JPH10170381A - 圧力検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐圧を十分高くすると共に、組立作業性を向
上させ、また、全体の構成を小形化する。 【解決手段】 本発明の圧力検出器は、半導体圧力セン
サ素子８を保持するステム６を備え、このステム６を収
容する収容部４を有するハウジング１を備え、このハウ
ジング１の収容部４の内面におけるステム６のうちの収
容部４の開口部側の端部に対応する部位に溝部２３を形
成し、この溝部２３に高炭素鋼製のＣリング２４を嵌合
することにより、ステム６を収容部４内から抜け止めす
るように構成したものである。この構成によれば、高強
度を有するＣリング２４によってステム６を抜け止めす
るので、ステム６の固定強度を高くすることができ、ひ
いては圧力検出器の耐圧を十分大きくすることができ
る。そして、Ｃリング２４を収容部４の溝部２３に嵌合
するだけであるから、組立作業性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のブ
レーキ圧や燃料圧やエンジン油圧等の圧力を検出する場
合に好適する圧力検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばシールダイヤフラム形圧力検出器
は、半導体圧力センサ素子を保持するセンサ保持体と、
このセンサ保持体を収容固定するハウジングとから構成
されている。上記センサ保持体は、素子収容室を有して
おり、この素子収容室内に半導体圧力センサ素子を固定
してシリコン油を充填し、更に該素子収容室をシールダ
イヤフラムで封止するように構成されている。そして、
このように構成されたセンサ保持体を、ハウジングに形
成された収容部内に収容して固定している。

【０００３】このような構成の圧力検出器においては、
センサ保持体に対して強い圧力が作用するので、この圧
力に耐えるようにセンサ保持体をハウジングに強固に固
定する必要がある。センサ保持体を固定する手段として
は、従来より、ねじ締め、溶接、かしめ等が用いられて
いた。

【０００４】具体的には、ねじ締めを用いる構成として
特開昭６０−１７１４２９号公報に記載された構成があ
り、溶接を用いる構成として特開昭５９−２１４２６８
号公報に記載された構成があり、かしめを用いる構成と
して特願平５−１８３８３８号に記載された構成があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来構成には、次の通りの欠点があった。即ち、ねじ
締めを用いる構成では、耐圧を大きくする場合、センサ
保持体に形成するねじ部のねじ締め方向の長さ寸法を長
くする必要がある。このため、センサ保持体が大形化す
ると共に、圧力検出器の全体構成が大形化するという問
題点があった。また、組立時において、センサ保持体を
締め付けるという比較的時間を要する作業を実行しなけ
ればならず、組立作業性に劣るという不具合もあった。

【０００６】また、溶接を用いる構成またはかしめを用
いる構成においては、耐圧を十分大きくすることができ
ないという問題点があった。というのは、溶接可能な部
材、または、かしめ可能な部材としては、実用上Ｓ１５
Ｃ〜Ｓ２０Ｃ程度の低炭素鋼を使用しなければならず、
この低炭素鋼の強度がそれほど高くないためである。実
際、上記低炭素鋼を使用して溶接またはかしめを行う構
成の場合、耐圧は最大でも２０ＭＰａ程度しか得ること
ができなかった。

【０００７】一方、圧力検出器により例えば自動車のブ
レーキ圧や燃料圧やエンジン油圧等の圧力を検出する場
合、耐圧が最低でも３０ＭＰａ程度あることが必要であ
るので、上記各圧力を検出する用途には、溶接またはか
しめを行う構成を用いることはできなかった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、耐圧を十分高く
することができると共に、組立作業性を向上させること
ができ、また、全体の構成を小形化し得る圧力検出器を
提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、ハウジングの収容部の内面におけるセンサ保持体の
うちの収容部の開口部側の端部に対応する部位に溝部を
形成し、この溝部に高強度を有する部材から形成された
抜止め手段を嵌合することにより、該抜止め手段により
センサ保持体が収容部内から抜けることを止めるように
構成した。この構成によれば、高強度を有する抜止め手
段によってセンサ保持体が収容部内から抜け出ることを
防止したので、センサ保持体の固定強度を高くすること
ができる。この結果、耐圧を十分大きくすることができ
る。この構成の場合、抜止め手段を収容部の溝部に嵌合
するだけであるから、組立作業性も向上する。そして、
上記構成では、ねじ締めする構成とは異なり、ねじ部の
長さ寸法を長くする必要もないので、全体の構成が大形
化することもない。

【００１０】請求項２の発明においては、抜止め手段を
高炭素鋼製のＣリングにより構成した。このＣリングを
収容部の溝部に嵌合する作業は、より一層簡単な作業と
なる。また、請求項３の発明においては、抜止め手段を
高炭素鋼製の複数のプレートにより構成すると共に、収
容部の開口部に嵌合されるプラグによって上記複数のプ
レートが収容部の溝部から外れる方向へ移動することを
規制するように構成した。この構成によれば、複数のプ
レートの外れ防止を簡単な構成にて容易に実現すること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をシールダイヤフラ
ム形圧力検出器に適用した第１の実施例について、図１
ないし図３を参照しながら説明する。まず、図１は圧力
検出器の縦断面を示す図である。この図１において、圧
力検出器のハウジング１は、例えば炭素鋼から形成され
ており、基部２と、この基部２の図１中下面中央部に下
方へ向けて突設された凸部３とから構成されている。基
部２には、上面が開口すると共に横断面形状が円形の収
容部４が形成されている。この収容部４の内底部の中心
部には、貫通孔５が下方へ向けて上記凸部３を貫通する
ように形成されており、この貫通孔５が圧力導入孔とな
っている。尚、上記凸部３の外周部には、圧力検出器を
他の機器に取り付けるためのねじ部３ａが形成されてい
る。

【００１２】また、ハウジング１の収容部４内には、セ
ンサ保持体である例えばステム６が収容されている。こ
のステム６は、例えばＳ１５Ｃ程度の炭素鋼から形成さ
れており、全体としてほぼ円盤状をなしている。上記ス
テム６の図１中下面側には、外周から中心に向けて３段
に深くなる凹部状をなす素子収容室７が形成されてい
る。この素子収容室７の最深部の凹部７ａ内には、圧力
センサ素子として例えば半導体圧力センサ素子８が収容
されて固定されている。

【００１３】この場合、半導体圧力センサ素子８は、例
えばシリコンから形成されており、具体的には、シリコ
ン基板にイオン注入法により４個のピエゾ抵抗素子を形
成すると共に、これら４個のピエゾ抵抗素子をブリッジ
接続して構成されている。そして、この半導体圧力セン
サ素子８を例えばガラス製の台座９に陽極接合した後、
この台座９を上記ステム６の最深部の凹部７ａの内底面
に接着剤により固着している。

【００１４】また、ステム６の素子収容室７の中段部７
ｂ（最深部の凹部７ａの周囲）には、複数例えば４個の
貫通孔１０が縦方向に形成されている。これら貫通孔１
０には、例えばアロイ等からなるピン形リード１１が挿
通されている。このピン形リード１１と貫通孔１０との
間には、ハーメチックガラス１２が充填固化されてお
り、もって両者間が気密に封止されている。上記ピン形
リード１１と半導体圧力センサ素子８とは、例えばアル
ミ製等の細線１３を介してワイヤボンディングされてい
る。

【００１５】そして、ステム６の素子収容室７の開口部
（即ち、素子収容室７の最浅の段部７ｃの開口部）は、
例えばステンレス製のダイヤフラム１４により閉塞され
ている。このダイヤフラム１４は例えばステンレス製の
固定リング１５と上記素子収容室７の段部７ｃとの間に
挟まれていると共に、これら３つの部材は例えばレーザ
溶接することにより気密に接合されている。

【００１６】更に、ステム６の素子収容室７内には、絶
縁オイル例えばシリコンオイル１６が充填されている。
この場合、シリコンオイル１６は、ステム６の中段部７
ｂに縦方向に貫通するように形成された注入孔１７を通
して素子収容室７内に注入されるように構成されてい
る。上記注入孔１７は、ステンレス製のエキスパンダ１
８により封止される構成となっている。そして、上述し
たステム６、半導体圧力センサ素子８、ダイヤフラム１
４、固定リング１５及びシリコンオイル１６等によりセ
ンサコア部が構成されている。

【００１７】一方、ステム６の外周部には、環状の溝部
１９が形成されており、この溝部１９内にＯリング２０
が嵌合されている。このＯリング２０によりステム６の
外周部とハウジング１の収容部４の内周面部との間がシ
ールされている。また、ステム６の外周部の図１中上部
には環状の凸部２１が形成されており、この凸部２１は
ハウジング１の収容部４の内面部に形成された環状の溝
部２２に嵌合するように構成されている。

【００１８】さて、ハウジング１の収容部４の内面部に
おけるステム６のうちの収容部４の開口部側の端部（図
１中上端部）に対応する部位には、環状の溝部２３が形
成されている。この溝部２３内に、高強度を有する部材
である例えばＳ６０Ｃ〜Ｓ８０Ｃ程度の高炭素鋼からな
るＣリング２４が嵌合されている。このＣリング２４に
よって、ステム６がハウジング１の収容部４内から抜け
出ることを阻止するように構成されている。この場合、
Ｃリング２４が本発明の抜止め手段を構成している。

【００１９】ここで、上記Ｃリング２４の装着方法につ
いて図２及び図３を参照して説明する。Ｃリング２４の
両端部には、図２に示すように、孔２４ａ、２４ａが形
成されている。この孔２４ａ、２４ａに図示しない装着
用工具に設けられたピン部を嵌合させてから、該装着用
工具によりＣリング２４を図２中２点鎖線で示すように
外径寸法を小さくさせるように弾性変形させ、この状態
で上記Ｃリング２４をハウジング１の収容部４内に挿入
し、図３（ａ）に示すように、溝部２３の位置まで入れ
る。続いて、装着工具のピン部をＣリング２４の孔２４
ａから抜くと、Ｃリング２４の外径寸法が図２中実線で
示すように大きくなり、図３（ｂ）に示すように、Ｃリ
ング２４が溝部２３に嵌合する。

【００２０】この場合、溝部２３の開口縁部は、図３中
上側の開口縁部２３ａの方が下側の開口縁部２３ｂより
も低くなるように構成されている。これにより、Ｃリン
グ２４を溝部２３に嵌合させ易くしている。尚、本実施
例の場合、上記開口縁部２３ａ側の溝部２３の深さ寸法
は、約０．２〜０．３ｍｍ程度に設定されている。

【００２１】また、図１に示すように、ハウジング１の
収容部４の開口部には、例えばＰＢＴ等のプラスチック
から形成されたプラグ２５が嵌合されて固定されてい
る。具体的には、プラグ２５の図１中下端部２５ａに形
成された鍔状部２５ｂを収容部４の開口部内に嵌合した
後、ハウジング１の図１中上端部に突設された突片部２
６をかしめることにより、プラグ２５をハウジング１に
固定している。

【００２２】ここで、プラグ２５の図１中下端部２５ａ
の外周部には、Ｏリング２７が装着されている。このＯ
リング２７によりプラグ２５の下端部２５ａの外周部と
収容部４の内面部との間が気密にシールされている。ま
た、プラグ２５には、前記ピン形リード１１に例えば溶
接により接続されたリード端子２８が貫通支持されてい
る。これらリード端子２８がプラグ２５の接続用の端子
となっている。尚、プラグ２５には、外部の機器に接続
するためのコネクタが着脱可能に嵌合接続されるように
構成されている。

【００２３】さて、上述した構成の圧力検出器において
は、圧力がハウジング１の圧力導入孔５を通してダイヤ
フラム１４に加わると、ダイヤフラム１４が変形するこ
とにより、上記圧力がシリコンオイル１６へ伝わり、更
に、半導体圧力センサ素子８へ伝わる。これにより、半
導体圧力センサ素子８は上記伝わった圧力の大きさに対
応する圧力検知信号を発生し、この圧力検知信号はピン
形リード１１及びリード端子２８を介して外部へ出力さ
れるように構成されている。

【００２４】このような構成の本実施例によれば、Ｓ６
０Ｃ〜Ｓ８０Ｃ程度の高炭素鋼からなるＣリング２４に
よって、ステム６がハウジング１の収容部４内から抜け
出ることを阻止する構成としたので、圧力検出器の耐圧
を約６０ＭＰａ程度にすることができる。これにより、
本実施例の圧力検出器を、自動車のブレーキ圧や燃料圧
やエンジン油圧等の圧力を検出する用途に十分使用する
ことができる。そして、本実施例の場合、Ｃリング２４
を収容部４の溝部２３に嵌合するだけであるから、ねじ
締めする従来構成に比べて、組立作業性を向上すること
ができる。また、上記実施例の構成では、ねじ締めする
従来構成とは異なり、ねじ部の長さ寸法を長くする必要
もないので、全体の構成を小形化することができる。

【００２５】図４及び図５は本発明の第２の実施例を示
すものであり、第１の実施例と異なるところを説明す
る。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付し
ている。上記第２の実施例においては、図４及び図５に
示すように、Ｃリング２４に代えて、Ｃリング２４と同
じ鋼板製の複数枚である例えば４枚のプレート２９によ
りステム６の抜け止めを行っている。

【００２６】具体的には、ハウジング１の収容部４の内
面に、環状の溝部２３に代えて、各プレート２９の幅寸
法よりもやや長い溝部３０をほぼ等間隔に４か所形成し
ている。また、プラグ２５の下端部２５ａを図５中下方
へ少し延ばして規制部２５ｃを形成している。

【００２７】この構成の場合、ハウジング１の収容部４
内にステム６を収容した後、４枚のプレート２９を収容
部４の内面の溝部３０に嵌合し、そして、プラグ２５を
収容部４の開口部に嵌合してから、ハウジング１の突片
部２６をかしめることにより、プラグ２５をハウジング
１に固定するように構成されている。このように組み立
てた状態では、各プレート２９の中心側の端部がプラグ
２５の規制部２５ｃの外周面に当接することにより、各
プレート２９が収容部４の各溝部３０から外れる方向へ
移動することが規制される構成となっている。尚、上述
した以外の第２の実施例の構成は、第１の実施例の構成
と同じ構成となっている。

【００２８】従って、上記第２の実施例においても、第
１の実施例と同じ作用効果を得ることができる。特に、
第２の実施例では、Ｃリング２４に代えて４枚のプレー
ト２９を使用する構成であるので、製造コストが一層安
くなる。

【００２９】また、図６は本発明の第３の実施例を示す
ものであり、第２の実施例と異なるところを説明する。
尚、第２の実施例と同一部分には、同一符号を付してい
る。上記第３の実施例においては、図６に示すように、
４枚のプレート２９に代えて、同じ鋼板製の２枚のプレ
ート３１によりステム６の抜け止めを行っている。各プ
レート３１は、ほぼ半円に近い扇形状に形成されてい
る。そして、ハウジング１の収容部４の内周面には、各
プレート３１の外周部の長さ寸法よりもやや長い溝部３
２がほぼ対称に２か所形成されている。

【００３０】更に、各プレート３１の中心側の端部は、
プラグ２５の規制部２５ｃの外周面に当接することによ
り、各プレート３１が収容部４の各溝部３２から外れる
方向へ移動することが規制される構成となっている。
尚、上述した以外の第３の実施例の構成は、第２の実施
例の構成と同じ構成となっている。従って、上記第３の
実施例においても、第２の実施例と同じ作用効果を得る
ことができる。

【００３１】尚、上記第２または第３の実施例では、プ
レート２９、３１の枚数を４枚または２枚としたが、こ
れに限られるものではなく、１枚、３枚或いは５枚以上
としても良い。また、プレートの形状も適宜設計すれば
良い。更に、上記各実施例では、圧力センサ素子として
半導体圧力センサ素子８を用いる構成としたが、これに
限られるものではなく、例えば圧電素子からなる圧力セ
ンサ素子や、半導体以外の材料から形成された圧力セン
サ素子を用いる構成としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す圧力検出器の縦断
面図

【図２】Ｃリングの上面図

【図３】Ｃリングを装着する方法を示す部分縦断面図

【図４】本発明の第２の実施例を示すプレートの嵌合部
分を示す横断面図

【図５】図１相当図

【図６】本発明の第３の実施例を示す図４相当図

【符号の説明】

１はハウジング、２は基部、３は凸部、４は収容部、５
は圧力導入孔、６はステム（センサ保持体）、７は素子
収容室、８は半導体圧力センサ素子、１４はダイヤフラ
ム、１５は固定リング、１６はシリコンオイル、２３は
溝部、２４はＣリング（抜止め手段）、２５はプラグ、
２５ａは下端部、２５ｃは規制部、２６は突片部、２９
はプレート（抜止め手段）、３０は溝部、３１はプレー
ト（抜止め手段）、３２は溝部を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力センサ素子と、 この圧力センサ素子を保持するセンサ保持体と、 このセンサ保持体を収容する収容部を有するハウジング
   と、 このハウジングの収容部の内面における前記センサ保持
   体のうちの前記収容部の開口部側の端部に対応する部位
   に形成された溝部と、 高強度を有する部材から形成され前記溝部に嵌合するこ
   とにより前記センサ保持体が前記収容部内から抜けるこ
   とを止める抜止め手段とを備えて成る圧力検出器。
2. 【請求項２】 前記抜止め手段を、高炭素鋼製のＣリン
   グにより構成したことを特徴とする請求項１記載の圧力
   検出器。
3. 【請求項３】 前記収容部の開口部に嵌合されるプラグ
   を備え、 前記抜止め手段を高炭素鋼製の複数のプレートにより構
   成すると共に、 前記複数のプレートが前記収容部の溝部から外れる方向
   へ移動することを前記プラグにより規制するように構成
   したことを特徴とする請求項１記載の圧力検出器。