JPH0654270B2 - 圧力測定器 - Google Patents

圧力測定器

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JPH0654270B2
JPH0654270B2 JP60015688A JP1568885A JPH0654270B2 JP H0654270 B2 JPH0654270 B2 JP H0654270B2 JP 60015688 A JP60015688 A JP 60015688A JP 1568885 A JP1568885 A JP 1568885A JP H0654270 B2 JPH0654270 B2 JP H0654270B2
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誠次郎 武田
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    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えば自動車のトルクコンバータ油圧、エン
ジン油圧を検出するのに好適な圧力測定器に関するもの
である。
〔発明の背景〕
従来の圧力測定器の感圧部は、特公昭52−25115
号公報に記載のように、取付ねじ先端部にシリコンオイ
ル封入のシールダイヤフラムがあり、また、半導体歪ゲ
ージの支持部材が軸方向に長く、かつ、支持部材をくさ
び状リングを介してソケツト側ハウジングでねじ込み油
密を確保する構造となつていた。しかし、この構造で
は、シールダイヤフラムに変形を起こさせないための防
護構造やエンジンのオイルパン内で使用する上で必要な
低背形センサの配慮がなされていなかつた。また、低背
形センサの圧力測定器としては実開昭59−11373
2が知られている。
本発明の圧力測定器の油圧センサは、主として自動車の
自動変速機のトルクコンバータ油圧を検知する等を目的
としており、そのため動力を伝達するトルクコンバータ
油の温度は高く最高160℃となり、作動力も圧力制御
用ソレノイドバルブの開閉によりサージ圧を考えると耐
圧100Kg/cm2を必要としている。一方、半導体歪ゲ
ージの厚さは、圧力変位を電気信号に変換するのに相応
の歪を生じさせるために100μm前後の厚さとなつて
いる。この歪ゲージを、直接金属ハウジングに接合する
のを避け、一旦、歪ゲージとほぼ膨張係数が近似するガ
ラス台に陽極接合法等により接合し、歪ゲージに対する
接合部材間の温度歪を防止している。
通常、歪ゲージに圧力を印加する方法としては二つの方
法があり、その一つは、ゲージパターンの裏側へ圧力を
加えゲージパターン面に油圧が直接接しない方法であ
る。この方法はゲージチツプとガラス台との接合面に引
張応力が加わるため、比較的低圧、即ち、10Kg/cm2
以下のものに用いる。しかし、トルコンバータ油圧の場
合は、最高100Kg/cm2の耐圧を必要としているた
め、ゲージチツプとガラス台との接合面には圧縮応力が
加わり、接合面の破壊のおそれがないゲージパターン面
側に油圧が加わる構造の他の方法を用いている。この後
者の方法では、歪ゲージパターン面に直接、測定対象の
油が当ると、油中の添加物、ごみなどの異物、金属粉等
により、パターンの損傷が起こるのでシールダイヤフラ
ムを介在しシリコンオイルを封入している。また、ゲー
ジチツプの変位を電気信号としてシリコンオイル中より
取り出すため、リードピンがあり耐圧100Kg/cm2
温度160℃に耐えるように、絶縁、気密(液密)、固
着力を確保するため約100℃加熱によるガラス封着構
造としている。
一方、上記のシリコンオイルは膨張係数が、−10
℃と大きいため使用温度に応じてシールダイヤフラムが
変動する。常温→高温→低温→常温等に変化させた場
合、常温戻し時シールダイヤフラムが初期のニユートラ
ル位置に戻らない場合がある。特に、この温度ヒステリ
シスを低く抑え、センサの精度を上げるには、シールダ
イヤフラムの直径が大きい方が容易である。これは、液
封の高さが同じで封入部のシールダイヤフラムの直径が
大、小と異なる場合、それぞれ同じ温度変化をした場合
の膨張によるシールダイヤフラムの中心における変位量
は同じである。しかし、シールダイヤフラムの変位角度
は、小径のシールダイヤフラムの方が変位量が同じであ
ることから大きくなる。即ち、シールダイヤフラムのニ
ユートラル位置への戻り易さは変位角度の小さな大径の
ダイヤフラムの方が有利である。
センサとして高精度を確保するには大口径のシールダイ
ヤフラムとなるが、製作の場合にはセンサの取付部(圧
力導入部)は高圧になる程小さい方が望ましい。しか
も、必要な場合には直接装着できる方がよい。従つて、
取付部を有するハウジングを別体とし、その中にダイヤ
フラムを有する本発明の実施例の図面の感圧部6の如き
感圧部を収納する方が得策である。そして、ハウジング
に収納する前に感圧部として別個に完成しておく必要が
あり、歪ゲージのガラス台への接着、リードピンへの金
線ボンデイング、シールダイヤフラムの固着接合、シリ
コンオイルの封入、封着を行なう。この感圧部として完
成したものを、ハウジングに収納する方法として、ゲー
ジチツプやシリコンオイル封入部並びにリードピンのガ
ラス封着部等へ高熱を加えることなしに耐圧、液密的に
結合する必要がある。この場合に、溶接などの高温を加
える方法では、上記のシールダイヤフラムの過大変位、
ガラス封着部の軟化等の熱的の悪影響を与えることにな
る。また、シールダイヤフラムの固着接合は感圧部が別
体でなければ不可能であり、さらに、別体にすることに
よりハウジングに対する取付、取外しの締付時感圧部に
直接力が加わることを防止できる。
〔発明の目的〕
本発明は上記の状況に鑑みなされたものであり、ハウジ
ングに感圧部を固着するのに感圧部に熱的影響を与える
ことなく密嵌固着することにより信頼性を向上できる圧
力測定器を提供することを目的としたものである。
〔発明の概要〕
本発明の圧力測定器は、有底円筒状の該底部端面に設け
られた圧力導入口を介し外部からの圧力が導入される第
1内孔を有するハウジングと、該圧力導入口に対向する
凹部が設けられ該凹部に取り付けられるシールダイヤフ
ラム内に充填されたシリコンオイル中で上記圧力導入口
側に対向する側に配設され感圧部を軸方向に貫通するリ
ードピンにリード線を介在し接続されガラス台に保持さ
れた歪ゲージを内蔵し上記ハウジングに嵌入し固定され
る上記感圧部とを設け、該感圧部及び上記ハウジングを
構成する材料のうちの何れか一方が硬質材で他方が軟質
材で形成されており、該硬質材で形成された上記ハウジ
ングの内周もしくは上記感圧部の外周の嵌合面に溝が形
成され、該溝に対向嵌合する上記軟質材の上記ハウジン
グもしくは上記感圧部の上記嵌合部分に近接する環状部
分が上記嵌合面と平行方向に加圧され上記溝に対向する
上記軟質材が塑性流動加工されて上記溝部分の上記嵌合
部が緊定固着形成されているものである。
圧力測定器においては、半導体歪ゲージを測定流体より
保護するためにシリコンオイル中に封入すること、ま
た、半導体ゲージが破損してもシリコンオイルがセンサ
外部へ流出するのを防ぐこと、さらに歪ゲージの電気信
号を取り出すためのリードピンを気密シール構造とする
ことなどが感圧部構造上重要な点である。これらはいず
れも、組立上、ろう銀、溶接など熱的影響を排除するこ
とにより信頼性を確保することができる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の圧力測定器を実施例を用い図面により説明
する。図は縦断面図である。図において、1はハウジン
グで有底円筒状に形成され内部に段差を有する第1内孔
3、第2内孔4を有し、底部端面に圧力導入孔9を有し
圧力導入孔9と平行状に外側への突出部外周には取付ね
じ2が設けられている。第1内孔3は圧力導入孔9に連
通し形成され第2内孔4は第1内孔3に隣接すると共に
第1内孔3より断面積が拡大され段部が形成されてい
る。第2内孔4の開口端には蓋18が固定され5は塑性
流動加工部、6は感圧部である。感圧部6は外周が第1
内孔3に嵌入されたとき第2内孔4の内端と同一平面に
なるように形成されて第1内孔3内に収納され、圧力導
入孔9対向側に凹部20を形成されている。凹部20内
には感圧部6のシエル10の端部の下端内壁部16に塑
性流動加工等により固定された穴13aを有する抑え板
13によりシールダイヤフラム12が固定されている。
シールダイヤフラム12内には歪ゲージ7に圧力測定流
体からの酸化などを防止する目的でシリコンオイル11
が封入されシリコンオイル11内には圧力導入孔9の開
口に対向する位置にガラス台14に固定された歪ゲージ
7が配設されている。23はリードピンで歪ゲージ7の
両側に対称位置に配設され歪ゲージ7にシリコンオイル
11内でリード線の金線8により接続されている。15
は高密度集積回路基板で第2ハウジング4内に配設され
リードピン23に接続されている。19はカプラであ
る。
感圧部6は鋼材S45Cから形成されハウジング1に嵌
入された状態の第2内孔4側端面近接部外周に複数の溝
21が形成されている。ハウジング1はS45Cより軟
質材の鋼材S10Cから形成され、図示のように感圧部
6が第1内孔3に嵌入された状態で、第1内孔3の感圧
部6嵌入内縁部22に嵌合面と平行方向に約120Kg/
mmの荷重を矢印Aの如く円周上約0.3mmの幅で全周
に加える。この結果、ハウジング1の塑性流動加工部5
の被押圧部の金属が塑性流動加工されシエル10に液密
に、かつ、耐圧的に緊定固着される。尚、溝21は三角
溝で、溝幅が0.15mm、深さ0.05mm、ピツチ0.
2mmである。
シリコン半導体からなる歪ゲージ7は、圧力導入口9か
らの流体圧力をシールダイヤフラム12、シリコンオイ
ル11を経て加えられると歪を生じ、歪ゲージ7上の4
個の抵抗素子(図示せず)の圧縮と引張のそれぞれ2つ
の組合せによりホイーストン、ブリツジを形成し、その
電気信号は金線8、リードピン23を経て高密度集積回
路基板15に伝えられ、ここで増幅された電気変換圧力
信号がカプラー19へ送られるようになつている。尚、
シールダイヤフラム12の機能は封入したシリコンオイ
ル11を離隔すると共に温度による容積膨張を吸収する
ことである。シールダイヤフラム12の圧力を受けて突
出する容積膨張に伴なう応力を軽減し、シールダイヤフ
ラム12の温度ヒステリシスを軽減するにはシールダイ
ヤフラム12の直径を大きく形成することが望ましい。
このように本実施例の圧力測定器は、感圧部の第2内孔
内端面近接部外周に複数の溝を形成し、感圧部より軟質
材料で形成されたハウジングの感圧部の溝部嵌合内縁部
を嵌合面と平行方向に加圧押圧し内縁部の塑性流動加工
部を塑性流動加工により溝部に緊定固着したので加熱す
ることがないため、ろう付、溶接等により固着した場合
に比較し、上記ろう付、溶接等の場合の熱的影響によ
る、シリコンオイル容積増大に基くシールダイヤフラム
のヒステリシス増大、リードピンの気密シール部のガラ
ス封着レベル低下、及び歪ゲージ、ガラス台のシリコン
接着力の劣化などの信頼性の面の不具合を解消できる。
また、小形のシエルでリードピンを気密シールできる利
点もある。尚、感圧部とハウジングとの固着をねじ込み
で行なう方法もあるが、形状及び重量が大きくなり、ね
じも両者に切る必要があり工数もきわめて大きく信頼性
も劣り、これに比べ本実施例の塑性流動加工の固着は著
しく有利である。
〔発明の効果〕
以上記述した如く本発明の圧力測定器は、ハウジングに
感圧部を固着するのに感圧部に熱的影響を与えることな
く密嵌固着することにより信頼性を向上できる効果を有
するものである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の圧力測定器の実施例の縦断面図である。 1……ハウジング、3……第1内孔、6……感圧部、7
……歪ゲージ、8……金線、9……圧力導入孔、11…
…シリコンオイル、12……シールダイヤフラム、14
……ガラス台、18……蓋、20……凹部、21……
溝、22……内縁部、23……リードピン。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有底円筒状の該底部端面に設けられた圧力
    導入口を介し外部からの圧力が導入される第1内孔を有
    するハウジングと、該圧力導入口に対向する凹部が設け
    られ該凹部に取り付けられるシールダイヤフラム内に充
    填されたシリコンオイル中で上記圧力導入口側に対向す
    る側に配設され感圧部を軸方向に貫通するリードピンに
    リード線を介在し接続されガラス台に保持された歪ゲー
    ジを内蔵し上記ハウジングに嵌入し固定される上記感圧
    部とを設け、該感圧部及び上記ハウジングを構成する材
    料のうちの何れか一方が硬質材で他方が軟質材で形成さ
    れており、該硬質材で形成された上記ハウジングの内周
    もしくは上記感圧部の外周の嵌合面に溝が形成され、該
    溝に対向嵌合する上記軟質材の上記ハウジングもしくは
    上記感圧部の上記嵌合部分に近接する環状部分が上記嵌
    合面と平行方向に加圧され上記溝に対向する上記軟質材
    が塑性流動加工されて上記溝部分の上記嵌合部が緊定固
    着形成されていることを特徴とする圧力測定器。
  2. 【請求項2】上記第1内孔に隣接すると共に一体に形成
    され該第1内孔より大径に形成された第2内孔内に上記
    リードピンに接続される高密度集積回路基板が内蔵され
    ている特許請求の範囲第1項記載の圧力測定器。
JP60015688A 1985-01-30 1985-01-30 圧力測定器 Expired - Lifetime JPH0654270B2 (ja)

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US4930353A (en) * 1988-08-07 1990-06-05 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor pressure sensor
DE19723615A1 (de) * 1997-06-05 1998-12-10 Trw Automotive Electron & Comp Drucksensoreinheit, insbesondere für die Kraftfahrzeugtechnik

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