JP4555622B2 - 圧力センサの取付け構造 - Google Patents

Description

本発明は燃料噴射装置を構成するスロットルボデー又は、吸気管内に貫通して穿設される吸気通路内の絶対圧力を検出する圧力センサに関し、そのうち特に圧力変換素子がシリコンチップのピエゾ抵抗効果を利用し、チップ上にブリッジ状に形成された抵抗に流れる電流の圧力ひずみによる変化を、増幅して出力する半導体式の圧力センサに関し、そのうち特に圧力センサを収納する筐体に対する圧力センサの取付け構造に関する。

従来の圧力センサの取付け構造は図３、図４に開示されており、これらに開示の基礎的な構造が例えば下記の特許文献１にも記載されている。
特開平１０−１７０３７９号公報 図３は圧力センサの取着状態における縦断面図であり、また図４は、図３において、第１筐体に圧力センサが取着された状態における下方平面図である。これら図により説明すると、１０は上底部１０ａと外側筒部１０ｂとにより形成される有底カップ状の第１筐体１０であり、第１筐体１０の内方には以下が形成される。１０ｃは上底部１０ａに、下方に臨んで形成される第１収納凹部であり、第１収納凹部１０ｃの下端１０ｃａから外周側方に向けて段部１０ｄが形成される。又、段部１０ｄの外周端部から第２収納凹部１０ｅが下方に向かって形成され、第２収納凹部１０ｅの下端は外周側方に向かう段部１０ｆより第３収納凹部１０ｇを介して下端に向かって開口する。１２は第１筐体１０にアウトモールドされて固定配置される第１筐体側のターミナルであり、一端１２ａは前記段部１０ｄ上に配置され、他端１２ｂは第１筐体１０から側方にのびるコネクタ部１０ｈの内方の嵌合孔１０ｋ内に突出して配置される。

Ｓは半導体式の圧力センサであり、平面視で方形の外周部Ｓｂ及びその上方に突出する上方突部Ｓａを有しており、その外周部Ｓｂにはセンサ側のターミナルＳｃが側方に向かって突出配置される。
そして、前記圧力センサは以下によって第１筐体１０に固定配置される。
第１には、圧力センサＳの上方突部Ｓａが第１収納凹部１０ｃ内に軽圧入又は接着剤によって固定され、このときセンサ側のターミナルＳｃは第１筐体側のターミナル１２の一端１２ａ上に配置される。
第２には、センサ側のターミナルＳｃと第１筐体側のターミナル１２の一端１２ａとがスポット溶接、ハンダ付等によって電気的に接続される。
第３には、第１筐体１０の下方開口より（第３収納凹部１０ｇの下方開口）、第２収納凹部１０ｅに向けてエポキシ樹脂等の接着剤Ｇを充填する。
これによると、圧力センサＳの外周部Ｓb と第２収納部１０ｅとの間の間隙及びターミナルＳｃ、１２ａ上に接着剤が充填され、この接着剤Ｇが固化することによって圧力センサＳが第１筐体１０に固定配置されるとともに圧力センサＳの出力信号をセンサ側のターミナルＳｃ、第１筐体側のターミナル１２ｂを介して外部に向けて出力できる。
以上によって圧力センサＳが第１筐体１０に固定配置された。
かかる第１筐体１０は、Ｏリング１３を介して第２筐体１４に気密的に挿入配置されるもので、これによると第１筐体１０の第２収納凹部１０ｅとそれに臨む第２筐体１４の凹部１５とによって受圧室１６が形成され、前記第１筐体に固定される圧力センサＳの下方は、この受圧室１６内に臨んで配置されることになる。
尚、第１筐体１０は、第１筐体１０上に配置される押圧板１７をネジ１８によって第２筐体１４に螺着することにより第２筐体１４に固定配置される。

かかる従来の圧力センサの第１筐体への取付け構造によると下記の不具合がある。

圧力センサＳの上方突部Ｓａを、第１筐体１０の第１収納凹部１０ｃに向けて軽圧入することによると、圧力センサＳの上方突部Ｓａの外径と第１収納凹部１０ｃの内径との寸法管理を正確に行なう必要がある。
ここで特に圧力センサＳの圧入代が大となった場合、圧力センサＳの上方突部Ｓａを第１収納凹部１０ｃに圧入する際、圧力センサＳのケース部分を構成する上方突部Ｓａに歪みを生じ、圧力変換素子による正確な圧力の検出が阻害される。
又、上方突部Ｓａを第１収納凹部１０ｃに向けて接着剤によって固定することによると、上方突部Ｓａへの接着剤塗布作業を必要とし、生産性の向上が阻害される。
又、圧力センサＳの外周部Ｓｂと第１筐体１０の第２収納凹部１０ｅとの間に接着剤Ｇを充填して硬化させたことによると、特に合成樹脂材料によって形成される第１筐体１０の外側筒部１０ｂが、温度低下によって収縮した際、その収縮が接着剤Ｇを介して直接的に圧力センサＳのケース部分を形成する外周部Ｓｂを内方へ押圧して外周部Ｓｂに歪みを生じさせる。
又、第１筐体１０が温度上昇によって膨張した際、その膨張が接着剤Ｇを介して圧力センサＳの外周を外方へ引張り、外周部Ｓｂに歪みを生じさせる。
以上によると圧力センサＳの圧力変換素子に歪みを生じさせるもので圧力センサＳの検出能力を低下させる。
一方、接着剤Ｇについて着目すると、温度低下時において、接着剤Ｇは収縮して圧力センサＳの外周部Ｓｂを外方へ引張り外周部Ｓｂに歪みを生じさせ、又温度上昇時において、接着剤Ｇは膨張して圧力センサＳの外周部Ｓｂを内方へ押圧して外周部Ｓｂに歪みを生じさせるもので、圧力センサＳの圧力変換素子に歪みが生じ、圧力センサＳの検出能力を低下させる。
更には第１筐体１０の外側筒部１０ｂが外力を受けて変形した際、その変形は直接的に接着剤Ｇに作用して圧力センサＳの外周部Ｓｂに歪みを生じさせるもので、これも前記と同様に好ましいものでない。
これは特にコネクタ部１０ｈ以外の外側筒部１０ｂにおいて顕著である。

本発明になる圧力センサの取付け構造は前記不具合に鑑み成されたもので、圧力センサはポッティング材を用いて第１筐体に取付けるものにおいて、ポッティング材の熱変化及び第１筐体の外力による変形によっても常に安定した圧力の検出を行なうことのできる圧力センサの取付け構造を得ることを第１の目的とする。

本発明は、前記目的達成の為に、上底部と、その下方に向かう外側筒部とを有して有底カップ状をなし、圧力センサを収容する合成樹脂製の第１筐体と、この第１筐体に嵌合される第２筐体とによって、圧力センサが臨む受圧室を形成し、前記外側筒部の一側方向に、コネクタターミナルを保持するコネクタ部を一体に突設し、圧力センサの一側面より突出するセンサターミナルと前記コネクタターミナルとを電気接続した圧力センサの取り付け構造において、圧力センサは、平面視で方形の外周部及びその上方に突出する上方突部を有すると共に、前記外周部の一側面よりセンサターミナルを突出させており、第１筐体には、前記上底部に臨んでいて前記上方突部を、その上端面及び外周面との間に間隙を存して収納する第１収納凹部と、この第１収納凹部の下端から外周側方に向かう段部と、この段部の外側端部から下方に向かい且つ前記外側筒部の内側にあって、圧力センサの前記外周部、並びに前記センサターミナル及びコネクタターミナルの接続部を収容する第２収納凹部と、前記センサターミナル側を除く複数箇所で前記段部から下方に突出すると共に端部が前記外側筒部に連結して前記第２収容凹部を区画する複数の隔壁部と、各隔壁部及び前記外側筒部間に設けられて前記隔壁部の変形を吸収し得る複数の応力吸収溝とを形成し、前記第２収納凹部にポッティング材を充填して圧力センサの前記外周部、並びにセンサターミナル及びコネクタターミナルの接続部を被覆し、そのポッティング材の膨張収縮時、前記隔壁部を変形させるようにしたことを第１の特徴とする。

又、本発明は、前記第１の特徴に加え、前記隔壁部に前記段部に向かうスリ割りを形成したことを第２の特徴とする。

更に本発明は、前記第２の特徴に加え、前記隔壁部に、前記第２収容凹部への前記ポッティング材の充填前に、圧力センサを外周面に当接して、前記上方突部を前記第１収容凹部への収容位置に、また前記センサターミナルを前記コネクタターミナルとの接続位置に、さらに前記圧力センサを前記第２収容凹部への収容位置に保持する位置決め突部を設けたことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によると、圧力センサの上方突部は第１筐体の第１収納凹部に間隙をもって挿入配置されるので第１収納凹部と圧力センサの上方突部とが圧入荷重をもって当接することがない。
従って、圧力センサのケースを構成する上方突部が第１収納凹部によって押圧されて歪み、内部の圧力変換素子を変形させることがなく、圧力センサによって正確な圧力の検出を行なうことができる。

又、第１収納凹部の内径及び圧力センサの上方突部の外径は、単に間隙が形成される程度の寸法管理でよく、従来の如く、一定の圧入代による一定圧入荷重を得る為の正確な寸法管理を要求されるものでなく製作が容易である。
特に第１筐体は一般的に合成樹脂材料によって射出成形されるが、第１収納凹部の寸法管理が前述の如く比較的にラフでよいことは前記合成樹脂材料を用いた射出成形にとって好都合である。
又、圧力センサの上方突部を第１収納凹部へ挿入する際、ポッティング材を用いて固定することがないので生産性を向上できる。
又、圧力センサの外周部は、第２収納凹部の内壁部に臨んで配置されるとともに第２収納凹部と第１筐体の外側筒部との間に応力吸収溝が凹設され、ポッティング材が第２収納凹部の内壁部と圧力センサの外周部との間に充填されるので、前記ポッティング材が温度変化により膨張及び収縮した際、第２収納凹部の内壁部と応力吸収溝との間に形成される隔壁部が変形して前記ポッティング材の体積変化を吸収できる。
以上によると、前記ポッティング材の温度変化時にあっても、圧力センサの外周部に無用の圧力、引張り荷重が加わることがないので、圧力センサの圧力検出能力を低下させることがない。更に、第１筐体が温度変化により膨張及び収縮した際、第１筐体の外側筒部の内方及び外方への変形が直接的にポッティング材に作用することがない。
これは外側筒部の変形が応力吸収溝によって吸収されることによる。
以上によると、前記第１筐体の温度変化時にあっても、圧力センサの外周部に無用の押圧、引張り荷重が加わることがないので、圧力センサの圧力検出能力を低下させることがない。

又、本発明の第２の特徴によると、応力吸収溝と第２収納凹部の内壁部との間に形成される隔壁部にスリ割りを形成したので、特に、ポッティング材の体積変化に対して隔壁部の変形追従性を向上でき、前述した効果を一層向上できる。

又、本発明の第３の特徴によると、圧力センサの上方突部は第１筐体の第１収納凹部内に間隙をもって配置されるものであるが、第２収納凹部の内壁部に設けた位置決め突部を圧力センサの外周部に向けて当接配置したので、特にセンサ側のターミナルと第１筐体側のターミナルとの位置決めを正確に行なうことができ、両ターミナルの電気接続にズレを生じさせることなく正確に接続できる。

以下、本発明になる圧力センサの組付け構造の一実施例を図により説明する。
図１は圧力センサの第１筐体への取着状態における縦断面図。
図２は図１の下方平面図。
である。
尚、図３と同一構造部分は同一符号を使用する。
１は上底部１ａと下方に向かう外側筒部１ｂとにより形成される有底カップ状の第１筐体であり、第１筐体１の内方には以下が形成される。
１ｃは上底部１ａに、下方に臨んで形成される第１収納凹部であり、その下端１ｄから外周側方に向けて段部１ｅが形成され、さらに段部１ｅの外側段部１ｆから下方に向かって第２収納凹部１ｇが形成される。
圧力センサＳは、平面視で方形の外周部Ｓｂ及びその上方に突出する上方突部Ｓａを有すると共に、前記外周部Ｓｂの一側面よりセンサターミナルＳｃを突出させている。
前記第１収納凹部１ｃ及び第２収納凹部１ｇは圧力センサＳの上方突部Ｓａ及び外周部Ｓｂに臨んで形成されるもので、第２収納凹部１ｇの下端１ｇａは外側方に向かって拡大されて形成される挿入凹部１ｈをもって外側筒部１ｂの下端１ｂａに開口する。
２は第１筐体１にアウトモールドされて固定配置される第１筐体側のターミナルであり、第１筐体側のターミナル２の外端２ａは、ターミナル固定段部１ｋ上に配置され、内端２ｂは、第１筐体１から側方にのびるコネクタ部１ｍの内方の嵌合部１ｎ内に突出して配置される。

そして、第２収納凹部１ｇの下端１ｇａから上方の段部１ｅに向けて応力吸収溝１ｐが穿設される。
すなわち、前記応力吸収溝は第２収納凹部１ｇの内壁部１ｇｂと外側筒部１ｂとの間に穿設されるもので、これによって第２収納凹部１ｇの内壁部１ｇｂと応力吸収溝１ｐとの間には例えば０．５ｍｍ程度の厚さを有する隔壁部１ｓが形成される。その際、図２に示される如く、コネクタ部１ｍ側を除いて、３個の隔壁部１ｓとそれに対応する３個の応力吸収溝１ｐが形成され、各隔壁部１ｓの端部は外側筒部１ｂに一体に連結される。

以上の如く形成された第１筐体１に、圧力センサＳは以下の如く固定配置される。
第１には、圧力センサＳの上方突部Ｓａが第１収納凹部１ｃ内に間隙をもって配置されるとともに圧力センサＳの外周部Ｓｂが間隙をもって第２収納凹部１ｇ内に配置され、更にセンサ側のターミナルＳｃが第１筐体側のターミナル２の一端２ａ上に配置される。
かかる状態において、圧力センサＳの上方突部Ｓａは第１収納凹部１ｃ内に収容され、その際、上方突部Ｓａの上端面及び外周面と、第１収納凹部１ｃの内面との間に間隙ａ，ｂが生じるようになっている。
第２には、センサ側のターミナルＳｃと第１筐体側のターミナル１２の一端１２ａとがターミナル固定段部１ｋ上においてスポット溶接、ハンダ付等によって電気的に接続される。
第３には、第１筐体１の外側筒部１ｂの下端１ｂａの開口部より、圧力センサＳの外周部Ｓｂと、第２収納凹部１ｇの内壁部１ｇｂとの間に形成される間隙内に向けてポッティング材Ｇが充填される。
これによると、ポッティング材Ｇは第２収納凹部１ｇの下端１ｇａ迄充填され、圧力センサＳの外周部Ｓｂ、並びにセンサターミナルＳｂとコネクタターミナル２の内端２ａとの接続部を被覆するもので、このポッティング材Ｇが固化することによって圧力センサＳが第１筐体１に固定配置される。

そして、この圧力センサＳを備えた第１筐体１の挿入凹部１ｈに向けて一点鎖線で示される第２筐体１４が挿入配置され、第１筐体１と第２筐体１４とによって形成される受圧室１６内に圧力センサＳを配置され、受圧室４内に導入される圧力を圧力センサＳが感知し、この圧力をターミナル２より電気信号として出力できる。

以上の如き、本発明になる圧力センサの取付け構造によると、圧力センサＳの上方突部Ｓａが第１収納凹部１ｃに間隙をもって配置されるとともに外周部Ｓｂが第２収納凹部１ｇに間隙をもって配置され、この状態においてポッティング材Ｇが充填される。
以上によると、圧力センサＳが収納凹部１ｃ，１ｇ内に軽圧入されるものでないので、圧力センサＳの外形寸法と収納凹部１ｃ，１ｇの内形寸法とを高精度に維持、管理する必要がないもので製造コストを低減できる。
特に、第１筐体１を合成樹脂材料によって射出成型する場合、収納凹部の内径寸法を高精度に維持する必要のないことは第１筐体１の生産上極めて好ましい。
又、圧力センサＳの上方突部Ｓａを第１収納凹部１ｃに固定用のポッティング材をもって接着することがないので、接着作業工数を削減できて生産上好ましい。

又、第２収納凹部１ｇの内壁部１ｇｂと圧力センサＳの外周部Ｓｂとの間にポッティング材Ｇが充填され、第２収納凹部１ｇと外側筒部１ｂとの間に応力吸収溝１ｐが形成されたので、前記ポッティング材が温度上昇によって体積膨張した際、又は温度低下によって体積減少した際、そのポッティング材Ｇの体積変化分に応じて第２収納凹部１ｇの内壁部１ｇｂと応力吸収溝１ｐとの間に形成される隔壁部１ｓがたわむことにより、そのポッティング材Ｇの体積変化を吸収できる。
従って、圧力センサＳに加わる荷重を低減できて圧力変換素子に対する歪みを抑止でき、もって圧力センサＳの圧力検出能力を低下させることがない。

又、第１筐体１の外側筒部１ｂに外力が加わった際、外側筒部１ｂの変形は応力吸収溝１ｐによって吸収され、外側筒部１ｂの変形が直接的に隔壁部１ｓ、ポッティング材Ｇを介して圧力センサＳに伝達されないので、前記と同様に圧力センサＳの圧力検出能力を低下させることがない。

再び図２に戻って説明すると、１ｃは、隔壁部１ｓに設けたスリ割りであり、このスリ割り１ｔは第２収納凹部１ｇの下端１ｇａに相当する隔壁部１ｓの下端から段部１ｅに向けて（図１において下方から上方）穿設される。
このように隔壁部１ｓにスリ割り１ｔを設けたことによると、隔壁部１ｓが中間部分で分断されるので、ポッティング材Ｇの体積変化に対する隔壁部１ｓの変形が容易に行なわれるもので圧力センサＳの圧力変換素子に対する歪みをより効果的に吸収できる。
又、このスリ割り１ｔの形成は第１筐体１を下方に鋳抜くことにより簡単に形成される。

更に、第２収納凹部１ｇの内壁部１ｇｂに圧力センサＳの外周部Ｓｂに当接する位置決め突部１ｗを設け、この突部１ｗを圧力センサＳの外周部Ｓｂに当接配置したことによると、圧力センサＳの上方突部Ｓａを第１収納凹部１ｃ内に収納配置するとともに外周部Ｓｂを第２収納凹部１ｇ内の配置した際、圧力センサＳを一定位置に向けて配置でき、特にセンサ側のターミナルＳｃを第１筐体側のターミナル２の一端２ａ上に正確に配置でき、この状態で両ターミナルＳｃ，２ａを電気接続できるので安定したターミナルの接続が可能と成ったものである。
尚、前記位置決め突部１ｗは対向する内壁部１ｇｂ，１ｇｂに設けるとよい。

本発明の圧力センサの取付け構造の一実施例を示す要部縦断面図。 図１の下方平面図。 従来の圧力センサの取付け構造を示す要部縦断面図。 図３の第１筐体の下方平面図。

１ 第１筐体
１ａ 上底部
１ｂ 外側筒部
１ｃ 第１収納凹部
１ｅ 段部
１ｆ 外側端部
１ｇ 第２収納凹部
１ｐ 応力吸収溝
１ｓ 隔壁部
１ｔ スリ割り
１ｗ 位置決め突部
２ コネクタターミナル
１４ 第２筐体
１６ 受圧室
ａ，ｂ 間隙
Ｇ ポッティング材
Ｓ 圧力センサ
Ｓａ 上方突部
Ｓｂ 外周部
Ｓｃ センサターミナル

Claims (3)

1. 上底部（１ａ）と、その下方に向かう外側筒部（１ｂ）とを有して有底カップ状をなし、圧力センサ（Ｓ）を収容する合成樹脂製の第１筐体（１）と、この第１筐体（１）に嵌合される第２筐体（１４）とによって、圧力センサ（Ｓ）が臨む受圧室（１６）を形成し、前記外側筒部（１ｂ）の一側方向に、コネクタターミナル（２）を保持するコネクタ部（１ｍ）を一体に突設し、圧力センサ（Ｓ）の一側面より突出するセンサターミナル（Ｓｃ）と前記コネクタターミナル（２）とを電気接続した圧力センサの取り付け構造において、
   圧力センサ（Ｓ）は、平面視で方形の外周部（Ｓｂ）及びその上方に突出する上方突部（Ｓａ）を有すると共に、前記外周部（Ｓｂ）の一側面よりセンサターミナル（Ｓｃ）を突出させており、第１筐体（１）には、前記上底部（１ａ）に臨んでいて前記上方突部（Ｓａ）を、その上端面及び外周面との間に間隙（ａ，ｂ）を存して収納する第１収納凹部（１ｃ）と、この第１収納凹部（１ｃ）の下端（１ｄ）から外周側方に向かう段部（１ｅ）と、この段部（１ｅ）の外側端部（１ｆ）から下方に向かい且つ前記外側筒部（１ｂ）の内側にあって、圧力センサ（Ｓ）の前記外周部（Ｓｂ）、並びに前記センサターミナル（Ｓｃ）及びコネクタターミナル（２）の接続部を収容する第２収納凹部（１ｇ）と、前記センサターミナル（Ｓｃ）側を除く複数箇所で前記段部（１ｅ）から下方に突出すると共に端部が前記外側筒部（１ｂ）に連結して前記第２収容凹部（１ｇ）を区画する複数の隔壁部（１ｓ）と、各隔壁部（１ｓ）及び前記外側筒部（１ｂ）間に設けられて前記隔壁部（１ｓ）の変形を吸収し得る複数の応力吸収溝（１ｐ）とを形成し、前記第２収納凹部（１ｇ）にポッティング材（Ｇ）を充填して圧力センサ（Ｓ）の前記外周部（Ｓｂ）、並びにセンサターミナル（Ｓｃ）及びコネクタターミナル（２）の接続部を被覆し、そのポッティング材（Ｇ）の膨張収縮時、前記隔壁部（１ｓ）を変形させるようにしたことを特徴とする圧力センサの取付け構造。
2. 前記隔壁部（１ｓ）に前記段部（１ｅ）に向かうスリ割り（１ｔ）を形成したことを特徴とする請求項１記載の圧力センサの取付け構造。
3. 前記隔壁部（１ｓ）に、前記第２収容凹部（１ｇ）への前記ポッティング材（Ｇ）の充填前に、圧力センサ（Ｓ）を外周面に当接して、前記上方突部（Ｓａ）を前記第１収容凹部（１ｃ）への収容位置に、また前記センサターミナル（Ｓｃ）を前記コネクタターミナル（２）との接続位置に、さらに前記圧力センサ（Ｓ）を前記第２収容凹部（１ｇ）への収容位置に保持する位置決め突部（１ｗ）を設けたことを特徴とする請求項２記載の圧力センサの取付け構造。

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