JP2005249512A - Pressure detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハウジング内に収納されたセンシング部に、受圧ダイアフラムからハウジングのパイプ部に収納されている棒状の圧力伝達部材を介して圧力を印加するようにした圧力検出装置に関する。 The present invention relates to a pressure detection device in which pressure is applied to a sensing unit housed in a housing from a pressure receiving diaphragm via a bar-shaped pressure transmission member housed in a pipe part of the housing.
従来の一般的なこの種の圧力検出装置は、圧力に応じた信号を出力するセンシング部をハウジングに収納するとともに、このセンシング部に圧力を伝達するための棒状の圧力伝達部材をハウジング内に収納したものである。センシング部としては歪みゲージなどが採用される（たとえば、特許文献１参照）。 A conventional general pressure detection device of this type accommodates a sensing portion that outputs a signal corresponding to pressure in a housing, and a rod-shaped pressure transmission member for transmitting pressure to the sensing portion. It is a thing. A strain gauge or the like is employed as the sensing unit (see, for example, Patent Document 1).
ここで、ハウジングにおいては、センシング部の収納部位からパイプ状をなして突出するパイプ部が備えられており、このパイプ部の突出先端部の開口部には、当該開口部を遮蔽するように受圧ダイアフラムが溶接されて固定されている。 Here, the housing is provided with a pipe portion that protrudes in a pipe shape from the storage portion of the sensing portion, and the opening at the projecting tip portion of the pipe portion receives pressure so as to shield the opening. The diaphragm is fixed by welding.
そして、圧力伝達部材は、一端部がセンシング部側に位置し他端部が受圧ダイアフラム側に位置するように、ハウジングのパイプ部内に収納されるようになっている。こうして、受圧ダイアフラムが受けた圧力を圧力伝達部材を介してセンシング部に伝達することにより圧力の検出を行うようにしている。
ところで、本発明者が試作検討したところ、上記した従来の圧力検出装置において次のような問題が生じることがわかった。図５は、本発明者の試作品としての圧力検出装置を示す概略断面図である。 By the way, when the present inventor examined the prototype, it was found that the following problems occur in the above-described conventional pressure detection device. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a pressure detection device as a prototype of the inventor.
この図５に示される圧力検出装置は、被測定体であるエンジンブロック２００の燃焼室２２０内の圧力（筒内圧）を検出する燃焼圧センサとして適用可能なものである。
The pressure detection device shown in FIG. 5 is applicable as a combustion pressure sensor that detects the pressure (in-cylinder pressure) in the
この圧力検出装置は、大きくは、エンジンブロック２００に取付可能なハウジング１０と、ハウジング１０に収納され圧力に応じた信号を出力するセンシング部２０と、ハウジング１０のパイプ部１０ｃ内に収納されセンシング部２０に圧力を伝達する棒状の圧力伝達部材８０と、センシング部２０からの信号を取り出すためのコネクタケース４００とを備える。
The pressure detection device is roughly divided into a
金属製のハウジング１０におけるパイプ部１０ｃは、センシング部２０の収納部位からパイプ状をなして突出しており、その突出先端部には、当該突出先端部の開口部１０ｄを遮蔽するように受圧ダイアフラム１３が溶接されて固定されている。
The
このパイプ部１０ｃは、被測定体であるエンジンブロック２００に設けられた取付穴２１０に挿入され、その突出先端部が受圧ダイアフラム１３を介して当該取付穴２１０の内面に当たってシールされている。また、ここでは、パイプ部１０ｃの外周面にネジ部１１が形成されており、取付穴２１０にネジ結合されるようになっている。
The
また、圧力伝達部材８０は、一端部がセンシング部２０側に位置し他端部が受圧ダイアフラム１３側に位置するように、ハウジング１０のパイプ部１０ｃ内に収納されている。そして、図５中の白抜き矢印Ｙに示すように、エンジンの燃焼室２２０からの圧力が、受圧ダイアフラムに印加され、圧力伝達部材８０を介してセンシング部２０に伝達することにより圧力の検出が行われるようになっている。
The
ここでは、センシング部２０は、印加された圧力に応じた信号を出力するものであれば
特に限定されないが、例えば、半導体基板にゲージ抵抗を形成したものを用いることができる。
Here, the
そして、図５に示されるように、このセンシング部２０には、炭素鋼等の鋼材からなる半球２０ａが接合され、この半球２０ａを介してセンシング部２０は、圧力伝達部材８０により押されるようになっている。
As shown in FIG. 5, a
また、コネクタケース４００は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等からなるコネクタプラグ４１０にターミナル４２０およびプレート４３０をインサート成形にて一体化させたものである。このコネクタケース４００を外部の配線部材に結合することにより、圧力検出装置の信号を外部へ取り出すことが可能となる。
The
また、センシング部２０とターミナル４２０の一端側とは、金やアルミニウムなどのボンディングワイヤ２０ｂによって結線され、電気的に接続されている。そして、コネクタケース４００とハウジング１０とは、コネクタケース４００のプレート４３０とハウジング１０とを溶接したりかしめたりするなどにより接合されている。
In addition, the
この図５に示されるような圧力検出装置は、たとえば、次のようにして作ることができる。コネクタケース４００に対して、半球２０ａが一体化されたセンシング部２０を搭載し、ワイヤボンディングを行ってセンシング部２０とターミナル４２０とを結線する。
The pressure detection device as shown in FIG. 5 can be made as follows, for example. The
続いて、このものを圧力伝達部材８０が挿入されたハウジング１０と一体化させ、溶接やかしめ等により固定する。こうして、センシング部２０がハウジング１０に収納され、圧力検出装置ができあがる。
Subsequently, this is integrated with the
この圧力検出装置は、エンジンブロック２００に対して、図５に示されるように、ネジ結合され取り付けられる。このとき、上述したように、パイプ部１０ｃの突出先端部が取付穴２１０の内面に当たってシールされる。
As shown in FIG. 5, this pressure detection device is attached to the
この状態にて、受圧ダイアフラム１３に筒内圧が印加されると、圧力伝達部材８０その長手方向に変位し、筒内圧は圧力伝達部材８０、半球２０ａを介してセンシング部２０に印加される。そして、センシング部２０では、印加された圧力に応じた信号が出力され、その信号は、ボンディングワイヤ２０ｂから、ターミナル４２０を介して外部へ取り出される。こうして、筒内圧の検出が行われる。
When in-cylinder pressure is applied to the
このような試作品としての圧力検出装置においては、上記被測定体への取り付け方法に示したように、ハウジング１０のパイプ部１０ｃを、被測定体２００に設けられた取付穴２１０に挿入し、当該パイプ部１０ｃの突出先端部を受圧ダイアフラム１３を介して当該取付穴２１０の内面に当ててシールする。このとき、この接触により、反発力が発生し、それがパイプ部１０ｃを長手方向に圧縮させる圧縮力となる。
In such a pressure detection device as a prototype, as shown in the attachment method to the measured object, the
パイプ部１０ｃが長手方向に圧縮されると、その圧縮力は、パイプ部１０ｃ内部に収納されている圧力伝達部材８０にも作用する。その結果、圧力伝達部材８０がセンシング部２０を押すことになり、センシング部２０からは異常な出力が発生することになる。
When the
そこで、本発明は上記問題に鑑み、ハウジング内に収納されたセンシング部に、受圧ダイアフラムからハウジングのパイプ部に収納されている棒状の圧力伝達部材を介して圧力を印加するようにした圧力検出装置において、パイプ部を被測定体の取付穴に挿入したときにパイプ部の長手方向への圧縮に伴って圧力伝達部材がセンシング部を押すことを極力防止できるようにすることを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a pressure detection device that applies pressure to a sensing unit housed in a housing from a pressure receiving diaphragm via a rod-shaped pressure transmission member housed in a pipe portion of the housing. The purpose of the present invention is to prevent the pressure transmission member from pushing the sensing part as much as possible when the pipe part is inserted into the mounting hole of the object to be measured and compressed in the longitudinal direction of the pipe part.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ハウジング（１０）と、ハウジング（１０）に収納され、圧力に応じた信号を出力するセンシング部（２０）と、ハウジング（１０）のうちセンシング部（２０）の収納部位から突出するパイプ状をなすパイプ部（１０ｃ）と、パイプ部（１０ｃ）の突出先端部の開口部（１０ｄ）に対して当該開口部（１０ｄ）を遮蔽するように溶接されて固定された受圧ダイアフラム（１３）と、パイプ部（１０ｃ）内に、一端部がセンシング部（２０）側に位置し他端部が受圧ダイアフラム（１３）側に位置するように収納された棒状の圧力伝達部材（８０）とを備え、受圧ダイアフラム（１３）が受けた圧力を圧力伝達部材（８０）を介してセンシング部（２０）に伝達することにより圧力の検出を行うようにした圧力検出装置において、パイプ部（１０ｃ）は、内側に位置する内側パイプ（１１ｃ）と内側パイプ（１１ｃ）の外側に位置して内側パイプ（１１ｃ）に固定された外側パイプ（１２ｃ）との２重管構造となっており、パイプ部（１０ｃ）の突出先端部では、内側パイプ（１１ｃ）の端部の開口部に対して受圧ダイアフラム（１３）が溶接されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there are provided a housing (10), a sensing unit (20) housed in the housing (10) and outputting a signal corresponding to pressure, and a housing (10). Of these, the opening (10d) is shielded from the pipe-shaped pipe portion (10c) protruding from the storage portion of the sensing portion (20) and the opening (10d) at the protruding tip of the pipe portion (10c). The pressure receiving diaphragm (13) welded and fixed in this manner, and the pipe portion (10c), one end portion is located on the sensing portion (20) side and the other end portion is located on the pressure receiving diaphragm (13) side. A rod-shaped pressure transmission member (80) housed therein, and the pressure received by the pressure receiving diaphragm (13) is transmitted to the sensing unit (20) via the pressure transmission member (80) to detect the pressure. In the pressure detecting device configured to perform the above, the pipe portion (10c) includes an inner pipe (11c) located on the inner side and an outer pipe (11c) located outside the inner pipe (11c) and fixed to the inner pipe (11c). 12c), and the pressure receiving diaphragm (13) is welded to the opening at the end of the inner pipe (11c) at the protruding tip of the pipe (10c). It is a feature.
それによれば、ハウジング（１０）のパイプ部（１０ｃ）を、被測定体（２００）に設けられた取付穴（２１０）に挿入し、当該パイプ部（１０ｃ）の突出先端部を当該取付穴（２１０）の内面に当ててシールするにあたって、パイプ部（１０ｃ）の突出先端部における外側パイプ（１２ｃ）の端部を当該取付穴（２１０）の内面に当ててシールすることができる。 According to this, the pipe part (10c) of the housing (10) is inserted into the mounting hole (210) provided in the measured body (200), and the protruding tip part of the pipe part (10c) is inserted into the mounting hole ( 210), the end portion of the outer pipe (12c) at the projecting tip of the pipe portion (10c) can be applied to the inner surface of the mounting hole (210) for sealing.
このとき、外側パイプ（１２ｃ）には、当該外側パイプ（１２ｃ）の長手方向に外側パイプ（１２ｃ）が圧縮されるように圧縮力がかかるが、この圧縮力は、内側パイプ（１１ｃ）にはほとんど作用しないものにできる。そのため、内側パイプ（１１ｃ）の内部に収納されている圧力伝達部材（８０）にも、当該圧縮力はほとんど作用しない。 At this time, a compressive force is applied to the outer pipe (12c) so that the outer pipe (12c) is compressed in the longitudinal direction of the outer pipe (12c). This compressive force is applied to the inner pipe (11c). Can be something that doesn't work. Therefore, the compression force hardly acts on the pressure transmission member (80) housed inside the inner pipe (11c).
つまり、本発明によれば、ハウジング（１０）内に収納されたセンシング部（２０）に、受圧ダイアフラム（１３）からハウジング（１０）のパイプ部（１０ｃ）に収納されている棒状の圧力伝達部材（８０）を介して圧力を印加するようにした圧力検出装置において、パイプ部（１０ｃ）を被測定体（２００）の取付穴（２１０）に挿入したときにパイプ部（１０ｃ）の長手方向への圧縮に伴って圧力伝達部材（８０）がセンシング部（２０）を押すことを極力防止できる。 In other words, according to the present invention, the rod-shaped pressure transmission member housed in the pipe part (10c) of the housing (10) from the pressure receiving diaphragm (13) to the sensing part (20) housed in the housing (10). (80) In the pressure detection device adapted to apply pressure via (80), when the pipe part (10c) is inserted into the mounting hole (210) of the measured object (200), the pipe part (10c) is moved in the longitudinal direction. It is possible to prevent the pressure transmission member (80) from pushing the sensing unit (20) as much as possible.
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の圧力検出装置において、パイプ部（１０ｃ）の根元部寄りの部位にて内側パイプ（１１ｃ）と外側パイプ（１２ｃ）とは接合され固定されていることを特徴としている。
In the invention according to
それによれば、パイプ部（１０ｃ）の根元部寄りの部位が外側パイプ（１２ｃ）の固定端となるため、外側パイプ（１２ｃ）においてその長手方向の圧縮によって変形する部分の長さを大きく採ることができる。そのため、内側パイプ（１１ｃ）へ作用する圧縮力を緩和するためには好ましい。 According to this, since the part near the base part of the pipe part (10c) becomes the fixed end of the outer pipe (12c), the length of the part of the outer pipe (12c) that is deformed by the compression in the longitudinal direction is taken large. Can do. Therefore, it is preferable for relieving the compressive force acting on the inner pipe (11c).
ここで、請求項３に記載の発明のように、請求項１または請求項２に記載の圧力検出装置においては、パイプ部（１０ｃ）の突出先端部では、内側パイプ（１１ｃ）の端部が外側パイプ（１２ｃ）の端部から突出しているものにできる。
Here, as in the invention according to claim 3, in the pressure detection device according to
また、請求項４に記載の発明のように、請求項１〜請求項３に記載の圧力検出装置において、センシング部（２０）は、一端側が開口部（２２）、他端側がダイアフラム（２３）である中空筒状の金属ステム（２１）と、この金属ステム（２１）のダイアフラム（２３）の表面に設けられた歪みゲージ（３０）とからなるものにできる。 Further, as in the invention according to claim 4, in the pressure detecting device according to claims 1 to 3, the sensing portion (20) has an opening (22) at one end and a diaphragm (23) at the other end. A hollow cylindrical metal stem (21) and a strain gauge (30) provided on the surface of the diaphragm (23) of the metal stem (21).
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一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
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、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は、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings for the sake of simplicity.
図１は、本発明の実施形態に係る圧力検出装置１００の概略断面構成を示す図である。また、図２は、図１に示される圧力検出装置１００を、被測定体としての自動車のエンジンブロック２００に取り付けた状態を示す部分断面図であり、図３は、パイプ部１０ｃの分解断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a
この圧力検出装置１００は、用途限定するものではないが、ハウジング１０のパイプ部１０ｃを被測定体としての自動車のエンジンブロック２００における取付穴としてのネジ穴２１０にネジ結合して取り付けられ、燃焼室２２０内の圧力（筒内圧）を検出するセンサとして適用したものである。なお、図１では、パイプ部１０ｃの長さは短めにデフォルメしてある。
Although this
ハウジング１０は、円筒状の第１の分割部１０ａとこの第１の分割部１０ａよりも細いパイプ部１０ｃを有する第２の分割部１０ｂとからなり、これら両分割部１０ａ、１０ｂは、切削や冷間鍛造等により加工された金属製のものである。
The
たとえば、ハウジング１０すなわち両分割部１０ａ、１０ｂはステンレスなどから構成されるもので、第１の分割部１０ａの端部を第２の分割部１０ｂに設けられた拡径部に圧入することにより、両分割部１０ａ、１０ｂは一体に固定されている。
For example, the
なお、ハウジング１０における各分割部１０ａ、１０ｂは圧入により互いに固定されているもの以外にも、たとえば、溶接や接着あるいはネジ結合などにより、互いに固定されたものであってもよい。
The divided
ハウジング１０におけるパイプ部１０ｃの外周面には、被測定体としての上記エンジンブロック２００にネジ結合可能なネジ部１１が形成されている。ここで、ハウジング１０のパイプ部１０ｃは、エンジンブロック２００に形成されたネジ穴２１０に挿入され、ネジ部１１を介して取り付けられる。
On the outer peripheral surface of the
ハウジング１０における第１の分割部１０ａの内部には、圧力に応じた信号を出力するセンシング部２０が取り付けられており、それにより、センシング部２０は、ハウジング１０に収納されている。
A
ここでは、センシング部２０は、一端側が開口部２２、他端側がダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、この金属ステム２１のダイアフラム２３の表面にガラス溶着などによって設けられた歪みゲージ３０とからなる。
Here, the
金属ステム２１は、中空円筒形状に加工された金属製の部材であり、ハウジング１０における第１の分割部１０ａの中空部に圧入されて固定されている。なお、本実施形態において、金属ステム２１はハウジング１０に対してネジ結合されるものであってもよい。
The metal stem 21 is a metal member processed into a hollow cylindrical shape, and is press-fitted and fixed in the hollow portion of the first divided
ここでは、図１に示されるように、金属ステム２１は、第１の分割部１０ａにおける第２の分割部１０ｂとの圧入部側の端部寄りに、金属ステム２１の開口部２２を位置させ、第１の分割部１０ａにおける第２の分割部１０ｂとの圧入部側の端部とは反対側の端部寄りに、金属ステム２１のダイアフラム２３を位置させている。
Here, as shown in FIG. 1, the
この歪みゲージ３０は、たとえば、ブリッジ回路などが形成されたシリコン半導体チップなどからなるもので、圧力によって金属ステム２１のダイアフラム２３が変形したとき、この変形に応じた抵抗値変化を電気信号に変換して出力する機能する。そして、これら金属ステム２１のダイアフラム２３および歪みゲージ３０が、圧力検出装置１００の基本性能を左右する。
The
ここで、金属ステム２１を構成する金属材料には、超高圧を受けることから高強度であること、及び、Ｓｉ半導体などからなる歪みゲージ３０を低融点ガラスにより接合することなどのため、低熱膨張係数であることが求められ、具体的には、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏまたはＦｅ、Ｎｉを主体とし、析出強化材料としてＴｉ、Ｎｂ、Ａｌまたは、Ｔｉ、Ｎｂが加えられた材料を選定し、プレス、切削や冷間鍛造などにより形成できる。
Here, the metal material constituting the
また、ハウジング１０の内部において、金属ステム２１のダイアフラム２３の外周には、セラミック基板などからなる第１の回路基板４０が設けられている。そして、歪みゲージ３０と第１の回路基板４０とは、アルミニウム（Ａｌ）などからなるボンディングワイヤ４２により結線され、電気的に接続されている。
In the
また、第１の回路基板４０における歪みゲージ３０とのワイヤボンディング面には、たとえばセラミック基板などからなる第２の回路基板５０が対向して配置されている。この第２の回路基板５０における第１の回路基板４０との対向面には、ＩＣチップ４４が接着されて搭載されている。
In addition, a
このＩＣチップ４４は、歪みゲージ３０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たものであり、第２の回路基板５０とはボンディングワイヤ４２を介して電気的に接続されている。そして、これら第１および第２の回路基板４０、５０は、両回路基板４０、５０間に介在するスプリング４５により電気的に接続されている。
The
ここで、スプリング４５は導電性の弾性体であり、たとえば、第１および第２の回路基板４０、５０の一方にろう付けやはんだ付けされ、他方には接触することによって、両回路基板４０、５０の導通が実現されている。
Here, the
また、第２の回路基板５０における第１の回路基板４０側とは反対側の面には、ターミナル６１を有するコネクタケース７０が設けられている。コネクタケース７０はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂などからなるもので、ターミナル６１はコネクタケース７０にインサート成形などにより一体化されている。
A
そして、ターミナル６１と第２の回路基板５０とは導電性接続部材６３を介して電気的に接続されている。この導電性接続部材６３としては、たとえばゴム中に導電性のピンが異方性を持って多数配列されたもの、あるいは、スプリング、あるいは、導電性接着剤などを採用することができる。
The terminal 61 and the
また、ハウジング１０の端部１２をコネクタケース７０にかしめることにより、コネクタケース７０とハウジング１０とは一体に固定されている。そして、ターミナル６１は自動車のＥＣＵなどへ配線部材を介して電気的に接続可能となっている。
Further, by crimping the
一方、図１に示されるように、ハウジング１０全体でみると、ハウジング１０における第２の分割部１０ｂに設けられているパイプ部１０ｃは、センシング部２０の収納部位からパイプ状をなして突出するものとなっている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, when viewed as a whole of the
そして、このパイプ部１０ｃの突出先端部の開口部１０ｄには、当該開口部１０ｄを遮蔽するように、金属製の受圧ダイアフラム１３が溶接されて固定されている。具体的に、受圧ダイアフラム１３はステンレスなどからなるものにできる。
A metal
また、パイプ部１０ｃ内には、一端部がセンシング部２０側に位置し他端部が受圧ダイアフラム１３側に位置するように金属製棒状の圧力伝達部材８０が収納されている。
In addition, a metal rod-shaped
ここで、圧力伝達部材８０の一端部は、センシング部２０としての金属ステム２１の開口部２２から金属ステム２１内へ挿入され、金属ステム２１のダイアフラム２３に荷重を与えた状態で接触している。一方、圧力伝達部材８０の他端部は受圧ダイアフラム１３に荷重を与えた状態で接触している。
Here, one end of the
こうして、受圧ダイアフラム１３が受けた圧力は、圧力伝達部材８０を介してセンシング部２０に伝達され、圧力の検出が行われるようになっている。
Thus, the pressure received by the
このような本圧力検出装置１００において、本実施形態では、パイプ部１０ｃは、内側に位置する内側パイプ１１ｃと内側パイプ１１ｃの外側に位置して内側パイプ１１ｃに固定された外側パイプ１２ｃとの２重管構造となっている。そして、パイプ部１０ｃの突出先端部では、内側パイプ１１ｃの端部の開口部に対して受圧ダイアフラム１３が溶接されている。
In the present
このような２重管構造をなすパイプ部１０ｃは、次のようにして作ることができる。図３（ａ）に示されるように、外側パイプ１２ｃを持たない状態の第２の分割部１０ｂを用意する。
The
そして、この第２の分割部１０ｂにおける内側パイプ１１ｃに、図３（ｂ）に示される外側パイプ１２ｃを挿入し、両者を溶接やろう付けで接合固定するとともに、内側パイプ１１ｃの先端部に受圧ダイアフラム１３を溶接する。こうして、パイプ部１０ｃを作製することができる。
Then, the
ここで、図１、図２に黒丸Ｋにて示されるように、パイプ部１０ｃの根元部寄りの部位にて内側パイプ１１ｃと外側パイプ１２ｃとは接合され固定されている。図１、図２中の黒丸Ｋは、これら両パイプ１１ｃ、１２ｃの接合部Ｋを示すものであり、この接合部Ｋは、上記した溶接やろう付けなどにより構成されたものである。
Here, as indicated by black circles K in FIGS. 1 and 2, the
かかる構成を有する圧力検出装置１００の組付方法の一例について、述べる。まず、歪みゲージ３０が接合された金属ステム２１を、ハウジング１０における第１の分割部１０ａに圧入して固定する。
An example of a method for assembling the
次に、第１の回路基板４０を金属ステム２１の外周に配置し、第１の回路基板４０と歪みゲージ３０との間をボンディングワイヤ４２により結線する。そして、第１の回路基板４０と、ＩＣチップ４４がワイヤボンド実装された第２の回路基板５０とをスプリング４５を介して接続する。
Next, the
続いて、コネクタケース７０をハウジング１０における第１の分割部１０ａに組み付け、ハウジング１０の端部１２をかしめることにより、コネクタケース７０とハウジング１０における第１の分割部１０ａとを固定する。それとともに、ターミナル６１と第２の回路基板５０とを導電性接続部材６３を介して接続する。
Subsequently, the
こうして、センシング部２０および両回路基板４０、５０が設けられた第１の分割部１０ａと、コネクタケース７０とが一体に組み付けられる。
Thus, the first divided
また、一方で、ハウジング１０における第２の分割部１０ｂにおけるパイプ部１０ｃの開口部１０ｄにおいて、内側パイプ１１ｃの端部に受圧ダイアフラム１３を溶接して固定するとともに、内側パイプ１１ｃの外側に外側パイプ１２ｃを配置し、溶接などにより接合固定する。
On the other hand, in the
次に、圧力伝達部材８０の一端部を金属ステム２１の開口部から挿入し圧力伝達部材８０の他端部をパイプ部１０ｃに挿入した状態で、ハウジング１０における第１の分割部１０ａと第２の分割部１０ｂとを圧入させることで、一体化する。こうして、上記図１に示される圧力検出装置１００が完成する。
Next, in a state where one end portion of the
かかる圧力検出装置１００は、上記図２に示されるように、ハウジング１０のネジ部１１を介して、被測定体としてのエンジンブロック２００に形成されたネジ穴２１０に取り付けられることによって、当該エンジンブロック２００に接続固定される。
As shown in FIG. 2, the
このとき、図２に示されるように、パイプ部１０ｃの突出先端部における内側パイプ１１ｃの端部は取付穴２１０の内面に当てることなく、外側パイプ１２ｃの端部を当該取付穴２１０の内面における段差部に当ててシールすることができる。
At this time, as shown in FIG. 2, the end of the
もちろん、内側パイプ１１ｃおよび外側パイプ１２ｃにおけるこのようなシール構造は、当該シール部におけるエンジンブロック２００の取付穴２１０の段差部の穴径や、各パイプ１１ｃ、１２ｃの径や肉厚などを考慮して設計することによって、容易に実現できるものである。
Of course, such a seal structure in the
そして、燃焼室２２０内の圧力（筒内圧）が、図１、図２中の矢印Ｙに示されるように、受圧ダイアフラム１３に印加されると、圧力伝達部材８０を介してセンシング部２０に伝達される。すると、その圧力によって金属ステム２１のダイアフラム２３が変形し、この変形を歪みゲージ３０により電気信号に変換し、圧力検出を行うようにしている。そして、歪みゲージ３０からの信号は、ＩＣチップ４４にて処理され、ターミナル６１から外部へ出力される。
When the pressure in the combustion chamber 220 (in-cylinder pressure) is applied to the
ところで、本実施形態の圧力検出装置１００は、ハウジング１０と、ハウジング１０に収納され、圧力に応じた信号を出力するセンシング部２０と、ハウジング１０のうちセンシング部２０の収納部位から突出するパイプ状をなすパイプ部１０ｃと、パイプ部１０ｃの突出先端部の開口部１０ｄに対して当該開口部１０ｄを遮蔽するように溶接されて固定された受圧ダイアフラム１３と、パイプ部１０ｃ内に、一端部がセンシング部２０側に位置し他端部が受圧ダイアフラム１３側に位置するように収納された棒状の圧力伝達部材８０とを備え、受圧ダイアフラム１３が受けた圧力を圧力伝達部材８０を介してセンシング部２０に伝達することにより圧力の検出を行うようにしたものである。
By the way, the
そして、このような圧力検出装置１００において、本実施形態では、パイプ部１０ｃは、内側に位置する内側パイプ１１ｃと内側パイプ１１ｃの外側に位置して内側パイプ１１ｃに固定された外側パイプ１２ｃとの２重管構造となっており、パイプ部１０ｃの突出先端部では、内側パイプ１１ｃの端部の開口部に対して受圧ダイアフラム１３が溶接されていることを特徴としている。
And in such a
このような特徴する本圧力検出装置１００によれば、ハウジング１０のパイプ部１０ｃを、被測定体２００に設けられた取付穴２１０に挿入し、当該パイプ部１０ｃの突出先端部を当該取付穴２１０の内面に当ててシールするにあたって、図２に示したように、パイプ部１０ｃの突出先端部における内側パイプ１１ｃの端部は取付穴２１０の内面に当てることなく、外側パイプ１２ｃの端部を当該取付穴２１０の内面に受圧ダイアフラム１３を介して当ててシールすることができる。
According to the
このとき、外側パイプ１２ｃには、当該外側パイプ１２ｃの長手方向に外側パイプ１２ｃが圧縮されるように圧縮力がかかるが、この圧縮力は、内側パイプ１１ｃにはほとんど作用しないものにできる。そのため、内側パイプ１１ｃの内部に収納されている圧力伝達部材８０にも、当該圧縮力はほとんど作用しない。
At this time, a compressive force is applied to the
つまり、本実施形態によれば、ハウジング１０内に収納されたセンシング部２０に、受圧ダイアフラム１３からハウジング１０のパイプ部１０ｃに収納されている棒状の圧力伝達部材８０を介して圧力を印加するようにした圧力検出装置において、パイプ部１０ｃを被測定体２００の取付穴２１０に挿入したときにパイプ部１０ｃの長手方向への圧縮に伴って圧力伝達部材８０がセンシング部２０を押すことを極力防止できる。
That is, according to the present embodiment, pressure is applied to the
また、本実施形態では、圧力検出装置１００において、パイプ部１０ｃの根元部寄りの部位にて内側パイプ１１ｃと外側パイプ１２ｃとが接合され固定されていることも特徴としている。
In the present embodiment, the
それによれば、パイプ部１０ｃの根元部寄りの部位が外側パイプ１２ｃの固定端となるため、外側パイプ１２ｃにおいてその長手方向の圧縮によって変形する部分の長さを大きく採ることができる。そのため、内側パイプ１１ｃへ作用する圧縮力を緩和するためには好ましい。
According to this, since the portion near the base portion of the
ここで、本実施形態では、上記図２に示されるように、一例として、パイプ部１０ｃの突出先端部において、内側パイプ１１ｃの端部が外側パイプ１２ｃの端部から突出しているものにしている。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 2 described above, as an example, at the projecting tip portion of the
また、本実施形態では、上述したように、センシング部２０は、一端側が開口部２２、他端側がダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、この金属ステム２１のダイアフラム２３の表面に設けられた歪みゲージ３０とからなるものとしており、適切な圧力検出を可能としている。
In the present embodiment, as described above, the
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、図２に示されるように、パイプ部１０ｃの突出先端部において、内側パイプ１１ｃの端部が外側パイプ１２ｃの端部から突出していたが、これに限定されるものではない。図４は、内側パイプ１１ｃの端部および外側パイプ１２ｃの端部の位置関係に係る他の例を示す概略断面図である。
(Other embodiments)
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the end of the
図４（ａ）に示されるように、パイプ部１０ｃの突出先端部では、内側パイプ１１ｃの端部と外側パイプ１２ｃの端部とが同一面上に位置するものであってもよいし、図４（ｂ）に示されるように、外側パイプ１２ｃの端部が内側パイプ１１ｃの端部から突出しているものであってもよい。
As shown in FIG. 4A, at the projecting tip of the
また、上記実施形態に示される圧力検出装置１００においては、ハウジング１０は、ハウジング１０におけるセンシング部２０の取り付け部位と受圧ダイアフラム１３の固定部位との間で第１の分割部１０ａと第２の分割部１０ｂとに分割され、これら各分割部１０ａ、１０ｂが組み付けられて一体化されたものとなっているが、ハウジング１０は単一の成形体であってもよい。
Further, in the
また、センシング部としては、上述した金属ステム２１と歪みゲージ３０とから構成されるものに限定されるものではなく、圧力伝達部材８０から受けた圧力に応じた信号を出力するものであれば、かまわない。
In addition, the sensing unit is not limited to the above-described
要するに、本発明は、パイプ部１０ｃを有するハウジング１０にセンシング部２０を取り付け、パイプ部１０ｃの突出先端部の開口部１０ｄに受圧ダイアフラム１３を溶接し、パイプ部１０ｃ内に、一端部がセンシング部２０側に位置し他端部が受圧ダイアフラム１３側に位置するように、棒状の圧力伝達部材８０を収納してなる圧力検出装置において、パイプ部１０ｃを上述のように２重管構造としたことを要部とするものであり、それ以外の部分については適宜設計変更が可能である。
In short, the present invention attaches the
また、本発明の圧力検出装置は、上述したような燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出する燃焼圧センサとして適用されることに限定されないことはもちろんである。 Further, the pressure detection device of the present invention is not limited to being applied as a combustion pressure sensor for detecting the pressure in the combustion chamber (in-cylinder pressure) as described above.
１０……ハウジング、１０ｃ…ハウジングにおけるパイプ部、
１０ｄ…パイプ部の突出先端部の開口部、１１ｃ…パイプ部における内側パイプ、
１２ｃ…パイプ部における外側パイプ、１３…受圧ダイアフラム、
２０…センシング部、２１…金属ステム、２２…金属ステムの開口部、
２３…金属ステムのダイアフラム、３０…歪みゲージ、８０…圧力伝達部材。
10 ... Housing, 10c ... Pipe part in housing,
10d: an opening at the protruding tip of the pipe part, 11c: an inner pipe in the pipe part,
12c ... Outer pipe in the pipe part, 13 ... Pressure receiving diaphragm,
20 ... Sensing part, 21 ... Metal stem, 22 ... Metal stem opening,
23 ... Diaphragm of metal stem, 30 ... Strain gauge, 80 ... Pressure transmission member.
Claims (4)
前記ハウジング（１０）に収納され、圧力に応じた信号を出力するセンシング部（２０）と、
前記ハウジング（１０）のうち前記センシング部（２０）の収納部位から突出するパイプ状をなすパイプ部（１０ｃ）と、
前記パイプ部（１０ｃ）の突出先端部の開口部（１０ｄ）に対して当該開口部（１０ｄ）を遮蔽するように溶接されて固定された受圧ダイアフラム（１３）と、
前記パイプ部（１０ｃ）内に、一端部が前記センシング部（２０）側に位置し他端部が前記受圧ダイアフラム（１３）側に位置するように収納された棒状の圧力伝達部材（８０）とを備え、
前記受圧ダイアフラム（１３）が受けた圧力を前記圧力伝達部材（８０）を介して前記センシング部（２０）に伝達することにより圧力の検出を行うようにした圧力検出装置において、
前記パイプ部（１０ｃ）は、内側に位置する内側パイプ（１１ｃ）と前記内側パイプ（１１ｃ）の外側に位置して前記内側パイプ（１１ｃ）に固定された外側パイプ（１２ｃ）との２重管構造となっており、
前記パイプ部（１０ｃ）の突出先端部では、前記内側パイプ（１１ｃ）の端部の開口部に対して前記受圧ダイアフラム（１３）が溶接されていることを特徴とする圧力検出装置。 A housing (10);
A sensing unit (20) housed in the housing (10) and outputting a signal in accordance with pressure;
A pipe portion (10c) in the form of a pipe projecting from the storage portion of the sensing portion (20) in the housing (10);
A pressure receiving diaphragm (13) welded and fixed so as to shield the opening (10d) with respect to the opening (10d) of the projecting tip of the pipe portion (10c);
A rod-shaped pressure transmission member (80) housed in the pipe portion (10c) so that one end portion is located on the sensing portion (20) side and the other end portion is located on the pressure receiving diaphragm (13) side; With
In the pressure detection device configured to detect the pressure by transmitting the pressure received by the pressure receiving diaphragm (13) to the sensing unit (20) through the pressure transmission member (80),
The pipe portion (10c) is a double pipe composed of an inner pipe (11c) positioned inside and an outer pipe (12c) positioned outside the inner pipe (11c) and fixed to the inner pipe (11c). It has a structure
The pressure detecting device, wherein the pressure receiving diaphragm (13) is welded to the opening at the end of the inner pipe (11c) at the projecting tip of the pipe (10c).
The sensing unit (20) has a hollow cylindrical metal stem (21) having an opening (22) at one end and a diaphragm (23) at the other end, and the surface of the diaphragm (23) of the metal stem (21). The pressure detection device according to claim 1, wherein the pressure detection device comprises a strain gauge (30) provided on the pressure gauge.
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- 2004-03-03 JP JP2004058514A patent/JP2005249512A/en not_active Withdrawn
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