JP6357454B2 - 圧力検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体の圧力を検出する圧力検出装置に関する。

自動車の環境対応や燃費向上のために、中高圧センサが用いられている。中高圧センサは、例えば、エンジン油圧、可変バルブ油圧、パワーステアリング圧、筒内噴射（ＤＩ）圧、ブレーキ油圧、又は、サスペンション、トランスミッション、エアーコンディショナーにおける作動流体の圧力を測定する。中高圧センサは、測定対象の各種機器に装着されて、例えば、数ＭＰａから数百ＭＰａ程度の中高圧を測定する圧力検出装置である。

このような圧力検出装置の一例として、端面に圧力導入口からの圧力を受けて変位するダイヤフラムを有し、かつこのダイヤフラムの表面に同ダイヤフラムの歪みを検出する歪ゲージを有して構成される圧力受側接続口体を具備した圧力センサが知られている。この圧力センサは、さらに、中間体と、信号側接続口体と、プリント基板と、第１の接続部と、第２の接続部とを具備する（下記特許文献１の請求項１等を参照）。

また、圧力検出装置の別の例として、隔壁部を持つ、閉鎖したペデスタル端部と、モニタすべき流体圧力源に変換器を取り付けるための細長結合部と、ペデスタル端部と結合部との中間でポート・フィッティングから半径方向外側に延びる支持フランジとを有するほぼ管状のポート・フィッティングを含む圧力変換器が知られている。この圧力変換器は、さらに、回路基板と、カバー部材と、ハウジング部材とを含む（下記特許文献２の請求項１等を参照）。

特開平８−２１７７５号公報 特開平２００４−２０５５１４号公報

前述のように、圧力検出装置は、測定対象の機器に取り付けられ、例えば、数ＭＰａから数百ＭＰａ程度の中高圧の流体の圧力を測定するため、取り付け後に不具合が生じても容易には取り外すことができない。そのため、圧力検出装置には、長期間に亘って流体の圧力を正確に測定することができる高い信頼性が求められる。

圧力検出装置の信頼性を向上させるための手段として、部品点数の削減、及び、製造工程の簡略化が有効である。しかし、例えば、前記特許文献１及び２に記載されているような従来の圧力検出装置は、部品点数が多く、製造工程が複雑であるため、信頼性を向上させることが困難である。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも部品点数を削減することができ、製造工程の簡略化が可能であり、信頼性を向上させることができる圧力検出装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明の圧力検出装置は、流体が導入される圧力ポートと、該圧力ポートの受圧部に配置された圧力センサと、該圧力センサの端子部に接続される中継端子を有する端子台と、該中継端子に接続されて前記圧力センサの信号を外部へ出力するコネクタ端子を有するコネクタ部と、を備えた圧力検出装置であって、前記端子台は、前記コネクタ端子の挿入端部を受容する凹部を有し、前記中継端子は、前記凹部に配置され、前記挿入端部を受容して前記コネクタ端子に接続される受容接続部を有することを特徴とする。

本発明によれば、従来よりも部品点数を削減することができ、製造工程の簡略化が可能であり、信頼性を向上させることができる圧力検出装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る圧力検出装置の縦断面図。 図１に示す圧力検出装置のII−II線に沿う横断面図。 図１に示す圧力検出装置の縦断面図の要部拡大図。 本発明の実施形態２に係る圧力検出装置の縦断面図。 本発明の実施形態３に係る圧力検出装置の縦断面図。 本発明の実施形態４に係る圧力検出装置の縦断面図の要部拡大図。

以下、本発明の圧力検出装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る圧力検出装置１の縦断面図である。図２は、図１に示す圧力検出装置１のII−II線に沿う横断面図である。

本実施形態の圧力検出装置１は、例えば、自動車の環境対応や燃費向上のために、測定対象の各種機器に装着され、例えば、数ＭＰａから数百ＭＰａ程度の中高圧を測定する中高圧センサである。より具体的には、圧力検出装置１によって、例えば、エンジン油圧、可変バルブ油圧、パワーステアリング圧、筒内噴射（ＤＩ）圧、ブレーキ油圧、又は、サスペンション、トランスミッション、エアーコンディショナーにおける作動流体の圧力等を測定することができる。

圧力検出装置１は、主に、圧力ポート１０と、圧力センサ２０と、端子台３０と、コネクタ部４０と、を備えている。また、本実施形態の圧力検出装置１は、さらに、ベース部５０と、カバー部材６０とを備えている。

圧力ポート１０は、測定対象機器に接続される概ね円筒形の部材であり、内部に流体を導入するための中空部１１を有する管状に形成されている。圧力ポート１０は、長手方向の一端に流体を導入する開口部１２を有し、長手方向の他端に流体の圧力を受ける壁部１３を有している。壁部１３は、圧力ポート１０の開口部１２とは反対側の端部を閉鎖するとともに、中空部１１に面する凹部１４を有している。

圧力ポート１０は、壁部１３に設けられた凹部１４が、圧力ポート１０の長手方向からの平面視で、例えば、圧力センサ２０の形状に対応する正方形又は長方形等の矩形に形成されている。この凹部１４の底部は、流体の圧力を受けて変形する受圧部１５である。すなわち、受圧部１５は、圧力ポート１０の壁部１３に設けられた矩形の薄肉部であり、圧力ポート１０の中空部１１に導入された流体の圧力を受けて変形するダイヤフラムとして機能する。圧力ポート１０の受圧部１５の中空部１１と反対側の端面には、圧力センサ２０が配置されている。

圧力ポート１０は、開口部１２側の端部が受圧部１５側の端部よりも径の大きい大径部１６とされ、受圧部１５側の端部が開口部１２側の端部よりも径の小さい小径部１７とされている。圧力ポート１０の小径部１７すなわち受圧部１５が形成された端部は、図２に示すように、外周面の一部に平坦部１７ａを有する円筒状に形成されている。圧力ポート１０の小径部１７は、第１の平坦部１７ａ１と第２の平坦部１７ａ２の２つの平坦部１７ａを有している。第１の平坦部１７ａ１の表面と第２の平坦部１７ａ２の表面は、互いに垂直な面である。

圧力ポート１０は、大径部１６の外周面にねじ部１６ａを有している。ねじ部１６ａは、例えば、測定対象機器のソケットの内ねじ又は雌ねじに螺合される雄ねじ部である。圧力ポート１０は、大径部１６と小径部１７との間に、径方向外側へ張り出すフランジ部１８と、径方向内側へ窪む溝部１９とを有している。フランジ部１８は、周縁部に厚さ方向の段差部１８ａを有している。段差部１８ａには、ベース部５０の開口部５１の縁部が係合している。

圧力ポート１０の素材は、例えば、炭素鋼、アルミニウム合金、銅合金、ステンレス鋼等の金属材料である。圧力ポート１０は、例えばレーザ溶接によって、フランジ部１８の周縁部がベース部５０の開口部５１の縁部に接合されている。これにより、圧力ポート１０とベース部５０との間に、密閉性を有する接続部Ｃ１である溶接部Ｗが形成されている。すなわち、圧力ポート１０とベース部５０との間の接続部Ｃ１は、気密性及び液密性を有し、圧力ポート１０とベース部５０との間を封止している。

ベース部５０は、例えば圧力ポート１０との溶接性に優れた金属材料を素材とする板状の部材である。ベース部５０は、圧力ポート１０の中心軸ＣＬ方向から見て、例えば円形の外形を有し、中央部に、例えば円形の開口部５１を有している。ベース部５０は、開口部５１が圧力ポート１０のフランジ部１８の段差部１８ａに係合し、前述のように、開口部５１の縁部が、圧力ポート１０のフランジ部１８の周縁部に接合されて、圧力ポート１０に固定されている。ベース部５０及び圧力ポート１０のフランジ部１８のコネクタ部４０に対向する面には、端子台３０が固定されている。

端子台３０は、例えば角部が丸められた概ね直方体のブロック状に形成され、一つの面が、例えば接着剤によって、コネクタ部４０に対向するベース部５０の表面及び圧力ポート１０のフランジ部１８の表面に接合されて固定されている。図２に示すように、端子台３０は、圧力ポート１０の中心軸ＣＬ方向から見た平面形状が概ね長方形であり、長手方向中央部の幅がやや広く、長手方向両端部の幅がやや狭くなっている。端子台３０は、中央部に圧力センサ２０が配置された圧力ポート１０の受圧部１５を配置するための開口部３１を有し、長手方向の一端に複数の凹部３２と中継端子３３を有している。

端子台３０の開口部３１は、圧力ポート１０の円柱状の小径部１７の外周面に沿う円弧部３１ａと、圧力ポート１０の平面状の平坦部１７ａに沿う直線部３１ｂとを有する、概ね扇形の形状に形成されている。端子台３０の開口部３１は、圧力ポート１０の第１の平坦部１７ａ１に対向する第１の平面部である第１の直線部３１ｂ１と、圧力ポート１０の第２の平坦部１７ａ２に対向する第２の平面部である第２の直線部３１ｂ２との２つの直線部３１ｂを有している。第１の平面部である第１の直線部３１ｂ１と、第２の平面部である第２の直線部３１ｂ２とは、互いに垂直に形成されている。

図２に示すように、端子台３０の上面の短手方向には、コネクタ部４０から延びる複数のコネクタ端子４１に対応して、複数の凹部３２と中継端子３３が隣接して設けられている。本実施形態の圧力検出装置１において、端子台３０は、例えば、コネクタ部４０の３本のコネクタ端子４１に対応する３つの凹部３２と３つの中継端子３３を有している。

図３は、図１に示す圧力検出装置１の縦断面図における端子台３０の凹部３２及び中継端子３３周辺の拡大図である。

端子台３０の凹部３２は、コネクタ部４０に対向する端子台３０の上面に開口部３２ａを有し、ベース部５０に対向する端子台３０の底面に向けて掘り下げられ、所定の深さに底部３２ｂを有する矩形の穴である。凹部３２は、コネクタ部４０からベース部５０へ向けて延びる細長いコネクタ端子４１の先端部である挿入端部４１ａを受容する。凹部３２は、コネクタ端子４１の挿入端部４１ａが挿入された状態で、挿入端部４１ａの先端が底部３２ｂに到達せず、挿入端部４１ａの先端と底部３２ｂとの間に間隔が形成される深さを有している。

端子台３０の中継端子３３は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の導電性を有する金属材料を素材とする細長い板状の部材であり、例えばインサート成形によって、端子台３０と一体に結合されている。中継端子３３は、凹部３２の内壁面３２ｃ及び底部３２ｂに沿って配置された概ねＵ字形の凹形状を有する受容接続部３３ａと、端子台３０の上面に沿って配置されて端子台３０の中央部の開口部３１へ向けて延びるワイヤ接続部３３ｂと、凹部３２から端子台３０の長手方向の端部へ延びる埋設部３３ｃとを有している。

中継端子３３の受容接続部３３ａは、凹部３２に配置され、凹部３２に挿入されたコネクタ端子４１の挿入端部４１ａを凹形状の内側に受容して、コネクタ端子４１に接続される。本実施形態において、受容接続部３３ａは、コネクタ端子４１の挿入端部４１ａに向けて突出する突起部３３ｄを有している。

また、本実施形態において、受容接続部３３ａは、互いに対向する一対の突起部３３ｄを有している。突起部３３ｄは、例えば、細長い板状の中継端子３３が厚さ方向に湾曲して厚さ方向に突出した部分であり、概ね円弧状の断面形状を有している。なお、突起部３３ｄの数は、２つに限定されず、受容接続部３３ａの片側から挿入端部４１ａへ向けて突出する１つの突起部３３ｄを形成してもよいし、３つ以上の突起部３３ｄを形成してもよい。

中継端子３３のワイヤ接続部３３ｂは、一端が受容接続部３３ａに接続され、端子台３０の上面に沿って端子台３０の中央部の開口部３１へ向けて延び、他端が開口部３１の近傍で凹部３２の深さ方向に曲折されて端子台３０に埋設されている。ワイヤ接続部３３ｂは、端子台３０の表面に露出して、例えば、ワイヤボンディングによって形成されたワイヤ２２の一端に接続されている。図２に示すように、ワイヤ２２の他端は、圧力センサ２０の端子部２１に接続されている。

中継端子３３の埋設部３３ｃは、一端が受容接続部３３ａに接続され、凹部３２の開口部３２ａから端子台３０の長手方向の端部へ延び、概ね全体が端子台３０に埋設されている。

本実施形態の圧力検出装置１において、端子台３０は、凹部３２に隣接するガイド部３４を有している。ガイド部３４は、端子台３０と一体に設けられ、端子台３０のコネクタ部４０に対向する表面からコネクタ部４０へ向けて突出するように形成され、中継端子３３のワイヤ接続部３３ｂの凹部３２側の端部と、埋設部３３ｃを被覆している。ガイド部３４は、凹部３２の外側から内側へ向けて凹部３２の深さ方向に傾斜するガイド面３４ａを有する。

ガイド面３４ａは、端子台３０のコネクタ部４０に対向する面の長手方向において、凹部３２の開口部３２ａの両側に設けられている。凹部３２の開口部３２ａの両側の一対のガイド面３４ａは、コネクタ部４０から端子台３０へ向かう凹部３２の深さ方向において、互いの間隔が漸減している。

圧力センサ２０は、例えば、シリコン基板上にセンサ素子と制御回路とが形成されて１チップ化された半導体ひずみセンサであり、例えば接着剤２３によって圧力ポート１０の受圧部１５に接合されて固定されている。圧力センサ２０は、図２に示すように、圧力ポート１０の中心軸ＣＬ方向から見た平面形状が、受圧部１５の平面形状に対応する正方形や長方形等の矩形に形成されている。圧力センサ２０は、端子台３０に設けられた中継端子３３に接続される端子部２１を有している。

圧力センサ２０の端子部２１と、端子台３０の中継端子３３とは、金属のワイヤ２２によって接続されている。ワイヤ２２は、例えばＡｌやＡｕ等を素材としてワイヤボンディングを行うことによって形成することができる。圧力センサ２０は、端子部２１がワイヤ２２によって端子台３０の中継端子３３に接続された状態で、絶縁性を有するゲル２４によって覆われている。

ゲル２４は、例えばシリコン樹脂を素材とし、ポッティングによって形成することができる。なお、図２では、圧力センサ２０の端子部２１と端子台３０の中継端子３３とのワイヤ２２による接続を示すために、圧力センサ２０を覆うゲル２４を圧力センサ２０のコネクタ部４０に対向する表面に沿って切断した状態を示している。

コネクタ部４０は、例えば、自動車の電子制御装置（ＥＣＵ）等へ信号を伝送する信号線のコネクタ等に接続され、その信号線を介して圧力センサ２０からの信号をＥＣＵ等の外部機器へ伝送する。コネクタ部４０は、端子台３０の中継端子３３に接続されて圧力センサ２０の信号を外部へ出力するコネクタ端子４１と、コネクタ端子４１と一体に結合されたハウジング４２とを有している。

コネクタ端子４１は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の導電性を有する金属材料を素材とする細長い板状、棒状、又は針状の部材であり、例えばインサート成形によって、ハウジング４２と一体に結合されている。コネクタ端子４１は、端子台３０の中継端子３３に接続される挿入端部４１ａと、外部機器のコネクタの端子に接続される出力端部４１ｂとを有している。

コネクタ端子４１は、中間部４１ｃと挿入端部４１ａとの間、及び、出力端部４１ｂとの間が、それぞれ概ね直角に曲折されている。これにより、コネクタ端子４１は、挿入端部４１ａと出力端部４１ｂがコネクタ部４０の中心軸ＣＬ方向に沿って延び、中間部４１ｃが中心軸ＣＬ方向に垂直なコネクタ部４０の径方向に沿って延びている。挿入端部４１ａ及び出力端部４１ｂの先端部は、それぞれ、先端に近付くほど細くなる先細形状を有している。

ハウジング４２は、例えば絶縁性を有する樹脂材料を素材とし、コネクタ端子４１をインサート成形することによって、コネクタ端子４１と一体に形成されている。ハウジング４２は、例えばＥＣＵ等の外部機器に接続された信号線のコネクタ等に係合する係合部４２ａと、係合部４２ａの中心軸ＣＬ方向の一端から係合部４２ａの径方向に延出するフランジ部４２ｂとを有している。

係合部４２ａは、フランジ部４２ｂと反対側の端部に、外部機器に接続された信号線のコネクタ等を係合させる係合凹部４２ｃが設けられ、内側に中空部を有する概ね有底筒状に形成されている。係合凹部４２ｃ内には、コネクタ部４０のハウジング４２に埋設されたコネクタ端子４１の出力端部４１ｂが露出している。

係合部４２ａは、中心軸ＣＬ方向から見た外形が、例えば、一対の対向する直線状の平坦部と、その両側の一対の円弧状の湾曲部とを有するフィールドトラック形に形成されている。係合部４２ａの係合凹部４２ｃの底部には、係合部４２ａの長手方向に、複数のコネクタ端子４１が、より具体的には、図２に示すように、３つのコネクタ端子４１が、中継端子３３の受容接続部３３ａに対応する間隔を開けて配置されている。

フランジ部４２ｂは、係合部４２ａの係合凹部４２ｃと反対側の端部から、係合部４２ａの中心軸ＣＬ方向と垂直な方向に延出し、係合部４２ａの中心軸ＣＬ方向から見た外形が、例えば円形に形成されている。フランジ部４２ｂには、コネクタ端子４１の中間部４１ｃが埋め込まれている。フランジ部４２ｂは、端子台３０に対向する面の凹部３２に対向する位置から、コネクタ端子４１の挿入端部４１ａを端子台３０の凹部３２に向けて突出させている。フランジ部４２ｂの外縁部には、カバー部材６０が接続されている。

カバー部材６０は、例えば、炭素鋼、アルミニウム合金、銅合金、ステンレス鋼等の金属材料を素材として、中心軸ＣＬ方向の両端に開口部６１，６２を有する筒状に形成されている。カバー部材６０は、例えばインサート成形によってコネクタ部４０と一体に結合され、コネクタ部４０のフランジ部４２ｂに接続されている。これにより、カバー部材６０とコネクタ部４０との間に、密閉性を有する接続部Ｃ２が形成されている。

カバー部材６０の中心軸ＣＬ方向の一方の開口部６１は、コネクタ部４０のフランジ部４２ｂに埋設され、コネクタ部４０によって閉塞されている。この開口部６１の近傍には、複数の貫通孔６３が設けられている。貫通孔６３には、コネクタ部４０の樹脂材料が充填され、コネクタ部４０からのカバー部材６０の脱落が防止されている。カバー部材６０の中心軸ＣＬ方向の他方の開口部６２の周囲には、中心軸ＣＬに垂直な径方向の内側から外側へ延出するフランジ部６４が形成されている。フランジ部６４は、中心軸ＣＬに沿って延在するカバー部材６０の端部が、径方向の内側から外側へ向けて曲折されることによって形成されている。

カバー部材６０のフランジ部６４とベース部５０の周縁部とは、例えば、レーザ溶接によって接合され、カバー部材６０とベース部５０との間に密閉性を有する接続部Ｃ３である溶接部Ｗが形成されている。このように、カバー部材６０の中心軸ＣＬ方向の一方の開口部６１は、コネクタ部４０によって閉塞され、カバー部材６０の中心軸ＣＬ方向の他方の開口部６２は、ベース部５０及び圧力ポート１０のフランジ部１８によって閉塞されている。そして、これらの間に密閉性を有する接続部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が形成されることで、圧力センサ２０及び端子台３０を密閉された状態で収容する収容部６５が形成されている。

なお、本実施形態の圧力検出装置１において、カバー部材６０は、一方の開口部６１と他方の開口部６２との間の部分の外形が、カバー部材６０の中心軸ＣＬ方向から見て、図２に示すように、六角ナット形状を有する。

本実施形態の圧力検出装置１は、例えば、以下の手順によって組み立てることができる。まず、圧力ポート１０の受圧部１５に、例えば接着剤２３によって圧力センサ２０を接合して固定する。次に、圧力ポート１０のフランジ部１８の段差部１８ａに、ベース部５０の開口部５１の縁部を係合させ、例えばレーザ溶接によって圧力ポート１０とベース部５０とを接合する。

次に、圧力ポート１０の小径部１７を、端子台３０の開口部３１に挿入し、圧力ポート１０の小径部１７の平坦部１７ａと、端子台３０の開口部３１の直線部３１ｂとを対向させて位置合わせする。そして、圧力ポート１０のフランジ部１８及びベース部５０のコネクタ部４０に対向する面に、例えば接着剤によって端子台３０を接合して固定する。その後、例えばワイヤボンディング装置によって、圧力センサ２０の端子部２１と端子台３０の中継端子３３のワイヤ接続部３３ｂとを接続するワイヤ２２を形成し、ポッティング装置によって圧力センサ２０を覆うゲル２４を形成する。

次に、例えば、インサート成形によってコネクタ端子４１及びカバー部材６０が一体化されたコネクタ部４０を用意する。そして、コネクタ部４０のコネクタ端子４１の挿入端部４１ａと、端子台３０の凹部３２とを位置合わせして、端子台３０の凹部３２にコネクタ端子４１の挿入端部４１ａを挿入し、凹部３２に配置された中継端子３３の受容接続部３３ａによって挿入端部４１ａを受容する。これにより、コネクタ部４０のコネクタ端子４１と、圧力センサ２０の端子部２１とが、ワイヤ２２及び中継端子３３を介して電気的に接続される。最後に、カバー部材６０のフランジ部６４とベース部５０とを、例えばレーザ溶接によって接合する。以上により、図１に示す圧力検出装置１を製造することができる。

以下、本実施形態の圧力検出装置１の作用について説明する。

圧力検出装置１は、例えば、自動車に搭載される各種機器に装着され、エンジン油圧、可変バルブ油圧、パワーステアリング圧、ＤＩ圧、ブレーキ油圧、又は、サスペンション、トランスミッション、エアーコンディショナー等の作動流体の圧力を測定する。圧力検出装置１は、例えば、数ＭＰａから数百ＭＰａ程度の中高圧を測定する中高圧センサであり、取り付け後に不具合が生じても容易には取り外すことができない。そのため、圧力検出装置１は、長期間に亘って流体の圧力を正確に測定することができる高い信頼性が求められるが、従来の圧力検出装置は、部品点数が多く、製造工程が複雑であるため、信頼性を向上させることが困難である。

例えば、前記特許文献１（特開平８−２１７７５号公報）に記載されている従来の圧力センサは、圧力受側接続口体のダイヤフラムに設けられた歪ゲージの端子部に、板ばねから構成された端子片が突設されている。圧力センサは、この端子片の先端がプリント基板に形成された導電部に対して弾性的に接触することでプリント基板に電気的に接続されている。また、プリント基板の導電部に、リセプタクル部から延びる板ばね部がはんだ付けされて電気的に接続されている。信号受側圧力口体のターミナル部は、外部接続用の部位の差し込み部分が、プリント基板の導電部に接続されたリセプタクル部に差し込まれて、プリント基板と電気的に接続されている。

すなわち、前記特許文献１に記載されている圧力センサでは、圧力受側接続口体のダイヤフラムに設けられた歪ゲージと、プリント基板とが端子片を介して接続されている。さらに、プリント基板に設けられたリセプタクル部に、信号受側圧力口体に設けられた外部接続用の部位の差し込み部分が差し込まれて接続されている。そのため、ひずみゲージとプリント基板との間、及び、プリント基板と差し込み部分との間を接続するために、端子片及びリセプタクル部が必要になる。さらに、圧力受側接続口体とプリント基板との位置合わせと、プリント基板と信号受側圧力口体との位置合わせが必要になる。

また、前記特許文献２（特開平２００４−２０５５１４号公報）に記載されている従来の圧力変換器において、ポート・フィッティングに設けられた歪ゲージセンサは、支持部材に設けられた回路基板上の回路経路を介して回路基板上のＩＣと接続される。さらに、ＩＣは、回路基板上の接点ばねランディングゾーンに位置合わせされたばね部材を介して、コネクタ部に設けられた端子に接続されている。そのため、歪ゲージセンサとＩＣとの間、及び、ＩＣとコネクタ部の端子との間を接続するために、ポート・フィッティングの歪ゲージセンサと支持部材の回路基板との位置合わせ、支持部材の回路基板とばね部材との位置合わせ、及び、ばね部材とコネクタ部の端子との位置合わせが必要になる。

これに対し、本実施形態の圧力検出装置１は、流体が導入される圧力ポート１０と、該圧力ポート１０の受圧部１５に配置された圧力センサ２０と、該圧力センサ２０の端子部２１に接続される中継端子３３を有する端子台３０と、該中継端子３３に接続されて圧力センサ２０の信号を外部へ出力するコネクタ端子４１を有するコネクタ部４０と、を備えている。そして、端子台３０は、コネクタ端子４１の挿入端部４１ａを受容する凹部３２を有し、中継端子３３は、凹部３２に配置され、挿入端部４１ａを受容してコネクタ端子４１に接続される受容接続部３３ａを有している。

この構成により、コネクタ部４０のコネクタ端子４１の挿入端部４１ａと、端子台３０の凹部３２とを位置合わせして、端子台３０の凹部３２にコネクタ端子４１の挿入端部４１ａを挿入するだけで、圧力センサ２０とコネクタ端子４１とを中継端子３３を介して接続することができる。したがって、本実施形態の圧力検出装置１によれば、前記従来の圧力検出装置よりも部品点数を削減し、製造工程を簡略化することができ、これにより信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の圧力検出装置１において、端子台３０は、凹部３２に隣接するガイド部３４を有している。そして、ガイド部３４は、凹部３２の外側から内側へ向けて凹部３２の深さ方向に傾斜するガイド面３４ａを有している。そのため、挿入端部４１ａと凹部３２の位置が多少ずれた場合でも、挿入端部４１ａの先端をガイド部３４のガイド面３４ａによって案内し、端子台３０の凹部３２に挿入することができる。したがって、コネクタ部４０のコネクタ端子４１の挿入端部４１ａを、端子台３０の凹部３２及び中継端子３３の受容接続部３３ａへ容易かつ確実に挿入することができ、コネクタ端子４１と中継端子３３との接続信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の圧力検出装置１において、中継端子３３の受容接続部３３ａは、コネクタ端子４１の挿入端部４１ａに向けて突出する突起部３３ｄを有している。そのため、中継端子３３の受容接続部３３ａとコネクタ端子４１の挿入端部４１ａとの寸法公差によって、受容接続部３３ａと挿入端部４１ａとの間に隙間が形成される場合であっても、突起部３３ｄを挿入端部４１ａに確実に接触させることができる。したがって、コネクタ端子４１と中継端子３３との接続信頼性を向上させることができる。

なお、中継端子３３の受容接続部３３ａに形成する突起部３３ｄを単数にすることで、中継端子３３の製造を容易にすることができる。また、中継端子３３の受容接続部３３ａに対向する２つの突起部３３ｄを形成することで、これらの間にコネクタ端子４１の挿入端部を挟持し、コネクタ端子４１と中継端子３３との接続信頼性を向上させることができる。さらに、中継端子３３の受容接続部３３ａに形成する突起部３３ｄを３つ以上にすることで、中継端子３３とコネクタ端子４１との間の接点を増加させ、コネクタ端子４１と中継端子３３との接続信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の圧力検出装置１において、圧力ポート１０の受圧部１５が形成された端部は、外周面の一部に平坦部１７ａを有する円筒状に形成されている。また、端子台３０は、圧力ポート１０の受圧部１５が配置される開口部３１を有し、該開口部３１は、圧力ポート１０の外周面に沿う円弧部３１ａと、圧力ポート１０の平坦部１７ａに沿う直線部３１ｂとを有する。そのため、圧力ポート１０の受圧部１５が形成された小径部１７を、端子台３０の開口部３１に挿入して、圧力ポート１０の平坦部１７ａと端子台３０の直線部３１ｂを対向させて当接させることで、圧力ポート１０の受圧部１５を端子台３０に対して位置決めすることができる。

より詳細には、圧力ポート１０の互いに垂直な一対の平坦部１７ａ１，１７ａ２と、端子台３０の開口部３１の互いに垂直な一対の直線部３１ｂ１，３１ｂ２とが、それぞれ互いに対向して当接している。これにより、端子台３０に対して圧力ポート１０の受圧部１５の位置が一意に決定され、受圧部１５に位置合わせして配置された圧力センサ２０の端子部２１と、端子台３０に設けられた中継端子３３のワイヤ接続部３３ｂとが、正確に位置合わせされる。したがって、本実施形態の圧力検出装置１によれば、圧力センサ２０と中継端子３３とを接続するワイヤ２２を、例えばワイヤボンディング装置によって自動的に形成するときに、圧力センサ２０と中継端子３３とのワイヤ２２による接続信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の圧力検出装置１において、圧力センサ２０は、センサ素子と制御回路とが１チップ化された半導体ひずみセンサである。そのため、圧力検出装置１は、例えば受圧部１５に設けられたセンサ素子を、そのセンサ素子とは別に設けられた回路基板の制御回路に対して端子を介して接続し、さらに、その回路基板の制御回路とコネクタ部４０のコネクタ端子４１とを、別の端子を介して接続する構成と比較して、部品点数を削減し、製造工程を簡略化することができる。これにより、圧力センサ２０とコネクタ端子４１との接続信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の圧力検出装置１において、圧力ポート１０は、一端に流体を導入する開口部１２を有し、他端に流体の圧力を受ける壁部１３を有する管状に形成され、受圧部１５は、壁部１３に設けられた矩形の薄肉部である。そのため、受圧部１５は、圧力ポート１０の開口部１２から中空部１１に導入された流体の圧力によって変形するダイヤフラムとして機能する。したがって、圧力ポート１０の開口部１２から中空部１１に導入された流体の圧力を、受圧部１５に固定された圧力センサ２０によって正確に測定することができる。

さらに、圧力ポート１０の中心軸ＣＬ方向から見て、受圧部１５が矩形に形成され、受圧部１５の形状に対応する矩形の圧力センサ２０が受圧部１５に固定されている。これにより、例えば、受圧部１５の表面に沿う互いに直交するＸ方向とＹ方向の変形をより効果的に補正し、圧力センサ２０の圧力検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態の圧力検出装置１において、圧力センサ２０は、端子部２１と中継端子３３とがワイヤ２２によって接続され、絶縁性を有するゲル２４によって覆われている。これにより、ゲル２４によって圧力センサ２０及び端子部２１を保護することができ、圧力センサ２０の信頼性及び圧力センサ２０と中継端子３３との接続信頼性を向上させ、圧力検出装置１の信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の圧力検出装置１は、圧力ポート１０に接続されて端子台３０を支持するベース部５０と、コネクタ部４０に接続されて圧力センサ２０及び端子台３０を覆うカバー部材６０と、を備えている。そして、圧力ポート１０とベース部５０との間、ベース部５０とカバー部材６０との間、及び、カバー部材６０とコネクタ部４０との間に、密閉性を有する接続部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が形成され、圧力センサ２０及び端子台３０を密閉された状態で収容する収容部６５が形成されている。これにより、圧力センサ２０及び端子台３０を外部環境から隔離して保護し、過酷な環境下で使用される圧力検出装置１の信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の圧力検出装置１において、圧力ポート１０は、測定対象機器に螺合されるねじ部１６ａを有し、カバー部材６０は、六角ナット形状を有している。そのため、圧力ポート１０のねじ部１６ａを、例えば、測定対象機器のソケットの内ねじ又は雌ねじに螺合させるときに、カバー部材６０に対して、例えば六角レンチによってトルクを加えて圧力検出装置１を測定対象機器に締結することができる。これにより、圧力検出装置１と測定対象機器との接続信頼性を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の圧力検出装置１によれば、従来よりも部品点数を削減することができ、製造工程の簡略化が可能であり、信頼性を向上させることができる。

［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２に係る圧力検出装置について、図１から図３を援用し、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る圧力検出装置１Ａの縦断面図である。

本実施形態の圧力検出装置１Ａは、コネクタ部４０のコネクタ端子４１Ａが、コネクタ部４０に固定された部分と挿入端部４１ａとの間に湾曲部４１ｄを有する点で、前述の実施形態１で説明した圧力検出装置１と異なっている。本実施形態の圧力検出装置１Ａのその他の点は、前述の実施形態１の圧力検出装置１と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

圧力検出装置１Ａは、コネクタ部４０のコネクタ端子４１Ａが、コネクタ部４０のハウジング４２のフランジ部４２ｂに埋設されて固定された中間部４１ｃと、フランジ部４２ｂから端子台３０に向けて突出する挿入端部４１ａとの間に、湾曲部４１ｄを有している。湾曲部４１ｄは、例えば、細長い板状のコネクタ端子４１Ａを厚さ方向に湾曲させるように撓ませることによって形成され、挿入端部４１ａを含むコネクタ端子４１Ａの他の部分と比較して、高い弾力性を有している。

圧力検出装置１Ａは、例えば過酷な環境で使用されることで、急激な温度変化による熱ストレスの影響等によって構成部材が膨張又は収縮し、コネクタ部４０のコネクタ端子４１Ａと端子台３０の中継端子３３との位置関係が変動することがある。このような場合でも、コネクタ端子４１Ａの湾曲部４１ｄが弾性変形することで、挿入端部４１ａと中継端子３３の受容接続部３３ａとの間に作用する応力を緩和することができる。

したがって、本実施形態の圧力検出装置１Ａによれば、前述の実施形態１の圧力検出装置１と同様の効果を奏するだけでなく、より過酷な環境下であっても、コネクタ端子４１Ａと中継端子３３との接続信頼性を向上させることができる。

［実施形態３］
次に、本発明の実施形態３に係る圧力検出装置について、図１から図３を援用し、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る圧力検出装置１Ｂの縦断面図である。

本実施形態の圧力検出装置１Ｂは、コネクタ部４０Ｂとカバー部材６０Ｂとの間にＯリングを備え、カバー部材６０Ｂの開口部６１を塑性変形させてかしめることによって、コネクタ部４０Ｂとカバー部材６０Ｂとが接続されている点、及び、コネクタ部４０Ｂのコネクタ端子４１が端子台３０の中継端子３３Ｂに溶接によって接続されている点で、前述の実施形態１で説明した圧力検出装置１と異なっている。本実施形態の圧力検出装置１Ｂのその他の点は、前述の実施形態１の圧力検出装置１と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の圧力検出装置１Ｂのコネクタ部４０Ｂは、フランジ部４２ｂの外周面に、Ｏリング７０を係合させる環状溝４２ｄを有している。また、カバー部材６０Ｂは、一方の開口部６１の縁部が、径方向の内側へ向けて曲折され、塑性変形されてかしめられることで、コネクタ部４０Ｂのフランジ部４２ｂに接続されている。Ｏリング７０は、コネクタ部４０Ｂの環状溝４２ｄに配置され、カバー部材６０Ｂの内周面との間で圧縮され、コネクタ部４０Ｂとカバー部材６０Ｂとの間を封止している。これにより、コネクタ部４０Ｂとカバー部材６０Ｂとの間に、密閉性を有する接続部Ｃ２Ｂが形成されている。

本実施形態の圧力検出装置１Ｂの中継端子３３Ｂは、実施形態１の圧力検出装置１と同様に、端子台３０の凹部３２に配置され、コネクタ端子４１の挿入端部４１ａを受容してコネクタ端子４１に接続される受容接続部３３ａを有する。また、中継端子３３Ｂは、受容接続部３３ａから、端子台３０の凹部３２の深さ方向に沿って、コネクタ部４０Ｂに向けて延出する接続端部３３ｅを有している。

中継端子３３Ｂの接続端部３３ｅは、弾力性を有し、厚さ方向に弾性変形する板ばね状の薄板によって形成されている。コネクタ端子４１の挿入端部４１ａを、端子台３０の凹部３２に挿入して、中継端子３３Ｂの接続端部３３ｅに接続するときには、接続端部３３ｅにコネクタ端子４１の挿入端部４１ａを押し当てて弾性変形させる。これにより、接続端部３３ｅの弾性力によって、接続端部３３ｅをコネクタ端子４１の挿入端部４１ａに向けて付勢した状態で、接続端部３３ｅと挿入端部４１ａとを所定の面圧で接触させることができる。この状態で、接続端部３３ｅとコネクタ端子４１の挿入端部４１ａとを、例えば溶接によって接合することができる。

本実施形態の圧力検出装置１Ｂは、前述の実施形態１の圧力検出装置１と同様に、端子台３０Ｂがコネクタ端子４１の挿入端部４１ａを受容する凹部３２を有し、中継端子３３Ｂが凹部３２に配置され、挿入端部４１ａを受容してコネクタ端子４１に接続される受容接続部３３ａを有している。したがって、本実施形態の圧力検出装置１Ｂによれば、前述の実施形態１の圧力検出装置１と同様に、従来よりも部品点数を削減することができ、製造工程の簡略化が可能であり、信頼性を向上させることができる。

［実施形態４］
次に、本発明の実施形態４に係る圧力検出装置について、図１から図３を援用し、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る圧力検出装置１Ｃの縦断面図の拡大図である。

本実施形態の圧力検出装置１Ｃは、コネクタ部４０Ｃにコネクタ端子４１の中間部４１ｃを露出させる凹部４２ｅを有し、凹部４２ｅに露出したコネクタ端子４１の中間部４１ｃに保護素子８０が設けられている点で、前述の実施形態１で説明した圧力検出装置１と異なっている。本実施形態の圧力検出装置１Ｃのその他の点は、前述の実施形態１の圧力検出装置１と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

保護素子８０は、圧力検出装置１Ｃの使用環境下において、コネクタ端子４１によって伝送される圧力センサ２０の出力信号に対するノイズを軽減する。したがって、本実施形態の圧力検出装置１Ｃによれば、前述の実施形態１の圧力検出装置１と同様の効果を得られるだけでなく、圧力センサ２０の出力信号のノイズを軽減して、圧力検出精度を向上させることができる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１ 圧力検出装置、１Ａ 圧力検出装置、１Ｂ 圧力検出装置、１Ｃ 圧力検出装置、１０ 圧力ポート、１２ 開口部、１３ 壁部、１５ 受圧部、１６ａ ねじ部、１７ 小径部（端部）、１７ａ 平坦部、１７ａ１ 平坦部、１７ａ２ 平坦部、２０ 圧力センサ、２１ 端子部、２２ ワイヤ、２４ ゲル、３０ 端子台、３１ 開口部、３１ａ 円弧部、３１ｂ 直線部、３２ 凹部、３３ 中継端子、３３ａ 受容接続部、３３ｄ 突起部、３４ ガイド部、３４ａ ガイド面、４０ コネクタ部、４１ コネクタ端子、４１ａ 挿入端部、４１ｄ 湾曲部、５０ ベース部、６０ カバー部材、６５ 収容部、Ｃ１ 接続部、Ｃ２ 接続部、Ｃ２Ｂ 接続部、Ｃ３ 接続部

Claims (10)

1. 流体が導入される圧力ポートと、該圧力ポートの受圧部に配置された圧力センサと、該圧力センサの端子部に接続される中継端子を有する端子台と、該中継端子に接続されて前記圧力センサの信号を外部へ出力するコネクタ端子を有するコネクタ部と、を備えた圧力検出装置であって、
   前記端子台は、前記コネクタ端子の挿入端部を受容する凹部を有し、
   前記中継端子は、前記凹部に配置され、前記挿入端部を受容して前記コネクタ端子に接続される受容接続部を有することを特徴とする圧力検出装置。
2. 前記端子台は、前記凹部に隣接するガイド部を有し、
   前記ガイド部は、前記凹部の外側から内側へ向けて前記凹部の深さ方向に傾斜するガイド面を有することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
3. 前記受容接続部は、前記挿入端部に向けて突出する突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
4. 前記コネクタ端子は、前記コネクタ部に固定された部分と前記挿入端部との間に湾曲部を有することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
5. 前記圧力ポートの前記受圧部が形成された端部は、外周面の一部に平坦部を有する円筒状に形成され、
   前記端子台は、前記受圧部が配置される開口部を有し、該開口部は、前記圧力ポートの前記外周面に沿う円弧部と、前記圧力ポートの前記平坦部に沿う直線部とを有することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
6. 前記圧力センサは、センサ素子と制御回路とが１チップ化された半導体ひずみセンサであることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
7. 前記圧力ポートは、一端に前記流体を導入する開口部を有し、他端に前記流体の圧力を受ける壁部を有する管状に形成され、前記受圧部は、前記壁部に設けられた矩形の薄肉部であることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
8. 前記圧力センサは、前記端子部と前記中継端子とがワイヤによって接続され、絶縁性を有するゲルによって覆われていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
9. 前記圧力ポートに接続されて前記端子台を支持するベース部と、前記コネクタ部に接続されて前記圧力センサ及び前記端子台を覆うカバー部材と、をさらに備え、
   前記圧力ポートと前記ベース部との間、前記ベース部とカバー部材との間、及び、前記カバー部材と前記コネクタ部との間に、密閉性を有する接続部が形成され、前記圧力センサ及び前記端子台を密閉された状態で収容する収容部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
10. 前記圧力ポートは、測定対象機器に螺合されるねじ部を有し、
    前記カバー部材は、六角ナット形状を有することを特徴とする請求項９に記載の圧力検出装置。

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