JP3962469B2

JP3962469B2 - 圧力センサ

Info

Publication number: JP3962469B2
Application number: JP00873198A
Authority: JP
Inventors: 幸造山岸; 陽司芹沢; 晴彦関谷
Original assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Current assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JPH11211600A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサに係り、その外郭を形成する継手とカバー部材とのシール性を向上させるのに好適な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、被設置部にボルト止め等されて固定される金属製の継手と、継手にビーム溶接等によって取り付けられる圧力検出素子と、圧力検出素子に電気的に接続される出力手段と、これらの圧力検出素子および出力手段を覆って継手に取り付けられる樹脂製のカバー部材とを備え、継手の圧力導入孔内に導かれた流体圧が圧力検出素子を形成するダイアフラムの歪みに変換され、この歪みがダイアフラム上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からコネクタやケーブルを介してカバー部材外へと出力されるようになっている。
そして、継手とカバー部材とは、継手をかしめることで互いに接続されており、それらの部材間にＯリング等を介在させてシール性の向上を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、継手を金属製とし、カバー部材を樹脂製とした場合、金属と樹脂との熱膨張係数が著しく異なるため、カバー部材の特に内側への収縮度合いによっては、継手のかしめ部分からカバー材が離れてしまい、シール性を失う可能性がある。
【０００４】
そこで、カバー材の収縮を極力抑えるために、カバー材の内部にウレタン樹脂やエポキシ樹脂等を充填して硬化させることも行われるが、このような場合には、充填作業や硬化させるのに手間がかかり、作業性が問題となる。
【０００５】
本発明の目的は、良好なシール性を容易に得ることができる圧力センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力センサは、薄肉状のかしめ部を有する金属製の継手と、この継手に設けられた圧力導入孔の一端側に取り付けられる圧力検出素子と、この圧力検出素子を囲うようにして前記継手に取り付けられる金属製のケースと、このケースを覆うように配置されかつ前記かしめ部をかしめることで継手に取り付けられる樹脂製のカバー部材と、前記圧力検出素子に対して間隔を空けて配置された回路基板とを備え、前記カバー部材の内面における前記かしめ部に対応した位置には、前記ケースの外面が近接対向し、前記ケースには前記回路基板を保持する保持手段が設けられ、この保持手段は、前記ケースの側面の一部で形成された支持部と、前記ケースの上端縁の一部を折り曲げて形成された接点部とで構成され、これら支持部および接点部で前記回路基板が挟持されていることを特徴とするものである。
【０００７】
このような本発明によれば、カバー部材の内面に近接対向させて金属製のケースを配置するため、内側に収縮しようとするカバー部材がケースに押さえられ、その収縮が抑制される。従って、カバー部材と継手とのかしめ状態が確実に維持され、良好なシール性が得られる。また、ケースを継手に取り付けるだけでカバー材の収縮が防げるから、従来のように液状の樹脂を用意して充填したり、硬化させたりする手間が省け、作業性が良好になる。そして、ケースに前記回路基板を保持する保持手段を設けることで、熱による回路基板の変位量が抑えられる。
【０００８】
この際、ケースを前記圧力検出素子に電気的に接続された電気回路部品をも囲った状態で継手に取り付けることが好ましい。
このような場合には、金属製のケースが電磁遮蔽用の部材として作用するため、電気回路部品が電磁ノイズから確実に保護され、圧力センサの耐ノイズ性が向上する。
【０００９】
また、本発明の圧力センサでは、圧力検出素子に対して間隔を空けて配置された回路基板上に前記電気回路部品を実装し、その回路基板を前記ケース内の樹脂製の台部材に設けられた端子を介して圧力検出素子と電気的に接続し、ケースには台部材の取付方向に沿って突出した突片を設け、台部材にはその突片が挿入される挿入部を設けてもよい。
このような場合には、台部材をケースに取り付けるにあたって、ケースの突片を台部材の挿入部に挿入して嵌合させ、この嵌合部分をも例えば接着剤を用いて接着することにより、単に接着する場合に比してその接着強度が大きくなるうえ、ケースに対する台部材の位置決めも正確に行え、また、位置決め後に台部材がずれる心配もない。
【００１０】
本発明での圧力センサでは、前記接点部は、前記回路基板のアースラインと電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
以上において、カバー部材をコネクタとし、このコネクタを、継手に取り付けられるコネクタ本体と、このコネクタ本体の内側から外側に向かって貫通したターミナルと、このターミナルに一体に設けられてコネクタ本体の内面に取り付けられる受部材とで構成し、この受部材をコネクタ本体に対する取付方向の後方側からケースで支持することが好ましい。
このような場合には、前記コネクタを相手方（例えば雄型コネクタに対する雌型コネクタ、あるいはその逆）に接続した際に、その接続時の挿入抵抗等によって受部材に力が作用しても、受部材がケースに支持されて押さえられるため、コネクタ本体からの受部材の外れが確実に防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る圧力センサ１を示す断面図、図２は、その分解斜視図である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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内の底部分に接着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としての樹脂製のコネクタ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で電気的に接続されている。
【００１９】
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。ケース３１の底側開口部周縁の一部分には、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が断面凹略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。また、ケース３１の底側開口部周縁の他の部分には、上方に折曲した突片３１Ｂ（図２）が設けられ、この突片３１Ｂが台部材３２を取り付ける際に利用される。
【００２０】
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の下面に実装されてケース３１に囲われたＩＣ等の電気回路部品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。すなわち、それら支持部３７および接点部３８で本発明に係る保持手段を形成している。
【００２１】
台部材３２にはケース３１の突片３１Ｂに対応した挿入部３２Ａ（図２）が設けられ、接着剤を台部材３２の下面に塗布するのみならず挿入部３２Ａ内にも充填することにより、この挿入部３２Ａと突片３１Ｂとを嵌合させて台部材３２を取り付け、これによってケース３１に対する台部材３２の取付強度を向上させている。このような台部材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の下端側は台部材３２の上面に露出しており、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。
【００２２】
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、これらのターミナル５３の下端側に穿設された挿通孔に第２端子３６の上端側が挿通されて半田付けされている。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、外側に貫通した先端のみが露出するようになっている。受部材５２の下部側にはケース３１の上端縁と当接して支持される受部５２Ａが設けられ、受部材５２がコネクタ本体５４の挿入部６９から外れるのを防止している。
【００２３】
このようなコネクタ本体５４の下端側は、継手１０の薄肉状のかしめ部である立上部１７の内側にＯリング５６を介して位置されるとともに、その内面がケース３１の外面と近接対向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。なお、コネクタ本体５４の内面とケース３１の外面とは、図１に示すように互いに接触していることが好ましいが、コネクタ３４の内側への収縮をシール性が失われない程度に抑制できれば、若干の隙間を空けて近接対向させてもよい。
【００２４】
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。
【００２５】
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、台部材３２の下面および挿入部３２Ａに接着剤を塗布および充填した後、その挿入部３２Ａと突片３１Ｂとを嵌合させてケース３１内に台部材３２を接着し、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。
【００２６】
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に半田付けするとともに、受部材５２をケース３１の上端縁に載せて支持させ、この状態を維持ししながら受部材５２をコネクタ本体５４の挿入部６９に挿入して接着剤等で固定する。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。
【００２７】
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）圧力センサ１では、金属製のケース３１が樹脂製のコネクタ本体５４の内面に近接対向させて配置されているため、継手１０のかしめ部分から離れて内側に収縮しようとするコネクタ３４をケース３１で押さえることができ、その収縮を抑制できる。従って、コネクタ３４と継手１０とのかしめ状態を確実に維持でき、良好なシール性を得ることができる。
【００２８】
２）ケース３１を継手１０に取り付けるだけでコネクタ３４の収縮を防止できるため、液状の樹脂を用意してコネクタ３４の内部に充填したり、硬化させたりする必要がなく、作業性を良好にできる。
【００２９】
３）金属製のケース３１は、電気回路部品５０をも囲った状態で継手１０に取り付けられているため、そのケース３１を電磁遮蔽用の部材として作用させることができ、電気回路部品５０を電磁ノイズから確実に保護して圧力センサ１の耐ノイズ性を向上させることができる。
【００３０】
４）台部材３２をケース３１に取り付けるにあたっては、ケース３１の突片３１Ｂを台部材３２の挿入部３２Ａに挿入して嵌合させるが、この際、それらの嵌合部分をも接着剤を用いて接着するため、単に台部材３２の底面に接着剤を塗布して接着する場合に比し、その接着強度を大きくできる。
【００３１】
５）台部材３２の挿入部３２Ａにケース３１の突片３１Ｂを嵌合させることにより、ケース３１に対する台部材３２の位置決めも正確に行える。また、位置決め後においても、接着剤が硬化するまでの間に台部材３２がずれるのを防止できる。
【００３２】
６）ケース３１には回路基板３３を保持するための支持部３７および接点部３８が設けられているため、熱による回路基板３３の変位量を小さく抑えることができ、回路基板３３と第１端子３５との半田付け部分や、第２端子３６とターミナル５３と半田付け部分等の応力疲労を低減でき、信頼性を向上させることができる。
【００３３】
７）受部材５２の下部側には、ケース３１の上端縁に当接する受部５２Ａが設けられているため、コネクタ３４を相手方に接続した際に、その接続時の挿入抵抗等によって受部材５２に力が作用しても、受部材５２をケース３１で支持させて押さえることができ、受部材５２がコネクタ本体５４の挿入部６９から外れるのを確実に防止できる。
【００３４】
なお、本発明は、前記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、前記第実施形態では、圧力センサ１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く、こうすることでフランジ部を不要にできる。
【００３５】
前記実施形態では、圧力センサ１の外郭を形成する部材としてコネクタ３４が用いられていたが、例えば電気信号をケーブル等で外部に出力するなど、コネクタが不要な場合には、樹脂製のカバー部材を用いて圧力センサの外郭を形成してもよい。
【００３７】
さらに、そのケース３１に設けられた突片３１Ｂや、これと勘合する台部材３２の挿入部３２Ａを省略した場合でも本発明に含まれる。
しかしながら、そのような突片や挿入部を設けることにより、前述した効果を得ることができるので好ましい。
【００３８】
前記実施形態では、ケース３１が電磁遮蔽用の部材としても作用するようになっていたが、本発明では、ケースがカバー部材の内面と近接対向するように配置され、その結果、かしめ部分のシール性を向上させることができる構成であればよく、電気回路部品をケースで囲むことで電磁遮蔽に用いるか否かは、使用される環境等がノイズ対策を必要とするか否かを勘案して決められればよい。
【００３９】
前記実施形態では、車載用で油圧を検出する圧力センサが示されていたが、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。
【００４０】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、カバー部材の内面に近接対向させて金属製のケースが配置されているため、内側に収縮しようとするカバー部材をケースで押さえることができ、その収縮を抑制できる。従って、カバー部材と継手とのかしめ状態を確実に維持して良好なシール性を得ることができる。また、ケースを継手に取り付けるだけでカバー材の収縮を防げるため、液状の樹脂を用意して充填したり、硬化させたりする手間を省け、作業性を良好にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【図２】前記実施形態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１圧力センサ
１０継手
１１圧力導入孔
１７かしめ部である立上部
２０圧力検出素子
３１ケース
３１Ｂ突片
３２台部材
３２Ａ挿入部
３３回路基板
３４カバー部材であるコネクタ
３５端子である第１端子
３７，３８保持手段を構成する支持部および接点部
５０電気回路部品
５２受部材
５３ターミナル
５４コネクタ本体

Claims

薄肉状のかしめ部を有する金属製の継手と、この継手に設けられた圧力導入孔の一端側に取り付けられる圧力検出素子と、この圧力検出素子を囲うようにして前記継手に取り付けられる金属製のケースと、このケースを覆うように配置されかつ前記かしめ部をかしめることで前記継手に取り付けられる樹脂製のカバー部材と、前記圧力検出素子に対して間隔を空けて配置された回路基板とを備え、前記カバー部材の内面における前記かしめ部に対応した位置には、前記ケースの外面が近接対向し、前記ケースには前記回路基板を保持する保持手段が設けられ、この保持手段は、前記ケースの側面の一部で形成された支持部と、前記ケースの上端縁の一部を折り曲げて形成された接点部とで構成され、これら支持部および接点部で前記回路基板が挟持されていることを特徴とする圧力センサ。
請求項１に記載の圧力センサにおいて、前記ケースは、前記圧力検出素子に電気的に接続された電気回路部品をも囲った状態で前記継手に取り付けられることを特徴とする圧力センサ。
請求項２に記載された圧力センサにおいて、前記電気回路部品は、前記回路基板上に実装され、この回路基板は、前記ケース内の樹脂製の台部材に設けられた端子を介して前記圧力検出素子と電気的に接続され、前記ケースには前記台部材の取付方向に沿って突出した突片が設けられ、前記台部材には前記突片が挿入される挿入部が設けられていることを特徴とする圧力センサ。
請求項１または請求項２に記載された圧力センサにおいて、前記接点部は、前記回路基板のアースラインと電気的に接続されていることを特徴とする圧力センサ。
請求項１〜４のいずれかに記載の圧力センサにおいて、前記カバー部材はコネクタであり、このコネクタは、前記継手に取り付けられるコネクタ本体と、このコネクタ本体の内側から外側に向かって貫通したターミナルと、このターミナルに一体に設けられて前記コネクタ本体の内面に取り付けられる受部材とを備え、この受部材は、前記コネクタ本体に対する取付方向の後方側が前記ケースで支持されていることを特徴とする圧力センサ。