JP4085834B2

JP4085834B2 - 圧力検出装置

Info

Publication number: JP4085834B2
Application number: JP2003038231A
Authority: JP
Inventors: 輝夫小田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2023-02-17
Also published as: JP2004245782A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力が検出される被検出体に取付可能なハウジング内に、感圧素子と該感圧素子に圧力を伝達する圧力伝達部材とを収納してなる圧力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の圧力検出装置としては、圧力が検出される被検出体に取付可能なハウジングと、ハウジングに収納され圧力に応じた信号を出力する感圧素子と、ハウジング内にて感圧素子よりもハウジングの一端側に設けられ感圧素子に圧力を伝達する圧力伝達部材と、ハウジングの他端側に設けられ感圧素子からの信号を取り出すためのコネクタ部とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものでは、ハウジング内にて感圧素子とコネクタ部との間には、感圧素子とコネクタ部とを電気的に接続する接続部材を設けている。この接続部材としては、従来では、複数本のターミナルを例えばハーメチック部材等にて保持してなるターミナルアッシーが用いられている。
【０００４】
このターミナルアッシーにおいては、コネクタ部側ではターミナルとコネクタピンとを溶接等にて接続し、感圧素子側ではターミナルと感圧素子とをワイヤボンディング等にて接続した構成としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２５３３７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、このような圧力検出装置をエンジンの燃焼圧センサに適用する場合、ハウジングにおける圧力伝達部材の収納部をエンジンブロックの穴に挿入し、燃焼室内の圧力を圧力伝達部材で受圧して検出する。
【０００７】
ここで、エンジンに対しては、小型化や軽量化の要望があり、圧力検出装置の搭載スペースも小さくする必要がある。そのため、圧力検出装置においては細径化すなわちハウジングの細径化が望まれている。
【０００８】
それに対して、従来の圧力検出装置においては、ハウジングの径は、ハウジング収納部品のうち最大寸法を有するターミナルアッシーのサイズによって決められる。しかしながら、上述したターミナルアッシーでは、ターミナル自身の太さの公差やターミナル間の位置決め公差、さらにはハーメチック部材のサイズの公差等、複数の公差がある。
【０００９】
そこで、ハウジングの径は、これら複数のターミナルアッシーの公差が最大方向へずれても良いように、大きめに設計する必要がある。言い換えれば、複数個の公差のずれを許容するだけの太さを有するハウジングが必要となり、細径化に制約が生じていた。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、ハウジングを細くするのに適切な構成を有する圧力検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題の解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、圧力が検出される被検出体に取付可能なハウジング（１０）と、ハウジングに収納され、圧力に応じた信号を出力する感圧素子（２０）と、ハウジング内にて感圧素子よりもハウジングの一端側に設けられ、感圧素子に圧力を伝達する圧力伝達部材（３０）と、ハウジングの他端側に設けられ、感圧素子からの信号を取り出すためのコネクタ部（４０）と、ハウジング内にて感圧素子とコネクタ部との間に設けられ、感圧素子とコネクタ部とを電気的に接続する接続部材（５０）とを備える圧力検出装置において、接続部材は、基部（５１）と基部における感圧素子側の端部（５１ａ）からコネクタ部側の端部（５１ｂ）に渡って基部の表面に形成された層状の配線部（５２）とを有する３次元立体配線部材であり、３次元立体配線部材における基部のコネクタ部側の端部は、その端面の一部が突出しており、この突出部がコネクタに接していると共に、３次元立体配線部材の基部の側面に、両端部を結ぶように溝が形成れており、配線部は基部における感圧素子側の端部から溝の内表面を通り、コネクタ部側の端部に渡って形成されていることを特徴とする。
【００１２】
それによれば、接続部材である３次元立体配線部材のサイズは、その基部の大きさで決まるので、３次元立体配線部材を収納するハウジングのサイズを決める場合には、実質的に３次元立体配線部材の基部の公差のみを考慮すればよい。そのため、従来のターミナルアッシーを用いた場合のように複数の公差を考慮してハウジングの径を決める必要がなくなる。
【００１３】
よって、本発明によれば、ハウジングを細くするのに適切な構成を有する圧力検出装置を提供することができる。
【００１４】
なお、上記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一例である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る圧力検出装置Ｓ１の概略断面構成を示す図であり、図２は図１中に示されている３次元立体配線部材５０の単体斜視図である。限定するものではないが、この圧力検出装置Ｓ１は、被検出体であるエンジンの燃焼室内の圧力（燃焼圧）を検出する燃焼圧センサとして適用できる。
【００１６】
この圧力検出装置Ｓ１は、大きくは、圧力が検出される被検出体に取付可能なハウジング１０と、ハウジング１０に収納され圧力に応じた信号を出力する感圧素子２０と、ハウジング１０内にて感圧素子２０よりもハウジング１０の一端１１側に設けられ感圧素子２０に圧力を伝達する圧力伝達部材としてのロッド３０と、ハウジング１０の他端１２側に設けられ感圧素子２０からの信号を取り出すためのコネクタ部４０とを備えている。
【００１７】
さらに、ハウジング１０内にて感圧素子２０とコネクタ部４０との間には、感圧素子２０とコネクタ部４０とを電気的に接続するための接続部材としての３次元立体配線部材５０が設けられている。
【００１８】
ハウジング１０は、例えばステンレス等の金属からなる筒状のものである。このハウジング１０の一端１１側には、受圧部としての金属からなるダイアフラム１５が溶接等にて取り付けられている。このダイアフラム１５は、圧力を受けることにより歪むものである。
【００１９】
例えば、圧力検出装置Ｓ１を上記燃焼圧センサに適用する場合には、このハウジング１０の一端１１側すなわちダイアフラム１５側が燃焼室に露出するように、エンジンブロックの穴に挿入される。このとき、例えばハウジング１０の外周面にねじを形成し、エンジンブロックの穴とハウジング１０とネジ結合することで、圧力検出装置の取付が行われる。
【００２０】
また、ハウジング１０の一端１１側には、ハウジング１０内にステンレス等の金属からなる棒状のロッド３０が収納されている。このロッド３０の一端３１側は、ダイアフラム１５に接して配置されている。そして、図１中の白抜き矢印に示すように、ロッド３０の一端１１にはダイアフラム１５を介して、測定圧力が印加されるようになっている。
【００２１】
感圧素子２０は、ハウジング１０内にてロッド３０よりもハウジング１０の他端１２側の部位に収納されている。この感圧素子２０は、印加された圧力に応じた信号を出力するものであれば特に限定されないが、例えば、半導体基板にゲージ抵抗を形成したものを用いることができる。具体的には、シリコン基板にゲージ抵抗として拡散抵抗を形成し、この拡散抵抗によってブリッジ回路を形成したものを採用することができる。
【００２２】
そして、この感圧素子２０には、ガラスからなる介在部材２１が陽極接合等にて接合され、その介在部材２１の上には炭素鋼等の鋼材からなる半球２２が接着等にて接合され、感圧素子２０、介在部材２１および半球２２は一体化されている。
【００２３】
そして、半球２２の曲面とロッド３０の他端３２とが接して配置されており、ロッド３０からの圧力は、半球２２、介在部材２１を介して感圧素子２０へ伝達されるようになっている。
【００２４】
また、接続部材としての３次元立体配線部材５０は、図１、図２に示すように、基部５１と基部５１における感圧素子２０側の端部５１ａからコネクタ部４０側の端部５１ｂに渡って基部５１の表面に形成された層状の配線部５２とを有する。
【００２５】
ここで、基部５１は、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の硬い樹脂等からなり、配線部５２は銅や金等の膜から形成することができる。このような３次元立体配線部材５０は、例えば、成形された基部５１に対して、配線部５２を形成する部位以外の部位にレジスト等にてマスキングを施し、銅や金等のメッキを行うことにより製造することができる。
【００２６】
図示例では、基部５１は円柱形状であり、一方の端面が感圧素子２０側の端部５１ａ、他方の端面がコネクタ部４０側の端部５１ｂとなっている。なお、図２には、基部５１における感圧素子２０側の端部５１ａにおいて、感圧素子２０の搭載領域２０ａを破線にて示してある。
【００２７】
本例では、基部５１の側面に、両端面５１ａ、５１ｂを結ぶように溝５１ｃが形成されている。そして、配線部５２は、基部５１における感圧素子２０側の端部５１ａから溝５１ｃの内表面を通り、コネクタ部４０側の端部５１ｂに渡って形成されている。
【００２８】
これにより、配線部５２は、基部５１における一方の端面５１ａから他方の端面５１ｂへ引き回された形となる。なお、基部５１に貫通穴を形成し、その貫通穴の内表面に配線部５２を形成することで、配線部５２の引き回しを行っても良い。
【００２９】
そして、感圧素子２０は、３次元立体配線部材５０の基部５１における感圧素子２０の搭載領域２０ａに搭載され、接着等にて固定されている。さらに、感圧素子２０は、基部５１の感圧素子２０側の端部５１ａにて金やアルミ等のボンディングワイヤ２４を介して配線部５２と結線され、電気的に接続されている。
【００３０】
また、図１に示すように、３次元立体配線部材５０における基部５１のコネクタ部４０側の端部５１ｂは、その端面の一部が突出しており、この突出部がコネクタ部４０に接している。
【００３１】
コネクタ部４０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等からなるコネクタプラグ４１にターミナル４２およびプレート４３をインサート成形にて一体化させたものである。このコネクタ部４０を外部の配線部材に結合することにより、圧力検出装置Ｓ１の信号を外部へ取り出すことが可能となる。
【００３２】
ターミナル４２は銅等からなり、プレート４３はステンレス等の金属からなる。プレート４３は、３次元立体配線部材５０の基部５１における上記突出部と接する部位であり、３次元立体配線部材５０を支持するものである。このプレート４３により、感圧素子２０にロッドから圧力が印加されたときに感圧素子２０および３次元立体配線部材５０を受け止める役割が果たされる。
【００３３】
そして、ターミナル４２の一端側は、プレート４３に形成された穴から３次元立体配線部材５０側へ露出し、ターミナル４２の他端側はコネクタプラグ４１の開口部４１ａ内に露出している。ターミナル４２の一端側は、ターミナル４２自身の弾性力を利用する等により、３次元立体配線部材５０における配線部５２と接して電気的に接続されている。
【００３４】
また、ターミナル４２の他端側は、外部配線部材等と接続される部分である。また、コネクタ部４０とハウジング１０との接合は、プレート４３とハウジング１０とを溶接したりやかしめたりする等により行われている。
【００３５】
こうして、感圧素子２０とコネクタ部４０のターミナル４２とは、３次元立体配線部材５０の配線部５２を介して電気的に接続されている。
【００３６】
このような圧力検出装置Ｓ１は、例えば、次のようにして作ることができる。３次元立体配線部材５０に対して、介在部材２１および半球２２が一体化された感圧素子２０を搭載し、ワイヤボンディングを行って感圧素子２０と配線部５２とを結線する。
【００３７】
続いて、このものをロッド３０が挿入されたハウジング１０内へ挿入し、さらにコネクタ部４０を取り付けて、荷重を加えながら、ハウジング１０とコネクタ部４０のプレート４３とを溶接やかしめ等により接合する。こうして、圧力検出装置Ｓ１を製造することができる。
【００３８】
この圧力検出装置Ｓ１は、燃焼圧センサに適用される場合、上述したように、ダイアフラム１５側が燃焼室に露出するように、エンジンブロックの穴に挿入されて取り付けられる。
【００３９】
その状態にて、ダイアフラム１５に燃焼圧が印加されると、ダイアフラム１５が歪んでロッド３０がその長手方向に変位する。それによって、燃焼圧はロッド３０、半球２２、介在部材２１を介して感圧素子２０に印加される。
【００４０】
そして、感圧素子２０では、印加された圧力に応じた信号が出力され、その信号は、ボンディングワイヤ２４から、３次元立体配線部材５０の配線部５２、ターミナル４２を介して外部へ取り出される。こうして、燃焼圧の検出が行われる。
【００４１】
ところで、本実施形態によれば、ハウジング１０内にて感圧素子２０とコネクタ部４０との間に設けられる接続部材として、基部５１と基部５１における感圧素子２０側の端部５１ａからコネクタ部４０側の端部５１ｂに渡って基部５１の表面に形成された層状の配線部５２とを有する３次元立体配線部材５０を採用している。
【００４２】
このような構成を有する３次元立体配線部材５０のサイズは、その基部５１の大きさで決まるので、３次元立体配線部材５０を収納するハウジング１０のサイズを決める場合には、実質的に３次元立体配線部材５０の基部５１の公差のみを考慮すればよい。そのため、従来のターミナルアッシーを用いた場合ように複数の公差を考慮してハウジング１０の径を決める必要がなくなる。
【００４３】
こうして、本実施形態によれば、ハウジング１０を細くするのに適切な構成を有する圧力検出装置Ｓ１を提供することができる。
【００４４】
なお、本発明は、細径化を図るために３次元立体配線部材を接続部材に用いたことを要部とするものであり、圧力検出装置においてその他の部分は、適宜設計変更しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る圧力検出装置の概略断面図である。
【図２】図１中に示されている３次元立体配線部材の単体斜視図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、２０…感圧素子、３０…圧力伝達部材としてのロッド、
４０…コネクタ部、５０…３次元立体配線部材、５１…基部、
５１ａ…基部における感圧素子側の端部、
５１ｂ…基部におけるコネクタ部側の端部、５２…配線部。

Claims

圧力が検出される被検出体に取付可能なハウジング（１０）と、
前記ハウジングに収納され、圧力に応じた信号を出力する感圧素子（２０）と、
前記ハウジング内にて前記感圧素子よりも前記ハウジングの一端側に設けられ、前記感圧素子に圧力を伝達する圧力伝達部材（３０）と、
前記ハウジングの他端側に設けられ、前記感圧素子からの信号を取り出すためのコネクタ部（４０）と、
前記ハウジング内にて前記感圧素子と前記コネクタ部との間に設けられ、前記感圧素子と前記コネクタ部とを電気的に接続する接続部材（５０）とを備える圧力検出装置において、
前記接続部材は、基部（５１）と前記基部における前記感圧素子側の端部（５１ａ）から前記コネクタ部側の端部（５１ｂ）に渡って前記基部の表面に形成された層状の配線部（５２）とを有する３次元立体配線部材であり、
前記３次元立体配線部材における前記基部の前記コネクタ部側の端部は、その端面の一部が突出しており、この突出部が前記コネクタに接していると共に、
前記３次元立体配線部材の前記基部の側面に、両端部を結ぶように溝が形成されており、前記配線部は前記基部における前記感圧素子側の端部から前記溝の内表面を通り、前記コネクタ部側の端部に渡って形成されていることを特徴とする圧力検出装置。