JP3899174B2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサに係り、詳しくは、継手に設けられた圧力導入孔の一端側に溶着される圧力検出素子と、この圧力検出素子に電気的に接続された電子回路部品を囲った状態で継手に取り付けられる電磁遮蔽用のケースとを含んで構成されている圧力センサに関する。
【０００２】
【背景技術】
流体圧力の測定には、被検知圧力および大気圧の圧力差を検出して電気信号に変換する圧力センサが用いられている。
このような圧力センサは、図４に示すように、被設置部にボルト止め等されて固定される継手１０と、継手１０の溶着部１０Ａにビーム溶接等によって取り付けられる圧力検出素子２０と、圧力検出素子２０に電気的に接続される出力手段３０とを備え、継手１０の圧力導入孔１１内に導かれた流体圧が圧力検出素子２０を形成するダイアフラム２１の歪みに変換され、この歪みがダイアフラム２１上の図示略の歪みゲージで検出され、この歪みゲージの抵抗値に応じた電気信号が出力手段３０から出力されるようになっている。
【０００３】
そして、出力手段３０は、継手１０に溶接等で取り付けられるケース３１や、圧力検出素子２０の周囲に配置されてケース３１内に収容される台部材３２、および台部材３２の上方に配置されてケース３１で囲われるＩＣ、抵抗、コンデンサ等の電子回路部品５０などで構成されている。これらの部材のうち、特にケース３１は、圧力センサの外郭を形成するカバー部材（図示略）とは別体に設けられた電磁遮蔽用の部材であり、金属製等とされることで電子回路部品５０を電磁障害から確実に保護している。
【０００４】
一方、電子回路部品５０を電磁障害から保護するためには、前記カバー部材を金属製にすることも考えられるが、このような場合には、カバー部材が圧力センサの中でも比較的大きな部材であることから、圧力センサ全体の軽量化が困難になるうえ、複雑な形状を実現するためにダイカスト品としたり、面倒な機械加工を施さなければならず、高価になるという欠点がある。また、カバー材を樹脂製品とし、内面に導電性塗料を塗布することで電磁遮蔽膜を形成する方法もあるが、軽量化を図れるもののやはり高価であり、また、電磁遮蔽膜の摩滅によって継手との導通部分の信頼性が低下する心配がある。
【０００５】
従って、金属製のケース３１をカバー材と別体に設けることは、カバー材を単なる樹脂成形品等にしてそれらの問題を解決でき、圧力センサの耐ノイズ性の向上は勿論、軽量化、コスト削減、および信頼性の向上を実現できるというメリットがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４に示す圧力センサでは、ケース３１は、その底に設けられた開口部に圧力検出素子２０を貫挿させるようにして継手１０上に配置されるだけであるから、配置した後に継手１０に対するケース３１の位置がずれ易く、ケース３１を継手１０に溶接する際の位置決め作業に手間がかかるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、電磁遮蔽用のケースを継手に対して容易に位置決めできる圧力センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力センサは、継手に設けられた圧力導入孔の一端側に溶着される圧力検出素子と、この圧力検出素子に電気的に接続された電子回路部品を囲った状態で継手に取り付けられる電磁遮蔽用のケースとを含んで構成されている圧力センサであって、継手にはケースが係止されて位置決めされる係止部を設け、係止部をケースの取付面に対して窪んだ断面略凹状に設け、ケースにはその係止部と係止する突起部を設け、継手を被設置部に対して締着するとともに、係止部を圧力検出素子が溶着される溶着部の周囲に設けられた環状の溝とすることを特徴とするものである。
このような本願発明においては、継手に係止部を設けるため、ケースをその係止部に係止させることでケースの位置決めが容易に行われるようになり、前記目的が達成される。
【０００９】
そして、係止部を窪みとして設けるため、他の部材や圧力検出素子を溶接するための溶接機先端等が係止部と干渉したりせず、作業性が良好になる。
また、継手を締着させた際に生じる応力は、環状に設けられた溝の深さ方向の奥側の部位、すなわち溶着部から離れた部位に集中するようになるため、圧力検出素子の例えばダイアフラムにかかる応力が低減され、ダイアフラムが歪むのを防いで出力値シフトが防止されるようになる。
【００１０】
本発明の圧力センサでは、継手はフランジ部を一体に備えており、このフランジ部が前記被設置部に対して締着されていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の圧力センサでは、位置決め用の溝の深さ方向の奥側を、圧力導入孔の径方向に沿って抉られた状態に設けることが好ましい。
このような圧力センサでは、溝の奥側を抉られた状態に設けることにより、前記応力がその抉られた部分にわたって集中するため、溝の深さを稼げない場合であっても、応力が圧力検出素子に及びにくくなって出力値シフトが確実に防止されるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図４で説明した同様な構成部材には同一符号を付した。
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る圧力センサ１を示す断面図である。
圧力センサ１は、図中の二点鎖線で示す被設置部Ａの挿入孔Ｂに挿入される継手１０と、継手１０にビーム溶接された圧力検出素子２０と、検出した圧力に応じて外部に電気信号を出力する出力手段３０とを備えたものであり、車載用で油圧を検出するセンサである。
【００１３】
継手１０は、金属製とされているとともに、一体に設けられたフランジ部１４０に挿通されるボルトＣによって被設置部Ａに締着されるようになっている。継手１０には図中の上下（以下、上および下の記載は、図中での位置を意味し、必ずしも実際に取り付けられた場合の位置を意味するものではない）に貫通した圧力導入孔１１が設けられている。
【００１４】
この圧力導入孔１１の上部には、一回り大きな径寸法の嵌合部１２が設けられ、この嵌合部１２には、引抜加工で得られるパイプ１３が圧力導入孔１１から一部突出した状態に嵌合している。そして、パイプ１３に設けられた貫通孔１４の径寸法は、圧力導入孔１１の径寸法よりも小さく、これによって圧力導入孔１１内の容積がより小さく調整され、また、パイプ１３が圧力検出素子２０を溶接する際の裏あて部材を兼ねるようになっている。そして、圧力導入孔１１の上部外周縁部分には、溶着部としてのテーパ面１５が設けられ、テーパ面１５のさらに外周側には、係止部としての一段低い位置決め溝１６が設けられている。
【００１５】
この位置決め溝１６は、後述するケース３１の取付時に利用されるものであり、平面環状に連続して設けられている。位置決め溝１６の底面側（すなわち深さ方向の奥側）は、圧力導入孔１１の径方向の内側に向かって抉られた状態に設けられている。
【００１６】
圧力検出素子２０は、金属ダイアフラム２１の上面に酸化シリコン等の絶縁膜を介して歪みゲージを設けた歪みゲージ型の素子（モジュール）である。この圧力検出素子２０では、ダイアフラム２１が下方の筒状部２２と一体に形成され、筒状部２２の内側面をパイプ１３の外側面に接触させることにより、圧力検出素子２０全体がガイドされながら継手１０の上部に配置され、これによって筒状部２２の内部と圧力導入孔１１とが連通してダイアフラム２１の感圧面に油圧が作用する。そして、筒状部２２の下端には継手１０のテーパ面１５と対向当接する別のテーパ面２３が設けられ、各テーパ面１５，２３同士が当接した状態でその傾斜角度に沿った方向からビーム溶接されている。
【００１７】
出力手段３０は、電気回路部品５０をノイズから保護する電磁遮蔽用の金属製ケース３１と、ケース３１内の底部分に配置されて圧力検出素子２０を囲う樹脂製の台部材３２と、台部材３２の上方に配置された回路基板３３と、これらの各部材３１〜３３の全体を覆うカバー部材を兼ねた樹脂製のコネクタ３４とで構成され、台部材３２および回路基板３３が第１端子３５で接続され、回路基板３３およびコネクタ３４が第２端子３６で接続されている。
【００１８】
ケース３１は、底部分が継手１０の取付面１０Ｂ上に配置された状態でプロジェクション溶接等され、底の中央部分に設けられた開口を通して圧力検出素子２０がケース３１内に収容されるようになっている。また、ケース３１の底側開口部の周縁には、しぼり加工等によって下方に折曲した突起部３１Ａが設けられており、この突起部３１Ａが断面略凹状に設けられた前記位置決め溝１６の上部周縁に嵌合係止し、これによってケース３１が継手１０に対して位置決めされるようになっている。
【００１９】
このケース３１には、側面の一部をプレスや切り起こし等で加工した支持部３７が設けられ、この支持部３７上に回路基板３３が載置されるようになっている。また、ケース３１の上端縁の一部には、回路基板３３の上面に折り曲げられる接点部３８が設けられており、接点部３８を介して回路基板３３のアースラインとケース３１（最終的には継手１０）とが電気的に接続されることで、回路基板３３の下面に実装された電気回路部品５０が確実に電磁遮蔽され、また、その接点部３８によって回路基板３３がケース３１に上方から確実に押さえ込まれるようになっている。
【００２０】
台部材３２には第１端子３５の下端側がインサートモールドされている。第１端子３５の下端側は一部が露出しており、この露出した部分と圧力検出素子２０の前述した歪みゲージとがワイヤーボンディング等で電気的に接続されている。
【００２１】
コネクタ３４には樹脂製の受部材５２にインサートモールドされた複数のターミナル５３が設けられており、これらのターミナル５３の下端側に設けられた挿通孔に第２端子３６の上端側が挿通されて半田付けされている。そして、各ターミナル５３は、受部材５２ごとコネクタ本体５４の内側から固定され、先端のみが露出するようになっている。また、コネクタ本体５４の下端側は、継手１０における立上部１７の内側にＯリング５６を介して位置するようになっており、立上部１７の先端をかしめることで継手１０に固定されるようになっている。
【００２２】
このような出力手段３０では、圧力検出素子２０のダイアフラム２１に作用する圧力は、ダイアフラム２１上の歪みゲージおよびこれに第１端子３５を介して接続された回路基板３３上の電気回路によって電気抵抗値に変換され、さらに、電気回路によってその抵抗値が所定の電気信号に変換され、その電気信号が第２端子３６を介してコネクタ３４のターミナル５３から出力される。
【００２３】
このような本実施形態においては、先ず、継手１０に圧力検出素子２０をビーム溶接する。
次いで、ケース３１を上方から継手１０に配置するとともに、ケース３１の突起部３１Ａを位置決め溝１６に係止させることでケース３１を位置決めし、この後、ケースを継手１０に対してプロジェクション溶接で固定する。そして、ケース３１内に台部材３２を配置して接着した後、ワイヤーボンディングを行って圧力検出素子２０と第１端子３５を導通させる。
さらに、第１端子３５がスルーホール等に挿通されるようにして回路基板３３を上方から配置し、ケース３１の接点部３８を折り曲げて回路基板３３を固定し、第１端子３５の半田付けを行う。
【００２４】
次に、受部材５２と一体になったターミナル５３を第２端子３６に半田付けし、受部材５２をコネクタ本体５４の挿入部６９に挿入して接着剤あるいはラッチ式で固定する。そして、コネクタ３４をケース３１等を覆うように配置し、最後に、継手１０をかしめてコネクタ３４を固定し、これにより圧力センサ１の組立が完了する。
また、圧力センサ１を被設置部Ａに取り付ける際には、フランジ部１４０にボルトＣを挿通して締め付ければよい。
【００２５】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
１）継手１０には位置決め溝１６が設けられているため、この位置決め溝１６にケース３１の突起部３１Ａを係止させることにより、継手１０に対するケース３１の位置決めを容易かつ迅速に行うことができる。
【００２６】
２）ケース３１は位置決め溝１６によって位置決めされる構造であるから、継手１０の取付面１０Ｂには係止部としての凸状の部位等を設ける必要がなく、そのような部位を設けることで生じる可能性のある台部材３２との干渉や、ビーム溶接機の先端部分との干渉を防ぐことができる。
【００２７】
３）位置決め溝１６は、圧力検出素子２０の溶着部であるテーパ面１５の周囲に設けられているため、継手１０をフランジ４０を介してボルト止めした際に生じる応力を位置決め溝１６の底部、すなわちテーパ面１５から下方に離れた部位に集中させることができる。このため、その応力を圧力検出素子２０のダイアフラム２１にまで及びにくくでき、ダイアフラム２１が歪むのを防いで出力値シフトを防止できる。
【００２８】
４）位置決め溝１６は、底側が抉られた状態に設けられているため、応力をその抉られた部分にわたって集中させることができる。従って、位置決め溝１６の深さを稼げない場合であっても、応力を溶着部分に及びにくくして圧力検出素子２０の出力値シフトを確実に防止でき、これによって継手１０の薄型化を図れる。
【００２９】
〔第２実施形態〕
図２は、第２実施形態に係る圧力センサ２を示す断面図である。
圧力センサ２では、図１で示すフランジ部１４０に相当する部位が別体のフランジ４０で形成されている点、そして、このフランジ４０の厚さ寸法がフランジ部１４０に比して厚い点、また、位置決め溝１６は単なる断面縦溝状に設けられ、底側が横方向に抉られていない点、で前記第１実施形態とは異なる。
【００３０】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に位置決め溝１６が設けられているため、前述した１）〜３）の効果を得ることができる。加えて、圧力センサ２の特有の構成により、以下の効果がある。
５）継手１０は、別体のフランジ４０を介してボルト止めされているため、締着することで生じる応力の一部を継手１０とフランジ４０との境界部分で吸収することができ、継手１０に生じる応力自身を低減できる。
【００３１】
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記第１実施形態では、位置決め溝１６の底側が圧力導入孔１１の中心に向かって抉られていたが、底部側が圧力導入孔１１の中心から離れる方向に向かって抉られたり、両方向に向かって抉られてもよく、これらの場合でも前述した１）〜４）の効果を同様に得ることができる。そして、どちらの方向に抉るかは、その実施にあたって適宜に決められればよい。
【００３２】
また、そのような位置決め溝の底部分は曲面で形成されていてもよく、こうすることにより、位置決め溝内の特に角部等に集中する応力が分散されるため、局部的な集中を防いで溝内でのクラック等の発生も確実に防止できる。
【００３３】
前記各実施形態では、継手に設けられる係止部が環状の溝であったが、本発明に係る係止部は、互いに独立して設けられる複数の凹状の窪みであってもよい。そして、このような場合には、ケースに各窪みと対応した突起部を設ければよく、窪みに突起部を係止させることにより、前述した１）の効果を得ることができる。
【００３４】
図３には、本発明の権利範囲には含まれないが、本発明と関連した例が示されている。つまり、係止部として、図３に示すような段差部１１６を設けた場合である。このような場合でも、段差部１１６にケース３１の底側開口部の周縁を係止させることができる。
ただし、段差部１１６を設けると、その大きさや寸法誤差さによっては台部材３２と干渉したり、溶接機の先端部分と干渉し易くなり、前述の２）の効果を得難く、さらに、継手１０を締着した際の応力が段差部１１６にも生じる可能性があるため、応力の一部が段差部１１６からさほど離れていないダイアフラム２１に影響してしまい、前述した３）、４）の効果を得難い場合がある。
【００３５】
また、段差部１１６を設ける代わりに、圧力検出素子２０が載せられる台座部分（上面がテーパ面１５となっている部分）の径寸法を圧力検出素子２０よりも積極的に大きく設け（図３中の一点鎖線参照）、その台座部分の外周面にケース３１の底側開口周縁を嵌合させてもよく、その外周面を本発明の係止部としてもよい。しかし、この場合も前述同様２）〜４）の効果を得難い場合がある。
【００３６】
前記第実施形態では、圧力センサ１はフランジ４０あるいはフランジ部１４０にボルトＣを挿通することで被設置部Ａに締着されるようになっていたが、挿入孔Ｂの内周面に雌ねじを刻設し、この雌ねじに対応させた雄ねじを圧力導入孔１１周りに刻設し、これによって圧力センサ自身を回転させて締着してもよい。
そして、このような場合でも、位置決め溝１６の作用により、その締着の際に生じる応力の影響を圧力検出素子２０に及びにくくでき、また、フランジやフランジ部を不要にして小型化等を実現できる。
【００３７】
前記各実施形態では、車載用で油圧を検出する圧力センサ１が示されていたが、本発明の圧力センサは、それに限定されないことは勿論であり、船舶、建築用重機、冷凍機、その他あらゆる機器に適用でき、また、空気圧、水圧等、任意の流体の圧力検出に適用できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、継手に係止部が設けられているため、ケースをその係止部に係止させることでケースの位置決めを容易に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【図３】 本発明の関連技術を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２ 圧力センサ
１０ 継手
１０Ｂ 取付面
１１ 圧力導入孔
１５ 溶着部であるテーパ面
１６ 係止部である位置決め溝
２０ 圧力検出素子
３１ ケース
５０ 電子回路部品
１１６ 他の係止部である段差部

Claims (3)

1. 継手に設けられた圧力導入孔の一端側に溶接される圧力検出素子と、この圧力検出素子に電気的に接続された電子回路部品を囲った状態で前記継手に取り付けられる電磁遮蔽用のケースとを含んで構成されている圧力センサであって、前記継手には前記ケースが係止されて位置決めされる係止部が設けられ、前記係止部は、前記ケースの取付面に対して窪んだ断面略凹状に設けられ、前記ケースにはその係止部と係止する突起部が設けられ、前記継手は、被設置部に対して締着されるとともに、前記断面凹状の係止部は、前記圧力検出素子が溶着される溶着部の周囲に設けられた環状の溝であることを特徴とする圧力センサ。
2. 請求項１に記載の圧力センサにおいて、前記継手はフランジ部を一体に備えており、このフランジ部が前記被設置部に対して締着されていることを特徴とする圧力センサ。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧力センサにおいて、前記溝の深さ方向の奥側は、前記圧力導入孔の径方向に沿って抉られた状態に設けられていることを特徴とする圧力センサ。

Images