以下、図面を参照して、本発明の好適な� ��つかの実施形態を説明する。

 図1は、本発明の第1の実施形態にかかる� �圧センサの断面図である。図2は、この実施� ��態にかかる差圧センサに組み込まれた弾性� ��力部材の斜視図である。

 図1に示すように、差圧センサ100は、剛性 材料製のハウジング102を有し、ハウジング102 は、第1のチャンバ104を画成する第1の壁106と� ��第2のチャンバ108を画成する第2の壁110とを� �する。第1のチャンバ104は、そこに低圧の流� ��(例えば、油圧回路の低圧の作動油)が導入� �れる低圧チャンバであり、これに対し、第2� ��チャンバ108は、そこに導入穴109から高圧の� ��体(例えば、油圧回路の高圧の作動油)が導� �される高圧チャンバである。差圧センサ100� �使い方の一例として、ハウジング102が直接� �に供試体(例えば、油圧回路の或るオイルフ� ��ルタ)に取り付けられ、その供試体内の異な る圧力の流体(例えば、オイルフィルタ内の� �ィルタエレメントを通過する前の作動油と� �過後の作動油)がチャンバ104、108にそれぞれ� ��入される。

 低圧チャンバ104と高圧チャンバ108との間� ��、ほぼ円盤形のダイアフラム112が配置され� ��。ダイアフラム112は、その中央部に可動部1 14を有し、可動部114は低圧チャンバ104と高圧� ��ャンバ108との間の差圧を受けて図1中の水平 方向へ移動可能である。ここで、説明の都合 上、X-Y-Z直交座標系200を定義する。この座標� ��200に従えば、可動部114はX軸方向に移動可能 である。

 ダイアフラム112の材料は、典型的にはゴ� ��のような可撓性と弾性に富む材料であるが� ��可動部114が移動可能なように作られていれ� ��、金属のように可撓性の若干少ない材料で� ��ってもよい。ダイアフラム112が自立できる� ��と、すなわち、差圧センサ100が重力に対し� ��る姿勢が変わっても、ダイアフラム112が重� ��の作用で変形しないこと、が望ましい。ダ� ��アフラム112の可動部114は、その先頭部に磨� ��に強い材料製のボール116を有し、ボール116� ��、可動部114の先頭部から低圧チャンバ104の� ��へ突出している。

 低圧チャンバ104内に、ダイアフラム112の� ��動部114にその移動方向と逆方向へ弾性的な� ��力を加えるための弾性反力部材118が配置さ� ��ている。図1と図2に示すように、弾性反力� �材118は、接触部120とバネ122とを有する。バ� �122は、その薄い厚みの方向へ概略C字形また� ��U字形に曲げられた細長い板バネであり、そ の一端(以下、遊動端という)122Aにて接触部120 に接続され、その他端(以下、固定端という)1 22Bにてハウジング102に、例えばボルトによっ て、固定されている。なお、バネ122として、 板バネの代わりに、線状のバネが用いられて もよい。バネ122は、接触部120がダイアフラム 112の可動部114のボール116に常に接触し続ける ように、可動部114へ向かう弾性的な反力を接 触部120に加えている。

 図2に示すように、弾性反力部材118は、更 に、接触部120に接続された枝部124を、上述し たバネ122とは別に有する。枝部124上には移動 子126が固定されており、移動子126は、接触部 120のX軸に沿った位置つまり変位量に応じた� �気的な差圧信号を生成するためのトランス� �ューサの一部品である。図1に示すように、� ��動子126(永久磁石)は、低圧チャンバ104内で� �第1の壁106のX軸に平行になった肉薄部106Aの� �傍に配置される。可動部114と接触部120が一� �にX軸に沿って移動する時、移動子126は、第1 の壁106の肉薄部106Aの内面に平行に移動する� �低圧チャンバ104外であって第1の壁106の肉薄� ��106Aの近傍に、トランスデューサのもう一つ の部品である非接触検出素子128が配置されて いる。非接触検出素子128は、枝部124上の移動 子126(永久磁石)のX軸に沿った位置(換言すれ� �、ダイアフラム112の可動部114の位置)を、第1 の壁106を介して非接触的に検出して、検出さ れた位置に応じた電圧レベルをもつ電圧信号 (差圧信号)を生成する。なお、変形例として� ��バネ122の或る箇所に、そこに移動子126が取� ��付けられた枝部が設けられていてもよい。

 非接触検出素子128から出力された差圧信� ��は、配線130を通じて、差圧センサ100の外部� ��出力される。この差圧信号のレベルは、チ� ��ンバ104,108間の差圧の大きさを示すことにな る。

 本実施形態では、上記トランスデューサ� ��して、ホール効果を利用して磁界強度を電� ��信号に変換するという非接触検出原理を用� ��たものが採用され、移動子126は、磁界を生� ��する永久磁石とし具現化され、非接触検出� ��子128はホールICとして具現化されている。� �接触検出素子128としてのホールICは、移動子 126としての永久磁石の形成する磁界の強度を 感知し、その強度に応じた電圧レベルをもつ 差圧信号としての電圧信号を出力する。上記 トランスデューサとして、他の非接触検出原 理を用いたものが採用されてもよい。

 ホールICのような非接触検出素子128は、� �ャンバ104および108の外に配置される。その� �め、チャンバ104および108に、圧力流体とし� �、油圧回路の作動油や水圧回路の作動水の� �うな液体を導入しても、その液体は非接触� �出素子128に接触しないから、非接触検出素� �128の電気回路に悪影響が出ない。従って、� �実施形態にかかる差圧センサ100は、空気圧� �路だけでなく、油圧回路や水圧回路のよう� �液体圧回路での差圧検出に使用可能である� �

 次に、上述した弾性反力部材118の構造、� ��に、接触部120に接続されたバネ122の構造に� ��いて、詳細に説明する。

 弾性反力部材118のバネ122には、この明細� ��で「バランス構造」と言う構造が採用され� ��いる。すなわち、バネ122のバランス構造と� ��、ダイアフラム112の可動部114と弾性反力部� ��118の接触部120とがX軸に沿って移動すること によりバネ122が変形する時、バネ122の或る部 分の変形と別の部分の変形とが互いにバラン ス(相殺)することにより、接触部120の可動部1 14に対する相対的な回動(傾き)が抑制される� �うになった構造をいう。このバランス構造� �ついて、以下、具体的に説明する。

 図2に示すように、バネ122は、遊動端122A� �固定端122Bとの間に互いに直列接続された第1 バネ部122Cと第2バネ部122Dを有する。第1バネ� �122Cは、遊動端122Aから第1と第2のバネ部122C、 122D間の相互接続点122Eまで、矢印202で示す方� ��(以下、第1方向という)へ伸びている。他方� ��第2バネ部122Dは、相互接続点122Eから固定端1 22Bまで、矢印204で示す方向(以下、第2方向と� ��う)へ伸びている。図3Aに示すように、第1方 向202と第2方向204が、可動部114の移動軸(つま� ��、X軸)に直交する座標平面(つまり、Y-Z平面) 上で、互いになす角度206は、180度(つまり、� �全に逆方向)である。なお、第1方向202と第2� �向204がY-Z平面上で互いになす角度206は、必� �しも180度である必要はなく、図3Bに示すよう に鈍角(つまり、概略的に逆方向)であっても� ��い。このように、バネ122のバランス構造は� ��第1バネ部122Cと第2バネ部122Dとが概略的に逆 方向に配置されることで、具現化されている 。

 図4は、上述したバネ122のバランス構造の 作用を説明するための、弾性反力部材118の簡 略側面図である。

 図4に示すように、ダイアフラム112から矢 印208で示すようなX軸方向の押圧力が接触部12 0に加わった場合を想定する。この場合、バ� �122は実線で示す形から、一点鎖線で示す形� �と変形する。この場合、第2バネ部122Cは、固 定端122Bから見て矢印210で示すような左回り� �回動する。同時に、第1バネ部122Dは、相互接 続点122Eから見て矢印212で示すように右回り� �回動する。このように、第1バネ部122Cと第2� �ネ部122Dは互いに反対方向へ回動する。従っ� ��、接触部120では、第1バネ部122Cの回動と第2� ��ネ部122Dの回動とが、(完全ではないかもし� �ないが或る程度は)バランスして、接触部120� ��ダイアフラム112に対する相対的な回動(傾き )が非常に小さく抑制される。換言すれば、� �触部120は殆ど回動せずにX軸方向へほぼ平行� ��動することができる。結果として、接触部1 20が殆ど回動せずにほぼ平行移動することに� ��り、接触部120がダイアフラム112に加える反� ��の方向はほぼX軸方向に維持され、接触部120 の回動又は傾きに起因するダイアフラム112の 不必要な変形が防止される。その結果、トラ ンスデューサから出力される差圧信号の差圧 -信号レベル特性に含まれるダイアフラム112� �変形に起因するノイズ成分が低減され、差� �検出の精度が改善される。

 バネ122のバランス構造には種々の変形例� ��存在する。図5は、バネ122のバランス構造の 1つの変形例を採用した弾性反力部材1182を示� ��。

 図5に示された弾性反力部材1182では、バネ12 2はJ字形に形成されており、そこでは、第2バ ネ部122Dの長さが第1バネ部122Cの長さよりも長 い。これに対し、図1および図2に示された弾� ��反力部材118では、バネ122はC字形またはU字� �に形成されており、そこでは、第1バネ部122C と第2バネ部122Dの長さがほぼ同じである。図5 に示されたようなバネ122の形状としてのJ字� �は、図1および図2に示されたC字形やU字形に� ��べて、同じ大きさの力が接触部120に加えら� ��た時の接触部120のX軸方向への移動距離(ス� �ローク長)がより長くなるように、バネ122を� ��計することを容易にする。接触部120ストロ� ��ク長が長くなれば、差圧検出の分解能が向� ��する。
図6は、バネ122のバランス構造の別の変形例� �採用した弾性反力部材1184を示す。

 図6に示された弾性反力部材1184では、バ� �122は全体としてV字形に形成され、そこでは� ��第1バネ122Cと第2バネ部122Dはいずれもほぼ真 っ直ぐの形状を有する。これに対し、図1お� �び図2に示された弾性反力部材118、または図5 に示された弾性反力部材1182では、バネ122は� �体としてC字形、U字形またはJ字形に形成さ� �、そこでは、第1バネ部122Cと第2バネ部122Dは� ��ずれもほぼ円弧状に湾曲している。バラン� ��構造のバネ122は、その具体的な形状がC字形 、U字形、J字形またはV字形のいずれであるか にかかわらず、図4を参照して説明したよう� �、接触部120の回動を抑制する作用を奏する� �とができる。

 図7は、バネ122のバランス構造のまた別の 変形例を採用した弾性反力部材1186の斜視図� �ある。図8は、図7に示されたバランス構造の 作用を説明する弾性反力部材1186の側面図で� �る。

 前述した弾性反力部材118,1182および1184の� ��ずれにおいても、バネ122は、その薄い厚み� ��方向へ曲げられた(換言すれば、接触部120の 移動軸(X軸)に直交する軸を中心とした回転方 向へ曲げられた)板バネである。これに対し� �図7に示された弾性反力部材1186では、バネ122 は、厚みより広い幅の方向へ曲げられた(換� �すれば、接触部120の移動軸(X軸)に平行な軸� �中心とする回転方向へ曲げられた)板バネで� ��る。しかし、図7に示された弾性反力部材118 6においても、第1バネ部122Cと第2バネ部122Dが� ��略的に逆方向に配置されている点は、前述� ��た弾性反力部材118,1182および1184と同様であ� ��。ダイアフラム112(図示省略)から接触部120� �、矢印208で示すようなX軸方向の押圧力が加� ��ることになる。

 図8に示されるように、矢印208で示すよう な押圧力が接触部120に加わると、第2バネ部12 2Dが固定端122Bから見て矢印210に示すように右 回りに回動し、同時に、第1バネ部122Cが相互� ��続点122Eから見て矢印212で示すように左回り に回動する。従って、(特に、押圧方向の移� �距離が小さい時に)第1バネ部122Cと第2バネ部1 22Dの回動が、(完全ではないかもしれないが� �る程度は)バランスし、接触部120のダイアフ� ��ム112(図示省略)に対する相対的な回動が抑� �される。

 以上のように、弾性反力部材で採用され� ��るバネのバランス構造の具体的な構成には� ��々なバリエーションがあり得る。また、弾� ��反力部材をハウジング内の何処に配置する� ��についても、異なるバリエーションがあり� ��る。例えば、図1に示された例では、弾性反 力部材118が低圧チャンバ104内に配置される。 変形例として、高圧チャンバ108内に弾性反力 部材が配置されるという設計も採用し得る。

 図9は、本発明の第2の実施形態にかかる� �圧センサの断面図である。図10は、図9のA-A� �に沿ったこの差圧センサの断面図である。� �11は、この差圧センサに組み込まれる弾性反 力部材の斜視図である。

 図9~図11に示すように、第2の実施形態に� �かる差圧センサ300の、図1および2に示した第 1の実施形態にかかる差圧センサ100との相違� �は、主に、弾性反力部材の構造にある。す� �わち、第2の実施形態にかかる差圧センサ300� ��組み込まれた弾性反力部材302は、図11に端� �に示されているように、構造、サイズおよ� �弾性特性において実質的に同じである2つの� ��ネ306と308が、1つの接触部304に共通に接続さ れた構造を有している。2つのバネ306と308は� �接触部304の移動軸(X軸)に直交する座標平面(Y -Z平面)上で接触部308について対称になるよう に、配置されている。バネ306と308の各々は、 図5に示されたようなJ字形に形成された板状� ��たは線状のバネである(或いは、図1および� �2に示されたようなCまたはU字形、或いは、� �6に示されたようなV字形のバネでもよい)。� �ネ306と308は、それぞれの遊動端306Aと308Aにて 接触部304に共通に接続され、それぞれの固定 端306Bと306Aにてハウジング102に、例えばボル� ��により、固定される。接触部304には、更に� ��移動子126が取り付けられる枝部312が、2つの バネ306と308とは別に接続されている。なお、 変形例として、バネ306または308の或る箇所に 、そこに移動子126が取り付けられた枝部が設 けられていてもよい。

 図11に示された弾性反力部材302では、2種� ��の「バランス構造」が採用されている。第1 の種類の「バランス構造」は、バネ306と308の 各々に採用された、既に説明したような「バ ネのバランス構造」である。すなわち、バネ 306では、第1と第2のバネ部306Cと306DがY-Z平面� �で互いに概略的に逆方向になるように配置� �れている。バネ308でも、第1と第2のバネ部308 Cと308DがY-Z平面上で互いに概略的に逆方向に� ��るように配置されている。よって、バネ306� ��308の各々は単独で、図4を参照して既に説明 したような作用を奏することができる。これ に加えて、第2の種類の「バランス構造」と� �て、「複数のバネの組み合わせのバランス� �造」が採用されている。すなわち、「複数� �バネの組み合わせのバランス構造」は、2つ� ��バネ306と308がY-Z平面上で接触部308について� ��称に配置された構造として、具現化されて� ��る。このような2つのバネ306と308の対称配置 は、換言すれば、2つのバネ306と308(特に、接� ��部304に接続された第2バネ部306Cと308C)の接触 部304からそれぞれ伸び出る方向402と404がY-Z平 面上でなす角度が、180度である、ということ である。なお、2つのバネ306と308の方向402と40 4のY-Z平面上でなす角度は、必ずしも180度(つ� ��り、完全に逆方向)である必要はなく、鈍角 (つまり、概略的に逆方向)であればよい。

 図12は、上述した複数のバネ(例えば、2つ のバネ)の組み合わせのバランス構造の作用� �説明するための弾性反力部材302の簡略側面� �である。

 図12に示すように、ダイアフラム112(図示� ��略)から矢印208で示すような押圧力が接触部 304に加わった場合、2つのバネ306と308は、実� �で示される形状から、一点鎖線で示される� �状へ変形する。このとき、2つのバネ306と308� ��接触部304に接続された部分(第1バネ部)306Cと 308Cが、固定端306Bと308Bから見て、矢印406と408 に示すように互いに逆方向に回動しようとし 、両方の回動が、(完全ではないかもしれな� �が或る程度は)バランス(相殺)して、接触部30 4のダイアフラム112に対する回動が抑制され� �。その結果、接触部304は、矢印410に示すよ� �に、実質的にX軸の方向へ平行移動する。

 さらに、接触部304のダイアフラム112に対� ��る回動が抑制されるだけでなく、接触部304� ��ダイアフラム112に対する横ずれ(つまり、X� �と直交する方向への移動)も抑制される。す� ��わち、図4を参照して既に説明した「バネの バランス構造」だけでは、図4に矢印214で示� �れるような接触部120の若干の横ずれが発生� �るので、接触部120とダイアフラム112との間� �若干の摺動摩擦が発生する。これに対し、� �11に示されるように、「複数のバネの組み合 わせのバランス構造」によれば、複数のバネ 306と308がX軸と直交する互いに逆方向へ移動� �ようとするので、双方の移動が(完全ではな� ��かもしれないが或る程度は)バランスして、 接触部304の横ずれが抑制され、接触部120とダ イアフラム112との間の摺動が抑制される。結 果として、接触部120とダイアフラム112との間 の摺動摩擦が抑制され、この摺動摩擦に起因 する差圧信号のヒステリシス特性が非常に小 さく抑制されて、差圧検出精度が向上する。

 「複数のバネの組み合わせのバランス構� ��」にも多くのバリエーションがあり得る。� ��13は、複数のバネの組み合わせのバランス� �造の一つの変形例を採用した弾性反力部材30 22を示す。

 図13に示されるように、2つのバネ306と308� ��各々は、図7に示されたように幅の方向にC� �U、JまたはV字形に曲げられた板バネである� �この2つのバネ306と308が、接触部304に共通に� ��続され、Y-Z平面上で互いに鈍角をなす方向� ��(例えば、接触部304について対称に)配置さ� �ている。

 図14は、複数のバネの組み合わせのバラ� �ス構造の別の変形例を採用した弾性反力部� �3024を示す。

 図14に示された弾性反力部材3024では、2つ のバネ306と308の各々には、既に説明したよう な「バネのバランス構造」は採用されていな い。しかし、第1と第2のバネ部306Cと306Dは、� �触部304に共通に接続され、Y-Z平面上で互い� �鈍角をなす方向に(例えば、接触部304につい� ��対称に)配置されている。このように「バネ のバランス構造」ではなく、「複数のバネの 組み合わせのバランス構造」だけが採用され ている場合でも、図12を参照して説明したよ� ��な作用が得られる。

 図15は、複数のバネの組み合わせのバラ� �ス構造のさらに別の変形例を採用した弾性� �力部材3026を示す。

 図15に示された弾性反力部材3026では、3つ のバネ306、308および310が、接触部304に共通に 接続され、Y-Z平面上で互いに鈍角をなす方向 に(例えば、接触部304について対称に)配置さ� ��ている。接触部304がX軸に沿って移動する時 、3つのバネ306、308および310の間でそれぞれ� �バネの回動と横ずれがバランスして、接触� �304が実質的にX軸に沿って平行移動すること� ��なる。

 また別の変形例として、図示してないが� ��4つ以上のバネを組み合わせたバランス構造 も採用可能である。すなわち、4つ以上のバ� �が、1つの接触部に共通に接続され、各1つの バネと別の少なくとも1つのバネとが、Y-Z平� �上で互いに鈍角をなす方向に(例えば、接触� ��304について対称に)配置される。各バネには 、バネのバランス構造が採用されてもよいし 、採用されなくてもよい。

 以上、本発明の幾つかの好適な実施形態� ��説明したが、本発明の範囲は上述の実施形� ��にのみ限定されるものではなく、その要旨� ��変更することなしに、他の種々の形態で実� ��することが可能である。