JP5569454B2 - センサ装置 - 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に関するものである。

内燃機関に噴射される燃料の圧力を検出するセンサ装置を、インジェクタのボデーに螺子締結するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このようにセンサ装置を螺子締結する構造では、センサ装置を回転させて螺子締結が完了した時点において、インジェクタボデーに対するセンサ装置の回転方向位置は特定の位置に定まらない。そのため、モールドＩＣから取り出された複数のセンサターミナルは回転方向位置が不特定となる。

一方、インジェクタボデーに取り付けられるコネクタは、インジェクタボデーのうち特定の所定位置に取り付けられることを要するので、インジェクタボデーに配置されたコネクタの複数のターミナル（以下、入出力ターミナルという）と、回転方向位置が不特定な複数のセンサターミナルとを電気接続することは困難となる。換言すれば、螺子締結完了時点でセンサターミナルが入出力ターミナルと対向するピンポイント位置となるよう螺子締結することは困難である。

そこで、特許文献１に示されたセンサ装置は、図６に示すように、インジェクタボデーに螺合されるハウジング９０を備え、このハウジング９０の一端側にモールドＩＣ９１を配置し、モールドＩＣ９１における反ハウジング側に中継ターミナル部材９２を配置している。

この中継ターミナル部材９２は、モールドＩＣ９１のセンサターミナル９３と入出力ターミナル部材の入出力ターミナル９４とを中継するための複数の中継ターミナル９５をモールド成形して一体化したものである。複数の中継ターミナル９５のうち１つを除いては円弧状の部分を有しており、それらの中継ターミナル９５はハウジング９０の回転軸周りに同心円状に配置されている。

また、センサ装置は、短冊状の複数の入出力ターミナル９４を平行に並べて配置してモールド成形により一体化した入出力ターミナル部材を備えている。

そして、ハウジング９０、モールドＩＣ９１、および中継ターミナル部材９２を一体化した後にそれらをインジェクタボデーに螺子締結する。続いて、中継ターミナル部材９２における反ハウジング側に入出力ターミナル部材を配置し、中継ターミナル９５と入出力ターミナル９４とがハウジング９０の回転軸方向に重なった部位でそれらを溶接する。

特開２０１０−２４２５７４号公報

従来のセンサ装置は、一般的には、構成部品であるハウジング９０、モールドＩＣ９１、および中継ターミナル部材９２の相互の相対的な位置決めをして接着剤で固定される。しかしながら、接着剤の硬化時の収縮により構成部品相互の位置がずれてしまい、ハウジング９０の回転軸に対する円弧状の複数の中継ターミナル９５の偏心量が大きくなってしまう。

そのため、ハウジング９０の回転軸を基準にして入出力ターミナル部材の位置決めを行った場合に、中継ターミナル９５と入出力ターミナル９４との重なり部位が所定の範囲から外れてしまい、中継ターミナル９５と入出力ターミナル９４を溶接することができないという問題があった。

また、視覚装置等により中継ターミナル部材９２の位置を特定し、それに合わせて入出力ターミナル部材を位置決めすることも可能であるが、その場合は、視覚装置等の大掛かりな設備が必要であると共に、中継ターミナル部材９２の位置特定作業が容易ではないという問題があった。

さらに、図７に示すように、モールドＩＣ９１に成型突起９６を設け、この成型突起９６を他の構成部品に嵌合させて相互の位置決めをすることも考えられるが、モールドＩＣ９１は樹脂成形品であるため、嵌合部のクリアランス公差が大きくなってしまい、高い位置精度を出すことはできない。したがって、この場合も、上記のような問題が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、ハウジング、モールドＩＣ、および中継ターミナル部材を一体化した際の、ハウジングの回転軸に対する円弧状の中継ターミナルの偏心量を少なく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、被取り付け部材（１０）に螺合されるハウジング（１２）と、ハウジング（１２）の一端側に配置され、信号処理用の電子部品（１６０）を樹脂にて封止したモールドＩＣ（１６）と、モールドＩＣ（１６）における反ハウジング側に配置され、モールドＩＣ（１６）と電気的に接続される円弧状の複数の中継ターミナル（２００）がハウジング（１２）の回転軸（Ｘ）周りに同心円状に配置された中継ターミナル部材（２０）とを備え、物理量に応じた電気信号を出力するセンサ装置であって、モールドＩＣ（１６）を貫通する位置決めピン（１６２）を備え、位置決めピン（１６２）の一端がハウジング（１２）のピン挿入孔（１２２）に挿入されると共に、位置決めピン（１６２）の他端が中継ターミナル部材（２０）のピン挿入孔（２０１）に挿入されることを特徴とする。

これによると、位置決めピン（１６２）によりハウジング（１２）と中継ターミナル部材（２０）との位置決めがなされるため、接着剤の硬化時の収縮による位置ずれが発生しない。したがって、ハウジング（１２）の回転軸（Ｘ）に対する円弧状の中継ターミナル（２００）の偏心量を少なくすることが可能になる。

さらに、請求項１に記載の発明では、モールドＩＣ（１６）はリードフレーム（１６１）を備え、位置決めピン（１６２）をリードフレーム（１６１）に固定した後に、電子部品（１６０）を樹脂にて封止する際に、位置決めピン（１６２）およびリードフレーム（１６１）がインサート成形されることを特徴とする。

これによると、ハウジング（１２）および中継ターミナル部材（２０）に対するモールドＩＣ（１６）の位置決め精度を高めることができる。

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。

本発明の一実施形態に係るセンサ装置を備えるインジェクタの要部を示す正面断面図である。 第１ターミナル部材を組み付ける前の状態を示すインジェクタの平面図である。 第１ターミナル部材を組み付けた後の状態を示すインジェクタの平面図である。 図１のインジェクタにおけるセンサ装置を示す断面図である。 （ａ）は図１の第１ターミナル部材単体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 （ａ）は従来のセンサ装置を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 従来のセンサ装置におけるモールドＩＣの断面図である。

本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係るセンサ装置を備えるインジェクタの要部を示す正面断面図、図２は第１ターミナル部材を組み付ける前の状態を示すインジェクタの平面図、図３は第１ターミナル部材を組み付けた後の状態を示すインジェクタの平面図、図４は図１のインジェクタにおけるセンサ装置を示す断面図、図５（ａ）は図１の第１ターミナル部材単体を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図１、図４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１０には、高圧燃料が流通する高圧通路１００、および高圧通路１００から分岐した分岐通路１０１が形成されている。

インジェクタボデー１０の上端には、鍔付き円筒状の金属製のハウジング１２が螺合されている。このハウジング１２は、インジェクタボデー１０に螺合するための雄ねじ部１２０、および分岐通路１０１を介して導かれる燃料の圧力に応じて変形する薄肉部１２１を備えている。

薄肉部１２１には、薄肉部１２１の変形に応じて（換言すると、高圧通路１００の燃料圧力に応じて）抵抗値が変化するセンサ部１４が貼付されている。

ハウジング１２におけるハウジング回転軸Ｘ方向の一端側には、薄肉部１２１およびセンサ部１４を囲むようにしてモールドＩＣ１６が配置されている。このモールドＩＣ１６は、センサ部１４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ＩＣ１６０、信号処理回路用ＩＣ１６０と電気的に接続されたリードフレーム１６１、金属にて略円柱状に形成されてリードフレーム１６１に固定された２つの位置決めピン１６２等を備えている。

信号処理回路用ＩＣ１６０、リードフレーム１６１、および位置決めピン１６２は、電気絶縁性に富む樹脂よりなるモールド樹脂層１６３にて封止されている。より詳細には、位置決めピン１６２をリードフレーム１６１の貫通孔に挿入して固定した後に、信号処理回路用ＩＣ１６０を樹脂にて封止する際に、位置決めピン１６２およびリードフレーム１６１がインサート成形される。

そして、リードフレーム１６１の一部であるセンサターミナル１６４が、モールド樹脂層１６３の外周側面から突出している。

また、位置決めピン１６２はハウジング回転軸Ｘと平行に延びており、位置決めピン１６２の両端は、モールド樹脂層１６３におけるハウジング回転軸Ｘ方向の端面から突出している。そして、位置決めピン１６２の一端が、ハウジング１２のピン挿入孔１２２に圧入されている。

モールドＩＣ１６における反ハウジング側には、電気ノイズを遮断するための金属板よりなるシールドカバー１８が配置されている。また、シールドカバー１８における反ハウジング側には、複数の中継ターミナル２００を有する中継ターミナル部材２０が配置されている。

そして、位置決めピン１６２の他端が、シールドカバー１８の貫通孔を貫通し、さらに中継ターミナル部材２０のピン挿入孔２０１に挿入されている。なお、モールドＩＣ１６とシールドカバー１８は接着剤にて接合され、シールドカバー１８と中継ターミナル部材２０も接着剤にて接合される。

中継ターミナル部材２０における反ハウジング側には、複数の第１ターミナルを有する第１ターミナル部材２２が配置され、第１ターミナル部材２２における反ハウジング側には、複数の第２ターミナルを有する第２ターミナル部材２４が配置され、さらに、第２ターミナル部材２４における反ハウジング側には、電気絶縁性に富む樹脂よりなる略円筒状の絶縁部材２６が配置されている。また、絶縁部材２６の貫通孔２６０内を複数のリード線２８が貫通している。さらに、貫通孔２６０とリード線２８との間は、ゴムにて円筒状に形成された防水部材２９にてシールされている。

インジェクタボデー１０の一端には、円筒状のカバー３０が螺合されており、カバー３０の開口端部に円板状のキャップ３２が圧入固定されている。そして、インジェクタボデー１０、カバー３０およびキャップ３２にて囲まれた空間に、ハウジング１２やモールドＩＣ１６等が収容されている。

図２、図４に示すように、中継ターミナル部材２０は、モールド樹脂よりなるモールド樹脂層２０２を備え、導電性金属よりなる４つの中継ターミナル２００をモールド成形して一体化したものであり、板状になっている。４つの中継ターミナル２００は、一端部がモールド樹脂層２０２の外周側面から突出しており、それらの一端部がモールドＩＣ１６のセンサターミナル１６４と溶接されている。

４つの中継ターミナル２００のうち３つの中継ターミナル２００は、ハウジング回転軸Ｘ周りに同心円状に配置された円弧状の中間部を備え、その円弧状中間部がモールド樹脂層２０２の一端面側に露出している。４つの中継ターミナル２００のうち１つの中継ターミナル２００は、ハウジング回転軸Ｘ中心に配置された略矩形状の部位を備え、その矩形状部位がモールド樹脂層２０２の一端面側に露出している。

図３、図５に示すように、第１ターミナル部材２２は、モールド樹脂よりなるモールド樹脂層２２０を備え、導電性金属よりなる４つの第１ターミナル２２１をモールド成形して一体化したものである。モールド樹脂層２２０は、板状であり、中央部には矩形状の開口部２２２が形成されている。

４つの第１ターミナル２２１は、細長い薄板をプレス成形した短冊状で、平行に配置されている。第１ターミナル２２１における長手方向の中間部が開口部２２２内に位置しており、その中間部には、中継ターミナル２００における円弧状中間部や略矩形状部位に向けて突出した凸部２２３が成形されている。そして、この凸部２２３が、中継ターミナル２００における円弧状中間部や略矩形状部位と溶接されている。

また、各第１ターミナル２２１における長手方向のいずれか一方の端部は、モールド樹脂層２２０から突出している。この長手方向に突出した側の端部２２４を、以下、突出端部２２４という。

図１に示すように、第２ターミナル部材２４は、モールド樹脂よりなるモールド樹脂層２４０を備え、導電性金属よりなる４つの第２ターミナル２４１をモールド成形して一体化したものである。

第２ターミナル２４１は、Ｌ字状になっており、両端部がモールド樹脂層２４０から突出している。そして、第２ターミナル２４１の一端側は、第１ターミナル２２１の突出端部２２４と溶接され、第２ターミナル２４１の他端側は、リード線２８と電気的に接続されている。

すなわち、信号処理回路用ＩＣ１６０は、センサターミナル１６４、中継ターミナル部材２０、第１ターミナル部材２２、および第２ターミナル部材２４を介して、複数のリード線２８と電気的に接続されている。これらのリード線２８は、信号処理回路用ＩＣ１６０の電源用、接地用、センサ信号をエンジン制御用ＥＣＵに出力するセンサ信号出力用等に利用される。

次に、ハウジング１２やモールドＩＣ１６等のインジェクタボデー１０への組み付け手順について説明する。

まず、センササブアッシーを準備する。具体的には、ハウジング１２の薄肉部１２１にセンサ部１４を貼付する。続いて、モールドＩＣ１６の位置決めピン１６２の一端をハウジング１２のピン挿入孔１２２に圧入して、モールドＩＣ１６をハウジング１２に固定した後に、センサ部１４とモールドＩＣ１６の信号処理回路用ＩＣ１６０とをボンディングワイヤにて接続する。

続いて、シールドカバー１８の両面に接着剤を塗布した後、シールドカバー１８の貫通孔に位置決めピン１６２の他端を挿入するとともに、中継ターミナル部材２０のピン挿入孔２０１に位置決めピン１６２の他端を挿入して、シールドカバー１８および中継ターミナル部材２０をハウジング１２やモールドＩＣ１６と一体化する。続いて、中継ターミナル部材２０の中継ターミナル２００とセンサターミナル１６４とを溶接して、センササブアッシーが完成する。

また、リード線サブアッシーを準備する。具体的には、第２ターミナル部材２４、リード線２８および防水部材２９を一体化し、キャップ３２と絶縁部材２６を一体化する。そして、リード線２８をカバー３０に通し、さらに、リード線２８を絶縁部材２６の貫通孔２６０に通したものが、リード線サブアッシーである。

次に、センササブアッシーにおけるハウジング１２の雄ねじ部１２０をインジェクタボデー１０に螺合して、センササブアッシーをインジェクタボデー１０に取り付ける。

続いて、ハウジング１２の回転軸Ｘを基準にして第１ターミナル部材２２の位置決めを行いつつ、センササブアッシーにおける中継ターミナル部材２０の上に第１ターミナル部材２２を重ね、中継ターミナル２００と第１ターミナル２２１の凸部２２３を溶接する。

ここで、位置決めピン１６２によりハウジング１２と中継ターミナル部材２０との位置決めがなされるため、接着剤の硬化時の収縮による位置ずれが発生せず、ハウジング１２の回転軸Ｘに対する中継ターミナル２００の偏心量を金属加工レベルまで少なくすることができる。

したがって、ハウジング１２の回転軸Ｘを基準にして第１ターミナル部材２２の位置決めを行えば、中継ターミナル部材２０と第１ターミナル部材２２との同軸度を小さくすることができる。その結果、第１ターミナル２２１の凸部２２３を中継ターミナル２００に確実に対向させることができる。

続いて、第１ターミナル部材２２の上にリード線サブアッシーにおける第２ターミナル部材２４を重ね、第１ターミナル２２１と第２ターミナル２４１とを溶接する。

続いて、センササブアッシー、第１ターミナル部材２２、およびリード線サブアッシーを、インジェクタボデー１０に取り付けた状態のまま、樹脂にて二次成形する。

続いて、カバー３０をインジェクタボデー１０に螺合して、カバー３０をインジェクタボデー１０に取り付ける。

続いて、絶縁部材２６をカバー３０に圧入して、キャップ３２と絶縁部材２６をカバー３０に組み付けるとともに、絶縁部材２６の貫通孔２６０に防水部材２９を挿入する。以上により、ハウジング１２やモールドＩＣ１６等のインジェクタボデー１０への組み付けが完了する。

本実施形態によると、位置決めピン１６２によりハウジング１２と中継ターミナル部材２０との位置決めがなされるため、ハウジング１２の回転軸Ｘに対する中継ターミナル２００の偏心量を金属加工レベルまで少なくすることができる。

また、モールドＩＣ１６のリードフレーム１６１に固定された位置決めピン１６２により、ハウジング１２および中継ターミナル部材２０が一体化されているため、ハウジング１２および中継ターミナル部材２０に対するモールドＩＣ１６の位置決め精度を高めることができる。

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。

１０ インジェクタボデー（被取り付け部材）
１２ ハウジング
１６ モールドＩＣ
２０ 中継ターミナル部材
１２２ ハウジングのピン挿入孔
１６０ 信号処理回路用ＩＣ（電子部品）
１６２ 位置決めピン
２００ 中継ターミナル
２０１ 中継ターミナル部材のピン挿入孔

Claims (2)

1. 被取り付け部材（１０）に螺合されるハウジング（１２）と、前記ハウジング（１２）の一端側に配置され、信号処理用の電子部品（１６０）を樹脂にて封止したモールドＩＣ（１６）と、前記モールドＩＣ（１６）における反ハウジング側に配置され、前記モールドＩＣ（１６）と電気的に接続される円弧状の複数の中継ターミナル（２００）が前記ハウジング（１２）の回転軸（Ｘ）周りに同心円状に配置された中継ターミナル部材（２０）とを備え、物理量に応じた電気信号を出力するセンサ装置であって、
   前記モールドＩＣ（１６）を貫通する位置決めピン（１６２）を備え、前記位置決めピン（１６２）の一端が前記ハウジング（１２）のピン挿入孔（１２２）に挿入されると共に、前記位置決めピン（１６２）の他端が前記中継ターミナル部材（２０）のピン挿入孔（２０１）に挿入され、
   前記モールドＩＣ（１６）はリードフレーム（１６１）を備え、
   前記位置決めピン（１６２）を前記リードフレーム（１６１）に固定した後に、前記電子部品（１６０）を樹脂にて封止する際に、前記位置決めピン（１６２）および前記リードフレーム（１６１）がインサート成形されることを特徴とするセンサ装置。
2. 前記被取り付け部材（１０）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（１０）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に記載のセンサ装置。

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