JPH09105690A - 低圧力での低減したヒステリシスと向上した電気的性能を有する圧力センサー - Google Patents
低圧力での低減したヒステリシスと向上した電気的性能を有する圧力センサーInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details 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
- G01L19/14—Housings
- G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
-
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- G01L19/143—Two part housings
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサー・パッケージに付与されその内部に
発生される外部応力から実質的に隔離されているピエゾ
抵抗検知要素を有し、低圧力環境を検知するのに適した
圧力センサーを提供する。 【解決手段】 圧力センサー１０は、保護用ハウジング
１２内部に収容されたピエゾ抵抗検知要素１８を含み、
検知要素を支持し且つ検知要素から最大限離れた距離で
ハウジング内部の応力を集中するためハウジングの中へ
鋳込まれた挿入部材２６を利用する。挿入部材は、拘束
部材１６と共働して作用するよう成され、検知要素をハ
ウジング内部の応力から隔離し、それにより、自動車の
燃料蒸発装置のような低圧力環境に対する検知要素の電
気的性能を改善する。
発生される外部応力から実質的に隔離されているピエゾ
抵抗検知要素を有し、低圧力環境を検知するのに適した
圧力センサーを提供する。 【解決手段】 圧力センサー１０は、保護用ハウジング
１２内部に収容されたピエゾ抵抗検知要素１８を含み、
検知要素を支持し且つ検知要素から最大限離れた距離で
ハウジング内部の応力を集中するためハウジングの中へ
鋳込まれた挿入部材２６を利用する。挿入部材は、拘束
部材１６と共働して作用するよう成され、検知要素をハ
ウジング内部の応力から隔離し、それにより、自動車の
燃料蒸発装置のような低圧力環境に対する検知要素の電
気的性能を改善する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に圧力検知
デバイスに関する。詳細には、本発明は、燃料の蒸発圧
力を検知する要素であって、該検知要素が変化する温度
条件下で低圧力を正確に検知することができるように低
減したヒステリシスを有することにより特徴付けられる
燃料蒸発圧力検知要素に関する。
デバイスに関する。詳細には、本発明は、燃料の蒸発圧
力を検知する要素であって、該検知要素が変化する温度
条件下で低圧力を正確に検知することができるように低
減したヒステリシスを有することにより特徴付けられる
燃料蒸発圧力検知要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】ピエゾ抵抗検知要素は、自動車の敵対的
な環境を含む益々広範囲の用途において圧力を迅速且つ
正確に検出するため利用されている。かかる検知要素の
出力は、特定の環境により検知要素に作用する圧力が検
出されるのに応答して該検知要素のシリコン・ベースの
ダイ（ｄｉｅ）材料内に生じる抵抗の変化の結果であ
る。次いで、この出力は、エンジン制御ユニットにより
利用され車両の性能及び全体の安全性を高める。
な環境を含む益々広範囲の用途において圧力を迅速且つ
正確に検出するため利用されている。かかる検知要素の
出力は、特定の環境により検知要素に作用する圧力が検
出されるのに応答して該検知要素のシリコン・ベースの
ダイ（ｄｉｅ）材料内に生じる抵抗の変化の結果であ
る。次いで、この出力は、エンジン制御ユニットにより
利用され車両の性能及び全体の安全性を高める。
【０００３】自動車の用途のため開発されたセンサー
は、しばしば、感度及びヒステリシスを含むセンサーの
構造的保全性あるいはその性能に影響を及ぼすことな
く、敵対的な化学的及び熱的環境内で実効的に動作する
ことができなければならない。この問題に対する部分的
に解決は、検知要素を保護用パッケージング内に収容す
ることである。しかしながら、低圧力のピエゾ抵抗セン
サーについての出力誤差とヒステリシスの特に問題とな
るソースは、材料の不適当な組み合わせと接着及び組み
立て方法とにより誘発される熱応力であり、これらは自
動車の環境内の共通の温度の極端な状態により一層悪化
する。例えば、ピエゾ抵抗検知要素は一般にシリコン材
料から形成される一方、センサー・パッケージの残りの
部分は、通常、プラスチックや金属のようなより容易に
成形可能な材料から形成される。材料の不適当な組み合
わせが存在するので、検知要素の出力が周囲圧力状態を
正確に表すが該環境からそのパッケージングを介した外
来の影響を表さないことを保証するため、ピエゾ抵抗検
知要素をそのパッケージングから適切に分離するステッ
プを取らなければならない。この要件は、自動車の燃料
蒸発ガス排出装置（ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）内での燃料蒸発圧力のような
低圧力を検知する場合特に重大である。
は、しばしば、感度及びヒステリシスを含むセンサーの
構造的保全性あるいはその性能に影響を及ぼすことな
く、敵対的な化学的及び熱的環境内で実効的に動作する
ことができなければならない。この問題に対する部分的
に解決は、検知要素を保護用パッケージング内に収容す
ることである。しかしながら、低圧力のピエゾ抵抗セン
サーについての出力誤差とヒステリシスの特に問題とな
るソースは、材料の不適当な組み合わせと接着及び組み
立て方法とにより誘発される熱応力であり、これらは自
動車の環境内の共通の温度の極端な状態により一層悪化
する。例えば、ピエゾ抵抗検知要素は一般にシリコン材
料から形成される一方、センサー・パッケージの残りの
部分は、通常、プラスチックや金属のようなより容易に
成形可能な材料から形成される。材料の不適当な組み合
わせが存在するので、検知要素の出力が周囲圧力状態を
正確に表すが該環境からそのパッケージングを介した外
来の影響を表さないことを保証するため、ピエゾ抵抗検
知要素をそのパッケージングから適切に分離するステッ
プを取らなければならない。この要件は、自動車の燃料
蒸発ガス排出装置（ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）内での燃料蒸発圧力のような
低圧力を検知する場合特に重大である。
【０００４】検知要素を物理的に隔離する一つの方法
は、シリコーンのような柔軟性のある即ち柔らかい接着
剤を用いて該検知要素をそのパッケージングに接着する
ことである。柔軟性のある接着剤は、パッケージングと
検知要素のシリコン材料との間に存在する熱膨張係数の
差に適応し、従って、検知要素及びそのパッケージング
が個別に膨張及び収縮することを可能にし、そのためパ
ッケージング内に誘発される応力が検知要素から隔離さ
れる。しかしながら、この解決の著しい欠点は、十分な
柔軟性を呈する接着剤は、一般に自動車の用途において
見られる環境に対して耐性がないことである。詳細に
は、かかる接着剤はガソリンや潤滑油のような石油ベー
スの製品に対して耐性がない。従って、柔軟性のある接
着剤を採用するセンサー・パッケージは、自動車の燃料
システム内のような自動車の敵対的な化学的環境におい
て十分に機能しないであろう。
は、シリコーンのような柔軟性のある即ち柔らかい接着
剤を用いて該検知要素をそのパッケージングに接着する
ことである。柔軟性のある接着剤は、パッケージングと
検知要素のシリコン材料との間に存在する熱膨張係数の
差に適応し、従って、検知要素及びそのパッケージング
が個別に膨張及び収縮することを可能にし、そのためパ
ッケージング内に誘発される応力が検知要素から隔離さ
れる。しかしながら、この解決の著しい欠点は、十分な
柔軟性を呈する接着剤は、一般に自動車の用途において
見られる環境に対して耐性がないことである。詳細に
は、かかる接着剤はガソリンや潤滑油のような石油ベー
スの製品に対して耐性がない。従って、柔軟性のある接
着剤を採用するセンサー・パッケージは、自動車の燃料
システム内のような自動車の敵対的な化学的環境におい
て十分に機能しないであろう。
【０００５】検知要素を物理的に隔離する別のアプロー
チは、適当な材料から形成され検知要素とそのパッケー
ジングとの間に配設される隔離拘束部材を用いることで
ある。検知要素の隔離を実効的に達成するためのこのア
プローチに対して、該拘束部材は、検知要素の熱膨張係
数とおおよそ同じ熱膨張係数を有する材料から形成され
ねばならない。実際には、ガラス材料が、シリコン検知
要素をプラスチックあるいは金属のパッケージから隔離
するのに有効であることが分かった。しかしながら、セ
ンサーが燃料の蒸発ガス圧力を自動車の燃料システム内
で測定するため用いられる場合のように、特に約１０５
ｇ／ｃｍ2ゲージ圧（約１．５プサイグ（ｐｓｉｇ））
あるいはそれ以下のオーダーの低圧力が検出されるべき
であるとき、拘束部材が検知要素に関して著しい隔離効
果を有するために比較的大きくなければならない。従っ
て、このアプローチの欠点は、最適のセンサーの隔離が
検知要素と大きな拘束部材との双方に適用するため、一
般的に大きなセンサー・パッケージを必要とすることで
ある。その結果として、製造コストが、追加の材料要件
のためばかりでなく、より大きなパッケージ・サイズに
適合するため存在する生産ラインの機械設備を改める増
加したコストにより実質的に一層高くなるであろう。更
に、大きな拘束部材がピエゾ抵抗検知要素の低温での低
質の電気的性能と関連した。この効果は、材料の不適当
な組み合わせの効果がより低い温度で一層顕著になり、
周囲圧力により誘発される検知要素の出力を覆い隠すよ
うに検知要素を拘束部材に接着するため要求される高い
処理温度のためである。
チは、適当な材料から形成され検知要素とそのパッケー
ジングとの間に配設される隔離拘束部材を用いることで
ある。検知要素の隔離を実効的に達成するためのこのア
プローチに対して、該拘束部材は、検知要素の熱膨張係
数とおおよそ同じ熱膨張係数を有する材料から形成され
ねばならない。実際には、ガラス材料が、シリコン検知
要素をプラスチックあるいは金属のパッケージから隔離
するのに有効であることが分かった。しかしながら、セ
ンサーが燃料の蒸発ガス圧力を自動車の燃料システム内
で測定するため用いられる場合のように、特に約１０５
ｇ／ｃｍ2ゲージ圧（約１．５プサイグ（ｐｓｉｇ））
あるいはそれ以下のオーダーの低圧力が検出されるべき
であるとき、拘束部材が検知要素に関して著しい隔離効
果を有するために比較的大きくなければならない。従っ
て、このアプローチの欠点は、最適のセンサーの隔離が
検知要素と大きな拘束部材との双方に適用するため、一
般的に大きなセンサー・パッケージを必要とすることで
ある。その結果として、製造コストが、追加の材料要件
のためばかりでなく、より大きなパッケージ・サイズに
適合するため存在する生産ラインの機械設備を改める増
加したコストにより実質的に一層高くなるであろう。更
に、大きな拘束部材がピエゾ抵抗検知要素の低温での低
質の電気的性能と関連した。この効果は、材料の不適当
な組み合わせの効果がより低い温度で一層顕著になり、
周囲圧力により誘発される検知要素の出力を覆い隠すよ
うに検知要素を拘束部材に接着するため要求される高い
処理温度のためである。
【０００６】検知要素を物理的に隔離する問題を解決す
るための別のアプローチは、検知要素とそのパッケージ
とを同一の材料から作り、検知要素とパッケージとを単
一の構造体の一体部分として製造することである。セン
サー・パッケージの全体が単一の材料から構成されるな
らば、全部の構成要素が温度変化に応答して同じ程度で
膨張及び収縮をするので、熱により誘発される応力は低
減される。機械的に誘発される応力もまた、応力分布が
パッケージ全体にわたりより一様になり得るので、低減
され得る。しかしながら、検知要素とそのパッケージン
グに対する材料の要件は著しく異なり、そのためこのア
プローチが実行可能なオプション（選択）ではない。
るための別のアプローチは、検知要素とそのパッケージ
とを同一の材料から作り、検知要素とパッケージとを単
一の構造体の一体部分として製造することである。セン
サー・パッケージの全体が単一の材料から構成されるな
らば、全部の構成要素が温度変化に応答して同じ程度で
膨張及び収縮をするので、熱により誘発される応力は低
減される。機械的に誘発される応力もまた、応力分布が
パッケージ全体にわたりより一様になり得るので、低減
され得る。しかしながら、検知要素とそのパッケージン
グに対する材料の要件は著しく異なり、そのためこのア
プローチが実行可能なオプション（選択）ではない。
【０００７】上述から、従来技術は、外来の応力がピエ
ゾ抵抗検知要素、特に低圧力を検出するため用いられる
ピエゾ抵抗検知要素の出力及びヒステリシス特性に対し
て及ぼすことのできる有害な効果に対する適切な解決が
欠けていることは明らかである。従って、必要なもの
は、敵対的な環境において圧力を正確に検知するが、周
囲環境によりセンサー・パッケージ内に誘発される外来
の応力から比較的隔離することができる圧力センサーで
ある。かかるセンサーが、低圧力に極度に感応するが、
製造及び材料コストを最小にする複雑でないパッケージ
を伴うことができるならば特に望ましいであろう。
ゾ抵抗検知要素、特に低圧力を検出するため用いられる
ピエゾ抵抗検知要素の出力及びヒステリシス特性に対し
て及ぼすことのできる有害な効果に対する適切な解決が
欠けていることは明らかである。従って、必要なもの
は、敵対的な環境において圧力を正確に検知するが、周
囲環境によりセンサー・パッケージ内に誘発される外来
の応力から比較的隔離することができる圧力センサーで
ある。かかるセンサーが、低圧力に極度に感応するが、
製造及び材料コストを最小にする複雑でないパッケージ
を伴うことができるならば特に望ましいであろう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、セン
サー・パッケージに付与されその内部に発生される外部
応力から実質的に隔離されているピエゾ抵抗検知要素を
有する圧力センサーを提供することにある。本発明の別
の目的は、センサー・パッケージのサイズを著しく増加
することを必要とせずに、センサー・パッケージ内部の
ピエゾ抵抗検知要素の隔離を強化することができる技術
を提供することにある。本発明のまた別の目的は、かか
るセンサー・パッケージが、検知要素とパッケージとの
材料の不適当な組み合わせの有害な効果を低減すること
により熱により誘発される応力を低減する一方、容易に
製造し得るセンサー・パッケージを使用可能にすること
にある。本発明の更に別の目的は、低圧力での低ヒステ
リシス及び向上した電気的性能により特徴付けられる圧
力センサーを提供することにある。
サー・パッケージに付与されその内部に発生される外部
応力から実質的に隔離されているピエゾ抵抗検知要素を
有する圧力センサーを提供することにある。本発明の別
の目的は、センサー・パッケージのサイズを著しく増加
することを必要とせずに、センサー・パッケージ内部の
ピエゾ抵抗検知要素の隔離を強化することができる技術
を提供することにある。本発明のまた別の目的は、かか
るセンサー・パッケージが、検知要素とパッケージとの
材料の不適当な組み合わせの有害な効果を低減すること
により熱により誘発される応力を低減する一方、容易に
製造し得るセンサー・パッケージを使用可能にすること
にある。本発明の更に別の目的は、低圧力での低ヒステ
リシス及び向上した電気的性能により特徴付けられる圧
力センサーを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の好適実施形態に
より、これら及び他の目的及び利点が以下のようになし
遂げられる。一般的に、本発明は、低圧力環境を検知す
るのに特に適した圧力検知デバイスに関し、特に、保護
用ハウジング内に収容されたピエゾ抵抗検知要素を採用
する検知デバイスに関する。本発明によれば、検知デバ
イスは、検知要素を支持し且つハウジング内部で検知要
素から或る距離離れて応力を集中させるためハウジング
の中へ鋳込まれた挿入部材を利用する。該挿入部材は、
拘束部材と共働して作用するよう成され、検知要素をハ
ウジング内部の応力から隔離し、そのため、自動車の燃
料蒸発装置内部の大気圧近傍の圧力のような低圧力環境
に対する検知要素のヒステリシスを低減しまたその電気
的性能を向上させる。
より、これら及び他の目的及び利点が以下のようになし
遂げられる。一般的に、本発明は、低圧力環境を検知す
るのに特に適した圧力検知デバイスに関し、特に、保護
用ハウジング内に収容されたピエゾ抵抗検知要素を採用
する検知デバイスに関する。本発明によれば、検知デバ
イスは、検知要素を支持し且つハウジング内部で検知要
素から或る距離離れて応力を集中させるためハウジング
の中へ鋳込まれた挿入部材を利用する。該挿入部材は、
拘束部材と共働して作用するよう成され、検知要素をハ
ウジング内部の応力から隔離し、そのため、自動車の燃
料蒸発装置内部の大気圧近傍の圧力のような低圧力環境
に対する検知要素のヒステリシスを低減しまたその電気
的性能を向上させる。
【００１０】本発明の圧力検知デバイスは、一般的に、
ハウジング内部に収容された検知要素を含む。該検知要
素は、ピエゾ抵抗の材料により例示される特性である電
気的性質が周囲環境により検知要素に作用する圧力に応
答して変化する材料から形成されるタイプのものであ
る。更に、検知要素は、ハウジングの熱膨張係数とは異
なり、通常それより小さい熱膨張係数を有する。検知デ
バイスは更に拘束部材を含み、該拘束部材により、検知
要素がハウジングに相互接続され、そのため検知要素が
ハウジングから離間される。拘束部材は、検知要素の熱
膨張係数にほぼ等しいか、検知要素の熱膨張係数とハウ
ジングの熱膨張係数との少なくとも中間である熱膨張係
数を有する。
ハウジング内部に収容された検知要素を含む。該検知要
素は、ピエゾ抵抗の材料により例示される特性である電
気的性質が周囲環境により検知要素に作用する圧力に応
答して変化する材料から形成されるタイプのものであ
る。更に、検知要素は、ハウジングの熱膨張係数とは異
なり、通常それより小さい熱膨張係数を有する。検知デ
バイスは更に拘束部材を含み、該拘束部材により、検知
要素がハウジングに相互接続され、そのため検知要素が
ハウジングから離間される。拘束部材は、検知要素の熱
膨張係数にほぼ等しいか、検知要素の熱膨張係数とハウ
ジングの熱膨張係数との少なくとも中間である熱膨張係
数を有する。
【００１１】本発明の挿入部材は、拘束部材とハウジン
グとの中間にあるようにハウジングに配設され、且つ挿
入部材の周縁表面の少なくとも一部がハウジングと接触
するようにハウジングの中へ鋳込まれる。更に、挿入部
材は、検知要素の熱膨張係数にほぼ等しいか、拘束部材
の熱膨張係数に少なくともほぼ等しい及び／又は検知要
素の熱膨張係数とハウジングの熱膨張係数の中間である
熱膨張係数を有する。こうして、挿入部材は、ハウジン
グを通して伝達され且つ熱により誘発される応力及び機
械的に誘発される応力を含む応力から検知要素と拘束部
材とを隔離するよう作用する。
グとの中間にあるようにハウジングに配設され、且つ挿
入部材の周縁表面の少なくとも一部がハウジングと接触
するようにハウジングの中へ鋳込まれる。更に、挿入部
材は、検知要素の熱膨張係数にほぼ等しいか、拘束部材
の熱膨張係数に少なくともほぼ等しい及び／又は検知要
素の熱膨張係数とハウジングの熱膨張係数の中間である
熱膨張係数を有する。こうして、挿入部材は、ハウジン
グを通して伝達され且つ熱により誘発される応力及び機
械的に誘発される応力を含む応力から検知要素と拘束部
材とを隔離するよう作用する。
【００１２】上述の結果から、本発明の圧力検知デバイ
スは、ハウジングを通して伝達される外部の機械的応力
と、ハウジングと検知デバイスの残りの構成要素との間
の材料の不適当な組み合わせのため生じる熱により誘発
される応力とに対して著しく小さい感応であることによ
り特徴付けられる。詳細には、本発明の挿入部材は、応
力のハウジングから検知要素への伝達を阻止し、従って
検知要素の電気的性能を助長し且つ検知要素の出力にお
けるヒステリシスを低減するよう独特に成されている。
その結果として、本発明の検知デバイスは、低圧力、特
に大気圧近傍の圧力を正確に検知することが容易にでき
る。その理由は、検知要素が、さもなければ外部応力の
大きさが検知要素にその周囲により作用される圧力によ
り誘発される応力より比較的大きいため重大な出力誤差
をもたらすであろう応力から比較的隔離されるからであ
る。
スは、ハウジングを通して伝達される外部の機械的応力
と、ハウジングと検知デバイスの残りの構成要素との間
の材料の不適当な組み合わせのため生じる熱により誘発
される応力とに対して著しく小さい感応であることによ
り特徴付けられる。詳細には、本発明の挿入部材は、応
力のハウジングから検知要素への伝達を阻止し、従って
検知要素の電気的性能を助長し且つ検知要素の出力にお
けるヒステリシスを低減するよう独特に成されている。
その結果として、本発明の検知デバイスは、低圧力、特
に大気圧近傍の圧力を正確に検知することが容易にでき
る。その理由は、検知要素が、さもなければ外部応力の
大きさが検知要素にその周囲により作用される圧力によ
り誘発される応力より比較的大きいため重大な出力誤差
をもたらすであろう応力から比較的隔離されるからであ
る。
【００１３】結果において、本発明の挿入部材は、圧力
検知要素の熱膨張係数を適切に整合させ、且つ熱により
誘発される応力を挿入部材の内部に集中させることによ
り、圧力検知要素をそのハウジングから実質的に隔離す
るよう機能する。本発明の別の利点的特徴は、挿入部材
が検知デバイス及びその構成要素の構成及び製造を複雑
にすることなく、検知要素を実効的に隔離することがで
きることである。こうして、本発明は、所望の結果を達
成するためのコストに関して効率的な方法を提供し、従
って、燃料蒸発ガス装置において用いられる燃料蒸発ガ
ス圧力センサーのような低圧力を検知するため要求され
る大量生産される自動車のセンサーに良く適応する。
検知要素の熱膨張係数を適切に整合させ、且つ熱により
誘発される応力を挿入部材の内部に集中させることによ
り、圧力検知要素をそのハウジングから実質的に隔離す
るよう機能する。本発明の別の利点的特徴は、挿入部材
が検知デバイス及びその構成要素の構成及び製造を複雑
にすることなく、検知要素を実効的に隔離することがで
きることである。こうして、本発明は、所望の結果を達
成するためのコストに関して効率的な方法を提供し、従
って、燃料蒸発ガス装置において用いられる燃料蒸発ガ
ス圧力センサーのような低圧力を検知するため要求され
る大量生産される自動車のセンサーに良く適応する。
【００１４】最後に、挿入部材をハウジングの構造体の
内部に含ませることにより、検知デバイスの残りの構成
要素が通常の形態を実質的に有することを可能にする。
例えば、拘束部材は、熱により誘発される応力の検知要
素への伝達を更に低減するため努力して必要以上に大き
くする必要がない。その結果、検知デバイスの低温感度
は、比較的大きな拘束部材を用いることにより妥協する
必要がなく、センサー・ハウジングは、より大きな拘束
部材に適応させるため再設計することを要しない。代わ
りに、本発明の挿入部材は、優秀な性能を可能に一方、
極小のサイズのハウジングを使用可能にする。
内部に含ませることにより、検知デバイスの残りの構成
要素が通常の形態を実質的に有することを可能にする。
例えば、拘束部材は、熱により誘発される応力の検知要
素への伝達を更に低減するため努力して必要以上に大き
くする必要がない。その結果、検知デバイスの低温感度
は、比較的大きな拘束部材を用いることにより妥協する
必要がなく、センサー・ハウジングは、より大きな拘束
部材に適応させるため再設計することを要しない。代わ
りに、本発明の挿入部材は、優秀な性能を可能に一方、
極小のサイズのハウジングを使用可能にする。
【００１５】更に、本発明の圧力検知デバイスは、拘束
部材を挿入部材に接着するために比較的堅いが耐化学性
の接着剤を使用することを可能にする。かかる利点は、
圧力検知デバイスが自動車の燃料システムのような腐食
性の環境において動作しなければならない用途において
重大である。
部材を挿入部材に接着するために比較的堅いが耐化学性
の接着剤を使用することを可能にする。かかる利点は、
圧力検知デバイスが自動車の燃料システムのような腐食
性の環境において動作しなければならない用途において
重大である。
【００１６】本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細
な記述からより良く認識されるであろう。本発明の上記
及び他の利点は、添付の図面と関連した以下の記述から
より明らかになるであろう。
な記述からより良く認識されるであろう。本発明の上記
及び他の利点は、添付の図面と関連した以下の記述から
より明らかになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に従っ
て構成された圧力検知デバイス１０を断面で示す。図示
のように、圧力検知デバイス１０は、一般的に、２つの
主要構成要素を有するよう構成されている。第１の構成
要素は、外部の危険が圧力検知デバイス１０の内部構成
要素に損傷を与えることを防止するよう設計されている
保護用ハウジング１２である。プラスチックがハウジン
グ１２にとって好適な材料であるが、要求される保護の
程度と、用途のサイズ及び重さの制約とに応じて金属を
含む種々の他の材料を用い得ることは予見できることで
ある。圧力検知デバイス１０の第２の構成要素は、周囲
環境の圧力を正確にモニターするための圧力セル１４で
ある。
て構成された圧力検知デバイス１０を断面で示す。図示
のように、圧力検知デバイス１０は、一般的に、２つの
主要構成要素を有するよう構成されている。第１の構成
要素は、外部の危険が圧力検知デバイス１０の内部構成
要素に損傷を与えることを防止するよう設計されている
保護用ハウジング１２である。プラスチックがハウジン
グ１２にとって好適な材料であるが、要求される保護の
程度と、用途のサイズ及び重さの制約とに応じて金属を
含む種々の他の材料を用い得ることは予見できることで
ある。圧力検知デバイス１０の第２の構成要素は、周囲
環境の圧力を正確にモニターするための圧力セル１４で
ある。
【００１８】本発明の圧力セル１４は、２つの基本的な
構成要素から作られているように示されている。圧力セ
ル１４の基台即ち台部分は、圧力検知要素１８を支持す
る拘束部材１６である。圧力検知要素１８は圧力検知デ
バイス１０の環境における圧力の変化に応答する。拘束
部材１６は、ホウ珪酸塩のようなガラス材料から好適に
形成され、従って、広範囲の敵対的な熱及び化学的環境
に対して耐性がある。圧力検知要素１８は、ドープされ
たシリコンのようなピエゾ抵抗性の材料から好適に形成
され、そのため圧力検知要素１８の電気的抵抗は圧力検
知要素１８の内部の応力の変化に応答する。この目的の
ため、圧力検知要素１８は、その環境にさらされる圧力
検知要素１８の表面に作用する圧力に応答して僅かに曲
がることができるダイアフラム２０を含むよう形成され
ている。絶対圧力を検知する形態に適応させ得る一方、
図示の圧力検知デバイス１０は、ダイアフラム２０の内
部表面を基準圧力にさらすことにより差圧を検知するよ
う成されている。差圧は、ハウジング１２及び拘束部材
１６に形成された通路２４であって圧力検知要素１８の
内部でダイアフラム２０の下に形成されたキャビティ２
２において終端する通路２４を通してダイアフラム２０
に伝達される。圧力検知要素１８は、その圧力検知要素
１８と拘束部材１６との間にハーメティック・シールを
形成するように、拘束部材１６に静電的に接着されるの
が好ましい。
構成要素から作られているように示されている。圧力セ
ル１４の基台即ち台部分は、圧力検知要素１８を支持す
る拘束部材１６である。圧力検知要素１８は圧力検知デ
バイス１０の環境における圧力の変化に応答する。拘束
部材１６は、ホウ珪酸塩のようなガラス材料から好適に
形成され、従って、広範囲の敵対的な熱及び化学的環境
に対して耐性がある。圧力検知要素１８は、ドープされ
たシリコンのようなピエゾ抵抗性の材料から好適に形成
され、そのため圧力検知要素１８の電気的抵抗は圧力検
知要素１８の内部の応力の変化に応答する。この目的の
ため、圧力検知要素１８は、その環境にさらされる圧力
検知要素１８の表面に作用する圧力に応答して僅かに曲
がることができるダイアフラム２０を含むよう形成され
ている。絶対圧力を検知する形態に適応させ得る一方、
図示の圧力検知デバイス１０は、ダイアフラム２０の内
部表面を基準圧力にさらすことにより差圧を検知するよ
う成されている。差圧は、ハウジング１２及び拘束部材
１６に形成された通路２４であって圧力検知要素１８の
内部でダイアフラム２０の下に形成されたキャビティ２
２において終端する通路２４を通してダイアフラム２０
に伝達される。圧力検知要素１８は、その圧力検知要素
１８と拘束部材１６との間にハーメティック・シールを
形成するように、拘束部材１６に静電的に接着されるの
が好ましい。
【００１９】従来技術のセンサーと同様に、拘束部材１
６は、ハウジングと拘束部材との境界面で付与される応
力を減衰させることにより圧力検知要素１８をハウジン
グ１２から隔離するよう作用する。圧力検知要素１８が
圧力セル１４の上記境界面と反対の端部に装着され、そ
のため外部力及び応力のハウジング１２に及ぶ効果が最
小化される。かかる効果は、外来の応力が著しいレベル
であり且つ圧力検知要素１８において周囲により誘発さ
れるため、低圧力での低質の電気的性能と、ハウジング
１２と圧力検知要素１８との間の材料の不適当な組み合
わせのため増大したヒステリシスとを含む。圧力セル１
４が隔離媒体として作用することを可能にするため、拘
束部材１６は、圧力検知要素１８の熱膨張係数とハウジ
ング１２の熱膨張係数との少なくとも中間である、そし
て好適には圧力検知要素１８を形成する材料の熱膨張係
数にほぼ等しい熱膨張係数を有する材料から形成されね
ばならない。拘束部材１６に対する好適ガラス材料と圧
力検知要素１８に対する好適ピエゾ抵抗性の材料とは、
それぞれ、約３．２５×１０-6ｍｍ／ｍｍ￥＿Ｃと約
２．５×１０-6ｍｍ／ｍｍ￥＿Ｃとの熱膨張係数を有
し、従って、圧力検知要素１８に対して隔離媒体として
作用するための拘束部材１６の能力を適当に最適化する
のに十分に近接している。
６は、ハウジングと拘束部材との境界面で付与される応
力を減衰させることにより圧力検知要素１８をハウジン
グ１２から隔離するよう作用する。圧力検知要素１８が
圧力セル１４の上記境界面と反対の端部に装着され、そ
のため外部力及び応力のハウジング１２に及ぶ効果が最
小化される。かかる効果は、外来の応力が著しいレベル
であり且つ圧力検知要素１８において周囲により誘発さ
れるため、低圧力での低質の電気的性能と、ハウジング
１２と圧力検知要素１８との間の材料の不適当な組み合
わせのため増大したヒステリシスとを含む。圧力セル１
４が隔離媒体として作用することを可能にするため、拘
束部材１６は、圧力検知要素１８の熱膨張係数とハウジ
ング１２の熱膨張係数との少なくとも中間である、そし
て好適には圧力検知要素１８を形成する材料の熱膨張係
数にほぼ等しい熱膨張係数を有する材料から形成されね
ばならない。拘束部材１６に対する好適ガラス材料と圧
力検知要素１８に対する好適ピエゾ抵抗性の材料とは、
それぞれ、約３．２５×１０-6ｍｍ／ｍｍ￥＿Ｃと約
２．５×１０-6ｍｍ／ｍｍ￥＿Ｃとの熱膨張係数を有
し、従って、圧力検知要素１８に対して隔離媒体として
作用するための拘束部材１６の能力を適当に最適化する
のに十分に近接している。
【００２０】本発明によれば、上記の構成のみは、低圧
力での適切な電気的性能を達成することができなく、圧
力検知要素１８の出力においてヒステリシスが生じがち
であることを確認した。図１に示されるように構成され
た、拘束部材１６とハウジング１２との間の挿入部材２
６の存在は、圧力検知要素１８の物理的隔離を著しく改
善することにより、圧力検知デバイス１０の電気的性能
を著しく改善する一方またヒステリシスを低減する。特
に、ハウジング１２を通して伝達される応力、あるいは
材料の不適当な組み合わせの結果として生じる応力は挿
入部材２６内部に集中される。
力での適切な電気的性能を達成することができなく、圧
力検知要素１８の出力においてヒステリシスが生じがち
であることを確認した。図１に示されるように構成され
た、拘束部材１６とハウジング１２との間の挿入部材２
６の存在は、圧力検知要素１８の物理的隔離を著しく改
善することにより、圧力検知デバイス１０の電気的性能
を著しく改善する一方またヒステリシスを低減する。特
に、ハウジング１２を通して伝達される応力、あるいは
材料の不適当な組み合わせの結果として生じる応力は挿
入部材２６内部に集中される。
【００２１】図１に示されるように、挿入部材２６はハ
ウジング１２の表面の凹所に置かれる。この形態を達成
するため種々の方法を採用することができるが、好適技
術は、ハウジング１２をプラスチックから形成し且つ従
来の要領で挿入部材２６を鋳込む（ｍｏｌｄ−ｉｎ）こ
とである。挿入部材２６の相対的なサイズは、図示され
るように、そして拘束部材１６の全体が挿入部材２６に
より支持され且つハウジング１２から離間されるような
ものであることが好ましい。図１に示されるように、拘
束部材１６及びハウジング１２の内部の通路２４は、挿
入部材２６を通って延在することが好ましい。
ウジング１２の表面の凹所に置かれる。この形態を達成
するため種々の方法を採用することができるが、好適技
術は、ハウジング１２をプラスチックから形成し且つ従
来の要領で挿入部材２６を鋳込む（ｍｏｌｄ−ｉｎ）こ
とである。挿入部材２６の相対的なサイズは、図示され
るように、そして拘束部材１６の全体が挿入部材２６に
より支持され且つハウジング１２から離間されるような
ものであることが好ましい。図１に示されるように、拘
束部材１６及びハウジング１２の内部の通路２４は、挿
入部材２６を通って延在することが好ましい。
【００２２】拘束部材１６が、挿入部材２６に接着剤３
４でもって直接接着されて示されている。本発明によれ
ば、接着剤３４は、エポキシのような耐化学性の材料で
あることが好ましい。応力の検知要素への伝達を低減す
るため、シリコーンのような柔軟性のある接着剤を使用
するという従来の要件は、挿入部材２６の有効性のため
不必要である。その結果、柔軟性のある接着剤の比較的
弱い耐化学性は、本発明の圧力検知デバイス１０の使用
に対する制限ではなく、自動車の燃料システムのような
敵対的環境に特に良く適する圧力検知デバイス１０を作
る。
４でもって直接接着されて示されている。本発明によれ
ば、接着剤３４は、エポキシのような耐化学性の材料で
あることが好ましい。応力の検知要素への伝達を低減す
るため、シリコーンのような柔軟性のある接着剤を使用
するという従来の要件は、挿入部材２６の有効性のため
不必要である。その結果、柔軟性のある接着剤の比較的
弱い耐化学性は、本発明の圧力検知デバイス１０の使用
に対する制限ではなく、自動車の燃料システムのような
敵対的環境に特に良く適する圧力検知デバイス１０を作
る。
【００２３】その有効性を強化するため、挿入部材２６
が、拘束部材１６の熱膨張係数にほぼ等しい、従って圧
力検知要素１８の熱膨張係数にほぼ等しい熱膨張係数を
有する、ホウ珪酸塩のようなガラス材料から好適に形成
されることが好ましい。挿入部材２６の材料を拘束部材
１６及び圧力検知要素１８に実質的に整合させることに
より、これらの３つの構成要素が温度変化及び外部力に
対して同様に反作用を呈し、そのため外来の応力は、圧
力検知デバイス１０の精度に著しく低減した効果を及ぼ
すであろう。材料の不適当な組み合わせが挿入部材２６
と、該挿入部材２６をその凹所の中に置いているハウジ
ング１２との間に存在するにも拘わらず、この不適当な
組み合わせの有害な効果は挿入部材２６により主として
吸収される。
が、拘束部材１６の熱膨張係数にほぼ等しい、従って圧
力検知要素１８の熱膨張係数にほぼ等しい熱膨張係数を
有する、ホウ珪酸塩のようなガラス材料から好適に形成
されることが好ましい。挿入部材２６の材料を拘束部材
１６及び圧力検知要素１８に実質的に整合させることに
より、これらの３つの構成要素が温度変化及び外部力に
対して同様に反作用を呈し、そのため外来の応力は、圧
力検知デバイス１０の精度に著しく低減した効果を及ぼ
すであろう。材料の不適当な組み合わせが挿入部材２６
と、該挿入部材２６をその凹所の中に置いているハウジ
ング１２との間に存在するにも拘わらず、この不適当な
組み合わせの有害な効果は挿入部材２６により主として
吸収される。
【００２４】上述に鑑みて、本発明の挿入部材２６は、
応力を圧力セル１４から都合良く隔離する一方、最小の
材料及び処理コストを与えることを知ることができる。
特に、挿入部材２６は、ハウジング１２及び拘束部材１
６のいずれのサイズの増加を必要とせずに、圧力検知要
素１８を外来の応力から優秀に隔離することを達成す
る。その結果、機械設備を改める潜在的なコストを含
む、これらの構成要素のサイズを増大させる不利益が回
避される。更に、挿入部材２６は、より高い製造コスト
をまたもたらすであろう同一の材料を圧力検知デバイス
１０中にわたって用いる必要性を回避する。挿入部材２
６をハウジング１２の本体の中に鋳込むことにより、圧
力検知デバイス１０の各構成要素は、その特別の機能的
及び構造的要件に従って最適化され得る。
応力を圧力セル１４から都合良く隔離する一方、最小の
材料及び処理コストを与えることを知ることができる。
特に、挿入部材２６は、ハウジング１２及び拘束部材１
６のいずれのサイズの増加を必要とせずに、圧力検知要
素１８を外来の応力から優秀に隔離することを達成す
る。その結果、機械設備を改める潜在的なコストを含
む、これらの構成要素のサイズを増大させる不利益が回
避される。更に、挿入部材２６は、より高い製造コスト
をまたもたらすであろう同一の材料を圧力検知デバイス
１０中にわたって用いる必要性を回避する。挿入部材２
６をハウジング１２の本体の中に鋳込むことにより、圧
力検知デバイス１０の各構成要素は、その特別の機能的
及び構造的要件に従って最適化され得る。
【００２５】本発明に従った挿入部材を有するよう形成
される検知デバイスについての特に有用な用途は、図２
に示される自動車の燃料蒸発ガス圧力センサー１１０で
ある。図２に示される適用は、燃料蒸発ガス圧力センサ
ー１１０が例えば大気圧近傍で且つそれより下の低圧力
を、燃料の蒸気の存在により提出される敵対的な化学的
環境内部で検知するため要求される点において、本発明
により可能にする利点からの恩恵に特に良く適する。更
に、本発明の挿入部材により修正されないならば、自動
車が受ける極度の温度条件は、かかるピエゾ抵抗センサ
ーを材料の不適当な組み合わせのためセンサーの出力に
おいてヒステリシスを特に生じがちにする。
される検知デバイスについての特に有用な用途は、図２
に示される自動車の燃料蒸発ガス圧力センサー１１０で
ある。図２に示される適用は、燃料蒸発ガス圧力センサ
ー１１０が例えば大気圧近傍で且つそれより下の低圧力
を、燃料の蒸気の存在により提出される敵対的な化学的
環境内部で検知するため要求される点において、本発明
により可能にする利点からの恩恵に特に良く適する。更
に、本発明の挿入部材により修正されないならば、自動
車が受ける極度の温度条件は、かかるピエゾ抵抗センサ
ーを材料の不適当な組み合わせのためセンサーの出力に
おいてヒステリシスを特に生じがちにする。
【００２６】図１の圧力検知デバイス１０と同様に、図
２に示される燃料蒸発ガス圧力センサー１１０は、ハウ
ジング１１２の内部に収容された圧力セル１１４を含
み、該圧力セル１１４は拘束部材１１６と検知要素１１
８とから作られている。圧力セル１１４は、全体的に挿
入部材１２６上に支持されており、該挿入部材１２６の
材料は先に記述したように、拘束部材１１６及び検知要
素１１８と整合されている。この特定の実施形態におい
て、圧力セル１１４及び挿入部材１２６は、ハウジング
１１２の中に形成された通路１３６の内部に配設されて
示され、挿入部材１２６は、ハウジング１１２の中に形
成された環状の肩部１３４上に支持されるように通路１
３６の内部に一体に鋳込まれる。このようにして、挿入
部材１２６の周縁表面及び１つの軸表面の半径方向の外
側部分だけが、ハウジング１１２に対して当接されてい
る。ハウジング１１２を通して伝達される応力、又は挿
入部材１２６とハウジング１１２とにおける材料の不適
当な組み合わせから生じる応力は、図１の実施形態につ
いて上述したように本質的に挿入部材１２６の内部に集
中される。
２に示される燃料蒸発ガス圧力センサー１１０は、ハウ
ジング１１２の内部に収容された圧力セル１１４を含
み、該圧力セル１１４は拘束部材１１６と検知要素１１
８とから作られている。圧力セル１１４は、全体的に挿
入部材１２６上に支持されており、該挿入部材１２６の
材料は先に記述したように、拘束部材１１６及び検知要
素１１８と整合されている。この特定の実施形態におい
て、圧力セル１１４及び挿入部材１２６は、ハウジング
１１２の中に形成された通路１３６の内部に配設されて
示され、挿入部材１２６は、ハウジング１１２の中に形
成された環状の肩部１３４上に支持されるように通路１
３６の内部に一体に鋳込まれる。このようにして、挿入
部材１２６の周縁表面及び１つの軸表面の半径方向の外
側部分だけが、ハウジング１１２に対して当接されてい
る。ハウジング１１２を通して伝達される応力、又は挿
入部材１２６とハウジング１１２とにおける材料の不適
当な組み合わせから生じる応力は、図１の実施形態につ
いて上述したように本質的に挿入部材１２６の内部に集
中される。
【００２７】挿入部材１２６とハウジング１１２との間
の境界面は図１に示されるものとは異なる一方、同様の
改善が挿入部材１２６の使用及び独特の形態のため達成
される。図２に示されるタイプのセンサーの試験は、挿
入部材１２６を装備していない同一のセンサーと比較し
て、ヒステリシスにおいて約７分の１のオーダーの低減
を示した。実際に、拘束部材１１６と挿入部材１２６と
についての適当な相対的サイズは、挿入部材と拘束部材
とについての異なる相対的サイズをうまく採用し得るこ
とが予見できるにも拘わらず、高さが拘束部材の高さの
約４０％であり、幅が拘束部材より約６０％大きい挿入
部材により特徴付けられる。
の境界面は図１に示されるものとは異なる一方、同様の
改善が挿入部材１２６の使用及び独特の形態のため達成
される。図２に示されるタイプのセンサーの試験は、挿
入部材１２６を装備していない同一のセンサーと比較し
て、ヒステリシスにおいて約７分の１のオーダーの低減
を示した。実際に、拘束部材１１６と挿入部材１２６と
についての適当な相対的サイズは、挿入部材と拘束部材
とについての異なる相対的サイズをうまく採用し得るこ
とが予見できるにも拘わらず、高さが拘束部材の高さの
約４０％であり、幅が拘束部材より約６０％大きい挿入
部材により特徴付けられる。
【００２８】
【発明の効果】上述に鑑みて、本発明の著しい利点は、
本発明がセンサー・ハウジングを通して伝達される外部
の機械的応力と、ハウジングとセンサーの残りの構成要
素との間の材料の不適当な組み合わせのため生じる熱に
より誘発される応力とから検知要素を隔離することによ
り感度が向上したピエゾ抵抗圧力センサーを提供するこ
とであることを知ることができる。詳細には、本発明
は、応力のハウジングから検知要素への伝達を阻止する
挿入部材の使用を提供し、従って検知要素の感度を助長
し且つ検知要素の出力におけるヒステリシスを低減す
る。その結果として、本発明の検知デバイスは、おおむ
ね大気圧以下の圧力のような低圧力を正確に検知するこ
とがより容易にできる。それは、外部応力の大きさが周
囲により作用する圧力により検知要素において誘発され
る応力より比較的大きい場合、検知要素が、さもなけれ
ば著しい出力誤差をもたらすであろう応力から比較的隔
離されている。
本発明がセンサー・ハウジングを通して伝達される外部
の機械的応力と、ハウジングとセンサーの残りの構成要
素との間の材料の不適当な組み合わせのため生じる熱に
より誘発される応力とから検知要素を隔離することによ
り感度が向上したピエゾ抵抗圧力センサーを提供するこ
とであることを知ることができる。詳細には、本発明
は、応力のハウジングから検知要素への伝達を阻止する
挿入部材の使用を提供し、従って検知要素の感度を助長
し且つ検知要素の出力におけるヒステリシスを低減す
る。その結果として、本発明の検知デバイスは、おおむ
ね大気圧以下の圧力のような低圧力を正確に検知するこ
とがより容易にできる。それは、外部応力の大きさが周
囲により作用する圧力により検知要素において誘発され
る応力より比較的大きい場合、検知要素が、さもなけれ
ば著しい出力誤差をもたらすであろう応力から比較的隔
離されている。
【００２９】本発明の別の利点は、挿入部材がセンサー
及びその構成要素の構成及び製造を複雑にせずに検知要
素を実効的に隔離することができることである。こうし
て、本発明は、低圧力に対する向上した感度を達成する
ためのコストの効率の良い方法を提供し、従って低圧力
を検知するため用いられる自動車のセンサーのような大
量生産されるセンサーに良く適する。更に、挿入部材
は、既存のセンサー設計に組み入れることができる一方
で、センサーの残りの構成要素を別のサイズに作り直
し、あるいは重大にも再設計する必要性を回避する。例
えば、熱により誘発される応力の検知要素への伝達を更
に低減するため、過大のサイズの拘束部材を努力して用
いる必要がない。その結果、比較的大きな拘束部材を用
いることにより、検知デバイスの低温の電気的性能が妥
協されることはなく、またセンサー・ハウジングは、よ
り大きな拘束部材に適応するため再設計することを要求
されない。最後に、本発明の挿入部材を組み込んでいる
圧力センサーの内部に採用される拘束部材は、柔軟性の
ある接着剤でもって挿入部材に接着されることを要求さ
れない。該接着剤は、敵対的な化学的環境による攻撃を
通常受けがちである。代わりに、たとえ接着剤がキュア
後に比較的柔軟性がなくても、耐化学性の接着剤を用い
ることができる。
及びその構成要素の構成及び製造を複雑にせずに検知要
素を実効的に隔離することができることである。こうし
て、本発明は、低圧力に対する向上した感度を達成する
ためのコストの効率の良い方法を提供し、従って低圧力
を検知するため用いられる自動車のセンサーのような大
量生産されるセンサーに良く適する。更に、挿入部材
は、既存のセンサー設計に組み入れることができる一方
で、センサーの残りの構成要素を別のサイズに作り直
し、あるいは重大にも再設計する必要性を回避する。例
えば、熱により誘発される応力の検知要素への伝達を更
に低減するため、過大のサイズの拘束部材を努力して用
いる必要がない。その結果、比較的大きな拘束部材を用
いることにより、検知デバイスの低温の電気的性能が妥
協されることはなく、またセンサー・ハウジングは、よ
り大きな拘束部材に適応するため再設計することを要求
されない。最後に、本発明の挿入部材を組み込んでいる
圧力センサーの内部に採用される拘束部材は、柔軟性の
ある接着剤でもって挿入部材に接着されることを要求さ
れない。該接着剤は、敵対的な化学的環境による攻撃を
通常受けがちである。代わりに、たとえ接着剤がキュア
後に比較的柔軟性がなくても、耐化学性の接着剤を用い
ることができる。
【００３０】本発明が好適実施形態に関して記述された
が、他の形態を当業者により採用することができること
は明らかである。例えば、図面に示されるセンサーの外
観あるいは構成を変えることができ、適当な材料を開示
されたものに対して代用することができる。従って、本
発明の範囲は請求の範囲によってのみ限定されるべきで
ある。
が、他の形態を当業者により採用することができること
は明らかである。例えば、図面に示されるセンサーの外
観あるいは構成を変えることができ、適当な材料を開示
されたものに対して代用することができる。従って、本
発明の範囲は請求の範囲によってのみ限定されるべきで
ある。
【図１】本発明の第１の実施形態に従った圧力検知デバ
イスの断面図である。
イスの断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に従った圧力検知デバ
イスの断面図であって、該検知デバイスが自動車の燃料
蒸発ガス圧力検知ユニット内部に示されている図であ
る。
イスの断面図であって、該検知デバイスが自動車の燃料
蒸発ガス圧力検知ユニット内部に示されている図であ
る。
１０：圧力検知デバイス １２、１１２：ハウジング １４、１１４：圧力セル １６、１１６：拘束部材 １８、１１８：圧力検知要素 ２０：ダイアフラム ２２：キャビティ ２４：通路 ２６、１２６：挿入部材 １１０：燃料蒸発ガス圧力センサー １３４：肩部 １３６：通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラッセル・ボリン・ホプキンス アメリカ合衆国インディアナ州46936，グ リーンタウン，レイクウッド・プレイス 606 (72)発明者 ジョン・マイケル・マトリー アメリカ合衆国インディアナ州46901，コ コモ，スプリング・ヒル・ドライブ 501
Claims (14)
- 【請求項１】 熱膨張係数を有するハウジングと、 当該ハウジングに取り付けられた検知要素であって、材
料の電気的性質が周囲環境により当該検知要素に作用す
る圧力に応答して変化し且つ前記ハウジングの熱膨張係
数と異なる熱膨張係数を有する当該材料から形成された
検知要素と、 前記検知要素が前記ハウジングから離間するように前記
ハウジングと相互接続され、前記検知要素の熱膨張係数
にほぼ等しいか又は前記検知要素の熱膨張係数と前記ハ
ウジングの熱膨張係数の中間にある熱膨張係数を有する
拘束部材と、 前記拘束部材と前記ハウジングの中間にあるように前記
ハウジングに配設され、その少なくとも一部が前記ハウ
ジングに接触している周縁表面を有し、前記検知要素と
前記拘束部材とが前記ハウジングを通して伝達される外
部応力から実質的に隔離されるように、前記検知要素の
熱膨張係数にほぼ等しいか又は前記検知要素の熱膨張係
数と前記ハウジングの熱膨張係数の中間にある熱膨張係
数を有する、挿入部材と、を含む圧力検知デバイス。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧力検知デバイスにおい
て、前記拘束部材、前記挿入部材及び前記検知要素のそ
れぞれの熱膨張係数が前記ハウジングの熱膨張係数より
小さい圧力検知デバイス。 - 【請求項３】 請求項１記載の圧力検知デバイスにおい
て、前記拘束部材及び前記挿入部材がガラス材料から構
成されている圧力検知デバイス。 - 【請求項４】 請求項１記載の圧力検知デバイスにおい
て、前記検知要素が一体に形成されたダイアフラムを備
える圧力検知デバイス。 - 【請求項５】 請求項４記載の圧力検知デバイスにおい
て、前記ダイアフラムが、周囲環境にさらされる第１の
表面と、基準圧力と流体的に連通している第２の表面と
を有する圧力検知デバイス。 - 【請求項６】 請求項５記載の圧力検知デバイスにおい
て、前記拘束部材が、前記検知要素の第２の表面と流体
的に連通する通路を含む圧力検知デバイス。 - 【請求項７】 請求項１記載の圧力検知デバイスにおい
て、前記拘束部材を前記挿入部材に接着する接着剤を更
に備える圧力検知デバイス。 - 【請求項８】 大気圧近傍且つそれより下の圧力を検知
するよう成されている圧力センサーにおいて、 熱膨張係数を有する第１の材料から形成されたハウジン
グと、 前記ハウジング内に収容され、第１の表面を有する一体
に形成されたダイアフラムを含み、第２の材料の電気抵
抗が周囲環境により前記ダイアフラムの第１の表面に作
用される圧力に応答して変化し且つ前記ハウジングの熱
膨張係数より小さい熱膨張係数を有する当該第２の材料
から形成されたピエゾ抵抗性検知要素と、 前記検知要素が前記ハウジングから離間するように前記
ハウジングに前記検知部材と相互接続され、前記検知要
素の熱膨張係数にほぼ等しい熱膨張係数を有する第３の
材料から形成された拘束部材と、 前記拘束部材と前記ハウジングの中間にあるように前記
ハウジングに配設され、その少なくとも一部が前記ハウ
ジングに接触している周縁表面を有し、前記検知要素と
前記拘束部材とが前記ハウジングを通して伝達される応
力から実質的に隔離されるように、前記検知要素の熱膨
張係数にほぼ等しい熱膨張係数を有する、挿入部材と、 前記拘束部材を前記挿入部材に接着する接着剤と、を備
え、 大気圧の近傍のより低い圧力に対する前記検知要素の電
気的性能が、前記ハウジングを通して伝達される応力か
ら隔離されている該検知要素により推進されることを特
徴とする圧力センサー。 - 【請求項９】 請求項８記載の圧力センサーにおいて、
前記拘束部材が前記挿入部材上に全体的に支持されてい
る圧力センサー。 - 【請求項１０】 請求項８記載の圧力センサーにおい
て、前記拘束部材及び前記挿入部材がガラス材料から構
成されている圧力センサー。 - 【請求項１１】 請求項８記載の圧力センサーにおい
て、前記検知要素がシリコン材料から形成されている圧
力センサー。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の圧力センサーにおい
て、前記ダイアフラムが、基準圧力と流体的に連通して
いる第２の表面を有する圧力センサー。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の圧力センサーにおい
て、前記拘束部材が、前記ダイアフラムの第２の表面と
流体的に連通する通路を含む圧力センサー。 - 【請求項１４】 熱膨張係数を有するプラスチック材料
から形成されたハウジングと、 前記ハウジング内に収容され、第１の表面及び対向して
配設された第２の表面を有する一体に形成されたダイア
フラムを含み、周囲環境により前記ダイアフラムの第１
の表面に作用される圧力に応答して電気抵抗が変化し且
つ前記ハウジングの熱膨張係数より小さい熱膨張係数を
有するピエゾ抵抗性の材料から形成されたピエゾ抵抗性
検知要素と、 前記検知要素が前記ハウジングから離間するように前記
ハウジングに前記検知要素と相互接続され、前記ダイア
フラムの第２の表面と流体的に連通している通路を含
み、前記検知要素の熱膨張係数にほぼ等しい熱膨張係数
を有するガラス材料から形成された拘束部材と、 前記拘束部材と前記ハウジングの中間にあるように前記
ハウジングの中へ鋳込まれ、前記ハウジングに全体的に
接触している周縁表面と、前記拘束部材の通路及び前記
ダイアフラムの第２の表面と流体的に連通している軸方
向の通路とを有し、前記検知要素と前記拘束部材とが前
記ハウジングを通して伝達される応力から実質的に隔離
されるように、前記検知要素の熱膨張係数にほぼ等しい
熱膨張係数を有するガラス材料から形成された挿入部材
と、 前記拘束部材を前記挿入部材に接着する接着剤と、 燃料蒸発圧力に対する前記検知要素の電気的性能が、前
記ハウジングを通して伝達される応力から隔離された該
検知要素により助長されることを特徴とする燃料蒸発圧
力センサー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/590,710 US5703296A (en) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | Pressure sensor having reduced hysteresis and enhanced electrical performance at low pressures |
| US590710 | 1995-06-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105690A true JPH09105690A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=24363362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8164560A Pending JPH09105690A (ja) | 1995-06-27 | 1996-06-25 | 低圧力での低減したヒステリシスと向上した電気的性能を有する圧力センサー |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5703296A (ja) |
| EP (1) | EP0751385A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09105690A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6053049A (en) * | 1997-05-30 | 2000-04-25 | Motorola Inc. | Electrical device having atmospheric isolation |
| US6807864B2 (en) | 2000-04-17 | 2004-10-26 | Denso Corporation | Pressure sensor with water repellent filter |
| US6604429B1 (en) * | 2002-02-11 | 2003-08-12 | Delphi Technologies, Inc. | Insert-molded pressure sensor with high pressure stainless steel sensing element |
| DE10314910A1 (de) | 2003-04-01 | 2004-11-11 | Siemens Ag | Drucksensor |
| US6883380B2 (en) * | 2003-05-16 | 2005-04-26 | Rosemount Inc | Pressure sensor capsule |
| US6923068B2 (en) * | 2003-06-19 | 2005-08-02 | Dynisco, Inc. | Pressure transducer |
| EP1738411A4 (en) * | 2004-04-22 | 2012-06-27 | Panasonic Corp | SENSOR DEVICE, SENSOR SYSTEM AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| DE102005004603B3 (de) * | 2005-02-01 | 2006-06-08 | Siemens Ag | Kraftsensor |
| US8371175B2 (en) | 2009-10-01 | 2013-02-12 | Rosemount Inc. | Pressure transmitter with pressure sensor mount |
| DE112014007261A5 (de) * | 2014-12-18 | 2017-08-31 | Vega Grieshaber Kg | Messanordnung |
| DE102023110113A1 (de) * | 2023-04-20 | 2024-10-24 | Tdk Electronics Ag | Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Sensoranordnungen |
| CN116818166B (zh) * | 2023-06-30 | 2026-01-02 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 受限约束结构下硬质聚合物封装应力的测试装置与方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01167626A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-07-03 | Hitachi Ltd | 半導体式圧力変換器 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4085620A (en) * | 1975-09-30 | 1978-04-25 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Pressure-electric transducers |
| JPS55103438A (en) * | 1979-02-05 | 1980-08-07 | Hitachi Ltd | Pressure converter |
| JPS5723830A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-08 | Hitachi Ltd | Post material for pressure transducer of semiconductor and its preparation |
| JPS6073325A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-25 | Toshiba Corp | 半導体圧力センサ |
| DE3376760D1 (en) * | 1983-11-10 | 1988-06-30 | Kristal Instr Ag | Transducer element, method for its manufacture and its use in a pressure pick-up device |
| US4930353A (en) * | 1988-08-07 | 1990-06-05 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor pressure sensor |
| US5319980A (en) * | 1991-06-07 | 1994-06-14 | Maclean-Fogg Company | Board construction for resistive strain gauge pressure sensors |
| US5386730A (en) * | 1992-06-25 | 1995-02-07 | Nippondenso Co., Ltd. | Pressure sensor having a sealed water-resistant construction |
-
1995
- 1995-06-27 US US08/590,710 patent/US5703296A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-05-28 EP EP96201477A patent/EP0751385A3/en not_active Withdrawn
- 1996-06-25 JP JP8164560A patent/JPH09105690A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01167626A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-07-03 | Hitachi Ltd | 半導体式圧力変換器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5703296A (en) | 1997-12-30 |
| EP0751385A2 (en) | 1997-01-02 |
| EP0751385A3 (en) | 1997-08-06 |
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