JPH04106443A

JPH04106443A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH04106443A
Application number: JP22597090A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Fukumaru; 福丸　智之; Saburo Masuda; 三郎増田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-08-28
Filing date: 1990-08-28
Publication date: 1992-04-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、圧力センサに係り、特に、被検出流体の受圧
部となるダイヤフラムに固着された非晶質磁性金属箔の
透磁率変化に基づいて被検出流体の圧力を検出するよう
にした圧力センサに関する。

（従来の技術）自動車機器および各種産業機械における圧力検出用のセ
ンサとして、受圧部となるダイヤフラムに取付けられた
非晶質磁性金属箔（以下、アモルファス箔という）の透
磁率変化に基づいて被検出流体の圧力を検出するように
した圧力センサか考えられている。

第５図は従来の圧力センサの一例を示す断面図であり、
例えば特開昭６３−１１３３３０号公報に記載されてい
る。

同図において、非磁性材料によって成型されたケーシン
グ９には、油圧回路等の流体回路（図示せず）より流体
を導入する導入孔７、該導入孔７に接続された圧力室８
、および該圧力室８の一壁面を構成するダイヤフラム２
が形成されている。

前記ダイヤフラム２には円形のアモルファス箔ｌが接着
等の手法によって全面固着されている。

筒状コア１０および棒状コア１３、ならびにセンシング
コイル５が巻回されたボビン４は、前記アモルファス箔
１と対向するようにケーシング９の凹部１２内に挿入さ
れ、キャップ６をケーシング９に螺合することによって
固定される。該圧力センサは、シール用Ｏリング１１を
介し、ねじ部１４によって被検出部に取付けられる。

以上のように構成された圧力センサにおいて、センシン
グコイル５に通電すると磁束が発生し、この磁束は前記
コア１０、コア１３およびアモルファス箔１を通過する
。この状態で圧力室８に導入された流体の圧力が変化す
ると、ダイヤフラム２、およびこれに固着されているア
モルファス箔１の歪量が変化する。

その結果、アモルファス箔１の透磁率が変化してセンシ
ングコイル５のインダクタンスが変化する。このインダ
クタンスの変化を、例えば電圧の変化として検出するよ
うにして圧力が検出される。

また、このような構成の圧力センサでは、被検出流体の
中に空気が混入していると正確な圧力を検出できないの
で、適当な空気抜き手段が設けられる。第５図において
は、ねじホルダ１５および該ねじホルダ１５に螺合され
るねじ１６によって空気抜き手段が構成される。ねじ１
６が送り込まれて該ねじ１６の先端テーバ部１８が連通
孔１７の端部に接触すると圧力室８は閉塞され、ねじ１
６を後退させれば圧力室８の空気を排出することができ
る。

（発明が解決しようとする課題）上記した従来の圧力センサには次のような問題点があっ
た。

第９図に示したように、従来の圧力センサでは、ボビン
４、該ボビン４に巻回されたセンシングコイル５、なら
びに筒状コア１０および棒状コアなどで構成される応力
検知部が圧力センサ全体の体積に占める割合が非常に大
きい。

さらに、被検出流体の温度や周囲環境温度によって前記
センシングコイル５の出力特性が変化することがあり、
第５図には図示されていないが、一般に、この温度変化
の影響を低減するため、該センシングコイル５とは別に
温度補償コイルが設けられる。

このように、従来は前記構成部品で占める応力検知部の
体積が大きいために圧力センサ自身も大型化し、該圧力
センサを取付けるスペースの確保が困難になって所望の
位置に設置てきないという問題が生じる。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
応力検知部の体積を減らすことによって圧力センサを小
型化することにある。

（課題を解決するための手段）上記した目的を達成するために、本発明では、以下のよ
うな手段を講じた。

（１）圧力センサの検出コイルを、フレキシブル基板上
に平面的に展開されて印刷されたメインコイルと、メイ
ンコイルの外部引き出し配線パターンとによって構成し
、前記外部引き出し配線パターンを、前記フレキシブル
基板の一部を切り起こして形成されたフレキシブル端子
上に印刷した。

（２）圧力センサの検出コイルを、フレキシブル基板上
に平面的に展開されて印刷された内側コイルと、該内側
コイルを囲むように、平面的に展開されて印刷された外
側コイルと、内側コイルおよび外側コイルの外部引き出
し配線パターンとによって構成し、前記外部引き出し配
線パターンを、前記フレキシブル基板の一部を切り起こ
して形成されたフレキシブル端子上に印刷した。

（３）上記した各構成のフレキシブル基板を積層して検
出コイルを構成するようにした。

（作用）上記した構成（１）によれば、コイルを平面的に配置で
きるので、当該圧力センサに占める応力検知部の体積を
減少させることができる。

上記した構成（２）によれば、２つのコイルを平面的に
配置できるので、例えば外側コイルをセンシングコイル
、内側コイルを温度補償コイル（以下、補償コイルとい
う）として用いれば、当該圧力センサに占める応力検知
部の体積を減少させることができる。

また、各コイルの外部引き出し配線をフレキシブル端子
で構成したので、新たに引き出し配線を設ける必要がな
く、構成が簡略化される。

上記した構成（３）によれば、検出コイルの積層枚数を
変えることによってインダクタンス値を可変とすること
ができるので、インダクタンス調整が簡単に行えるよう
になる。

（実施例）以下に図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例である圧力センサに用いられ
る圧力検出コイルの斜視図、第２図（ａ）は圧力検出コ
イルの表面の平面図、同図（ｂ）は裏面の平面図、第３
図は当該圧力検出コイルの結線図を表している。

図において、当該圧力検出コイルは、ポリイミド等の円
形フレキシブル両面基板１９によって構成され、その表
面にはセンシングコイル２０ａとその外周に配置された
補償コイル２１ｇとが渦巻状に印刷され、裏面にはセン
シングコイル２０ｂとその外周に配置された補償コイル
２１ｂとが渦巻状に印刷されている。

各コイルを構成する渦巻状の印刷パターンは、基板の露
出面に金属薄膜を蒸着、接着、あるいは印刷等の適宜の
手段で形成し、その後、該金属薄膜の不要部分をエツチ
ングすることによって形成される。

センシングコイル２０ａ（２０ｂ）と補償コイル２１ａ
（２１ｂ）との間には、基板１９と同心状に一定幅で予
定の回転角度だけ基板１９を切り起こすことによってフ
レキシブル端子３４が形成されている。なお、基板１９
の中心部もランドＳ１、Ｓ２を残して打ち抜かれている
。

フレキシブル端子３４の先端には、回路基板（図示せず
）と半田付けされる引出しパターンＵ１．Ｕ２．Ｕ３が
印刷され、各引出しパターンＵｌ、Ｕ２．Ｕ３と各コイ
ルとは、第３図に示したように結線されている。

すなわち、引出しパターンＵ１はランドＸ１を介してコ
イル２１ａの一端に接続され、コイル２１ａの他端はラ
ンドＴ１、スルーホール３２、およびランドＴ２を介し
てコイル２１ｂの一端に接続されている。

一方、引出しパターンＵ２はランドＹ１を介してコイル
２０ａの一端に接続され、コイル２０ａの他端はランド
Ｓ１、スルーホール３１、およびランドＳ２を介してコ
イル２０ｂの一端に接続されている。

コイル２１ｂの他端とコイル２０ｂの他端とは共通ラン
ドＥで接続され、該共通ランドＥはスルーホール３３お
よびランドｚ１を介して引出しパターンＵ３に接続され
ている。

第７図は上記した構成の圧力検出コイルが適用される本
発明の一実施例である圧力センサの断面図であり、第５
図と同一の符号は同一または同等部分を表している。

同図において、ケーシング９の凹部１２には、アモルフ
ァス箔１に対向させて前記基板１９が設けられる。

基板１９の上方にはセンシングコイル２０ａ。

２０ｂおよび補償コイル２１ａ、２１ｂのインダクタン
スを大きくするため、高透磁率材料によって製作された
ヨーク材２２か配置されている。基板１９の前記フレキ
シブル端子３４は、ヨーク材２２の孔（後述する）を貫
通して上方に引出されている。

前記基板１９およびヨーク材２２は、キャップ６をケー
シング９に螺合させることによってカラー２３で押圧さ
れ、凹部１２の底部に固定される。

次に、前記応力検知部をさらに詳細に説明する。

第９図は応力検知部の分解斜視図である。

同図において、アモルファス箔１、基板１９、およびヨ
ーク材２２はケーシング９に対し、矢印で示された方向
に挿入されて組立てられている。

基板１９の両面には、前記センシングコイル２０ａ、２
０ｂと、その外周に配置された補償コイル２１ａ、２１
ｂとが渦巻状に印刷されている。

組立てに際しては、まず、アモルファス箔１が接着等の
手法によってケーシング９のダイヤフラム２に固着され
る。次いで、該アモルファス箔１の上に基板１９が載置
され、さらにその上にヨーク材２２が重ねられる。ヨー
ク材２２を基板１９に重ねる際、基板１９のフレキシブ
ル端子３４は、ヨーク材２２の孔２０を通して上方に引
出される。

第６図は、ヨーク材２２と基板１９との組み立て図であ
る。ヨーク材２２を基板１９に重ねる際、基板１９はヨ
ーク材２２の凹部４０内に収容され、凹部４０内の凸部
４１．４２が、それぞれ基板１９の打ち抜き部に挿通さ
れて保持される。このような構成によれば、ヨーク材２
２に対する基板１９の位置決めや固定が確実に行えるよ
うになる。

次に、本実施例の作用について説明する。

第８図は、応力検知部の要部断面図であり、同図は説明
を容易にするためダイヤフラム２の歪等は強調して模式
的に示した。また、第１０図は圧力とセンシングコイル
（２０ａ＋２０ｂ）のインダクタンスＬ２０．および補
償コイル（２１ａ＋２１ｂ）のインダクタンスＬ２１と
の関係を示した特性図である。

第８図（ａ）において、アモルファス箔１およびヨーク
材２２ａ、２２ｂを通る磁気回路Ｆｌ。

Ｆ２には、センシングコイル（２０ａ＋２０ｂ）および
補償コイル（２１ａ＋２　ｌ　ｂ）による磁力線が発生
する。

このような構成で、第８図（ｂ）のようにダイヤフラム
２に被検出流体の圧力が加わると、アモルファス箔１の
中心部には引張応力が作用して引張歪が生じ、磁気回路
Ｆ１の磁束が増大するのでインダクタンスＬ２Ｑが高く
なる。一方、アモルファス箔１の外周部には圧縮応力が
作用して圧縮歪が生じ、磁気回路Ｆ２の磁束が減少する
のでインダクタンスＬ２１が低くなる。

第１１図は、アモルファス箔１の歪量に対応したインダ
クタンスＬ２０　　Ｌ２１の変化に基づくセンシングコ
イルおよび補償コイルの出力電圧Ｅ２０゜Ｆ２１の特性
図である。

上記したような各コイルのインダクタンス特性から、上
記した構成の圧力検出コイルでは、引張応力による引張
歪が大きくなるに従って出力電圧は増大し、圧縮応力に
よる圧縮歪が大きくなるに従って出力電圧は低下する。

そしてアモルファス箔１に歪が生じていない場合は電圧
ＥＯが出力される。

したがって本発明では、初めに、ダイヤフラム２に検知
圧力がかかっていない場合、つまり無負荷の場合、セン
シングコイル２０の出力電圧Ｅ２０、および補償コイル
２１の出力電圧Ｅ２１が共に電圧値ＥＯになるように、
図示しない外部回路を予め調整しておく。すなわち、セ
ンシングコイル２０の出力電圧Ｅ２０、および補償コイ
ル２１の出力電圧Ｅ２１の差（差動出力信号）がゼロに
なるように調整しておく。

なお、インダクタンスＬ２０とインダクタンスＬ２１と
を予め等しく設定しておけば、無負荷時の差動出力信号
を容易にゼロ調整することができる。

このように出力が調整された状態で圧力が加わると、セ
ンシングコイル２０の出力電圧は増大し、補償コイル２
１の出力電圧は低下する。したがって、この時のセンシ
ングコイル２ｏおよび補償コイル２１の差動出力信号を
被検出流体の圧力として検出すれば、わずかな圧力の変
化による歪量の変化を大きな出力電圧の変化として取出
せる。

また、差動出力信号を被検出流体の圧力として検８する
ようにしているので、温度変化の影響か相殺されて温度
依存性の小さい正確な圧力を得ることができる。

ところで、上記した構造の圧力検出コイルは、従来の巻
線型のコイルに比べてインダクタンスか小さいので、実
使用に際しては、以下に詳述するように基板１９の積層
し、各コイルを直列接続して使用することが望ましい。

第１２図は本発明の他の実施例である圧力検出コイルの
斜視図であり、本実施例では３枚の基板１９ａ、１９ｂ
、１９ｃを積層して圧力検出コイルを構成している。

また、第１４図は積層される３枚の基板１９ａ。

１９ｂ、１９ｃの表面および裏面のパターン図、第１３
図は積層時の各基板上のコイルの結線状態を模式的に表
している。

第１４図において、本実施例では第１層目の基板１９ａ
の裏面と第２層目の基板１９ｋ）の表面、および第２層
目の基板１９ｂの裏面と第３層目の基板１９ｃの表面と
は互いに積層時の対向面を構成し、積層時には基板１９
ａの裏面のランドＸ２゜Ｙ２．Ｚ２と基板１９ｂの表面
のランドＸ３゜Ｙ３．Ｚ３とがそれぞれ接触し、基板１
９ｂの裏面のランドＸ４．Ｙ４．Ｚ４と基板１９ｃの表
面のランドＸ５．Ｙ５．Ｚ５とがそれぞれ接触する。

その結果、積層時の各基板上のコイル２０ａ〜２Ｏｆお
よび２１ａ〜２１ｆは第４図に示したように結線される
。なお、このように積層構造とした場合の作用が前記と
同一であることは明らかであるので、その説明は省略す
る。

本実施例によれば、積層する基板の枚数を変えるだけで
インダクタンス値を自由に変化させることができるので
、特性の異なった他種類の圧力センサを簡単に構成する
ことができるようになる。

ところで、アモルファス箔１またはこれと同等の前記金
属材料の層をダイヤフラム２の上に固着する際、ダイヤ
フラム２に前記圧力室８側から予圧をかけた状態でこれ
を行うことによって圧力測定範囲が拡がり、測定感度も
向上する。

すなわち、予圧をかけた状態でアモルファス箔１または
前記金属材料の層を固着させると、予圧を除いた状態つ
まり無負荷状態でアモルファス箔１または前記金属材料
の層に圧縮歪を生じさせることができ名。その結果、無
負荷時の出力電圧が変化して圧力の測定範囲が引張歪側
から圧縮歪側に移動して圧力測定範囲が拡がり、測定感
度が向上する。

なお、上記した各実施例では、圧力検出コイルがセンシ
ングコイル、補償コイルといった２つのコイルを有する
ものとして説明したが、本発明はこれのみに限定される
ものではなく、１つのコイル（メインコイル）のみを有
する場合にも適用することが可能である。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、セン
シングコイルおよび補償コイルが圧力センサに占める体
積の割合を小さくできるので、圧力センサの小形化がは
かれる。その結果、該圧力センサを設置する場所を限定
されることか少なくなり、任意の場所で所望の流体の圧
力を検出できる。

また、各コイルの引き出し配線をフレキシブル端子で構
成することかできるので、新たに引き出し配線を設ける
必要がなく、構成か簡略化される。

さらに、フレキシブル基板を積層して検出コイルを構成
すれば、インダクタンス値を可変とすることができるの
で、インダクタンス調整が簡単に行えるようになる。

さらに、ヨーク材の検出コイルとの対向面に凸部を設け
、該凸部がフレキシブル端子の切り起こし跡の切り欠き
部で検出コイルを支持するようにしたので、検出コイル
の位置決めが簡単かつ確実に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である圧力センサに用いられ
る圧力検出コイルの斜視図、第２図は圧力検出コイルの
平面図、第３図は圧力検出コイルの結線図、第４図は積
層時の圧力検出コイルの結線図、第５図は従来の圧力セ
ンサの断面図、第６゜９図は圧力検出コイルの組立図、
第７図は本発明の一実施例を示す圧力センサの要部断面
図、第８図は応力検知部の断面図、第１０図は圧力とイ
ンダクタンスとの関係を示した特性図、第１１図は歪量
に対応したインダクタンス変化に基づくコイル出力電圧
の特性図、第１２図は本発明の他の実施例である圧力検
出コイルの斜視図、第１３図は積層時の結線状態を模式
的に表した図、第１４図は積層される基板の表面および
裏面のパターン図である。１・・・アモルファス箔、２・・・ダイヤフラム、８・
・・圧力室、１９・・・基板、２０・・・センシングコ
イル、２１・・・補償コイル、２２・・・ヨーク材、３
４・・フレキシブル端子代理人　弁理士　平木道人　外１名第２図第５図第図第図圧縮歪〈−０−〉引張歪歪量

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧力室の一壁面を形成し、被検出流体の圧力を受
けて弾性変形するダイヤフラム、該ダイヤフラムに固着
された非晶質磁性金属箔、流体圧力の変化に応じて変化
する非晶質磁性金属箔の透磁率に基づく電気的出力信号
を取出すための検出コイル、および検出コイルに近接し
て配置されたヨーク材を具備した圧力センサにおいて、前記検出コイルは、前記非晶質磁性金属箔上に平行に配置されたフレキシブ
ル基板と、前記基板上に平面的に展開されて印刷されたメインコイ
ルと、メインコイルの外部引き出し配線パターンとを具備し、前記外部引き出し配線パターンは、前記フレキシブル基
板の一部を切り起こして形成されたフレキシブル端子上
に印刷されたことを特徴とする圧力センサ。
（２）前記メインコイルは、基板表面に印刷された表面
メインコイル、および基板裏面に印刷されてその一端が
該表面メインコイルの他端に接続された裏面メインコイ
ルによって構成されたことを特徴とする請求項１記載の
圧力センサ。
（３）圧力室の一壁面を形成し、被検出流体の圧力を受
けて弾性変形するダイヤフラム、該ダイヤフラムに固着
された非晶質磁性金属箔、流体圧力の変化に応じて変化
する非晶質磁性金属箔の透磁率に基づく電気的出力信号
を取出すための検出コイル、および検出コイルに近接し
て配置されたヨーク材を具備した圧力センサにおいて、前記検出コイルは、前記非晶質磁性金属箔上に平行に配置されたフレキシブ
ル基板と、前記基板上に平面的に展開されて印刷された内側コイル
と、該内側コイルを囲むように、平面的に展開されて印刷さ
れた外側コイルと、内側コイルおよび外側コイルの外部引き出し配線パター
ンとを具備し、前記外部引き出し配線パターンは、前記フレキシブル基
板の一部を切り起こして形成されたフレキシブル端子上
に印刷されたことを特徴とする圧力センサ。
（４）前記内側コイルは、基板表面に印刷された表面内
側コイル、および基板裏面に印刷されてその一端が該表
面内側コイルの他端に接続された裏面内側コイルによっ
て構成され、前記外側コイルは、表面内側コイルを囲む
ように印刷された表面外側コイル、および裏面内側コイ
ルを囲むように印刷されてその一端が該表面外側コイル
の他端に接続された裏面外側コイルによって構成された
ことを特徴とする請求項３記載の圧力センサ。
（５）前記検出コイルは、基板表面に印刷された表面内側コイル、基板裏面に印刷
され、その一端が表面内側コイルの他端に接続された裏
面内側コイル、表面内側コイルを囲むように印刷された
表面外側コイル、裏面内側コイルを囲むように印刷され
、その一端が該表面外側コイルの他端に接続された裏面
外側コイル、基板裏面に平面的に印刷され、裏面内側コ
イルの他端に接続された第１ランド、基板裏面に平面的
に印刷され、裏面外側コイルの他端に接続された第２ラ
ンド、基板裏面に平面的に印刷された第３ランド、なら
びに表面内側コイルの一端の延長端、表面外側コイルの
一端の延長端、および第３ランドの延長端によって構成
される外部引き出し配線パターンを具備した上層基板と
、基板表面に印刷された表面内側コイル、基板裏面に印刷
され、その一端が表面内側コイルの他端に接続された裏
面内側コイル、表面内側コイルを囲むように印刷された
表面外側コイル、裏面内側コイルを囲むように印刷され
、その一端が該表面外側コイルの他端に接続された裏面
外側コイル、基板表面に平面的に印刷され、表面内側コ
イルの一端に接続された第４ランド、基板表面に平面的
に印刷され、表面外側コイルの一端に接続された第５ラ
ンド、基板表面に平面的に印刷された第６ランド、なら
びに基板裏面に平面的に印刷され、裏面内側コイルの他
端、裏面外側コイルの他端、および前記第６ランドに接
続された共通ランドを具備した下層基板とによって構成
され、積層時には、第１ランドと第４ランド、第２ランドと第
５ランド、および第３ランドと第６ランドが電気的に接
続されることを特徴とする請求項３記載の圧力センサ。
（６）前記検出コイルは、基板表面に印刷された表面内側コイル、基板裏面に印刷
され、その一端が表面内側コイルの他端に接続された裏
面内側コイル、表面内側コイルを囲むように印刷された
表面外側コイル、裏面内側コイルを囲むように印刷され
、その一端が該表面外側コイルの他端に接続された裏面
外側コイル、基板表面に平面的に印刷され、表面内側コ
イルの一端に接続された第７ランド、基板表面に平面的
に印刷され、表面外側コイルの一端に接続された第８ラ
ンド、基板表面に平面的に印刷された第９ランド、基板
裏面に平面的に印刷され、裏面内側コイルの他端に接続
された第１０ランド、基板裏面に平面的に印刷され、裏
面外側コイルの他端に接続された第１１ランド、基板裏
面に平面的に印刷された第１２ランドを具備した中間層
基板を、前記上層基板および下層基板の間に積層して構
成され、積層時には、第１ランドと第７ランド、第２ランドと第
８ランド、および第３ランドと第９ランド、第１０ラン
ドと第４ランド、第１１ランドと第５ランド、および第
１２ランドと第６ランドが電気的に接続されることを特
徴とする請求項５記載の圧力センサ。
（７）前記中間層基板を、前記上層基板および下層基板
の間に複数枚積層して構成され、積層時には、互いに対
向する中間層基板の第１０ランドと第７ランド、第１１
ランドと第８ランド、および第１２ランドと第９ランド
が電気的に接続されることを特徴とする請求項６記載の
圧力センサ。
（８）前記内側コイルと外側コイルとのインダクタンス
は同値であることを特徴とする請求項３ないし請求項７
のいずれかに記載の圧力センサ。
（９）前記ヨーク材は、前記フレキシブル端子を挿通す
るための開口部を有することを特徴とする請求項１ない
し請求項８記載の圧力センサ。
（１０）前記ヨーク材は検出コイルとの対向面に凸部を
具備し、該凸部は、フレキシブル端子の切り起こし跡の
切り欠き部で検出コイルを支持することを特徴とする請
求項１ないし請求項９記載の圧力センサ。
（１１）前記内側コイルおよび外側コイルのいずれか一
方をセンシングコイル、他方を温度補償コイルとしたこ
とを特徴とする請求項３ないし請求項１０記載の圧力セ
ンサ。