JP2010122036A - 圧力センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】ケースにおける受圧用ダイアフラムとの接続箇所の熱歪みにより被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制でき、精度良い圧力検出が行えるようにする。
【解決手段】ケース1の内側にハウジング30を配置し、受圧用ダイアフラム10をハウジング30にも固定した構造とする。そして、ハウジング30がケース1によって完全に覆われ、ハウジング30が被測定圧力が伝えられる雰囲気から遮断された状態にする。つまり、受圧用ダイアフラム10、ハウジング30、金属ステム40および圧力伝達部材60によってカプセル部が構成され、カプセル部のうち受圧用ダイアフラム10の受圧面以外の部分が燃焼室側に露出させられていない構造とする。
【選択図】図2
【解決手段】ケース1の内側にハウジング30を配置し、受圧用ダイアフラム10をハウジング30にも固定した構造とする。そして、ハウジング30がケース1によって完全に覆われ、ハウジング30が被測定圧力が伝えられる雰囲気から遮断された状態にする。つまり、受圧用ダイアフラム10、ハウジング30、金属ステム40および圧力伝達部材60によってカプセル部が構成され、カプセル部のうち受圧用ダイアフラム10の受圧面以外の部分が燃焼室側に露出させられていない構造とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、一面が被測定圧力を受ける受圧面となっている圧力センサに関するものであり、エンジンヘッドに取りつけエンジンの燃焼室内の圧力を測定するために用いられる圧力センサ(燃焼圧センサ)に適用すると好適である。
従来より、例えばエンジンヘッドに搭載され、エンジンの燃焼室内の圧力(気筒の圧力)を検出する圧力センサとして、例えば特許文献1に示されるものがある。図5は、特許文献1に開示された圧力センサの断面図である。この図に示されるように、ケースJ1、J2の一端部に、一面が被測定圧力を受ける受圧面となっている受圧用ダイアフラムJ3が設けられ、受圧用ダイアフラムJ3がその受圧面J4に被測定圧力を受けて歪むと、その歪が圧力伝達部材J5を介して感歪素子を備えたセンサチップJ6に伝えられるように構成されている。このため、被測定圧力の大きさに応じた応力がセンサチップJ6に伝わり、それにより生じる感歪素子の出力変化に基づいて被測定圧力を検出するようになっている。
しかしながら、エンジンヘッドに搭載される圧力センサでは、図5に示したように、燃焼により、センサ先端部の側面に燃焼熱が伝わり、ケースJ1のうち受圧用ダイアフラムJ3との接続箇所において熱歪みが生じる可能性がある。このような熱歪みにより、被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生し、精度良い圧力検出が行えなくなるという問題が発生する。
一方、特許文献2において、受圧用ダイアフラムJ3を有底円筒状で構成すると共に、円筒状部分をケースJ1内に嵌め込み、円筒状部分とケースJ1とのニ重構造とした圧力センサが提案されている。このような構造の圧力センサでは、円筒部分がケースJ1に囲まれた構造となるため、燃焼熱による熱歪みを抑制することができる。
特開2007−132697号公報
特開平7−19981号公報
しかしながら、上記特許文献2に示される圧力センサでは、圧力センサの先端部がすべて受圧用ダイアフラムJ3の受圧面となっており、この受圧面全域で燃焼熱を受けることになる。このため、受圧用ダイアフラムJ3の熱膨張等によってケースJ1と受圧用ダイアフラムJ3との接合部の熱歪みの抑制が不十分であった。
なお、ここではエンジンヘッドに搭載される圧力センサについて説明したが、高温下において適用されるものであれば同様の問題が発生し得る。
本発明は上記点に鑑みて、ケースにおける受圧用ダイアフラムとの接続箇所の熱歪みにより被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制でき、精度良い圧力検出が行える圧力センサを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1ないし9に記載の発明では、圧力伝達部材(60)を囲む円筒状部材で構成され、一端部が受圧用ダイアフラム(10)における受圧面とは反対側の他面に接合されたハウジング(30)と、圧力伝達部材(60)における他端部と接触し、センサチップ(50)が貼り付けられると共に、圧力伝達部材(60)から加えられる被測定圧力に応じた力に基づいて変位することでセンサチップ(50)に対して被測定圧力に応じた力を伝える金属ステム(40)と、ハウジング(30)、金属ステム(40)、センサチップ(50)および圧力伝達部材(60)を収容する中空部を有する円筒状部材にて構成され、先端部(11)が受圧用ダイアフラム(10)に接合されることで、受圧用ダイアフラム(10)と共に、ハウジング(30)、金属ステム(40)、センサチップ(50)および圧力伝達部材(60)を覆うケース(1)と、を有し、ケース(1)により、ハウジング(30)の外周面の全域が覆われることで、ハウジング(30)が被測定圧力が伝えられる雰囲気から遮断されており、受圧用ダイアフラム(10)がケース(1)の先端部(11)に入り込むように嵌め込まれていることを特徴としている。
このような構造によれば、ケース(1)の先端部(11)にて受圧用ダイアフラム(10)の外周部が完全に覆われた状態となっている。このため、ケース(1)の先端部(11)の内側に受圧用ダイアフラム(10)が収まる構造になっている分、受圧用ダイアフラム(10)の受圧面の面積を小さくすることが可能となる。このように、燃焼熱を受ける受圧面の面積を小さくできれば、燃焼熱による受圧用ダイアフラム(10)の熱膨張等によるケース(1)と受圧用ダイアフラム(11)との接合場所の熱歪みをより抑制することが可能となる。
さらに、このような構造により、燃焼熱などの高熱がケース(1)の内側に配置されたハウジング(30)等に直接的に印加されないようにケース(1)にて遮断することが可能となる。したがって、ケース(1)における受圧用ダイアフラム(10)との接続箇所に熱歪みが発生しても、ハウジング(30)と受圧用ダイアフラム(10)との接続箇所の熱歪みを抑制できる。
これにより、被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制でき、精度良い圧力検出が行える圧力センサとすることが可能となる。
この場合、請求項2に記載したように、受圧用ダイアフラム(10)の受圧面において、受圧用ダイアフラム(10)の外縁部とケース(1)の先端部(11)の先端位置とが全周接合されることにより、ケース(1)の先端部(11)と受圧用ダイアフラム(10)の接合部(15a)が構成されるようにできる。
また、請求項3に記載したように、ケース(1)の先端部(11)の外周面において、ケース(1)の先端部(11)の外周面から受圧用ダイアフラム(10)の外周面と全周接合されることにより、ケース(1)の先端部(11)と受圧用ダイアフラム(10)の接合部(15a)が構成されるようにすることもできる。
請求項4に記載の発明では、ケース(1)の先端部(11)は、径方向内側に向かって折り曲げられており、該折り曲げられた部分によって受圧用ダイアフラム(10)の受圧面の外縁部が覆われていることを特徴としている。
このような構造では、ケース(1)の先端部(11)を折り曲げることによって更に受圧面を覆っているため、より燃焼熱が受圧面に加えられる面積を減少させることが可能となり、より上記効果を得ることが可能となる。
この場合、請求項5に記載したように、受圧用ダイアフラム(10)をケース(1)における先端部(11)とは反対側となる後端部(12)側から先端部(11)側に嵌め込むことができる。
また、請求項7に記載したように、受圧用ダイアフラム(10)の外周壁(10d)にケース(1)の先端部(11)と受圧用ダイアフラム(10)の接合部(15a)が構成される部位よりも外径を縮小した小径部を備え、該小径部において受圧用ダイアフラム(10)の外周面とハウジング(30)とを接合した接合部(15b)とすることもできる。
なお、これら受圧用ダイアフラム(10)とケース(1)の先端部(11)との接合部(15a)、および、受圧用ダイアフラム(10)とハウジング(30)との接合部(15b)は、例えば請求項8に記載したように溶接により接合される。
請求項9に記載の発明では、受圧用ダイアフラム(10)における他面には凹部(10c)が備えられ、該凹部(10c)内にハウジング(30)の先端部が嵌め込まれていることを特徴としている。このように、凹部(10c)内にハウジング(30)の先端部を嵌め込んだ状態で、受圧用ダイアフラム(10)とハウジング(30)とを接合することができる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本実施形態では、圧力センサをエンジンヘッドに搭載し、燃焼室内における燃焼圧を検出する燃焼圧センサとして適用した場合について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る圧力センサ100のエンジン200への取付構造を示す概略断面図である。図2は、図1における圧力センサ100の先端の部分拡大図である。以下、図1および図2に基づいて本実施形態にかかる圧力センサ100について説明する。
本実施形態では、圧力センサをエンジンヘッドに搭載し、燃焼室内における燃焼圧を検出する燃焼圧センサとして適用した場合について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る圧力センサ100のエンジン200への取付構造を示す概略断面図である。図2は、図1における圧力センサ100の先端の部分拡大図である。以下、図1および図2に基づいて本実施形態にかかる圧力センサ100について説明する。
この圧力センサ100は、大きくは、ケース1と、このケース1に接続されたコネクタ部2とを有するものである。エンジン200には、燃焼室に通じる取付穴201が設けられており、圧力センサ100は、ケース1の先端部11(図1中の下端部)から取付穴201に挿入されて、エンジン200の燃焼室に臨んだ状態で搭載されている。
ケース1は、ステンレス材料(例えばSUS430、SUS630、SUS304)等の金属にて構成されており、その先端部11に受圧部としての受圧用ダイアフラム10を有する。本実施形態では、ケース1は円筒状とされ、ケース1の先端部11は他の部位に比べて薄肉化されており、この薄肉化された先端部11において、受圧用ダイアフラム10が溶接等により一体化された構造とされている。そして、ケース1は、先端部11と反対側となる後端部12において内径および外径が拡大され、その後端部12においてコネクタ部2が接続されている。具体的には、ケース1の後端部12にコネクタ部2の一部を収容させたのち、ケース1の後端部12をかしめることにより、ケース1に対してコネクタ部2が固定されている。
また、ケース1における先端部11と後端部12の間に位置する部位において、ケース1の外周面には、エンジン200の取付穴201に対して圧力センサ100を固定するための取付部となるネジ部13が形成されている。取付部はネジ部13以外の構成であっても構わないが、本実施形態では、取付穴201とネジ結合可能なネジ部13を用い、ネジ部13とネジ穴としての取付穴201とのネジ結合により、圧力センサ100をエンジン200に取り付けている。
また、ケース1のうちネジ部13よりも先端部11側において、ケース1の外径が縮小されている。そして、この外径が縮小させられた位置において、ケース1の外周面には、周面と直交する方向へ張り出したテーパ状のシール面14が全周に形成された構造とされている。そして、このシール面14に対向するように、取付穴201の内面には、シール面14に対応したテーパ状の座面202が構成されている。このため、圧力センサ100をエンジン200へネジ結合することで、その軸力により、ケース1のシール面14とエンジン200の取付穴201の座面202とが密着してシールされるようになっている。
受圧用ダイアフラム10は、ステンレス材料(例えばSUS630)等の金属にて構成され、円形状とされている。受圧用ダイアフラム10における中央部を圧力伝達部10aとして、その周囲を囲むように薄肉の歪み部10bが形成され、この歪み部10bよりも外周側において受圧用ダイアフラム10がケース1の先端部11に接合されている。そして、受圧用ダイアフラム10における燃焼室側の面を受圧面として、被測定圧力、つまり本実施形態の場合には燃焼圧がこの受圧面に印加されることで歪み部10bが歪み、それに伴って圧力伝達部10aが歪むように構成されている。
また、受圧用ダイアフラム10における受圧面と反対側には凹部10cが形成されていると共に、この凹部10cを囲むように外周壁10dが備えられている。外周壁10dは、受圧面から離れるに従って外径が縮小される段付き形状とされ、最も外径が大きくされた部分(以下、大径部という)とそれよりも径が縮小された部分(以下、小径部という)とを有した構成とされている。また、ケース1における先端の内側に受圧用ダイアフラム10が完全に入り込むように、ケース1の先端部11の内径と受圧用ダイアフラム10の外周壁10dの大径部の外径とを一致させている。そして、ケース1の先端部11の先端位置が受圧用ダイアフラム10の受圧面と面一とされている。
このような構造において、受圧用ダイアフラム10の受圧面にて、受圧用ダイアフラム10の外縁部とケース1の先端部11の先端位置とが全周溶接等により接合されることで接合部15aが構成されている。これにより、ケース1によってハウジング30および受圧用ダイアフラム10の外周部が完全に覆われた構造とされ、また、受圧用ダイアフラム10にてケース1の先端部11が密閉された状態とされている。
また、ケース1の先端部11において、ケース1の内側には、受圧用ダイアフラム10に接続されたハウジング30と、ハウジング30に接続された金属ステム40、センサチップ50、および、圧力伝達部材60が備えられている。
ハウジング30は、中空部を有する円筒形状をなしており、一端側の先端が受圧用ダイアフラム10における受圧面と反対側に形成された凹部10c内に嵌め込まれている。ハウジング30は、凹部10c内に嵌め込まれる先端位置において外径が縮小され、嵌め込まれない部分では受圧用ダイアフラム10の外周壁10dのうち小径部とほぼ同じ外径とされている。そして、ハウジング30における先端部が凹部10c内に嵌め込まれた状態で、小径部とハウジング30の外周面の全周が例えば接合部15bにて溶接されることにより、ハウジング30と受圧用ダイアフラム10との接合が図られている。
金属ステム40は、有底円筒状に加工されたステンレス(例えばSUS630)などの金属製の部材であり、ハウジング30側の端部が開口部41とされ、底部42の少なくとも一部が薄肉状の歪み部となっている。この金属ステム40は、ハウジング30の他端に固定されている。具体的には、ハウジング30の他端には、内径が拡大された収容部31が形成されており、金属ステム40のうちハウジング30側の先端の外径が収容部31の内径と一致させられている。そして、ハウジング30の収容部31内に金属ステム40を挿入した状態で、ハウジング30における収容部31と対応する位置の外周部から溶接を行うことにより、ハウジング30と金属ステム40の外周面とが接合されている。
センサチップ50は、金属ステム40における底面のうち開口部41と反対側の面に例えば低融点ガラスなどの接着剤51を介して貼り付けられている。センサチップ50には、歪ゲージのような感歪素子が形成されている。例えば、半導体基板にて構成されたセンサチップ50に対して拡散抵抗などからなる歪ゲージを形成し、このゲージによりホイートストンブリッジ回路を形成することにより感歪素子が構成される。
圧力伝達部材60は、例えばステンレスなどの金属やセラミックなどからなるものであり、円柱状の棒部材にて構成されている。本実施形態では、圧力伝達部材60は、受圧用ダイアフラム10の圧力伝達部10aと金属ステム40の底部42との間に挟まれて配置されている。圧力伝達部材60は、受圧用ダイアフラム10の圧力伝達部10aおよび底部42とそれぞれ荷重を与えた状態で接触している。このため、被測定圧力の大きさに応じて受圧用ダイアフラム10の歪み部10bが歪むと、その歪による応力が圧力伝達部10aを介して圧力伝達部材60に伝わり、それが更に金属ステム40の底部42に伝えられる。これにより、底部42が歪んでその歪による応力がセンサチップ50に伝えられるため、センサチップ50に備えられた感歪素子の抵抗値が変化させられる。
なお、ハウジング30の内部には、ハウジング30の内壁面や金属ステム40の外壁面および圧力伝達部材60の外周面と接触する放熱部材32が備えられ、ハウジング30の外周部には、ハウジング30の外周面とケース1の内周面とに接触する放熱部材33が備えられている。放熱部材32により、圧力伝達部材60の位置決めに加え、圧力伝達部材60からハウジング30や金属ステム40への伝熱効率を高められており、放熱部材33により、ハウジング30や金属ステム40からケース1への伝熱効率が高められるようになっている。
また、金属ステム40におけるセンサチップ50が貼り付けられた側には、ホルダ70が備えられている。ホルダ70も有底円筒状を為しており、その開口側が金属ステム40の外周に嵌め込まれ、接着剤71を介して金属ステム40に接合されている。ホルダ70の底部にはリード線やフレキシブルプリント基板(FPC)などからなる配線部材72の一部が貼り付けられている。そして、ホルダ70の底部に形成された図示しない窓穴を通じて、センサチップ50と配線部材72の所望位置がボンディングワイヤ73にて電気的に接続されている。
さらに、図1に示されるように、ケース1における後端部12側において、ケース1内におけるコネクタ部2よりも内側(先端部側)に、セラミック基板などからなる配線基板80が備えられている。この配線基板80には、ICチップ81が搭載され、ボンディングワイヤ82にて配線基板80とICチップ81とが電気的に接続されている。ICチップ81には、センサチップ50からの出力を増幅したり調整したりするための回路が形成されている。
また、コネクタ部2におけるケース1側の端部にも、セラミック基板などからなる配線基板83が備えられている。この配線基板83は、上記配線基板80とリード線やフレキシブルプリント基板などからなる配線部材84を介して電気的に接続されている。
一方、上記コネクタ部2は、ケース1の後端部12に対して、Oリング21を介して接続されている。このコネクタ部2は樹脂などからなるもので、コネクタ部2には、金属製のターミナル22がインサート成形などにより一体化されている。そして、ケース1内にてコネクタ部2のターミナル22が配線基板83と電気的に接続されることで、配線基板83、配線部材84、配線基板80、配線部材72およびボンディングワイヤ73を通じてターミナル22とセンサチップ50に形成された感歪素子などとの電気的な接続が行われている。このため、圧力センサ100は、ターミナル22を通じて自動車のECUなど、外部との信号のやりとりなどが可能になっている。
このように構成された圧力センサ100は、ターミナル22を介して電力供給を受けて作動する。そして、受圧用ダイアフラム10が受けた被測定圧力となる燃焼圧に応じてセンサチップ50から信号が出力されると、その信号がボンディングワイヤ73や配線部材72等を介してICチップ81に伝えられる。そして、ICチップ81に備えられた処理回路等によって信号処理が行われた後、その信号がボンディングワイヤ82や配線基板80、配線部材84、配線基板83およびターミナル22を通じて出力される。これにより、外部に対して燃焼圧に応じた信号を伝えることが可能となる。
以上のように構成された圧力センサ100によれば、ケース1の先端部11にて受圧用ダイアフラム10の外周部が完全に覆われた状態となっている。このため、ケース1の先端部11の内側に受圧用ダイアフラム10が収まる構造になっている分、受圧用ダイアフラム10の受圧面の面積を小さくすることが可能となる。このように、燃焼熱を受ける受圧面の面積を小さくできれば、燃焼熱による受圧用ダイアフラム10の熱膨張等によるケース1と受圧用ダイアフラム11との接合部15aの熱歪みをより抑制することが可能となる。これにより、被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制でき、精度良い圧力検出が行える圧力センサ100とすることが可能となる。
また、ケース1の内側にハウジング30を配置し、受圧用ダイアフラム10をハウジング30にも固定した構造としている。そして、ハウジング30がケース1によって完全に覆われ、ハウジング30が被測定圧力が伝えられる雰囲気から遮断された状態となっている。つまり、受圧用ダイアフラム10、ハウジング30、金属ステム40および圧力伝達部材60によってカプセル部が構成され、カプセル部のうち受圧用ダイアフラム10の受圧面以外の部分が燃焼室側に露出させられていない構造を実現している。
このため、燃焼熱がカプセル部に直接的に印加されないようにケース1にて遮断することが可能となる。したがって、圧力センサ100の先端部の側面、つまりケース1の側面に燃焼熱が伝わったときに、図中に示したように熱歪みが生じるのが受圧用ダイアフラム10とケース1の先端部11との接合部15aとなり、受圧用ダイアフラム10とハウジング30との接合部15bは熱歪みが生じないようにできる。これにより、ケース1における受圧用ダイアフラム10との接合部15aに熱歪みが発生しても、ハウジング30と受圧用ダイアフラム10との接合部15bの熱歪みを抑制できるため、被測定圧力の大きさに対するセンサ出力の関係にズレが発生することを抑制でき、精度良い圧力検出が行える圧力センサ100とすることが可能となる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサ100は、第1実施形態に対して受圧用ダイアフラム10とケース1の先端部11の接続構造を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサ100は、第1実施形態に対して受圧用ダイアフラム10とケース1の先端部11の接続構造を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図3は、本実施形態の圧力センサ100の先端の部分拡大図である。この図に示されるように、本実施形態では、受圧用ダイアフラム10がケース1の先端部11内に完全に入り込むように、ケース1の先端部11の内径と受圧用ダイアフラム10の外周壁10dの外径とを一致させている。そして、ケース1の先端部11の先端位置が受圧用ダイアフラム10の受圧面と面一とされている。
そして、このような構造において、ケース1における先端部11の外周面側から溶接等を行うことにより、受圧用ダイアフラム10の外周面とケース1の先端部11の内周面とが接続された接合部15aが構成されている。このような構造としても、ケース1の先端部11の内側に受圧用ダイアフラム10が収まる構造になると共に、ケース1によってハウジング30を完全に覆った構造にできるため、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサ100も、第1実施形態に対して受圧用ダイアフラム10とケース1の先端部11の接続構造を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサ100も、第1実施形態に対して受圧用ダイアフラム10とケース1の先端部11の接続構造を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図4は、本実施形態の圧力センサ100の先端の部分拡大図である。この図に示されるように、本実施形態では、受圧用ダイアフラム10の受圧面の外縁部がケース1の先端部11によって覆われるように、ケース1の先端部11を径方向内側に折り曲げた形状としてある。
そして、このような構造において、ケース1における先端部11の外周面側(もしくは折り曲げた部分側)から溶接等を行うことにより、受圧用ダイアフラム10の外周面とケース1の先端部11の内周面とが接続された接合部15aが構成されている。
このような構造としても、ケース1の先端部11の内側に受圧用ダイアフラム10が収まる構造になると共に、ケース1によってハウジング30を完全に覆った構造にできるため、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ケース1の先端部11を折り曲げることによって更に受圧面を覆っているため、より燃焼熱が受圧面に加えられる面積を減少させることが可能となり、より上記効果を得ることが可能となる。
なお、このような圧力センサ100については、ケース1の後端部12側から受圧用ダイアフラム10などを嵌め込んだのち、接合部15aにて溶接等により接合することで製造することができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態では、圧力センサ100を構成する各構成要素の一例を示したに過ぎず、適宜変更可能である。例えば、ケース1を1部材で構成した例を示したが、複数部材を一体化したような構成としても構わない。すなわち、ケース1の先端部11の内側に受圧用ダイアフラム10が入り込むような構造でありさえすれば良く、各構成要素の構成部品数などについては適宜変更できる。また、ハウジング30と金属ステム40とを別部材にて構成したが、これらを一部材で構成しても構わない。また、接合部15a、15bを溶接により構成した例を示したが、ろう付けや接着等、他の接合手法によって構成しても構わない。
上記各実施形態では、圧力センサ100を構成する各構成要素の一例を示したに過ぎず、適宜変更可能である。例えば、ケース1を1部材で構成した例を示したが、複数部材を一体化したような構成としても構わない。すなわち、ケース1の先端部11の内側に受圧用ダイアフラム10が入り込むような構造でありさえすれば良く、各構成要素の構成部品数などについては適宜変更できる。また、ハウジング30と金属ステム40とを別部材にて構成したが、これらを一部材で構成しても構わない。また、接合部15a、15bを溶接により構成した例を示したが、ろう付けや接着等、他の接合手法によって構成しても構わない。
1 ケース
2 コネクタ部
10 受圧用ダイアフラム
10d 外周壁
11 先端部
12 後端部
15a、15b 接合部
22 ターミナル
30 ハウジング
40 金属ステム
50 センサチップ
60 圧力伝達部材
70 ホルダ
72、84 配線部材
80、83 配線基板
81 ICチップ
100 圧力センサ
200 エンジン
201 取付穴
2 コネクタ部
10 受圧用ダイアフラム
10d 外周壁
11 先端部
12 後端部
15a、15b 接合部
22 ターミナル
30 ハウジング
40 金属ステム
50 センサチップ
60 圧力伝達部材
70 ホルダ
72、84 配線部材
80、83 配線基板
81 ICチップ
100 圧力センサ
200 エンジン
201 取付穴
Claims (9)
- 一面が被測定圧力を受ける受圧面となっており、この受圧面に前記被測定圧力を受けて歪む円形状の受圧用ダイアフラム(10)と、
一端部が前記受圧用ダイアフラム(10)の前記受圧面とは反対側の他面に接触している圧力伝達部材(60)と、
前記圧力伝達部材(60)の前記一端部とは反対の他端部側に設けられ、前記受圧用ダイアフラム(10)が受けた被測定圧力に応じた力が前記圧力伝達部材(60)を介して加えられることで、それに応じた信号を発生する感歪素子が形成されたセンサチップ(50)とを備える圧力センサにおいて、
前記圧力伝達部材(60)を囲む円筒状部材で構成され、一端部が前記受圧用ダイアフラム(10)における前記受圧面とは反対側の他面に接合されたハウジング(30)と、
前記圧力伝達部材(60)における前記他端部と接触し、前記センサチップ(50)が貼り付けられると共に、前記圧力伝達部材(60)から加えられる前記被測定圧力に応じた力に基づいて変位することで前記センサチップ(50)に対して前記被測定圧力に応じた力を伝える金属ステム(40)と、
前記ハウジング(30)、前記金属ステム(40)、前記センサチップ(50)および前記圧力伝達部材(60)を収容する中空部を有する円筒状部材にて構成され、先端部(11)が前記受圧用ダイアフラム(10)に接合されることで、前記受圧用ダイアフラム(10)と共に、前記ハウジング(30)、前記金属ステム(40)、前記センサチップ(50)および前記圧力伝達部材(60)を覆うケース(1)と、を有し、
前記ケース(1)により、前記ハウジング(30)の外周面の全域が覆われることで、前記ハウジング(30)が前記被測定圧力が伝えられる雰囲気から遮断されており、
前記受圧用ダイアフラム(10)が前記ケース(1)の先端部(11)に入り込むように嵌め込まれていることを特徴とする圧力センサ。 - 前記受圧用ダイアフラム(10)の受圧面において、前記受圧用ダイアフラム(10)の外縁部と前記ケース(1)の先端部(11)の先端位置とが全周接合されることにより、前記ケース(1)の先端部(11)と前記受圧用ダイアフラム(10)の接合部(15a)が構成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
- 前記ケース(1)の先端部(11)の外周面において、前記ケース(1)の先端部(11)の外周面から前記受圧用ダイアフラム(10)の外周面と全周接合されることにより、前記ケース(1)の先端部(11)と前記受圧用ダイアフラム(10)の接合部(15a)が構成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
- 前記ケース(1)の先端部(11)は、径方向内側に向かって折り曲げられており、該折り曲げられた部分によって前記受圧用ダイアフラム(10)の前記受圧面の外縁部が覆われていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧力センサ。
- 前記受圧用ダイアフラム(10)は、前記ケース(1)における前記先端部(11)とは反対側となる後端部(12)側から前記先端部(11)側に嵌め込まれていることを特徴とする請求項4に記載の圧力センサ。
- 前記圧力伝達部材(60)が前記ハウジング(30)および前記ケース(1)にて二重に覆われた二重構造とされていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の圧力センサ。
- 前記受圧用ダイアフラム(10)の外周壁(10d)は、前記ケース(1)の先端部(11)と前記受圧用ダイアフラム(10)の接合部(15a)が構成される部位よりも外径が縮小された小径部を有し、該小径部において前記受圧用ダイアフラム(10)の外周面と前記ハウジング(30)とが接合された接合部(15b)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の圧力センサ。
- 前記受圧用ダイアフラム(10)と前記ケース(1)の先端部(11)との接合部(15a)、および、前記受圧用ダイアフラム(10)と前記ハウジング(30)との接合部(15b)は溶接により接合されたものであることを特徴とする請求項7に記載の圧力センサ。
- 前記受圧用ダイアフラム(10)における前記他面には凹部(10c)が備えられ、該凹部(10c)内に前記ハウジング(30)の先端部が嵌め込まれていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の圧力センサ。
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