JP2012517001A

JP2012517001A - センサーを遊びなく組み込むための保持体

Info

Publication number: JP2012517001A
Application number: JP2011548553A
Authority: JP
Inventors: ポーレディアク; ヴェツェルゲアハート; ズィームスハンス−ディーター
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2012-07-26
Also published as: US8869639B2; DE102009000597A1; DE102009000597B4; WO2010088988A1; US20120017708A1; KR20110122112A

Abstract

本発明は、センサー（１８）を、実質的にシリンダー状若しくはホッパー状の形状（３０）のセンサーレセプタクル（１６）内に収容するための保持体（１０）に関する。センサーレセプタクル（１６）は、媒体によるセンサー（１８）の濡らしのための開口部（３６）を有している。センサー（１８）は、充填物質（４０）を用いてセンサーレセプタクル（１６）内に隙間及び遊びなく固定されている。充填物質は、機械的なアンダーカット部（２２）によってロックされている。

Description

本発明は、センサーを、実質的にシリンダー状又は筒状若しくはホッパー状の形のセンサーレセプタクル内に収容して保持するための保持体であって、センサーレセプタクルは、媒体によるセンサーの濡らしのための開口部を有している形式のものに関する。

独国特許出願公開第１９７１１９３９Ａ１号明細書により、内燃機関の吸込管内の圧力及び温度の検出のための装置が公知である。共有の１つのケーシング内に、温度センサー及び弱い応力でもって固定された圧力センサーが配置されている。温度センサー及び弱い応力で固定された圧力センサーは、評価回路と一緒に１つの支持体に配置されている。圧力下の媒体の導入のために、ケーシングに固定された接続部材及び、支持体にも接続部材にも結合された中間片が設けられている。機械的な応力がシール接着部によって遮断されるようになっている。支持体は、予め設定された支持点でのみケーシングに接着されている。独国特許出願公開第１９７１１９３９Ａ１号明細書に記載の検出装置は、流れる液状の媒体の温度、例えばトランスミッションオイル若しくは他の液体の温度の検出のためにも用いられるものである。一般的に、信頼性の高い温度信号を得るためには、温度センサーは、流れる媒体にさらされ、つまり、媒体内にできるだけ深く浸されるか、若しくは媒体によってできるだけ完全に取り囲まれ、或いは濡らされねばならない。流れる媒体又は液体、例えばトランスミッションオイル等は、温度センサーの周囲を流れるので、媒体の流れにより発生する流動力が温度センサーに作用することになる。媒体は、温度に対応して異なる粘度を有しており、従って異なる大きさの流動力が温度センサーに作用することになる。例えばNTC-温度センサーにおいて、その固定部により、NTC-温度センサーの検温特性が損なわれるようなこと、或いは温度検出が時間的に遅れるようなことは避けられねばならない。一般的に、流れる媒体又は液体、例えばトランスミッションオイル等の温度の検出のために用いられる現在の温度センサーは、接着剤を用いて固定されている。特にこの種の温度センサーは、プラスチック射出成形のケーシングに組み付けられている。

NTC-温度センサーの固定を永続的に保証するために、接着剤は、例えばアンダーカット部により取り囲まれており、その結果、接着剤の接着力が失われた場合にも、温度センサーの固定が維持されるようになっている。しかしながらこのような構成においては欠点として、接着剤の処理過程が極めて厄介で、十分に安定した高い精度では行われていない。用いられる接着剤の、例えば自動車用伝動装置に用いられる液体の温度変化の際の特性は、十分には確かめられていない。更に欠点として、液体、例えば変速装置に用いられる液体（ＡＴＦ）は、腐食作用若しくは反応作用の極めて高い液体であるので、最も不適切な場合には、温度センサーの機械的な安定性が、接着剤への液体の腐食作用若しくは不都合な作用により失われることになる。更に欠点として、温度センサーのガラス領域において接着剤の延伸若しくはクリープが発生することである。ガラス領域における接着剤の延伸若しくはクリープは、温度センサーの熱的な特性を低下させてしまうもので、従って避けられねばならない。

独国特許出願公開第１０２００６０４５９２４Ａ１号明細書には、自動車に用いられる圧力測定装置が記載されている。該公知の圧力測定装置は、センサー構成ユニット内に受容される圧力測定セルを有している。

液体若しくは気体の温度を測定する温度センサーは、多くの場合に、ガラス封止された１つの測定要素を有しており、測定要素は２つの接続ワイヤを備えている。ガラス封止過程の終了時点で、流動状のガラスが冷却されて、センサーボール（丸形センサー本体又はセンサーピル）を画成するようになっている。ガラスの凝固過程により、幾何学的には規定され得ない形が発生している。幾何学的には規定されていない形のセンサーボールの機械的な固定は、固定に際して隙間が発生してしまうので、或いはセンサーボールの損傷のおそれを伴う過度に大きな圧力を必要とするので厄介である。従って、機械的な大きな力がセンサーボールに作用しないような使用形態では、センサーは、もっぱら接続ワイヤを保持することによってのみ固定されている。しかしながら、センサーを、機械的な高い負荷、特に振動負荷や揺動負荷が発生するような使用形態、或いは流れる媒体、例えば液体又は気体内で測定が行われるような使用形態に用いる場合には、接続ワイヤの損傷、特に接続ワイヤとセンサーボールとの間の接続部位の破損を避けるために、センサーボール自体の固定が必要である。

センサーボールの隙間のない固定の手段は、保持体（ホルダー）へのセンサーボールの接着である。しかしながら、接着による固定手段においては、センサーボール及び保持体の表面が、使用される接着剤の接着若しくは付着を可能にするために、相応に良好な表面特性を有していなければならない。更に、接着剤は、測定すべき媒体の作用及び温度下で長期間にわたって接着結合力を失ってはならない。

本発明においては、幾何学的には規定されていない形のセンサーボール、つまりガラス本体の隙間及び遊びのない固定及び位置決めが提案され、その結果、機械的な高い負荷、例えば振動負荷若しくは揺動負荷下での使用も可能にされる。センサーボールは、組立に際してその端面で保持体の底部に接触している。簡単かつ問題のない組立を保証するために、保持体は、収容（受容）すべきセンサーボールの最大の横断面よりも大きな収容直径Ｄで形成されている。このような構成により、センサーボールは、遊びをもって保持体内に差し込まれ、従って組立の際の損傷が避けられるようになっている。保持体内へのセンサーボールの差し込みの後に、接続導線が保持体に固定される。このことは、例えばプラスチックの熱かしめによって行われる。

次いで、保持体内に充填物質が充填され、充填物質は、有利にはチキソトロピーのエポキシ樹脂若しくはエポキシ物質であり、保持体内に次のように充填若しくは注入され、つまり、チキソトロピーのエポキシ樹脂若しくはエポキシ物質から成り流動化された充填物質が、保持体の、センサーボールを収容する開口部内に流れ込み、その際に、センサーボールを覆っている保持突起によって、該保持突起のアンダーカット部での固定が可能となっている。充填物質のチキソトロピーに基づく作用により、充填物質がセンサーボールに沿って過度に流れ下って、媒体とセンサーボールとの間の接触のために保持体に設けられた開口部を閉鎖してしまうようなことは阻止されるようになっている。充填物質の注入の後に、充填物質は、例えば熱の作用によって、例えば赤外線ランプを用いた赤外線照射によって硬化される。センサーレセプタクルに注入されて流れ止まった充填物質の硬化に基づき、かつ硬化した充填物質の、保持体の保持突起による固定に基づき、センサーボールは、垂直方向で機械的に固定される。保持体の底部上でのセンサーボールの支えによって、センサーボールは下方に対して固定されている。このようにして、保持体内におけるセンサーボールの隙間のない固定と共に、外部からの損傷に対するセンサーボールの保護が達成される。

前述のように組立られて完成した構成ユニットは、今や、流れている測定すべき媒体、つまり液体又は気体内に差し込まれ得るようになっており、より具体的には、保持体（ホルダー）が、媒体のための開口部の領域で１つの孔内に挿入されるようになっており、該孔内には測定すべき媒体が流入するようになっている。保持体の前述の構成及び形状付与により、例えば前記孔内に取り付ける際、つまり挿入する際のセンサーボールの保護が得られると共に、測定すべき媒体が開口部を経て直接にセンサーボールに達するので、正確な温度測定が時間的な遅れなしに達成される。

次に、本発明を図示の実施の形態に基づき詳細に説明する。

センサーレセプタクル内に配置されたセンサーを備える保持体の斜視図である。センサーレセプタクル内に充填された充填物質を有する、図１に基づく保持体の斜視図である。保持体及びセンサーレセプタクルを通る仮想の線に沿った断面図である。センサーレセプタクル内に配置されたセンサーが媒体の流れを受ける状態を示す図である。

図１は保持体１０を示しており、該保持体の下側１４には、センサーレセプタクル１６が形成されている。保持体１０の上側１２は、アーチ形に形成された導線固定部２４を含んでいる。保持体１０の上側１２の導線固定部２４には、接続導線２０が取り付けられており、該接続導線はセンサー１８に接続されている。センサー１８は、センサーボール（丸形センサー本体又はセンサーピル）によって形成されており、センサーボールは、曲げ成形された接続導線２０を用いて電気的に接続されるようになっている。

センサーレセプタクル１６の、ホッパー３０として形成された開口部の領域には、互いに並べて、若しくは互いに相対して、或いは互いに角度をずらして配置された保持突起２２が設けられている。保持体１０の上側１２に配置される保持突起２２の機能は、後でセンサーレセプタクル１６内に充填物質４０（図２、参照）を充填した後に、硬化した充填物質４０を機械的に固定（不動に保持又はロック）することにある。このことは、保持突起２２が、センサーレセプタクル１６内へ部分的に流れ込んで溢れようとする充填物質４０をセンサーレセプタクル１６内に固定するために、アンダーカット部を形成していることによって達成される。図１の斜視図から見て取れるように、センサー１８から曲げ出されて延びる各接続導線２０に対応して、保持体１０の上側１２には、アーチ形（図１で見て横断面Ｕ字形）に形成されたそれぞれ２つの導体固定部２４が設けられ、若しくは取り付けられ、有利には一体成形されている。アーチ形に形成された導体固定部２４間には、センサー１８の接続導線２０への電気的な接触（接続）を可能にする空間が残されている。センサーの接続導線への電気的な接触（接続）のために必要なコネクタ要素は、図１には示されていない。

更に、図１の斜視図から見て取れるように、保持体１０は、取り付け開口部２６を有している。取り付け開口部２６を用いて、保持体１０は、例えばオートマチックトランスミッションのケーシング部分に取り付けられるようになっている。更に図１から明らかであるように、保持体１０の下側１４から下方へ延びるセンサーレセプタクル１６が、センサー１８を受容しており、センサーレセプタクル１６の壁は貫通開口部を有している。貫通開口部は、センサー１８と検出すべき媒体との間の媒体接触を可能にするために用いられるものである。

図２の斜視図から見て取れるように、センサーレセプタクル１６は保持体１０の下側１４にセンサー１８を有しており、図１に示してありホッパー状に形成された開口部３０は、充填物質４０で満たされている。充填物質４０は、有利にはチキソトロピーのエポキシ樹脂である。このような充填物質４０の充填は次のように行われ、つまり、充填物質４０は、開口部の側方に設けられている両方の保持突起２２の下方へ流されるものの、充填物質４０のチキソトロピー作用に基づき、センサー１８に沿ってセンサーレセプタクル１６の底部に向かう充填物質の流れが阻止され、その結果、側方へセンサーレセプタクル１６の壁の開口部に向かう充填物質の流れ、ひいては該開口部の充填物質による閉鎖が避けられるようになっている（図３、参照）。

図２の斜視図に示してあるように、曲げ成形された接続導線２０は、充填物質４０を貫いて延びており、充填物質４０は保持体１０の上側１２の保持突起２２によって覆われている。保持突起２２は、硬化される充填物質４０に対してアンダーカット部を形成している。充填物質４０の硬化、ひいてはその結果として達成されるセンサーレセプタクル１６内におけるセンサー１８の固定は、熱により、例えば赤外線の照射に基づき行われる。

図３の断面図から見て取れるように、保持体１０の下側１４に配置されたセンサーレセプタクル１６は、その壁に設けられていて例えばスリット状に構成された開口部３６を有している。開口部３６は、媒体が開口部３６を通ってセンサー１８を濡らすために用いられるようになっている。

図３に示されている状態では、不規則な外形を有するセンサーボールとして形成されたセンサー１８が、センサーレセプタクル１６の内部に入れられ、つまり挿入されて、その端面でセンサーレセプタクル１６の底部３４と接触している。センサーレセプタクル１６の内径Ｄは、該内径がセンサー１８の外径ｄをわずかに上回っており、その結果、例えばガラス体として形成されたセンサー１８を挿入方向３２でセンサーレセプタクル１６内に挿入する際に、センサー１８の損傷を確実に避けることができるように、設定されている。センサーレセプタクル１６の壁は、図３に符号３８で示してある。接続導線２０は、センサー１８の後ろ側の端面から、保持体１０の上側１２を、ドーム形（図面で見て断面凹状）に形成された導線固定部２４に向けて曲げられて延びている。不規則な形状のセンサー１８の外径とセンサーレセプタクル１６の内径との間の径差により、問題のない簡単な組立が可能になっている。センサー１８は、センサーレセプタクル１６内へ遊びをもって差し込まれるようになっており、従って該組立の際の損傷が確実に排除されている。センサーレセプタクル１６内へのセンサー１８の差し込みの後に、接続導線２０は、ドーム形に形成された導線固定部２４内に固定される。このことは、例えば、有利には保持体１０を形成するプラスチック材料の熱かしめによって行われる。

センサーレセプタクル１６の壁３８に設けられる開口部３６は、例えばスリットとして形成され、或いは別の形状の貫通部として形成されており、これにより、センサーレセプタクル１６内にセンサー１８を機械的に固定した後の該センサーの濡らしが可能になっている。

保持体１０を断面して示す図４から見て取れるように、センサー１８は、充填物質４０を介してセンサーレセプタクル１６内に固定されている。

図４及び図３に示されているように、センサー１８はその端面でもって、センサーレセプタクル１６の底部３４の上面に支えられている。更に図４に示してあるように、センサーレセプタクル１６の内径Ｄは、規定されない不規則な形状であるセンサー１８の外径をわずかに上回っている。センサーレセプタクル１６内におけるセンサー１８の固定は、有利にはチキソトロピーのエポキシ樹脂若しくは他のエポキシ材料である充填物質４０によって行われる。充填物質若しくは充填材料はそのチキソトロピーに基づき、硬化の前に、センサーレセプタクル１６内を部分的にしか流れず、従って、センサー１８の、接続導線２０が接続されている端面における確実な固定が保証されると共に、充填物質４０がセンサー１８の外周面を濡らしてしまわないこと、特にセンサーレセプタクル１６の画定壁又は周壁の例えばスリット状の開口部３６を閉鎖してしまわないことが保証される。充填物質４０のチキソトロピー特性は、２つの機能を保証し、つまり一面では、充填物質４０の硬化の後におけるセンサーレセプタクル１６内でのセンサー１８の機械的な固定を保証し、かつ他面では、センサーレセプタクル１６の壁の開かれたままの開口部３６を介した、センサー外周面の濡らしを保証するものである。

図４の断面図から見て取れるように、保持体１０の上側１２に形成されている保持突起２２は、充填物質４０の上側のためのアンダーカット部を形成している。充填物質４０の硬化は、例えば赤外線照射等を用いて熱を充填物質４０内に導入することにより行われる。保持突起２２の下側における充填物質４０の硬化によって、センサー１８を固定することが達成される。これによって、センサーレセプタクル１６内におけるセンサー１８の隙間のない固定が得られ、ひいては外部の損傷に対するセンサー１８の保護が達成される。

図４には、センサー１８の、媒体にさらされる外周面が符号４６で示されている。ケーシング５０内に組み込まれた保持体１０は、センサーレセプタクル１６が、該センサーレセプタクル内に組み込まれたセンサー１８と共に設けられている下側１４で、流れ方向に流れ来る媒体４４によって濡らされるようになっており、該媒体は、センサーレセプタクル１６の壁に設けられた貫通部若しくは開口部３６を介して、センサー１８の、媒体にさらされる面４６を濡らすことになる。

流れる測定すべき媒体は、液体であり、或いは気体又はガスであってよい。図示の実施の形態では、保持体１０は、ケーシング５０等の孔４２内に差し込まれるようになっていて、図４に示してあるように、所定の流れ方向の媒体４４の流れを受けるようになっている。センサー１８の、接続導線２０とは反対側の端面は、センサーレセプタクル１６の底部３４に支えられている。保持体１０は、該保持体に設けられた取り付け開口部２６を用いて、ケーシング５０の表面若しくは上面に次のように固定されており、つまり、センサーレセプタクル１６が、ケーシング５０の孔４２内に突入していて、測定すべき媒体にさらされるようになっている。保持体をケーシングに取り付けることにより、センサー１８の規定された位置、ひいては正確な測定のための基準位置が得られる。保持体１０の固定部における接続導線２０の接触部は、それぞれの構造条件に対応して形成されてよく、これにより使用形態へのモジュール式の使用が可能になる。

保持体１０の前記構成により、組立の際のセンサー１８の保護が達成されると共に、測定すべき媒体は、開口部３６を経て直接にセンサー１８の、媒体にさらされる面４６に達することができるようになっている。これにより、正確な温度測定が時間的な遅れなしに可能となっている。温度測定の時間的遅れは、センサー１８が例えば完全に被覆されてしまっていて、温度測定がセンサー１８への被覆を介した熱伝達に基づき行われる場合に発生している。このような不都合は、センサーレセプタクル１６内におけるセンサー１８の本発明に基づく固定形態においては、センサー１８の媒体にさらされるべき面４６が、充填物質４０のチキソトロピーの特性に基づき露出されたままに保たれるので、全く起こらなくなっている。

１０保持体、１２上側、１４下側、１６センサーレセプタクル、１８センサー、２０接続導線、２２保持突起、２４導線固定部、２６取り付け開口部、３０開口部、３２挿入方向、３４底部、３６開口部、３８壁、４０充填物質、４２孔、４４媒体、４６外周面、５０ケーシング

Claims

センサー（１８）を、実質的にシリンダー状若しくはホッパー状の形（３０）であるセンサーレセプタクル（１６）内に収容するための保持体（１０）であって、前記センサーレセプタクル（１６）は、媒体による前記センサー（１８）の濡らしのための開口部（３６）を有している形式のものにおいて、前記センサー（１８）は、充填物質（４０）を用いて前記センサーレセプタクル（１６）内に隙間及び遊びなく固定されており、前記充填物質（４０）は、機械的なアンダーカット部（２２）によってロックされていることを特徴とする、センサーを遊びなく組み込むための保持体。
前記センサーレセプタクル（１６）は、前記センサー（１８）の最大の外径（ｄ）よりも大きな内径（Ｄ）を有している請求項１に記載の保持体。
前記センサー（１８）は、該センサーの端面でもって前記センサーレセプタクル（１６）の底部（３４）上に載せられている請求項１に記載の保持体。
前記センサーレセプタクル（１６）の前記充填物質（４０）は、チキソトロピーの特性を有するエポキシ樹脂である請求項１に記載の保持体。
前記センサー（１８）の接続導線（２０）は、前記保持体（１０）の導線固定部（２４）内に、前記保持体（１０）のプラスチック材料の熱かしめによって止められている請求項１に記載の保持体。
前記充填物質（４０）の前記チキソトロピーに基づき、該充填物質の、前記センサーレセプタクル（１６）の底部（３４）までの流れは阻止されるようになっている請求項４に記載の保持体。
前記センサーレセプタクル（１６）の前記開口部（３６）は、前記センサー（１８）の、前記媒体にさらされる面（４６）が最大に濡らされるように位置決めされ、かつ／又は構成されている請求項１に記載の保持体。
請求項１から７のいずれか１項に記載の保持体（１０）内にセンサー（１８）を組み込むための方法において、該方法は、
ａ）前記センサー（１８）を、前記保持体（１０）の、前記センサー（１８）の最大の外径（ｄ）よりも大きな内径（Ｄ）を有するセンサーレセプタクル（１６）内に差し込み、
ｂ）充填物質（４０）を前記センサーレセプタクル（１６）内に充填し、
ｃ）前記センサーレセプタクル（１６）内の前記充填物質（４０）を硬化させ、
ｄ）前記センサーレセプタクル（１６）内に充填されかつ硬化された前記充填物質（４０）を、前記保持体（１０）の保持突起（２２）によって機械的に固定する、
工程を有していることを特徴とする、保持体内にセンサーを組み込むための方法。
前記工程ｃ）に基づく前記センサーレセプタクル（１６）内の前記充填物質（４０）の前記硬化を、赤外線照射によって行う請求項８に記載の方法。
前記センサー（１８）の接続導線（２０）の固定を、前記保持体（１０）の導線固定部（２４）において前記保持体（１０）のプラスチック材料の熱かしめによって行う請求項８に記載の方法。