JP5006695B2 - Pressure sensor - Google Patents
Pressure sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP5006695B2 JP5006695B2 JP2007130499A JP2007130499A JP5006695B2 JP 5006695 B2 JP5006695 B2 JP 5006695B2 JP 2007130499 A JP2007130499 A JP 2007130499A JP 2007130499 A JP2007130499 A JP 2007130499A JP 5006695 B2 JP5006695 B2 JP 5006695B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure sensor
- circuit board
- housing
- lead
- piezoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 15
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 13
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims description 13
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 12
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 15
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 10
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 102220061996 rs786203944 Human genes 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N beryllium copper Chemical compound [Be].[Cu] DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 102220342298 rs777367316 Human genes 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
本発明は、内燃機関の燃焼室の圧力を検出する燃焼圧センサ等に用いて好適な圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor suitable for use in a combustion pressure sensor for detecting the pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine.
従来、エンジン(内燃機関)に付設して燃焼室の圧力を検出する燃焼圧センサ(圧力センサ)は、例えば、特許文献1〜3等で知られている。この種の圧力センサは、いずれもアンプ内蔵形圧力センサとして構成され、ハウジング内には、少なくとも、圧力を電気信号に変換する圧電素子と、この圧電素子から得られる電気信号を処理する回路基板と、圧電素子と回路基板を電気的に接続するリードとを備えている。圧力センサにアンプ(回路基板)を内蔵させる理由は、圧力センサの圧電素子により得られる電気信号を伝送ケーブルを介して車載コントローラ(車載コンピュータ)まで伝送する場合、伝送ケーブルにより伝送される微弱な電気信号に外乱ノイズが重畳して誤動作(誤検出)を生じる問題を回避するとともに、加えて、ノイズの影響を受けにくい高価なローノイズケーブルの使用を回避するためである。
Conventionally, a combustion pressure sensor (pressure sensor) that is attached to an engine (internal combustion engine) and detects the pressure of a combustion chamber is known, for example, in
一方、この種の圧力センサは、低温から高温(−40〜350〔℃〕程度)まで変化する厳しい温度環境に晒されるため、圧力センサに回路基板を内蔵させる場合、これらの温度環境に耐える耐熱性部品が必要になるとともに、特に、熱伸縮に伴う接合部(接続部)の断線を防止するための対策を施す必要がある。したがって、上述した従来の圧力センサでは、圧電素子と回路基板を接続するリードに熱伸縮を吸収するための湾曲部(折曲部)を設けるとともに、熱伸縮により生じるリードの変位を逃がすための内部空間を確保していた。
しかし、上述した従来の圧力センサは、次のような問題点があった。 However, the conventional pressure sensor described above has the following problems.
第一に、リードに熱伸縮を吸収するための湾曲部(折曲部)を設けたり、熱伸縮により生じるリードの変位を逃がすための内部空間を確保する必要があるため、内部構造が煩雑化し、これに伴う製造性の低下,製造工数の増加及びコストアップを招く。 First, it is necessary to provide the lead with a curved part (bent part) for absorbing thermal expansion and contraction, and to secure an internal space for escaping the lead displacement caused by thermal expansion and contraction, which complicates the internal structure. This leads to a decrease in manufacturability, an increase in manufacturing man-hours, and a cost increase.
第二に、圧力センサをエンジンに付設した場合、厳しい温度環境のみならず、劣悪な振動環境にも晒されるが、リードの変位を逃がすための内部空間を確保する必要があることから、リードに無用な振動、即ち、伝達される振動以外の揺れや共振動を許容してしまう。したがって、無用な振動に伴うリードの相対変位により接合部(接続部)の断線や接触不良等を招く虞れがあり、信頼性においても十分とは言えない。 Second, when a pressure sensor is attached to an engine, it is exposed not only to severe temperature environments but also to poor vibration environments, but it is necessary to secure an internal space for escaping the lead displacement. Unnecessary vibrations, that is, shaking and co-vibration other than transmitted vibrations are allowed. Therefore, the relative displacement of the lead due to unnecessary vibration may cause disconnection of the joint (connection portion), poor contact, and the like, and the reliability is not sufficient.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した圧力センサの提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a pressure sensor that solves the problems in the background art.
本発明は、上述した課題を解決するため、ハウジング2内に、少なくとも、圧力を電気信号に変換する圧電素子3と、この圧電素子3から得られる電気信号を処理する回路基板部4と、圧電素子3と回路基板部4を電気的に接続するリード部5とを備えてなる圧力センサ1を構成するに際して、ハウジング2を、少なくとも前後に二分割することにより、異なる材料を用いたフロントハウジング部2fとリアハウジング部2rの組合わせにより構成し、かつリアハウジング部2r内に基板収容室11を設け、この基板収容室11に回路基板部4を収容するとともに、リード部5を直線状となる断面円形のピン部材5pにより形成し、リード部5の一端5s側を、回路基板部4に貫通させ、かつ回路基板部4の反対側で当該回路基板部4sに接続するとともに、リード部5の他端5tを、圧縮した導電性を有する弾性部材7であるコイルスプリング7cを介してフロントハウジング部2fに収容した圧電素子3側の電極部6に接続し、かつ回路基板部4を収容した基板収容室11に絶縁性を有する充填材12を充填してなることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes at least a
この場合、発明の好適な態様により、フロントハウジング部2fには、ステンレス鋼材を用いることができるとともに、リアハウジング部2rには、炭素鋼材により、鍛造,プレス成形又は鋳造した炭素鋼部品Uを用いることができる。また、充填材12には、少なくとも、固形時に剛性を有する合成樹脂,固形時に弾性を有するゴム又は合成樹脂,固形時に絶縁性を有するセラミックス粉の一又は二以上を含ませることができる。なお、圧力センサ1は、内燃機関Mの燃焼室Mrの圧力を検出する燃焼圧センサ1sに適用することができる。
In this case, according to a preferred aspect of the invention, a stainless steel material can be used for the front housing portion 2f, and a carbon steel component U forged, press-molded or casted by a carbon steel material is used for the rear housing portion 2r. be able to. The
このような構成を有する本発明に係る圧力センサ1によれば、次のような顕著な効果を奏する。
According to the
(1) リード部5を直線状のピン部材5pにより形成し、リード部5の一端5s側を、回路基板部4に貫通させ、かつ回路基板部4の反対側で当該回路基板部4に接続するとともに、リード部5の他端5tを、圧縮した導電性を有する弾性部材7を介して圧電素子3側の電極部6に接続するため、リード部5に設ける熱伸縮を吸収するための湾曲部(折曲部)やその変位を逃がす内部空間の確保が不要となり、内部構造の単純化による製造性の向上,製造工数の低減及び製造コストの削減を図ることができる。
(1) The
(2) リード部5に設ける熱伸縮を吸収するための湾曲部(折曲部)やその変位を逃がす内部空間の確保が不要になることから、リード部5に対する振動環境による悪影響を防止することができる。したがって、振動による接合部(接続部)の断線や接触不良等を回避し、信頼性を飛躍的に高めることができ、本発明に係る圧力センサ1は、内燃機関Mの燃焼室Mrの圧力を検出する燃焼圧センサ1sに用いて最適となる。
(2) Since it is not necessary to secure a curved portion (bent portion) for absorbing thermal expansion and contraction provided in the
(3) ハウジング2は、少なくとも前後に二分割し、異なる材料を用いたフロントハウジング部2fとリアハウジング部2rの組合わせにより構成したため、例えば、影響を受ける温度環境や内部に配した各種部品との関係においてそれぞれ最適な材料を選択でき、性能向上や信頼性向上、更にはコストダウンに寄与することができる。
(3) The
(4) 弾性部材7として、コイルスプリング7cを用いたため、リード部5の直線性及びバランス性を確保しつつ伸縮に伴うリード部5の相対変位を確実に吸収することができる。
(4) Since the
(5) ハウジング2内に基板収容室11を設け、回路基板部4を収容した基板収容室11に絶縁性を有する充填材12を充填するようにしたため、使用環境に対応した回路基板部4の保護強化を図ることができる。
(5) Since the
(6) 好適な態様により、フロントハウジング部2fに、ステンレス鋼材を用いるとともに、リアハウジング部2rに、炭素鋼材により、鍛造,プレス成形又は鋳造した炭素鋼部品Uを用いれば、特に、圧力センサ1の先端部(検出ヘッド部)を高温度環境に耐える構造にできるとともに、切削加工が容易でない複雑な形状を有するリアハウジング部2rの製造コストを低減することができる。また、リアハウジング部2rの成形性を確保しつつ、耐熱性,機械的強度,フロントハウジング部2fとリアハウジング部2rの接合性(防水性),熱伸縮に対する影響低減等の観点から最適なハウジング2を得ることができる。
(6) According to a preferred embodiment, if a stainless steel material is used for the front housing portion 2f and a carbon steel part U forged, press-molded or casted by a carbon steel material is used for the rear housing portion 2r, the
(7) 好適な態様により、充填材12に、少なくとも、固形時に剛性を有する合成樹脂,固形時に弾性を有するゴム又は合成樹脂,固形時に絶縁性を有するセラミックス粉の一又は二以上を含ませれば、防振性(吸振性),耐熱性(放熱性),防水性(防湿性),絶縁性などを使用環境に応じて確保できるとともに、これらの相乗効果を得ることもできる。
(7) According to a preferred embodiment, the
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, the best embodiment according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る圧力センサ1の構成について、図1〜図7を参照して具体的に説明する。
First, the configuration of the
圧力センサ1の全体の外観構成を図5及び図6に示す。圧力センサ1は、前側から、検出ヘッド部51,取付ネジ部52,工具係止部53及びコネクタ部54を備えており、検出ヘッド部51及びコネクタ部54を除いてハウジング2により全体が覆われる。
The overall appearance configuration of the
したがって、このような形態の圧力センサ1は、図7に示すように、内燃機関(エンジン)Mの燃焼室Mrの圧力(燃焼圧)を検出する燃焼圧センサ1sとして用いることができる。図7中、61はエンジンシリンダ、62はエンジンピストン、63は点火プラグを示しており、圧力センサ1は、エンジンシリンダ61のシリンダヘッド61hに取付けることができる。この場合、取付けに際しては、シリンダヘッド61hに貫通形成したネジ孔部に、圧力センサ1の取付ネジ部52を螺着し、工具係止部53に係合させた工具により締付固定する。これにより、検出ヘッド部51は燃焼室Mrの内部に臨み、この検出ヘッド部51に、燃焼室Mrの燃焼圧が作用する。また、コネクタ部54は伝送ケーブル66を介して車載コントローラ(車載コンピュータ)65に接続する。
Therefore, the
一方、図3は、圧力センサ1における全体の内部構造を示す。ハウジング2は、前後に二分割したフロントハウジング部2fとリアハウジング部2rの組合わせにより構成する。この場合、フロントハウジング部2fは、高温の燃焼室Mrの内部に臨む検出ヘッド部51を構成するため、少なくとも、−40〜350〔℃〕の使用温度環境に耐える材料を用いて製作する。具体的には、耐熱性の高いステンレス鋼材、例えば、JIS:SUS630,JIS:SUS316等を用いることが望ましい。SUS630及びSUS316は、いずれも十分な耐熱性及び機械的強度を有しているが、SUS316は、機械的強度がSUS630よりも若干劣るため、フロントハウジング部2fの使用素材としては、SUS630が最適である。
On the other hand, FIG. 3 shows the overall internal structure of the
他方、リアハウジング部2rは、燃焼室Mrに直接晒されることがないため、フロントハウジング部2fよりは耐熱性が問われない。しかし、リアハウジング部2rは、切削加工が容易でない複雑な形状を有し、しかも使用量も多くなるため、コスト面を考慮して、炭素鋼材により、鍛造,プレス成形又は鋳造した炭素鋼部品Uにより構成する。炭素鋼材としては、例えば、JIS:S20C,JIS:S25C等を用いることが望ましい。S20C及びS25Cは、いずれも鍛造,プレス成形又は鋳造が可能であり、コスト面で有利となる。しかも、必要な耐熱性及び機械的強度を有するとともに、上述したSUS630との溶接が可能となるため、必要な接合性(防水性)も確保できる。例示のリアハウジング部2rはS20Cを用いた。 On the other hand, since the rear housing part 2r is not directly exposed to the combustion chamber Mr, heat resistance is not questioned more than the front housing part 2f. However, since the rear housing part 2r has a complicated shape that is not easy to cut and increases the amount of use, the carbon steel part U that is forged, press-formed, or cast from a carbon steel material in consideration of cost. It consists of. As the carbon steel material, for example, JIS: S20C, JIS: S25C or the like is preferably used. S20C and S25C can be forged, press-molded or casted, and are advantageous in terms of cost. In addition, it has necessary heat resistance and mechanical strength, and can be welded to the above-described SUS630, so that necessary joining properties (waterproofness) can be ensured. S20C was used for the illustrated rear housing part 2r.
このように、ハウジング2を、前後に二分割し、かつ異なる材料を用いたフロントハウジング部2fとリアハウジング部2rの組合わせにより構成したため、それぞれ影響を受ける温度環境や内部に配した各種部品との関係においてそれぞれ最適な材料を選択でき、もって、性能向上や信頼性向上、更にはコストダウンに寄与できる利点がある。特に、フロントハウジング部2fに、ステンレス鋼材を用いるとともに、リアハウジング部2rに、炭素鋼材により、鍛造,プレス成形又は鋳造した炭素鋼部品Uを用いたため、圧力センサ1の先端部(検出ヘッド部)を高温度環境に耐える構造にできるとともに、切削加工が容易でない複雑な形状を有するリアハウジング部2rの製造コストを低減することができる。しかも、リアハウジング部2rの成形性を確保しつつ、耐熱性,機械的強度,フロントハウジング部2fとリアハウジング部2rの接合性(防水性),熱伸縮に対する影響低減等の観点から最適なハウジング2を得ることができる。
As described above, the
図1及び図2には、フロントハウジング部2fを備える検出ヘッド部51を拡大して示す。フロントハウジング部2fは全体を筒状に形成し、前部に、圧電素子3及び電極部22を収容するとともに、フロントハウジング部2fの前端部に、ダイヤフラムヘッド21を固着する。ダイヤフラムヘッド21は、圧力が作用するダイヤフラム部21dと、ダイヤフラムヘッド21の周縁部を構成するフランジ部21fと、ダイヤフラム部21dの後面に有する伝達部21tを一体形成してなる。このダイヤフラムヘッド21には、弾性が高く、かつ耐久性,耐熱性,耐触性等に優れた合金製のダイヤフラムを用いる。ダイヤフラムヘッド21の後には、ダイヤフラム部21dに作用する圧力を電気信号に変換する圧電素子3を配設する。圧電素子3には、例えば、ランガテイト(LTG)、望ましくは、既に本出願人が提案したランガテイトの単結晶材料(特開2006−250711号公報参照)を用いることができる。なお、伝達部21tは圧電素子3の前面に面接触する一方の電極部を兼ねている。圧電素子3の後には、他方の電極部22を配設する。電極部22は、圧電素子3の後面に面接触する素子側電極部22sと、この反対側に突出する突起状のリード側電極部6を一体に有する。この電極部22(電極部6)には、アルミナセラミックス等により形成したドーナツ形の絶縁リング24を嵌合する。これにより、電極部6が絶縁リング24の中心孔に収容され、絶縁リング24には、後述するコイルスプリング7c(弾性部材7)の一端が入るスプリング収容凹部26が設けられる。
1 and 2 show an enlarged view of the
さらに、フロントハウジング部2fの後部には、円筒状の絶縁パイプ27を収容する。絶縁パイプ27は、後述するリード部5の前部5fが挿通するリード挿通孔28を有する。また、フロントハウジング部2fの中間部は、絶縁リング24及び絶縁パイプ27のストッパとして機能し、かつ小径の挿通孔を設けることにより、スプリング収容凹部26とリード挿通孔28を連通させる。なお、29は絶縁パイプ27の後端部とフロントハウジング部2f間に介在する弾性体を示す。
Further, a cylindrical insulating
他方、リアハウジング部2rは、図3に示すように、全体を筒状に形成し、前部の外周面に取付ネジ部52を設けるとともに、後部の外周面に工具係止部53を設ける。そして、リアハウジング部2rの前端には、上述したフロントハウジング部2fの後端を接合する。また、工具係止部53は比較的大径に形成し、内部に基板収容室11を設けるとともに、リアハウジング部2rの後端にコネクタ部54を取付け、基板収容室11を閉塞する。なお、工具係止部53は、締付用の工具が係止すればよいため、例えば、ボルト頭部と同様の六角形状であってもよく、工具係止部53の形状は他の形状により置換できる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the rear housing portion 2r is formed in a cylindrical shape as a whole, and is provided with a mounting
一方、リアハウジング部2rの前部となる取付ネジ部52の内部には、テフロン(登録商標)製のガイドパイプ31を収容する。このガイドパイプ31は後述するリード部5の中間部5mが挿通するリード挿通孔32を有する。また、基板収容室11には、圧電素子3から得られる電気信号を処理(増幅処理)する回路基板部4を収容する。図4に示すように、回路基板部4は、プリント配線基板であり、プリント配線基板上に複数の電子部品35…を実装するとともに、コネクタ部54内に延出する三つのプラグピン37a,37b,37cを接合して構成する。
On the other hand, a
そして、この回路基板部4の中心にはリード部5を接続する。このため、回路基板部4は、中心に、リード部5の一端5sを挿通(貫通)させるリード挿通孔36を有する。リード部5は、直線状をなす断面円形のピン部材5pにより一体に形成し、ガイドパイプ31のリード挿通孔32に挿通する中間部5mと、この中間部5mの前端から延出し、かつこの中間部5mよりも小径に形成することにより絶縁パイプ27に挿通する前部5fと、中間部5mの後端から延出し、かつこの中間部5mよりも大径に形成する後部5rからなる。リード部5の材料としては、真鍮及びベリリウム銅等を用いることができる。この場合、加工性及びコストメリットを考慮すれば、真鍮が望ましい。これに対して、電気伝導性,高温強度,信頼性等を考慮すれば、ベリリウム銅が望ましい。
A
また、7cは、弾性部材7を構成するコイルスプリングであり、弾性が高く、かつ耐久性,耐熱性,耐触性等に優れた合金製のコイルスプリングを用いる。したがって、このコイルスプリング7cは、前述したダイヤフラムヘッド21と同一の材料を用いることができる。コイルスプリング7cは、上述した電極部6とリード部5の他端5t(前部5f)間に圧縮した状態で介在させることができる長さを選定するとともに、リード部5の前部5fの径に対して同一又はやや小さい径を選定する。
Moreover, 7c is a coil spring which comprises the
一方、コネクタ部54は、アルミナセラミックス等の絶縁材料により一体形成し、前端部がリアハウジング部2r(基板収容室11)の後端に挿入することにより当該後端を閉塞するコネクタ基部41を備える。このコネクタ基部41には、前述した三つのプラグピン37a,37b,37cが貫通し、コネクタ基部41内に突出することにより、コネクタ部54を構成する。
On the other hand, the
次に、このような構造を有する圧力センサ1の組立方法について、図1〜図4を参照して説明する。
Next, a method for assembling the
まず、検出ヘッド部51の組立を行う。この場合、図1に示すように、フロントハウジング部2fの前端から内部に絶縁リング24及び電極部22を収容するとともに、圧電素子3を収容する。そして、ダイヤフラムヘッド21のフランジ部21fを、フロントハウジング部2fの前端に溶接により固定する。また、フロントハウジング部2fの後端から内部に絶縁パイプ27を収容するとともに、弾性体29を収容し、フロントハウジング部2fの後端に一体形成したカシメ部30によりカシメを行う。そして、図3に示すように、絶縁パイプ27の内部にコイルスプリング7cを収容する。これにより、コイルスプリング7cの前端がスプリング収容凹部26に収容される。この後、ガイドパイプ31を収容したリアハウジング部2rを用意し、このリアハウジング部2rの前端をフロントハウジング部2fの後端に嵌合し、溶接により固定する。
First, the
一方、別途製造した回路基板部4を用意する。回路基板部4には、前述したように、複数の電子部品35…及び三つのプラグピン37a,37b,37cが実装されている。また、リード部5を用意し、図4に示すように、リード部5の後部5r(一端5s)を回路基板部4のリード挿通孔36に対して裏面4r側から挿通し、表面4f側へ若干突出させる。そして、リード部5の後部5rと表面4f側における所定の配線パターンを半田付等により接続する。
On the other hand, a separately manufactured
リード部5を接続した回路基板部4が得られたなら、リード部5を、基板収容室11からガイドパイプ31のリード挿通孔32に挿通させ、リード部5の前部5f(他端5t)を絶縁パイプ27のリード挿通孔28に至らせるとともに、回路基板部4を基板収容室11に収容し、所定の位置にセッティングする。これにより、電極部6の先端面とリード部5の他端5t間にコイルスプリング7cが圧縮した状態で介在し、電極部6とリード部5はコイルスプリング7cを介して電気的に接続される。
If the
また、基板収容室11には絶縁性を有する充填材12を充填する。これにより、図3に示すように、基板収容室11からガイドパイプ31に至る内部空間が充填材12により充填される。充填材12を充填することにより、使用環境に対応した回路基板部4の保護強化を図ることができる。充填材12には、固形時に剛性を有する合成樹脂,固形時に弾性を有するゴム又は合成樹脂,固形時に絶縁性を有するセラミックス粉の一又は二以上を含ませることができる。固形時に剛性を有する合成樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂等を用いることができるとともに、固形時に弾性を有するゴム又は合成樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂等を用いることができる。さらに、個々の充填材を二以上含ませる態様には、予め固形時に弾性を有するゴム又は合成樹脂を回路基板部4の全体に塗布して一定の厚さのコーティング層を設け、この後、固形時に剛性を有する合成樹脂を充填する態様或いは合成樹脂とセラミックス粉の合成材(プラセラ)を用いる態様などが含まれる。このような充填材12を適宜用いることにより、防振性(吸振性),耐熱性(放熱性),防水性(防湿性),絶縁性などを使用環境に応じて確保できるとともに、これらの相乗効果を得ることもできる。
In addition, the
次いで、コネクタ基部41に弾性リング等の弾性体42を装着し、リアハウジング部2rの後端に挿入する。この際、コネクタ基部41に設けた挿通孔に三つのプラグピン37a,37b,37cを貫通させる。そして、リアハウジング部2rの後端に一体形成したカシメ部43のカシメを行うことによりコネクタ基部41をリアハウジング部2rの後端に固定する。これにより、基板収容室11が閉塞されるとともに、伝送ケーブル66を接続可能なコネクタ部54が得られる。
Next, an
次に、本実施形態に係る圧力センサ1の使用方法及び動作について、図1〜図8を参照して説明する。
Next, the usage method and operation | movement of the
前述したように、圧力センサ1は、燃焼圧センサ1sとして利用できるため、図7に示すように、自動車等のエンジンMに付設して燃焼圧を検出することができる。圧力センサ1をエンジンMに取付けるに際しては、シリンダヘッド61hのネジ孔部に、圧力センサ1の取付ネジ部52を螺着し、工具係止部53に係止させた工具により締付固定する。
As described above, since the
一方、エンジン11の作動時には、ダイヤフラムヘッド21のダイヤフラム部21dに圧力(燃焼圧)が付与される。これにより、電極部(伝達部)21tと電極部22間によって挟圧された圧電素子3に圧力が作用することにより圧電素子3に生じた電荷が、電極部6,コイルスプリング7c,リード部5を介して回路基板部4に付与される。そして、回路基板部4により、微弱の電気信号に対する所定の処理(増幅処理)がなされ、コネクタ部54及び伝送ケーブル66を介して車載コントローラ(車載コンピュータ)65に付与される。
On the other hand, when the
ところで、この場合、圧力センサ1は自動車等のエンジンMに付設されるため、通常、−40〜350〔℃〕程度の厳しい温度環境(温度変動)に晒される。したがって、ハウジング2、特にリアハウジング2rとリード部5の熱伸縮により、リード部5がハウジング2に対して相対変位を繰り返す。今、図8において、リード部5の常温時の長さをLs、リード部5の高温時の長さをLm、リアハウジング2rの常温時の長さをHs、リアハウジング2rの高温時の長さをHmとすれば、コイルスプリング7cの相対的な変位幅Kは、K=(Lm−Ls)−(Hm−Hs)となり、この変位幅Kは、考えられる材料及び寸法を想定した場合、最大0.06〔mm〕程度となる。なお、図8中、Poは圧力センサ1の固定端を示す。
In this case, since the
また、前述した圧力センサ1をエンジンMに取付ける場合、工具より締付を行うが、この際の軸力は、最大12〔kN〕になるとともに、最大の軸力により締付けた場合、ハウジング2は、圧力センサ1の先端に対して150〔μm〕程度短縮することが確認されている。
Further, when the
一方、例示するコイルスプリング7cの許容変位は、1.32〔mm〕であり、上述した変位幅K(0.06〔mm〕程度)及び締付による短縮(150〔μm〕程度)を考慮しても、コイルスプリング7cによってリード部5の伸縮を十分に吸収することができる。弾性部材7に、このようなコイルスプリング7cを用いることにより、リード部5の直線性及びバランス性を確保しつつ、応力短縮及び熱伸縮に伴うリード部5の相対変位を確実に吸収することができる。
On the other hand, the allowable displacement of the illustrated
よって、このような本実施形態に係る圧力センサ1によれば、リード部5を直線状のピン部材5pにより形成し、リード部5の一端5s側を、回路基板部4に貫通させ、かつ回路基板部4の反対側で当該回路基板部4に接続するとともに、リード部5の他端5tを、圧縮した導電性を有する弾性部材7を介して圧電素子3側の電極部6に接続するため、リード部5に設ける熱伸縮を吸収するための湾曲部(折曲部)やその変位を逃がす内部空間の確保が不要となり、内部構造の単純化による製造性の向上,製造工数の低減及び製造コストの削減を図ることができる。また、リード部5に設ける熱伸縮を吸収するための湾曲部(折曲部)やその変位を逃がす内部空間の確保が不要になることから、リード部5に対する振動環境による悪影響を防止することができる。したがって、振動による接合部(接続部)の断線や接触不良等を回避し、信頼性を飛躍的に高めることができる。
Therefore, according to such a
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 Although the best embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to such an embodiment, and departs from the gist of the present invention in the detailed configuration, shape, material, quantity, numerical value, and the like. It can be changed, added, or deleted as long as it is not.
例えば、圧力センサ1の全体或いは細部における構成(形式)は、本発明の要部構成を含む以上、任意に構成することができる。また、圧電素子3,コイルスプリング7c,フロントハウジング部2f,リアハウジング部2r,リード部5等に用いた材料は、例示に限定されるものではなく、適宜選定できる。
For example, the configuration (form) in the whole or details of the
なお、圧力センサ1は、例示のように、内燃機関Mの燃焼室Mrの圧力を検出する燃焼圧センサ1sに用いて最適となるが、排気圧や燃料噴射圧をはじめ、温度変動の大きい環境や振動の大きい環境等の他の分野における各種用途の圧力センサとして利用することができる。
The
1:圧力センサ,1s:燃焼圧センサ,2:ハウジング,2f:フロントハウジング部,2r:リアハウジング部,3:圧電素子,4:回路基板,5p:ピン部材,5s:リードの一端,5t:リードの他端,6:電極部,7:弾性部材,7c:コイルスプリング,11:基板収容室,12:充填材,M:内燃機関,Mr:燃焼室,U:炭素鋼部品 1: pressure sensor, 1s: combustion pressure sensor, 2: housing, 2f: front housing part, 2r: rear housing part, 3: piezoelectric element, 4: circuit board, 5p: pin member, 5s: one end of lead, 5t: The other end of the lead, 6: electrode portion, 7: elastic member, 7c: coil spring, 11: substrate housing chamber, 12: filler, M: internal combustion engine, Mr: combustion chamber, U: carbon steel parts
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007130499A JP5006695B2 (en) | 2007-05-16 | 2007-05-16 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007130499A JP5006695B2 (en) | 2007-05-16 | 2007-05-16 | Pressure sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008286589A JP2008286589A (en) | 2008-11-27 |
JP5006695B2 true JP5006695B2 (en) | 2012-08-22 |
Family
ID=40146453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007130499A Active JP5006695B2 (en) | 2007-05-16 | 2007-05-16 | Pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5006695B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5936878B2 (en) * | 2012-02-29 | 2016-06-22 | シチズンファインデバイス株式会社 | Pressure detection device |
CH708837A1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-15 | Kistler Holding Ag | Piezoelectric force sensor with a detachable electrical connection between the electrode and contact pin. |
JP6526467B2 (en) * | 2015-04-16 | 2019-06-05 | 株式会社ミクニ | Pressure sensor |
DK3124947T3 (en) * | 2015-07-31 | 2019-04-01 | Kistler Holding Ag | PRESSURE SENSOR |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3584070D1 (en) * | 1984-10-26 | 1991-10-17 | Texas Instruments Inc | CYLINDER PRESSURE CONVERTER FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE. |
JPS61234325A (en) * | 1985-04-10 | 1986-10-18 | Nippon Denso Co Ltd | Piezo-electric type presure sensor |
JPS6378237U (en) * | 1986-11-10 | 1988-05-24 | ||
JP4003363B2 (en) * | 1999-12-24 | 2007-11-07 | 株式会社デンソー | Combustion pressure sensor structure |
JP3942176B2 (en) * | 2003-03-17 | 2007-07-11 | 日本特殊陶業株式会社 | Glow plug with combustion pressure detection function and manufacturing method thereof |
US6938491B2 (en) * | 2003-04-17 | 2005-09-06 | Cts Corporation | Engine cylinder pressure sensor |
US7000478B1 (en) * | 2005-01-31 | 2006-02-21 | Texas Instruments Incorporated | Combined pressure and temperature transducer |
-
2007
- 2007-05-16 JP JP2007130499A patent/JP5006695B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008286589A (en) | 2008-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4016627B2 (en) | Temperature sensor | |
US6810746B2 (en) | Sensor arrangement with pressure detector and sensor circuit | |
US7263891B2 (en) | Pressure detecting apparatus | |
JP2013019895A (en) | Force sensor assembly and method for assembling force sensor assembly | |
JP5006695B2 (en) | Pressure sensor | |
JP6159683B2 (en) | Measuring plug | |
US7114396B2 (en) | Pressure sensor | |
KR101535451B1 (en) | Sensor Device | |
EP1975572B1 (en) | Sensor apparatus | |
JP6124823B2 (en) | Measuring plug and method for assembling a measuring plug | |
JP2007192773A (en) | Mounting structure of pressure sensor element | |
JP5772907B2 (en) | Sensor | |
JP6056562B2 (en) | Pressure sensor and manufacturing method thereof | |
US7077657B2 (en) | Contact structure for connector array and electronic appliance having the same | |
JP5213195B2 (en) | Transmission cable for combustion pressure sensor | |
JP5006696B2 (en) | Transmission cable for combustion pressure sensor | |
JP4922822B2 (en) | Combustion pressure sensor | |
JP2012181127A (en) | Pressure sensor | |
JP2005249512A (en) | Pressure detection device | |
JP2004226325A (en) | Temperature detector | |
WO2011105084A1 (en) | Combustion pressure sensor | |
JP2013516042A (en) | Ignition and pressure measuring device for internal combustion engine | |
JP6879104B2 (en) | Physical quantity sensor | |
JP2010203948A (en) | Pressure sensor | |
JP2008122129A (en) | Pressure sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100323 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111208 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111214 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120509 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120525 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150601 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5006695 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |