(57)【要約】【課題】ダイアフラム部およびシール部も一体となった単一部品にてハウジング部を構成するにあたって、単一部品として、機械的強度の高い特殊な材料を用いることなく、シール部におけるシール性およびダイアフラム部の信頼性を確保できるようにする。【解決手段】ハウジング部２０、シール部３０およびダイアフラム部４０が一体とされた単一部品１０は、鍛造処理により部分的に硬さが異なるように形成されたものであって、単一部品１０のうちダイアフラム部４０が最も硬化された部位とされたものであり、さらに、単一部品１０において、圧力導入孔２１の径がハウジング部２０の他端２０ｂ側から一端２０ａ側へ段差を有して拡径するように、圧力導入孔２１の内壁は段付きの構造とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物（Ｋ１）に取り付けられる部材であって、当該部材の一端（２０ａ）側に前記測定対象物からの測定圧力を導入する開口部（２１ａ）を有し当該部材の他端（２０ｂ）側へ延びる内孔としての圧力導入孔（２１）を有するハウジング部（２０）と、
前記ハウジング部の一端側に設けられ、前記測定対象物に押し付けられてシールされるシール部（３０）と、
前記ハウジング部の他端側に設けられ、前記圧力導入孔からの前記測定圧力を受圧して歪むダイアフラム部（４０）と、
前記ダイアフラム部に設けられ、前記ダイアフラム部の歪みを電気信号に変換するためのセンサチップ（６０）と、を備え、
前記ハウジング部、前記シール部、および、前記ダイアフラム部は、金属よりなる中空筒状の単一部品（１０）として構成されている圧力センサであって、
前記単一部品は、鍛造処理により部分的に硬さが異なるように形成されたものであって、前記単一部品のうち前記ダイアフラム部が最も硬化された部位とされたものであり、
さらに、前記単一部品において、前記圧力導入孔の径が前記ハウジング部の他端側から一端側へ段差を有して拡径するように、前記圧力導入孔の内壁は段付きの構造とされていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記単一部品において、前記ダイアフラム部のうちの前記圧力導入孔側の面は、当該面の中央側が平坦面とされ、当該面の周辺部と前記圧力導入孔の内壁とがなすコーナー部（６０ａ）がＲ形状とされたものとなっていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記圧力導入孔は、前記ハウジング部の一端側から他端側へのびるストレートな孔であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記単一部品は鉄系金属よりなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項５】
測定対象物（Ｋ１）に取り付けられる部材であって、当該部材の一端（２０ａ）側に前記測定対象物からの測定圧力を導入する開口部（２１ａ）を有し当該部材の他端（２０ｂ）側へ延びる内孔としての圧力導入孔（２１）を有するハウジング部（２０）と、
前記ハウジング部の一端側に設けられ、前記測定対象物に押し付けられてシールされるシール部（３０）と、
前記ハウジング部の他端側に設けられ、前記圧力導入孔からの前記測定圧力を受圧して歪むダイアフラム部（４０）と、
前記ダイアフラム部に設けられ、前記ダイアフラム部の歪みを電気信号に変換するためのセンサチップ（６０）と、を備え、
前記ハウジング部、前記シール部、および、前記ダイアフラム部は、金属よりなる中空筒状の単一部品（１０）として構成されている圧力センサを製造する製造方法であって、
前記単一部品を鍛造処理により形成する鍛造工程を備え、
前記鍛造工程では、前記単一部品を部分的に硬さが異なるように鍛造処理することで、前記単一部品のうち前記ダイアフラム部が最も硬化された部位となるようにするものであり、
さらに、前記鍛造工程では、前記単一部品に対し、前記シール部となる前記ハウジング部の一端側から前記ダイアフラム部となる前記ハウジング部の他端側に向かって、鍛造に用いる押し型（１０１〜１０３）の径を変えて複数回の鍛造による孔開け加工を行うことにより、
前記単一部品において、径が前記ハウジング部の他端側から一端側へ段差を有して拡径するように内壁が段付きの構造とされた前記圧力導入孔を形成することを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項６】
前記鍛造工程では、前記単一部品において、前記ダイアフラム部のうちの前記圧力導入孔側の面が、中央側を平坦面とし、周辺部と前記圧力導入孔の内壁とがなすコーナー部（６０ａ）をＲ形状としたものとなるように、鍛造処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項７】
前記鍛造処理では、前記圧力導入孔が前記ハウジング部の一端側から他端側へのびるストレートな孔となるように、前記孔開け加工を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項８】
前記単一部品を鉄系金属より構成することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力導入孔を有するハウジング部、受圧部としてのダイアフラム部、シール部が金属製の単一部品よりなり、シール部にて測定対象物にシールされる圧力センサ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧力センサとしては、特許文献１に記載のものが提案されている。このものにおいて、単一部品は、ハウジング部、ダイアフラム部、シール部が一体となった中空筒状の金属よりなる単一部品である。
【０００３】
ここで、ハウジング部は、測定対象物に取り付けられる部材である。そして、ハウジング部に設けられている圧力導入孔は、ハウジング部の一端側に測定対象物からの測定圧力を導入する開口部を有し、ハウジング部の他端側へ延びる内孔として構成されている。
【０００４】
また、シール部は、ハウジング部の一端側に設けられ、測定対象物に押し付けられてシールされることで、測定対象物からの測定圧力が漏れなく圧力導入孔に導入されるようになっている。
【０００５】
また、ダイアフラム部は、ハウジングの他端側に設けられた薄肉部であり、圧力導入孔からの測定圧力を受圧して歪むものである。そして、ダイアフラム部の外表面には、ダイアフラム部の歪みを電気信号に変換するためのセンサチップが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４８２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来の圧力センサにおいては、単一部品の信頼性が重要である。特に、単一部品のうちでも圧力媒体からの高圧を受けるダイアフラム部は、クラック等が発生しやすく、当該ダイアフラム部の機械的強度を確保することが重要である。
【０００８】
ここで、ダイアフラム部とハウジング部とが別部品であってダイアフラム部をハウジング部に接合して一体化する場合には、たとえばＳＵＳ６３０等の機械的強度に優れた特別な材料によりダイアフラム部を形成することで、信頼性を確保できる。
【０００９】
しかし、ＳＵＳ６３０のような機械的強度に優れる金属は一般的に硬く、切削でしか加工できない。そのため、ハウジング部とは別部品の小型のダイアフラム部を形成することはできるが、ハウジング部、ダイアフラム部、およびシール部が一体となった単一部品全体を、機械的強度に優れる金属で構成しようとすると、加工が困難であった。
【００１０】
また、このように機械的強度に優れた金属によって単一部品を形成した場合、シール部も硬いものとなってしまい、圧力センサを測定対象物に取り付ける際に、測定対象物への押し付けによるシール部の変形を利用したシール性の確保が困難になりやすい。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ダイアフラム部およびシール部も一体となった単一部品にてハウジング部を構成するにあたって、単一部品として、機械的強度の高い特殊な材料を用いることなく、シール部におけるシール性およびダイアフラム部の信頼性を確保できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、測定対象物（Ｋ１）に取り付けられる部材であって、当該部材の一端（２０ａ）側に前記測定対象物からの測定圧力を導入する開口部（２１ａ）を有し当該部材の他端（２０ｂ）側へ延びる内孔としての圧力導入孔（２１）を有するハウジング部（２０）と、ハウジング部の一端側に設けられ、測定対象物に押し付けられてシールされるシール部（３０）と、ハウジング部の他端側に設けられ、圧力導入孔からの測定圧力を受圧して歪むダイアフラム部（４０）と、ダイアフラム部に設けられ、ダイアフラム部の歪みを電気信号に変換するためのセンサチップ（６０）と、を備え、ハウジング部、シール部、および、ダイアフラム部は、金属よりなる中空筒状の単一部品（１０）として構成されている圧力センサであって、さらに次のような特徴点を有している。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の圧力センサにおいては、単一部品は、鍛造処理により部分的に硬さが異なるように形成されたものであって、単一部品のうちダイアフラム部が最も硬化された部位とされたものであり、さらに、単一部品において、圧力導入孔の径がハウジング部の他端側から一端側へ段差を有して拡径するように、圧力導入孔の内壁は段付きの構造とされていることを特徴とする。
【００１４】
それによれば、単一部品のうちで最も信頼性を要するダイアフラム部を、最も硬化された部位、すなわち最も機械的強度に優れた部位とできるから、ダイアフラム部の高信頼性を確保した圧力センサを実現できる。
【００１５】
また、シール部は、ダイアフラム部よりも硬化度合が小さい部位とされるので、測定対象物への押し付けによるシール部の変形を利用したシール性の確保が容易になる。このように、本発明によれば、ハウジング部を含む単一部品全体を、機械的強度に優れた特殊な材料とすることが不要となる。
【００１６】
また、単一部品は、シール部側からダイアフラム部側へ延びる高アスペクト比を有した細長の形状となりやすく、これに伴って圧力導入孔もシール部側からダイアフラム部側へ延びる距離の長い孔となる。
【００１７】
圧力導入孔は、単一部品においてシール部となる側から鍛造による孔開け加工を行うことで形成されるが、距離の長い圧力導入孔を形成することは、一回の鍛造による孔開け加工では難しく、複数回の鍛造による孔開け加工が必要となる。
【００１８】
その点を考慮して、本発明では、圧力導入孔を、ハウジング部の他端側から一端側へ拡径する段付き内孔としているので、圧力導入孔の距離が長いものであっても、複数回の鍛造による穴開け加工により、適切に圧力導入孔を形成することの可能な構成が提供される。
【００１９】
このように、本発明によれば、ダイアフラム部およびシール部も一体となった単一部品にてハウジング部を構成するにあたって、単一部品として、機械的強度の高い特殊な材料を用いることなく、シール部におけるシール性およびダイアフラム部の信頼性を確保することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、測定対象物（Ｋ１）に取り付けられる部材であって、当該部材の一端（２０ａ）側に測定対象物からの測定圧力を導入する開口部（２１ａ）を有し当該部材の他端（２０ｂ）側へ延びる内孔としての圧力導入孔（２１）を有するハウジング部（２０）と、ハウジング部の一端側に設けられ、測定対象物に押し付けられてシールされるシール部（３０）と、ハウジング部の他端側に設けられ、圧力導入孔からの前記測定圧力を受圧して歪むダイアフラム部（４０）と、ダイアフラム部に設けられ、ダイアフラム部の歪みを電気信号に変換するためのセンサチップ（６０）と、を備え、ハウジング部、前記シール部、および、ダイアフラム部は、金属よりなる中空筒状の単一部品（１０）として構成されている圧力センサを製造する製造方法であって、さらに次のような特徴点を有している。
【００２１】
すなわち、請求項５に記載の圧力センサの製造方法においては、単一部品を鍛造処理により形成する鍛造工程を備え、鍛造工程では、単一部品を部分的に硬さが異なるように鍛造処理することで、単一部品のうちダイアフラム部が最も硬化された部位となるようにするものであり、
さらに、鍛造工程では、単一部品に対し、シール部となるハウジング部の一端側からダイアフラム部となるハウジング部の他端側に向かって、鍛造に用いる押し型（１０１〜１０３）の径を変えて複数回の鍛造による孔開け加工を行うことにより、単一部品において、径がハウジング部の他端側から一端側へ段差を有して拡径するように内壁が段付きの構造とされた圧力導入孔を形成することを特徴とする。
【００２２】
それによれば、単一部品のうちで最も信頼性を要するダイアフラム部を、最も硬化された部位、すなわち最も機械的強度に優れた部位とでき、ダイアフラム部の高信頼性を確保した圧力センサを製造できる。
【００２３】
また、シール部は、ダイアフラム部よりも硬化度合が小さい部位とされるので、測定対象物への押し付けによるシール部の変形を利用したシール性の確保が容易になる。このように、本発明によれば、ハウジングを含む単一部品全体を、機械的強度に優れた特殊な材料とすることが不要となる。
【００２４】
また、単一部品は、シール部側からダイアフラム部側へ延びる高アスペクト比を有した細長の形状となりやすく、これに伴って圧力導入孔もシール部側からダイアフラム部側へ延びて距離の長い孔となる。
【００２５】
圧力導入孔は、単一部品においてシール部となる側から鍛造による孔開け加工を行うことで形成されるが、距離の長い圧力導入孔を形成することは、一回の鍛造による孔開け加工では難しく、複数回の鍛造による孔開け加工が必要となる。
【００２６】
その点を考慮して、本発明では、鍛造に用いる押し型の径を変えて複数回の鍛造による孔開け加工を行うことにより、圧力導入孔の距離が長いものであっても、適切に圧力導入孔を形成することができる。そして、形成された圧力導入孔については、ハウジング部の他端側から一端側へ拡径する段付き内孔とされた構成となる。
【００２７】
このように、本発明によれば、ダイアフラム部およびシール部も一体となった単一部品にてハウジング部を構成するにあたって、単一部品として、機械的強度の高い特殊な材料を用いることなく、シール部におけるシール性およびダイアフラム部の信頼性を確保することができる。
【００２８】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる圧力センサを示す概略的な断面図である。
【図２】図１中の単一部品をコネクタとの接合前の状態にて示す概略的な断面図である。
【図３】図２中の単一部品におけるダイアフラム部およびその近傍部を拡大した拡大図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる単一部品に対する鍛造による孔開け加工工程を示す概略的な断面図である。
【図５】図４に続く孔開け加工工程を示す概略的な断面図である。
【図６】図５に続く孔開け加工工程を示す概略的な断面図である。
【図７】図６に続く孔開け加工工程を示す概略的な断面図である。
【図８】図７に示される孔開け加工工程に続くシール部形成工程を示す概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
本発明の実施形態にかかる圧力センサＳ１について、図１、図２を参照して述べる。この圧力センサＳ１は、たとえば測定対象物Ｋ１としての自動車に搭載され、排気圧や吸気圧、あるいは、オイル圧等の各種の測定圧力を検出するための装置として適用されるものである。
【００３２】
本実施形態の圧力センサＳ１は、大きくは、ハウジング部２０、シール部３０、および、ダイアフラム部４０が一体化された単一の部品としての単一部品１０と、この単一部品１０と一体化されたコネクタケース５０と、を備えて構成されている。
【００３３】
単一部品１０は、ハウジング部２０、シール部３０およびダイアフラム部４０が一体となった中空筒状の単一の部品である。この単一部品１０は、この種の圧力センサとして通常用いられるステンレス等の鉄系金属を鍛造処理や切削加工することにより形成されたものである。さらに言えば、単一部品１０は、ハウジング部２０、シール部３０およびダイアフラム部４０が接合部を持たない連続した１個の部品として構成されたものである。
【００３４】
ここで、単一部品１０におけるハウジング部２０は、単一部品１０の主体をなす中空筒状のもので、測定対象物Ｋ１に取り付けられる部材である。そして、ハウジング部２０には、圧力導入孔２１が設けられている。
【００３５】
この圧力導入孔２１は、ハウジング部２０の一端２０ａ側に測定対象物Ｋ１からの測定圧力を導入する開口部２１ａを有し、ハウジング部２０の他端２０ｂ側へ延びる内孔として構成されている。ここでは、圧力導入孔２１は、ハウジング部２０の一端２０ａ側から他端２０ｂ側へのびるストレートな孔とされている。
【００３６】
また、シール部３０は、ハウジング部２０の一端２０ａ側に設けられ、測定対象物Ｋ１に押し付けられて気密に接触する部位である。具体的には、シール部３０は、ハウジング部２０の軸周りの全周に設けられたテーパ面を有して構成されるものである。
【００３７】
このシール部３０が、測定対象物Ｋ１に押し付けられて測定対象物Ｋ１との間をシールすることにより、測定対象物Ｋ１からの測定圧力が、漏れなく圧力導入孔２１に導入されるようになっている。
【００３８】
ここで、このハウジング部２０の外周面には、測定対象物Ｋ１に取り付けられる取付部としてのネジ部２２が形成されている。具体的に、測定対象物Ｋ１とは、たとえば上述のような自動車における排気系統、吸気系統、あるいはオイル系統等の各種の配管などである。
【００３９】
このような配管の管壁に対してハウジング部２０の一端２０ａ側を挿入し、ネジ部２２を介してネジ結合を行うことにより、圧力センサＳ１は当該配管に組み付けられる。そして、このネジ結合の軸力をシール部３０が受けて上記のシールがなされ、圧力センサＳ１は、当該配管内の圧力を測定圧力として検出するようにしている。
【００４０】
また、ダイアフラム部４０は、ハウジング部２０の他端２０ｂ側に設けられた薄肉部であり、圧力導入孔２１からの測定圧力を受圧して歪むものである。さらに言えば、ダイアフラム部４０は、開口部２１ａを始端とする圧力導入孔２１の終端を閉塞する薄肉部であり、ダイアフラム部４０の内表面つまりダイアフラム部４０の裏面が、圧力導入孔２１内に位置しているものである。
【００４１】
そして、図１に示されるように、ダイアフラム部４０の外表面には、ダイアフラム部４０の歪みを電気信号に変換するためのセンサチップ６０が設けられている。ここでは、センサチップ６０は、低融点ガラスなどよりなる接合材６１を介して、ガラス接合などによって、ダイアフラム部４０の外表面に固定されている。
【００４２】
このセンサチップ６０は、この種の圧力センサにおいて圧力検出素子として適用される典型的なセンサチップである。具体的には、センサチップ６０は、たとえばシリコン基板等の半導体基板を用いて形成されており、この半導体基板の表面に図示しない歪みゲージが備えられたものとされる。このようなセンサチップ６０は、通常の半導体プロセス等により形成される。
【００４３】
ここで、当該歪みゲージは、たとえばＰ型不純物をドーピングして形成したホイートストンブリッジ状をなすものとされる。そして、圧力導入孔２１から導入された圧力によってダイアフラム部４０が変形したときに、この変形に応じた当該歪みゲージの抵抗値変化を電気信号に変換して出力する。たとえば、このようにして、センサチップ６０は、圧力検出部として機能するようになっている。
【００４４】
また、コネクタケース５０は、図１に示されるように、単一部品１０におけるハウジング部２０の他端２０ｂ側に接合されている。これにより、コネクタケース５０と単一部品１０とは一体化されている。このコネクタケース５０は、ＰＰＳ（ポリプロピレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの樹脂を成形してなる。
【００４５】
また、コネクタケース５０は、外部との信号のやりとりを行うための金属などよりなる導電性のターミナルピン５１を有する。ここで、ターミナルピン５１は、インサート成形などによりコネクタケース５０を構成する樹脂に対して一体に固定されている。
【００４６】
ここで、コネクタケース５０の上端部（図１中の上端側）には、コネクタケース５０を図示しない外部コネクタなどの外部配線部材に接続するための第１の開口部５０ａが設けられている。
【００４７】
そして、ターミナルピン５１の上端部は、この第１の開口部５０ａより外部に露出しており、上記した外部配線部材に接続されることにより、圧力センサＳ１の外部に設けられている相手側の回路等へ電気的に接続されるようになっている。
【００４８】
このように、コネクタケース５０は、圧力センサＳ１で検出された圧力値の信号を外部に出力するためのコネクタ、いわゆるケースプラグをなすものである。ここでは、コネクタケース５０は筒状をなすものとなっており、その下端部（図１中の下端側）が筒状のハウジング部２０に接続されている。
【００４９】
具体的には、図１に示されるように、ハウジング部２０は、コネクタケース５０の下端部を受ける出っ張り部分としての受け部２３を備えている。そして、コネクタケース５０の下端部は、ダイアフラム部４０を含むハウジング部２０の他端２０ｂ側を取り囲むように、受け部２３に取り付けられている。
【００５０】
そして、コネクタケース５０の下端部に対して受け部２３の一部を、かしめることで、かしめ部２３ａを形成し、これにより、コネクタケース５０と単一部品１０とが固定されている。なお、コネクタケース５０の外周部とハウジング部２０の受け部２３の内周部との間には、Ｏリング７０が配置されており、これにより、コネクタケース５０と単一部品１０との間のシールが確保されている。
【００５１】
ここで、図１に示されるように、単一部品１０とコネクタケース５０とで区画される空間内には、接続部材８０が設けられている。この接続部材８０は、センサチップ６０とコネクタケース５０のターミナルピン５１とを電気的に接続するための部材である。
【００５２】
具体的に、接続部材８０は、リードフレーム８１と、これを封止して支持するモールド樹脂８２とよりなる。そして、接続部材８０は、センサチップ６０およびダイアフラム部４０とは干渉しない位置に設けられ、接着等により、ハウジング部２０の他端２０ｂ側に固定されている。
【００５３】
リードフレーム８１は、Ｃｕや４２アロイ等よりなる典型的なもので、ダイアフラム部４０およびセンサチップ６０の周囲に配置されたものである。モールド樹脂８２は、典型的なエポキシ樹脂等のモールド材料よりなる。
【００５４】
この接続部材８０において、リードフレーム８１の一部がモールド樹脂８２より露出しており、この露出部分にて、リードフレーム８１とセンサチップ６０とがワイヤ９０により結線されている。このワイヤ９０は、通常のワイヤボンディング等により形成されるもので、たとえばＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ等よりなる。
【００５５】
また、接続部材８０においては、リードフレーム８１の一部がモールド樹脂８２より突出するアウターリード８１ａとされている。図１に示されるように、このアウターリード８１ａは、モールド樹脂８２側の根元部分で曲げられてターミナルピン５１の方向へ延びている。そして、アウターリード８１ａの先端側の部分は、ターミナルピン５１に対して溶接等によって接合されている。
【００５６】
こうして、センサチップ６０は、リードフレーム８１、ターミナルピン５１を介して、外部と電気的に接続されるようになっている。そして、センサチップ６０からの電気信号は、出力信号として外部へ出力されるようになっている。
【００５７】
また、コネクタケース５０のうちアウターリード８１ａとターミナルピン５１との接合部に対応する位置には、第２の開口部５２が設けられている。ここでは、筒状のコネクタケース５０における側面部に、第２の開口部５２が設けられている。そして、アウターリード８１ａとターミナルピン５１との溶接等による接合は、この第２の開口部５２を通して行われている。
【００５８】
また、コネクタケース５０には、この第２の開口部５２を被覆するように、カバー部材５３が取り付けられている。このようなカバー部材５３は、樹脂、セラミック、金属などよりなる例えば板状のものである。
【００５９】
そして、カバー部材５３は、接着や圧入、嵌合などの手法により、コネクタケース５０に固定されている。このカバー部材５３により、第２の開口部５２が閉塞され、圧力センサＳ１の内部の各部品や電気的接続部等が、湿気や機械的外力等より保護されるようになっている。
【００６０】
［単一部品および製造方法について］
このような圧力センサＳ１における単一部品１０の特徴的構成、および、圧力センサＳ１の製造方法について、図３〜図８も参照してさらに述べる。
【００６１】
上述したが、本実施形態の単一部品１０は、圧力導入孔２１を有し且つ測定対象物Ｋ１に取り付けられるハウジング部２０を主体とし、このハウジング部２０にシール部３０およびダイアフラム部４０が一体化された中空筒状をなす単一の部材として構成されている。そして、単一部品１０は、ステンレス等の鉄系金属を鍛造処理や切削加工することにより形成されたものである。
【００６２】
ここにおいて、本実施形態では、この単一部品１０は、鍛造処理、典型的には冷間鍛造により部分的に硬さが異なるように形成されたものとされ、単一部品１０のうちダイアフラム部４０が最も硬化された部位とされている。つまり、単一部品１０のうちダイアフラム部４０は、金属組織が最も緻密化された部位であるといえる。
【００６３】
より具体的に言うと、単一部品１０を鍛造処理したとき、鍛造部分の内部には金属組織が潰れて繊維状となっている部分、いわゆるファイバーブローが形成される。このファイバーブローは、鍛造によって硬化された部位に多く形成される。つまり、本実施形態では、単一部品１０のうちダイアフラム部４０が、ファイバーフロー領域の割合が最も多い部位であり、ハウジング部２０やシール部３０よりも硬い部位となっている。
【００６４】
本実施形態では、このように、単一部品１０のうちで最も信頼性を要するダイアフラム部４０を、最も硬化された部位、すなわち最も機械的強度に優れた部位としているため、ダイアフラム部４０の高信頼性を確保した圧力センサＳ１を実現することができる。
【００６５】
また、単一部品１０のうちシール部３０は、密着する測定対象物Ｋ１の硬さにもよるが、シールの確保のために相互の凹凸を吸収するように変形可能な軟らかさを持つものであることが望ましい。
【００６６】
その点、本実施形態では、シール部３０を、ダイアフラム部４０よりも硬化度合が小さい部位、つまり軟らかい部位としているので、測定対象物Ｋ１への押し付けによるシール部３０の変形を利用したシール性の確保が容易になる。このように、本実施形態によれば、ハウジング部２０を含む単一部品１０全体を、機械的強度に優れた特殊な材料とすることが不要となる。
【００６７】
また、図３に示されるように、ダイアフラム部４０のうちの圧力導入孔２１側の面である裏面においては、当該裏面の中央側が平坦面とされ、当該裏面の周辺部と圧力導入孔２１の内壁とがなすコーナー部６０ａがＲ形状とされている。
【００６８】
ダイアフラム部４０における上記したコーナー部６０ａは、応力集中が発生しやすい部位であり、機械的強度を向上させたい部位である。その点、コーナー部６０ａを角形状ではなくＲ形状とすれば、ダイアフラム部４０を鍛造により形成するにあたって、コーナー部６０ａに上記のファイバーフローが集中しやすく、コーナー部６０ａの機械的強度が向上しやすくなる。このようなＲ形状は、鍛造に用いる押し型をＲ形状に対応した形状を有するものとすれば、形成可能である。
【００６９】
また、図１、図２に示されるように、本実施形態では、単一部品１０において、圧力導入孔２１の径がハウジング部２０の他端２０ｂ側から一端２０ａ側へ段差を有して拡径するように、圧力導入孔２１の内壁は段付きの構造とされている。
【００７０】
図示例では、圧力導入孔２１は、ハウジング部２０の他端２０ｂ側から一端２０ａ側へ向かって２段階に拡径する段付き内孔とされている。つまり、単一部品１０において、圧力導入孔２１は、ハウジング部２０の一端２０ａ側から他端２０ｂ側に向かって、順に径が小さくなるように設けられた３個の異なる径の孔により構成されている。
【００７１】
このような段付き内孔としての圧力導入孔２１を有する単一部品１０の製造方法について、主として単一部品１０を鍛造処理により形成する鍛造工程について、図４〜図８を参照して述べる。なお、図４〜図８では、単一部品１０における上記した受け部２３やネジ部２２は、公知の鍛造や切削により形成できるものであるから、図示を省略してある。
【００７２】
まず、図４に示されるように、圧力導入孔２１、シール部３０およびダイアフラム部４０が形成される前の単一部品１０を、鍛造処理によって形成する。なお、この実質的にハウジングのみよりなる単一部品１０には、受け部２３が形成されている。
【００７３】
次に、図４に示される単一部品１０に対して、図５に示されるように、第１の押し型１０１を用いて１回目の鍛造による孔開け加工を行う。具体的には、単一部品１０に対し、シール部３０となるハウジング部２０の一端２０ａ側からダイアフラム部４０となるハウジング部２０の他端２０ｂ側の方向に向かって、第１の押し型１０１を押し込むことで鍛造を行う。これにより、単一部品１０において、圧力導入孔２１のうち最も径の大きい部分が形成される。
【００７４】
次に、図５に示される単一部品１０に対して、図６に示されるように、第１の押し型１０１よりも径の小さい第２の押し型１０２を用いて、１回目と同方向に２回目の鍛造による孔開け加工を行う。これにより、単一部品１０において、圧力導入孔２１のうち２番目に径の大きい部分が形成される。
【００７５】
次に、図６に示される単一部品１０に対して、図７に示されるように、第２の押し型１０２よりも径の小さい第３の押し型１０３を用いて、２回目と同方向に３回目の鍛造による孔開け加工を行う。これにより、単一部品１０において、圧力導入孔２１のうち最も径の小さい部分が形成されて圧力導入孔２１の全体が形成されるとともに、孔の終端部に薄肉部としてのダイアフラム部４０が形成される。
【００７６】
その後は、図８に示されるように、単一部品１０においてハウジング部２０の一端２０ａ側の部位に、切削加工を行うことにより、シール部３０およびネジ部２２を形成する。こうして、本実施形態の単一部品１０ができあがる。
【００７７】
その後は、このできあがった単一部品１０において、センサチップ６０を接合して固定し、接続部材８０を接着等により固定する。その後、ワイヤボンディング等を行うことにより、センサチップ６０を、接続部材８０のリードフレーム８１に接続する。
【００７８】
次に、単一部品１０とコネクタケース５０とをＯリング７０を介して組み付け、かしめ固定する。そして、コネクタケース５０の第２の開口部５２を介して、ターミナルピン５１とアウターリード８１ａとを溶接し、接続する。その後は、コネクタケース５０の第２の開口部５２にカバー部材５３を取り付ける。
【００７９】
こうして、本実施形態の圧力センサＳ１ができあがる。このできあがった圧力センサＳ１は、上述のように、測定対象物Ｋ１に対してネジ部２２を介してネジ結合することにより組み付けられる。
【００８０】
ところで、上述のように、単一部品１０は、図４〜図７に示される圧力導入孔２１およびダイアフラム部４０を形成するための鍛造工程、および、図８に示されるシール部３０を形成するための切削工程により形成される。
【００８１】
ここで、本実施形態の鍛造工程では、複数回の鍛造による孔開け加工により、孔の終端部に位置するダイアフラム部４０となる部位は、最も鍛造処理の回数が多い部位となるため、できあがったダイアフラム部４０は、最も硬化された部位となる。
【００８２】
つまり、本実施形態の鍛造工程では、単一部品１０に対して部分的に鍛造処理回数を変えることで、単一部品１０を部分的に硬さが異なるように鍛造処理を行い、単一部品１０のうちダイアフラム部４０が最も硬化された部位となるようにしている。
【００８３】
また、本実施形態の鍛造工程では、単一部品１０に対し、シール部３０となるハウジング部２０の一端２０ａ側からダイアフラム部４０となるハウジング部２０の他端２０ｂ側に向かって、押し型１０１〜１０３の径を変えて複数回の鍛造による孔開け加工を行っている。これにより、単一部品１０において、上記した段付き内孔の構造とされた圧力導入孔２１が形成される。
【００８４】
このような圧力導入孔２１における段付き内孔の構成、および、単一部品１０の鍛造工程を採用したのは、次のような理由による。
【００８５】
本実施形態のような単一部品１０は、シール部３０側からダイアフラム部４０側へ延びる高アスペクト比を有した細長の形状となりやすく、これに伴って圧力導入孔２１もシール部３０側からダイアフラム部４０側へ延びる距離の長い孔となる。
【００８６】
圧力導入孔２１は、単一部品１０においてシール部３０となる側から鍛造による孔開け加工を行うことで形成されるが、距離の長い圧力導入孔２１を形成することは、一回の鍛造による孔開け加工では難しく、複数回の鍛造による孔開け加工が必要となる。
【００８７】
その点を考慮して、本実施形態では、圧力導入孔２１を、ハウジング部２０の他端２０ｂ側から一端２０ａ側へ拡径する段付き内孔としている。そのため、圧力導入孔２１の距離が長いものであっても、複数回の鍛造による穴開け加工により、適切に圧力導入孔２１を形成することが可能となっている。
【００８８】
そして、本実施形態の製造方法では、上記図４〜図７に示されるように、圧力導入孔２１の構成に適した鍛造工程を採用し、押し型１０１〜１０３の径を変えて複数回の鍛造による孔開け加工を行うようにしている。そのため、圧力導入孔２１の距離が長いものであっても、適切に圧力導入孔２１を形成している。
【００８９】
このように、本実施形態によれば、ハウジング部２０、シール部３０およびダイアフラム部４０が一体となった単一部品１０として、機械的強度の高い特殊な材料を用いることなく、シール性およびダイアフラム部４０の信頼性を確保することができる。
【００９０】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、圧力導入孔２１を、単一部品１０におけるハウジング部２０の一端２０ａ側から他端２０ｂ側へのびるストレートな孔とすることで、上記した鍛造による孔開け加工が容易に行えるものとした。しかし、圧力導入孔２１としては、鍛造による孔開け加工で形成できるものならば、多少カーブしている孔であってもよい。
【００９１】
また、圧力導入孔２１としては、径がハウジング部２０の他端２０ｂ側から一端２０ａ側へ段差を有して拡径する段付き内孔の構造とされていればよく、段差の数は、上記図１、図２のような２段に限定するものではない。当該段差としては、１段のみであってもよいし、さらには、３段、４段以上であってもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、ハウジング部２０は、取付部としてネジ部２２を有するものであり、測定対象物Ｋ１に対してネジ結合されるものであったが、ハウジング部２０における取付部としては、たとえば圧入される部分としてもよい。
【００９３】
また、圧力センサとしては、単一部品１０およびセンサチップ６０を備えるものであればよく、圧力センサと外部との信号のやり取りを行う機能を持つものとしては、上記したコネクタケース５０や接続部材８０に限定するものではない。
【００９４】
また、上記した圧力センサＳ１は、自動車用の各種の測定圧力を検出するものに限定されるものではなく、測定対象物Ｋ１としては自動車以外のものであってもよいことは、もちろんである。
【００９５】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９６】
１０    単一部品
２０    ハウジング部
２０ａ  ハウジング部の一端
２０ｂ  ハウジング部の他端
２１ａ  圧力導入孔の開口部
２１    圧力導入孔
３０    シール部
４０    ダイアフラム部
６０    センサチップ
１０１  第１の押し型
１０２  第２の押し型
１０３  第３の押し型
Ｋ１    測定対象物
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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