JP2006029967A - センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサの生産性を向上させる。
【解決手段】 ２つのターミナル５０を１つの絶縁ケース７０によって連結固定し、ターミナル５０および絶縁ケース７０をコネクタハウジング４０に嵌め込むようにしている。コネクタハウジング４０は、インサート成形ではなく、それ単独で成形することができる。したがって、コネクタハウジング４０を成形する際に金型にターミナル５０を嵌め込む作業が不要であり、センサの生産性を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ素子のような電気信号を発生する素子を有するセンサ、およびその製造方法に関するものである。

従来のセンサは、図１１に示すように、外部との電気的な接続を行うためのターミナル５０、ターミナル５０を収納するコネクタハウジング４０、物理量に応じた電気信号を発生する素子（図示せず）等を備えている。

そして、コネクタハウジング４０は、コネクタハウジング４０を除く構成部品が組み付けられた状態でインサート成形される。その際、ターミナル５０とコネクタハウジング４０の相対位置関係を正しく設定するために、コネクタハウジング４０を成形するための金型にターミナル５０を嵌め込んで固定して樹脂を射出している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３０２２９２号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来のセンサは、コネクタハウジング４０を成形する際に金型にターミナル５０を嵌め込む作業が容易ではなく、センサの生産性が低いという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、センサの生産性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、外部との電気的な接続を行うための複数のターミナル（５０）と、ターミナル（５０）を収納するコネクタハウジング（４０）と、物理量に応じた電気信号を発生する素子（２０）と、電気信号をターミナル（５０）に伝達する複数の信号線（２１）とを備えるセンサにおいて、複数のターミナル（５０）が１つの絶縁ケース（７０）に固定され、ターミナル（５０）および絶縁ケース（７０）が、コネクタハウジング（４０）に嵌め込まれていることを特徴とする。

これによると、複数のターミナルは１つの絶縁ケースによって連結固定されているため、複数のターミナルをコネクタハウジングに容易に嵌め込むことができる。また、ターミナルおよび絶縁ケースをコネクタハウジングに嵌め込むようにしているため、コネクタハウジングは、インサート成形ではなく、それ単独で成形することができる。したがって、コネクタハウジングを成形する際に金型にターミナルを嵌め込む作業が不要であり、センサの生産性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、外部との電気的な接続を行うための複数のターミナル（５０）と、ターミナル（５０）を収納するコネクタハウジング（４０）と、物理量に応じた電気信号を発生する素子（２０）と、電気信号をターミナル（５０）に伝達する複数の信号線（２１）とを備えるセンサにおいて、金属製の複数の中継板（６０）が１つの絶縁ケース（７０）に固定され、複数の中継板（６０）に複数のターミナル（５０）および複数の信号線（２１）が接合され、ターミナル（５０）および絶縁ケース（７０）が、コネクタハウジング（４０）に嵌め込まれていることを特徴とする。

これによると、複数のターミナルは中継板を介して１つの絶縁ケースによって連結固定されているため、複数のターミナルをコネクタハウジングに容易に嵌め込むことができる。また、ターミナルおよび絶縁ケースをコネクタハウジングに嵌め込むようにしているため、コネクタハウジングは、インサート成形ではなく、それ単独で成形することができる。したがって、コネクタハウジングを成形する際に金型にターミナルを嵌め込む作業が不要であり、センサの生産性を向上させることができる。

さらに、ターミナルと信号線の熱容量の差が著しく大きい場合は、ターミナルと信号線をはんだ付けや溶接等にて接合できないことがあるが、中継板の熱容量を、ターミナルの熱容量と信号線の熱容量の中間的な値にすることにより、ターミナルと中継板、および信号線と中継板をそれぞれ接合することができ、したがって、ターミナルと信号線間を中継板を介して電気的に接続することができる。

請求項３に記載の発明のように、絶縁ケース（７０）は樹脂製とすることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項２に記載のセンサを製造する方法であって、コネクタハウジング（４０）を成形するコネクタハウジング成形工程、中継板（６０）を型内に配置して絶縁ケース（７０）をインサート成形するケース成形工程、ケース成形工程の後、中継板（６０）にターミナル（５０）および信号線（２１）を接合する接合工程、接合工程の後、ターミナル（５０）および絶縁ケース（７０）をコネクタハウジング（４０）に嵌め込む嵌合工程、を有することを特徴とする。

これによると、請求項２に記載のセンサを適切に製造することができる。

請求項５に記載の発明では、所定の相対位置関係で配置された複数のターミナル（５０）が連結部（５１）にて連結されたターミナル部材（５０Ａ）を用意し、接合工程では、ターミナル部材（５０Ａ）を中継板（６０）に接合した後、連結部（５１）を除去することを特徴とする。

ところで、複数のターミナルを個別に中継板に接合する場合、複数のターミナルの相対位置関係を正しく保ちつつ接合することは容易ではない。これに対し、請求項５に記載の発明では、ターミナル部材を中継板に接合した後に連結部を除去するため、連結部を除去した後も複数のターミナルは所定の相対位置関係が保たれる。したがって、ターミナルの接合作業が容易である。

なお、上記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ものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る温度センサの全体構成を示す断面図であり、この温度センサは、ステンレス等の金属よりなる段付き円筒状のハウジング１０を備え、このハウジング１０の一端側に、温度検出用の素子２０が配置されている。この素子２０は、セラミックやシリコン半導体により構成されて温度に応じて抵抗値が変化するものであり、換言すると、物理量に応じた電気信号を発生するものである。

素子２０は、有底円筒状の金属製の保護管３０に収納されている。また、保護管３０は、円筒状の金属製の支持管３１に挿入され、保護管３０と支持管３１はろう付けにより一体化されている。保護管３０と支持管３１は、ハウジング１０の一端側に挿入され、ハウジング１０の溶接筒部１０１と支持管３１がレーザー溶接により接合されている。

ハウジング１０の他端側には、樹脂製のコネクタハウジング４０が挿入され、ハウジング１０のかしめ部１０２がかしめられて、ハウジング１０とコネクタハウジング４０が結合されている。また、ハウジング１０とコネクタハウジング４０との間は、Ｏリング１１によってシールされている。

コネクタハウジング４０には、外部との電気的な接続を行うための、金属製の２つのターミナル５０が嵌められている。一方、素子２０には、被覆チューブにより覆われた一対の信号線２１が接合されており、素子２０の電気信号は、信号線２１および後述する中継板を介してターミナル５０に伝達されるようになっている。

次に、上記構成になる温度センサの製造方法について説明する。

まず、図２に示すように、ケース成形工程にて絶縁ケース７０を成形する。なお、このケース成形工程の前に、図３（ａ）に示すような、ステンレス等の金属よりなる中継部材６０Ａを用意する。この中継部材６０Ａは、平行に延びる２つの中継板６０が、連結板部６１によって連結されている。図３（ｂ）に示すように、後の工程で連結板部６１を中継板６０から切り離しやすくするために、中継板６０における連結板部６１に近い部位にノッチ６０１が形成されている。

そして、ケース成形工程では、中継部材６０Ａを金型（図示せず）内に配置し、金型内に例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の絶縁性の樹脂を射出して、絶縁ケース７０をインサート成形する。これにより、中継板６０の一部が絶縁ケース７０に埋設された状態になる。

絶縁ケース７０を成形後、連結板部６１をノッチ６０１の部位で折り曲げて、連結板部６１を中継板６０から切り離す。これにより、２つの中継板６０が電気的に分離される。

絶縁ケース７０は、保護管３０を挿入するための管挿入溝７０１と、信号線２１を挿入するための一対の線挿入溝７０２が形成される。そして、中継板６０が線挿入溝７０２の部位で露出している。

次に、図４に示すように、ケース成形工程の後、第１接合工程にて中継板６０に信号線を接合する。具体的には、素子２０が収納された保護管３０を絶縁ケース７０の管挿入溝７０１に挿入し、信号線２１を絶縁ケース７０の線挿入溝７０２に挿入し、線挿入溝７０２内において信号線２１を中継板６０にスポット溶接にて接合する。

次に、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、第１接合工程の後、第２接合工程にて中継板６０にターミナル５０を接合する。なお、第２接合工程の前に、図６に示すようなターミナル部材５０Ａを用意する。このターミナル部材５０Ａは、所定の相対位置関係で配置された２つのターミナル５０が、連結部５１によって連結されている。

そして、第２接合工程では、ターミナル部材５０Ａにおけるターミナル５０の部分を中継板６０にスポット溶接にて接合した後、連結部５１を除去して２つのターミナル５０を分離させる。その後、絶縁ケース７０の管挿入溝７０１および線挿入溝７０２にエポキシ樹脂を充填して、樹脂層８０を形成する。

次に、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、第２接合工程の後、嵌合工程にてターミナル５０および絶縁ケース７０をコネクタハウジング４０に嵌め込む。

なお、嵌合工程の前に、コネクタハウジング成形工程にて、図８に示すようなコネクタハウジング４０を用意する。このコネクタハウジング４０は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の絶縁性の樹脂にて成形される。また、コネクタハウジング４０は、相手側コネクタのハウジング（図示せず）が嵌合されるコネクタ嵌合筒部４０１、ターミナル５０が貫通して挿入される２つの貫通穴４０２、絶縁ケース７０が嵌め込まれるケース嵌合筒部４０３が形成されている。

そして、嵌合工程では、２つのターミナル５０の先端を貫通穴４０２に位置合わせして、ターミナル５０および絶縁ケース７０をコネクタハウジング４０に押し込む。これにより、ターミナル５０の先端がコネクタ嵌合筒部４０１内に配置されるとともに、絶縁ケース７０がケース嵌合筒部４０３に嵌め込まれる。

その後、ケース嵌合筒部４０３にエポキシ樹脂を充填して、樹脂層９０を形成する。この樹脂層９０により、絶縁ケース７０をコネクタハウジング４０に固定するとともに、絶縁ケース７０とコネクタハウジング４０間の気密を保つ。

次に、嵌合工程まで組み付けが進んだものをハウジング１０内に挿入した後、ハウジング１０のかしめ部１０２をかしめるとともに、ハウジング１０の溶接筒部１０１と支持管３１とを接合して、図１に示す温度センサが完成する。

本実施形態では、２つのターミナル５０は中継板６０を介して１つの絶縁ケース７０によって連結固定されているため、２つのターミナル５０をコネクタハウジング４０に容易に嵌め込むことができる。また、ターミナル５０および絶縁ケース７０をコネクタハウジング４０に嵌め込むようにしているため、コネクタハウジング４０は、インサート成形ではなく、それ単独で成形することができる。したがって、コネクタハウジング４０を成形する際に金型にターミナル５０を嵌め込む作業が不要であり、センサの生産性を向上させることができる。

さらに、ターミナル５０と信号線２１の熱容量の差が著しく大きい場合は、ターミナル５０と信号線２１をはんだ付けや溶接等にて接合できないことがあるが、中継板６０の熱容量を、ターミナル５０の熱容量と信号線２１の熱容量の中間的な値にすることにより、ターミナル５０と中継板６０、および信号線２１と中継板６０をそれぞれ接合することができ、したがって、ターミナル５０と信号線２１間を中継板６０を介して電気的に接続することができる。

また、所定の相対位置関係で配置された２つのターミナル５０が連結部５１にて連結されたターミナル部材５０Ａを用意し、ターミナル部材５０Ａを中継板６０に接合した後に連結部５１を除去するため、連結部５１を除去した後も２つのターミナル５０は所定の相対位置関係が保たれる。したがって、ターミナル５０の接合作業が容易である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図９および図１０に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態では、中継板６０を絶縁ケース７０に固定し、中継板６０にターミナル５０および信号線２１を接合したが、本実施形態は、２つのターミナル５０を１つの絶縁ケース７０に固定し、ターミナル５０に信号線２１を接合するようにしている。

具体的には、図９に示すように、ケース成形工程では、ターミナル部材５０Ａを金型（図示せず）内に配置し、金型内に絶縁性の樹脂を射出して、絶縁ケース７０をインサート成形する。これにより、ターミナル部材５０Ａの一部が絶縁ケース７０に埋設された状態になる。また、ターミナル部材５０Ａの一部は線挿入溝７０２の部位で露出している。そして、絶縁ケース７０を成形後、連結部５１を除去して２つのターミナル５０を分離させる。

次に、図１０に示すように、ケース成形工程の後、接合工程にてターミナル５０に信号線２１を接合する。その後、絶縁ケース７０の管挿入溝７０１および線挿入溝７０２にエポキシ樹脂を充填する。

次に、第１実施形態と同様に、ターミナル５０および絶縁ケース７０をコネクタハウジングに嵌め込み、さらにハウジング１０と一体化する。

本実施形態では、２つのターミナル５０は１つの絶縁ケース７０によって連結固定されているため、２つのターミナル５０をコネクタハウジング４０に容易に嵌め込むことができる。また、ターミナル５０および絶縁ケース７０をコネクタハウジング４０に嵌め込むようにしているため、コネクタハウジング４０は、インサート成形ではなく、それ単独で成形することができる。したがって、コネクタハウジング４０を成形する際に金型にターミナル５０を嵌め込む作業が不要であり、センサの生産性を向上させることができる。

また、所定の相対位置関係で配置された２つのターミナル５０が連結部５１にて連結されたターミナル部材５０Ａを用意し、ターミナル部材５０Ａを絶縁ケース７０に結合した後に連結部５１を除去するため、連結部５１を除去した後も２つのターミナル５０は所定の相対位置関係が保たれる。したがって、ターミナル５０の接合作業が容易である。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、本発明を温度センサに適用したが、温度センサ以外のセンサにも適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る温度センサの全体構成を示す断面図である。 ケース成形工程の説明に供する図である。 （ａ）は中継部材６０Ａの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 第１接合工程の説明に供する図である。 （ａ）は第２接合工程の説明に供する図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 ターミナル部材５０Ａの平面図である。 （ａ）は嵌合工程の説明に供する図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う一部断面図である。 コネクタハウジング４０の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る温度センサのケース成形工程の説明に供する図である。 接合工程の説明に供する図である。 従来の温度センサの全体構成を示す断面図である。

符号の説明

２０…素子、２１…信号線、４０…コネクタハウジング、５０…ターミナル、７０…絶縁ケース。

Claims (5)

1. 外部との電気的な接続を行うための複数のターミナル（５０）と、前記ターミナル（５０）を収納するコネクタハウジング（４０）と、物理量に応じた電気信号を発生する素子（２０）と、前記電気信号を前記ターミナル（５０）に伝達する複数の信号線（２１）とを備えるセンサにおいて、
   前記複数のターミナル（５０）が１つの絶縁ケース（７０）に固定され、
   前記ターミナル（５０）および前記絶縁ケース（７０）が、前記コネクタハウジング（４０）に嵌め込まれていることを特徴とするセンサ。
2. 外部との電気的な接続を行うための複数のターミナル（５０）と、前記ターミナル（５０）を収納するコネクタハウジング（４０）と、物理量に応じた電気信号を発生する素子（２０）と、前記電気信号を前記ターミナル（５０）に伝達する複数の信号線（２１）とを備えるセンサにおいて、
   金属製の複数の中継板（６０）が１つの絶縁ケース（７０）に固定され、
   前記複数の中継板（６０）に前記複数のターミナル（５０）および前記複数の信号線（２１）が接合され、
   前記ターミナル（５０）および前記絶縁ケース（７０）が、前記コネクタハウジング（４０）に嵌め込まれていることを特徴とするセンサ。
3. 前記絶縁ケース（７０）は樹脂製であることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ。
4. 請求項２に記載のセンサを製造する方法であって、
   前記コネクタハウジング（４０）を成形するコネクタハウジング成形工程、
   前記中継板（６０）を型内に配置して前記絶縁ケース（７０）をインサート成形するケース成形工程、
   前記ケース成形工程の後、前記中継板（６０）に前記ターミナル（５０）および前記信号線（２１）を接合する接合工程、
   前記接合工程の後、前記ターミナル（５０）および前記絶縁ケース（７０）を前記コネクタハウジング（４０）に嵌め込む嵌合工程、を有することを特徴とするセンサの製造方法。
5. 所定の相対位置関係で配置された前記複数のターミナル（５０）が連結部（５１）にて連結されたターミナル部材（５０Ａ）を用意し、前記接合工程では、前記ターミナル部材（５０Ａ）を前記中継板（６０）に接合した後、前記連結部（５１）を除去することを特徴とする請求項４に記載のセンサの製造方法。

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