JP2006125982A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 受圧用ダイアフラムが受けた圧力を圧力伝達部材を介してステムの感圧部としての歪み部へ伝達するようにした圧力検出装置において、ステム、圧力伝達部材および受圧用ダイアフラムの三部材間の圧力伝達性能を向上させる。
【解決手段】 一端部に歪み部２２、他端部に開口部２１を有する中空筒状のステム２０と、ステム２０の開口部２１を閉塞するようにステム２０に接合された受圧用ダイアフラム１５と、ステム２０の中空部に収納され受圧用ダイアフラム１５が受けた圧力を歪み部２２へ伝達する圧力伝達部材１６とを備える圧力検出装置１００において、ステム２０の歪み部２２と圧力伝達部材１６の一端部、および、受圧用ダイアフラム１５と圧力伝達部材１６の他端部は、それぞれ固定部１６ａ、１６ｂにて、ロウ付けなどで接合されることで一体化されて固定されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、受圧用ダイアフラムが受けた圧力を圧力伝達部材を介してステムの感圧部へ伝達するようにした圧力検出装置に関する。

この種の圧力検出装置は、一般的に、一端部に閉塞部としての感圧部、他端部に開口部を有する中空筒状のステムと、このステムの開口部を閉塞するように該ステムに接合された受圧用ダイアフラムと、一端部が該感圧部側へ位置し他端部が該受圧用ダイアフラム側へ位置した状態で該ステムの中空部に収納された圧力伝達部材とを備えて構成されたものである。

ここで、従来のこの種の圧力検出装置においては、ステム、圧力伝達部材および受圧用ダイアフラムの三部材は、別体の部材であり、これら三部材は、ステムと受圧用ダイアフラムとにより圧力伝達部材を挟み付けるように互いに予荷重が印加された状態で接触していた。

そして、この圧力検出装置においては、該受圧用ダイアフラムが受けた圧力は、該圧力伝達部材を介して該ステムの感圧部へ伝達される。ここで、ステムの感圧部は、通常薄肉部となっており、その薄肉部には歪みゲージなどのセンサ素子が設けられた構成となっている。

そして、該ステムの感圧部では、たとえば、伝達された圧力に応じたレベルの電気信号が出力される。それにより、この圧力検出装置においては、圧力の検出が可能となっている。

しかしながら、従来の圧力検出装置では、上述したように、ステム、圧力伝達部材および受圧用ダイアフラムの三部材は、別体であり、互いに予荷重を印加した状態で接触していたため、次に述べるような、三部材間の圧力伝達性能の低下を招いていた。

ステム、圧力伝達部材、受圧用ダイアフラムの三部材は、荷重により接触しているだけであるため、これら三部材に加わる圧力Ｐが変化すると、各部材間の接触面積Ａが変化する。すると、各部材間に作用する応力σも、Ｐ＝σＡの関係から、変化してしまう。つまり、応力σが圧力Ｐと比例関係にならず、圧力伝達性能が変化してしまう。

また、上記三部材は別体であり、荷重により単に接触しているだけであるため、圧力伝達方向とは直交する方向の振動すなわち横振動などによって、接触する各部材同士がずれてしまう。すると、接触状態が変化し、圧力伝達性能も変化することにより、ノイズの要因となってしまう。

さらに、各部材間には、接触を保持するために予荷重が印加されているが、この予荷重によって、ステムや受圧用ダイアフラムにクリープが発生し、このクリープが進行することで圧力伝達性能が変動してしまう恐れがある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、受圧用ダイアフラムが受けた圧力を圧力伝達部材を介してステムの感圧部へ伝達するようにした圧力検出装置において、ステム、圧力伝達部材および受圧用ダイアフラムの三部材間の圧力伝達性能を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一端部に閉塞部としての感圧部（２２）、他端部に開口部（２１）を有する中空筒状のステム（２０）と、ステム（２０）の開口部（２１）を閉塞するようにステム（２０）に接合された受圧用ダイアフラム（１５）と、一端部が感圧部（２２）側へ位置し他端部が受圧用ダイアフラム（１５）側へ位置した状態でステム（２０）の中空部に収納され、受圧用ダイアフラム（１５）が受けた圧力を感圧部（２２）へ伝達する圧力伝達部材（１６）とを備える圧力検出装置において、ステム（２０）の感圧部（２２）と圧力伝達部材（１６）の一端部、および、受圧用ダイアフラム（１５）と圧力伝達部材（１６）の他端部は、それぞれ一体化されて固定されていることを特徴としている。

それによれば、ステム（２０）、圧力伝達部材（１６）および受圧用ダイアフラム（１５）の三部材が一体化されて固定されるので、これら三部材が固定されずに単に接触した状態である従来の圧力検出装置にて発生していた各部材間における接触状態の変化や予荷重の印加による部材のクリープが、防止される。

よって、本発明によれば、受圧用ダイアフラム（１５）が受けた圧力を圧力伝達部材（１６）を介してステム（２０）の感圧部（２２）へ伝達するようにした圧力検出装置において、ステム（２０）、圧力伝達部材（１６）および受圧用ダイアフラム（１５）の三部材間の圧力伝達性能を向上させることができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の圧力検出装置においては、ステム（２０）の感圧部（２２）と圧力伝達部材（１６）の一端部との固定部、および、受圧用ダイアフラム（１５）と圧力伝達部材（１６）の他端部との固定部は、それぞれ部材間の接合により構成されているものにできる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の圧力検出装置においては、ステム（２０）の感圧部（２２）と圧力伝達部材（１６）の一端部との固定部、および、受圧用ダイアフラム（１５）と圧力伝達部材（１６）の他端部との固定部のうちどちらか一方の固定部は、固定されるべき両部材を一体成形することにより構成されているものとしてもよい。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３に記載の圧力検出装置において、受圧用ダイアフラム（１５）における圧力伝達部材（１６）と固定される部位（１５ａ）は、圧力によって変形しない部位であり、この部位（１５ａ）は、圧力伝達部材（１６）側から受圧用ダイアフラム（１５）側へ向かって広がった形状となっていることを特徴としている。

それによれば、受圧用ダイアフラム（１５）が圧力を受ける有効面積を大きくすることができる。そのため、受圧用ダイアフラム（１５）が受ける圧力によって、受圧用ダイアフラム（１５）から大きな力を細い圧力伝達部材（１６）へ伝達することができ、好ましい。

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。

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、以下の各図相互において、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。

図１は、本発明の実施形態に係る圧力検出装置１００の全体構成を示す概略断面図である。また、図２は、図１中におけるハウジング１０のパイプ部１２の先端部の近傍部を拡大して示す概略断面図である。

この圧力検出装置１００には、用途を限定するものではないが、燃焼圧センサとして適用することができる。燃焼圧センサとは、ハウジング１０のパイプ部１２が被検出体としてのたとえば自動車のエンジンヘッドにおける取付穴に挿入されネジ結合などによって取り付けられることで、燃焼室内の圧力（いわゆる筒内圧）を検出圧力として検出するセンサである。

本実施形態の圧力検出装置１００のハウジング１０は、円筒状の本体部１１とこの本体部１１よりも細い細長筒形状のパイプ部１２とからなり、これら本体部１１およびパイプ部１２は、切削や冷間鍛造等により加工されたたとえばステンレスなどの金属製のものである。本例では、パイプ部１２は円筒パイプ形状をなすものとしているが、角パイプ形状でもよい。

なお、ハウジング１０において、本体部１１とパイプ部１２とは一体形成されたものであってもよいし、これら両者１１、１２をそれぞれ別体に形成し、その後でこれら両者１１、１２を溶接や接着あるいは圧入、ネジ結合、かしめなどにより接合して一体化したものであってもよい。

また、ハウジング１０におけるパイプ部１２の外周面には、被検出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１３が形成されている。このように、本実施形態の圧力検出装置１００においては、ハウジング１０は、その一端側から突出するように設けられた細長形状のパイプ部１２を備えたものとして構成されている。

ここで、ハウジング１０のパイプ部１２は、当該エンジンブロックに形成されたネジ穴としての取付穴に挿入され、ネジ部１３を介して取り付けられる。それにより、圧力検出装置１００はエンジンブロックに取り付けられる。

そして、この圧力検出装置１００のエンジンブロックへの取付状態においては、検出圧力としての燃焼室内の圧力（筒内圧）Ｐは、図１、図２中の白抜き矢印に示されるように、パイプ部１２の先端部側から印加されるようになっている。

また、ハウジング１０におけるパイプ部１２の先端部には、検出圧力に応じた信号を出力する検出素子３０が設けられている。この検出素子３０は、たとえば、検出圧力によって自身が歪み、その歪みに基づいて検出圧力に応じた信号を出力する歪みゲージ機能を有するものにできる。

具体的には、図１および図２に示されるように、検出素子３０は、一端側が開口部２１、他端側が閉塞された薄肉状の歪み部２２である中空筒状の金属ステム２０に対して、この金属ステム２０の閉塞部であり感圧部である歪み部２２の外表面にガラス溶着などによって取り付けられている。

金属ステム２０は、中空円筒形状に加工された金属製の部材であり、その外周面には、周面と直交する方向へ張り出したフランジ２３が形成されている。なお、本例では、金属ステム２０の中空部は円筒状であるが、角筒状でもよい。

そして、金属ステム２０は、その歪み部２２側をパイプ部１２内に向け開口部２１を燃焼室側に向けてパイプ部１２に挿入されている。そして、金属ステム２０のフランジ２３とパイプ部１２の先端部の開口縁部とが、溶接または接着などにより接合され固定されている。

また、図２に示されるように、ハウジング１０のパイプ部１２の先端部には、単数もしくは複数個の凸部１２ａが設けられており、この凸部１２ａに対応する金属ステム２０のフランジ２３の部位には、凹部２３ａが設けられている。ただし、凹凸形状は前記以外の組み合わせとして、前記の反対側の部材にそれぞれ形成されていても良く、また凹部に関しては切れ込み形状でも良い。

そして、ハウジング１０のパイプ部１２と金属ステム２０との接合状態において、これら凸部１２ａと凹部２３ａとが嵌合している。それにより、金属ステム２０の軸回りにおいて、金属ステム２０とハウジング１０との間の回転によるずれを防止できるようになっている。

ここで、金属ステム２０のフランジ２３の外周面は、図１、図２に示されるように、開口部２１から歪み部２２へ向かって拡径したテーパ面となっている。そして、圧力検出装置１００を上記エンジンヘッドへネジ部１３を介してネジ結合されたとき、このフランジ２３のテーパ面と上記エンジンヘッドの取付穴の内面とが密着してシールされるようになっている。

さらに、図１、図２に示されるように、ハウジング１０におけるパイプ部１２の先端部において、金属ステム２０の開口部２１を閉塞するように受圧用ダイアフラム１５が設けられている。

この受圧用ダイアフラム１５は、たとえばステンレスなどの金属製円形板状のものであり、その周辺部が金属ステム２０の開口部２１側の部位に、ロウ付けや溶接などによって接合固定されている。

それにより、受圧用ダイアフラム１５と金属ステム２０とは一体化されている。そして、この受圧用ダイアフラム１５は、図１、図２中の白抜き矢印に示されるように、上記燃焼室に面して燃焼圧（筒内圧）Ｐを受け、歪み変形するものである。

また、金属ステム２０の中空部には、圧力伝達部材１６が設けられている。すなわち、受圧用ダイアフラム１５と金属ステム２０の感圧部としての歪み部２２との間に圧力伝達部材１６を介在させた形となっている。この圧力伝達部材１６は、たとえばステンレスなどの金属やセラミックなどからなるものである。

ここで、圧力伝達部材１６の一端部は、金属ステム２０の歪み部２２に一体化されて固定されており、圧力伝達部材１６の他端部は、受圧用ダイアフラム１５に一体化されて固定されている。

本実施形態では、金属ステム２０の歪み部２２と圧力伝達部材１６の一端部との固定部１６ａは、ロウ付けや溶接などによる部材間の接合により構成されており、受圧用ダイアフラム１５と圧力伝達部材１６の他端部との固定部１６ｂも、ロウ付けや溶接などによる部材間の接合により構成されている。

より具体的には、金属ステム２０の歪み部２２の内面には、当該内面から圧力伝達部材１６側へ延びる棒状部２２ａが設けられている。そして、この金属ステム２０の棒状部２２ａは、圧力伝達部材１６の一端部に設けられた凹部に挿入されており、この状態でロウ付けなどによる接合がなされている。

一方、受圧用ダイアフラム１５の内面には、当該内面から圧力伝達部材１６側へ延びる棒状部１５ａが設けられている。このダイアフラム１５の棒状部１５ａは、ダイアフラム１５のうち圧力Ｐによって変形しない部位であり、ダイアフラム１５においては、この棒状部１５ａの周囲の薄肉部１５ｂが圧力Ｐによって変形する部位である。

また、このダイアフラム１５の棒状部１５ａは、受圧用ダイアフラム１５における圧力伝達部材１６と固定される部位である。そして、この棒状部１５ａは、圧力伝達部材１６の他端部に設けられた凹部に挿入されており、この状態でロウ付けなどによる接合がなされている。

また、図２に示されるように、この受圧用ダイアフラム１５の棒状部１５ａは、圧力伝達部材１６の他端部側から受圧用ダイアフラム１５側へ向かって広がった形状となっている。

このようにして、圧力伝達部材１６の一端部は、金属ステム２０の歪み部２２に一体化されて固定されており、圧力伝達部材１６の他端部は、受圧用ダイアフラム１５に一体化されて固定されている。

また、図２に示されるように、金属ステム２０には、金属ステム２０におけるハウジング１０内に位置する外面と金属ステム２０の中空部とを連通する細孔２４が形成されている。

上述した圧力伝達部材１６と受圧用ダイアフラム１５および金属ステム２０のロウ付けは、これら三部材の接合部にロウ材を配設し、三部材を組み付けた状態でロウ付けを行う。このとき、上記細孔２４は、密閉された金属ステム２０の中空部からロウ材のバインダや溶剤を放出させる穴として機能する。

また、圧力伝達部材１６、受圧用ダイアフラム１５および金属ステム２０を一体化した後、金属ステム２０の中空部内の気密度を測定することが好ましいが、この気密度測定は、上記細孔２４を介して行うことができる。

ここでは、圧力伝達部材１６は棒状の部材であるが、圧力伝達部材１６の形状はこれに限定されるものではなく、たとえば球状、偏球状、鼓状などであってもよい。そして、検出圧力Ｐは、受圧用ダイアフラム１５から圧力伝達部材１６を介して金属ステム２０の歪み部２２および検出素子３０に印加されるようになっている。

また、歪みゲージ機能を有する検出素子３０としては、限定するものではないが、たとえば、半導体プロセスによってシリコン半導体チップに対して、拡散抵抗素子などにより構成されるブリッジ回路などを形成してなるものなどを採用することができる。

このような歪みゲージ機能を有する半導体チップは、圧力によって金属ステム２０の感圧部としての歪み部２２が変形したとき、この変形に応じて半導体チップ自身も歪むことにより、その歪みによって生じる抵抗値変化を電気信号に変換して出力する機能を有するものである。

なお、これら金属ステム２０の歪み部２２および検出素子３０が、検出圧力Ｐによる荷重を受けて歪む部位として構成されており、これら歪み部２２および検出素子３０は圧力検出装置１００の基本性能を左右するものである。

ここで、金属ステム２０を構成する金属材料について、さらに述べるならば、当該金属材料に対しては、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検出素子３０を低融点ガラスなど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る。

具体的には、金属ステム２０の金属材料としては、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、たとえば析出硬化型のステンレスなどを選定することができ、この金属ステム２０は、プレス、切削や冷間鍛造などにより形成することができる。

また、図１に示されるように、ハウジング１０の本体部１１の内部には、セラミック基板などからなる回路基板４０が設けられている。この回路基板４０は、本体部１１との境界におけるパイプ部１２の開口部を覆うように設けられており、回路基板４０の周辺部は、たとえば接着などによりハウジング１０に固定されている。

この回路基板４０におけるパイプ部１２の開口部に面した側の面には、ＩＣチップ４２が接着などにより搭載されている。このＩＣチップ４２は、検出素子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る。

そして、このＩＣチップ４２と回路基板４０とは、アルミニウム（Ａｌ）または金などからなるボンディングワイヤ４４により結線されており、それによって、これら両者４０、４２は電気的に接続されている。さらに、図１、図２に示されるように、この回路基板４０と上記検出素子３０とは、配線部材５０により電気的に接続されている。

ここでは、配線部材５０としては、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５０を採用している。もちろん、配線部材５０としては、それ以外にも、たとえばリード線などを採用してもよい。

フレキシブルプリント基板５０としては、ポリイミド樹脂などのベースに銅などの導体をパターニング形成した一般的なものを採用できる。このフレキシブルプリント基板５０は、図１に示されるように、ハウジング１０のパイプ部１２内にてパイプ部１２の長手方向に延びるように配置されている。

ここで、フレキシブルプリント基板５０の一端部５１は、検出素子３０に対して、はんだなどを用いて電気的および機械的に接合されている。具体的には、図示しないが、検出素子３０の表面に形成されたパッドに対して、フレキシブルプリント基板５０の導体部が接続される。

そして、フレキシブルプリント基板５０の検出素子３０への接合部である一端部５１から、フレキシブルプリント基板５０は折り曲げられており、この折り曲げられた部分である折り曲げ部よりも他端部５２側の部位が、パイプ部１２内において回路基板４０の方向へ延びている。

一方、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２側の部位は、ハウジング１０の本体部１１に位置している。そして、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２は、回路基板４０に設けられた貫通穴４６を介して、回路基板４０におけるＩＣチップ４２の搭載面から当該搭載面とは反対側の面に位置している。

そして、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２は、回路基板４０におけるＩＣチップ４２の搭載面とは反対側の面にて、はんだなどを介して回路基板４０と電気的に接続されている。

また、図１に示されるように、ハウジング１０において回路基板４０におけるフレキシブルプリント基板５０との接続面と対向する位置には、ターミナル６１を有するコネクタケース６０が設けられている。

このコネクタケース６０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６０にインサート成形などにより一体化されている。このコネクタケース６０は、検出素子３０からの信号を取り出すためのコネクタ部として構成されている。

そして、コネクタケース６０のターミナル６１と回路基板４０とはバネ部材６２を介したバネ接触により電気的に接続されている。これにより、検出素子３０とコネクタケース６０とは、フレキシブルプリント基板５０および回路基板４０を介して電気的に接続されている。

また、図１に示されるように、ハウジング１０の本体部１１の端部１４がコネクタケース６０にかしめられることにより、コネクタケース６０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などへ図示しない配線部材などを介して電気的に接続可能となっている。それにより、本圧力検出装置１００は外部との信号のやりとりなどが可能になっている。

かかる構成を有する圧力検出装置１００の製造方法の一例について、述べる。

まず、金属ステム２０と受圧用ダイアフラム１５と圧力伝達部材１６とを組み付けるとともに、各部材間における接合部にロウ材を配設する。そして、金属ステム２０と受圧用ダイアフラム１５とを溶接する。その後、加熱処理により、各部材間においてロウ付けを行う。

このようにして、受圧用ダイアフラム１５と圧力伝達部材１６と金属ステム２０とを一体化した後、金属ステム２０の歪み部２２の外面に検出素子３０を取り付ける。具体的には、歪み部２２の外面に図示しない低融点ガラスを介在させつつ検出素子３０を搭載する。そして、当該ガラスを焼成することにより検出素子３０と金属ステム２０とをガラス接合する。

次に、金属ステム２０、検出素子３０および受圧用ダイアフラム１５が一体化したユニットにおいて、その検出素子３０に対して、フレキシブルプリント基板５０の一端部５１をはんだなどを介して接続する。

次に、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２側の部位を、ハウジング１０のパイプ部１２の先端部から挿入し、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２をハウジング１０の本体部１１の内部まで引き出す。

続いて、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２を、ＩＣチップ４２がワイヤボンド実装された回路基板４０の貫通穴４６に通し、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２と回路基板４０とをはんだなどを介して接続する。

次に、回路基板４０をハウジング１０の本体部１１に接合固定する。その後、コネクタケース６０をハウジング１０の本体部１１に組み付け、ハウジング１０の端部１４をかしめることにより、コネクタケース６０とハウジング１０とを固定する。

このコネクタケース６０をハウジング１０へ組み付けるとき、ターミナル６１と回路基板４０とをバネ部材６２を介してバネ接触させ、電気的に接続する。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。

かかる圧力検出装置１００は、ハウジング１０のネジ部１３を介して、被検出体としての上記エンジンヘッドに形成されたネジ穴（取付穴）に取り付けられることによって、上記エンジンヘッドに接続固定される。

そして、燃焼室内の圧力（筒内圧）Ｐが、図１、図２中の矢印に示されるように、受圧用ダイアフラム１５から圧力伝達部材１６を介して、金属ステム２０の歪み部２２に印加されると、その圧力によって金属ステム２０の歪み部２２が変形し、この変形を検出素子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、検出素子３０からの信号は、フレキシブルプリント基板５０を介して回路基板４０へ伝達され、ＩＣチップ４２にて処理され、処理された信号がターミナル６１から外部へ出力される。

ところで、本実施形態によれば、一端部に閉塞部としての感圧部である歪み部２２、他端部に開口部２１を有する中空筒状のステム２０と、ステム２０の開口部２１を閉塞するようにステム２０に接合された受圧用ダイアフラム１５と、一端部が歪み部２２側へ位置し他端部が受圧用ダイアフラム１５側へ位置した状態でステム２０の中空部に収納され、受圧用ダイアフラム１５が受けた圧力を歪み部２２へ伝達する圧力伝達部材１６とを備える圧力検出装置において、ステム２０の歪み部２２と圧力伝達部材１６の一端部、および、受圧用ダイアフラム１５と圧力伝達部材１６の他端部は、それぞれ一体化されて固定されていることを特徴とする圧力検出装置１００が提供される。

それによれば、ステム２０、圧力伝達部材１６および受圧用ダイアフラム１５の三部材が一体化されて固定されるので、これら三部材が固定されずに単に接触した状態である従来の圧力検出装置にて発生していた各部材間における接触状態の変化や予荷重の印加による部材のクリープが、防止される。

よって、本実施形態によれば、受圧用ダイアフラム１５が受けた圧力を圧力伝達部材１６を介してステム２０の歪み部２２へ伝達するようにした圧力検出装置１００において、ステム２０、圧力伝達部材１６および受圧用ダイアフラム１５の三部材間の圧力伝達性能を向上させることができる。

ここで、本実施形態の圧力検出装置１００においては、ステム２０の歪み部２２と圧力伝達部材１６の一端部との固定部、および、受圧用ダイアフラム１５と圧力伝達部材１６の他端部との固定部が、それぞれ部材間の接合により構成されたものであることも特徴の一つである。

また、本実施形態の圧力検出装置１００においては、受圧用ダイアフラム１５における圧力伝達部材１６と固定される部位すなわち棒状部１５ａは、圧力によって変形しない部位であり、この棒状部１５ａは、圧力伝達部材１６側から受圧用ダイアフラム１５側へ向かって広がった形状となっていることも特徴の一つである。

それによれば、受圧用ダイアフラム１５が圧力を受ける有効面積Ａ（図２参照）を大きくすることができる。受圧用ダイアフラム１５から圧力伝達部材１６へ伝達される力をＦとしたとき、Ｆ＝Ｐ・Ａである。

つまり、上記有効面積Ａを大きくすることにより、受圧用ダイアフラム１５が受ける圧力Ｐによって、受圧用ダイアフラム１５から大きな力Ｆを、細い圧力伝達部材１６へ伝達することができ、好ましい。

また、本実施形態では、上述したが、図２に示されるように、ハウジング１０のパイプ部１２の先端部に凸部１２ａを設け、金属ステム２０のフランジ２３に凹部２３ａを設け、これら凸部１２ａと凹部２３ａとを嵌合させている。

それにより、圧力検出装置１００を上記エンジンヘッドへネジ結合する際において、金属ステム２０の軸回りの金属ステム２０とハウジング１０との間の回転ずれを防止できるようになっている。

金属ステム２０とハウジング１０とは、溶接などにより接合されているが、圧力検出装置１００をエンジンヘッドにネジ締めする際に、金属ステム２０とハウジング１０との溶接部には、ネジ回転によるせん断力が加わる。すると、この溶接部が破断する恐れがあるが、本実施形態のように、凹凸のかみ合いによるストッパ作用を発揮させれば、当該溶接部の破断を防止することができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、金属ステム２０の感圧部としての歪み部２２と圧力伝達部材１６と受圧用ダイアフラム１５との間の各固定部は、それぞれ部材間の接合により構成されていた。

ここで、上記圧力検出装置１００において、金属ステム２０の歪み部２２と圧力伝達部材１６の一端部との固定部、および、受圧用ダイアフラム１５と圧力伝達部材１６の他端部との固定部のうちどちらか一方の固定部は、固定されるべき両部材を一体成形することにより構成されていてもよい。

たとえば、金属ステム２０と圧力伝達部材１６とを、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）や切削、鍛造、プレスなどにより一体成形し、圧力伝達部材１６と受圧用ダイアフラム１５とを接合してもよいし、また、圧力伝達部材１６と受圧用ダイアフラム１５とを上記方法にて一体成形し、圧力伝達部材１６と金属ステム２０とを接合してもよい。

また、上記実施形態では、金属ステム２０にロウ付け用または気密度測定用の細孔２４を設けたが、この細孔２４は、ハウジング１０内に開放されるため、閉塞する必要はなく、センサ特性に影響はない。

なお、この細孔２４は、金属ステム２０の中空部とハウジング１０の外部とを連通する部位に形成されてもよいが、その場合には、上記のロウ付け後や気密度測定の後に接着剤などで封止することが必要である。

また、検出素子としては、上記した歪みゲージ機能を有するもの以外でもよい。検出素子としては、金属ステムに取り付けられて圧力伝達部材から受けた検出圧力に応じた信号を出力するものであればよい。

また、上記実施形態では、ハウジング１０は、長いパイプ部１２を有するものであり、そのパイプ部１２の先端部に検出素子３０および金属ステム２０、受圧用ダイアフラム１５を設けていたため、検出素子３０と回路基板４０との間をフレキシブルプリント基板５０にて接続していた。

しかし、ハウジングの形状を変形して、パイプ部を極力短くするか、あるいはパイプ部を廃止するなどにより、検出素子３０とコネクタ部側である回路基板４０との距離を短くし、これら検出素子３０および回路基板４０の間をボンディングワイヤなどによって接続できるようにしてもよい。

つまり、ハウジング１０は、上記した円筒状の本体部１１とパイプ部１２とからなる形状に限定されるものではない。このハウジング形状は、燃焼圧センサに適したものとしたものであり、それ以外のハウジング形状であってもかまわない。

さらに、上記図１に示される例では、ハウジング１０内において検出素子３０とコネクタ部６０との間の部位には、ＩＣチップ４２や回路基板４０や各種の電気接続部材が配置されていたが、当該部位の構成はこれに限定されるものではなく、適宜変更可能であることは、もちろんである。

要するに、本発明は、一端部に閉塞部としての感圧部、他端部に開口部を有する中空筒状のステムと、ステムの開口部を閉塞するようにステムに接合された受圧用ダイアフラムと、一端部が感圧部側へ位置し他端部が受圧用ダイアフラム側へ位置した状態でステムの中空部に収納され、受圧用ダイアフラムが受けた圧力を感圧部へ伝達する圧力伝達部材とを備える圧力検出装置において、ステムの感圧部と圧力伝達部材の一端部、および、受圧用ダイアフラムと圧力伝達部材の他端部は、接合や一体成形などによって、それぞれ一体化されて固定されていることを要部とするものであり、その他の部分については適宜設計変更が可能である。

本発明の実施形態に係る圧力検出装置の全体構成を示す概略断面図である。 上記図１中におけるハウジングのパイプ部の先端部の近傍部を拡大して示す概略断面図である。

符号の説明

１５…受圧用ダイアフラム、１５ａ…受圧用ダイアフラムの棒状部、
１６…圧力伝達部材、２０…金属ステム、２１…金属ステムの開口部、
２２…金属ステムの感圧部としての歪み部。

Claims (4)

1. 一端部に閉塞部としての感圧部（２２）、他端部に開口部（２１）を有する中空筒状のステム（２０）と、
   前記ステム（２０）の前記開口部（２１）を閉塞するように前記ステム（２０）に接合された受圧用ダイアフラム（１５）と、
   一端部が前記感圧部（２２）側へ位置し他端部が前記受圧用ダイアフラム（１５）側へ位置した状態で前記ステム（２０）の中空部に収納され、前記受圧用ダイアフラム（１５）が受けた圧力を前記感圧部（２２）へ伝達する圧力伝達部材（１６）とを備える圧力検出装置において、
   前記ステム（２０）の前記感圧部（２２）と前記圧力伝達部材（１６）の一端部、および、前記受圧用ダイアフラム（１５）と前記圧力伝達部材（１６）の他端部は、それぞれ一体化されて固定されていることを特徴とする圧力検出装置。
2. 前記ステム（２０）の前記感圧部（２２）と前記圧力伝達部材（１６）の一端部との固定部、および、前記受圧用ダイアフラム（１５）と前記圧力伝達部材（１６）の他端部との固定部は、それぞれ部材間の接合により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
3. 前記ステム（２０）の前記感圧部（２２）と前記圧力伝達部材（１６）の一端部との固定部、および、前記受圧用ダイアフラム（１５）と前記圧力伝達部材（１６）の他端部との固定部のうちどちらか一方の固定部は、固定されるべき両部材を一体成形することにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
4. 前記受圧用ダイアフラム（１５）における前記圧力伝達部材（１６）と固定される部位（１５ａ）は、圧力によって変形しない部位であり、
   この部位（１５ａ）は、前記圧力伝達部材（１６）側から前記受圧用ダイアフラム（１５）側へ向かって広がった形状となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力検出装置。
   

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