JP5413397B2 - センサ装置を備える製品 - Google Patents

Description

本発明は、物理量に応じた電気信号を出力するセンサ装置を備える製品に関するものである。

内燃機関に燃料を噴射するインジェクタとして、燃料の圧力を検出するセンサ装置を内蔵するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２４２５７４号公報

図４は、本発明者らが検討した新規なセンサ装置２を示すもので、インジェクタボデーに螺合されるハウジング２１を備え、ハウジング２１には、雄ねじ２１１が形成されるとともに、ハウジング２１を回転させる治具が係合する係合部２１３が形成されている。また、ハウジング２１におけるハウジング回転軸Ｘ方向の一端側には、モールドＩＣ２３等の電気回路部が配置されている。

そして、図中の破線で示す円Ａは係合部２１３の外接円であり、係合部２１３はハウジング回転軸Ｘ方向に沿って見たときの形状が円形に近い正多角形（例えば１２角形）とされている。また、モールドＩＣ２３はハウジング回転軸Ｘ方向に沿って見たときの形状がなるべく円形に近い形状とされて係合部２１３の投影面内に配置されている。

しかしながら、モールドＩＣ２３が、円形に近い形状ではなく例えば四角形状に近い場合は、円形に近い正多角形である係合部２１３の投影面内に略四角形状のモールドＩＣ２３を配置することになり、スペース的に無駄な配置をせざるを得ないことになる。それにより、インジェクタは全体の体格が大きくなり製品の商品性を落とす結果となる。

本発明は上記点に鑑みて、センサ装置の周囲のスペースを有効に利用可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、製品の被取り付け部材（１）に螺合されるハウジング（２１）と、ハウジング（２１）の一端側に配置され、信号処理用の電子部品（２３１）を有する電気回路部（２３）とを備え、ハウジング（２１）に形成された係合部（２１３）に治具（３）が係合され、治具（３）によりハウジング（２１）が回転軸（Ｘ）の回りに回転されてハウジング（２１）が被取り付け部材（１）に螺合されるとともに被取り付け部材（１）に略一定の回転方向位置で固定され、物理量に応じた電気信号を出力するセンサ装置を備える製品であって、ハウジング（２１）の回転軸（Ｘ）方向に沿って見たときの係合部（２１３）の形状は、非正多角形であり、ハウジング（２１）が前記略一定の回転方向位置で固定されることにより、センサ装置の周囲のうち所定部位側に係合部（２１３）がずれて配置され、これによりセンサ装置の周囲のうち他の部位側に製品の他の構成部品を設けるためのスペースが生じていることを特徴とする。

ところで、一般的には、ハウジング（２１）を被取り付け部材（１）に螺子締結する構造では、ハウジング（２１）を回転させて螺子締結が完了した時点において、被取り付け部材（１）に対するハウジング（２１）の回転方向位置は特定の位置に定まらない。

但し、例えばハウジング（２１）や被取り付け部材（１）におけるねじの加工始め位置を厳密に管理することにより、螺子締結が完了した時点の被取り付け部材（１）に対するハウジング（２１）の回転方向位置を略一定の位置にすることができる。

このように、螺子締結が完了した時点のハウジング（２１）の回転方向位置を略一定の位置にすることが可能な場合において、ハウジング（２１）の回転軸（Ｘ）方向に沿って見たときの係合部（２１３）の形状を非正多角形にし、ハウジング（２１）や電気回路部（２３）の周囲のうちスペースに余裕がある部位側に係合部（２１３）や電気回路部（２３）をずらして配置することにより、センサ装置の周囲のスペースを有効に利用することできる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（ａ）は本発明の一実施形態に係るセンサ装置を示す正面断面図、（ｂ）はカバーを除いた状態の（ａ）の平面図である。 図１のセンサ装置および組み付け治具を示す正面断面図である。 図１のセンサ装置を備えるインジェクタの要部を示す図である。 （ａ）は本発明者らが検討した新規なセンサ装置を示す正面断面図、（ｂ）はカバーを除いた状態の（ａ）の平面図である。

本発明の一実施形態について説明する。図１（ａ）はセンサ装置を示す正面断面図、図１（ｂ）はカバーを除いた状態の図１（ａ）の平面図、図２は図１のセンサ装置および組み付け治具を示す正面断面図、図３は図１のセンサ装置を備えるインジェクタの要部を示す図である。

図３に示すように、インジェクタは、コモンレール（図示せず）から供給される高圧燃料を図示しないノズルからディーゼル内燃機関の気筒内に噴射するものであり、被取り付け部材としての金属製のインジェクタボデー１には、高圧燃料が流通する高圧通路１１、および高圧通路１１から分岐した分岐通路１２が形成されている。インジェクタボデー１の上端近傍の外周側面には、高圧通路１１の燃料圧力を検出するセンサ装置２が配置されている。

図１に示すように、センサ装置２のハウジング２１は、円筒状のステム部２１Ａと円盤状の鍔部２１Ｂとが溶接されて一体化されている。

ステム部２１Ａには、インジェクタボデー１に螺合するための雄ねじ部２１１、および分岐通路１２を介して導かれる燃料の圧力に応じて変形する薄肉部２１２が形成されている。この薄肉部２１２には、薄肉部２１２の変形に応じて（換言すると、高圧通路１１の燃料圧力に応じて）抵抗値が変化するセンサ部２２が貼付されている。鍔部２１Ｂの外周側面には、ハウジング２１を回転させる治具３（図２参照）が係合する係合部２１３が形成されている。

ハウジング２１におけるハウジング回転軸Ｘ方向の一端側には、薄肉部２１２およびセンサ部２２を囲むようにして、電気回路部としてのモールドＩＣ２３が配置されている。このモールドＩＣ２３は、ハウジング２１の鍔部２１Ｂに接着剤にて接合されている。

モールドＩＣ２３は、センサ部２２の抵抗値変化に基づいて圧力に応じた電気信号を出力する電子部品としての信号処理回路用ＩＣ２３１、および信号処理回路用ＩＣ２３１と電気的に接続されたリードフレーム２３２等を備えている。

信号処理回路用ＩＣ２３１、およびリードフレーム２３２は、電気絶縁性に富む樹脂よりなるモールド樹脂層２３３にて封止されている。そして、リードフレーム２３２の一部であるセンサターミナル２３４が、モールド樹脂層２３３の外周側面から突出している。

モールドＩＣ２３における反ハウジング側には、センサ部２２が配置された空間を覆う金属板よりなるカバー２４が配置されている。カバー２４は、モールドＩＣ２３に接着剤にて接合されている。

図３に示すように、ハウジング２１の一部、モールドＩＣ２３、およびカバー２４が、絶縁性の樹脂よりなるセンサ絶縁部材４にて封止されている。

モールドＩＣ２３に近接してターミナル集合体５が配置されている。このターミナル集合体５は、複数のターミナル５１、およびこれらのターミナル５１の中間部を覆う絶縁性の樹脂よりなるターミナル絶縁部材５２とを備えている。

複数のターミナル５１のうちの一部のターミナルは、その一端側がセンサ装置２のセンサターミナル２３４に接続されると共に、これらのターミナルの一端側は、センサターミナル２３４と共にセンサ絶縁部材４にて封止されている。

複数のターミナル５１のうちのその他のターミナルは、その一端側がリード線９に接続されている。なお、リード線９の他端は、ノズルを開閉作動させる機構の一部をなすピエゾスタック（図示せず）に接続されている。

センサ絶縁部材４、およびターミナル集合体５の一部が、導電性の樹脂よりなるシールド部材６にて囲われている。そして、シールド部材６とインジェクタボデー１とにより、センサ装置２が囲われている。このシールド部材６は、インジェクタボデー１に当接しており、インジェクタボデー１を介して接地されている。

また、シールド部材６は、絶縁性の樹脂よりなるコネクタケース７にて囲まれている。さらに、全てのターミナル５１の他端側は、コネクタケース７の筒部７１内に露出されて、図示しない外部コネクタと接続されるようになっている。コネクタケース７は、シールド部材６とは別体に形成されている。

なお、インジェクタボデー１にセンサ装置２を螺合し且つターミナル集合体５を所定位置にセットした状態で、センサ絶縁部材４を１次成形し、続いて、シールド部材６を２次成形し、さらに、コネクタケース７を３次成形する。

図１（ｂ）に示すように、ハウジング２１の回転軸Ｘ方向に沿って見たときの係合部２１３の形状は、長方形の角部を面取りしたような略四角形であり、非正多角形である。また、ハウジング２１の回転軸Ｘ方向に沿って見たときの係合部２１３の形状は、線対称であると共に、対称軸が１本である。

さらに、図１（ｂ）の破線で示す円Ａは、図４に示すセンサ装置における正多角形の係合部２１３の外接円に相当するものであり、ハウジング２１の回転軸Ｘ方向に沿って見たときに、係合部２１３の４つの角部のうち図１（ｂ）の紙面右側に位置する２つの角部２１４は、円Ａの投影面の外まで延びており、係合部２１３の図１（ｂ）の紙面左側には、係合部２１３が円Ａの投影面と重ならない領域Ｂ（便宜的に斜線で示す領域）が設けられている。したがって、ハウジング２１の回転軸Ｘ方向に沿って見たときの係合部２１３の図心は、ハウジング２１の回転軸Ｘよりも図１（ｂ）の紙面右側にずれている。

モールドＩＣ２３のモールド樹脂層２３３は、ハウジング２１の回転軸Ｘ方向に沿って見たときに、長方形の角部を面取りしたような略四角形である。そして、モールドＩＣ２３は、センサターミナル２３４を含む全体が係合部２１３の投影面内に配置されている。

なお、ハウジング２１の回転軸Ｘ方向に沿って見たときのカバー２４の形状および大きさは、モールドＩＣ２３のモールド樹脂層２３３と略同一である。そして、カバー２４は係合部２１３の投影面内に配置されている。

図２に示すように、センサ装置２は、治具３によって回転されてインジェクタボデー１（図１参照）に螺合される。治具３は、ボックスレンチまたはソケットレンチのような筒状であり、モールドＩＣ２３等を包み込むようにして係合部２１３に係合するようになっている。

本実施形態では、ハウジング２１やインジェクタボデー１におけるねじの加工始め位置を厳密に管理して、螺子締結が完了した時点のインジェクタボデー１に対するハウジング２１の回転方向位置が略一定の位置になるようにしている。

具体的には、図３に示すように、螺子締結が完了した時点において、係合部２１３が円Ａの投影面と重ならない領域Ｂ（図１参照）が内燃機関のシリンダヘッド側（図１の紙面下方側）に位置し、係合部２１３における円Ａの投影面の外まで延びた２つの角部２１４（図１参照）が内燃機関の反シリンダヘッド側（図１の紙面上方側）に位置している。

このように、ハウジング２１の回転軸Ｘ方向に沿って見たときの係合部２１３の形状を非正多角形にし、ハウジング２１やモールドＩＣ２３の周囲のうちスペースに余裕がある反シリンダヘッド側に係合部２１３やモールドＩＣ２３をずらして配置することにより、センサ装置２の周囲のスペースを有効に利用することできる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、本発明をインジェクタに適用したが、本発明はインジェクタ以外にも適用することができる。

また、上記実施形態では、圧力を検出するセンサ装置を示したが、本発明は圧力以外の物理量を検出するセンサ装置にも適用することができる。

さらに、上記実施形態においては、ハウジング２１の回転軸Ｘ方向に沿って見たときの係合部２１３の形状を線対称にしたが、その形状は非線対称であってもよい。

１ インジェクタボデー（被取り付け部材）
３ 治具
２１ ハウジング
２３ モールドＩＣ（電気回路部）
２１３ 係合部
２３１ 信号処理回路用ＩＣ（電子部品）

Claims (6)

1. 製品の被取り付け部材（１）に螺合されるハウジング（２１）と、前記ハウジング（２１）の一端側に配置され、信号処理用の電子部品（２３１）を有する電気回路部（２３）とを備え、前記ハウジング（２１）に形成された係合部（２１３）に治具（３）が係合され、前記治具（３）により前記ハウジング（２１）が回転軸（Ｘ）の回りに回転されて前記ハウジング（２１）が前記被取り付け部材（１）に螺合されるとともに前記被取り付け部材（１）に略一定の回転方向位置で固定され、物理量に応じた電気信号を出力するセンサ装置を備える製品であって、
   前記ハウジング（２１）の回転軸（Ｘ）方向に沿って見たときの前記係合部（２１３）の形状は、非正多角形であり、前記ハウジング（２１）が前記略一定の回転方向位置で固定されることにより、前記センサ装置の周囲のうち所定部位側に前記係合部（２１３）がずれて配置され、これにより前記センサ装置の周囲のうち他の部位側に前記製品の他の構成部品を設けるためのスペースが生じていることを特徴とするセンサ装置を備える製品。
2. 前記ハウジング（２１）の回転軸（Ｘ）方向に沿って見たときの前記係合部（２１３）の形状は、線対称であると共に、対称軸が１本であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置を備える製品。
3. 前記ハウジング（２１）の回転軸（Ｘ）方向に沿って見たときの前記係合部（２１３）の形状は、非線対称であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置を備える製品。
4. 前記ハウジング（２１）の回転軸（Ｘ）方向に沿って見たときの前記係合部（２１３）の図心は、前記ハウジング（２１）の回転軸（Ｘ）からずれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置を備える製品。
5. 前記電気回路部（２３）は、前記ハウジング（２１）の回転軸（Ｘ）方向に沿って見たときの前記係合部（２１３）の投影面内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のセンサ装置を備える製品。
6. 前記被取り付け部材（１）は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタのボデーであり、
   前記物理量は、前記ボデー内を流通する燃料の圧力であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のセンサ装置を備える製品。

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