JP5134679B2

JP5134679B2 - スナップ嵌合センサ構体

Info

Publication number: JP5134679B2
Application number: JP2010291906A
Authority: JP
Inventors: ジョン・トーマス・クラーク
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: US20110158287A1; JP2011137823A; US8142073B2; CN102183271B; EP2341321A3; CN102183271A; EP2341321A2; BRPI1005763A2

Description

本発明はセンサ構体に関し、特に、スナップ嵌合センサ構体に関する。

自動車工業を含むいくつかの工業分野において、例えば、温度を含む種々のパラメータを監視するためにセンサが使用される。例えば、化学物質及び過酷な天候条件を含めて、センサが動作しなければならない周囲環境によって起こる損傷又は腐食からセンサ本体（例えば、温度を測定するためのサーミスタ構体）を保護するために、通常、センサは、センサ本体を封入するセンサ筐体を有する。センサ筐体は、センサ本体を保護するのに加えて、センサ筐体を受け入れるための開口部を有する部品に装着され且つその部品と係合するように通常構成される。例えば、センサ筐体は、センサが装着される部品の開口部にあるねじ山と係合するためのねじ山を有してもよい。

センサ本体に必要な保護及び受け入れ側部品と係合するための構成を実現するために、センサ筐体は、センサ本体を被覆し且つ受け入れ側部品と係合する形状に形成される射出成形熱可塑性材料を使用して通常製造される。センサ筐体は、成形型に熱可塑性材料を注入することにより形成されるのが好ましい。センサ本体に、熱可塑性材料の外面と接触する領域（すなわち、タッチアウト領域）がある場合、熱可塑性材料によるセンサ本体のそのような領域の被覆が薄いか又はまったくないと、周囲環境に通じる望ましくない漏れ流路又は他の開口部が形成されてしまうので、熱可塑性材料は、そのような領域を形成することなくセンサ本体を十分に封入することが望ましい。時間の経過に伴って、漏れ流路又は開口部は、化学物質、過酷な天候条件など（短絡、大きな抵抗又は開回路の原因となる）によってセンサ本体の損傷及び腐食を発生させる。

しかし、多くの場合、タッチアウト領域の形成を回避することは難しい。例えば、典型的な製造過程において、センサ本体は熱可塑性材料の注入前にセンサ筐体の射出成形型の中心に配置される。熱可塑性材料の注入中、熱可塑性材料の力はセンサ本体を当初の中心位置から射出成形型の一方の側に押し出すか又は移動するので、センサ本体は射出成形型のその側と接触する状態になる。その結果、センサ本体を被覆するためにそのタッチアウト箇所を通って流れることができる熱可塑性材料の量は制限される。タッチアウトの危険に加えて、この典型的な製造過程では、熱可塑性材料の注入前にセンサ本体を射出成形型の中に慎重に位置決めしなければならないので、集中して労力を費やすことが必要になる。

米国特許第５，０３８，７４１号公報米国特許第５，４３８，８７７号公報米国特許第５，８２３，８４３号公報米国特許第５，９２０，１９３号公報米国特許第５，９８０，３３０号公報米国特許第６，４３５，０１７号公報米国特許出願公開第２００４／００４２８４５号明細書欧州特許第０，６１２，６６７号公報

タッチアウトの危険を排除し且つセンサ構体を製造する場合に必要とされる労力を最小限に抑えることは有益だろう。

センサ本体を損傷するおそれがある漏れ流路又は漏れ開口部の形成を防止するように、球形スナップ嵌合を使用して熱可塑性センサ筐体にスナップ嵌合することが可能である熱可塑性センサ本体モールドを有するセンサ本体インサートを具備する２分割センサ構体が開示される。

本発明の特徴を理解できるように、ある特定の実施形態を参照することにより本発明を詳細に説明する。実施例のうちいくつかは添付の図面に示される。しかし、添付の図面は本発明のある特定の実施形態のみを例示するにすぎないので、本発明の範囲を限定すると考えられてはならず、本発明の範囲は他の同等に有効な実施形態を含むことに注意すべきである。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、一般に、本発明のある特定の実施形態の特徴を示すことに重点が置かれる。従って、本発明を更に理解するために、添付の図面と関連させて以下の詳細な説明を参照することができる。
図１は本発明の例示的な一実施形態のセンサ本体を示した図である。図２は本発明の例示的な一実施形態のセンサ本体インサートを示した図である。図３は本発明の例示的な一実施形態のセンサ筐体を示した横断面図である。図４は本発明の例示的な一実施形態のセンサ構体を示した部分横断面図である。

屋外気温（ＯＡＴ）センサのセンサ構体を一例として本発明を説明するが、本発明に係る２分割構造と組み合わせて使用するのに適する多様な異なる種類のセンサ構体に本発明を使用可能であることが理解されるだろう。

図１は、本発明の例示的な一実施形態のＯＡＴセンサ用センサ本体１０（例えば、サーミスタ構体）を示す。本実施例において、抵抗の変化によって温度を感知するために使用される感知装置１８（例えば、セラミックＮＴＣサーミスタ）は、１対のワイヤ１６を介して１対のセンサ端子１２に接続可能である。ワイヤ１６は圧着箇所１４でセンサ端子１２に圧着可能である。センサ本体１０、特に感知装置１８を周囲環境から保護するために、センサ本体１０を被覆するように熱可塑性材料を使用可能である。

図２は、本発明の例示的な一実施形態のセンサ本体インサート２０（雄形）を示す。センサ本体インサート２０は、感知装置１８、ワイヤ１６、圧着箇所１４及びセンサ端子１２の一部を含めて、センサ本体１０の少なくとも一部を被覆する熱可塑性センサ本体モールド２１を含んでもよい。一実施形態において、熱可塑性センサ本体モールド２１はセンサ本体１０を被覆するように成形されてもよい。センサ本体モールド２１は、センサ本体１０を被覆する機能及びセンサ筐体３０と接触する機能の双方を実現してもよい。

第１の機能、すなわちセンサ本体１０を被覆する機能に関して、センサ本体モールド２１は、中心部でセンサ本体１０と接触し且つセンサ本体１０を被覆するセンサ本体カバー２２を含んでもよい。センサ本体カバー２２は、センサ本体１０の感知装置１８を被覆し且つ「タッチアウト」を許容する先端部２３を含んでもよい。第２の機能、すなわちセンサ筐体３０と接触する機能に関して、センサ本体モールド２１は、周囲に弓形リング２４を含んでもよい。弓形リング２４の少なくとも一部は、センサ本体カバー２２より大きい直径を有し、以下に説明されるように、球形スナップ嵌合を使用してセンサ筐体３０と接触することが可能である。弓形リング２４は、センサ本体カバー２２の一部に沿って延出することにより、弓形リング２４とセンサ本体カバー２２との間に開いた空間を形成してもよい。この弓形リング２４は、弓形リング２４の可撓性を向上する複数のアーム２６を弓形リング２４に形成する１つ以上の大きさを調整可能な溝穴２８（すなわち、開口部）を含んでもよい。この構造により、組み立て中に力が加わった場合に弓形リング２４とセンサ本体カバー２２との間の開いた空間を通してアーム２６がセンサ本体カバー２２に向かって湾曲できる。

図３は、本発明の例示的な一実施形態のセンサ筐体３０（雌形）を示した横断面図である。センサ筐体３０は、図２に示されるセンサ本体インサート２０と係合し且つセンサ本体インサート２０を受け入れるような形状に形成されたセンサ筐体空胴３１を含んでもよい。例えば、センサ筐体空胴３１は、センサ本体カバー２２の先端２３を受け入れるための先端３３を含んでもよい。同様に、センサ筐体空胴３１はセンサ筐体空胴３１を取り囲む弓形内面３４を含んでもよい。組み立て中にセンサ本体モールド２１の弓形リング２４が変形して、センサ筐体空胴３１を取り囲む隆起部３５を乗り越えた後に弓形リング２４を受け入れるような形状に弓形内面３４は形成される。センサ本体インサート２０がセンサ筐体３０に挿入される距離を制御するために、弓形内面３４の後に段差３６が配置されてもよい。一実施形態において、センサ筐体３０を受け入れるための開口部を有する部品に配置されたねじ山と係合するように、センサ筐体３０の外面にねじ山３８が形成されてもよい。

一実施形態において、熱可塑性センサ筐体３０は射出成形されてもよい。熱可塑性材料の多数の流れの前端が一体に集まり、溶融しないように、センサ筐体３０に複数の小さな開口部を形成する領域である接合線又は他の領域の形成を回避するために、一実施形態において、熱可塑性材料は、センサ本体インサートのセンサ筐体３０の先端３３の端でせき止められる噴出流れとして成形型に注入されてもよい。

図４は、本発明の例示的な一実施形態のセンサ構体４０を示した部分横断面図である。本発明を更にわかりやすく示すために、図２のセンサ本体インサート２０（横断面図ではない部分）は、図３のセンサ筐体３０の横断面部分に既に挿入された状態で示されている。図３に示されるように、センサ本体インサートの先端２３にある感知装置１８がセンサ本体カバー２２の表面に当接又は近接した場合（例えば、センサ本体インサート２０の成形中に感知装置１８のタッチアウトが起こった場合）であっても、感知装置１８がセンサ筐体３０により完全に封入されているように、センサ本体インサート２０はセンサ筐体３０により周囲環境から保護される。

センサ本体インサート２０をセンサ筐体３０に組み付けるために、センサ本体インサート２０はセンサ筐体３０に軸方向に押し込まれてもよい。これにより、溝穴２８により形成される弓形リング２４のアーム２６は、センサ筐体空胴３１の隆起部３５に接触する。センサ本体インサート２０がセンサ筐体空胴３１に軸方向に押し込まれるにつれて、隆起部３５により加えられる半径方向の力は弓形リング２４（例えば、アーム２６）を弓形リング２４とセンサ本体カバー２２との間の開いた空間を通してセンサ本体カバー２２に向かって湾曲させる。組み立て中に、隆起部３５を乗り越えるように弓形リング２４を動かし、センサ筐体空胴３１を取り囲む弓形内面３４に当接させるのに十分な軸方向の力がセンサ本体インサート２０に加わると、センサ本体インサート２０及びセンサ筐体３０は、センサ筐体３０からのセンサ本体インサート２０の離脱を阻止する球形スナップ嵌合を形成する。組み付け後のセンサ筐体３０からセンサ本体インサート２０の取り外しには、センサ本体インサート２０に損傷を与えるような軸方向の大きな取り外し力がかかる。センサ本体インサート２０を意図的にセンサ筐体３０から取り外そうとすることによってセンサ本体インサート２０は損傷すると考えられるので、故障した部品を交換しようとする前に顧客がセンサ構体４０に対して誤った取り扱いをしたか否かを判断する上で、損傷の事実は有用である。

センサ本体インサート２０及びセンサ筐体３０の材料としていくつかの異なる熱可塑性材料が使用されてよい。センサ本体インサート２０及びセンサ筐体３０の材料として選択される特定の熱可塑性材料、並びに弓形リング２４、隆起部３５及び弓形内面３４の構造として選択される形状及び構成（例えば、半径、溝穴の数など）は、特定の球形スナップ嵌合により必要とされる組み立て力及び取り外し力の大きさを判定する要因であってもよい。いくつかの実施形態において、センサ本体インサート２０は剛性センサ筐体３０より高い可撓性を有してもよいが、他の実施形態において、それとは逆の構成（すなわち、センサ本体インサート２０の剛性が高く且つセンサ筐体３０の可撓性が高い）が使用されてもよい。一実施形態において、センサ本体インサート２０はＰＡ６６（すなわち、ポリアミド６／６又はナイロン６／６）から製造されてもよく、センサ筐体３０はＰＢＴＧＦ３０（すなわち、３０％ガラス繊維強化ポリブチレンテレフタレート）を使用して製造されてもよい。接合線なしの成形の場合、ＰＢＴＧＦ３０を選択すると非吸湿性特性が得られるので、感知装置１８に水分が浸入しなくなる。他の実施形態において、センサ本体インサート２０及びセンサ筐体３０の双方に、類似の曲げ係数及び伸び特性を有する他の熱可塑性材料が使用されてもよい。

図４に示されるセンサ構体４０の例示的な構造と共に使用される熱可塑性材料のこの特定の組み合わせは、センサ本体インサート２０をセンサ筐体３０に組み付けるために約５０ｌｂｓの軸方向組み立て力を必要としてもよい。ある特定の範囲の許容しうる組み立て力及び取り外し力（例えば、組立工程を自動化できるようなある特定の組み立て力）を規定するように、熱可塑性材料が選択され且つ球形スナップ嵌合が設計されてもよい。

以上、最良の態様を含めて本発明を開示するため並びに任意の装置又はシステムの製造及び使用及び取り入れられている任意の方法の実施を含めて当業者による本発明の実施を可能にするために、実施例を使用して本発明を説明した。本発明の特許性の範囲は添付の特許請求の範囲により定義され、当業者には明らかである他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の用語と相違しない構造要素を有する場合又は特許請求の範囲の用語と実質的に相違しない同等の構造要素を有する場合は特許請求の範囲の範囲内に含まれることを意図する。

１０センサ本体
１２センサ端末
１４圧着箇所
１６ワイヤ
１８感知装置
２０センサ本体インサート
２１センサ本体モールド
２２センサ本体カバー
２３センサ本体インサート先端
２４弓形リング
２６アーム
２８溝穴
３０センサ筐体
３１センサ筐体空胴
３３センサ筐体先端
３４弓形内面
３５隆起部
３６段差
３８ねじ山
４０センサ構体

Claims

センサ端子（１２）に接続された感知装置（１８）を具備するセンサ本体（１０）と、
前記センサ本体（１０）と、前記センサ本体（１０）の少なくとも一部を被覆する第１の熱可塑性材料から製造されたセンタ本体モールド（２１）とを具備するセンサ本体インサート（２０）であって、前記センサ本体モールド（２１）は、前記センサ本体（１０）の前記少なくとも一部と接触し且つ前記センサ本体（１０）の前記少なくとも一部を被覆するセンサ本体カバー（２２）と、前記センサ本体カバー（２２）の少なくとも一部より大きい直径を有し且つ前記センサ本体カバー（２２）の前記少なくとも一部の周囲に半径方向外側に延出する弓形リング（２４）とを具備し、前記センサ本体インサート（２０）の少なくとも一部が、前記弓形リングを前記センサ本体カバーから半径方向に離間する開いた空間を形成する、センサ本体インサート（２０）と、
第２の熱可塑性材料から製造され、前記センサ本体インサート（２０）を受け入れるセンサ筐体空胴（３１）を具備するセンサ筐体（３０）であって、前記センサ筐体空胴（３１）は、前記センサ本体モールド（２１）の前記弓形リング（２４）を受け入れるような形状に形成された前記センサ筐体空胴（３１）を取り囲む弓形内面（３４）と、前記弓形内面（３４）に近接する前記センサ筐体空胴（３１）を取り囲む隆起部（３５）とを具備するセンサ筐体（３０）とを具備し、
センサ構体（４０）の組み立て中、前記センサ本体インサート（２０）が前記センサ筐体空胴（３１）に軸方向に押し込まれることにより、前記隆起部（３５）は、前記弓形リング（２４）に半径方向の力を加え、前記弓形リング（２４）を前記センサ本体カバー（２２）に向かって湾曲させ且つ前記弓形リング（２４）を前記隆起部（３５）を乗り越えるように移動させ、前記弓形内面（３４）に当接させることにより、球形スナップ嵌合を形成するセンサ構体（４０）。
前記センサ本体モールド（２１）の前記弓形リング（２４）は、前記弓形リング（２４）の可撓性を向上するために前記弓形リング（２４）に複数のアーム（２６）を形成する複数の溝穴（２８）を更に具備する請求項１記載のセンサ構体（４０）。
前記センサ筐体空胴（３１）は、前記センサ本体インサート（２０）が前記センサ筐体空胴（３１）に挿入される距離を制御するために前記弓形内面（３４）の後に配置された段差（３６）を更に具備する請求項１記載のセンサ構体（４０）。
前記第１の熱可塑性材料はポリアミド６／６である請求項１記載のセンサ構体（４０）。
前記第２の熱可塑性材料はガラス繊維強化ポリブチレンテレフタレートである請求項１記載のセンサ構体（４０）。
前記センサ本体モールド（２１）は前記センサ筐体（３０）より高い可撓性を有する請求項１記載のセンサ構体（４０）。
前記センサ本体モールド（２１）は前記センサ筐体（３０）より低い可撓性を有する請求項１記載のセンサ構体（４０）。
前記センサ構体（４０）は温度センサである請求項１記載のセンサ構体（４０）。
前記感知装置（１８）はセラミックＮＴＣサーミスタである請求項１記載のセンサ構体（４０）。