JP2022183830A - 封止部材とそれを用いた封止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 組み立て作業が容易で、十分な防水、防塵効果を得ることができる信頼性の高い封止部材とそれを用いた封止構造を提供する。【解決手段】 カバー１５は、第１開口部と、第１開口部の周囲の一部に第１開口部と連続する第２開口部を有し、構造体の一部を覆う。封止部材１７は、第１開口部と筒体１６との間に嵌合される環状の第１ブッシュ１７ａと、第１ブッシュに連結され、第２開口部に嵌合される第２ブッシュ１７ｂと、を具備する。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、例えばトルクセンサに適用され、トルクセンサ内に水分や塵埃の侵入を阻止する封止部材とそれを用いた封止構造に関する。

例えばトルクセンサは、内部に信号処理回路を有する精密機器である。このため、信号処理回路を水分や塵埃から保護するため、防水及び防塵効果とする必要がある。一般に、トルクセンサは、センサ部を水分や塵埃から保護するパッキンを具備している（例えば特許文献１参照）。

特開２０２１－０６０３４６号公報

トルクセンサは、信号処理回路が配置された印刷基板を保持するホルダや、印刷基板を覆うカバーを有し、カバーには、信号処理回路に接続されたケーブルを保持するブッシュが取り付けられる。ホルダとカバーとの間、カバーとブッシュとの間には、隙間があり、これらの隙間を塞ぐため、防水、防塵用の複数の封止部材が設けられる。これら封止部材としては、市販されているＯリングや円環状のゴム材、防水ブッシュを適用することが可能である。

しかし、市販の封止部材は、トルクセンサの小型化に適していない。また、複数の隙間を塞ぐために、複数の封止部材を必要とするため、組み立て作業が煩雑である。さらに、複数の封止部材が近接して配置される場合、封止部材同士が干渉して隙間が生じ、十分な防水、防塵効果を得ることができず、信頼性が低くなっていた。

本発明の実施形態は、組み立て作業が容易で、十分な防水、防塵効果を得ることができる信頼性の高い封止部材とそれを用いた封止構造を提供する。

本実施形態の封止部材は、第１開口部と、前記第１開口部の周囲の一部に前記第１開口部と連続する第２開口部を有し、構造体の一部を覆うカバーと、前記第１開口部の内側に配置される筒体と、前記第１開口部と前記第２開口部に取り付けられる封止部材であって、前記第１開口部と前記筒体との間に嵌合される環状の第１ブッシュと、前記第１ブッシュに連結され、前記第２開口部に嵌合される第２ブッシュと、を具備する。

本実施形態の封止構造は、第１開口部と、前記第１開口部の周囲の一部に前記第１開口部と連続する第２開口部を有し、構造体の一部を覆うカバーと、前記第１開口部の内側に配置される筒体と、前記第１開口部と前記筒体との間に嵌合される環状の第１ブッシュと、前記第１ブッシュに連結され、前記第２開口部に嵌合される第２ブッシュと、を含む封止部材と、を具備する。

本実施形態に係る封止部材及び封止構造が適用されるトルクセンサの一例を示す平面図。 図１に示すトルクセンサの斜視図。 図１に示すトルクセンサの一部を取り除いて示す平面図。 本実施形態に係る封止部材の一例を示す斜視図。 本実施形態に係る封止構造の一例を示すものであり、図１のＶ－Ｖ線に沿った断面図。 本実施形態に係る封止部材の第１変形例を示すものであり、一部のみを示す断面図。 本実施形態に係る封止部材の第２変形例を示すものであり、一部のみを示す断面図。 本実施形態に係る封止部材の第３変形例を示すものであり、一部のみを示す断面図。 本実施形態に係る封止部材の第４変形例を示すものであり、一部のみを示す断面図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には、同一符号を付している。

図１、図２は、本実施形態が適用されるトルクセンサ１０の一例を示している。トルクセンサ１０の構成は、これに限定されるものでなく、様々な構成のトルクセンサに適用することが可能である。本実施形態は、トルクセンサに限らず、歪ゲージを用いた力覚センサなどに適用することも可能である。

図１、図２において、トルクセンサ１０は、第１構造体１１、第２構造体１２、複数の第３構造体１３、複数の防水、防塵用キャップ１４、カバー１５、筒体１６、封止部材１７、ケーブル１８を具備している。

第１構造体１１と、第２構造体１２は、環状に形成され、第２構造体１２の径は、第１構造体１１の径より小さく、第２構造体１２は、第１構造体１１と同心状に配置されている。第１構造体１１と第２構造体１２は、放射状に配置された梁部としての複数の第３構造体１３により連結されている。

第１構造体１１は、例えば被計測体に連結され、第２構造体１２は、図示せぬ別の構造体に接続され、複数の第３構造体１３は、第１構造体１１から第２構造体１２にトルクを伝達する。逆に、第２構造体１２を被計測体に連結し、第１構造体１１を図示せぬ別の構造体に接続し、第２構造体１２から第１構造体１１に複数の第３構造体１３を介してトルクを伝達してもよい。

第１構造体１１、第２構造体１２、複数の第３構造体１３は、金属、例えばステンレス鋼により構成されるが、印加されるトルクに対して機械的に十分な強度を得ることができれば、金属以外の材料を使用することも可能である。

第１構造体１１と第２構造体１２との間に後述する複数の歪センサが設けられ、これら歪センサは、キャップ１４により覆われている。

カバー１５は、第２構造体１２に取り付けられる。カバー１５は、後述する第１開口部と第２開口部を有し、第１開口部内に筒体１６が配置される。さらに、第１開口部と筒体１６との間、及び第２開口部に封止部材１７が設けられる。ケーブル１８は、封止部材１７に保持される。

図３は、封止部材１７と１つのキャップ１４が外され、歪センサ２０が露出された状態を示している。本実施形態は、４つの歪センサ２０が配置された場合を示している。歪センサ２０の数は、４つとされているが、これに限定されるものではない。各歪センサ２０は、第１構造体１１と第２構造体１２との間で、第３構造体１３と異なる位置に配置される。各歪センサ２０は、金属製の起歪体２１と複数の歪ゲージ２２を具備している。起歪体２１の一端部は、第１構造体１１に固定され、起歪体２１の他端部は、第２構造体１２に固定される。各歪センサ２０は、キャップ１４により覆われ、防塵、防水構造が施されている。

図１乃至図３に示すように、カバー１５は第２構造体１２の表面に設けられる。図５に示すように、第２構造体１２は、中空部１２ａを有しており、中空部１２ａ内に環状の印刷基板２３が設けられる。すなわち、印刷基板２３は、中空部１２ａと連通する開口部２３ａを有している。印刷基板２３は、第２構造体１２に固定され、印刷基板２３の表面は、カバー１５により覆われる。印刷基板２３には、複数の歪センサ２０に電源を供給し、複数の歪センサ２０から供給される電気信号を処理し、トルクに対応する検出信号を生成する信号処理回路２４が設けられている。

ケーブル１８の一端部は、印刷基板２３に設けられた信号処理回路２４に電気的に接続され、他端部は、筒体１６の内部に配置される。信号処理回路２４は、ケーブル１８から電源を受け、ケーブル１８を介して検出信号を送信する。

図３に示すように、カバー１５は、その表面に第１開口部１５ａと、第２開口部１５ｂを有している。第１開口部１５ａは、第２構造体１２の中空部１２ａと印刷基板２３の開口部２３ａと連通する。第２開口部１５ｂは、第１開口部１５ａの一部に連続して形成されている。

筒体１６は、カバー１５の第１開口部１５ａと印刷基板２３の開口部２３ａの内部に配置される。図５に示すように、筒体１６は、ホルダ１６ａの中央部にホルダ１６ａと一体的に形成されている。つまり、筒体１６の一端は、ホルダ１６ａに設けられている。ホルダ１６ａは、印刷基板２３の裏面側に配置され、第２構造体１２に固定される。筒体１６の他端は、カバー１５の第１開口部１５ａと印刷基板２３の開口部２３ａを貫通し、カバー１５の第１開口部１５ａから僅かに突出される。

図３に示すように、筒体１６とカバー１５の第１開口部１５ａとの間には、隙間Ｇが設けられる。図１、図２に示すように、防水、防塵用の封止部材１７は、隙間Ｇと第２開口部１５ｂを閉塞するために配置される。

図４は、封止部材１７を示している。封止部材１７は、例えばシリコーンゴム、又は弾性を有する樹脂材により形成されるが、その他の材料を適用することも可能である。封止部材１７は、環状の第１ブッシュ１７ａと第２ブッシュ１７ｂを有し、第１ブッシュ１７ａと第２ブッシュ１７ｂは一体的に連結して形成される。第１ブッシュ１７ａの形状は、隙間Ｇに対応している。第１ブッシュ１７ａの内径は、筒体１６の外径より小さく、筒体１６の側面に密着可能とされている。第２ブッシュ１７ｂの形状は、第２開口部１５ｂの形状に対応しており、ケーブル１８が挿入される開口部を有している。第２ブッシュ１７ｂの上には、ケーブル１８を保持するケーブルブッシュ１７ｃが一体的に形成されている。

第１ブッシュ１７ａと第２ブッシュ１７ｂの周囲には、第１開口部１５ａと第２開口部１５ｂの縁部に嵌合される溝１７ｄが連続して設けられている。第１ブッシュ１７ａに設けられた溝１７ｄの直径は、第１開口部１５ａの直径より若干大きく、第２ブッシュ１７ｂに設けられた溝１７ｄの形状は、第２開口部１５ｂの形状より若干大きい。このため、第１ブッシュ１７ａは、第１開口部１５ａに密着可能とされ、第２ブッシュ１７ｂは、第２開口部１５ｂに密着可能とされている。

図５に示すように、封止部材１７の第１ブッシュ１７ａは、カバー１５の第１開口部１５ａと筒体１６との隙間Ｇに嵌合され、第２ブッシュ１７ｂは、第２開口部１５ｂに嵌合される。この状態において、第１ブッシュ１７ａの溝１７ｄは、第１開口部１５ａの周囲に圧接され、第２ブッシュ１７ｂの溝１７ｄは、第２開口部１５ｂの周囲に圧接される。

第１ブッシュ１７ａの溝１７ｄ以外の部分は、第１開口部１５ａの周囲で、カバー１５の表面及び裏面にオーバーラップされ、第２ブッシュ１７ｂの溝１７ｄ以外の部分も、第２開口部１５ｂの周囲で、カバー１５の表面及び裏面にオーバーラップされる。このため、カバー１５の第１開口部１５ａと筒体１６との隙間Ｇ、及び第２開口部１５ｂが封止部材１７により一体的に閉塞される。

尚、組み立て作業において、例えば先ず、ケーブル１８の一端部が印刷基板２３に接続され、印刷基板２３とホルダ１６ａが第２構造体１２の内側に固定される。この後、カバー１５の第１開口部１５ａと第２開口部１５ｂに封止部材１７の第１ブッシュ１７ａと第２ブッシュ１７ｂが取り付けられ、ケーブルブッシュ１７ｃにケーブル１８が挿入されて、カバー１５が第２構造体１２に固定される。このとき、第１ブッシュ１７ａの内側に筒体１６が圧入される。

組み立て方法は、これに限定されるものではなく、例えば先ず、印刷基板２３、ホルダ１６ａ、及びカバー１５を第２構造体１２に固定し、最後に封止部材１７の第１ブッシュ１７ａを第１開口部１５ａと筒体１６との間に圧入し、第２ブッシュ１７ｂを第２開口部１５ｂに圧入してもよい。

（実施形態の効果）
上記実施形態によれば、封止部材１７は、カバー１５の第１開口部１５ａと筒体１６との間の隙間Ｇに嵌合される第１ブッシュ１７ａと、第２開口部１５ｂに嵌合される第２ブッシュ１７ｂを有し、第１ブッシュ１７ａと第２ブッシュ１７ｂが一体的に連結されている。このため、カバー１５の第１開口部１５ａと筒体１６との間の隙間Ｇ、及び第２開口部１５ｂを確実に閉塞することができ、トルクセンサの信頼性を向上させることが可能である。

しかも、第１ブッシュ１７ａと第２ブッシュ１７ｂが一体的に連結されているため、隙間Ｇと第２開口部１５ｂとに封止部材１７を容易に装着することができる。したがって、組み立て工数を削減することが可能である。

さらに、第１ブッシュ１７ａと第２ブッシュ１７ｂの周囲には、溝１７ｄが設けられ、この溝１７ｄは、カバー１５の第１開口部１５ａと第２開口部１５ｂの縁部に嵌合される。このため、第１ブッシュ１７ａと第２ブッシュ１７ｂの溝１７ｄ以外の部分がカバー１５の表面と裏面に配置されるため、防水、防塵効果を向上させることが可能である。

（第１変形例）
図６は、本実施形態の第１変形例を示すものであり、図５のＡで示す部分を拡大して示している。
第１変形例において、第１ブッシュ１７ａの内側面で、カバー１５の裏面側に位置する部分には、傾斜部１７ｅが設けられている。傾斜部１７ｅは、第１ブッシュ１７ａの裏面に近づくに従って第１ブッシュ１７ａの内側面から離れるように傾斜されている。

具体的には、第１ブッシュ１７ａの内径Ｄ１は、筒体１６の外径Ｄ２より小さく（Ｄ１＜Ｄ２）、第１ブッシュ１７ａの底面における傾斜部１７ｅの直径Ｄ３は、筒体１６の外径Ｄ２より大きい（Ｄ２＜Ｄ３）。このため、第１ブッシュ１７ａ内に筒体１６を挿入する際、筒体１６は、傾斜部１７ｅにより第１ブッシュ１７ａ内に案内される。

第１変形例によれば、第１ブッシュ１７ａは、内側面に傾斜部１７ｅを有している。このため、第１ブッシュ１７ａの内部に筒体１６を挿入する際、傾斜部１７ｅに沿って、筒体１６を挿入することができる。したがって、第１ブッシュ１７ａの内径Ｄ１が筒体１６の外径Ｄ２より小さい場合においても、筒体１６を傾斜部１７ｅに沿って、容易に挿入することができる。このため、組み立て作業を容易化することが可能であるとともに、十分な防水、防塵効果を得ることができる。

（第２変形例）
図７は、本実施形態の第１変形例を示すものであり、図５のＡで示す部分を拡大して示している。
第２変形例において、第１ブッシュ１７ａの内側面には、環状の接触部１７ｆが設けられている。接触部１７ｆは、第１ブッシュ１７ａの内側面で厚み方向のほぼ中央部から表面に向かって斜めに突出されている。

具体的には、第２変形例において、第１ブッシュ１７ａの内径Ｄ４は、筒体１６の外径Ｄ２より若干大きく（Ｄ２＜Ｄ４）、環状の接触部１７ｆの内径Ｄ５は、筒体１６の外径Ｄ２より僅かに小さくされている（Ｄ５＜Ｄ２）。

第２変形例によれば、第１ブッシュ１７ａの内径Ｄ４が筒体１６の外径Ｄ２より若干大きく、接触部１７ｆは、筒体１６の挿入方向に沿って斜めに設けられている。このため、第１ブッシュ１７ａの内部に筒体１６を容易に挿入することができる。しかも、環状の接触部１７ｆの内径Ｄ５は、筒体１６の外径Ｄ２より小さいため、接触部１７ｆを筒体１６に密着させることが可能である。したがって、第２変形例によっても、組み立て作業を容易化でき、十分な防水、防塵効果を得ることが可能である。

しかも、接触部１７ｆの先端は、筒体１６の先端に向かって配置されているため、第１ブッシュ１７ａの内部に筒体１６が挿入された状態において、接触部１７ｆは弁のように作用する。このため、第１開口部１５ａと筒体１６との間の隙間Ｇに侵入する水分や塵埃を確実に阻止することができる。

（第３変形例）
図８は、本実施形態の第３変形例を示すものであり、第２変形例をさらに変形したものである。
第２変形例において、第１ブッシュ１７ａは、環状の接触部１７ｆを有するのに対して、第３変形例において、第１ブッシュ１７ａは、内側面に環状の第１突起１７ｇを有している。第１突起１７ｇの内径Ｄ６は、例えば接触部１７ｆの内径Ｄ５と同様であるが（Ｄ６＝Ｄ５）、異なっていてもよい。

第３変形例によれば、第１ブッシュ１７ａは、内側面に環状の第１突起１７ｇを有しているため、第２変形例と同様の防水、防塵効果を得ることができるとともに、組み立て作業を容易化することが可能である。

（第４変形例）
図９は、本実施形態の第４変形例を示すものであり、第３変形例をさらに変形したものである。
第３変形例において、環状の第１突起１７ｇは、第１ブッシュ１７ａの内側面に設けられている。これに対して、第４変形例において、第１ブッシュ１７ａの内側面は扁平であり、筒体１６の外周面に環状の第２突起１６ｂが設けられている。

具体的には、第１ブッシュ１７ａの内径Ｄ４は、筒体１６の外径Ｄ２より大きく（Ｄ２＜Ｄ４）、環状の第２突起１６ｂの外径Ｄ７は、第１ブッシュ１７ａの内径Ｄ４の内径より僅かに大きい（Ｄ４＜Ｄ７）。

第４変形例によれば、第１ブッシュ１７ａの内径Ｄ４は、筒体１６の外径Ｄ２より大きいため、第１ブッシュ１７ａ内に筒体１６を容易に挿入することができ、環状の第２突起１６ｂの外径Ｄ７は、第１ブッシュ１７ａの内径Ｄ４より大きいため、第２突起１６ｂと第１ブッシュ１７ａをと密着させることができる。したがって、組み立て作業を容易化できるとともに、十分な防水、防塵効果を得ることができる。

しかも、第１ブッシュ１７ａの形状を単純化することができるため、封止部材１７の製造を容易化することが可能である。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…トルクセンサ、１１…第１構造体、１２…第２構造体、１３…第３構造体、１５…カバー、１５ａ…第１開口部、１５ｂ…第２開口部、１６…筒体、１６ａ…ホルダ、１６ｂ…第２突起、１７…封止部材、１７ａ…第１ブッシュ、１７ｂ…第２ブッシュ、１７ｃ…ケーブルブッシュ、１７ｄ…溝、１７ｅ…傾斜部、１７ｆ…接触部、１７ｇ…第１突起。

Claims (11)

1. 第１開口部と、前記第１開口部の周囲の一部に前記第１開口部と連続する第２開口部を有し、構造体の一部を覆うカバーと、前記第１開口部の内側に配置される筒体と、前記第１開口部と前記第２開口部に取り付けられる封止部材であって、
   前記第１開口部と前記筒体との間に嵌合される環状の第１ブッシュと、
   前記第１ブッシュに連結され、前記第２開口部に嵌合される第２ブッシュと、
   を具備することを特徴とする封止部材。
2. 前記第１ブッシュと前記第２ブッシュは、その周囲に連続して前記カバーの前記第１開口部の縁部と前記第２開口部の縁部に嵌合される溝を有することを特徴とする請求項１記載の封止部材。
3. 前記第１ブッシュの内径は、前記筒体の外径より小さく、前記第１ブッシュは、その裏面に近づくに従って前記第１ブッシュの内側面から離れるように傾斜された傾斜部を具備することを特徴とする請求項２記載の封止部材。
4. 前記第１ブッシュの内径は、前記筒体の外径より大きく、前記第１ブッシュは、その内側面に前記第１ブッシュの表面に向かって斜めに突出され、前記筒体の外側面に接触する環状の接触部を具備することを特徴とする請求項２記載の封止部材。
5. 前記第１ブッシュの内径は、前記筒体の外径より大きく、前記第１ブッシュは、その内側面に前記筒体の外側面に接触する環状の第１突起を具備することを特徴とする請求項２記載の封止部材。
6. 第１開口部と、前記第１開口部の周囲の一部に前記第１開口部と連続する第２開口部を有し、構造体の一部を覆うカバーと、
   前記第１開口部の内側に配置される筒体と、
   前記第１開口部と前記筒体との間に嵌合される環状の第１ブッシュと、前記第１ブッシュに連結され、前記第２開口部に嵌合される第２ブッシュと、を含む封止部材と、
   を具備することを特徴とする封止構造。
7. 前記第１ブッシュと前記第２ブッシュは、その周囲に連続して前記カバーの前記第１開口部の縁部と前記第２開口部の縁部に嵌合される溝を有することを特徴とする請求項６記載の封止構造。
8. 前記第１ブッシュの内径は、前記筒体の外径より小さく、前記第１ブッシュは、その裏面に近づくに従って前記第１ブッシュの内側面から離れるように傾斜された傾斜部を具備することを特徴とする請求項７記載の封止構造。
9. 前記第１ブッシュの内径は、前記筒体の外径より大きく、前記第１ブッシュは、その内側面に前記第１ブッシュの表面に向かって斜めに突出され、前記筒体の外側面に接触する環状の接触部を具備することを特徴とする請求項７記載の封止構造。
10. 前記第１ブッシュの内径は、前記筒体の外径より大きく、前記第１ブッシュは、その内側面に前記筒体の外側面に接触する環状の第１突起を具備することを特徴とする請求項７記載の封止構造。
11. 前記第２ブッシュに設けられ、前記カバーの内部に配置された印刷基板に接続されるケーブルを保持する第３ブッシュをさらに具備することを特徴とする請求項７記載の封止構造。

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