JP2018031620A - センサ取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】加締め作業によりバルブボディに対して圧力センサを簡単に固定する。【解決手段】溝５１は、圧力センサ４の外壁における径方向外側に設けられ、圧力センサ４の軸方向一端側が開口する。水平方向に伸びたストッパ５２は、センサ収容凹部５の内壁に設けられる。固定部４７は、圧力センサ４の外壁における径方向外側に設けられ、ストッパ５２内に入り込む。固定部４７が、収容凹部５内に収容された圧力センサ４の外壁から径方向外側に突出し、ストッパ５２に対して軸方向で当接する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、自動車の変速機のコントロールバルブとして使用するのに適した圧力センサの取付け構造に関する。

車両の自動変速機には、変速機構を制御するためのコントロールバルブが設けられている。このコントロールバルブは、電磁弁装置を使用して変速機構に対して所定の大きさの油圧を供給・停止することにより、変速機構を制御する。従来のコントロールバルブとして、上部ボディと下部ボディとを重ね合わせて成るバルブボディを備えるものが知られている。バルブボディ内には、作動油が流れる油路を形成すると共に、油圧の切換のための電磁弁装置と油路内の油圧を検出するセンサを設ける。

従来のコントロールバルブにおいて、センサなどの電子機器は個々にバルブボディの上から取り付けられていることがほとんどであった。近年、小型化の要請から、上部ボディと下部ボディの間に電子部品を挟みこむビルトイン構造化が検討されてきている。しかし、ビルトインタイプの取付構造は、センサを上部ボディの下面から上面に向かって挿入し、センサが上部ボディから脱落しないような一時的な措置を施しながら下部ボディとの組み付け作業などしなければならず、組み付け作業が煩雑になるなどの課題がある。

一方、バルブボディの上からセンサを取り付ける従来技術としては、特許文献１のように、バルブボディ外面に雌ねじ部を設けて、そこにセンサの外周に設けた雄ねじを嵌め込むものが知られている。また、特許文献２のように、バルブボディに凹部を設け、この凹部内に嵌め込んだセンサの外周を、バルブボディ側に設けた突起によって固定するものが知られている。

特開２０１０−１７４９９１号公報 特開２０１５−９６８４３号公報

特許文献１の取付け構造は、バルブボディに雌ねじ部を加工することが面倒であるとともに、ねじの噛み合い寸法が必要となることから取り付け構造の大型化が避けられない。また、ねじを一定のトルクで締め付ける必要があり、ねじの締め付け作業に時間が掛かるとともに、適正なトルクで締め付けないと油漏れが生じるおそれがある。

特許文献２の取付け構造は、突起を加締めるだけの簡単な作業でセンサをバルブボディに固定できる利点がある反面、突起をバルブボディに設けていたため、輸送、保管、センサの取付け作業時に突起が欠損すると、その部分に圧力センサを固定することが不可能になり、センサに比較して格段に高価なバルブボディそのものが使用不能になる。また、センサの周囲を塑性変形した突起で覆う様にしてセンサをバルブボディに固定する為、センサに繰り返し高圧がかかった場合に、塑性変形部分の加締め強度が低下する可能性も生じていた。このような問題点を解決するためには、突起部分を剛性面で強固とすることが、考えられるが、その際には、加締め作業自体の作業性が低下する可能性が有った。また、バルブボディの材質を塑性変形に伴う強度低下が少ない特別なものとする事も考えられるが、現在使用されている材質のバルブボディには適用できない。

さらに、特許文献２の取付け構造は、加締めた突起に対し、バルブボディに固定したセンサに油圧が加わった場合、その油圧は加締めた突起が受け止めることになるが、突起が応力を受ける方向が、センサの抑えが緩む方向になっていることから、長期間の使用によりセンサとバルブボディの固定が緩むおそれがある。

本発明は、加締め作業によりバルブボディに対してセンサを簡単に固定することができ、しかも、バルブボディを欠損することなくセンサの交換が可能であるセンサの取付け構造を提供することを目的とする。

本発明のセンサ取付け構造は、次のような構成を有する。
（１）内部に油路を備え、表面に前記油路の開口端部、及び前記油路の開口端部と連通する収容凹部を有するバルブボディ。
（２）外形が柱状で、少なくとも一部が前記収容凹部内に配置された状態で前記油路に接続された圧力センサ。
（３）前記圧力センサの外壁における径方向外側に設けられ、前記圧力センサの軸方向一端側が開口した溝。
（４）前記センサ収容凹部の内壁に設けられた水平方向に伸びた溝状のストッパ。
（５）前記溝に対して前記圧力センサの外壁における径方向外側に設けられ、前記ストッパ内に入り込んだ固定部。
（６）前記固定部が、前記収容凹部内に収容された圧力センサの外壁から径方向外側に突出し、前記ストッパに対して軸方向で当接している。

本発明において、以下の構成とするとよい。
（１）前記固定部は、加締められた部分である。
（２）前記加締められた部分は、軸方向他端において前記圧力センサの外壁と繋がり、軸方向一端において径方向外側に突出して前記ストッパに当接している。
（３）前記ストッパが、前記収容凹部側壁の全周に設けられる。
（４）前記加締められた部分の軸方向一端側の端部が円弧状である。

（５）前記溝状のストッパにおける軸方向他端側の縁に傾斜部が設けられ、この傾斜部に加締められた部分が当接する。
（６）前記バルブボディの表面に、前記圧力センサの軸方向一端側に突出したリング状の壁が形成され、このリング状の壁に囲まれた部分が前記収容凹部である。
（７）前記バルブボディの表面に、底面がバルブボディの表面よりも前記圧力センサの軸方向他端側に凹んだ凹部が形成され、この凹部が前記収容凹部である。

（８）バルブボディが、前記収容凹部と前記油路を有する上部ボディと、前記上部ボディに直接あるいはセパレートプレートを介して重ね合わされた下部ボディと、前記下部ボディに設けられ、前記上部ボディの油路に連通する油路を備え、前記収容凹部が前記上部ボディの上面に設けられる。

（９）前記センサが、バルブボディの油路に繋がる油導入空間を有する下部ケースと、前記下部ケースに取り付けられ圧力検出素子を収容する上部ケースを備え、前記下部ケースが、前記上部ケースより径方向外側にフランジ状に突出し、下部ケースの側壁の軸方向外側に前記加締められた部分を備える。

本発明によれば、高圧環境下でも、ねじや高強度の取付け部材を使わずに、センサをバルブボディに保持できる。また、バルブボディの材質を、市場実績が十分にある現在の材料から変更せずに、課題の解決ができる。

図１は、第１実施形態の分解斜視図である。 図２は、第１実施形態の組立状態の斜視図である。 図３は、第１実施形態の縦断面図である。 図４は、第１実施形態の組立方法を示す拡大縦断面図である。 図５は、第２実施形態の分解斜視図である。 図６は、第２実施形態の組み立て状態の斜視図である。 図７は、第２実施形態の縦断面図である。

本発明の実施形態を、以下に説明する。各実施形態において、上下方向とは上部ボディと下部ボディの積層方向、水平方向とは積層方向に直交する平面の延びる方向を言い、軸とは、柱状をした圧力センサの上下方向に沿った中心軸をいう。また、内側、外側とは、圧力センサの中心軸から見た方向を言い、単に周方向あるいは軸方向と言った場合は、中心軸の周方向あるいは中心軸の軸方向を示す。

［１．第１実施形態］
［１．１ 構成］
本発明の第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。

（１）バルブボディの構成
バルブボディは、上下に積層された上部ボディ１と下部ボディ２とから構成される。上部ボディ１の内部に油路３ａが設けられ、下部ボディ２の内部に油路３ｂが設けられる。上部ボディ１の油路３ａは、その下方の開口端が下部ボディ２の油路３ｂに連通し、上方の開口端が上部ボディ１の上面に開口する。上部ボディ１の上面には、油路３ａの上方の開口端の位置に合わせて、圧力センサ４を収容するための収容凹部５が設けられる。

本実施形態において、圧力センサ４はその外形が円柱状である。収容凹部５は、油路３ａの開口端を取り囲むように、リング状の壁を上部ボディ１の表面から上方に突出させて成り、リング状の壁に囲まれた内側の部分に円柱状をした圧力センサ４が固定される。収容凹部５には、圧力センサ４の筐体がその中心軸に沿って上方から下方に挿入される。収容凹部５の内径は、圧力センサ４の下部ケース４１の外周面、すなわち下部ケース４１の鍔部４１ａが着脱可能にぴったりと嵌まり込む寸法である。

収容凹部５の内壁の全周には、圧力センサ４の軸を中心として外側に向かって凹んだ断面三角形の溝５１が設けられる。溝５１は、その上方の縁が水平方向に延びる段部になっていて、この段部が圧力センサ４の固定部４７と当接するストッパ５２である。溝５１のストッパ５２よりも下方の部分は、溝５１の底から収容凹部５の内壁表面に向かって徐々に浅くなった傾斜部５３になっている。ストッパ５２と傾斜部５３によって囲まれた三角形の空間に、圧力センサ４の固定部４７が加締められた状態で入り込む。

（２）圧力センサ４の構成
圧力センサ４は、上下方向に延びる中心軸を備えた柱状の部材であり、下部ケース４１とその上方に固定された上部ケース４２を有する。下部ケース４１と上部ケース４２が本発明のセンサ筐体に相当する。下部ケース４１の外周は、上部ケース４２の外周よりも周方向外側、すなわち図中横方向にフランジ状に張り出し、鍔部４１ａになっている。下部ケース４１の材質は塑性変形が可能で強度の高い金属であり、上部ケース４２の材質は樹脂である。

下部ケース４１には、一端側が上部ボディ１の油路３ａに開口し、他端側が油の圧力に応じて変形する可撓板で塞がれた油導入空間４３が設けられる。下部ケース４１における油路３の周方向外側には、下部ケース４１の下面から上方に向かって凹んだ溝４４が設けられる。この溝４４内にＯ−リング等のシール材４５が嵌め込まれている。下部ケース４１と上部ボディ１との接触面は、シール材４５で密封される。

下部ケース４１と上部ケース４２の間には、図示しない可撓板が設けられる。上部ケース４２の内部には、可撓板を挟んで図示しない圧力検出素子が設けられる。油路３ａからの油圧で可撓板が変形した場合に、その歪を圧力検出素子が検出して油路３ａ内の油圧を検出する。

圧力センサ４の外壁、すなわち、本実施形態では、鍔部４１ａの上面に、上方が開口した溝４６が設けられる。溝４６は、圧力センサ４の全周囲にわたってリング状に設けられ、溝４６の幅は加締め用の治具の先端が挿入可能な寸法である。図４の拡大断面図に示すとおり、治具の先端が円滑に挿入できるように、溝４６の開口部の縁は円弧状に面取りされる。溝４６の径方向外側の壁は、圧力センサ４の外壁から上方に向かって突出し、この突出部分の上端が収容凹部５のストッパ５２に当接する固定部４７である。

［１．２ 作用］
上記のような構成を有する第１実施形態の作用は、以下のとおりである。

上部ボディ１に圧力センサ４を取り付けるには、上部ボディ１の上面に設けられた収容凹部５内に圧力センサ４をその鍔部４１ａが嵌まり込むように挿入する。下部ケース４１が収容凹部５の底に密着した状態で、図４（ａ）に示すように、鍔部４１ａの溝４６内に、上方からマイナスドライバー型の治具Ｔの先端を挿入し、溝４６の壁を外側に広げることで、固定部４７の先端を外側に向かって加締める。

このようにすると、固定部４７が収容凹部５の内壁に設けられた溝５１内に入り込み、溝５１の上部に設けられたストッパ５２に当接する。この時、固定部４７は、その下部を中心として先端が円弧状の軌跡を描きながら外側に変形するため、固定部４７の先端が段部となったストッパ５２の下面に強く押し込まれる。そのため、固定部４７はストッパ５２の下面にもぐり込み、結果として、ストッパ５２によって上方から強く押圧されるため、圧力センサ４の下面は収容凹部５の底部に密着した状態で固定され、上部ボディ１の油路３ａと圧力センサ４の油導入空間４３との油密性が確保される。

［１．３ 効果］
本実施形態の効果は次のとおりである。

（１）収容凹部５内に圧力センサ４をセットした後、治具Ｔで固定部４７を変形させるだけの作業で、固定部４７とストッパ５２を当接させ、圧力センサ４が収容凹部５から抜け出ることを阻止でき、ねじ止めなどの他の固定手段に比較して、圧力センサ４の固定作業が簡単である。上部ボディ１や圧力センサ４に設ける固定用の部材も、固定部４７とストッパ５２だけであるので、上部ボディ１や圧力センサ４の構造が簡略化できる。

（２）加締め処理を行う固定部４７を圧力センサ４側に設け、上部ボディ１側には段部状のストッパ５２を設けることで、圧力センサ４の固定時にバルブボディ側の部材を変形する必要がない。そのため、圧力センサ４の交換が必要になった場合でも、バルブボディの加締めの必要がなく、バルブボディの欠損が生じる恐れがない。圧力センサ４の下部ケース４１を交換するだけで、新たな圧力センサ４をバルブボディに固定できる。

（３）バルブボディにねじや高強度の取付部材を設けた場合に比較して、バルブボディ表面からの取付部材やそれによって固定される圧力センサ４の突出量が少なく、バルブボディのコンパクト化、軽量化に繋がる。バルブボディの材質を、市場実績が十分にある現在の材料から変更せずに、課題解決ができる。

（４）圧力検出素子４８まで続く圧力検出空間４５を備えた下部ケース４１の周辺に加締め処理によって径方向外側に突出した固定部４７を設けたので、この固定部４７が上部ボディ１のストッパ５２と油路３ａから加わる油圧の受圧方向で重なっており、下部ケース４１が高い圧力を受けても、下部ケース４１やバルブボディが変形することがない。

（５）固定部４７は、軸方向他端、すなわち溝４６の下部において圧力センサ４の外壁と繋がり、軸方向一端、すなわち上端において径方向外側に突出してストッパ５２に当接しているので、上から治具Ｔを挿入するだけで、簡単に固定部４７を変形させることができる。

（６）ストッパ５２が、収容凹部５側壁の全周に設けられるので、センサの周方向位置合わせが不要となり、取り付け作業性向上に繋がる。また、固定部４７をリング状とせず、複数個の固定部４７を間隔を保って設けた場合、例えば、固定部４７を９０°間隔で４か所とした場合でも、ストッパ５２が全周にあるため、圧力センサ４の周方向の位置決めが不要である。

（７）加締め処理時において、固定部４７の先端がストッパ５２の下方に円弧状の軌跡を描きながらもぐり込むように当接することにより、圧力センサ４が上部ボディ１の表面に強く押圧されるので、受圧時の耐圧が高い。また、加締め処理をした固定部４７の根元方向に油の圧力に伴う応力を受けるので、加締めた後でも塑性変更が戻る方向には、主な応力が掛からず、固定部４７がストッパ５２から外れにくい。

（８）溝４６の開口部の縁が円弧状に面取りされているので、治具Ｔを溝４６内に簡単に挿入でき、加締め処理が円滑に行える。

（９）上部ボディ１の表面に、圧力センサ４の軸方向一端側に突出したリング状の壁が形成され、このリング状の壁に囲まれた部分が収容凹部５であるため、上部ボディ１それ自体の肉厚は薄くて済む。

（１０）収容凹部５が上部ボディ１の上面に設けられるので、上部ボディ１と下部ボディを重ね合わせる前に、あらかじめ上部ボディ１に圧力センサ４を固定することができ、バルブボディに対する圧力センサ４の取り付けが簡単である。一方、逆に、上部ボディ１と下部ボディを固定して、バルブボディ全体を組み立てて油圧試験などを行った後、圧力センサ４を取り付けることもできるので、バルブボディの状況に合わせて適宜圧力センサ４の取り付けが可能で、製造工程の柔軟性に富んでいる。

（１１）圧力センサ４が、バルブボディの油路に繋がる油導入空間４３を有する下部ケース４１と、下部ケース４１に取り付けられ圧力検出素子４８を収容する上部ケース４２から成り、下部ケース４１の側壁の軸方向外側に固定部４７を加締め処理によって形成したので、下部ケース４１を金属で作成することで固定部４７を強固なものとでき、力のかからない上部ケース４２に圧力検出素子４８を配置することができる。

［２．第２実施形態］
本発明の第２実施形態を図５から図７を参照して、説明する。第２実施形態において、第１実施形態と同様な構成については、同一の符号を付けて、説明は省略する。

第２実施形態は、圧力センサ４の収容凹部５を上部ボディ１の上面から下方に向けて凹ませて形成した点が、第１実施形態と異なる。この場合、上部ボディ１を収容凹部５の深さよりも肉厚が大きい部材によって構成し、その肉厚内に収容凹部５を設けても良いが、第２実施形態では、収容凹部５の深さよりも肉厚が小さな薄手の上部ボディ１を使用し、収容凹部５部分が上部ボディ１の下面よりも下方に突出している。これに合わせて、下部ボディ２には、収納凹部５の底部が嵌め込まれる凹部２ａが設けられる。

このような構成を有する第２実施形態においても、圧力センサ４の外周に設けられた固定部４７を加締めることにより、収納凹部５のストッパ５２に当接させ、圧力センサ４を収容凹部５内に固定する。その結果、第１実施形態と同様な作用効果が発揮される。特に、第２実施形態では、収容凹部５が上部ボディ１の表面から凹んでいるため、その内部に固定した圧力センサ４の上部ボディ１の表面からの突出量が少なく、バルブボディの小型化が可能になる。

［３．他の実施形態］
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではない。以上の実施形態は例として提示したものであって、その他の様々な形態で実施されることが可能である。発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲、要旨、その均等の範囲に含まれる。以下、その一例を示す。

（１）高さの低い、いわゆるボタン型の圧力センサも、中心軸を備えた柱状のセンサとして本発明に包含される。また、円柱状の圧力センサに限らず、多角形の柱状の圧力センサも使用可能であり、その場合には、収容凹部５の内壁の形状を圧力センサに合わせた多角形とする。

（２）収容凹部５は、図示の実施の形態では上部ボディ１１の上面に設けたが、バルブボディの表面であれば、上面である必要はない。一体型のバルブボディの下面や側面、あるいはバルブボディが上部ボディ１１と下部ボディ２を備える場合には、下部ボディ２の下面や側面に設けても良い。

（３）圧力センサ４の外壁に設けた固定部４７は、圧力センサ４の全周囲に設ける必要はなく、突起状の固定部４７を圧力センサ４の周囲に等間隔で設けても良い。その場合、上部ボディ１１に設ける溝５１は収容凹部５の内壁全周に設けても良いし、突起状の固定部４７の位置に合わせて、収容凹部５の内壁に等間隔で複数個設けても良い。また、上部ボディ１１に設ける溝５１は、三角形状に限定されず、例えば断面矩形状でも良い。

（４）圧力センサ４の構造については、図示の実施形態に限定されない。固定部４７を設ける位置も圧力センサ４の胴体部であれば良く、図示の実施形態のような下部ケース４１ではなく、上部ケース４２や支持部材４７に設けても良い。

（５）下部ケース４１や上部ケース４２の材質も図示の実施形態に限定されず、上部ケース４２が金属などでも良いし、強度が確保できれば下部ケース４１を樹脂としても良い。圧力センサ４が下部ケース４１と上部ケース４２を備えたものではなく、１つのケースを有するものでも良い。

（６）下部ケース４１に設ける鍔部４１ａは、下部ケース４１の全周囲にフランジ状に設ける必要はない。下部ケース４１の周囲に等間隔或いは適宜な間隔で突出部を設け、その上面を鍔部４１ａとすることができる。下部ケース４１に、図示のような鍔部を設けることなく、下部ケース４１や上部ケース４２の壁面に上方が開口した斜め方向の溝４６を設け、その溝４６の外側の壁を加締め用の固定部４７とすることもできる

１…上部ボディ１、２…下部ボディ、３ａ，３ｂ…油路、４…圧力センサ、４１…下部ケース、４１ａ…鍔部、４２…上部ケース、４３…油導入空間、４４…溝、４５…シール材、４６…溝、４７…固定部、５…収容凹部、５１…溝、５２…ストッパ、５３…傾斜部、Ｔ…治具。

Claims (10)

1. 内部に油路を備え、表面に前記油路の開口端部、及び前記油路の開口端部と連通する収容凹部を有するバルブボディと、
   外形が柱状で、少なくとも一部が前記収容凹部内に配置された状態で前記油路に接続された圧力センサと、
   を備えたセンサ取付け構造において、
   前記圧力センサの外壁における径方向外側に設けられ、前記圧力センサの軸方向一端側が開口した溝と、
   前記センサ収容凹部の内壁に設けられた水平方向に伸びた溝状のストッパと、
   前記溝に対して前記圧力センサの外壁における径方向外側に設けられ、前記ストッパ内に入り込んだ固定部と、を備え、
   前記固定部が、前記収容凹部内に収容された圧力センサの外壁から径方向外側に突出し、前記ストッパに対して軸方向で当接しているセンサ取り付け構造。
2. 前記固定部は、加締められた部分である請求項１に記載のセンサ取り付け構造。
3. 前記加締められた部分は、軸方向他端において前記圧力センサの外壁と繋がり、軸方向一端において径方向外側に突出して前記ストッパに当接している請求項２に記載のセンサ取り付け構造。
4. 前記ストッパが、前記収容凹部側壁の全周に設けられた請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧力センサ取付け構造。
5. 前記加締められた部分の軸方向一端側の端部が円弧状になっている請求項２から請求項４のいずれかに記載のセンサの取付け構造。
6. 前記溝状のストッパにおける軸方向他端側の縁に傾斜部が設けられ、この傾斜部に加締められた部分が当接する請求項５に記載のセンサ取付け構造。
7. 前記バルブボディの表面に、前記圧力センサの軸方向一端側に突出したリング状の壁が形成され、
   このリング状の壁に囲まれた部分が前記収容凹部である請求項１から請求項６のいずれかに記載のセンサ取付け構造。
8. 前記バルブボディの表面に、底面がバルブボディの表面よりも前記圧力センサの軸方向他端側に凹んだ凹部が形成され、
   この凹部が前記収容凹部である請求項１から請求項６のいずれかに記載のセンサ取付け構造。
9. バルブボディが、前記収容凹部と前記油路を有する上部ボディと、
   前記上部ボディに直接あるいはセパレートプレートを介して重ね合わされた下部ボディと、
   前記下部ボディに設けられ、前記上部ボディの油路に連通する油路を備え、
   前記収容凹部が前記上部ボディの上面に設けられる請求項１から請求項８のいずれかに記載のセンサ取り付け構造。
10. 前記センサが、バルブボディの油路に繋がる油導入空間を有する下部ケースと、前記下部ケースに取り付けられ圧力検出素子を収容する上部ケースを備え、
    前記下部ケースが、前記上部ケースより径方向外側にフランジ状に突出し、下部ケースの側壁の軸方向外側に前記加締められた部分を備えた請求項２から請求項９のいずれかに記載のセンサ取り付け構造。

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