JP2012215508A

JP2012215508A - センサ装置

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Publication number: JP2012215508A
Application number: JP2011081940A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Serizawa; 一史芹澤; Atsushi Kondo; 淳近藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2031-04-01
Also published as: JP5500110B2

Abstract

【課題】モールドＩＣおよび中継ターミナル部材と出力側ターミナル部材との回転方向の相対位置が不定であるセンサ装置において、モールドＩＣ等を電気ノイズから保護するための構造を小さい体格で実現する。
【解決手段】モールドＩＣ１６および中継ターミナル部材２０の側面を覆う第１シールド部材５０と、出力側ターミナル部材２２における側面および反ハウジング側端面を覆う第２シールド部材５２とを備え、第１シールド部材５０に対して第２シールド部材５２を第１シールド部材５０の周方向の任意の位置で固定可能にする。これにより、第２シールド部材５２の形状を出力側ターミナル部材２２の外形に合わせたコンパクトな形状にすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、物理量に応じた電気信号を出力するセンサ装置に関するものである。

内燃機関に噴射される燃料の圧力を検出するセンサ装置を、インジェクタのボデーに螺子締結するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このようにセンサ装置を螺子締結する構造では、センサ装置を回転させて螺子締結が完了した時点において、インジェクタボデーに対するセンサ装置の回転方向位置は特定の位置に定まらない。そのため、モールドＩＣから取り出された複数のセンサターミナルは回転方向位置が不特定となる。

一方、インジェクタボデーに取り付けられるコネクタは、インジェクタボデーのうち特定の所定位置に取り付けられることを要するので、インジェクタボデーに配置されたコネクタの複数のターミナル（以下、入出力ターミナルという）と、回転方向位置が不特定な複数のセンサターミナルとを電気接続することは困難となる。換言すれば、螺子締結完了時点でセンサターミナルが入出力ターミナルと対向するピンポイント位置となるよう螺子締結することは困難である。

そこで、特許文献１に示されたセンサ装置は、図７に示すように、インジェクタボデーに螺合されるハウジング９０を備え、このハウジング９０の一端側にモールドＩＣ９１を配置し、モールドＩＣ９１における反ハウジング側に中継ターミナル部材９２を配置している。

この中継ターミナル部材９２は、モールドＩＣ９１のセンサターミナル９３と出力側ターミナル部材の出力側ターミナル９４とを中継するための複数の中継ターミナル９５をモールド成形して一体化したものである。複数の中継ターミナル９５のうち１つを除いては円弧状の部分を有しており、それらの中継ターミナル９５は同心円状に配置されている。

また、センサ装置は、短冊状の複数の出力側ターミナル９４を平行に並べて配置してモールド成形により一体化した出力側ターミナル部材を備えている。

そして、ハウジング９０、モールドＩＣ９１、および中継ターミナル部材９２を一体化した後にそれらをインジェクタボデーに螺子締結する。続いて、中継ターミナル部材９２における反ハウジング側に出力側ターミナル部材を配置し、中継ターミナル９５と出力側ターミナル９４とがハウジング９０の回転軸方向に重なった部位でそれらを溶接する。

特開２０１０−２４２５７４号公報

ところで、センサ装置においては、モールドＩＣ９１等を電気ノイズから保護するために、金属板よりなるシールド部材により、モールドＩＣ９１、中継ターミナル部材９２、および出力側ターミナル部材を同時に覆うのが望ましい。その際、小型化の観点から、モールドＩＣ９１等を電気ノイズから保護するための構造をなるべく小さい体格で実現することが求められる。

しかしながら、センサ装置を螺子締結する構造では、モールドＩＣ９１および中継ターミナル部材９２と出力側ターミナル部材との回転方向の相対位置が不定であるため、それらを同時に覆うシールド部材の小型化が容易ではない。

本発明は上記点に鑑みて、モールドＩＣ等を電気ノイズから保護するための構造を小さい体格で実現す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、電磁シールド性を有する金属よりなり、被取り付け部材（１０）に螺合されるハウジング（１２）と、ハウジング（１２）の一端側に配置され、信号処理用の電子部品（１６０）を樹脂にて封止したモールドＩＣ（１６）と、モールドＩＣ（１６）における反ハウジング側に配置され、複数の中継ターミナル（２００、２０１）をモールド樹脂により一体化した中継ターミナル部材（２０）と、中継ターミナル部材（２０）における反ハウジング側に配置され、複数の出力側ターミナル（２２１）をモールド樹脂により一体化した出力側ターミナル部材（２２）とを備え、複数の出力側ターミナル（２２１）は、短冊状で平行に配置され、複数の中継ターミナル（２００）は、端部にてモールドＩＣ（１６）と電気的に接続されると共に、同心円状に配置された円弧状の接続部にて出力側ターミナル（２２１）と電気的に接続され、物理量に応じた電気信号を出力するセンサ装置であって、電磁シールド性を有する金属にて円筒状に形成され、一端開口部側がハウジング（１２）に結合されて、モールドＩＣ（１６）および中継ターミナル部材（２０）の側面を覆う第１シールド部材（５０）と、電磁シールド性を有する金属にて有底円筒状に形成され、第１シールド部材（５０）における他端開口部を塞ぐようにして組み付けられて、出力側ターミナル部材（２２）における側面および反ハウジング側端面を覆う第２シールド部材（５２）とを備え、第１シールド部材（５０）に対して第２シールド部材（５２）が第１シールド部材（５０）の周方向の任意の位置で固定可能に構成されていることを特徴とする。

これによると、第１シールド部材（５０）の形状は、モールドＩＣ（１６）および中継ターミナル部材（２０）の外形に合わせた形状にすることができ、一方、第２シールド部材（５２）の形状は、出力側ターミナル部材（２２）の外形に合わせた形状にすることができるため、第１シールド部材（５０）および第２シールド部材（５２）をコンパクトにすることができ、ひいては、モールドＩＣ等を電気ノイズから保護するための構造を小さい体格で実現することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲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ものである。

本発明の第１実施形態に係るセンサ装置を備えるインジェクタの要部を示す正面断面図である。図１のセンサ装置を示す正面断面図である。（ａ）は図２の第１シールド部材を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の下面図である。（ａ）は図２の第２シールド部材を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。本発明の第２実施形態に係るセンサ装置を示す断面図である。本発明の第３実施形態に係るセンサ装置を備えるインジェクタの要部を示す断面図である。（ａ）は従来のセンサ装置を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

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、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（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実施形態に係るセンサ装置を備えるインジェクタの要部を示す正面断面図、図２は図１のセンサ装置を示す正面断面図、図３（ａ）は図２の第１シールド部材を示す正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の下面図、図４（ａ）は図２の第２シールド部材を示す正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の平面図である。

図１、図２に示すように、インジェクタは、コモンレール（図示せず）から供給される高圧燃料をディーゼル内燃機関の気筒内に噴射するものであり、被取り付け部材としての金属製のインジェクタボデー１０には、高圧燃料が流通する高圧通路１００、および高圧通路１００から分岐した分岐通路１０１が形成されている。

インジェクタボデー１０の上端には、電磁シールド性を有する金属よりなり、円筒状のステム部１２Ａと円盤状の鍔部１２Ｂとが溶接されて一体化されたハウジング１２が螺合されている。

ステム部１２Ａは、インジェクタボデー１０に螺合するための雄ねじ部１２０、および分岐通路１０１を介して導かれる燃料の圧力に応じて変形する薄肉部１２１を備えている。この薄肉部１２１には、薄肉部１２１の変形に応じて（換言すると、高圧通路１００の燃料圧力に応じて）抵抗値が変化するセンサ部１４が貼付されている。また、鍔部１２Ｂの外周部近傍には、後述する第１シールド部材５０の係合片５０１が挿入される鍔部孔１２２が、鍔部１２Ｂの周方向に沿って等間隔に４つ形成されている。

ハウジング１２におけるハウジング回転軸Ｘ方向の一端側には、薄肉部１２１およびセンサ部１４を囲むようにしてモールドＩＣ１６が配置されている。このモールドＩＣ１６は、センサ部１４の抵抗値変化に基づいて圧力に応じた電気信号を出力する電子部品としての信号処理回路用ＩＣ１６０、信号処理回路用ＩＣ１６０と電気的に接続されたリードフレーム１６１等を備えている。

そして、信号処理回路用ＩＣ１６０およびリードフレーム１６１は、電気絶縁性に富む樹脂よりなるモールド樹脂層１６２にて封止されている。また、リードフレーム１６１の一部であるセンサターミナル１６３が、モールド樹脂層１６２の外周側面から突出している。なお、ハウジング１２とモールドＩＣ１６は接着剤にて接合される。

モールドＩＣ１６における反ハウジング側には、円弧状の部分を有する３つの円弧状中継ターミナル２００および円弧状の部分を有しない１つの中心部中継ターミナル２０１を同心円状に配置した中継ターミナル部材２０が配置されている（図７に示す中継ターミナル部材９２参照）。

この中継ターミナル部材２０は、モールド樹脂よりなるモールド樹脂層２０２を備え、導電性金属よりなる４つの中継ターミナル２００、２０１をモールド成形して一体化したものであり、板状になっている。４つの中継ターミナル２００、２０１は、一端部がモールド樹脂層２０２の外周側面から突出しており、それらの一端部がモールドＩＣ１６のセンサターミナル１６３と溶接されている。なお、モールドＩＣ１６と中継ターミナル部材２０は接着剤にて接合される。

中継ターミナル部材２０における反ハウジング側には、４つの第１ターミナルを有する出力側第１ターミナル部材２２が配置されている。この出力側第１ターミナル部材２２は、モールド樹脂よりなるモールド樹脂層２２０を備え、導電性金属よりなる４つの出力側第１ターミナル２２１をモールド成形して一体化したものである。モールド樹脂層２２０は、板状であり、中央部には矩形状の開口部２２２が形成されている。

４つの出力側第１ターミナル２２１は、細長い薄板をプレス成形した短冊状で、平行に配置されている（図７に示す出力側ターミナル９４参照）。出力側第１ターミナル２２１における長手方向の中間部が開口部２２２内に位置しており、その中間部には、円弧状中継ターミナル２００における円弧状接続部や中心部中継ターミナル２０１における中心接続部に向けて突出した凸部２２３が成形されている。

そして、この凸部２２３が、円弧状中継ターミナル２００における円弧状接続部や中心部中継ターミナル２０１における中心接続部と溶接されている。また、各出力側第１ターミナル２２１における長手方向の端部はモールド樹脂層２２０から突出している。この長手方向に突出した側の端部２２４を、以下、突出端部２２４という。なお、中継ターミナル部材２０と出力側第１ターミナル部材２２は接着剤にて接合される。

モールドＩＣ１６と中継ターミナル部材２０の側面が第１シールド部材５０（詳細後述）にて覆われ、出力側第１ターミナル部材２２における側面および反ハウジング側端面が第２シールド部材５２（詳細後述）にて覆われている。

ハウジング１２の側方には、複数の第２ターミナルを有する出力側第２ターミナル部材２４が配置されている。この出力側第２ターミナル部材２４は、モールド樹脂よりなるモールド樹脂層２４０を備え、導電性金属よりなる４つの出力側第２ターミナル２４１および２つのアクチュエータ駆動用ターミナル２４２をモールド成形して一体化したものである。

出力側第２ターミナル２４１は、両端部がモールド樹脂層２４０から突出している。そして、出力側第２ターミナル２４１の一端側は、出力側第１ターミナル２２１の突出端部２２４と溶接されている。したがって、信号処理回路用ＩＣ１６０は、中継ターミナル部材２０、および出力側第１ターミナル部材２２を介して、出力側第２ターミナル部材２４に電気的に接続されている。出力側第２ターミナル２４１の他端側は、コネクタオスターミナル形状をしている。

アクチュエータ駆動用ターミナル２４２は、両端部がモールド樹脂層２４０から突出している。そして、アクチュエータ駆動用ターミナル２４２の一端側は、アクチュエータ駆動線２５と溶接されている。このアクチュエータ駆動線２５は、ノズル（図示せず）を開閉作動させる機構の一部をなすピエゾスタックまたは電磁弁（図示せず）に接続されている。アクチュエータ駆動用ターミナル２４２の他端側は、コネクタオスターミナル形状をしている。

出力側第２ターミナル２４１およびアクチュエータ駆動用ターミナル２４２のコネクタオスターミナルを端子とするコネクタハウジング２６が、樹脂成型により形成されている。このコネクタハウジング２６は、ハウジング１２やモールドＩＣ１６等を覆った状態で、インジェクタボデー１０に一体化されている。

コネクタハウジング２６は、図示しない外部コネクタと接続される。そして、外部コネクタに組み付けられた図示しないリード線は、信号処理回路用ＩＣ１６０の電源用、接地用、センサ信号をエンジン制御用ＥＣＵに出力するセンサ信号出力用、ピエゾスタックまたは電磁弁の電源用、接地用等に利用される。

図２、図３に示すように、第１シールド部材５０は、電磁シールド性を有する薄板の金属（例えばステンレス）にて形成され、円筒状に形成された第１シールド部材円筒部５００、第１シールド部材円筒部５００におけるハウジング１２側の端部に形成された第１シールド部材係合片５０１、および第１シールド部材円筒部５００における反ハウジング側の端部に形成された第１シールド部材折り曲げ部５０２とを備えている。

第１シールド部材係合片５０１は、第１シールド部材円筒部５００の周方向に沿って等間隔に複数（本例では４個）設けられている。また、第１シールド部材係合片５０１は、ハウジング回転軸Ｘ方向に延びる本体板部５０１０と、本体板部５０１０の先端を外側に折り曲げた先端板部５０１１とを備えている。

第１シールド部材折り曲げ部５０２は、第１シールド部材円筒部５００の端部を外側に折り曲げたものであり、第１シールド部材円筒部５００の周方向全域に亘って連続して設けられている。

図２、図４に示すように、第２シールド部材５２は、電磁シールド性を有する薄板の金属（例えばステンレス）にて有底円筒状に形成され、円筒状に形成された第２シールド部材円筒部５２０、第２シールド部材円筒部５２０におけるハウジング１２側の端部に形成された第２シールド部材折り曲げ部５２１、第２シールド部材円筒部５２０における反ハウジング側の端部に形成された底部５２２とを備えている。

第２シールド部材折り曲げ部５２１は、第２シールド部材円筒部５２０の端部を内側に折り曲げたものであり、第２シールド部材円筒部５２０の周方向に沿って等間隔に複数（本例では４個）設けられている。底部５２２には、出力側第１ターミナル２２１の突出端部２２４を通すための貫通孔５２３が形成されている。

そして、ハウジング１２、センサ部１４、モールドＩＣ１６、中継ターミナル部材２０、および出力側第１ターミナル部材２２を一体化した後に、第１シールド部材５０および第２シールド部材５２が組み付けられる。

具体的には、まず第１シールド部材５０の第１シールド部材係合片５０１をハウジング１２の鍔部孔１２２に挿入し、第１シールド部材係合片５０１の先端板部５０１１をハウジング１２に係合させることにより、第１シールド部材５０をハウジング１２に結合する。

続いて、第２シールド部材５２の貫通孔５２３に出力側第１ターミナル２２１の突出端部２２４を通した後に、第１シールド部材折り曲げ部５０２と第２シールド部材折り曲げ部５２１を係合させることにより、第１シールド部材５０における反ハウジング側の開口部を第２シールド部材５２にて塞ぐようにして、第１シールド部材５０と第２シールド部材５２を結合する。

この状態では、第１シールド部材円筒部５００にてモールドＩＣ１６および中継ターミナル部材２０が覆われ、第２シールド部材５２にて出力側第１ターミナル部材２２が覆われている。したがって、ハウジング１２、第１シールド部材５０、および第２シールド部材５２により、センサ部１４、モールドＩＣ１６、中継ターミナル部材２０、および出力側第１ターミナル部材２２を電気ノイズから保護することができる。

ここで、本実施形態の第１シールド部材折り曲げ部５０２と第２シールド部材折り曲げ部５２１との係合構造によると、第１シールド部材５０に対して第２シールド部材５２を第１シールド部材５０の周方向の任意の位置で固定可能である。

したがって、モールドＩＣ１６および中継ターミナル部材２０と出力側第１ターミナル部材２２との回転方向の相対位置が不定であっても、第２シールド部材５２の形状を出力側ターミナル部材２２の外形に合わせたコンパクトな形状にすることができ、モールドＩＣ１６等を電気ノイズから保護するための構造を小さい体格で実現することができる。

なお、本実施形態においては、第１シールド部材折り曲げ部５０２を、第１シールド部材円筒部５００の周方向全域に亘って連続して設けるとともに、第２シールド部材折り曲げ部５２１を、第２シールド部材円筒部５２０の周方向に沿って等間隔に複数設けたが、第１シールド部材折り曲げ部５０２を、第１シールド部材円筒部５００の周方向に沿って等間隔に複数設けるとともに、第２シールド部材折り曲げ部５２１を、第２シールド部材円筒部５２０の周方向全域に亘って連続して設けてもよい。

また、本実施形態においては、第１シールド部材係合片５０１の先端板部５０１１をハウジング１２に係合させることにより、第１シールド部材５０をハウジング１２に結合したが、第１シールド部材５０をハウジング１２と一体に形成してもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態に係るセンサ装置を示す断面図である。

本実施形態は、第１シールド部材５０とハウジング１２の結合方法、および第１シールド部材５０と第２シールド部材５２の結合方法を変更したものである。その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、第１シールド部材５０は、第１シールド部材係合片５０１および第１シールド部材折り曲げ部５０２が廃止されている。そして、第１シールド部材円筒部５００におけるハウジング１２側の端部に第１固定片５０３が形成されている。この第１固定片５０３は、ハウジング回転軸Ｘ方向に延びており、第１シールド部材円筒部５００の周方向に沿って等間隔に複数（例えば４個）設けられている。

また、第１シールド部材円筒部５００における反ハウジング側の端部に第２固定片５０４が形成されている。この第２固定片５０４は、ハウジング回転軸Ｘ方向に延びており、第１シールド部材円筒部５００の周方向に沿って等間隔に複数（例えば４個）設けられている。

第２シールド部材５２は、第２シールド部材折り曲げ部５２１が廃止されている。また、ハウジング１２は鍔部孔１２２が廃止されている。

そして、第１固定片５０３とハウジング１２のステム部１２Ａとを溶接して第１シールド部材５０をハウジング１２に結合している。また、第２固定片５０４と第２シールド部材円筒部５２０とを溶接して第１シールド部材５０と第２シールド部材５２を結合している。

本実施形態においても、第１シールド部材５０に対して第２シールド部材５２を第１シールド部材５０の周方向の任意の位置で固定可能であるため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態においては、第１固定片５０３とハウジング１２のステム部１２Ａとを溶接して第１シールド部材５０をハウジング１２に結合したが、第１固定片５０３にハウジング１２のステム部１２Ａを圧入して第１シールド部材５０をハウジング１２に結合してもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図６は第３実施形態に係るセンサ装置を備えるインジェクタの要部を示す断面図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図６に示すように、本実施形態は、コネクタハウジング２６を廃止している。そして、第２シールド部材５２における反ハウジング側に出力側第２ターミナル部材２４が配置され、さらに、出力側第２ターミナル部材２４における反ハウジング側には、電気絶縁性に富む樹脂よりなる略円筒状の絶縁部材２７が配置されている。また、絶縁部材２７の貫通孔２７０内を複数のリード線２８が貫通している。さらに、貫通孔２７０とリード線２８との間は、ゴムにて円筒状に形成された防水部材２９にてシールされている。

インジェクタボデー１０の一端には、円筒状のカバー３０が螺合されており、カバー３０の開口端部に円板状のキャップ３２が圧入固定されている。そして、インジェクタボデー１０、カバー３０およびキャップ３２にて囲まれた空間に、ハウジング１２やモールドＩＣ１６等が収容されている。

出力側第２ターミナル部材２４は、モールド樹脂よりなるモールド樹脂層２４０を備え、導電性金属よりなる４つの出力側第２ターミナル２４１をモールド成形して一体化したものである。

出力側第２ターミナル２４１は、Ｌ字状になっており、両端部がモールド樹脂層２４０から突出している。そして、出力側第２ターミナル２４１の一端側は、出力側第１ターミナル２２１の突出端部２２４と溶接され、出力側第２ターミナル２４１の他端側は、リード線２８と電気的に接続されている。これらのリード線２８は、信号処理回路用ＩＣ１６０の電源用、接地用、センサ信号をエンジン制御用ＥＣＵに出力するセンサ信号出力用等に利用される。

（他の実施形態）
上記実施形態では、本発明をインジェクタに適用したが、本発明はインジェクタ以外にも適用することができる。

また、上記実施形態では、圧力を検出するセンサ装置を示したが、本発明は圧力以外の物理量を検出するセンサ装置にも適用することができる。

１０インジェクタボデー（被取り付け部材）
１２ハウジング
１６モールドＩＣ
２０中継ターミナル部材
２２出力側ターミナル部材
５０第１シールド部材
５２第２シールド部材
１６０信号処理回路用ＩＣ（電子部品）
２００円弧状中継ターミナル
２０１中心部中継ターミナル
２２１出力側第１ターミナル

Claims

電磁シールド性を有する金属よりなり、被取り付け部材（１０）に螺合されるハウジング（１２）と、
前記ハウジング（１２）の一端側に配置され、信号処理用の電子部品（１６０）を樹脂にて封止したモールドＩＣ（１６）と、
前記モールドＩＣ（１６）における反ハウジング側に配置され、複数の中継ターミナル（２００、２０１）をモールド樹脂により一体化した中継ターミナル部材（２０）と、
前記中継ターミナル部材（２０）における反ハウジング側に配置され、複数の出力側ターミナル（２２１）をモールド樹脂により一体化した出力側ターミナル部材（２２）とを備え、
前記複数の出力側ターミナル（２２１）は、短冊状で平行に配置され、
前記複数の中継ターミナル（２００）は、端部にて前記モールドＩＣ（１６）と電気的に接続されると共に、同心円状に配置された円弧状の接続部にて前記出力側ターミナル（２２１）と電気的に接続され、
物理量に応じた電気信号を出力するセンサ装置であって、
電磁シールド性を有する金属にて円筒状に形成され、一端開口部側が前記ハウジング（１２）に結合されて、前記モールドＩＣ（１６）および中継ターミナル部材（２０）の側面を覆う第１シールド部材（５０）と、
電磁シールド性を有する金属にて有底円筒状に形成され、前記第１シールド部材（５０）における他端開口部を塞ぐようにして組み付けられて、前記出力側ターミナル部材（２２）における側面および反ハウジング側端面を覆う第２シールド部材（５２）とを備え、
前記第１シールド部材（５０）に対して前記第２シールド部材（５２）が前記第１シールド部材（５０）の周方向の任意の位置で固定可能に構成されていることを特徴とするセンサ装置。
前記第１シールド部材（５０）と前記第２シールド部材（５２）は、折り曲げ部（５０２、５２１）が係合されて一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
前記第１シールド部材（５０）と前記第２シールド部材（５２）は、溶接にて一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
前記被取り付け部材（１０）は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタのボデーであり、
前記物理量は、前記ボデー（１０）内を流通する燃料の圧力であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。