその組立て作業性のためにコスト高に
なるという不具合があった。

【０００６】本考案の目的は、差圧センサ等のセンサの
組立て性を向上し、容易に組み立てることができ、さら
にセンサの小形化、および組立ての信頼性の向上、組立
てコストの低減を企図したセンサの組立て構造を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案に係るセンサの組
立て構造は、２つのハウジング部材を嵌合させてなるセ
ンサ本体を有し、２つのハウジング部材の各嵌合部の間
に、加圧力による塑性変形で嵌合部に圧迫結合され、上
記の２つのハウジング部材を結合固定する結合用中間部
材を介設するように構成される。結合用の中間部材は、
圧力を加えられると塑性変形が生じ、これにより２つの
ハウジング部材が圧迫結合される。

【０００８】前記の構成において、好ましくは、２つの
ハウジング部材のうちの一方のハウジング部材に圧力検
出用部材が嵌合され、この一方のハウジング部材と圧力
検出用部材の各嵌合部の間に、加圧力による塑性変形で
嵌合部に圧迫結合され、一方のハウジング部材と圧力検
出用部材とを結合固定する他の結合用中間部材を介設す
るようにした。他の結合用の中間部材は、圧力を加えら
れると塑性変形を生じ、これにより一方のハウジング部
材と圧力検出用部材が圧迫結合される。

【０００９】前記の構成において、好ましくは、２つの
ハウジング部材の嵌合部の各対向面に溝が形成される。

【００１０】前記の構成において、検出信号を増幅器ま
で引出す信号線としてＦＰＣを使用し、このＦＰＣを、
２部材による挟込みと前記２部材のそれぞれの塑性変形
で固定することができる。また挟込み構造の代わりに孔
をあけた部材を設け、孔にＦＰＣを通し、樹脂を充填し
てこれを固化し、その後かしめて固定することもでき
る。

【００１１】

【作用】本考案では、差圧センサ等のセンサを組み立て
る構造において、ボルト等の締結手段を使用せず、封止
性能が要求される複数の結合箇所に関し、塑性変形の特
性を有する金属材を中間部材として利用して結合部を形
成するようにした。その結果、センサの小形化、高性能
化、結合部の信頼性の向上、センサ全体の低コスト化等
を達成できた。

【００１２】

【実施例】以下に、本考案の実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１３】図１は、本考案に係るセンサ組み立て構造
が適用されたセンサの第１の実施例を示す縦断面図であ
る。この差圧センサは、例えば油圧機械等の油圧回路部
に組み付けられ、油圧回路部における圧力の異なる２箇
所の間の差圧を検出する機能を有する。差圧センサのセ
ンサ容器は、ハウジング１とハウジング２の２つのハウ
ジングで形成される。ハウジング１，２は、一般的に所
要の剛性を有する金属材で作られている。ハウジング１
とハウジング２はそれぞれ嵌合部１ａ，２ａを有する。
内側に位置する嵌合部１ａはその外周部に段差部を有
し、外側の嵌合部２ａはその内周部に段差部を有する。
これらの嵌合部１ａ，２ａは、それぞれの段差部で形成
されるスペースに中間部材３を介して嵌合され、この中
間部材３の塑性変形作用によって２つのハウジング１，
２は結合される。中間部材３は好ましくは金属材で作ら
れ、上記塑性変形（塑性流動またはメタルフロー）の性
質を有する。中間部材３の材質としては軟質金属が使用
され、例えばアルミニウム、銅、またはそれらの合金で
ある。中間部材３の塑性変形の特性に基づいて嵌合部１
ａ，２ａが接合され、これによって２つのハウジング
１，２は結合される。

【００１４】本実施例によるハウジング１，２のそれぞ
れは、例えばほぼ円柱体の外観形状を有している。ハウ
ジング１は大気側に位置するハウジングであり、内部に
凹所１ｂを有し、かつその上部に信号引出し線４を挿通
させるための孔１ｃが形成されている。信号引出し線４
は、少なくとも２本が配設される。各信号引出し線４
は、芯線４ａとこれを被覆する合成樹脂材４ｂからな
る。合成樹脂材４ｂの材質としては、例えばＰＥＥＫ
（ポリエーテルエーテルケトン）などが使用される。他
方、ハウジング２は油圧回路部側のハウジングであり、
その中央部に、圧力を受ける起歪部を備えたダイヤフラ
ム部材５を取り付けるための孔２ｂが形成される。孔２
ｂは、段差孔であり、ダイヤフラム部材５の下部５ａを
挿通する孔部分と、第２の中間部材６を配置するための
孔部分（拡径部）とを有している。中間部材６は金属製
であってリング形状を有し、前述の中間部材３と同一の
作用を有する。

【００１５】ハウジング１と、ダイヤフラム部材５を備
えたハウジング２とを結合した構成において、側部の孔
９とダイヤフラム部材５の下側の孔１０を通して圧油
（それぞれ圧力Ａ，Ｂ）が導入される。ダイヤフラム部
材５の起歪部の図１中の上下両面には異なる圧力Ａ，Ｂ
が印加される。またハウジング１，２によって形成され
るセンサ容器の内部は、油圧回路部から導入される圧油
によって高圧の領域になっている。

【００１６】ダイヤフラム部材５の起歪部の上面には、
半導体成膜技術によって複数の歪みゲージを含む圧力検
出部７が形成される。本実施例において、圧力検出部７
は差圧を検出する。この圧力検出部７は、孔９を通して
容器内部に導入される圧油に直接に接液される。圧力検
出部７の上には、圧力検出部７を圧油から保護するため
の保護膜が設けられる。圧力検出部７で検出された差圧
に対応する電気信号は、例えばＦＰＣ（フレキシブルプ
リント回路）８によって伝送される。ＦＰＣ８は前述の
信号引出し線４の下端に接続される。このＦＰＣ８も高
圧の圧油中に配置される。

【００１７】ダイヤフラム部材５をハウジング２の孔２
ｂに取り付けるには、例えば、ハウジング１と結合する
前の段階のハウジング２において、孔２ｂの中にダイヤ
フラム部材５の下部を挿通し、かつ当該下部の周囲の孔
２ｂの拡径部に第２の中間部材６を配置する。この状態
で、すなわちハウジング２とダイヤフラム部材５と中間
部材６のかかる配置状態において、リング状先端部を有
する押圧部材を用いて中間部材６に対しこれを押し込む
ような圧力を加えると、中間部材６で塑性変形が生じて
膨出作用が発生する。中間部材６の塑性変形による膨出
作用、およびかしめに伴う狭窄部の圧迫結合によって、
図１に示すようにハウジング２とダイヤフラム部材５は
結合される。

【００１８】次にハウジング１とハウジング２の結合に
ついて説明する。ハウジング１の嵌合部１ａとハウジン
グ２の嵌合部２ａを、中間部材３を介して、図１に示す
ように嵌合させる。このとき、隙間１１，１２が形成さ
れる。この嵌合状態で、ハウジング１，２のそれぞれに
両者が圧接されるように両側から力を加えると、中間部
材３が各嵌合部１ａ，２ａの段差部で押圧され、圧縮さ
れる。このとき、隙間１１，１２は狭くなる。そうする
と、中間部材３において塑性変形が発生し、塑性変形に
よって生じる膨出部に基づいて嵌合部１ａ，２ａのそれ
ぞれはかしめられ、これにより嵌合部１ａ，２ａが圧迫
結合され、もってハウジング１，２が結合される。なお
ハウジング１，２の結合では強固な結合が要求されるた
め、嵌合部１ａの外面および嵌合部２ａの内面に溝１
３，１４を形成している。溝１３，１４を設けることに
よって、中間部材３の一部が塑性変形によって溝１３，
１４の中に流れ込み、結合が強固に保持される。

【００１９】図１に示された差圧センサの組付け構造に
おいて、ハウジング１，２の結合と、ハウジング２とダ
イヤフラム部材５の結合とを同時に行うこともできる。
この場合には、中間部材６を下側から支持しながら、ハ
ウジング１に対して上側から力を加えると、中間部材
３，６のそれぞれに同時に塑性変形を生じさせることが
でき、これによって各結合部を同時に作ることができ
る。

【００２０】ハウジング１の上部の孔１ｃに設けられた
信号引出し線４の取付け構造も、前述の塑性変形特性を
利用した結合作用によって形成される。この取付け構造
によれば、特に、信号引出し線４の芯線４ａの引抜き抵
抗力を高め、かつ孔１ｃの封止性能を高く保持すること
ができる。信号引出し線４の取付けにおいては、まずハ
ウジング１の孔１ｃの中に合成樹脂材４ｂで被覆された
芯線４ａを挿通させ、この状態で、孔１ｃの両端開口部
にリング状押圧部材（図示せず）を配置し、孔１ｃの両
端開口部の周囲のハウジング１の部分を、リング状凹所
１５，１６が形成される程度まで押圧する。これによっ
て、ハウジング１の部分に塑性変形が生じ、合成樹脂材
４ｂが塑性変形による狭窄部でかしめられて紡錘形に変
形し、これにより芯線４ａを強固に固定すると共に孔１
ｃを封止する。

【００２１】上記の構成によれば、ハウジング１，２の
結合にボルト等を使用しないので、全体に小型に形成す
ることができる。またボルトを使用すれば、その後の繰
返し荷重によるゆるみが心配になるが、本考案の組立て
構造ではかかる心配が生ぜず信頼性が高いものとなる。
また使用する部品点数が少なくなり、ダイヤフラム部材
等の取付け構造も簡単となり、全体的に構造が簡素とな
ってコスト低減を達成することができる。また中間部材
３，６の塑性変形で形成された結合部は、同時に高い封
止性能を有し、センサ本体の内部に作られる高圧領域を
封止する作用を有する。

【００２２】図２には、本考案の他の実施例を示す。こ
の実施例によれば、より具体的な構造を有する差圧セン
サを示し、基本的な構造は図１で示したものと同じであ
る。図１で説明された要素と実質的に同一の要素には同
一の符号を付す。

【００２３】ハウジング２は、油圧回路部の取付け部に
取り付けられるセンサ本体で、その軸方向に比較的に大
きな寸法を有する共に、油圧回路部から異なる２つの圧
力Ａ，Ｂが導入される構造を有する。孔２１は圧力Ａの
圧油を導入する孔であり、孔２２はダイヤフラム部材支
持部材２３を取り付けるための孔である。圧力Ｂの圧油
はダイヤフラム部材支持部材２３の孔に導入される。ダ
イヤフラム部材支持部材２３は、孔２２の開口部に形成
された拡径部に配置された中間部材６によってハウジン
グ２に固定される。ハウジング２は、Ｏリング２４を介
して油圧回路部に取り付けられる。

【００２４】またハウジング２の上部には、前記実施例
で説明した中間部材３を介して上側のハウジング１が結
合される。本実施例の場合、ハウジング１において、そ
の下側の壁部に、信号引出し線４が前記実施例で説明し
た取付け構造に基づいて取り付けられる。

【００２５】ハウジング２の内部空間は、圧油を導入さ
れ高圧領域になる。このハウジング２の内部空間に、ダ
イヤフラム部材２５は配置される。ダイヤフラム部材２
５は、ダイヤフラム部材支持部材２３の上部に固定され
る。ダイヤフラム部材２５の上面には圧力検出部７が設
けられる。圧力検出部７の出力端子にはＦＰＣ２６が接
続される。ＦＰＣ２６の上端は、信号引出し線４の下端
に接続される。また信号引出し線４の上端は他のＦＰＣ
２７に接続され、このＦＰＣ２７によって基板２８上に
配設された増幅器に信号が伝送される。

【００２６】なお、２９は増幅器等を覆うカバーであ
り、３０はゴム製の封止栓である。またハウジング２の
外周部には、油圧回路部に取り付けるためのネジ部２ｃ
が形成されている。

【００２７】図３は本考案のさらなる他の実施例を示
し、図２に示した差圧センサを改良したものである。こ
の実施例において、図２で示した要素と実質的に同一の
要素には同一の符号を付している。この実施例では、ハ
ウジング１において信号引出し線を設けず、ダイヤフラ
ム部材２５の圧力検出部７から出力される信号を、１つ
のＦＰＣ３１で増幅器まで直接的に伝送する構造を採用
している。ＦＰＣ３１をハウジング２内の高圧領域から
大気圧の外部に取出すための封止構造は、次の通りであ
る。

【００２８】ハウジング１に段差を有する孔３２を形成
し、この孔３２にＦＰＣ３１を挿通し、さらに孔３２の
中において２つの金属製封止部材３３，３４をＦＰＣ３
１の両側に配置する。ＦＰＣ３１は封止部材３３，３４
で挟み込まれ、この状態で、封止部材３３，３４に対し
て下側からリング状押圧部材（図示せず）でリング形状
の凹所３５ができる程度に力を加える。そうすると、封
止部材３３，３４で塑性変形が生じ、封止部材３３，３
４がＦＰＣ３１を強固に挟み込んだ状態でハウジング１
の孔３２に固定される。その他の構造は、図２で説明し
た構造と同じである。本実施例によれば、１つのＦＰＣ
を用いるだけで済み、全体的に部品点数が少なくなり、
構造が簡素になり、コストを低減できる。またＦＰＣ自
体に対して直接に塑性変形を利用したハーメチックシー
ル構造を適用することができ、組付け作業を簡略でき
る。

【００２９】図４は、図３で説明した実施例の変形例の
一部を示すものである。図３の実施例では、ＦＰＣ３１
の封止構造に封止部材３３，３４による挟込み構造を採
用したが、図４の実施例では、封止部材３３，３４の代
わりに、孔４２が形成された封止部材４１を用意し、孔
４２の中にＦＰＣ３１を通し、さらに孔４２内にある隙
間部分に合成樹脂４３を充填し、この合成樹脂４３を固
化させ、その後に孔４２の開口端部の近傍に圧力を加え
てかしめ、狭窄圧迫結合部を形成することにより封止構
造を形成する。この狭窄圧迫結合部による封止構造は、
図１で示した信号引出し線４の封止構造と実質的に同一
である。

【００３０】前記各実施例で説明した組立て構造は、差
圧センサに関するものであったが、センサはこれに限定
されるものではない。

【００３１】

【考案の効果】以上の説明で明らかなように本考案によ
れば、ボルト等の締結手段を使用せず、塑性変形作用を
利用した圧迫結合による結合部を形成するようにしたた
め、構造が簡素になり、部品点数を少なくすることがで
き、小形にすることができる。また締結手段を使用せず
圧迫結合部で結合を行うようにしたため、結合部の信頼
性が高くなり、センサの性能が向上した。また構造の簡
素化、部品点数の削減、塑性変形による圧迫結合の利
用、組立て作業の簡素化によって、コスト低減を達成す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の組立て構造を適用した第１の実施例を
示す縦断面図である。

【図２】本考案の第２の実施例を示す縦断面図である。

【図３】本考案の第３の実施例を示す縦断面図である。

【図４】封止構造の他の実施例を示す横断面図である。

【符号の説明】

１，２ ハウジング １ａ，２ａ 嵌合部 ３，６ 中間部材 ４ 信号引出し線 ５ ダイヤフラム部材 ７ 圧力検出部 ８ ＦＰＣ ９，１０ 孔 １３，１４ 溝 ２３ ダイヤフラム部材支持部材 ２４ Ｏリング ２５ ダイヤフラム部材 ２６，２７ ＦＰＣ ３１ ＦＰＣ ３２ 孔 ３３，３４ 封止部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 一柳 健 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)考案者 飛田 信幸 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)考案者 田中 潔 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)考案者 佐藤 藤男 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)考案者 東海林 昭 茨城県勝田市田彦1473番地８ (56)参考文献 実開 平５−27645（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのハウジング部材を嵌合させてなる
   センサ本体を有し、前記２つのハウジング部材の各嵌合
   部の間に、加圧力による塑性変形で前記嵌合部に圧迫結
   合され、前記２つのハウジング部材を結合固定する結合
   用中間部材を介設したことを特徴とするセンサの組立て
   構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセンサの組立て構造にお
   いて、前記２つのハウジング部材のうちの一方のハウジ
   ング部材に圧力検出用部材が嵌合され、前記一方のハウ
   ジング部材と前記圧力検出用部材の各嵌合部の間に、加
   圧力による塑性変形で前記嵌合部に圧迫結合され、前記
   一方のハウジング部材と前記圧力検出用部材とを結合固
   定する他の結合用中間部材を介設したことを特徴とする
   センサの組立て構造。
3. 【請求項３】 請求項１記載のセンサの組立て構造にお
   いて、前記２つのハウジング部材の嵌合部の各対向面に
   溝が形成されることを特徴とするセンサの組立て構造。