JP3994887B2

JP3994887B2 - 圧力センサ

Info

Publication number: JP3994887B2
Application number: JP2003057153A
Authority: JP
Inventors: 真宏巻田; 治伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2023-03-04
Also published as: JP2004264243A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧力センサに係り、特に外部に接続するためのコネクタの接続端子と内部の回路基板との間を電気的に接続する構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に用いられるコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、コモンレールの内圧を検出する圧力センサの従来構造を図８に示す。同図において、１０１は圧力導入路１０２を有するハウジング、１０３は半導体圧力検出素子１０４を低融点ガラスを用いたガラス接合などで装着したステム、１０５はハウジング１０１内に接着などにより固定した受け座、１０６は半導体圧力素子１０４とボンディングワイヤ１０７により接続された回路基板、１０８は回路基板１０６に形成された電極上にロウ付けされた導電ピン、１０９は導電ピン１０８に接続された接続端子１１０を有するコネクタ基部、１１１はハウジング１０１の開口部を塞ぐように固定されたコネクタ外殻、１１２はコネクタ外殻１１１とハウジング１０１との間をシールするＯリングである。
【０００３】
上記構成において、コネクタ基部１０９はプラスチック製で、インサート成形によって接続端子１１０と一体化されている。接続端子１１０は回路基板１０６側の端部がコネクタ基部１０９に形成された孔１１３内に突出しており、その突出部分は薄肉化されて溶接部１１０ａとして構成されている。そして、この溶接部１１０ａが導電ピン１０８にレーザ溶接によって接続されている。
【０００４】
このような圧力センサの組み立ては、ハウジング１０１を上向きにセットした状態で該ハウジング１０１内にステム１０３、受け座１０５の順に取り付け、次に予め導電ピン１０８をロウ付けした回路基板１０６を受け座１０５の上に取り付ける。そして、半導体圧力素子１０４と回路基板１０６とをボンディングワイヤ１０７により接続し、次に接続端子１１０の溶接部１１０ａを導電ピン１０８に当たるようにしてコネクタ基部１０９を受け座１０５の中間段部１０５ａ上に載置する。その後、コネクタ基部１０９の孔１１３内に突出している溶接部１１０ａにレーザ光を照射して導電ピン１０８に溶接する。そして、最後にＯリング１１２を巻装したコネクタ外殻１１１をハウジング１０１の上端部に嵌合してカシメにより固定する。
【０００５】
コネクタの接続端子と回路基板とを電気的に接続する他の構成として、コネクタ本体（図８のコネクタ基部１０９とコネクタ外殻１１１とを一体化したものに相当）に、回路基板をハウジングに取り付けた状態で、その回路基板を横方向からのスライドにより挿入保持可能な凹部を形成し、この凹部へ回路基板が挿入されると、接続端子の先端部に形成された弾性接触部が回路基板の電極に弾性的に接触して両者が電気的に接続されるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３８７２８号公報（第３頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図８のように、接続端子１１０の溶接部１１０ａを導電ピン１０８に溶接する構成のものでは、溶接装置（レーザ溶接装置）が必要で、設備費が増す。また、接続端子１１０の溶接部１１０ａにレーザ光を照射するためには、接続端子１１０を一体に有するコネクタ基部１０９に孔１１３を形成し、この孔１１３内に溶接部１１１ａを突出させて置かねばならない。このため、後で孔１１３を塞ぐためにコネクタ外殻１１１を別部品として形成しておかねばならない。
【０００８】
これに対し、上記の特許文献１に開示された技術によれば、接続端子と回路基板の電極とは溶接ではなく、弾性的な接触によって電気的に接続されるから、図Ｚのコネクタ基部１０９とコネクタ外殻１１１の２部品を一体化してコネクタ本体として構成することができる。
【０００９】
ところが、引用文献１に開示された技術では、ハウジングに装着された回路基板をコネクタ本体に対して横方向からのスライドにより取り付ける構成であるから、図８のものではステム１０３、受け座１０５、回路基板１０６、コネクタ基部１０９、コネクタ外殻１１１を上から順に組み付けて行くことができるが、特許文献１のものでは、コネクタとハウジングとの組み付けが、回路基板をコネクタの凹部への横方向への挿入を必要とするものとなるため、これが作業効率低下の要因となる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コネクタの接続端子と回路基板との電気的接続を接触によって行うことができ、これによりコネクタを２部品に分ける必要がない上、各部品をハウジングに対して一方向から順に組み付けて行くことができる圧力センサを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、回路基板に形成された電極とコネクタの接続端子との間にこれらの間を電気的に接続する圧縮コイルばねを設け、この圧縮コイルばねおよび接続端子の両方を磁性体により形成、または、圧縮コイルばねおよび接続端子のうちの一方を磁性体により形成し他方を磁石により形成したものである。
【００１３】
この構成によれば、接続端子と圧縮コイルばねの双方が磁性体により形成されている場合には、接続端子に永久磁石や電磁石を接触させて磁化することにより、接続端子に圧縮コイルばねが落ちないように保持させることできるので、一方向からの組み付けを支障なく行うことができる。
【００１４】
請求項２の発明は、コネクタ側から回路基板側に延びるピンと、このピンに挿入され回路基板に形成された電極とコネクタの接続端子との間を電気的に接続する圧縮コイルばねとを設け、この圧縮コイルばねは、自由状態にあるとき、その内径がピンの外径よりも小さく、電極と接続端子との間に挟まれて圧縮されたとき、その内径がピンの外径よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、コネクタをハウジングに組み付ける際、ピンによって圧縮コイルばねが落ちないように保持できるので、一方向からの組み付けを支障なく行うことができる。しかも、圧縮コイルばねは、圧縮されると拡径してピンによる拘束を解かれるので、接続端子と電極との間で圧縮され、その反発力によって両者に接触し、良好なる電気的接続を保持する。
【００１８】
請求項３の発明は、コネクタの接続端子の回路基板側に当該回路基板側に向けて延長された接触部と、回路基板にコネクタ側に向けて延長された接片とを設け、これら接続端子の接片と回路基板の接触部とがコネクタのハウジングへの装着に伴って互いに接触して接続端子と回路基板との間を電気的に接続することを特徴とする。
この構成によっても一方向からの組み付けを支障なく行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をコモンレール式ディーゼルエンジンのコモンレールの内圧を検出する圧力センサに適用した実施形態につき図面を参照しながら説明する。
［第１の参考例］
図１は本発明の第１の参考例を示す。同図において、ハウジング１は黄銅などの金属により形成され、外形が角型で内部を一端が開口した収容室２とした主部３と、この主部３の底部に突設された管状の接続口体４とからなる。接続口体４は、内部を圧力導入路５としており、また外周部にはコモンレール（図示せず）の配管に螺合するための雄ねじ部４ａが形成されている。
【００２０】
ハウジング１の主部３において、その収容室２の底部には圧力導入路５に連なるねじ穴６が形成されている。この収容室２の底部のねじ穴６には通路７を有した金属製の筒状のステム８が螺着されており、その通路７は圧力導入路５に接続されている。そして、ステム８の先端部には、当該ステム８を担持体とする半導体圧力検出素子９が装着されている。
【００２１】
半導体圧力検出素子９は、図示はしないが素子基板に歪みを電気信号に変換する感歪ゲージ素子を設けて構成されている。そして、ステム８の半導体圧力検出素子９を装着した端部（メタルダイアフラム）がコモンレールの内圧と大気圧との差に応じて歪を生ずると、半導体圧力検出素子９もステム８の端部と一体に歪むようになっている。
【００２２】
ハウジング１の主部３の収容室２内には、ステム８を取り巻くようにしてほぼリング状の受け座１０が圧入或は接着によって固定されており、この受け座１０上には回路基板１１が接着によって固定されている。この回路基板１１には、半導体圧力検出素子９の出力信号を増幅回路や特性補正回路などを構成する電子部品１２が実装されている。そして、半導体圧力検出素子９と回路基板１１との間はボンディングワイヤ１３によって電気的に接続されている。
【００２３】
ハウジング１の主部３の収容室２内は、そのほぼ上半部が下半部より径大に形成されていて段部１４が生じている。そして、収容室２内には、この段部１４に載置するようにしてプラスチック製のホルダ１５が接着により固定されている。このホルダ１５には保持孔１６が形成されており、この保持孔１６にリン青銅やステンレススティール材などの導電性ばね材料により形成された圧縮コイルばね１７が貫挿されている。
【００２４】
ハウジング１の主部３の収容室２の開口端部分には、コネクタ１８が主部３の上端薄肉部３ａをかしめることによってホルダ１５を段部１４に押さえ付けるようにして固定されている。このコネクタ１８は回路基板１１を外部に接続するためのもので、プラスチック製の本体１９と、この本体１９にインサート成形により一体化された接続端子２０とからなる。このコネクタ１８の本体１９の外周部とハウジング１の収容室２の内周部との間には、両者間をシールするＯリング２１が介在されている。
【００２５】
上記接続端子２０の回路基板１１側の端部はほぼＬ字型に曲げられて接触部２０ａとされている。この接触部２０ａは回路基板１１に形成された電極２２とホルダ１５の保持孔１６を介して対向しており、これら接続端子２０の接触部２０ａと回路基板１１の電極２２との間に前記圧縮コイルばね１７が介在されている。そして、この圧縮コイルばね１７は、コネクタ１８をハウジング１の主部３の上端部に固定する際に押し縮められて圧縮され、その圧縮に伴う弾発力によって接続端子２０の接触部２０ａと電極２２とに弾接して両者間を電気的に接続している。
【００２６】
実使用時には、コネクタ１８には、制御装置側の外部コネクタ(図示せず)が接続される。コモンレール内のディーゼルエンジンの燃料の圧力は、ハウジングの圧力導入路５からステム８の通路７に導入され、メタルダイアフラム（ステム８の端部）は導入された圧力に応じて歪むので、図示しない感歪ゲージ素子がメタルダイアフラムの歪み量に応じた信号を出力する。
半導体圧力検出素子９から出力された感歪信号は、回路基板１１の増幅回路により増幅され、特性補正回路により補正された後、圧力検出信号として圧縮コイルばね１７、コネクタ１８の接続端子２０から外部コネクタを経て制御装置へと送られる。
【００２７】
ここで、上記構成の圧力センサの組み立て手順を説明する。
先ず、ハウジング１を収容室２が上向きに開口するように図示しない治具にセットする。この状態で各部品を一方向、即ち上方向から順に組み付けてゆく。即ち、最初に半導体圧力検出素子９を低融点ガラスを用いたガラス接合などで装着したステム８を収容室２の内底部のねじ穴６に螺着する。次いで、受け座１０を収容室２の内底部に接着により固定し、この受け座１０上に回路基板１１を接着によって固着する。そして、半導体圧力素子９と回路基板１１とをワイヤボンディングにより電気的に接続する。
【００２８】
その後、ホルダ１５を収容室２内に挿入して段部１４上に載置し、接着によって固着する。このとき、保持孔１６が回路基板１１の電極２２の真上になるようにホルダ１５を位置決めしておく。そして、保持孔１６内に圧縮コイルばね１７を挿入する。
【００２９】
次に、コネクタ１８の本体１９の外周部にＯリング２１を嵌め、その上で本体１９を収容室２内に挿入し、かしめにより固定する。このとき、圧縮コイルばね１７はホルダ１５の保持孔１６内に貫挿されて保持された状態にあるので、コネクタ１８の本体１９の取り付け時に圧縮コイルばね１７が倒れたり、ずれ動いたりすることはなく、単に本体１９を接続端子２０の接触部２０ａが圧縮コイルばね１７の真上に来るように位置決めしてかしめ固定するだけで、圧縮コイルばね１７により接続端子２０と電極２２との間を接続した状態に組み付けることができる。
【００３０】
このように本参考例によれば、コネクタ１８の接続端子２０を回路基板１１の電極２２へ溶接によることなく、圧縮コイルばね１７によって電気的に接続するようにしたので、コネクタ１８の外殻を１９を２部品で構成する必要がなく、部品点数を削減することができる。
また、ハウジング１の収容部２の一端は開放されているので、ステム８、受け座１０、回路基板１１、ホルダ１５、圧縮コイルばね１７、コネクタ１８を収容室２に対して一方向（上方向）から順に組み付けて行くことができる。
【００３１】
［第１の実施形態］
図２は本発明の第１の実施形態を示す。同図に図１と同一部分には同一符号を付して示して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
本実施形態が第１の参考例と異なるところは、第１の参考例におけるホルダ１５を省略し、その代わりに、圧縮コイルばね１７および接続端子２０を導電性を有する磁性体により形成したところにある。
【００３２】
即ち、コネクタ１８の接触部２０ａは本体１９内に埋め込まれており、この接触部２０ａは本体１９に回路基板１１側に向って開口するように形成された穴２３の底面を構成している。そして、圧縮コイルばね１７は一端側を本体１９の穴２３内に挿入された状態で接続端子２０の接触部２０ａと回路基板１１の電極２２との間にあって両者間を電気的に接続している。
【００３３】
この構成において、圧力センサの組み立ての最終段階でコネクタ１８をハウジング１に組み付ける際、圧縮コイルばね１７の一端側をコネクタ１８の本体１９の穴２３内に挿入し、この状態で接続端子２０の他端側に永久磁石或は電磁石を接触させて当該接続端子２０を磁化させる。すると、圧縮コイルね１７が接続端子２０に磁気吸着される。
この状態では、コネクタ１８をハウジング１に組み付けるために、穴３が下向きになる姿勢にしても、圧縮コイルばね１７は、落下しないので、そのまま本体１９を収容室２の上端部内側に嵌合してかしめ固定することができる。
【００３４】
なお、この第１の実施形態において、接続端子２０または圧縮コイルばね１７のうちの少なくとも一方を永久磁石にしても良い。このようにすれば、組み立て時に、接続端子２０に永久磁石或は電磁石を接触させなくとも済む。
【００３５】
［第２の実施形態］
図３および図４は本発明の第２の実施形態を示すもので、図３および図４には図１と同一部分に同一符号を付して示して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
この実施形態が第１の参考例と異なるところは、ホルダ１５を省略し、その代わりに、コネクタ１８側に設けたピン２４に圧縮コイルばね１７を保持させるようにしたところにある。即ち、図４に示すように、接続端子２０の接触部２０ａには小孔２５が形成されており、本体１９と一体に形成されたピン２４がこの小孔２５を通って回路基板１１側に突出している。
【００３６】
一般に、圧縮コイルばねの内径は、圧縮されると広がって、常態時（非圧縮時）よりも大きくなる。本実施形態における圧縮コイルばね１７も同様で、図４(ｃ)に示すように、接続端子２０と回路基板１１の電極２２との間に圧縮されたときの内径ｄ１は同図（ａ）の常態時における内径ｄよりも大きくなっている。そして、ピン２４の外径Ｄは、圧縮コイルばね１７の常態時の内径ｄよりも大きく、圧縮時の内径ｄ１よりも小さく設定されている。
【００３７】
上記構成において、圧力センサの組み立ての最終段階でコネクタ１８をハウジング１に組み付ける際、圧縮コイルばね１７をピン２４に嵌合する。すると、図４（ｂ）に示すように、圧縮コイルばね１７は若干拡がり、自身の弾発力によってピン２４に締まり付くようになる。この状態では、圧縮コイルばね１７を下にしても、ピン２４から外れ落ちることはないので、そのまま本体１９をハウジング１の収容室２の上端部内側に嵌合してかしめ固定する。
【００３８】
本体１９をハウジング１に固定した状態では、圧縮コイルばね１７は接続端子２０の接触部２０ａと回路基板１１の電極２２との間に圧縮された状態で介在されている。この状態では圧縮コイルばね１７は、図４（ｃ）に示すように、内径ｄ１がピン２４の外径Ｄよりも大きくなっていて当該ピン２４から離れているので、圧縮に伴う弾発力を接触部２０ａと電極２２とに及ぼして電気的接続に必要な接触圧を保っている。
【００３９】
［第２の参考例］
図５は本発明の第２の参考例を示すもので、図５には図１と同一部分に同一符号を付して示して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
この参考例が第１の参考例と異なるところは、圧縮コイルばね１７を省略し、その代わりに、接続端子２０を直接回路基板１１の電極２２に弾接させるように構成したところにある。
【００４０】
即ち、接続端子２０の回路基板１１側の端部は、コネクタ１８の本体１９から横方向に突出している。そして、この突出部分は、適度な弾性が得られるように、板厚が薄く形成されてほぼＵ字状に曲成され、弾性接触部２０ｂとされている。
この構成において、圧力センサの組み立ての最終段階でコネクタ１８の本体１９をハウジング１の収容室２の上端部に嵌合してかしめ固定すると、接続端子２０の弾性接触部２０ｂの先端部が回路基板１１の電極２２に弾接する。
なお、接続端子２０の弾性接触部２０ｂは接続端子２０と別体のもので構成しても良い。
【００４１】
［第３の参考例］
図６は本発明の第３の参考例を示すもので、図６には図１と同一部分に同一符号を付して示して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
この参考例は、コネクタ１８の接続端子２０と回路基板１１の電極２２との間を圧縮コイルばね１７によって電気的に接触させるところでは第１の参考例と同じであるが、ホルダ１５を省略し、その代わりに、回路基板１１側に設けたピン２６に圧縮コイルばね１７を保持させるようにしたところで第１の参考例と異なる。
【００４２】
即ち、回路基板１１の電極２２上には、ピン２６がロウ付けなどによって固定されている。なお、このピン２６の外径は圧縮コイルばね１７の常態時の内径よりも小さく設定されている。そして、圧力センサの組み立ての最終段階でコネクタ１８をハウジング１に組み付けるに先立って、圧縮コイルばね１７をピン２６に嵌める。この状態でコネクタ１８の本体１９をハウジング１の収容室２の上端部に嵌合してかしめ固定する。
【００４３】
［第３の実施形態］
図７は本発明の第３の実施形態を示すもので、図６には図１と同一部分に同一符号を付して示して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
この実施形態は、圧縮コイルばね１７を省略し、その代わりに、回路基板１１の電極２２上に接触部としての一対の接片２７をロウ付けなどによって固定し、この接片２７にコネクタ１８の接続端子２０を接触させるようにしている。
【００４４】
即ち、接続端子２０の回路基板１１側の端部には、下向きに突出する接触部２０ｃが一体に形成されている。そして、圧力センサの組み立ての最終段階でコネクタ１８の本体１９をハウジング１の収容室２の上端部に嵌合してかしめ固定すると、接続端子２０の接触部２０ｃが回路基板１１の一対の接片２７間に挿入されて当該一対の接片２７に接触する。
【００４５】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、ディーゼルエンジンのコモンレールの内圧を検出する圧力センサに限られず、ガソリンエンジンを対象とした圧力センサ、エアコンを対象とした圧力センサなどに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例を示す縦断面図
【図２】本発明の第１の実施形態を示す縦断面図
【図３】本発明の第２の実施形態を示す縦断面図
【図４】圧縮コイルばねとピンとの径関係を示す断面図
【図５】本発明の第２の参考例を示す縦断面図
【図６】本発明の第３の参考例を示す縦断面図
【図７】本発明の第３の実施形態を示す縦断面図
【図８】従来例を示す縦断面図
【符号の説明】
図中、１はハウジング、２は収容室、５は圧力導入路、８はステム、１０は半導体圧力検出素子、１１は回路基板、１５はホルダ、１６は保持孔、１７は圧縮コイルばね、１８はコネクタ、１９は外殻、２０は接続端子、２０ｂは弾性接触部、２０ｃは接触部、２２は電極、２３は穴、２４，２６はピン、２７は接片である。

Claims

圧力導入路を有するハウジング内に、前記圧力導入路から導入される圧力媒体の圧力を検出する圧力検出素子を収容すると共に、この圧力検出素子に電気的に接続される回路基板を収容し、前記ハウジングに、前記回路基板を外部に接続するための接続端子を備えたコネクタを装着してなる圧力センサにおいて、
前記回路基板に形成された電極と前記コネクタの接続端子との間にこれらの間を電気的に接続する圧縮コイルばねを設け、この圧縮コイルばねおよび前記接続端子の両方を磁性体により形成、または、前記圧縮コイルばねおよび前記接続端子のうちの一方を磁性体により形成し他方を磁石により形成したことを特徴とする圧力センサ。
圧力導入路を有するハウジング内に、前記圧力導入路から導入される圧力媒体の圧力を検出する圧力検出素子を収容すると共に、この圧力検出素子に電気的に接続される回路基板を収容し、前記ハウジングに、前記回路基板を外部に接続するための接続端子を備えたコネクタを装着してなる圧力センサにおいて、
前記コネクタ側から前記回路基板側に延びるピンと、
このピンに挿入され、前記回路基板に形成された電極と前記コネクタの接続端子との間を電気的に接続する圧縮コイルばねとを設け、
前記圧縮コイルばねは、自由状態にあるとき、その内径が前記ピンの外径よりも小さく、前記電極と前記接続端子との間に挟まれて圧縮されたとき、その内径が前記ピンの外径よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする圧力センサ。
圧力導入路を有するハウジング内に、前記圧力導入路から導入される圧力媒体の圧力を検出する圧力検出素子を収容すると共に、この圧力検出素子に電気的に接続される回路基板を収容し、前記ハウジングに、前記回路基板を外部に接続するための接続端子を備えたコネクタを装着してなる圧力センサにおいて、
前記コネクタの接続端子の前記回路基板側に当該回路基板側に向けて延長された接触部と、
前記回路基板に前記コネクタ側に向けて突設された接片とを設け、
前記接続端子の接触部と前記回路基板の接片とが前記コネクタの前記ハウジングへの装着に伴って互いに接触して前記接続端子と前記回路基板との間を電気的に接続することを特徴とする圧力センサ。