(57)【要約】【課題】磨耗や腐食による特性の変化が発生しにくい圧力センサを提供する。【解決手段】コイル２が巻回されたボビン３と、導電体からなる被検出部１１を有し測定圧を受けてボビン３の内側へ変位する変位体１と、変位体１とボビン３との間に介在して変位体１をボビン３の外側へ付勢する復帰ばね４とを備える。測定圧は、変位体１の変位に伴うコイル２のインダクタンスの変化により検出される。変位体の変位に伴って開閉する接点により測定圧を検出する場合に比べ、磨耗や腐食による特性の変化が発生しにくい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
少なくとも一部が導電体からなり測定圧を受けてハウジングに対して変位する変位体と、
弾性を有する材料からなり変位体とハウジングとの間に介在して変位体をハウジングに対し測定圧を受けて変位する方向の逆方向に付勢する復帰ばねと、
ハウジングに対して固定され変位体の変位に伴ってインダクタンスが変化するコイルとを備えることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
変位体には、復帰ばねの変形量を大きくする方向への変位体の変位量が所定量であるときにハウジングに対して当接することにより、前記変位量を前記所定量までに制限する制限部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
ハウジングは、変位体の変位方向に交差する面内において変位体の全周を囲んで変位体をガイドするガイド部を有し、
変位体においてガイド部にガイドされる外周面には、ハウジングに対する変位体の変位方向の両側の空間を互いに連通させる連通溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧力センサ。
【請求項４】
ハウジングは、１個の部品からなり変位体の少なくとも一部と復帰ばねとがそれぞれ収納されて内周面において変位体をガイドするガイド穴が設けられるとともにコイルが巻回されたボビンと、変位体に密着する密着部を有し、圧力を測定される空間とコイルが収納された空間とを互いに分離させる形でボビンを保持するホルダとを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハウジングと、測定されるべき圧力である測定圧を受けてハウジングに対して変位する変位体と、変位体の変位に連動して開閉される接点とを備える、いわゆる圧力スイッチが提供されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。すなわち、測定圧が所定の圧力未満である期間には接点は開いた状態に維持され、測定圧が所定の圧力以上となったときには変位体が測定圧を受けて変位することにより接点が閉じられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７９８７３号公報
【特許文献２】実開平６−３８１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の圧力スイッチでは、接点の開閉が切り替わる上記所定の圧力や、接点が閉じた状態での接触抵抗などの特性が、接点の磨耗や腐食に伴って変化しやすかった。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、磨耗や腐食による特性の変化が発生しにくい圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、ハウジングと、少なくとも一部が導電体からなり測定圧を受けてハウジングに対して変位する変位体と、弾性を有する材料からなり変位体とハウジングとの間に介在して変位体をハウジングに対し測定圧を受けて変位する方向の逆方向に付勢する復帰ばねと、ハウジングに対して固定され変位体の変位に伴ってインダクタンスが変化するコイルとを備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、変位体の変位に伴うコイルのインダクタンスの変化により測定圧が検出されるので、変位体の変位に伴って開閉する接点により測定圧を検出する場合に比べ、磨耗や腐食による特性の変化が発生しにくい。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、変位体には、復帰ばねの変形量を大きくする方向への変位体の変位量が所定量であるときにハウジングに対して当接することにより、前記変位量を前記所定量までに制限する制限部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、制限部によって変位体の変位量とともに復帰ばねの変形量が制限されるから、復帰ばねのへたりを抑えることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、ハウジングは、変位体の変位方向に交差する面内において変位体の全周を囲んで変位体をガイドするガイド部を有し、変位体においてガイド部にガイドされる外周面には、ハウジングに対する変位体の変位方向の両側の空間を互いに連通させる連通溝が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、連通溝を設けない場合に比べ、変位体の変位に伴うハウジング内の気体の圧縮が変位体の動作に影響を与えにくい。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、ハウジングは、１個の部品からなり変位体の少なくとも一部と復帰ばねとがそれぞれ収納されて内周面において変位体をガイドするガイド穴が設けられるとともにコイルが巻回されたボビンと、変位体に密着する密着部を有し、圧力を測定される空間とコイルが収納された空間とを互いに分離させる形でボビンを保持するホルダとを有することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、変位体をガイドする部品と復帰ばねを保持する部品とコイルが巻回される部品とを別々にする場合に比べ、部品間の位置関係のばらつきに起因する特性のばらつきが発生しにくい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、変位体の変位に伴うコイルのインダクタンスの変化により測定圧が検出されるので、変位体の変位に伴って開閉する接点により測定圧を検出する場合に比べ、磨耗や腐食による特性の変化が発生しにくい。
【００１５】
請求項２の発明によれば、変位体には、復帰ばねの変形量を大きくする方向への変位体の変位量が所定量であるときにハウジングに対して当接することにより、前記変位量を前記所定量までに制限する制限部が設けられているので、制限部によって変位体の変位量とともに復帰ばねの変形量が制限されるから、復帰ばねのへたりを抑えることができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、ハウジングは、変位体の変位方向に交差する面内において変位体の全周を囲んで変位体をガイドするガイド部を有し、変位体においてガイド部にガイドされる外周面には、ハウジングに対する変位体の変位方向の両側の空間を互いに連通させる連通溝が設けられているので、連通溝を設けない場合に比べ、変位体の変位に伴うハウジング内の気体の圧縮が変位体の動作に影響を与えにくい。
【００１７】
請求項４の発明によれば、ハウジングは、１個の部品からなり変位体の少なくとも一部と復帰ばねとがそれぞれ収納されて内周面において変位体をガイドするガイド穴が設けられるとともにコイルが巻回されたボビンと、変位体に密着する密着部を有し、圧力を測定される空間とコイルが収納された空間とを互いに分離させる形でボビンを保持するホルダとを有するので、変位体をガイドする部品と復帰ばねを保持する部品とコイルが巻回される部品とを別々にする場合に比べ、部品間の位置関係のばらつきに起因する特性のばらつきが発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本実施形態を示す図４（ａ）のＡ−Ａ断面での断面図であり、（ａ）は比較的に測定圧が低い状態を示し、（ｂ）は比較的に測定圧が高い状態を示す。
【図２】同上を示す分解斜視図である。
【図３】図１（ａ）のＢ−Ｂ断面での断面の要部を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同上を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図である。
【図５】同上を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本実施形態は、図１（ａ）（ｂ）及び図２に示すように、金属製の被検出部１１を有する変位体１と、例えば合成樹脂成型品からなり全体として有底円筒形状であって外周にコイル２（図１（ａ）（ｂ）参照）が巻回されるとともに内周面において変位体１を直線状にスライド変位可能にガイドするボビン３とを備える。以下、上下方向は図１（ａ）（ｂ）を基準として詳しく説明する。なお、ここでいう上下方向は、あくまで説明の便宜上のものであり、実際の使用状態での向きとは必ずしも一致しない。
【００２１】
変位体１は、いわゆるインサート成型により、合成樹脂からなるベース部１２に被検出部１１が一体化されたものである。被検出部１１は円柱形状の金属からなる。また、ベース部１２は、被検出部１１と同軸であって被検出部１１とほぼ同じ外径の円柱形状の本体部１２ａと、被検出部１１の軸方向の一端部を全周にわたって囲む鍔部１２ｂとを有する。この鍔部１２ｂは、被検出部１１と同軸であって外径がより大きい円柱形状に形成されている。
【００２２】
ボビン３は例えば合成樹脂成型品からなり、軸方向を上下方向に向けた円柱形状の本体部３１と、本体部３１の上端部から径方向の外向きに突設された鍔部３２とを有する。
【００２３】
ボビン３の本体部３１には、軸方向を上下方向に向けた円柱形状にくりぬかれて本体部３１の下面の中央に開口したガイド穴３１ａが設けられている。ボビン３のガイド穴３１ａの内径は変位体１の鍔部１２ｂの外径よりも僅かに大きい程度とされており、変位体１の鍔部１２ｂの外周面がボビン３のガイド穴３１ａの内周面に摺接することにより変位体１はボビン３に対して上下にスライド変位可能にガイドされている。
【００２４】
ここで、変位体１の鍔部１２ｂの外周面には、図２及び図３に示すように、それぞれ鍔部１２ｂの上下の空間を連通させる連通溝１２ｃが、周方向に並べて６個、等間隔に設けられている。仮に、変位体１の鍔部１２ｂが全周にわたってガイド穴３１ａの内周面に密着していた場合、変位体１が上方へ変位したときに鍔部１２ｂの上側においてガイド穴３１ａ内の気体が圧縮されるといったように、鍔部１２ｂの上下の空間の間で気圧差が発生して変位体１の動作に影響を与えてしまう。これに対し、本実施形態では連通溝１２ｃが設けられていることにより、鍔部１２ｂの上下の空間の間に上記のような気圧差が発生しにくい。
【００２５】
さらに、ボビン３のガイド穴３１ａには、変位体１に復帰力を付与する復帰ばね４が収納されている。復帰ばね４は、内径が変位体１の本体部１２ａよりも大きく且つ鍔部１２ｂよりも小さいコイルばねからなり、一端部に変位体１の本体部１２ａが挿入された形で、軸方向を上下方向に向けてガイド穴３１ａに収納されており、上記の一端が変位体１の鍔部１２ｂの上面に弾接するとともに他端がガイド穴３１ａの底面（下向きの内面）に弾接することで、変位体１を下方に付勢している。ボビン３に対する変位体１の上方向（すなわち復帰ばね４の変形量を増大させる方向）への変位量は、変位体１の本体部１２ａの上面がガイド穴３１ａの底面（下向きの内面）に当接する位置までに制限されている。つまり、復帰ばね４の変形量が、変位体１が上記の位置にある状態での変形量までに制限されていることで、復帰ばね４のへたりが抑えられるのであり、変位体１の本体部１２ａが請求項における制限部である。
【００２６】
また、ボビン３の本体部３１の外周面の下端部には、ボビン３の本体部３１を一周する形のコイル用溝３１ｂが設けられており、コイル２はこのコイル用溝３１ｂの底面に巻回されることでコイル用溝３１ｂに収納され、ボビン３に対する上下方向への位置ずれを防止されている。
【００２７】
さらに、ボビン３には、例えば金属のような導電材料からなりコイル２の一端ずつに電気的に接続される２本のコイル側端子ピン３３がインサート成型により保持されている。また、ボビン３の外周面の上端部には上方に開放されて各コイル側端子ピン３３の一端部ずつを突出させるための端子用凹部３１ｃが設けられている。各コイル側端子ピン３３は、それぞれ、Ｌ字形状であって、一端部を上記の端子用凹部３１ｃ内に突出させ、他端部をボビン３の本体部３１の上面から上方に突出させており、端子用凹部３１ｃ内に突出した上記一端部においてコイル２の一端ずつに電気的に接続される。
【００２８】
また、本実施形態は、上記のコイル側端子ピン３３を介してコイル２に電気的に接続されコイル２のインダクタンスの変化に基いて測定圧を検出する検出回路（図示せず）が実装された円板形状のプリント配線板５を備える。プリント配線板５には２個の第１ピンホール５１がそれぞれ厚さ方向に貫設されており、コイル２に接続された各コイル側端子ピン３３がそれぞれ上記の第１ピンホール５１の１個ずつにピン挿入実装されることで、上記の検出回路はコイル２に対して電気的に接続される。
【００２９】
さらに、本実施形態は、ボビン３とプリント配線板５とをそれぞれ収納及び保持するケース６とを備える。ケース６は、プリント配線板５とボビン３とがそれぞれ収納される収納凹部６０が上面に開口したケースボディ６ａと、収納凹部６０を閉塞する形でケースボディ６ａの上側に結合するケースカバー６ｂとからなる。ケースボディ６ａとケースカバー６ｂとはそれぞれ例えば合成樹脂成型品からなる。
【００３０】
収納凹部６０は、ケースボディ６ａの上面に開口してプリント配線板５が収納される配線板収納部６０ａと、配線板収納部６０ａの底面の中央部に開口し内径がプリント配線板５の外径よりも小さい中間凹部６０ｂと、中間凹部６０ｂの底面の中央部に開口してボビン３の鍔部３２が収納される鍔収納部６０ｃと、鍔収納部６０ｃの底面の中央部に開口してボビン３の本体部３１が挿入される本体収納部６０ｄとを有する。プリント配線板５は中間凹部６０ｂの開口の周囲において配線板収納部６０ａの底面に載置される形で厚さ方向を上下方向に向けて収納凹部６０内に収納されている。また、本体収納部６０ｄの内径はボビン３の本体部３１の外径よりも僅かに大きい程度とされており、ボビン３は本体収納部６０ｄに本体部３１が収納されることでケース６に対する径方向への変位を禁止されている。さらに、本体収納部６０ｄの底面には、下方から見てボビン３のガイド穴３１ａの開口を露出させる露出穴６０ｅが上下に貫設されている。
【００３１】
また、ケースボディ６ａは、全体として有底円筒形状であって収納凹部６０のうち鍔収納部６０ｃから上側の部位の内周面を構成する大径部６１と、大径部６１と同軸であって大径部６１よりも外径が小さい円筒形状であって大径部６１の下面から突出して本体収納部６０ｄの内周面を構成する小径部６２とからなる。
【００３２】
ケースカバー６ｂは、下面が開口した有底円筒形状であって例えば大径部６１に嵌合することによりケースボディ６ａに対して機械的に結合するカバー本体６３と、カバー本体６３の上面から上方に突設されたコネクタ部６４とからなる。コネクタ部６４は全体として軸方向を上下方向に向けて下側の開口がカバー本体６３によって閉塞された角筒形状となっている。さらに、ケースカバー６ｂには、例えば金属のような導電材料からなる２本の出力側端子ピン６５が、それぞれ下端部がカバー本体６３の下方に突出して上端部がカバー本体６３の上方に突出してコネクタ部６４に囲まれる形でインサート成型により保持されている。プリント配線板５には２個の第２ピンホール５２がそれぞれ厚さ方向（すなわち上下方向）に貫設されており、各出力側端子ピン６５はそれぞれ第２ピンホール５２へのピン挿入実装により検出回路に電気的に接続される。コネクタ部６４は検出回路による検出結果に応じて動作する外部の機器に一端が接続されるケーブル（図示せず）の他端に設けられたプラグ（図示せず）が着脱自在に結合するものである。上記のプラグはコネクタ部６４に結合した状態で出力側端子ピン６５に対して一対一に接触導通する２個のコンタクト（図示せず）を有するものであり、コネクタ部６４の外周面には上記のプラグに対して凹凸係合する適宜の凹凸形状が設けられている。
【００３３】
さらに、ケース６には、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５に示すように、ケース６とともに請求項におけるホルダを構成し、ボビン３及びケース６とともに請求項におけるハウジングを構成する金属製のシールドケース７が被着されている。
【００３４】
シールドケース７は、全体として上面が開口した有底円筒形状であってケースボディ６ａの大径部６１とケースカバー６ｂのカバー本体６３とを囲む大径部７１と、この大径部７１の下面から下方に突設され大径部７１内に開口した有底円筒形状であって大径部７１と同心で外径がより小さくケースボディ６ａの小径部６２を囲む小径部７２と、この小径部７２の下面から下方に突設され小径部７２内に開口した有底円筒形状であって小径部７２と同心で外径がさらに小さく変位体１の被検出部１１が進入するプローブ部７３とを有する。
【００３５】
大径部７１の上側の開口の内周には、ケースカバー６ｂのコネクタ部６４を囲みケースカバー６ｂのカバー本体６３の上側に位置してシールドケース７から上方へのケース６の脱落を防止する環形状の抜け止め部７１ａが内向きに突設されている。このような抜け止め部７１ａは、例えば、シールドケース７において抜け止め部７１ａを含む上端部を他の部位とは別部品で構成し、上記他の部位に対してケース６を組み付けた後に上記の別部品を結合させることで形成することができる。この場合において、シールドケース７を構成する部品同士を互いに結合させる手段としては、例えば螺着や嵌合など適宜の周知の手段を用いることができる。さらに、抜け止め部７１ａの下面と、大径部７１においてケース６を挟んで抜け止め部７１ａに対向する上向きの内面との距離は、ケース６において挟まれる部位の上下の寸法と略同じとなっている。シールドケース７によってもケースボディ６ａとケースカバー６ｂとの結合力は生じ得るので、ケースボディ６ａとケースカバー６ｂとの結合がシールドケース７のみによって維持されるような構造としてもよい。
【００３６】
プローブ部７３の内径は、変位体１の被検出部１１の外径と略同じとされており、プローブ部７３の内周面は変位体１の被検出部１１の外周面に密着する。つまり、プローブ部７３の内周面が請求項における密着部である。そして、圧力を測定される空間（すなわちシールドケース７の下側の空間）とコイル２が収納された空間とは、シールドケース７と変位体１とによって仕切られ、互いに分離される。また、プローブ部７３の内径は変位体１の鍔部１２ｂの外径よりも小さいので、ボビン３に対する変位体１の下方への変位量は、変位体１の鍔部１２ｂの下面がプローブ部７３の開口の周囲に当接する位置までに制限されている。さらに、プローブ部７３の底面には、圧力を測定されるべき流体（例えばトランスミッションオイル）が導入される導入口７３ａが開口している。
【００３７】
本実施形態の動作を説明する。変位体１は、導入口７３ａを通じてプローブ部７３内に流入した流体の圧力（すなわち測定圧）を被検出部１１の下面において受け、上記の測定圧による上向きの力と復帰ばね４から受ける下向きの力とが互いに釣り合うような上下位置をとるように図１（ａ）（ｂ）に示すようにボビン３に対して上下に変位（平行移動）する。そして、変位体１の被検出部１１の変位に伴って、コイル２のインダクタンスも変動する。プリント配線板５に実装された検出回路は、コイル２のインダクタンスが所定の閾値に対して高いか低いかに応じて、つまり上記所定の閾値に対応する所定の圧力に対して測定圧が高いか低いかに応じて、出力側端子ピン６５への出力（例えば、出力側端子ピン６５間にかける電圧や、出力側端子ピン６５間の電気的接続のオンオフ）を切り替えるように構成されている。このような検出回路は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【００３８】
上記構成によれば、変位体１の変位に伴うコイル２のインダクタンスの変化により測定圧が検出されるので、変位体１の変位に伴って開閉する接点により測定圧を検出する場合に比べ、磨耗や腐食による特性の変化が発生しにくい。
【００３９】
ここで、例えば、ガイド穴３１ａを貫通穴とし復帰ばね４の上端をボビン３から突出させてプリント配線板５に弾接させた場合には、ボビン３とプリント配線板５との距離にばらつきが発生すると、検出回路の出力が切り替わる上記所定の圧力などの特性にもばらつきが発生してしまう。これに対し、本実施形態では、変位体１のガイドと復帰ばね４の保持とコイル２の保持との全てが、１個の部品であるボビン３によって行われているので、上記のような部品間の位置関係のばらつきに起因する特性のばらつきが発生しにくい。
【符号の説明】
【００４０】
１  変位体
２  コイル
３  ボビン（請求項におけるハウジングの一部）
４  復帰ばね
６  ケース（請求項におけるホルダ及びハウジングの一部）
７  シールドケース（請求項におけるホルダ及びハウジングの一部）
１２ａ  本体部（請求項における制限部）
１２ｃ  連通溝
３１ａ  ガイド穴（内周面が請求項におけるガイド部）
７３  プローブ部（内周面が請求項における密着部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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