CN102841214A - 具有o形环的传感器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有O形环的传感器设备，所述传感器设备包括：集成在由合成树脂形成的壳体中的检测元件；配合到设置在壳体上的环形凹部中的O形环；以及与壳体分开形成且在壳体中嵌件成型的O形环装配环件，其中环形凹部的底表面由O形环装配环件的暴露至壳体的外表面的外周表面形成。

Description

具有O形环的传感器设备
相关申请的交叉引用
本申请要求在2011年6月22号在日本提交的JP 2011-138557的优先权，该申请公开通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种传感器设备。
背景技术
在现有技术中已知各种类型的传感器，例如在JP-A-2006-105185中所描述的检测轮子的旋转速度的旋转传感器，或在JP-A-2010-120245中所描述的检测ATF（自动传输流体）的温度的油温传感器。这些通常在机动车辆等中使用的传感器设备具有检测元件被集成在由合成树脂形成的壳体中的结构，检测元件诸如是磁检测元件或温度检测元件。
通常，这些传感器设备的壳体的外周表面分别形成有环形凹部，且用于密封流体的O形环配合到环形凹部中。然后，当传感器设备安装在设置在待被检测对象的侧面上的安置板部分上时，利用O形环密封在传感器设备和安置筒部分之间的间隙，使得例如可以防止例如雨水进入旋转传感器的主要部分中和油从油温传感器泄露至外侧。
然而，如在JP-A-2008-209197中所述，在模制这些传感器设备的壳体时使用的模制模具沿着在壳体的轴线的方向上延伸的分型线分开。因此，存在沿着分型线形成挤出凸起或层次差的风险，分型线在壳体的外周表面、包括环形凹部上在壳体的轴线的方向上连续地延伸。由于该挤出凸起或层次差的介入，在O形环和环形凹部之间产生了在轴向方向上连续延伸的间隙，存在流体穿过该间隙泄露的风险。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种以简单结构改进流体密封特性的传感器设备。
根据本发明的第一实施例，提供一种传感器设备，包括：集成在由合成树脂形成的壳体中的检测元件；配合进入设置在壳体上的环形凹部中的O形环；以及与壳体分开形成且在壳体中嵌件成型的O形环装配环件，其中环形凹部的底表面由O形环装配环件的暴露至壳体的外表面的外周表面形成。
根据第一实施例，O形环配合到其中的环形凹部的底表面由与壳体分开形成的O形环装配环件的外周表面形成。因此，即使当沿着分型线在轴向方向上延伸的挤出凸起或层次差形成在壳体的外周表面上时，挤出凸起或层次差能够通过环形凹部的底表面分段。因此，O形环能够与环形凹部的底表面紧密接触，且通过O形环取得的流体密封特性可以得到改进。
优选地，O形环装配环件由合成树脂材料形成且，更优选地，由与壳体的合成树脂材料相同的合成树脂材料形成，以确保相对于壳体的紧密接触。此外，O形环装配环件可以由模具模制，该模具被设置使得两个模具半部在与壳体的轴线方向对应的方向上匹配以在壳体的轴线的方向上不产生挤出凸起，或优选地通过挤压模制或通过切割树脂块等形成。然而，O形环装配环件的材料不限于是树脂材料，并且也可以使用金属材料。
此外，本发明广泛地应用到各种类型的需要与筒部分被安装在待被检测对象的侧面上相关的流体密封特性的传感器设备，例如检测机动车辆的轮子等的旋转速度的旋转传感器，或检测例如油或水的液体温度的液体温度传感器。
在本发明的第二实施例中，O形环装配环件的外周表面在该外周表面的整个周边上形成为平滑表面。
在第二个实施例中，环形凹部的由O形环装配环件的外周表面形成的底表面在O形环装配环件的整个周边上形成为平滑表面。因此，O形环能够在没有间隙的情况下在环形凹部的底表面的整个周边上的紧密接触，使得能够获得更好的流体密封特性。
在在第一和第二实施例中描述的本发明中，本发明的第三实施例被构造成使得：O形环装配环件的在轴向方向上背离检测元件设置的端部与凸缘部分整体形成以在垂直于轴向方向的方向上向外延伸，且该凸缘部分暴露至壳体的外表面使得环形凹部的侧表面由凸缘部分形成。
根据该实施例，不仅环形凹部的配合有O形环的底表面，而且环形凹部的侧表面也由与壳体分开形成的O形环装配环件形成。因此，进一步可靠地避免在环形凹部中产生在壳体的轴线的方向上延伸的挤出凸起等，使得能够进一步有利地改进通过O形环取得的流体密封特性。
另外，环形凹部的由凸缘部分形成的侧表面是位于与传感器设备的设有检测元件的远端侧背离的近端侧上的侧表面。因此，当传感器设备安装到在待被检测对象的侧部上的安置板部分中时，O形环被压靠环形凹部的由凸缘部分形成的侧表面，使得O形环与凸缘部分紧密接触，且能够进一步改进流体密封特性。
在本发明的第四实施例中，O形环形成有多个焊接肋，该多个焊接肋在与壳体嵌件成型期间在与壳体的树脂材料相对的表面上焊接至壳体的树脂材料。
在第四实施例中，O形环形成有多个焊接肋，该多个焊接肋在与壳体嵌件成型期间在与壳体的树脂材料相对的表面上焊接至壳体的树脂材料，使得能够利用焊接肋密封在O形环装配环件和壳体的树脂材料之间的边界。因此，能够防止流体从O形环装配环件和壳体之间进入。
在本发明中，环形凹部的配合有O形环的底表面由与壳体分开形成的O形环装配环件的外周表面形成。因此，在壳体的轴线的方向上延伸的挤出凸起和层次差通过环形凹部的底表面分段，使得环形凹部的底表面能够在没有挤出凸起的存在的情况下形成。因此，能够通过简单构造使O形环与环形凹部的底表面紧密接触，并且取得更好的流体密封特性。另外，因为移除挤出凸起等的步骤或模具的具体管理变得不必要，可以减少制造成本。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的各个示例性方面，其中：
图1是示意性地示出了设有根据本发明的实施例的传感器设备的车轮轴承组件的截面图。
图2是图1的主要部分的放大图。
图3是根据本发明的实施例的传感器设备的侧视图。
图4是O形环装配环件的截面图。
图5是用于说明模制O形环装配环件的方法的说明图。
具体实施方式
现在参照附图，将在下文中描述本发明的实施例。
图1和图2示出了车轮轴承组件12，该车轮轴承组件12安装有根据本发明的实施例的旋转传感器10（旋转传感器10是传感器设备的示例）。车轮轴承组件12在现有技术中已知为车辆车轮中通常使用的车轮轴承组件，且因此将会在下文中仅示意性地描述。车轮轴承组件12包括内部构件14、外部构件16和容纳在内部构件14和外部构件16之间的多个滚动体18。
内部构件14包括毂轮20和固定配合在毂轮20上的分开的内部轮22。毂轮20具有大致实心的杆状，且与在其外周部分上的车轮安装凸缘24整体形成，车轮（未图示）安装在车轮安装凸缘24上。被构造以固定车轮的轮毂螺栓26沿着车轮安装凸缘24的周边等距安装至车轮安装凸缘24。毂轮20和内部轮22在内部构件14的外周上形成多个内部滚动表面28。
相比较而言，外部构件16具有大致圆筒形形状，且与其外周部分上的车辆主体安置凸缘30整体形成，车辆主体安置凸缘30构造成安装至车辆主体（未示出）。外部构件16用设置在车辆主体安置凸缘30上的螺栓孔32通过螺栓等固定至车辆主体侧。另外，外部部分16在其内周表面上形成有多个与内部构件14的内部滚动表面28对置的外部滚动表面34。
内部构件14插入到外部构件16中，且内部构件14经由多个滚动体18被支撑以能够相对于外部构件16旋转，该多个滚动体18能够在外部滚动表面34和内部滚动表面28之间滚动。尽管未图示，由橡胶等形成的合适的密封构件设置在外部构件16的车轮侧端（图1中的左端）和内部构件14之间以防止雨水、水或尘埃的进入。
脉冲环（pulsar ring）38通过支撑固定件36安装在毂轮20的车辆主体侧端（在图1中的右端）处。脉冲环38由橡胶磁体形成，且具有环形板形状。橡胶磁体可以通过将铁磁体粉末诸如铁氧体混合到例如在周向方向上交替地磁化成N极和S极的弹性体中而形成。然而，脉冲环不需要形为弹性体，但是例如可以形成为烧结金属，该烧结金属通过用金属粘结剂使铁氧体等形成的铁磁粉末硬化而制成。该脉冲环38附接至支撑固定件36，且支撑固定件36固定至毂轮20的车辆主体侧端处，使得脉冲环38与毂轮20一体地绕毂轮20的中心线旋转。
相比较而言，盖子40安装至外部构件16的车辆主体侧端（在图1中的右侧端）处。盖子40形成为具有圆形外周的大致杯子形状，且盖子40的开口侧通过插入外部构件16中而配合至外部构件16。因此，外部构件16的在车辆主体（在图1中的右侧）上的开口由盖子40覆盖。盖子40通过例如挤压基于奥氏体的不锈钢板或经过抗腐蚀处理的冷轧钢板而形成。盖子40在其底部部分上形成有贯穿盖子40的螺栓插入孔44和插入孔42。插入孔42被冲压使得通过压模形成了向内突出的圆筒形部分。
旋转传感器10插入到插入孔42中。图3示出了旋转传感器10。根据需要，传感器10通过将作为检测元件的、采用霍尔元件或磁阻元件（MR元件）的磁性检测IC芯片以及控制电路（未示出）嵌件成型在由例如合成树脂、环氧树脂等形成的壳体50中而形成。输出线52的一端电连接至磁性检测IC芯片48，且输出线52的另一端从壳体50向外延伸且电连接至控制装置例如ECU（未示出）。
与壳体50分开形成的O形环装配环件54在壳体50中嵌件成型。如图4所示，O形环装配环件54是包括圆筒形部分56和凸缘部分58的整体模制构件，凸缘部分58在一端处（在图4中，右侧）在整个圆周上垂直于筒形体部分56的轴线向外延伸。圆筒形部分56的外周表面60和凸缘部分58的在筒形体部分56侧上的前表面两者均形成为不具有挤出凸起或层次差例如分型线的单个平滑表面。
O形环装配环件54的轴向方向（在图4中的横向方向）上的两个端表面64a和64b形成有多个焊接肋66。该多个焊接肋66在O形环装配环件54的整个周边上连续地形成，并且具有例如在O形环装配环件54的轴向方向上向外突出的微小大致直角三角形横截面等。
该O形环装配环件54可以由金属材料形成，但优选地是由合成树脂材料形成的整体模制构件，且更优选地，O形环装配环件54是由与壳体50相同的合成树脂材料形成以确保关于壳体50的粘结。优选地，O形环装配环件54通过使用如图5所示的模具68a和68b的模具模制而形成。模具68a形成有模制表面70a、模制表面70b等，模制表面70a用以模制圆筒形部分56的外周表面60和O形环装配环件54的凸缘部分58的前表面62，模制表面70b用以模制一个端表面64a。相反，模具68b形成有模制表面70c和突起部分72等，模制表面70c用以模制O形环装配环件54的另一端表面64b，突出部分72用以通过朝模具68a突出而模制圆筒形部分56的穿孔。
当模具68a和68b配合时，与O形环装配环件54的形状相应的模制凹部74关于模制表面70a至70c的对置表面和突出部分72被限定。然后，通过穿过浇口（未示出）将合成树脂材料注入到模制凹部74中，模制了O形环装配环件54。在该实施例中，在模具68a和模具68b之间的配合表面被设置为与O形环装配环件54的两个端表面64a和64b相同的平面。因此，圆筒形部分56的外周表面60和凸缘部分58的前表面通过模具68a中的一个的单个模制表面70a模制。因此，外周表面60和前表面62两者能够被模制为不具有挤出凸起或层次差例如分型线的单个平滑表面。
该O形环装配环件54与磁性检测IC芯片48等一起在壳体50中被嵌件成型。尽管未详细图示，壳体50通过多个在作为分型线的在轴向方向（在图3中的横向方向）上延伸的中心线L上分开的配模模制。当执行嵌件成型到壳体50中时，O形环装配环件54的两个端表面64a和64b面对壳体50的树脂材料，且形成在端表面64a和64b上的焊接肋66熔融并焊接至壳体50的树脂材料。因此，在O形环装配环件54和壳体50之间的一部分通过焊接肋66被密封，并且能够阻止流体通过O形环装配环件54和壳体50之间的间隙进入壳体50。
另外如图2所示，O形环装配环件54在圆筒形部分56的外周表面60和凸缘部分58的前表面62暴露至壳体50的外侧的状态下被嵌件成型到壳体50中。因此，在垂直于轴线的方向上开口且沿着整个周边连续地延伸的槽状环形凹部76形成在壳体50上。然后，环形凹部76的底表面77由O形环装配环件54的圆筒形部分56的外周表面60形成，而环形凹部76的在背离磁性检测IC芯片48侧上的侧表面78由O形环装配环件54的凸缘部分58的前表面62形成。因此，环形凹部78的底表面77和侧表面78形成为单个平滑表面，该单个平滑表面由O形环装配环件54的前表面62和外周表面60形成的且不具有层次差。
在壳体50中，环形凹部76的两侧对应大致柱形压配部分79且在压配部分79的轴向方向上的中间部分处形成有环形凹部76。根据需要，压配部分79在压配部分79的周向方向上以合适间隔且优选地以规则间隔形成有多个在壳体50的轴线的方向上延伸的压配肋80。壳体50与安置板部分81整体形成，该安置板部分81位于隔着压配部分79与磁性检测IC芯片48相对的侧上且在垂直于壳体50的轴线的方向（在图2中向下）上突出。安置板部分81形成有贯穿过该安置板部分81的螺栓孔82。
然后，如图2所示，旋转传感器10的壳体50从磁性检测IC芯片48侧插入到盖子40的插入孔42中，且固定螺栓84在O形环86配合到环形凹部76中的状态下穿过安置板部分81的螺栓孔82旋入到盖子40的螺栓插入孔44中。因此旋转传感器10固定至车轮轴承组件12。旋转传感器10在压配部分79处插入到插入孔42中且通过压配肋80在压配状态下插入到插入孔42的圆筒形部分46中。因此，当环形凹部76的开口被圆筒形部分46覆盖时，O形环86配合到环形凹部76中且在环形凹部76的底表面77和圆筒形部分46之间被压缩。因此，在圆筒形部分46和壳体50之间的间隙被O形环86以水密方式密封，且防止了雨水等穿过在圆筒形部分46和壳体50之间的间隙进入到车轮轴承组件12中。O形环86另外与由O形环装配环件54的前表面62形成的环形凹部76的侧表面紧密接触。
旋转传感器10的插入量由壳体50的抵接盖子40的安置板部分81限定。因此，磁性检测IC芯片48被定位成在车轮轴承组件12的轴线的方向上以预定距离与脉冲环38对置。因此，由脉冲环38的旋转导致的磁场变化由磁性检测IC芯片48检测到且被转换成为电子信号，并且经由输出线52传输至控制装置例如ECU。
根据具有该结构的旋转传感器10，环形凹部76的配合有O形环86的底表面77由与壳体50分开形成的O形环装配环件54的外周表面60形成。因此，即使当挤出凸起或层次差例如分型线等形成在壳体50上时，挤出凸起或层次差可以通过环形凹部76的底表面77分段，因为O形环装配环件54与壳体50分开形成。因此，O形环86可以通过简单的构造与环形凹部76的底表面77紧密接触，并且取得更好的流体密封特性。具体地，在该实施例中，O形环装配环件54的形成环形凹部76的底表面77的外周表面60由模具68a的单个模制表面70a模制而成。因此外周表面60可以形成为不具有层次差例如分型线或挤出凸起的单个平滑表面。因此环形凹部76的底表面77在整个周边上形成为平坦平滑表面且因此O形环86可以与底表面77紧密接触，从而能够获得更好的流体密封特性。
另外，环形凹部76的侧表面78中的一个侧表面由作为与壳体50分开的构件的O形环装配环件54形成，该一个侧表面位于插入到盖子40中的方向上（在图2中右到左）的后方并且当旋转传感器10插入到盖子40中时承受来自O形环86的压力。因此，环形凹部76的侧表面78也能够在不形成在壳体50的轴线的方向上延伸的挤出凸起和层次差的情况下形成。因此，O形环86也能够与侧表面78更紧密地接触，从而能够获得更好的流体密封特性。
尽管迄今已经描述了本发明的实施例，但本发明不局限于该详细说明。例如，在上述的实施例中，O形环装配环件54的凸缘部分58并不是必需的，并且同样可应用其中仅圆筒形部分56的外周表面暴露至壳体50外侧并且仅环形凹部76的底表面77由O形环装配环件54形成的构造。
此外，O形环装配环件的材料不限于是合成树脂，还可以使用金属材料。另外，模制O形环装配环件的方法不限于模具模制，O形环装配环件可以通过切割由合成树脂或金属形成的块构件，或通过挤压金属板而形成。
此外，本发明不限于上述实施例中描述的旋转传感器，而可以应用于例如在壳体中集成有用作检测元件的热敏电阻的油温传感器，其中油温传感器被构造成检测机动车辆中的ATF（自动变速器流体）的温度，或者关于除设置在车辆上的那些传感器之外的传感器，本发明还可应用于各种类型的在安装状态下需要流体密封特性的传感器设备。

Claims (18)

1.一种传感器设备，所述传感器设备包括：
检测元件，所述检测元件集成在由合成树脂材料形成的壳体中；
O形环，所述O形环装配在设置于所述壳体上的环形凹部中；以及
O形环装配环件，所述O形环装配环件与所述壳体分开形成，且在所述壳体中嵌件成型，其中，所述环形凹部的底表面由暴露至所述壳体的外表面的、所述O形环装配环件的外周表面形成。
2.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述O形环装配环件的外周表面在所述外周表面上的整个周边上形成为平滑表面。
3.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述O形环装配环件的、在轴向方向上设置为远离所述检测元件的端部与凸缘部分整体形成，以在垂直于所述轴向方向的方向上向外延伸，且所述凸缘部分暴露至所述壳体的外表面，从而所述环形凹部的侧表面由所述凸缘部分形成。
4.根据权利要求3所述的传感器设备，其中，所述O形环装配环件的外周表面在所述外周表面上的整个周边上形成为平滑表面。
5.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述O形环形成有多个焊接肋，所述焊接肋在与所述壳体嵌件成型期间在与所述壳体的树脂材料相对的表面上焊接至所述壳体的所述树脂材料。
6.根据权利要求2所述的传感器设备，其中所述O形环形成有多个焊接肋，所述焊接肋在与所述壳体嵌件成型期间在与所述壳体的树脂材料相对的表面上焊接至所述壳体的所述树脂材料。
7.根据权利要求3所述的传感器设备，其中所述O形环形成有多个焊接肋，所述焊接肋在与所述壳体嵌件成型期间在与所述壳体的树脂材料相对的表面上焊接至所述壳体的所述树脂材料。
8.根据权利要求4所述的传感器设备，其中所述O形环形成有多个焊接肋，所述焊接肋在与所述壳体嵌件成型期间在与所述壳体的树脂材料相对的表面上焊接至所述壳体的所述树脂材料。
9.根据权利要求2所述的传感器设备，其中，所述O形环装配环件由合成树脂材料或金属材料形成。
10.根据权利要求2所述的传感器设备，其中，所述O形环装配环件由用于形成所述壳体的合成树脂材料形成。
11.根据权利要求4所述的传感器设备，其中，所述O形环装配环件由合成树脂材料或金属材料形成。
12.根据权利要求4所述的传感器设备，其中，所述O形环装配环件由用于形成所述壳体的合成树脂材料形成。
13.根据权利要求5所述的传感器设备，其中，所述多个焊接肋形成有三角形横截面。
14.根据权利要求6所述的传感器设备，其中，所述多个焊接肋形成有三角形横截面。
15.根据权利要求7所述的传感器设备，其中，所述多个焊接肋形成有三角形横截面。
16.根据权利要求8所述的传感器设备，其中，所述多个焊接肋形成有三角形横截面。
17.根据权利要求5所述的传感器设备，其中，所述多个焊接肋位于所述O形环装配环件的、轴向方向上的两个端部。
18.一种传感器设备，包括：
检测元件，所述检测元件集成在由合成树脂形成的壳体中；
O形环，所述O形环装配到设置于所述壳体上的环形凹部中；以及
O形环装配环件，所述O形环装配环件与所述壳体分开形成，且在所述壳体中嵌件成型，其中，所述O形环装配环件位于所述O形环的径向内侧的位置。
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