JP6480375B2 - 圧力センサ - Google Patents
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Description
このタイプの圧力センサとして、つば部を有しダイアフラムにより先端が閉じられた円筒体部材と、円筒体部材を取り付けるための座くり穴が形成された取り付け台座とを備えた従来例がある(特許文献1)。
ダイアフラムには、通常、検出部が設けられているので、組立に伴って、検出部の検出精度に影響が生じることになる。
継手と大径部とに形成された接合部は、メタルフローと称される塑性変形結合により形成され、継手とセンサモジュールとが一体となって、気密性が確保される。
以上の構成では、メタルフローによりセンサモジュールと継手とを接合するので、気密性を高いものにするとともに、組立を容易なものにできる。
しかも、継手と少なくとも第一部との間にはスペースが形成されているので、継手と大径部とを接合する際に継手に生じる応力をダイアフラム部へ伝達することが阻止される。そのため、継手にセンサモジュールを接合するにあたり、ダイアフラム部に歪みが生じることが少ない。
さらに、この構成では、センサモジュールは、モジュール本体とアダプターとが別々に構成されているため、モジュール本体として既存のものを利用することで、製造コストを低くすることができる。
この構成では、継手を被接続部に取り付けるために、継手を被接続部に締め付けると、継手に生じる軸力によって圧縮力が生じる。圧縮力が発生する箇所に接合部が位置しているため、接合部による継手とセンサモジュールとの結合がより強固なものとなり、気密性の向上が図れる。
この構成では、継手を被接続部に取り付けると、当接面が被接続部に当接する。この状態では、当接面と同一面上に沿って継手に大きな圧縮力が生じるが、継手の当接面と同一面上に接合部が配置されることにより、接合部による継手とセンサモジュールとの結合がより強固なものとなり、気密性の一層の向上を図ることができる。
この構成では、継手を被接続部に取り付けるために、雄ねじ部を被接続部にねじ込む。雄ねじ部がねじ込まれるに従って、雄ねじ部の先端から基端にかけて大きな応力が生じる。この応力は、当接面が被接続部に当接すると、最も大きくなり、当接面と同一面上に継手の外周から中心に向かって大きな圧縮力が生じる。
そのため、雄ねじ部の基端側に当接面が形成されているので、雄ねじ部の外周から中心に向かう圧縮力が接合部を介して大径部に伝達されることになり、継手とセンサモジュールとの結合がより強固なものとなる。
図1には本実施形態の圧力センサの全体構成が示されている。本実施形態の圧力センサは、例えば、作動油や油圧ショベルの作動圧を検出する圧力センサである。
図1において、圧力センサは、継手1と、継手1に設けられ被測定流体の圧力を検出するセンサモジュール2と、継手1に設けられたコネクタ3と、コネクタ3に設けられたターミナル端子4と、センサモジュール2で検出される圧力の信号をターミナル端子4に伝達する回路部5と、回路部5とターミナル端子4とを電気的に接続する接続部材6と、を備えて構成されている。本実施形態で測定される被測定流体には、ディーゼルエンジン用等の燃料、水、その他の液体や、空気等の気体が含まれる。
軸部11の一端部には、圧力センサを被接続部Mにねじ込むための雄ねじ部14が形成されている。
雄ねじ部14とフランジ部12との間にはOリング7を収納する凹部15が軸部11に形成されている。凹部15は、雄ねじ部14の基端側に位置するものである。凹部15とフランジ部12との間には段部16が配置されている。段部16には、被接続部Mの平面と当接する当接面16Aが形成されている。
第一内径部111と第二内径部112との間には、軸方向と直交する平面に位置する段差11Aが形成されている。
モジュール本体21は、被測定流体の圧力により変位するダイアフラム部23と、ダイアフラム部23の外周部に接合される筒状部24とを有し、被測定流体が導入される凹部21Aが形成されている。
ダイアフラム部23には図示しない歪みゲージ等からなる検出部が形成されている。検出部で検出された信号が図示ないワイヤを介して回路部5に送られる。
筒状部24は、中央部分のフランジ部分24Aと、フランジ部分24Aと一体に形成された開口端部分24Bとを有する。開口端部分24Bはフランジ部分24Aより外径寸法が小さい。
小径部26は、筒状部24の開口端部分24Bと同じ外径寸法を有する。小径部26と筒状部24の開口端部分24Bとの外周面は、第二内径部112と対向する。
ここで、本実施形態では、モジュール本体21とアダプター22の小径部26とからセンサモジュール2の第一部91が構成され、アダプター22の大径部25からセンサモジュール2の第二部92が構成されている。第一内径部111と導入孔110との段差と大径部25の小径部26とは反対側に位置する平面とは同一面上にある。
モジュール本体21及び小径部26と、継手1の第二内径部112との間には、継手1と大径部25とを接合する際に継手1に生じる応力をダイアフラム部23へ伝達することを阻止するスペースSが形成されている。
継手1が被接続部Mに取り付けられる際に継手1に生じる軸力によって径方向への圧縮力Pが発生する。圧縮力Pが発生する箇所に接合部8が配置されている。
継手1の雄ねじ部14が被接続部Mにねじ込まれると、継手1の当接面16Aが被接続部Mの平面を押圧することになり、継手1には当接面16Aと同一平面であって第一内径部111の軸芯に向かう方向に圧縮力Pが働く。そのため、本実施形態では、段部16の被接続部Mと当接する当接面16Aと同一面上に接合部8が配置される。
基部31と継手1との間には、Oリングからなるシール部材33が設けられている。
本体部32は、ターミナル端子4がインサート成形される板部32Aと、板部32Aの外周縁部に一体形成された筒部32Bとを有する。
ターミナル端子4は、L型の金具であり、L型を構成する一方の長尺部は、基端が板部32Aに係止されるとともに中央部から先端にかけて筒部32Bの内部に露出されている。ターミナル端子4のL型を構成する他方の長尺部は板部32Aに対向している。
接続部材6は、一端がターミナル端子4の他方の長尺部に電気的に接続され他端が回路基板51に接続される弾性を有する導電性部材61と、導電性部材61の他端をセンサモジュール2に向けて付勢する弾性部材62とを有する。
導電性部材61は、板状部材を折り曲げて形成された連結金具である。連結金具の弾性力により、導電性部材61の一端がターミナル端子4に付勢され、導電性部材61の他端がセンサモジュール2に向けて付勢される。導電性部材61の一端とターミナル端子4とは抵抗溶接で接合されている。
弾性部材62は、シリコンゴム製の角柱状のクッションであり、その一端部がコネクタ3の基部31に形成された凹部31Dに嵌合されている。弾性部材62の他端は導電性部材61の他端に当接されている。
まず、図2(A)に基づいて、センサモジュール2を組み立てる方法を説明する。
図2(A)において、モジュール本体21とアダプター22とを同軸上に突き合わせるとともに、モジュール本体21の凹部とアダプター22の孔部26Aとに接合用パイプ27を配置する。そして、モジュール本体21とアダプター22との突き合わせた部分を電子ビーム溶接等によって溶接する。
図2(B)において、センサモジュール2を、大径部25の肩部が第一内径部111と第二内径部112との段差11Aに当たるようにして継手1に収納する。そして、継手1の第一内径部111と導入孔110との段差、あるいは、大径部25の平面に対しパンチ等により所定の加圧力Qを付与し、継手1とセンサモジュール2とを塑性変形結合により結合する。つまり、センサモジュール2の大径部25に形成された溝(図示せず)に、センサモジュール2より柔らかい材料からなる継手1の第一内径部111が食い込む。
継手1と大径部25とを接合する際に、継手1に生じる応力がダイアフラム部23へ伝達されようとするが、スペースSにより伝達されない。
センサモジュール2が継手1に取り付けられたなら、継手1に回路部5を取り付け、ターミナル端子4が取り付けられたコネクタ3を継手1に取り付ける。この際、回路部5とターミナル端子4との間に接続部材6を配置する。
(1)圧力センサは、異なる金属材料から形成されるセンサモジュール2と継手1とを備え、センサモジュール2は、ダイアフラム部側に位置する第一部91と第一部91より径が大きい大径部25を有する第二部92とを備える。継手1には、大径部25の外周縁部が係合する段差11Aが形成され、大径部25と継手1とは接合部8を介して互いに接合されている。接合部8は、メタルフローと称される塑性変形結合であるため、気密性を高いものにするとともに、組立を容易なものにできる。
しかも、継手1の第二内径部112とモジュール本体21及び小径部26との間にはスペースSが形成されているので、継手1と第二部92とを接合する際に継手1に生じる応力をダイアフラム部23へ伝達することが阻止される。そのため、圧力センサの組立にあたり、ダイアフラム部23に歪みが生じることが少ない。従って、圧力センサの精度不良を少なくできる。
(3)継手1は、被接続部Mに取り付けた際に、被接続部Mに当接する当接面16Aを有し、当接面16Aと同一面上に接合部8が配置されるから、接合部8によって、継手1とセンサモジュール2との結合がより強固なものとなり、気密性の一層の向上を図ることができる。
(5)センサモジュール2は、モジュール本体21とアダプター22とから構成されているため、モジュール本体21として既存のものを利用することで、製造コストを低くすることができる。
例えば、前記実施形態では、センサモジュール2をモジュール本体21とアダプター22とから構成したが、本発明では、センサモジュール2をモジュール本体21のみから構成してもよい。この場合、センサモジュール2に第一部91に相当する小径部26と、第二部92に相当する大径部25とをそれぞれ形成することを要する。
仮に、センサモジュール2にアダプター22を備えて構成した場合、アダプター22を大径部25とし、モジュール本体21を小径部26としてもよい。
本発明では、継手1は、被接続部Mにねじ込むための雄ねじ部14を必ずしも備えて構成することを要しない。例えば、継手1を取付部材で被接続部Mに取り付ける構成としてもよい。
また、前記実施形態では、継手1は段部16を有する構成であったが、本発明では、継手1に段部を必ずしも設けることを要しない。つまり、段部16を省略し、フランジ部12に当接面16Aを直接形成するものでもよい。
Claims (4)
- 被測定流体が導入される開口端と前記開口端から導入される被測定流体の圧力により変位するダイアフラム部とを有するセンサモジュールと、前記センサモジュールが取り付けられ前記センサモジュールに被測定流体を導入する導入孔が形成された継手とを備え、
前記センサモジュールと前記継手とは異なる金属材料から形成され、
前記センサモジュールは、前記ダイアフラム部側に位置する第一部と前記開口端側に位置し前記第一部に対して径が大きい大径部を有する第二部と、を備え、
前記第一部は、前記ダイアフラム部と筒状部とを有し前記被測定流体が導入される凹部が形成されたモジュール本体を備え、
前記第二部は、前記筒状部の開口端に端部が溶接で接合され前記モジュール本体の凹部に前記被測定流体を導入する孔部が形成されたアダプターを備え、
前記継手には、前記大径部の外周縁部が係合する段差が形成され、
前記大径部は接合部を介して前記継手に接合され、
前記接合部は、前記大径部の外周部分と前記継手との間に形成され周方向に位置する部分が局部的な塑性変形と弾性変形圧をもって食い込み、かつ、軸方向の弾性変形圧を封入して軸方向の結合を維持し、
前記モジュール本体の凹部と前記アダプターの孔部とには接合用パイプが配置され、
前記継手と少なくとも前記第一部との間には、前記継手と前記大径部とを接合する際に前記継手に生じる応力を前記ダイアフラム部へ伝達することを阻止するスペースが形成された、ことを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記継手が被接続部に取り付けられる際に前記継手に生じる軸力によって径方向への圧縮力が発生する箇所に前記接合部が配置される、ことを特徴とする圧力センサ。 - 請求項2に記載の圧力センサにおいて、
前記継手は、前記被接続部に取り付けた際に前記被接続部に当接する当接面を有し、前記当接面と同一面上に前記接合部が配置される、ことを特徴とする圧力センサ。 - 請求項3に記載の圧力センサにおいて、
前記継手は、前記被接続部にねじ込むための雄ねじ部を有し、前記雄ねじ部の基端側に前記当接面が形成される、ことを特徴とする圧力センサ。
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