JPH11142268A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイズアップすることなく、比較的小さなか
しめ荷重によるかしめ部分を有していても、規定のコネ
クタ廻りトルクが確保可能とする。 【解決手段】 薄肉部２ｂを有するセンシングボディ２
と、金属製のハウジング１と、薄肉部２ｂに固定された
センサチップ４と、センサチップ４からの電気信号を信
号処理する回路基板７と、この回路基板７のポスト７ｃ
と電気的に接合されるコネクタターミナル１０ａを有す
るターミナルアッセンブリ１０と、Ｏリング１２を介し
ターミナルアッセンブリ１０とともにハウジング１にか
しめ固定されるコネクタケース１１とを備え、コネクタ
ケース１１のかしめ荷重がかかる部分１１ａがハウジン
グ１の段差部１ｅの角部の上に位置しており、コネクタ
ケース１１とハウジング１を、凹部もしくは凸部を有し
てかしめ固定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力を検出する圧
力検出装置に関し、例えば車両における燃料噴射装置の
燃料圧やブレーキ装置のブレーキオイル圧等の高圧を検
出するのに用いて好適なるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力検出装置としては、
特開昭６２−７３１３１号公報に示されるものがある。
このものは、圧力導入孔の終端が薄肉部となっているセ
ンシングボディをハウジング内に収納し、センシングボ
ディの薄肉部に固定したセンサチップにより薄肉部の変
位を検出するとともに、センサチップからの電気信号を
回路基板により信号処理するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記し
た従来の構成のものついてさらに検討を進め、図１３に
示す構造の圧力検出装置を作製した。このものは、圧力
導入孔２ａを有しその終端が薄肉部２ｂとなっている金
属製のセンシングボディ２と、内部に段差部１ｅを有す
る金属製のハウジング１と、薄肉部２ｂに固定されたセ
ンサチップ４と、ハウジング１内に接着固定され、セン
サチップ４からの電気信号を信号処理する回路基板７
と、この回路基板７の取り出し電極（ポスト）７ｃと電
気的に接合されるコネクタターミナル１０ａを有し、こ
のコネクタターミナル１０ａを樹脂で一体的に形成した
ターミナルアッセンブリ１０と、Ｏリング１２を介しタ
ーミナルアッセンブリ１０とともにハウジング１にかし
め固定されるコネクタケース１１とを備えている。

【０００４】ここで、ハウジング１のかしめ部１ｄによ
りかしめ固定する場合、かしめ治具１３でかしめ部１ｄ
に荷重Ｆをかけて行う。この場合、かしめ部１ｄに要求
される性能はコネクタの抜き差しなどでコネクタケース
１１がハウジング１に対して回転しないように固定する
ことである。コネクタが回転すると、例えばハウジング
１と回路基板７との接着部がはがれて回路基板７が回転
し、ワイヤ８の断線を引き起こすなどの問題が生じる。
よって、このような問題を回避するために、コネクタ廻
りトルクとしては１Ｎ・ｍ以上が要求される。図１４
（ａ）に、上記した構成におけるかしめ荷重とコネクタ
廻りトルクの関係を示す。この図から、コネクタ廻りト
ルクを１Ｎ・ｍ以上とするためには、少なくともかしめ
荷重が５ｋＮ以上必要であることがわかる。

【０００５】しかしながら、図１３に示す構成の場合、
コネクタケース１１のかしめ荷重がかかる部分は、ハウ
ジング１の段差部１ｅの角部の上に位置しており、ター
ミナルアッセンブリ１０はハウジング１に完全に支持さ
れていないため、かしめ荷重が大きいとターミナルアッ
センブリ１０が変形することがある。このようにターミ
ナルアッセンブリ１０が変形すると、シールが不十分に
なったり、またターミナルアッセンブリ１０がワイヤ８
と当たってその接合部分が剥がれたりするといった問題
が生じる。

【０００６】図１４（ｂ）に、かしめ荷重とターミナル
アッセンブリ１０の変位量Ｄについて検討を行った結果
を示す。この図から分かるように、かしめ荷重が４ＫＮ
より大きくなるとターミナルアッセンブリ１０が変形し
始める。シール性が十分あってワイヤ８との非接触状態
が保障可能な範囲としては、ターミナルアッセンブリ１
０の変位量が１００μｍ以下であることが望まれる。従
って、図１４（ａ）と図１４（ｂ）から分かるように、
コネクタ廻りトルクを１Ｎ・ｍ以上に大きくし、かつタ
ーミナルアッセンブリ１０の変位量を１００μｍ以下に
押さえるための条件設定が難しくなる。

【０００７】この場合、ハウジング１の外形を大きく
し、かしめ荷重がかかる部分全体をハウジング１で確実
に支持するようにすればよいが、ハウジングの外形がサ
イズアップしてしまい、圧力検出装置を小型化すること
ができなくなる。また、十分なコネクタ廻りトルクを得
るためにかしめ荷重を大きくしようとすると、樹脂部分
の割れなどを誘発することもある。

【０００８】本発明は上記問題に鑑みたもので、ハウジ
ングとコネクタケースをかしめ固定するような圧力検出
装置において、サイズアップすることなく、比較的小さ
なかしめ荷重によるかしめ部分を有していても、規定の
コネクタ廻りトルクが確保可能な圧力検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、内側に圧力導入
孔（２ａ）を有しその終端が薄肉部（２ｂ）となってい
るセンシングボディ部（２）と、このセンシングボディ
部（２）の外側にあって内部に段差部（１ｅ）を有し被
検出体に取り付けられるハウジング部（１）と、を有す
るボディ部材（１、２）と、前記薄肉部（２ｂ）の圧力
導入側と反対側に固定され前記薄肉部（２ｂ）の変位に
応じた電気信号を出力するセンサチップ（４）と、前記
ハウジング部（１）の内部に固定されており、前記セン
サチップ（４）とワイヤ（８）により電気接続されて前
記センサチップ（４）からの電気信号を信号処理するも
のであって、外部と電気接続するための取り出し電極
（７ｃ）を有する回路基板（７）と、前記取り出し電極
（７ｃ）と電気的に接続されるコネクタターミナル（１
０ａ）を有し、このコネクタターミナル（１０ａ）を樹
脂で一体的に形成したターミナルアッセンブリ（１０）
と、前記ターミナルアッセンブリ（１０）の底面を前記
段差部（１ｅ）上に位置せしめた状態で、Ｏリング（１
２）を介し前記ターミナルアッセンブリ（１０）ととも
に前記ハウジングにかしめ固定されるコネクタケース
（１１）とを備え、前記コネクタケース（１１）は、か
しめ荷重がかかる部分（１１ａ）を有し、このかしめ荷
重がかかる部分（１１ａ）は、前記段差部（１ｅ）の角
部の上に位置しており、前記コネクタケース（１１）と
前記ハウジング部（１）は、凹部もしくは凸部を有して
かしめ固定されていることを特徴としている。

【００１０】従って、コネクタケース（１１）のかしめ
荷重がかかる部分（１１ａ）が、ハウジング部（１）の
段差部（１ｅ）の角部の上に位置する構造であっても、
ターミナルアッセンブリ（１０）の変形を押さえて、コ
ネクタ廻りトルクの要求値を満たすような、かしめ荷重
の設定を容易にすることができる。また、請求項２に記
載の発明においては、凹部を有するハウジング本体
（１、２）と、このハウジング本体（１、２）の前記凹
部内に接着固定された回路基板（７）と、前記ハウジン
グ本体（１、２）の前記凹部内に配置されたセンサチッ
プ（４）と、前記回路基板（７）と前記センサチップ
（４）とを電気接続するワイヤ（８）と、一部が外部に
露出するコネクタピン（１１ｃ）を有する樹脂製のコネ
クタケース（１１）とを有し、前記コネクタケース（１
１）は、前記回路基板（７）及び前記センサチップ
（４）及び前記ワイヤ（８）が前記凹部内部に収納され
ると共に前記コネクタピン（１１ｃ）と前記センサチッ
プ（４）が電気接続されて外部との信号伝達が可能な状
態で前記凹部を閉鎖するように前記ハウジング本体
（１、２）との間でかしめ固定されるものであって、前
記コネクタケース（１１）と前記ハウジング本体（１、
２）は、少なくとも前記コネクタケース（１１）の回転
を抑制するためのかしめ補助手段（１１ｂ、１１ｂ’、
１１ｂ''、１３ａ）を有してかしめ固定されていること
を特徴としている。

【００１１】従って、サイズアップすることなく、比較
的小さなかしめ荷重によるかしめ部分を有していても、
規定のコネクタ廻りトルクが確保できるものとなる。ま
た、請求項３に記載の発明の如く、請求項２に記載の発
明において、かしめ補助手段（１１ｂ、１１ｂ’、１１
ｂ''、１３ａ）を、コネクタケース（１１）若しくはハ
ウジング本体（１、２）に設けられた凹部（１１ｂ、１
１ｂ’、１１ｂ''）及び凸部（１３ａ）とするとよい。

【００１２】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、本発明の一実施形態を示す
圧力検出装置の断面構造を示す。この圧力検出装置は、
車両における燃料噴射装置の燃料圧やブレーキ装置のブ
レーキオイル圧等の高圧（例えば２０ＭＰａ）の流体の
圧力を測定するものである。

【００１４】図において、ハウジング１は、耐食性が良
好で溶接可能な金属（例えばＳＵＳ４３０）で構成され
ており、ねじ１ａを有し、図示しない被検出体（例え
ば、燃料配管）にねじ締めで固定されるようになってい
る。センシングボディ２は、熱膨張率が小さい低熱膨張
率金属（例えばコバール等の線熱膨張係数がシリコンに
近い材質のもの）で構成され、内側に圧力導入孔２ａを
有し、その終端に受圧用ダイヤフラムをなす肉薄部２ｂ
が形成されている。図２に、センシングボディ２の外観
形状を示す。センシングボディ２は、円筒形状をしてお
り、その端部すなわち下端開口周縁部には段差部２ｃが
形成されている。

【００１５】このセンシングボディ２は、ハウジング１
の内側空洞部に圧入され、その段差部２ｃとハウジング
１の開口縁（端部）１ｂとが突き合わされ、その部分が
電気溶接等によって密着固定される。このようにして、
センシングボディ２がハウジング１内に組付け固定さ
れ、ハウジング本体としてのボディ部が構成される。ま
た、ハウジング１には、ねじ１ａの内側空洞部に段差部
１ｂが形成されているため、センシングボディ２がハウ
ジング１内に組付け固定されたとき、ハウジング１とセ
ンシングボディ２の間に、環状の隙間３が形成される。
この隙間３により、ハウジング１を被検出体に固定した
ときに生じる応力がセンサチップ４に伝達するのを阻止
することができる。

【００１６】センシングボディ２における薄肉部２ｂの
上面、すなわち圧力導入側と反対側の面には、センサチ
ップ４が、絶縁体である低融点ガラス５により接合され
ている。図３に、センシングボディ２の先端部分の断面
斜視図を示す。図に示すように、Ｎ型単結晶のシリコン
基板４１に４つのＰ型の拡散ゲージ（歪ゲージ）４２ａ
〜４２ｄが形成されてセンサチップ４が構成されてい
る。歪ゲージ４２ａ〜４２ｄはブリッジ回路を構成する
ように結線されており、薄肉部２ｂの変位に応じた電気
信号を出力する。

【００１７】図１において、ハウジング１の内部には段
差部１ｅが形成されており、この段差部１ｅとセンシン
グボディ２の先端部によって形成される収納領域におい
て、ハウジング部１の上面に回路基板７が収納固定され
ている。この回路基板７は、センサチップ４からの電気
信号を増幅して出力する増幅回路（センサの感度調整を
行う調整回路を含む）などの回路部を有しており、積層
セラミック基板７ａ、回路チップ７ｂ、およびポスト７
ｃから構成されている。

【００１８】積層セラミック基板７ａは、表面及び内層
に導電性のペーストを印刷し焼成して形成されたもの
で、接着剤によりハウジング１に固定されている。回路
チップ７ｂは、積層セラミック基板７ａ上に実装され、
ワイヤにより積層セラミック基板７ａの導電性ペースト
を焼成してなる導電体（配線の一部領域）と電気的に接
続されている。ポスト７ｃは、外部との電気接続を行う
ための取り出し電極となるもので、例えば４２アロイに
て構成されており、ろう付け等によりセラミック積層基
板７ａ上に接合されている。

【００１９】積層セラミック基板７ａの表面の導電体と
センサチップ４とは、隙間３を跨いでワイヤ８により電
気的に接続されている。また、センシングボディ２およ
び積層セラミック基板７の上面（センサチップ４および
ワイヤ８の上を含む）には、腐食防止のためにコーティ
ング材（例えばシリコーンゲル）９によりコーティング
が施されている。

【００２０】セラミック積層基板７ａに接合されたポス
ト７ｃは、ターミナルアッセンブリ１０のコネクタター
ミナル１０ａと電気溶接等で接続されている。このター
ミナルアッセンブリ１０は、コネクタターミナル１０ａ
をＰＰＳ等の樹脂でインサート成形したものである。こ
のターミナルアッセンブリ１０の底面はハウジング１の
段差部１ｅの上に位置しており、この状態でＯリング１
２を介し、センサチップ４と電気接続されて外部と信号
伝達を行うコネクタピン１１ｃを有してＰＰＳ等の樹脂
で成形されたコネクタケース１１とともに、ハウジング
１のかしめ部１ｄでハウジング１にかしめ固定されてい
る。

【００２１】ここで、コネクタケース１１のかしめ固定
される部分の一部には、図４に示すように、凹部１１ｂ
が形成されている。また、かしめ治具１３には、凸部１
３ａが設けられている。そして、かしめ治具１３の凸部
１３ａをコネクタケース１１の凹部１１ｂに位置合わせ
し、かしめ治具１３に荷重をかけてかしめ固定する。こ
の場合、ハウジング１のかしめ部１ｄがコネクタケース
１１の凹部１１ｂにてへこむことになるため、コネクタ
廻りのトルクが向上する。これら凹部１１ｂ及び凸部１
３ａは本発明のかしめ補助手段に相当する。

【００２２】図５に、その場合のかしめ荷重とコネクタ
廻りトルクの関係を示す。図１４（ａ）の場合と比較
し、小さなかしめ荷重で大きなコネクタ廻りトルクを得
ていることがわかる。従って、図１３に示すものと同
様、コネクタケース１１のかしめ荷重がかかる部分１１
ａが、ハウジング１の段差部１ｅの角部の上に位置する
構造であっても、ターミナルアッセンブリ１０の変形を
押さて、コネクタ廻りトルクの要求値を満たすような、
かしめ荷重の設定を容易にすることができる。

【００２３】図６に、図１に示す主要部品の分解断面図
を示し、図７乃至図１０にそれらを組付けて圧力検出装
置を製造する工程を示す。なお、図７乃至図１０に示す
各工程図において、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図を
示す。 〔図７の工程〕まず、センシングボディ２にペースト状
のガラス５を印刷しセンサチップ４を焼成により接合す
る。次に、ハウジング１をセンシングボディ２にかぶ
せ、センシングボディ２をハウジング１内に圧入し、ハ
ウジング１の端部１ｂとセンシングボディ２の段差部２
ｃとを突き合わせ、その突き合わせ部を電気溶接等で密
着固定する。 〔図８の工程〕次に、センシングボディ２の回りのハウ
ジング１の上面に接着剤をスタンプ等により薄く均一に
塗布し、その上に、回路チップ７ｂが実装された積層セ
ラミック基板７ａをセットして接着を行う。そして、積
層セラミック基板７ａの導電体とセンサチップ４をワイ
ヤ８により超音波ボンディングして電気接続する。この
後、コーティング材９によりコーティングを施す。 〔図９の工程〕次に、ターミナルアッセンブリ１０のコ
ネクタターミナル１０ａと積層セラミック基板７のポス
ト７ａを合わせ、電気溶接等で接合する。 〔図１０の工程〕この後、コネクタケース１１とＯリン
グ１２をハウジング１にセットし、ハウジング１のかし
め部１ｄをかしめることにより、コネクタケース１１と
ハウジング１の内部をシールし固定する。この場合、図
４に示すように、コネクタケース１１の凹部１１ｂとか
しめ治具１３の凸部１３ａとを位置合わせしてかしめ固
定する。このようにして図１に示す圧力検出装置が構成
される。

【００２４】なお、上記した実施形態において、コネク
タケース１１に１つの凹部１１ｂを形成するものを示し
たが、その凹部１１ｂは複数形成されていてもよく、ま
た凹部１１ｂの代わりに、図１１（ａ）に示す凸形状部
１１ｂ' 、あるいは図１１（ｂ）に示す面落とし形状部
１１ｂ''としてもよい。また、コネクタケース１１側で
はなく、ハウジング１のかしめ部１ｄを凹凸形状にして
もよい。要は、コネクタケース１１とハウジング１がか
しめ固定されたときに、そのかしめ固定された部分に凹
部もしくは凸部の突出形状部が部分的に形成されていれ
ば、コネクタ廻りトルクを向上させることができる。な
お、上記したコネクタケース１１若しくはハウジング１
に設けた全ての凹凸形状は本発明のかしめ補助手段に相
当する。

【００２５】また、上記実施形態では、半導体基板４１
に歪ゲージ４２ａ〜４２ｄを形成してセンサチップ４を
構成するものを示したが、絶縁膜上に金属の歪ゲージを
蒸着等で形成してセンサチップを構成するようにしても
よい。さらに、上記実施形態では、ハウジング１とセン
シングボディ２を別体にて構成するものを示したが、図
１２に示すように、ハウジング１とセンシングボディ２
を一体にて構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる圧力検出装置の断
面図である。

【図２】センシングボディ２の外観形状を示す図であ
る。

【図３】センシングボディ２とセンサチップ４の構成を
示す部分断面斜視図である。

【図４】コネクタケース１１およびかしめ治具１３の外
観形状を示す図である。

【図５】この実施形態において、かしめ固定されたとき
の、かしめ荷重とコネクタ廻りトルクの関係を示す図で
ある。

【図６】図１に示す主要部品の分解断面図である。

【図７】図１に示す圧力検出装置を製造する工程を示す
図である。

【図８】図７に続く工程を示す図である。

【図９】図８に続く工程を示す図である。

【図１０】図９に続く工程を示す図である。

【図１１】本発明の他の実施形態にかかるコネクタケー
ス１１の外観形状を示す図である。

【図１２】本発明の他の実施形態にかかる圧力検出装置
の断面図である。

【図１３】本発明者等が先に作製した圧力検出装置の構
成を示す断面図である。

【図１４】図１３に示す圧力検出装置における、かしめ
荷重とコネクタ廻りトルクの関係およびかしめ荷重とタ
ーミナルアッセンブリの変位量の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…ハウジング、１ｅ…段差部、２…センシングボデ
ィ、２ａ…圧力導入孔、２ｂ…肉薄部、３…隙間、４…
センサチップ、５…低融点ガラス、７…回路基板、８…
ワイヤ、９…コーティング材、１０…ターミナルアッセ
ンブリ、１０ａ…コネクタターミナル、１１…コネクタ
ケース、１１ｂ…凹部、１２…Ｏリング、１３…かしめ
治具。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側に圧力導入孔（２ａ）を有しその終
   端が薄肉部（２ｂ）となっているセンシングボディ部
   （２）と、このセンシングボディ部（２）の外側にあっ
   て内部に段差部（１ｅ）を有し被検出体に取り付けられ
   るハウジング部（１）と、を有するボディ部材（１、
   ２）と、 前記薄肉部（２ｂ）の圧力導入側と反対側に固定され前
   記薄肉部（２ｂ）の変位に応じた電気信号を出力するセ
   ンサチップ（４）と、 前記ハウジング部（１）の内部に固定されており、前記
   センサチップ（４）とワイヤ（８）により電気接続され
   て前記センサチップ（４）からの電気信号を信号処理す
   るものであって、外部と電気接続するための取り出し電
   極（７ｃ）を有する回路基板（７）と、 前記取り出し電極（７ｃ）と電気的に接続されるコネク
   タターミナル（１０ａ）を有し、このコネクタターミナ
   ル（１０ａ）を樹脂で一体的に形成したターミナルアッ
   センブリ（１０）と、 前記ターミナルアッセンブリ（１０）の底面を前記段差
   部（１ｅ）上に位置せしめた状態で、Ｏリング（１２）
   を介し前記ターミナルアッセンブリ（１０）とともに前
   記ハウジングにかしめ固定されるコネクタケース（１
   １）とを備え、 前記コネクタケース（１１）は、かしめ荷重がかかる部
   分（１１ａ）を有し、このかしめ荷重がかかる部分（１
   １ａ）は、前記段差部（１ｅ）の角部の上に位置してお
   り、 前記コネクタケース（１１）と前記ハウジング部（１）
   は、凹部もしくは凸部を有してかしめ固定されているこ
   とを特徴とする圧力検出装置。
2. 【請求項２】 凹部を有するハウジング本体（１、２）
   と、 このハウジング本体（１、２）の前記凹部内に接着固定
   された回路基板（７）と、 前記ハウジング本体（１、２）の前記凹部内に配置され
   たセンサチップ（４）と、 前記回路基板（７）と前記センサチップ（４）とを電気
   接続するワイヤ（８）と、 一部が外部に露出するコネクタピン（１１ｃ）を有する
   樹脂製のコネクタケース（１１）とを有し、 前記コネクタケース（１１）は、前記回路基板（７）及
   び前記センサチップ（４）及び前記ワイヤ（８）が前記
   凹部内部に収納されると共に前記コネクタピン（１１
   ｃ）と前記センサチップ（４）が電気接続されて外部と
   の信号伝達が可能な状態で前記凹部を閉鎖するように前
   記ハウジング本体（１、２）との間でかしめ固定される
   ものであって、 前記コネクタケース（１１）と前記ハウジング本体
   （１、２）は、少なくとも前記コネクタケース（１１）
   の回転を抑制するためのかしめ補助手段（１１ｂ、１１
   ｂ’、１１ｂ''、１３ａ）を有してかしめ固定されてい
   ることを特徴とする圧力検出装置。
3. 【請求項３】 前記かしめ補助手段（１１ｂ、１１
   ｂ’、１１ｂ''、１３ａ）は、前記コネクタケース（１
   １）若しくは前記ハウジング本体（１、２）に設けられ
   た凹部（１１ｂ、１１ｂ’、１１ｂ''）及び凸部（１３
   ａ）であることを特徴とする請求項２に記載の圧力検出
   装置。