JP2007078461A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 安価で信頼性の高い圧力センサを提供すること。
【解決手段】 本発明の圧力センサ１は、ハウジング２と、ハウジング２内に配置された圧力検知手段３と、を有する圧力センサであって、圧力検知手段３の検知面部３１の外周部とハウジング２の開口部２３の外周部の一方は他方に向かって突出した突出部３１０をもち、他方は突出部３１０の先端が挿入される溝部２６をもち、溝部２６内に、シール部材４を有することを特徴とする。本発明の圧力センサ１は、圧力検知手段３とハウジング２との間にゴムパッキンを配置しないことで、高い位置決め精度が要求されなくなるとともに圧力検知手段３に応力が加わらなくなり、低コストで信頼性にすぐれた圧力センサとなった。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧力センサに関し、詳しくは、安価で信頼性の高い圧力センサに関する。

車両には、衝突時に乗員を保護する乗員保護システムが搭載されている。乗員保護システムとしては、例えば、エアバッグを展開させることにより乗員の頭部を保護するエアバッグ装置や、シートベルトの弛みを巻き取るプリテンショナがある。このような乗員保護システムにおいて、エアバッグ装置やプリテンショナは制御装置（ＥＣＵ）に制御される。ＥＣＵは、車両にもうけられたセンサからの信号にもとづいて衝突の判定を行い、衝突と判定したときに動作させる。

近年の車両においては、車両の進行方向（前後方向）に対する衝突安全性だけでなく、車両の側方から（幅方向）の衝突（側面衝突）に対する安全性も求められている。側面衝突に対して乗員を保護するためのエアバッグ装置として、サイドエアバッグがある。サイドエアバッグを展開させるためのセンサには、車両のドアの内圧の変化を検出する圧力センサが用いられている。このようなサイドエアバッグ装置は、たとえば、特許文献１に開示されている。

側面衝突を検知するための圧力センサは、図４に示した構成を有している。従来の圧力センサは、外部と内部を連通する空気通路２２が形成された略中空形状のケース２に回路アッセンブリ３を収納固定している。そして、圧力センサ１には高い防水性が求められており、回路アッセンブリ３の圧力を検出するセンサ素子３１（センサのセンシングを行う部分）とケース２との間にゴムパッキン７を配置している。回路アッセンブリ３とケース２との間にゴムパッキン７を配置することで、センサ素子３１の表面以外のケース２内に水分が侵入することが抑えられ、回路基板３０が濡れて不具合を発生することが防止される。

しかしながら、このような構成の圧力センサ１は、ゴムパッキン７でシールするために、回路基板３０、センサ素子３１やケース２に高い寸法精度が要求され、コストが上昇するという問題があった。さらに、従来の圧力センサ１は、回路基板３０上の検出部３１とケース２とでゴムパッキン７を押圧する構成となっている。つまり、ゴムパッキン７を押圧する応力が回路基板３０とセンサ素子３１の接合部に加わり、電気的接続部や回路素子、センサ素子の信頼性確保が難しいという課題があった。

さらに、従来の圧力センサは、耐水性の向上や応力の集中による不具合の発生を抑えるために、ポッティング剤８を注入して回路アッセンブリ３や回路基板３０の支持を行っており、製造に要するコストが上昇していた。
特開平２−２４９７４０号公報

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、安価で信頼性の高い圧力センサを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明者らは圧力センサの構造について検討を重ねた結果、ゴムパッキンを使用しなくても、シール性を確保する構成とすることで上記課題を解決できることを見出した。

すなわち、請求項１に記載の本発明の圧力センサは、外部と内部とを連通する空気通路が形成された略中空形状のハウジングと、圧力を検知する検知面部をもち、ハウジング内に配置された圧力検知手段と、を有する圧力センサであって、圧力検知手段の検知面部の外周部とハウジングの開口部の外周部の一方は他方に向かって突出した突出部をもち、他方は突出部の先端が挿入される溝部をもち、溝部内に、ハウジングと圧力検出手段とが相対的に変移を生じたときに生じる応力を緩和・吸収可能な材質よりなるとともに溝部と突出部との間をシールするシール部材を有することを特徴とする。

本発明の圧力センサは、溝部と突出部およびシール部材の作用により、ハウジングと圧力検知手段との間のシール性が確保されている。このシール性により、空気通路を通ってハウジング内に水等の異物が侵入することが抑えられ、異物の侵入による不具合の発生が抑えられる。さらに、シール部材が柔軟性をもつ材質よりなることで、ハウジングと圧力検知手段とが相対的に変移を生じても圧力検知手段に応力が集中しない。この結果、応力の集中による不具合の懸念が排除される。さらに、シール部材が柔軟性をもつことで、圧力検知手段とハウジングとの間に高い位置決め精度を要求していない。このことから、本発明の圧力センサは、低コストで信頼性にすぐれた圧力センサとなった。

請求項２に記載の本発明の圧力センサは、請求項１において、シール部材は、溝部に貯留された液状の原料溶液に突出部の先端を浸漬した状態で原料溶液を硬化して形成されたことが好ましい。溝部に突出部を挿入した状態でシール部材を形成することで、ハウジングと圧力検知手段との間にシール部材を配することができ、両部材の密着性が増す。これにより、シール性が向上する。

請求項３に記載の本発明の圧力センサは、請求項１において、溝部内に貯留された原料溶液の液面が所定以上となったときに過剰量の原料溶液が溝部から流出し、圧力検知手段とハウジングの他方には溝部から流出した原料溶液を貯留する貯留部を有することが好ましい。過剰量の原料溶液が流出することで、溝部内に残る原料用液量を調節でき、この原料溶液から得られるシール部材の大きさを制御できる。さらに、溝部から流出した原料溶液を貯留する貯留部を有することで、圧力検知手段や空気通路に原料溶液が流れ込むことを防止できる。ここで、貯留部のもうけられる場所や形状については特に限定されるものではない。

請求項４に記載の本発明の圧力センサは、請求項１において、貯留部と溝部とを接続し原料溶液が流れる流出部を有し、流出部は、所定の液面の高さに形成されたことが好ましい。つまり、流出部を持つことで、溝部から原料溶液が流出するときに流出部を通るようになる。このことは、溝部から流れ出る原料溶液の流れを流出部により制御することで、液面の高さ管理を容易とし、確実なシール機能が得られると同時に、圧力検知手段や空気通路に原料溶液が流れ込むことを防止できる効果を示す。

請求項５に記載の本発明の圧力センサは、請求項１において、溝部および突出部は、検知面部および開口部のそれぞれの外周部の全周にわたって形成されたことが好ましい。全周にわたって形成されることで、高いシール性が確保され、ハウジング内に異物が侵入しなくなる。さらに、空気通路に伝播されるハウジング外の圧力が、ハウジング容積の大きさに起因する圧力損失を伴うことなく、圧力検知手段にすぐに伝播される。

請求項６に記載の本発明の圧力センサは、請求項１において、ハウジングには、外部と内部を連通する連通孔がさらに開口し、連通孔は通気性をもつフィルタを有することが好ましい。この連通孔がハウジングの内部と外部の圧力差を呼吸作用により阻止する。そして、フィルタが、連通孔を通って異物がハウジング内に侵入することを防止する。

請求項７に記載の本発明の圧力センサは、請求項１において、突出部は圧力検知手段に形成され、溝部はハウジングに形成されたことが好ましい。このように突出部と溝部が形成されることで、ケースを支持台に固定してセンサの各構成部品の組付けを行う場合、硬化前シール材の流動性に対して重力による管理が容易となり、圧力センサの製造を簡単に行うことが可能となる。

請求項８に記載の本発明の圧力センサは、請求項１〜７において、側面衝突を検出するために車両のドアの内圧を測定する圧力センサであることが好ましい。本発明の圧力センサは、シール部材によるシール機能により、ドア内に流入する水などの異物によるケース内部の回路基板での電気的ショートなどの不具合の発生が抑えられていることから、側面衝突を検出するための高い信頼性をもつセンサとして利用することができる。

本発明の圧力センサは、圧力検知手段とケースとの間にゴムパッキンを配置することなく両者の間のシール性が確保された構成となっている。つまり、本発明の圧力センサは、高い位置決め精度を要求していない。また、圧力検知手段に応力が加わっていないため、応力の集中による不具合の懸念が排除される。このことから、本発明の圧力センサは、低コストで信頼性にすぐれた圧力センサとなった。

以下、具体的な実施例を用いて本発明を説明する。

本発明の実施例として圧力センサを製造した。

（実施例）
本実施例の圧力センサは、図１にその構成が示されたセンサである。本実施例の圧力センサ１は、ハウジング２、回路アッセンブリ３、シール部材４およびフィルタ５を有する。

ハウジング２は、樹脂よりなり、内部に回路アッセンブリ３を収納する。ハウジング２は、槽状のハウジング本体２０と、ハウジング本体２０の開口部を封止する蓋部材２１とからなる。そして、ハウジング２は、ハウジング本体２０の槽状の底面部２００が鉛直方向に広がる状態で配置される。

そして、ハウジング本体２０の槽状の底面部２００には、ハウジング２の外部と内部とを連通する空気通路２２の一方の端部の開口部２３が開口している。空気通路２２は、ハウジング本体２０の槽状の底面部２００の外周面２００ａにそって鉛直下方にのびた状態で形成されている。この外周面２００ａ上に空気通路２２の他方の端部が開口した開口部２４が形成されている。

空気通路２２は、通気性が確保できる程度の内径で、略断面一定の管路状に形成されている。そして、空気通路２２の外周面２００ａ上に形成された部分は、他方の端部の開口部２４から一方の端部の開口部２３が視認できない程度に長く形成されている。

回路アッセンブリ３は、回路基板３０と、回路基板３０上に実装された圧力を検知するセンサ素子３１と、を有する。また、回路基板３０上には、センサ素子３１の検出信号から圧力を算出する演算手段や圧力信号を外部に送信するインターフェースが図示されていないがもうけられている。本実施例に用いられた回路アッセンブリ３は、圧力を検知する構成であれば特にその種類が限定されるものではなく、従来公知の圧力センサを用いることができる。本実施例においては、ダイアフラム型の圧力センサを用いた。

回路アッセンブリ３は、センサ素子３１が開口部２３に対向した状態でありかつハウジング本体２０の底面部２００に小間隔を隔てた状態で、接続部材３２を用いてハウジング本体２０に接続固定される。

そして、本実施例の圧力センサ１は、センサ素子３１の開口部２３に対向した部分（圧力の検知を行う部分）の外周部に、突出した突出部３１０が形成されている。この突出部３１０は、開口部２３に対向した部分の外周の全周にわたって形成されている。突出部３１０は、その先端部の断面が略Ｕ字状のなめらかな形状に形成されている。

また、ハウジング本体２０の底面部２００の内周面２００ｂの突出部３１０に対向した部分には、突出部３１０が挿入される溝部２６が形成されている。さらに、溝部２６の外周（開口部２３の径方向外方）でありかつ溝部２６に隣接した位置には、断面略凹字状の第一の貯留部２７がもうけられている。溝部２６と第一の貯留部２７とは隔壁２８により隔離されている。つまり、隔壁２８は、背向した表面が溝部２６と第一の貯留部２７の一部を区画する。そして、隔壁２８の端部２８０（ハウジング本体２０の底面部２００の内表面２００ｂ側の端部）は、底面部２００の内表面２００ｂよりも外表面２００ａ側に位置している。

また、本実施例の圧力センサ１のハウジング本体２０の溝部２６の内周（開口部２３の径方向内方）でありかつ溝部２６に隣接した位置には、断面略Ｖ字状の第二の貯留部２９がもうけられている。第二の貯留部２９は、底面部２００の内表面２００ｂに開口している。本実施例においては、第二の貯留部２９は溝部２６に隣接してもうけられているが、間隔を隔てた状態でもうけてもよい。

そして、本実施例の圧力センサ１には、溝部２６の内部であって溝部２６と突出部３１０の間にシール部材４が配置されている。このシール部材４は、ハウジング本体２０とセンサ素子３１とが相対的に変移を生じたときに生じる応力を緩和・吸収可能な材質よりなる。シール部材４がこのような材質よりなることで、ハウジング本体２０とセンサ素子３１とが相対的に変位を生じたときに、センサ素子３１と回路基板３０との接続部にその変位による応力がかからなくなる。このような材質としては、ケイ素（Ｓｉ）系の接着剤、Ｓｉ系のゲル、フッ素（Ｆ）系のゲルをあげることができる。

また、ハウジング本体２０の槽状の側面部には、ハウジング２の外部と内部とを連通する連通孔２５が開口している。この連通孔２５が開口する位置は溝部２６および第一の貯留部２７の外部であればその場所が限定されるものではない。本実施例において連通孔２５は、ハウジング本体２０の側面部であって鉛直方向に広がる側面部に開口している。しかし、本実施例の構成を示した図１においては、連通孔２５をハウジング本体２０の側面部であって水平方向に広がる上面に便宜的に配置して示した。そして、連通孔２５には、通気性をもつフィルタ５が組み付けられている。なお、フィルタ５をハウジング本体２０に組み付ける方法については特に限定されるものではなく、ハウジング本体２０にフィルタ５を溶着する方法、ハウジング本体２０に係止ツメを設けておきこの係止ツメに係止させる方法や、粘着テープや接着剤等で接着する方法を用いてもよい。このフィルタ５により、連通孔２５を通ってハウジング２内に異物が侵入することが抑えられる。連通孔２５を有することで、ハウジング２の内部と外部が連通され、ハウジング２の内部と外部の圧力が同じ圧力となる。

本実施例の圧力センサ１は、以下の方法により製造することができる。

まず、ハウジング２のハウジング本体２０の溝部２６に硬化したときにシール部材４となる原料溶液を貯留する。そして、接続部材３２で回路アッセンブリ３を接続固定する。このとき、センサ素子３１の突出部３１０の先端が溝部２６に貯留された原料溶液に浸漬される。また、突出部３１０が原料溶液に浸漬されたことにより原料溶液の液面が上昇する。そして、原料溶液の液面が高くなって隔壁２８の高さを超えると、原料溶液は隔壁２８上を通って第一の貯留部２７に流れ込む。つまり、過剰量の原料溶液は、開口部２３方向に流れることなく第一の貯留部２７に流れ込む。このとき、仮に過剰量の原料溶液が開口部２３方向に流れたとしても、第二の貯留部２９に貯まる。つまり、過剰量の原料溶液が開口部２３側に流れ込まなくなっている。

その後、原料溶液を硬化させ、蓋部材２１をハウジング本体２０に溶着して製造される。このように、本実施例の圧力センサ１は、槽状のハウジング本体２０の開口部側から組付けを行うことができ、簡単に製造することができる。さらに、回路アッセンブリ３の固定が接続部材３２で行われたことから、固定に高い精度が要求されない。つまり、実施例の圧力センサ１は、製造に要するコストを低減できた。

本実施例の圧力センサ１を衝突検知システムおよび乗員保護システムに使用した例を用いて、圧力センサ１の効果を説明する。実施例の衝突検知システムは、乗員保護装置の一部を構成するシステムであり、より具体的には、側面衝突時に乗員を保護するサイドエアバッグを展開するための側面衝突を検知する衝突検知システムである。この衝突検知システムの構成を図２に示した。

実施例の衝突検知システムは、側面衝突により生じた車両のドアの変形に起因するドアの内部の圧力の変化を内部に配置された圧力センサ１で測定し、側面衝突を検知する衝突検知システムである。そして、衝突検知システムは、衝突を検知したときに、サイドエアバッグ等の乗員保護手段を作動する。

実施例の衝突検知システムにおいて、圧力センサ１は、空気通路２２が鉛直方向にのびた状態で車両のドア６に組み付けられる。

車両のドア６は、車両の外周面の一部を形成するアウターパネル６０と、車両のドアの車室内側の表面を形成するインナーパネル６１と、ウィンドガラス６２と、を有する。そして、アウターパネル６０とインナーパネル６１との間には、略密閉された空間が形成されている。この略密閉された空間６３は、ドア６の内部と外部とがわずかに連通して形成され、ドア６の外部の圧力が変化したときにはドア６の内部の空間６３の圧力も変化するとともに、この空間６３の内容積が急激に変化したときにはその内圧が上昇するように形成されている。

まず、車両のドア６に物体が衝突したときには、その物体はアウターパネル６０と、接触し、アウターパネル６０を車内方向に押圧する。この押圧によりアウターパネル６０がインナーパネル６１方向に凸となるように変形を生じる。インナーパネル６１には、直接の衝突の応力が加わらないため、衝突後一定時間はその形状が保持される。この結果、アウターパネル６０が変形を生じると、ドア６内の空間６３の容積が急激に減少する。空間６３の容積が急激に減少すると、空間６３内の圧力が上昇する。上記したように空間６３は、ドア６の外部とわずかに連通しているが、内圧の急激な変化には追従しないように形成されていることから空間６３内の圧力が上昇する。そして、この空間６３内の圧力を、圧力センサ１で測定する。

ドア６の空間６３内の圧力が上昇すると、圧力センサ１の周囲の圧力も上昇する。圧力センサ１には空気通路２２が開口しており、この空気通路２２内を圧力が伝播することでハウジング２内の圧力も上昇する。そして、ハウジング２内の回路アッセンブリ３のセンサ素子３１に圧力が加わり、圧力が測定される。そして、圧力が測定されたことにより回路アッセンブリ３から発せられる圧力信号は、エアバッグ用ＥＣＵに送信される。エアバッグ用ＥＣＵにおいては、圧力信号から衝突の判定を行い、衝突と判定したときにはサイドエアバッグを展開させる。

実施例の衝突検知システムにおいて、圧力センサ１は、空気通路２２が鉛直方向にのびた状態で車両のドア６に組み付けられている。ドア６の空間６３に水や埃等の異物が侵入しても、これらの異物が空気通路２２内を侵入し難くなっている。また、開口部２４から異物が空気通路２２内に侵入しても、異物自身にかかる重力により空気通路２２を異物が通過しない。さらに、空気通路２２内へ異物が通過したとしても、溝部２６，突出部３１０およびシール部材４によりハウジング本体２０とセンサ素子３１との間のシール性が確保されているため、ハウジング２の内部に侵入しなくなっており、回路基板３０が濡れて不具合を発生することが防止されている。

本実施例の衝突検知システムは、低コストで信頼性にすぐれた圧力センサを用いたことで、低コストで信頼性にすぐれた衝突検知システムとなった。

（実施例の変形形態）
実施例の圧力センサは、第一の貯留部２７を図３に示した構成としてもよい。図３に示した第一の貯留部２７は、溝部２６の外周側に隣接してもうけられている。なお、本変形形態において、第一の貯留部２７は第二の貯留部２９と同様に断面略Ｖ字状にもうけられた。この第一の貯留部２７は、底面部２００の内表面２００ｂに開口している。

本変形形態においても、原料溶液を硬化してシール部材４を形成するときに、過剰量の原料溶液が第一の貯留部２７と第二の貯留部２９に流れ込み、原料溶液が不要な部分（回路基板３０等）に付着しなくなる。

実施例の圧力センサの構成を示した模式図である。 実施例の圧力センサを用いた衝突検知システムの構成を示した図である。 実施例の圧力センサの変形形態の構成を示した模式図である。 従来の圧力センサの構成を示した図である。

符号の説明

１：圧力センサ
２：ハウジング ２０：ハウジング本体
２００：底面部 ２１：蓋部材
２２：空気通路 ２３，２４：開口部
２５：連通孔 ２６：溝部
２７：第一の貯留部 ２８：隔壁
２８０：端部 ２９：第二の貯留部
３：回路アッセンブリ ３０：回路基板
３１：センサ素子 ３１０：突出部
３２：接続部材
４：シール部材
５：フィルタ
６：ドア ６０：アウターパネル
６１：インナーパネル ６２：ウィンドガラス
６３：空間
７：ゴムパッキン
８：ポッティング剤

Claims (8)

1. 外部と内部とを連通する空気通路が形成された略中空形状のハウジングと、
   圧力を検知する検知面部をもち、該ハウジング内に配置された圧力検知手段と、
   を有する圧力センサであって、
   該圧力検知手段の該検知面部の外周部と該ハウジングの開口部の外周部の一方は他方に向かって突出した突出部をもち、他方は該突出部の先端が挿入される溝部をもち、
   該溝部内に、該ハウジングと該圧力検出手段とが相対的に変移を生じたときに生じる応力を緩和・吸収可能な材質よりなるとともに該溝部と該突出部との間をシールするシール部材を有することを特徴とする圧力センサ。
2. 前記シール部材は、前記溝部に貯留された液状の原料溶液に前記突出部の先端を浸漬した状態で該原料溶液を硬化して形成された請求項１記載の圧力センサ。
3. 前記溝部内に貯留された前記原料溶液の液面が所定以上となったときに過剰量の該原料溶液が該溝部から流出し、前記圧力検知手段と前記ハウジングの他方には該溝部から流出した該原料溶液を貯留する貯留部を有する請求項２記載の圧力センサ。
4. 前記貯留部と前記溝部とを接続し前記原料溶液が流れる流出部を有し、
   該流出部は、前記所定の液面の高さに形成された請求項３記載の圧力センサ。
5. 前記溝部および前記突出部は、前記検知面部および前記開口部のそれぞれの外周部の全周にわたって形成された請求項１記載の圧力センサ。
6. 前記ハウジングには、外部と内部を連通する連通孔がさらに開口し、該連通孔は通気性をもつフィルタを有する請求項１記載の圧力センサ。
7. 前記突出部は前記圧力検知手段に形成され、前記溝部は前記ハウジングに形成された請求項１記載の圧力センサ。
8. 側面衝突を検出するために車両のドアの内圧を測定する圧力センサである請求項１〜７記載の圧力センサ。

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