JP6268876B2 - Pressure sensor - Google Patents
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Description
本発明は、コネクタケースとハウジングが互いに組み付けられてなる圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor in which a connector case and a housing are assembled to each other.
従来、ガスや液体などの測定媒体の圧力を測定するものとして、特許文献1に示されるような圧力センサが知られている。この圧力センサは、コネクタケースとハウジングが互いに組み合わされて成る。そして、検出対象の測定媒体が流れる流路にハウジングが接続され、コネクタケースとハウジングにより形成される導入空間に測定媒体が流入する。導入空間の内面を形成するコネクタケースの一面にはセンサ素子が配置されており、流入した測定媒体の圧力を検出することができる。 Conventionally, a pressure sensor as disclosed in Patent Document 1 is known as a device for measuring the pressure of a measurement medium such as gas or liquid. This pressure sensor is formed by combining a connector case and a housing with each other. The housing is connected to the flow path through which the measurement target measurement medium flows, and the measurement medium flows into the introduction space formed by the connector case and the housing. A sensor element is disposed on one surface of the connector case forming the inner surface of the introduction space, and the pressure of the inflowing measurement medium can be detected.
コネクタケースとハウジングの間にはOリングが配置されている。このOリングは、コネクタケースとハウジングとにより挟まれて押圧されており、導入空間と外部空間の間をシールしている。 An O-ring is disposed between the connector case and the housing. The O-ring is sandwiched and pressed between the connector case and the housing, and seals between the introduction space and the external space.
ところで、Oリングは、コネクタケースおよびハウジングとは別体で形成される。Oリングは、圧力センサを組み立てる際に、コネクタケースとハウジングの間に挟まれて配置される。そして、コネクタケースとハウジングとがかしめ固定される際にOリングが押圧されてシール機能を発揮する。 By the way, the O-ring is formed separately from the connector case and the housing. The O-ring is sandwiched between the connector case and the housing when the pressure sensor is assembled. When the connector case and the housing are caulked and fixed, the O-ring is pressed to exert a sealing function.
しかしながら、押圧前にOリングの位置がずれる可能性があり、シール性が低下する虞がある。また、Oリング表面に付着した塵によってシール性が低下する虞もある。 However, there is a possibility that the position of the O-ring is shifted before pressing, and the sealing performance may be lowered. Moreover, there is a possibility that the sealing performance may be deteriorated by dust adhering to the O-ring surface.
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、圧力センサにおいて、シール部材のシール性を向上することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve the sealing performance of a seal member in a pressure sensor.
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.
上記目的を達成するために、本発明は、測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力するセンサ素子(30)と、一面(11a)に第1凹部(13)を有し、第1凹部にセンサ素子が配置されるコネクタケース(10)と、筒状を成して中空部を有するとともに、中空部にコネクタケースが挿入されることでコネクタケースと一体に組み付けられるハウジング(20)と、コネクタケースとハウジングとの間に介在され、中空部と外部空間との間をシールするシール部材(60)と、を備える圧力センサであって、コネクタケースは、筒状を成すハウジングの周方向に沿う外周面(11b)に形成された第2凹部(16)を有し、シール部材は、第2凹部に隙間なく充填されて形成されることによって環状に形成され、第2凹部の壁面に密着固定される射出成形体であり、かしめ部(21a)によってハウジングとコネクタケースとがかしめられた状態で、シール部材が、第2凹部が形成された面に対して突出することにより、ハウジングの内側を付勢してシールするように、液化したシール部材がコネクタケースに密着し硬化されて形成されるていことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention includes a sensor element (30) that outputs a sensor signal corresponding to the pressure of a measurement medium, a first recess (13) on one surface (11a), and the first recess. A connector case (10) in which the sensor element is disposed, a housing (20) which is formed in a cylindrical shape and has a hollow portion, and is assembled integrally with the connector case by inserting the connector case into the hollow portion; A pressure sensor including a seal member (60) interposed between the case and the housing and sealing between the hollow portion and the external space, wherein the connector case extends along a circumferential direction of the cylindrical housing. has an outer peripheral surface and the second recess (16) formed in (11b), the sealing member is formed in an annular shape by being formed by filling with no gap in the second recess, the solid adhered to the wall surface of the second recess A injection molded article that is, in a state where the housing and the connector casing by caulking portion (21a) is caulked with the sealing member, by protruding with respect to the second recess formed surface, the inner housing urging to to seal, liquefied seal member is characterized by Tei is formed in close contact and cured in the connector case.
これによれば、シール部材がコネクタケースに密着固定されているため、コネクタケースとハウジングとを互いにかしめ固定する前にずれてしまうことを防止することができる。また、予めシール部材がコネクタケースに密着して形成されているため、シール部材とコネクタケースとの間に塵が入ることを抑制することができる。したがって、従来のようにシール部材としてOリングを用いる場合に較べてシール性を向上することができる。 According to this, since the seal member is tightly fixed to the connector case, it is possible to prevent the connector case and the housing from being displaced before being caulked and fixed to each other. In addition, since the seal member is formed in close contact with the connector case in advance, dust can be prevented from entering between the seal member and the connector case. Therefore, the sealing performance can be improved as compared with the conventional case where an O-ring is used as the sealing member.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts.
(第1実施形態)
最初に、図1を参照して、本実施形態に係る圧力センサの概略構成について説明する。
(First embodiment)
Initially, with reference to FIG. 1, schematic structure of the pressure sensor which concerns on this embodiment is demonstrated.
図1に示すように、本実施形態に係る圧力センサ100は、柱状のコネクタケース10と、筒状のハウジング20とが組み付けられて成る。コネクタケース10には、センサ素子30とターミナル40とが固定されている。また、ハウジング20には、メタルダイヤフラム50とリングウェルド51とが固定されている。筒状のハウジング20における中空部は、メタルダイヤフラム50によって、コネクタケース10を収容する収容空間と、被検出対象である測定媒体が導入される導入空間とに区切られている。ハウジング20の一部は測定媒体が流れる図示しない流路に設置され、測定媒体が上記した導入空間に流入してメタルダイヤフラム50に作用することによって圧力が測定できるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
コネクタケース10は、PPSやPBTなどの樹脂材料によって形成され、第1柱部11と第2柱部12とが一体的に連結されている。図1において、コネクタケース10に示す破線aは、第1柱部11と第2柱部12の境界を示している。第1柱部11の径は、第2柱部12の径よりも大きくなっており、第1柱部11は、ハウジング20の収容空間内に収容されている。第2柱部12はハウジング20の外部に配置されている。
The
図1に示すように、第1柱部11における、メタルダイヤフラム50側端部の一面11aには、第1凹部13が形成されている。第1凹部13の底部には、センサ素子30を収容するセンサ溝14と、ターミナル40の一部を一面11a側に露出させるためのターミナル溝15とが形成されている。また、一面11aには、第1凹部13を取り囲むように、溝状の第2凹部16が形成されている。センサ溝14の底部にはセンサ素子30が固定されている。ターミナル溝15の底部にはターミナル40の一部が露出するように固定されている。また、第2凹部16にはシール部材60が充填されている。なお、シール部材60については、追って詳述する。
As shown in FIG. 1, a
また、上記第1凹部13とメタルダイヤフラム50とによって囲まれた領域には、圧力検出室17が形成されている。圧力検出室17は圧力伝達媒体18により満たされている。メタルダイヤフラム50に作用した測定媒体の圧力は、圧力伝達媒体18を介してセンサ素子30に伝達される。なお、シール部材60は、コネクタケース10とハウジング20とがかしめ固定される際に圧縮変形して、圧力検出室17とその外部との間をシールするようになっており、圧力伝達媒体18が外部に漏洩しないよう機能している。
A
ハウジング20は、アルミニウムなどの金属材料を構成材料とし、第1筒部21と第2筒部22とが連結して形成されている。図1において、ハウジング20に示す破線bは、第1筒部21と第2筒部22の境界を示している。第1筒部21の内径は第2筒部22の内径よりも大きくされている。ハウジング20の中空部は、内径が変化する位置を境界として、収容空間と導入空間とに分けられている。換言すれば、第1筒部21により形成される中空はコネクタケース10が収容される収容空間に相当する。また、第2筒部22により形成される中空は測定媒体が導入される導入空間に相当する。
The
第1筒部21は、第2筒部22との連結端と反対側の端部がかしめ部21aとされている。コネクタケース10は、第1筒部21の収容空間に収容後、かしめ部21aが内側に折り曲げられることによりかしめ固定されている。
The first
第2筒部22は、誘導部23と拡幅部24とを有している。図1において、第2筒部22に示す破線cは、誘導部23と拡幅部24の境界を示している。誘導部23は測定媒体をメタルダイヤフラム50まで導く誘導路23aを有し、その誘導路23aの内径は軸方向に一定とされている。また、誘導部23の外壁の一部には、測定媒体が流れる流路に固定するためのネジ切り部25が形成されている。一方、拡幅部24は誘導部23と第1筒部21とを繋いでいる。拡幅部24は、誘導路23aからメタルダイヤフラム50に向かって径が徐々に大きくなるように拡幅された拡幅路24aを有する。拡幅路24aは誘導路23aと連続的に繋がっている。なお、メタルダイヤフラム50は、拡幅部24おける第1筒部21との連結端24bに溶接固定されている。この連結端24bは、コネクタケース10における第1柱部11の一面11aと、メタルダイヤフラム50およびリングウェルド51を介して対向している。
The second
センサ素子30は、ダイヤフラム上にゲージ抵抗器を備え、ダイヤフラムの変位をピエゾ抵抗効果による抵抗値の変化に基づいて検出する圧力検出素子である。センサ素子30は、台座31を介して第1柱部11の一面11aに形成された第1凹部13のうち、センサ溝14の内部に配置されている。
The
ターミナル40は、コネクタケース10にインサート成形されている。図1に示すように、ターミナル40の一端側の一部が、第1凹部13に設けられたターミナル溝15から露出している。また、ターミナル40の他端は、第2柱部12の第1柱部11との連結端とは反対の端部12aから露出している。ターミナル40のうち、ターミナル溝15から露出した部分は、ボンディングワイヤ41を介してセンサ素子30と電気的に接続されている。また、端部12aから露出した部分は、図示しない外部回路に接続される。すなわち、センサ素子30は、ボンディングワイヤ41およびターミナル40を介して外部回路に接続されている。
The terminal 40 is insert-molded in the
また、第1凹部13とメタルダイヤフラム50で囲まれた圧力検出室17は、圧力伝達媒体18が満たされている。また、ターミナル溝15には被覆樹脂42が導入され、この被覆樹脂42によりターミナル40の露出した部分が保護されている。センサ素子30は、圧力伝達媒体18に覆われているため、メタルダイヤフラム50に作用した圧力は、圧力伝達媒体18を介してセンサ素子30に伝達される。
The
メタルダイヤフラム50は円板状を成し、その平面が波打った形状(コルゲート形状)となっている。メタルダイヤフラム50の周縁部は、第2筒部22の連結端24bに溶接固定されており、測定媒体が圧力検出室17に浸入したり、圧力伝達媒体18が拡幅路24aに漏洩したりしないようになっている。
The
リングウェルド51は、第1柱部11の一面11aと第2筒部22の連結端24bとに挟まれて配置されている。そして、第1柱部11に形成された第2凹部16に嵌め込まれたシール部材60は、リングウェルド51と一面11aとに挟持されて圧縮変形し、圧力検出室17をシールしている。
The
次に、図2および図3を参照して、本実施形態に係る圧力センサ100のシール部材60について詳しく説明する。
Next, the
図2は、コネクタケース10をハウジング20に組み付ける前の、第1柱部11の詳細を示す断面図である。図2に示すように、シール部材60は、第2凹部16に隙間なく充填されており、シール部材60と第2凹部16の壁面とによるアンカー効果や分子間力によって第2凹部16の壁面に密着固定されている。また、シール部材60は、一部が、第2凹部16の周囲における第1柱部11の一面11aから突出するように形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating details of the
本実施形態におけるシール部材60は、射出成形法によって形成されている。シール部材60の形成は、例えば次の手順で行うことができる。
The
先ず、図3に示すように、コネクタケース10、とくに、第1柱部11の一面11aに当接するように金型70を配置する。金型70には、シール部材60が、成形後に上記した突出形状になるようにキャビティー71が設けられている。すなわち、キャビティー71は、第2凹部16に連通して一体空間になるように形成されている。そして、シール部材60の構成材料である樹脂が流れる流路であるスプルー72がキャビティー71に連通して形成されている。
First, as shown in FIG. 3, the
次いで、液状の溶融樹脂を、スプルー72を通してキャビティー71および第2凹部16の内部に注入する。
Next, a liquid molten resin is injected into the
次いで、第2凹部16に注入された溶融樹脂を硬化させる。これにより、シール部材60を成形することができる。
Next, the molten resin injected into the
ここで、樹脂とは、所定の弾性を有するものであり、例えばシリコーンゴムを採用することができる。 Here, the resin has a predetermined elasticity, and for example, silicone rubber can be employed.
次に、本実施形態に係る圧力センサ100のシール部材60の作用効果について説明する。
Next, the effect of the
ところで、従来のように、シール部材としてOリングを用いると、コネクタケース10とハウジング20とを組み付ける過程において、Oロングが位置ずれを起こしたり、Oリングと、コネクタケース10およびハウジング20との間に塵が進入したりして、シール部材のシール性が低下する虞があった。
By the way, when an O-ring is used as a sealing member as in the prior art, in the process of assembling the
これに対して、本実施形態におけるシール部材60は、第2凹部16の壁面に密着固定されている。このため、シール部材60の、コネクタケース10およびハウジング20との間の相対位置がずれることを抑制することができる。したがって、シール部材60の位置ずれに起因するシール性の低下を抑制することができる。
On the other hand, the
また、シール部材60を形成した後は、シール部材60とコネクタケース10との間の接着面(言い換えると、第2凹部16の壁面)に塵が進入しない構成となっている。このため、塵の存在に起因するシール性の低下を抑制することができる。また、塵に起因するシール部材60の経年劣化を抑制することができる。
In addition, after the
また、本実施形態では、シール部材60が第2凹部16の内部に充填されている。このため、シール部材60がフラットな一面11a上に形成される場合に較べて、シール部材60の位置ずれを抑制することができる。また、第2凹部16の容積を調整することによって、シール部材60の弾性変形量を調節することができ、硬化後のシール部材60が応力破損することを抑制することができる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、シール部材60の一部が一面11aに対して突出するように形成されている。このため、シール部材60が突出していない構成に較べて、コネクタケース10とハウジング20とを組み付ける際に、シール部材60とハウジング20との接触面積を大きくすることができる。したがって、シール性を向上させることができる。
Furthermore, in this embodiment, a part of the
(変形例1)
上記した第1実施形態では、シール部材60を射出成形法により形成する例について説明したが、シール部材60は塗布法により形成することもできる。
(Modification 1)
In the first embodiment described above, the example in which the
塗布法としては、例えば、スクリーン印刷法やインクジェット法、ディスペンス法を用いることができる。 As the coating method, for example, a screen printing method, an ink jet method, or a dispensing method can be used.
スクリーン印刷法を用いる場合、マスクとなる図示しないスクリーンに溶融樹脂を塗布し、スクリーンを取り除く。そして、熱や溶剤によって溶融樹脂を硬化させることにより、シール部材60を形成する。
When the screen printing method is used, a molten resin is applied to a screen (not shown) serving as a mask, and the screen is removed. And the sealing
また、インクジェット法あるいはディスペンス法を用いる場合には、図示しないノズルから溶融樹脂を第2凹部16の内部に噴きつけ、熱や溶剤によって硬化させることにより、シール部材60を形成する。
Further, when the ink jet method or the dispense method is used, the sealing
塗布法は、射出成形法に較べて、複雑な形状を容易に形成することができるため、シール部材60の形成に要する時間の短縮や、コストの削減を実現することができる。
Compared with the injection molding method, the coating method can easily form a complicated shape, so that the time required for forming the
(第2実施形態)
本実施形態では、コネクタケース10における、ハウジング20の周方向に沿う外周面11bに第2凹部16が形成され、第2凹部16の内部にシール部材60が隙間なく充填されている。シール部材60は外周面11bに対してフラットに形成されている。本実施形態におけるシール部材60も、第1実施形態と同様に、射出成形法または塗布法のいずれの方法も採用することができる。なお、第1凹部13、第1凹部13内部に配置されるセンサ素子30、台座31、ボンディングワイヤ41、被覆樹脂42、および、コネクタケース10にインサート成形されるターミナル40の構成は第1実施形態と同様であるため、説明を割愛する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the
この構成では、シール部材60をコネクタケース10の外周面11bに配置しているため、一面11aにシール部材60を配置するためのスペースを確保する必要がない。このため、コネクタケース10の径方向について小型化することができる。
In this configuration, since the
また、図5に示すように、ハウジング20とコネクタケース10とがかしめ固定された際に、第2凹部16の底部16aがコネクタケース10の径方向に突出するように変形する。このため、シール部材60が径方向に押し出されてハウジング20に密着する。したがって、シール部材60におけるシール性を向上することができる。なお、図5は、コネクタケース10がハウジング20によりかしめ固定された後の状態を示しているが、ハウジング20の図示は省略している。
Further, as shown in FIG. 5, when the
ところで、シール部材60を外周面11bに配置する形態において、従来のように、シール部材60としてOリングを用いる場合、Oリングに引っ張り応力を加えた状態で径を拡げながらコネクタケース10に取り付けなければならなかった。そして、応力を過剰に印加すればOリングの破損の原因となる。
By the way, in the embodiment in which the
これに対して、この構成では、シール部材60を射出成形法または塗布法のいずれかの方法によって形成するため、シール部材60に過剰な応力が印加されることがない。このため、シール部材60の経時劣化を抑制することができ、シール性を向上することができる。
On the other hand, in this configuration, since the
また、Oリングを用いる場合は、コネクタケース10をハウジング20の収容空間に収容する際に、Oリングに、ハウジング20の軸方向を向く剪断力がかかるため、Oリングの位置がずれやすいという問題がある。
Further, when the O-ring is used, when the
これに対して、この構成では、シール部材60が第2凹部16の内部に配置されているため、ハウジング20の軸方向を向く剪断力に対して抗力がかかるようになっている。したがって、シール部材60が軸方向にずれにくくすることができる。
On the other hand, in this configuration, since the
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、図6に示すように、第2凹部16のうち、シール部材60と接触する部分が粗面化されていてもよい。これによれば、シール部材60と第2凹部16との接触面積を増大させることができ、シール部材60と第2凹部16との間のアンカー効果を強固にすることができる。このため、シール部材60とコネクタケース10との接続信頼性を向上することができる。したがって、シール部材60のシール性を向上することができる。
For example, as shown in FIG. 6, the portion of the
上記した各実施形態では、図2および図4に示すように、第2凹部16のコネクタケース10の軸方向に沿う断面形状が、一辺が開口した矩形となっている例について示したが、この例に限定されない。
In each of the above-described embodiments, as shown in FIGS. 2 and 4, the cross-sectional shape of the
例えば、図7に示すように、第2凹部16をくさび形状としてもよい。これによれば、第2凹部16の容量を小さくすることができるため、シール部材60の体積を小さくすることができる。このため、シール部材60の材料にかかるコストを低減することができる。
For example, as shown in FIG. 7, the
また、上記した各実施形態では、シール部材60が第2凹部16に充填される例について示したが、この例に限定されない。
Moreover, in each above-mentioned embodiment, although the example in which the sealing
シール部材60は、射出成形法や塗布法によって、任意の箇所に形成することができるから、例えば、図8に示すように、コネクタケース10に第2凹部16を設けることなく、シール部材60を一面11aに直接密着させてもよい。また、図9に示すように、コネクタケース10の外周面11bに直接密着させてもよい。
Since the
また、上記した各実施形態では、シール部材60がコネクタケース10に対して密着固定される例について示したが、シール部材60はハウジング20側に形成してもよい。ただし、ハウジング20にシール部材60を形成する場合、収容空間を形成する内壁面にシール部材60を形成しなければならない。この工程は、コネクタケース10にシール部材60を形成する工程に較べて複雑であるため、シール部材60は、上記した各実施形態に記載のように、コネクタケース10側に形成することが好ましい。
Further, in each of the embodiments described above, an example in which the
100・・・圧力センサ
10・・・コネクタケース,13・・・第1凹部,16・・・第2凹部
30・・・センサ素子
40・・・ターミナル
60・・・シール部材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
一面(11a)に第1凹部(13)を有し、前記第1凹部に前記センサ素子が配置されるコネクタケース(10)と、
筒状を成して中空部を有するとともに、前記中空部に前記コネクタケースが挿入されることで前記コネクタケースと一体に組み付けられるハウジング(20)と、
前記コネクタケースと前記ハウジングとの間に介在され、前記中空部と外部空間との間をシールするシール部材(60)と、を備える圧力センサであって、
前記コネクタケースは、筒状を成す前記ハウジングの周方向に沿う外周面(11b)に形成された第2凹部(16)を有し、
前記シール部材は、前記第2凹部に隙間なく充填されて形成されることによって環状に形成され、前記第2凹部の壁面に密着固定される射出成形体であり、
かしめ部(21a)によって前記ハウジングと前記コネクタケースとがかしめられた状態で、前記シール部材が、前記第2凹部が形成された面に対して突出することにより、前記ハウジングの内側を付勢してシールするように、液化した前記シール部材が前記コネクタケースに密着し硬化されて形成されていることを特徴とする圧力センサ。 A sensor element (30) for outputting a sensor signal corresponding to the pressure of the measurement medium;
A connector case (10) having a first recess (13) on one surface (11a), wherein the sensor element is disposed in the first recess;
A housing (20) which has a hollow portion and has a hollow portion, and is assembled integrally with the connector case by inserting the connector case into the hollow portion;
A pressure sensor comprising a seal member (60) interposed between the connector case and the housing and sealing between the hollow portion and the external space,
The connector case has a second recess (16) formed on an outer peripheral surface (11b) along the circumferential direction of the housing having a cylindrical shape,
The sealing member is an injection-molded body that is formed in an annular shape by being filled and filled in the second recess, and is tightly fixed to the wall surface of the second recess,
In a state where the housing and the connector case are caulked by the caulking portion (21a), the seal member projects against the surface on which the second recess is formed, thereby urging the inside of the housing. to seal Te, the pressure sensor, characterized in Tei Rukoto liquefied said sealing member is formed by curing in close contact with the connector casing.
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