JP2005265796A

JP2005265796A - Pressure detecting device

Info

Publication number: JP2005265796A
Application number: JP2004082902A
Authority: JP
Inventors: Teruo Oda; 輝夫小田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain a suitable strain deformation by preventing a malfunction by a strain deformation in each diaphragm, in a pressure-detecting device that applies a pressure to a first diaphragm contained in a housing, from a second diaphragm provided on the surface of the housing through a pressure transmission member. <P>SOLUTION: The pressure-detecting device 100 comprises a sensing portion 20 having the first diaphragm 23 contained in the housing 10, the second diaphragm 13 provided on a projection point of the pipe 10c of the housing 10, and a rod-like pressure transmission member 80 contained in the pipe 10c where one end contacts the first diaphragm 23 and the other end contacts the second diaphragm 13. Globular members 91, 92 are fixed to both the ends of the pressure transmission member 80 respectively, and the curvature radiuses of the first diaphragm 23 and second diaphragm 13 at a maximum deformation are larger than the curvature radiuses of the globular members 91, 92 respectively contacting these diaphragms. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ハウジングの表面に設けられているダイアフラムから棒状の圧力伝達部材を介して、ハウジング内に収納されたセンシング部のダイアフラムに対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 that applies pressure from a diaphragm provided on a surface of a housing to a diaphragm of a sensing unit housed in the housing via a rod-shaped pressure transmission member.

従来より、この種の圧力検出装置としては、圧力を受圧するための第１のダイアフラムを有するとともに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内に収納し、ハウジングのパイプ部に棒状の圧力伝達部材を収納し、このパイプ部先端の開口部に第２のダイアフラムを有するものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。 Conventionally, as this type of pressure detection device, a sensing portion that has a first diaphragm for receiving pressure and outputs a signal corresponding to the pressure is housed in a housing, and a rod-like pressure is placed in a pipe portion of the housing. There has been proposed a housing that houses a transmission member and has a second diaphragm at the opening at the tip of the pipe (see, for example, Patent Document 1).

このものにおいては、圧力伝達部材は、パイプ部内において、一端部が第１のダイアフラムに接触し他端部が第２のダイアフラムに接触するように収納されており、第２のダイアフラムが受けた圧力を、圧力伝達部材を介して第１のダイアフラム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。
特開５−３４２３１号公報 In this structure, the pressure transmission member is housed in the pipe portion so that one end thereof is in contact with the first diaphragm and the other end is in contact with the second diaphragm, and the pressure received by the second diaphragm. Is transmitted to the first diaphragm via the pressure transmission member to detect the pressure.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-34231

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。 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.

図３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。この圧力検出装置は、たとえば、自動車のエンジンブロックに取り付けられ、燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出するセンサとして適用することができるものである。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a pressure detection device as a prototype of the inventor. This pressure detection device is attached to, for example, an engine block of an automobile, and can be applied as a sensor that detects a pressure in a combustion chamber (cylinder pressure).

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 housing 10 includes a cylindrical first divided portion 10a and a second divided portion 10b having a pipe portion 10c that is thinner than the first divided portion 10a. It is made of metal processed by cold forging or the like.

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、被測定体としてのエンジンブロックに形成されたネジ穴に挿入され、ネジ部１１を介して取り付けられる。 On the outer peripheral surface of the pipe portion 10c in the housing 10, there is formed a screw portion 11 that can be screwed to the engine block as a measured object. Here, the pipe portion 10 c of the housing 10 is inserted into a screw hole formed in an engine block as a measured body, and is attached via the screw portion 11.

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が取り付けられている。ここでは、センシング部２０は、一端側が開口部２２、他端側が第１のダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、この金属ステム２１の第１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。 A sensing unit 20 that outputs a signal corresponding to the pressure is attached to the inside of the first divided portion 10 a of the housing 10. Here, the sensing unit 20 includes a hollow cylindrical metal stem 21 having an opening 22 on one end side and a first diaphragm 23 on the other end side, and glass welding or the like on the surface of the first diaphragm 23 of the metal stem 21. The strain gauge 30 is provided.

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。 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 portion 10 a in the housing 10.

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の第１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。 The strain gauge 30 is made of, for example, a silicon semiconductor chip on which a bridge circuit or the like is formed. When the first diaphragm 23 of the metal stem 21 is deformed by pressure, a change in resistance value corresponding to the deformation is an electric signal. Function to convert to output.

また、ハウジング１０の内部において、金属ステム２１の第１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が設けられており、歪みゲージ３０と第１の回路基板４０とは、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 housing 10, a first circuit board 40 made of a ceramic substrate or the like is provided on the outer periphery of the first diaphragm 23 of the metal stem 21, and the strain gauge 30, the first circuit board 40, and the like are provided. Are connected by a bonding wire 42 and are electrically connected.

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、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、ボンディングワイヤ４２を介してＩＣチップ４４が実装されている。そして、これら第１および第２の回路基板４０、５０は、スプリング４５により電気的に接続されている。 In addition, a second circuit board 50 made of a ceramic substrate or the like is disposed on the wire bonding surface of the first circuit board 40 with the strain gauge 30 so as to face the wire gauge. An IC chip 44 is mounted on the surface of the second circuit board 50 facing the first circuit board 40 via bonding wires 42. The first and second circuit boards 40 and 50 are electrically connected by a spring 45.

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がインサート成形などにより一体化されてなるコネクタケース７０が設けられている。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。 Further, a connector case 70 in which a terminal 61 is integrated by insert molding or the like is provided on the surface of the second circuit board 50 opposite to the first circuit board 40 side. The terminal 61 and the second circuit board 50 are electrically connected via the conductive connection member 63.

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 end portion 12 of the housing 10 to the connector case 70, the connector case 70 and the housing 10 are fixed integrally. The terminal 61 can be electrically connected to an ECU of an automobile via a wiring member.

一方、図３に示されるように、ハウジング１０全体でみると、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の第１のダイアフラム２３の収納部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. 3, in the housing 10 as a whole, the pipe portion 10 c provided in the second divided portion 10 b has a pipe shape from the housing portion portion of the first diaphragm 23 of the sensing portion 20. It is what protrudes.

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、金属製の第２のダイアフラム１３が溶接などにより固定されている。 And the metal 2nd diaphragm 13 is being fixed to the opening part 10d of the protrusion front-end | tip part of this pipe part 10c by welding etc. so that the said opening part 10d may be shielded.

また、パイプ部１０ｃ内には、金属製棒状の圧力伝達部材８０が収納されている。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の第１のダイアフラム２３に接触している。一方、圧力伝達部材８０の他端部は第２のダイアフラム１３に接触している。 A metal rod-shaped pressure transmission member 80 is housed in the pipe portion 10c. Here, one end of the pressure transmission member 80 is inserted into the metal stem 21 from the opening 22 of the metal stem 21 as the sensing unit 20 and is in contact with the first diaphragm 23 of the metal stem 21. On the other hand, the other end of the pressure transmitting member 80 is in contact with the second diaphragm 13.

こうして、第２のダイアフラム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の第１のダイアフラム２３に伝達され、センシング部２０において圧力の検出が行われるようになっている。 Thus, the pressure received by the second diaphragm 13 is transmitted to the first diaphragm 23 of the sensing unit 20 via the pressure transmission member 80, and the pressure is detected in the sensing unit 20.

ところで、このような圧力検出装置においては、第１および第２のダイアフラム２３、１３にて歪み変形の阻害が発生する。図４は、そのダイアフラムにおける歪み変形の阻害の様子を具体的に示す拡大断面図である。 By the way, in such a pressure detection device, the first and second diaphragms 23 and 13 inhibit the distortion. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view specifically showing the state of distortion deformation inhibition in the diaphragm.

第２のダイアフラム１３に圧力が加わっていない状態すなわち静止状態では、図４（ａ）に示されるように、棒状の圧力伝達部材８０の一端部の端面と第１のダイアフラム２３の裏面とが面接触の状態にある。 In a state where no pressure is applied to the second diaphragm 13, that is, in a stationary state, as shown in FIG. 4A, the end surface of one end of the rod-shaped pressure transmission member 80 and the back surface of the first diaphragm 23 are surfaces. In contact.

ここで、第２のダイアフラム１３に圧力が印加されると、図４（ｂ）に示されるように、圧力伝達部材８０によって第１のダイアフラム２３が押され、第１のダイアフラム２３は、圧力伝達部材８０とは反対側に凸となるように歪み変形する。 Here, when a pressure is applied to the second diaphragm 13, as shown in FIG. 4B, the first diaphragm 23 is pushed by the pressure transmission member 80, and the first diaphragm 23 transmits the pressure. It is distorted and deformed so as to protrude to the opposite side to the member 80.

このとき、歪み変形した第１のダイアフラム２３の裏面と圧力伝達部材８０の一端部の端面との接触においては、図４（ｂ）に示されるように隙間が生じ、圧力伝達部材８０の一端部端面の角部によって、第１のダイアフラム２３における歪み変形の阻害が発生する。 At this time, in the contact between the back surface of the deformed first diaphragm 23 and the end surface of one end of the pressure transmission member 80, a gap is generated as shown in FIG. The distortion of the first diaphragm 23 is inhibited by the corners of the end face.

なお、この図４では、第１のダイアフラム２３側について歪み変形の阻害の様子が示されているが、たとえば、第２のダイアフラム１３が圧力伝達部材８０の他端部を押すとき、図４（ｂ）と同様の歪み変形が第２のダイアフラム１３に発生するため、第１のダイアフラム２３側と同様の問題が、第２のダイアフラム１３側についても言える。 In FIG. 4, the state of inhibition of distortion deformation is shown on the first diaphragm 23 side. For example, when the second diaphragm 13 presses the other end of the pressure transmission member 80, FIG. Since the same distortion deformation as in b) occurs in the second diaphragm 13, the same problem as that on the first diaphragm 23 side can be said on the second diaphragm 13 side.

さらに、図４（ａ）に示されるように、第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向へ延びる側壁の内面と、圧力伝達部材８０の一端部との間は、圧力伝達部材８０の変位を円滑に実現するために隙間を有している。なお、ここでは、上記側壁とは、金属ステム２１の中空部の内面である。 Further, as shown in FIG. 4A, the displacement of the pressure transmission member 80 is between the inner surface of the side wall extending in the direction orthogonal to the pressure receiving surface of the first diaphragm 23 and one end of the pressure transmission member 80. In order to realize smoothly, a gap is provided. In addition, the said side wall is an inner surface of the hollow part of the metal stem 21 here.

そのため、図４（ｂ）に示されるように、圧力伝達部材８０の傾きが生じやすくなり、このような圧力伝達部材８０の傾きが生じた場合、圧力伝達部材８０の一端部と第１のダイアフラム２３との接触位置がずれることになる。それによって、圧力伝達部材８０を介した圧力の適切な伝達や、第１のダイアフラム２３の変形度合が変わってしまうことになる。 Therefore, as shown in FIG. 4B, the pressure transmission member 80 is easily inclined, and when such a pressure transmission member 80 is inclined, one end of the pressure transmission member 80 and the first diaphragm are formed. The contact position with 23 will shift. As a result, appropriate transmission of pressure via the pressure transmission member 80 and the degree of deformation of the first diaphragm 23 change.

また、この圧力伝達部材８０のずれによる問題は、第２のダイアフラム１３側についても同様に影響する。第２のダイアフラム１３側にて圧力伝達部材８０がずれた場合、第２のダイアフラムの歪み変形を圧力伝達部材へ適切に伝達することが困難になる。ここでは、第２のダイアフラム１３の受圧面と直交する方向へ延びる側壁の内面とは、パイプ部１０ｃの内面である。 Further, the problem due to the displacement of the pressure transmission member 80 similarly affects the second diaphragm 13 side. When the pressure transmission member 80 is displaced on the second diaphragm 13 side, it is difficult to appropriately transmit the strain deformation of the second diaphragm to the pressure transmission member. Here, the inner surface of the side wall extending in the direction orthogonal to the pressure receiving surface of the second diaphragm 13 is the inner surface of the pipe portion 10c.

このことについて、ダイアフラム１３、２３の受圧面と直交する方向へ延びる側壁と、圧力伝達部材８０との間の隙間を実質的に無くすことが考えられるが、その場合、圧力伝達部材８０と当該側壁との摩擦力が大きくなって、圧力伝達部材８０の円滑な変位が阻害される。 In this regard, it is conceivable to substantially eliminate a gap between the side wall extending in a direction orthogonal to the pressure receiving surfaces of the diaphragms 13 and 23 and the pressure transmission member 80. In that case, the pressure transmission member 80 and the side wall are concerned. And the smooth displacement of the pressure transmission member 80 is hindered.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ハウジング内に収納された第１のダイアフラムに対して、ハウジングの表面に設けられている第２のダイアフラムから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、各ダイアフラムにおける歪み変形の阻害を防止し、良好な歪み変形を維持することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problem. The first diaphragm housed in the housing is connected to the second diaphragm provided on the surface of the housing via a rod-shaped pressure transmission member. An object of the present invention is to prevent strain deformation in each diaphragm and maintain good strain deformation in a pressure detection device that applies pressure.

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、圧力を受圧するための第１のダイアフラム（２３）を有するとともに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）のうち第１のダイアフラム（２３）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）を遮蔽するように固定された第２のダイアフラム（１３）と、パイプ部（１０ｃ）内に、一端部が第１のダイアフラム（２３）に接触し他端部が第２のダイアフラム（１３）に接触するように収納された棒状の圧力伝達部材（８０）とを備え、第２のダイアフラム（１３）が受けた圧力を、圧力伝達部材（８０）を介して第１のダイアフラム（２３）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、次のような点を特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a housing (10) and a first diaphragm (23) which is housed in the housing (10) and receives pressure, and is adapted to the pressure. A sensing part (20) for outputting a signal, a pipe part (10c) forming a pipe shape protruding from the housing part of the first diaphragm (23) in the housing (10), and a protruding tip part of the pipe part (10c) A second diaphragm (13) fixed so as to shield the opening (10d) with respect to the opening (10d), and one end of the first diaphragm (23) in the pipe portion (10c). And a rod-shaped pressure transmission member (80) housed so that the other end contacts the second diaphragm (13), and the pressure received by the second diaphragm (13) By transmitting the wood first diaphragm via (80) (23), the pressure detection apparatus that detects the pressure, is characterized in the following points.

すなわち、本発明では、圧力伝達部材（８０）の一端部には第１の球状部材（９１）が固定され、他端部には第２の球状部材（９２）が固定されており、圧力伝達部材（８０）の一端部、他端部は、それぞれ、第１の球状部材（９１）、第２の球状部材（９２）を介して、第１のダイアフラム（２３）、第２のダイアフラム（１３）に接触しており、第１のダイアフラム（２３）の最大変形時の曲率半径は、第１の球状部材（９１）の曲率半径よりも大きく、第２のダイアフラム（１３）の最大変形時の曲率半径は、第２の球状部材（９２）の曲率半径よりも大きくなっていることを特徴としている。 That is, in the present invention, the first spherical member (91) is fixed to one end of the pressure transmission member (80), and the second spherical member (92) is fixed to the other end. One end and the other end of the member (80) are respectively connected to the first diaphragm (23) and the second diaphragm (13) via the first spherical member (91) and the second spherical member (92). ), And the radius of curvature of the first diaphragm (23) at the time of maximum deformation is larger than the radius of curvature of the first spherical member (91), and at the time of the maximum deformation of the second diaphragm (13). The radius of curvature is characterized by being larger than the radius of curvature of the second spherical member (92).

それによれば、第１のダイアフラム（２３）、第２のダイアフラム（１３）の歪む範囲において、各ダイアフラム（１３、２３）と各球状部材（９１、９２）との接触は、実質的に常に点接触の状態となる。 According to this, in the range where the first diaphragm (23) and the second diaphragm (13) are distorted, the contact between each diaphragm (13, 23) and each spherical member (91, 92) is substantially always a point. It becomes a state of contact.

そのため、本発明によれば、ハウジング（１０）内に収納された第１のダイアフラム（２３）に対して、ハウジング（１０）の表面に設けられている第２のダイアフラム（１３）から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、各ダイアフラム（１３、２３）における歪み変形の阻害を防止し、良好な歪み変形を維持することができる。 Therefore, according to the present invention, the rod-shaped pressure from the second diaphragm (13) provided on the surface of the housing (10) with respect to the first diaphragm (23) housed in the housing (10). In the pressure detection device configured to apply pressure via the transmission member (80), it is possible to prevent distortion deformation in each diaphragm (13, 23) and maintain good distortion deformation.

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、第１の球状部材（９１）の径は、第１の球状部材（９１）が第１のダイアフラム（２３）の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面と接する程度に、圧力伝達部材（８０）の径よりも大きいものであることを特徴としている。 Further, in the invention according to claim 2, in the pressure detecting device according to claim 1, the diameter of the first spherical member (91) is such that the first spherical member (91) is the first diaphragm (23). It is characterized by being larger than the diameter of the pressure transmission member (80) to the extent that it contacts the inner surface of the side wall extending in a direction orthogonal to the pressure receiving surface.

それによれば、第１の球状部材（９１）と、第１のダイアフラム（２３）の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面との接触部は、実質的に第１の球状部材（９１）の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となる。つまり、第１の球状部材（９１）と上記側壁との隙間をほぼ無くすとともに且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。 According to this, the contact portion between the first spherical member (91) and the inner surface of the side wall extending in the direction orthogonal to the pressure receiving surface of the first diaphragm (23) is substantially the first spherical member (91). It becomes the whole circumference part constituted by the diameter of or a part thereof. That is, the gap between the first spherical member (91) and the side wall can be substantially eliminated and the contact area between the two can be minimized.

そのため、棒状の圧力伝達部材（８０）が傾くのを極力防止できるとともに、第１の球状部材（９１）と上記側壁との摩擦を極力小さいものにできる。これらのことから、圧力伝達部材（８０）および第１の球状部材（９１）を介した圧力の印加による第１のダイアフラム（２３）の歪み変形特性を良好なものにでき、好ましい。 Therefore, the rod-shaped pressure transmission member (80) can be prevented from being tilted as much as possible, and the friction between the first spherical member (91) and the side wall can be minimized. From these facts, the strain deformation characteristics of the first diaphragm (23) by applying pressure through the pressure transmission member (80) and the first spherical member (91) can be improved, which is preferable.

また、請求項３に記載の発明のように、センシング部（２０）としては、一端側が開口部（２２）、他端側が第１のダイアフラム（２３）である中空筒状の金属ステム（２１）と、第１のダイアフラム（２３）の表面に設けられた歪みゲージ（３０）とからなるものを採用することができる。 As in the third aspect of the invention, the sensing portion (20) has a hollow cylindrical metal stem (21) in which one end side is an opening (22) and the other end side is a first diaphragm (23). And a strain gauge (30) provided on the surface of the first diaphragm (23) can be employed.

このような金属ステム（２１）からなるセンシング部（２０）とした場合、請求項２に記載の圧力検出装置においては、圧力伝達部材（８０）の一端部は、金属ステム（２１）の開口部（２２）から金属ステム（２１）の中空部内へ挿入され、この金属ステム（２１）の中空部内にて第１の球状部材（９１）を介して第１のダイアフラム（２３）に接触したものにでき、さらに、この場合、第１のダイアフラム（２３）の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面は、金属ステム（２１）の中空部の内面となる。 In the case of the sensing unit (20) made of such a metal stem (21), in the pressure detection device according to claim 2, one end of the pressure transmission member (80) is an opening of the metal stem (21). (22) inserted into the hollow portion of the metal stem (21), and in contact with the first diaphragm (23) through the first spherical member (91) in the hollow portion of the metal stem (21) Further, in this case, the inner surface of the side wall extending in the direction orthogonal to the pressure receiving surface of the first diaphragm (23) becomes the inner surface of the hollow portion of the metal stem (21).

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３に記載の圧力検出装置において、第２の球状部材（９２）の径は、第２の球状部材（９２）がパイプ部（１０ｃ）の内面と接する程度に圧力伝達部材（８０）の径よりも大きいものであることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the pressure detection device according to the first to third aspects, the second spherical member (92) has a diameter equal to that of the second spherical member (92). 10c) is larger than the diameter of the pressure transmission member (80) so as to be in contact with the inner surface.

それによれば、パイプ部（１０ｃ）内に収納されている第２の球状部材（９２）と当該パイプ部（１０ｃ）との接触部は、実質的に第２の球状部材（９２）の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となる。つまり、第２の球状部材（９２）とパイプ部（１０ｃ）との隙間をほぼ無くすとともに且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。 According to this, the contact portion between the second spherical member (92) accommodated in the pipe portion (10c) and the pipe portion (10c) substantially depends on the diameter of the second spherical member (92). It becomes the whole circumference or a part of it. That is, the gap between the second spherical member (92) and the pipe portion (10c) can be almost eliminated and the contact area between the two can be minimized.

そのため、棒状の圧力伝達部材（８０）が傾くのを極力防止できるとともに、第２の球状部材（９２）とパイプ部（１０ｃ）との摩擦を極力小さいものにできる。これらのことから、第２のダイアフラム（９２）の歪み変形を第２の球状部材（９２）および圧力伝達部材（８０）へ適切に伝達することができ、好ましい。 Therefore, the rod-shaped pressure transmission member (80) can be prevented from being tilted as much as possible, and the friction between the second spherical member (92) and the pipe portion (10c) can be minimized. From these things, the distortion deformation of the 2nd diaphragm (92) can be appropriately transmitted to the 2nd spherical member (92) and a pressure transmission member (80), and it is preferable.

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。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a pressure detection device 100 according to an embodiment of the present invention.

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たとえば自動車のエンジンブロックにおける取付穴にネジ結合して取り付けられ、燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出するセンサとして適用したものとできる。 The pressure detection device 100 is not limited in application, but is attached by screwing the pipe portion 10c of the housing 10 to a mounting hole in, for example, an engine block of an automobile as a measured object, and the pressure in the combustion chamber (in-cylinder pressure) ) Can be applied as a sensor for detecting.

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 housing 10, that is, both divided portions 10a and 10b are made of stainless steel or the like, and by press-fitting the end portion of the first divided portion 10a into the enlarged diameter portion provided in the second divided portion 10b, Both divided portions 10a and 10b are fixed integrally.

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 portions 10a and 10b in the housing 10 may be fixed to each other by welding, adhesion, screw connection, or the like other than those fixed to each other by press-fitting.

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、当該エンジンブロックに形成されたネジ穴に挿入され、ネジ部１１を介して取り付けられる。 On the outer peripheral surface of the pipe portion 10c in the housing 10, there is formed a screw portion 11 that can be screwed to the engine block as a measured object. Here, the pipe portion 10 c of the housing 10 is inserted into a screw hole formed in the engine block and attached via the screw portion 11.

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 sensing unit 20 that outputs a signal corresponding to pressure is attached to the inside of the first divided portion 10 a of the housing 10, so that the sensing unit 20 is accommodated in the housing 10.

ここでは、センシング部２０は、一端側が開口部２２、他端側が第１のダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、この金属ステム２１の第１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。つまり、金属ステム２１の第１のダイアフラム２３は、センシング部２０の第１のダイアフラム２３として構成される。 Here, the sensing unit 20 includes a hollow cylindrical metal stem 21 having an opening 22 on one end side and a first diaphragm 23 on the other end side, and glass welding or the like on the surface of the first diaphragm 23 of the metal stem 21. The strain gauge 30 is provided. That is, the first diaphragm 23 of the metal stem 21 is configured as the first diaphragm 23 of the sensing unit 20.

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。本例では、金属ステム２１の中空部は円筒状であるが、角筒状でもよい。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 portion 10 a in the housing 10. In this example, the hollow portion of the metal stem 21 is cylindrical, but may be rectangular. In the present embodiment, the metal stem 21 may be screwed to the housing 10.

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の第１のダイアフラム２３を位置させている。 Here, as shown in FIG. 1, the metal stem 21 has the opening 22 of the metal stem 21 positioned near the end of the first divided portion 10 a closer to the press-fitting portion with the second divided portion 10 b. The first diaphragm 23 of the metal stem 21 is located near the end of the first divided portion 10a opposite to the end of the second divided portion 10b on the press-fitting portion side.

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の第１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、これら第１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 strain gauge 30 is made of, for example, a silicon semiconductor chip on which a bridge circuit or the like is formed. When the first diaphragm 23 of the metal stem 21 is deformed by pressure, the resistance value change corresponding to the deformation is electrically changed. Function to convert to signal and output. The first diaphragm 23 and the strain gauge 30 influence the basic performance of the pressure detection device 100.

ここで、金属ステム２１を構成する金属材料には、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 metal stem 21 has a low thermal expansion coefficient because it has high strength because it receives a high pressure, and a strain gauge 30 made of Si semiconductor or the like is joined by a low melting glass. Specifically, Fe, Ni, Co or Fe, which is mainly composed of Fe, Ni, Ti, Nb, Al or a material added with Ti, Nb is selected as a precipitation strengthening material, press, It can be formed by cutting or cold forging.

また、ハウジング１０の内部において、金属ステム２１の第１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。 Further, in the housing 10, a first circuit board 40 made of a ceramic substrate or the like is provided on the outer periphery of the first diaphragm 23 of the metal stem 21. The strain gauge 30 and the first circuit board 40 are connected by a bonding wire 42 made of aluminum (Al) or the like and are electrically connected.

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 second circuit board 50 made of, for example, a ceramic substrate is disposed to face the wire bonding surface of the first circuit board 40 with the strain gauge 30. An IC chip 44 is bonded and mounted on the surface of the second circuit board 50 facing the first circuit board 40.

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 IC chip 44 is formed with a circuit for amplifying and adjusting the output from the strain gauge 30, and is electrically connected to the second circuit board 50 via a bonding wire 42. ing. The first and second circuit boards 40 and 50 are electrically connected by a spring 45 interposed between the circuit boards 40 and 50.

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 spring 45 is a conductive elastic body. For example, the spring 45 is brazed or soldered to one of the first and second circuit boards 40, 50 and is in contact with the other, whereby both circuit boards 40, 50 conductions are realized.

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 connector case 70 having a terminal 61 is provided on the surface of the second circuit board 50 opposite to the first circuit board 40 side. The connector case 70 is made of a resin such as PPS (polyphenylene sulfide), and the terminal 61 is integrated with the connector case 70 by insert molding or the like.

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 second circuit board 50 are electrically connected via the conductive connection member 63. As the conductive connecting member 63, for example, a material in which a large number of conductive pins are arranged with anisotropy in rubber, a spring, a conductive adhesive, or the like can be used.

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の収納部位すなわち第１のダイアフラム２３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。本例では、パイプ部１０は円筒パイプ形状をなすが、角パイプ形状でもよい。 On the other hand, as shown in FIG. 1, when the housing 10 is viewed as a whole, the pipe portion 10 c provided in the second divided portion 10 b of the housing 10 is the housing portion of the sensing portion 20, that is, the housing of the first diaphragm 23. It protrudes from the site in the form of a pipe. In this example, the pipe portion 10 has a cylindrical pipe shape, but may have a square pipe shape.

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、金属製の第２のダイアフラム１３が溶接されて固定されている。具体的に、この第２のダイアフラム１３はステンレスなどからなるものにできる。 And the metal 2nd diaphragm 13 is welded and fixed to the opening part 10d of the protrusion front-end | tip part of this pipe part 10c so that the said opening part 10d may be shielded. Specifically, the second diaphragm 13 can be made of stainless steel or the like.

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第２のダイアフラム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。この圧力伝達部材８０は、たとえばステンレスなどからなるものであり、押し出し加工などにより容易に形成することができる。 Further, a metal rod-shaped pressure transmission member 80 is 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 second diaphragm 13 side. The pressure transmission member 80 is made of, for example, stainless steel and can be easily formed by extrusion or the like.

ここで、圧力伝達部材８０の一端部は、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の第１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の他端部は第２のダイアフラム１３に荷重を与えた状態で接触している。 Here, one end of the pressure transmission member 80 is inserted into the metal stem 21 from the opening 22 of the metal stem 21 and is in contact with the first diaphragm 23 of the metal stem 21 with a load applied. On the other hand, the other end portion of the pressure transmission member 80 is in contact with the second diaphragm 13 with a load applied.

本実施形態では、圧力伝達部材８０の一端部には第１の球状部材９１が接合され、他端部には第２の球状部材９２が接合されており、圧力伝達部材８０の一端部、他端部は、それぞれ、第１の球状部材９１、第２の球状部材９２を介して、第１のダイアフラム２３、第２のダイアフラム１３に接触している。 In the present embodiment, a first spherical member 91 is joined to one end of the pressure transmission member 80, and a second spherical member 92 is joined to the other end, and one end of the pressure transmission member 80, etc. The end portions are in contact with the first diaphragm 23 and the second diaphragm 13 through the first spherical member 91 and the second spherical member 92, respectively.

これら球状部材９１、９２は、たとえばステンレスなどからなる鋼球などにより構成されたものである。そして、各球状部材９１、９２は、圧力伝達部材８０の一端部、他端部にそれぞれ溶接などによって接合され固定されている。 These spherical members 91 and 92 are made of, for example, steel balls made of stainless steel or the like. The spherical members 91 and 92 are joined and fixed to one end and the other end of the pressure transmission member 80 by welding or the like, respectively.

こうして、第２のダイアフラム１３が受けた圧力は、球状部材９１、９２および圧力伝達部材８０を介して第１のダイアフラム１３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 second diaphragm 13 is transmitted to the first diaphragm 13 via the spherical members 91 and 92 and the pressure transmitting member 80, and the pressure is detected.

また、本実施形態では、第１のダイアフラム２３の最大変形時の曲率半径は、第１の球状部材９１の曲率半径よりも大きく、第２のダイアフラム１３の最大変形時の曲率半径は、第２の球状部材９２の曲率半径よりも大きくなっている。このことは、具体的には次のようなことである。 In the present embodiment, the radius of curvature of the first diaphragm 23 at the time of maximum deformation is larger than the radius of curvature of the first spherical member 91, and the radius of curvature of the second diaphragm 13 at the time of maximum deformation is the second radius. The radius of curvature of the spherical member 92 is larger. Specifically, this is as follows.

図２は、本圧力検出装置１００のダイアフラムにおける歪み変形の様子を、第１のダイアフラム２３および第１の球状部材９１の側について具体的に示す拡大断面図である。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view specifically showing the state of distortion deformation in the diaphragm of the pressure detection device 100 with respect to the first diaphragm 23 and the first spherical member 91 side.

第２のダイアフラム１３に圧力が加わっていない状態すなわち静止状態では、図２（ａ）に示されるように、棒状の圧力伝達部材８０の一端部に接合された第１の球状部材９１と第１のダイアフラム２３の裏面とは、実質的に点接触の状態にある。 In a state in which no pressure is applied to the second diaphragm 13, that is, in a stationary state, as shown in FIG. 2A, the first spherical member 91 joined to one end of the rod-shaped pressure transmission member 80 and the first The rear surface of the diaphragm 23 is substantially in a point contact state.

ここで、第２のダイアフラム１３に圧力が印加されると、図２（ｂ）に示されるように、圧力伝達部材８０および第１の球状部材９１によって第１のダイアフラム２３が押され、第１のダイアフラム２３は、圧力伝達部材８０とは反対側に凸となるように歪み変形する。 Here, when pressure is applied to the second diaphragm 13, the first diaphragm 23 is pushed by the pressure transmission member 80 and the first spherical member 91, as shown in FIG. The diaphragm 23 is distorted and deformed so as to be convex on the side opposite to the pressure transmission member 80.

本実施形態では、この第１のダイアフラム２３の最大変形時とは、第１のダイアフラム２３において第１の球状部材９１とは反対方向に凸となるような変形が最大であるときのことである。 In the present embodiment, the time of the maximum deformation of the first diaphragm 23 is when the deformation of the first diaphragm 23 that is convex in the direction opposite to the first spherical member 91 is maximum. .

そして、この第１のダイアフラム２３の最大変形時の曲率半径が、第１の球状部材９１の曲率半径よりも大きいため、図２（ｂ）に示されるように、第１のダイアフラム２３と第１の球状部材９１との接触は、実質的に常に点接触の状態となる。 Since the radius of curvature of the first diaphragm 23 at the time of maximum deformation is larger than the radius of curvature of the first spherical member 91, the first diaphragm 23 and the first diaphragm 23 are shown in FIG. The contact with the spherical member 91 is substantially always in a point contact state.

このことは、上記図２のようには図示しないけれども、第２のダイアフラム１３と第２の球状部材９２との関係においても、同様である。すなわち、本実施形態では、第２のダイアフラム１３の最大変形時とは、第２のダイアフラム１３において第２の球状部材９２とは反対方向に凸となるような変形が最大であるときのことである。 Although this is not shown in FIG. 2, the same applies to the relationship between the second diaphragm 13 and the second spherical member 92. In other words, in the present embodiment, the maximum deformation of the second diaphragm 13 is when the deformation of the second diaphragm 13 that is convex in the direction opposite to the second spherical member 92 is maximum. is there.

そして、この第２のダイアフラム１３の最大変形時の曲率半径が、第２の球状部材９２の曲率半径よりも大きいため、第２のダイアフラム１３と第２の球状部材９２との接触も、実質的に常に点接触の状態となる。 Since the radius of curvature of the second diaphragm 13 at the time of maximum deformation is larger than the radius of curvature of the second spherical member 92, the contact between the second diaphragm 13 and the second spherical member 92 is also substantially reduced. Always in a point contact state.

また、図１、図２では、好ましい形態として、第１の球状部材９１の径を、第１の球状部材９１が第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面と接する程度に、圧力伝達部材８０の径よりも大きいものとしている。 1 and 2, as a preferred embodiment, the diameter of the first spherical member 91 is such that the first spherical member 91 is in contact with the inner surface of the side wall extending in the direction orthogonal to the pressure receiving surface of the first diaphragm 23. In addition, the diameter is larger than the diameter of the pressure transmission member 80.

具体的に、図示例では、センシング部２０としては、一端側が開口部２２、他端側が第１のダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、第１のダイアフラム２３の表面に設けられた歪みゲージ３０とからなるものを採用している。 Specifically, in the illustrated example, the sensing unit 20 is provided on the surface of the first diaphragm 23 with a hollow cylindrical metal stem 21 having an opening 22 on one end side and a first diaphragm 23 on the other end side. A strain gauge 30 is used.

そして、圧力伝達部材８０の一端部は、金属ステム２１の開口部２２から金属ステム２１の中空部内へ挿入され、この金属ステム２１の中空部内にて第１の球状部材９１を介して第１のダイアフラム２３に接触したものになっている。この場合、第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面は、金属ステム２１の中空部の内面となる。 One end portion of the pressure transmission member 80 is inserted into the hollow portion of the metal stem 21 through the opening 22 of the metal stem 21, and the first spherical member 91 is inserted into the hollow portion of the metal stem 21 through the first spherical member 91. It is in contact with the diaphragm 23. In this case, the inner surface of the side wall extending in the direction orthogonal to the pressure receiving surface of the first diaphragm 23 becomes the inner surface of the hollow portion of the metal stem 21.

それによれば、金属ステム２１の中空部内に収納されている第１の球状部材９１と、当該金属ステム２１の中空部の内面との接触部は、実質的に第１の球状部材９１の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となる。 According to this, the contact portion between the first spherical member 91 housed in the hollow portion of the metal stem 21 and the inner surface of the hollow portion of the metal stem 21 substantially depends on the diameter of the first spherical member 91. It becomes the whole circumference or a part of it.

なお、本例では、金属ステム２１の中空部が円筒状であるため、当該接触部は実質的に上記円周部全体であるが、当該中空部が角筒状ならば上記円周部の一部が接触する状態となる。つまり、図２に示されるように、第１の球状部材９１と金属ステム２１との隙間をほぼ無くし、且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。 In this example, since the hollow portion of the metal stem 21 is cylindrical, the contact portion is substantially the entire circumferential portion. However, if the hollow portion is a rectangular tube, one part of the circumferential portion is provided. The part comes into contact. In other words, as shown in FIG. 2, the gap between the first spherical member 91 and the metal stem 21 can be substantially eliminated, and the contact area between the two can be minimized.

また、第２の球状部材９２について、第２のダイアフラム１３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面は、パイプ部１０ｃの内面である。そして、好ましい形態として、第２の球状部材９２の径を、当該側壁の内面すなわちパイプ部１０ｃの内面と接する程度に、圧力伝達部材８０の径よりも大きいものとしている。 In the second spherical member 92, the inner surface of the side wall extending in the direction orthogonal to the pressure receiving surface of the second diaphragm 13 is the inner surface of the pipe portion 10c. As a preferred form, the diameter of the second spherical member 92 is larger than the diameter of the pressure transmission member 80 to the extent that it contacts the inner surface of the side wall, that is, the inner surface of the pipe portion 10c.

それによれば、パイプ部１０ｃ内に収納されている第２の球状部材９２と、当該パイプ部１０ｃの内面との接触部は、実質的に第２の球状部材９２の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となる。 According to this, the contact portion between the second spherical member 92 housed in the pipe portion 10c and the inner surface of the pipe portion 10c is a circumference substantially constituted by the diameter of the second spherical member 92. The whole part or part of it.

なお、本例では、パイプ部１０ｃが円筒状であるため、当該接触部は実質的に上記円周部全体であるが、パイプ部１０ｃが角パイプ（角筒）形状ならば、上記円周部の一部が接触する状態となる。つまり、第２の球状部材９２とパイプ部１０ｃとの隙間をほぼ無くし、且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。 In this example, since the pipe portion 10c is cylindrical, the contact portion is substantially the entire circumferential portion. However, if the pipe portion 10c is a square pipe (square tube) shape, the circumferential portion A part of is brought into contact. That is, the gap between the second spherical member 92 and the pipe portion 10c can be substantially eliminated, and the contact area between the two can be minimized.

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、第１のダイアフラム２３の表面に歪みゲージ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 pressure detection device 100 having such a configuration will be described. First, the metal stem 21 in which the strain gauge 30 is joined to the surface of the first diaphragm 23 is press-fitted into the first divided portion 10 a of the housing 10 and fixed.

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 first circuit board 40 is disposed on the outer periphery of the metal stem 21, and the first circuit board 40 and the strain gauge 30 are connected by the bonding wire 42. Then, the first circuit board 40 and the second circuit board 50 on which the IC chip 44 is mounted by wire bonding are connected via a spring 45.

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 connector case 70 is assembled to the first divided portion 10 a in the housing 10, and the end portion 12 of the housing 10 is caulked to fix the connector case 70 and the first divided portion 10 a in the housing 10. At the same time, the terminal 61 and the second circuit board 50 are connected via the conductive connection member 63.

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。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、第１のダイアフラム１３を溶接して固定する。 Thus, the first divided portion 10a provided with the sensing portion 20 and both circuit boards 40 and 50 and the connector case 70 are assembled together. On the other hand, the first diaphragm 13 is fixed by welding at the opening 10d of the pipe portion 10c in the second divided portion 10b of the housing 10.

次に、第１の球状部材９１が接合された圧力伝達部材８０の一端部を、金属ステム２１の開口部２２へ挿入するとともに、第２の球状部材９２が接合された圧力伝達部材８０の他端部をパイプ部１０ｃへ挿入する。 Next, one end of the pressure transmission member 80 to which the first spherical member 91 is joined is inserted into the opening 22 of the metal stem 21 and the other of the pressure transmission member 80 to which the second spherical member 92 is joined. The end portion is inserted into the pipe portion 10c.

そして、この状態で、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。 Then, in this state, the first divided portion 10a and the second divided portion 10b in the housing 10 are integrated by being press-fitted. Thus, the pressure detection device 100 shown in FIG. 1 is completed.

かかる圧力検出装置１００は、ハウジング１０のネジ部１１を介して、被測定体としての上記エンジンブロックに形成されたネジ穴に取り付けられることによって、当該エンジンブロックに接続固定される。 The pressure detection device 100 is connected and fixed to the engine block by being attached to a screw hole formed in the engine block as a measurement object via the screw portion 11 of the housing 10.

そして、燃焼室２２０内の圧力（筒内圧）が、図１中の矢印Ｙに示されるように、第２のダイアフラム１３に印加されると、圧力伝達部材８０および球状部材９１、９２を介して第１のダイアフラム１３に伝達される。 When the pressure in the combustion chamber 220 (in-cylinder pressure) is applied to the second diaphragm 13 as indicated by the arrow Y in FIG. 1, the pressure transmission member 80 and the spherical members 91 and 92 are interposed. It is transmitted to the first diaphragm 13.

すると、その圧力によって金属ステム２１の第１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。 Then, the first diaphragm 23 of the metal stem 21 is deformed by the pressure, and the deformation is converted into an electric signal by the strain gauge 30 to perform pressure detection. The signal from the strain gauge 30 is processed by the IC chip 44 and output from the terminal 61 to the outside.

ところで、本実施形態によれば、ハウジング１０と、ハウジング１０に収納され、圧力を受圧するための第１のダイアフラム２３を有するとともに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のうち第１のダイアフラム２３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を遮蔽するように固定された第２のダイアフラム１３と、パイプ部１０ｃ内に、一端部が第１のダイアフラム２３に接触し他端部が第２のダイアフラム１３に接触するように収納された棒状の圧力伝達部材８０とを備え、第２のダイアフラム１３が受けた圧力を、圧力伝達部材８０を介して第１のダイアフラム２３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１００が提供される。 By the way, according to the present embodiment, the housing 10, the sensing unit 20 that is housed in the housing 10, has the first diaphragm 23 for receiving pressure, and outputs a signal corresponding to the pressure, and the housing 10 A pipe portion 10c having a pipe shape protruding from the housing portion of the first diaphragm 23, and a second diaphragm fixed so as to shield the opening portion 10d from the opening portion 10d of the protruding tip portion of the pipe portion 10c. 13 and a rod-shaped pressure transmission member 80 housed in the pipe portion 10c so that one end thereof is in contact with the first diaphragm 23 and the other end is in contact with the second diaphragm 13. The pressure received by the diaphragm 13 is transmitted to the first diaphragm 23 via the pressure transmission member 80 so that the pressure is detected. The pressure sensing device 100 is provided.

そして、本実施形態の圧力検出装置１００においては、圧力伝達部材８０の一端部には第１の球状部材９１が接合され、他端部には第２の球状部材９２が接合されており、圧力伝達部材８０の一端部、他端部は、それぞれ、第１の球状部材９１、第２の球状部材９２を介して、第１のダイアフラム２３、第２のダイアフラム１３に接触しており、第１のダイアフラム２３の最大変形時の曲率半径は、第１の球状部材９１の曲率半径よりも大きく、第２のダイアフラム１３の最大変形時の曲率半径は、第２の球状部材９２の曲率半径よりも大きくなっていることを特徴としている。 In the pressure detection device 100 of this embodiment, the first spherical member 91 is joined to one end of the pressure transmission member 80, and the second spherical member 92 is joined to the other end. One end and the other end of the transmission member 80 are in contact with the first diaphragm 23 and the second diaphragm 13 via the first spherical member 91 and the second spherical member 92, respectively. The radius of curvature at the time of maximum deformation of the diaphragm 23 is larger than the radius of curvature of the first spherical member 91, and the radius of curvature at the time of maximum deformation of the second diaphragm 13 is larger than the radius of curvature of the second spherical member 92. It is characterized by an increase in size.

このような特徴点を有する本圧力検出装置１００によれば、上述したように、第１のダイアフラム２３、第２のダイアフラム１３の歪む範囲（変形する範囲）において、各ダイアフラム１３、２３と各球状部材９１、９２との接触は、実質的に常に点接触の状態となる。 According to the pressure detection device 100 having such a feature point, as described above, the diaphragms 13 and 23 and the spherical shapes are in the distorted range (deformable range) of the first diaphragm 23 and the second diaphragm 13. The contact with the members 91 and 92 is substantially always in a point contact state.

そのため、本実施形態によれば、各ダイアフラム１３、２３における歪み変形の阻害を防止し、良好な歪み変形を維持することができる。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the distortion deformation in each of the diaphragms 13 and 23 from being inhibited, and to maintain a good distortion deformation.

また、上記した好ましい形態によれば、本圧力検出装置１００において、第１の球状部材９１の径は、第１の球状部材９１が第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面、すなわち金属ステム２１の中空部の内面と接する程度に、圧力伝達部材８０の径よりも大きいものであることを特徴としている。 Further, according to the preferred embodiment described above, in the present pressure detection device 100, the diameter of the first spherical member 91 is such that the first spherical member 91 has a side wall extending in a direction orthogonal to the pressure receiving surface of the first diaphragm 23. It is characterized by being larger than the diameter of the pressure transmission member 80 to the extent that it is in contact with the inner surface, that is, the inner surface of the hollow portion of the metal stem 21.

それによれば、上述したように、第１の球状部材９１と、当該金属ステム２１の中空部の内面との接触部は、実質的に第１の球状部材９１の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となるため、第１の球状部材９１と金属ステム２１との隙間をほぼ無くし、且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。 According to this, as described above, the contact portion between the first spherical member 91 and the inner surface of the hollow portion of the metal stem 21 is substantially a circumferential portion configured by the diameter of the first spherical member 91. Therefore, the gap between the first spherical member 91 and the metal stem 21 can be almost eliminated, and the contact area between the two can be minimized.

そのため、棒状の圧力伝達部材８０が傾くのを極力防止できるとともに、第１の球状部材９１と金属ステム２１の中空部の内面との摩擦を極力小さいものにできる。このことから、圧力伝達部材８０および第１の球状部材９１を介した圧力の印加による第１のダイアフラム２３の歪み変形特性を良好なものにでき、好ましい。 Therefore, the rod-shaped pressure transmission member 80 can be prevented from being tilted as much as possible, and the friction between the first spherical member 91 and the inner surface of the hollow portion of the metal stem 21 can be minimized. Therefore, the strain deformation characteristics of the first diaphragm 23 due to the application of pressure through the pressure transmission member 80 and the first spherical member 91 can be improved, which is preferable.

また、上記した好ましい形態によれば、本圧力検出装置１００において、第２の球状部材９２の径は、第２の球状部材９２がパイプ部１０ｃの内面と接する程度に圧力伝達部材８０の径よりも大きいものであることを特徴としている。 Further, according to the preferred embodiment described above, in the pressure detection device 100, the diameter of the second spherical member 92 is larger than the diameter of the pressure transmission member 80 to the extent that the second spherical member 92 is in contact with the inner surface of the pipe portion 10c. It is also characterized by being large.

それによれば、上述したように、第２の球状部材９２とパイプ部１０ｃの内面との接触部は、実質的に第２の球状部材９２の直径により構成される円周部の全体もしくはその一部となるため、第２の球状部材９２とパイプ部１０ｃとの隙間をほぼ無くすとともに且つ両者の接触面積を最小限にとどめることができる。 According to this, as described above, the contact portion between the second spherical member 92 and the inner surface of the pipe portion 10c is substantially the entire circumferential portion constituted by the diameter of the second spherical member 92 or one of them. Therefore, the gap between the second spherical member 92 and the pipe portion 10c can be substantially eliminated and the contact area between the two can be minimized.

そのため、棒状の圧力伝達部材８０が傾くのを極力防止できるとともに、第２の球状部材９２とパイプ部１０ｃの内面との摩擦を極力小さいものにできる。このことから、圧力の印加による第２のダイアフラム９２の歪み変形の荷重を第２の球状部材９２および圧力伝達部材８０へ適切に伝達することができ、好ましい。 Therefore, the rod-shaped pressure transmission member 80 can be prevented from being tilted as much as possible, and the friction between the second spherical member 92 and the inner surface of the pipe portion 10c can be minimized. Therefore, it is possible to appropriately transmit the strain deformation load of the second diaphragm 92 due to the application of pressure to the second spherical member 92 and the pressure transmission member 80, which is preferable.

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、圧力伝達部材８０の一端部に第１の球状部材９１が接合され、他端部に第２の球状部材９２が接合されていたが、これら両球状部材９１、９２は、圧力伝達部材８０と一体に成形されたものであってもよい。要するに、両球状部材９１、９２は、圧力伝達部材８０の端部に固定されたものであればよい。 (Other embodiments)
In the above-described embodiment, the first spherical member 91 is joined to one end of the pressure transmission member 80 and the second spherical member 92 is joined to the other end. Alternatively, it may be formed integrally with the pressure transmission member 80. In short, both the spherical members 91 and 92 may be fixed to the end portion of the pressure transmission member 80.

また、上述したが、上記図示例では、センシング部２０としては、歪みゲージ３０および第１のダイアフラム２３を有する中空筒状の金属ステム２１を採用しており、圧力伝達部材８０の一端部および第１の球状部材９１を、金属ステム２１の中空部へ挿入し、この中空部内にて第１の球状部材９１を第１のダイアフラム２３に接触させている。 As described above, in the illustrated example, the sensing unit 20 employs the hollow cylindrical metal stem 21 having the strain gauge 30 and the first diaphragm 23, and includes one end portion of the pressure transmission member 80 and the first end portion. One spherical member 91 is inserted into the hollow portion of the metal stem 21, and the first spherical member 91 is brought into contact with the first diaphragm 23 in the hollow portion.

そのため、金属ステム２１の中空部の内面が、第１のダイアフラム２３の受圧面と直交する方向に延びる側壁の内面となる。しかし、センシング部としては、このような金属ステム２１に限定されるものではなく、圧力を受圧するための第１のダイアフラムを有するとともに圧力に応じた信号を出力するものであれば、かまわない。 Therefore, the inner surface of the hollow portion of the metal stem 21 becomes the inner surface of the side wall extending in the direction orthogonal to the pressure receiving surface of the first diaphragm 23. However, the sensing unit is not limited to such a metal stem 21 as long as it has a first diaphragm for receiving pressure and outputs a signal corresponding to the pressure.

したがって、第１のダイアフラムの受圧面と直交する方向に延びる側壁とは、金属ステム２１の中空部の内面でなくてもよい。たとえば、ハウジングのパイプ部が第１のダイアフラムの直前まで延びている構成を採用した場合、このパイプ部の内壁が、上記側壁として構成されることになる。 Therefore, the side wall extending in the direction orthogonal to the pressure receiving surface of the first diaphragm may not be the inner surface of the hollow portion of the metal stem 21. For example, when adopting a configuration in which the pipe portion of the housing extends just before the first diaphragm, the inner wall of the pipe portion is configured as the side wall.

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 pressure detection device 100 shown in the above embodiment, the housing 10 includes the first divided portion 10a and the second divided portion between the attachment portion of the sensing unit 20 and the fixed portion of the pressure receiving diaphragm 13 in the housing 10. The housing 10 is divided into the parts 10b and these divided parts 10a and 10b are assembled and integrated, but the housing 10 may be a single molded body.

要するに、本発明は、ハウジングと、ハウジングに収納され第１のダイアフラムを有するセンシング部と、ハウジングのパイプ部の突出先端部の開口部に設けられた第２のダイアフラムと、パイプ部内に収納され一端部が第１のダイアフラムに接触し他端部が第２のダイアフラムに接触する棒状の圧力伝達部材とを備える上記圧力検出装置において、圧力伝達部材の両端部にそれぞれ球状部材を固定して設けるとともに、第１のダイアフラムの最大変形時の曲率半径および第２のダイアフラムの最大変形時の曲率半径を、それぞれ当該ダイアフラムに接する球状部材の曲率半径よりも大きく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 includes a housing, a sensing portion housed in the housing and having a first diaphragm, a second diaphragm provided in an opening of a protruding tip portion of the pipe portion of the housing, and one end housed in the pipe portion. And a rod-shaped pressure transmission member having a portion contacting the first diaphragm and the other end contacting the second diaphragm, and a spherical member fixed to each end of the pressure transmission member. The principal radius is that the radius of curvature at the time of maximum deformation of the first diaphragm and the radius of curvature at the time of maximum deformation of the second diaphragm are larger than the curvature radius of the spherical member in contact with the diaphragm, Other parts can be appropriately changed in design.

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.

本発明の実施形態に係る圧力検出装置の概略断面構成を示す図である。It is a figure which shows schematic sectional structure of the pressure detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図１に示される圧力検出装置のダイアフラムにおける歪み変形の様子を具体的に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows concretely the mode of distortion deformation in the diaphragm of the pressure sensing device shown in FIG. 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。It is a schematic sectional drawing which shows the pressure detection apparatus as a prototype of this inventor. 図３に示される圧力検出装置のダイアフラムにおける歪み変形の阻害の様子を具体的に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows concretely the mode of inhibition of distortion deformation in the diaphragm of the pressure sensing device shown in FIG.

Explanation of symbols

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、１３…第２のダイアフラム、
２０…センシング部、２１…金属ステム、２２…金属ステムの開口部、
２３…第１のダイアフラム、３０…歪みゲージ、８０…圧力伝達部材、
９１…第１の球状部材、９２…第２の球状部材。 10 ... Housing, 10c ... Pipe part in housing,
10d: an opening at the projecting tip of the pipe portion, 13 ... a second diaphragm,
20 ... Sensing part, 21 ... Metal stem, 22 ... Metal stem opening,
23 ... 1st diaphragm, 30 ... Strain gauge, 80 ... Pressure transmission member,
91 ... 1st spherical member, 92 ... 2nd spherical member.

Claims

A housing (10);
A sensing unit (20) housed in the housing (10), having a first diaphragm (23) for receiving pressure, and outputting a signal corresponding to the pressure;
A pipe portion (10c) in the form of a pipe protruding from the housing portion of the first diaphragm (23) of the housing (10);
A second diaphragm (13) fixed to shield the opening (10d) with respect to the opening (10d) at the protruding tip of the pipe portion (10c);
A rod-shaped pressure transmission member (80) housed in the pipe portion (10c) so that one end thereof is in contact with the first diaphragm (23) and the other end is in contact with the second diaphragm (13). )
In the pressure detection device configured to detect pressure by transmitting the pressure received by the second diaphragm (13) to the first diaphragm (23) via the pressure transmission member (80). ,
A first spherical member (91) is fixed to one end of the pressure transmission member (80), and a second spherical member (92) is fixed to the other end.
One end and the other end of the pressure transmission member (80) are respectively connected to the first diaphragm (23) and the second spherical member (92) via the first spherical member (91) and the second spherical member (92). In contact with the second diaphragm (13);
The radius of curvature at the time of maximum deformation of the first diaphragm (23) is larger than the radius of curvature of the first spherical member (91),
The pressure detection device according to claim 1, wherein a radius of curvature of the second diaphragm (13) at the time of maximum deformation is larger than a radius of curvature of the second spherical member (92).

The diameter of the first spherical member (91) is such that the first spherical member (91) is in contact with the inner surface of the side wall extending in the direction perpendicular to the pressure receiving surface of the first diaphragm (23). The pressure detection device according to claim 1, wherein the pressure detection device is larger than the diameter of the transmission member.

The sensing unit (20) has a hollow cylindrical metal stem (21) whose one end is an opening (22) and the other end is the first diaphragm (23), and a surface of the first diaphragm (23). And a strain gauge (30) provided in the
One end of the pressure transmitting member (80) is inserted into the hollow portion of the metal stem (21) from the opening (22) of the metal stem (21), and the inside of the hollow portion of the metal stem (21). In contact with the first diaphragm (23) via the first spherical member (91),
The pressure detection device according to claim 2, wherein the inner surface of the side wall extending in a direction orthogonal to the pressure receiving surface of the first diaphragm (23) is an inner surface of a hollow portion of the metal stem (21).

The diameter of the second spherical member (92) is larger than the diameter of the pressure transmission member (80) to the extent that the second spherical member (92) contacts the inner surface of the pipe portion (10c). The pressure detection device according to claim 1, wherein the pressure detection device is a pressure detection device.