JP6172043B2 - センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、物理量を検出するように構成されたセンサ装置に関する。

従来より、一方の端子と他方の端子とをコイルバネで電気的に接続するバネ接点の電気接続構造が、例えば特許文献１で提案されている。この電気接続構造では、コイルバネが外部から受けるストレスによって各端子からずれてしまうことを防止するため、貫通孔が設けられたガイド部材にコイルバネが通されている。

これにより、各端子に対するコイルバネの位置ズレを防止できるので、フレッティングによる変摩耗、摩耗粉による内部回路のショート、瞬断が無いこと、動作環境のストレス下において安定した電気接続を保持する、という接続信頼性を確保することができる。

特開平７−１２０３３７号公報

しかしながら、上記従来の技術では、コイルバネの位置ズレを防止するためのガイド部材の部品が必要となってしまうという問題がある。また、コイルバネとガイド部品とのクリアランスを確保しつつガイド部品を配置する必要があるので、ガイド部品を用いた電気接続構造のサイズが大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、上記点に鑑み、ガイド部品を必要とせずに各端子と圧縮コイルばねとの接続信頼性を確保することができるセンサ装置を提供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、電気回路が形成されていると共に、電気回路に電気的に接続された板状の第１端子（１１）を有する回路基板（１０）を備えている。また、物理量を検出するセンシング部（２１）と、センシング部（２１）で検出された物理量に応じたセンサ信号を外部に出力すると共に第１端子（１１）に対向配置された第２端子（２２）と、を有するセンサ部（２０）を備えている。

また、金属線（３１）が螺旋状に巻かれていると共に金属線（３１）の一端部（３２）及び他端部（３３）がクローズドエンド加工されて構成されており、ばねの復元力によって一端部（３２）が第１端子（１１）に接触すると共に他端部（３３）が第２端子（２２）に接触することによりセンサ信号を第１端子（１１）に入力する圧縮コイルばね（３０）を備えている。

そして、第１端子（１１）は、第２端子（２２）側に突出すると共に、圧縮コイルばね（３０）の一端部（３２）側にはめ込まれた凸部（１３）を有している。

また、第２端子（２２）は、圧縮コイルばね（３０）の他端部（３３）の断面をみたときに当該他端部（３３）の金属線（３１）の外周壁（３４）のうち金属線（３１）の周方向における第１外壁部（３５）とこの第１外壁部（３５）から離間した第２外壁部（３６）とが接触する接触部（２６、２７、２７ｂ、２７ｃ）を有していることを特徴とする。

これによると、圧縮コイルばね（３０）の一端部（３２）は第１端子（１１）の凸部（１３）によって規制されているので、当該一端部（３２）の位置ずれを防止することができる。

また、圧縮コイルばね（３０）の他端部（３３）は第１外壁部（３５）及び第２外壁部（３６）の２カ所が接触部（２６、２７、２７ｂ、２７ｃ）に接触している。このため、第１外壁部（３５）及び第２外壁部（３６）のいずれかが接触部（２６、２７、２７ｂ、２７ｃ）に引っ掛かるので、圧縮コイルばね（３０）の径方向の移動が規制される。よって、圧縮コイルばね（３０）の他端部（３３）の位置ずれを防止することができる。

したがって、ガイド部品を必要とせずに第１端子（１１）及び第２端子（２２）と圧縮コイルばね（３０）との接続信頼性を確保することができる。

なお、この欄及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。

本発明の第１実施形態に係るセンサ装置の一部側面図である。 図１に示す第２端子の斜視図である。 図２のIII−III断面図である。 本発明の第２実施形態に係るセンサ装置の一部側面図である。 図４に示す第２端子の平面図である。 図５のVI−VI断面図である。 本発明の第２実施形態に係る第２端子の平面図である。 図７のVIII−VIII断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るセンサ装置は、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）とセンサとが一体化されたものである。このようなセンサ装置は、図１に示されるように、回路基板１０、センサ部２０、及び圧縮コイルばね３０を備えている。

回路基板１０は、ＥＣＵを構成するものである。回路基板１０は、センサ部２０からセンサ信号を受け取り、当該センサ信号に従って所定の制御を行うように構成されている。このため、回路基板１０は、当該制御を行うための電気回路が形成されている。また、回路基板１０は、電気回路を構成するＩＣチップや電子部品等が実装されている。

また、回路基板１０は、当該電気回路に電気的に接続された板状の第１端子１１を有している。第１端子１１は、信号入力用とＧＮＤ用の２つが回路基板１０に設けられている。

センサ部２０は、物理量を検出して物理量に応じたセンサ信号を回路基板１０に出力するように構成されている。このため、センサ部２０は、センシング部２１及び第２端子２２を有している。

センシング部２１は、物理量として圧力を検出するように構成されている。例えば、センシング部２１は、金属ステム及び半導体チップによって構成されている。金属ステムは、圧力媒体が導入される圧力導入孔と圧力導入孔に導入された圧力媒体の圧力によって変形する薄肉状のダイヤフラムが設けられた部品である。半導体チップは、ダイヤフラムに固定されていると共に、ダイヤフラムの歪みに応じたセンサ信号を出力するものである。

第２端子２２は、センサ信号を外部に出力するものであり、第１端子１１に対向配置されている。言い換えると、第２端子２２が第１端子１１に対向配置されるように、回路基板１０に対してセンサ部２０が所定距離だけ離間して配置されている。第２端子２２は、信号出力用とＧＮＤ用の２つがセンサ部２０に設けられている。

なお、センサ部２０は、上記のセンシング部２１及び第２端子２２の他に、プリント基板、センサ信号に対する信号処理を行うＩＣチップ等の電子部品、これらを収容したケース等によって構成されている。

圧縮コイルばね３０は、金属線３１が螺旋状に巻かれたばね部品である。圧縮コイルばね３０は、金属線３１の一端部３２及び他端部３３がクローズドエンド加工されて構成されている。これにより、圧縮コイルばね３０の一端部３２及び他端部３３は、圧縮コイルばね３０の伸縮方向に対して直角の面に平行に金属線３１の両端が巻かれた部分である。

そして、圧縮コイルばね３０は、回路基板１０の第１端子１１とセンサ部２０の第２端子２２とに挟まれている。これにより、圧縮コイルばね３０は、ばねの復元力によって一端部３２が第１端子１１に接触すると共に他端部３３が第２端子２２に接触する。したがって、第２端子２２は圧縮コイルばね３０を介して第１端子１１に電気的に接続されているので、センサ部２０から出力されたセンサ信号が圧縮コイルばね３０及び第１端子１１を介して回路基板１０の電気回路に入力される。

以上が、センサ装置の全体構成である。なお、回路基板１０及びセンサ部２０は、互いに所定距離だけ離間して配置されるように図示しないハウジングに収容される。

次に、各端子１１、２２と圧縮コイルばね３０との接触構造について説明する。まず、図１に示されるように、第１端子１１は板部１２及び凸部１３を有している。板部１２は、回路基板１０のうちセンサ部２０側の表面１４に配置された部分である。この板部１２が回路基板１０に設けられた図示しない配線経路を介して電気回路に電気的に接続されている。

凸部１３は、板部１２の表面のうちの一部が柱状に第２端子２２側に突出した部分である。凸部１３は、圧縮コイルばね３０の一端部３２側にはめ込まれている。すなわち、凸部１３は圧縮コイルばね３０の一端部３２側の中空部分に差し込まれている。これにより、圧縮コイルばね３０の一端部３２の位置は第１端子１１の凸部１３によって規制されているので、当該一端部３２の位置ずれを防止することができる。

一方、図２に示されるように、第２端子２２は、一面２３と、この一面２３とは反対側の他面２４と、一面２３及び他面２４に接続された側面２５と、を有する板状である。そして、図１に示されるように、第２端子２２は、側面２５が第１端子１１に対向するようにセンサ部２０に設けられている。

また、図２に示されるように、第２端子２２は、側面２５に設けられた２カ所の溝部２６を有している。溝部２６は、第２端子２２の一面２３から他面２４までを貫通すると共に、一面２３、他面２４、及び側面２５に垂直な断面がＶ字状になるように側面２５が凹んだ部分である。言い換えると、溝部２６は第２端子２２の厚み方向に貫通しており、スリット状になっている。

そして、図３に示されるように、第２端子２２の溝部２６に圧縮コイルばね３０の他端部３３が配置されている。第２端子２２に対するバランスを考慮し、圧縮コイルばね３０の中心軸が第２端子２２の厚みの中心を通るように、他端部３３が溝部２６に差し込まれる。なお、図３では、圧縮コイルばね３０のうちの他端部３３以外を省略している。

ここで、圧縮コイルばね３０の他端部３３の断面をみたときに当該他端部３３の金属線３１の外周壁３４のうち金属線３１の周方向における第１外壁部３５とこの第１外壁部３５から離間した第２外壁部３６とが溝部２６に接触している。つまり、金属線３１は、１つの溝部２６に対して２カ所の接触箇所を持って接触している。第１外壁部３５は他端部３３の外周側の一部であり、第２外壁部３６は他端部３３の内周側の一部である。

また、圧縮コイルばね３０の復元力によって他端部３３がセンサ部２０側に押し込まれるので、１つの溝部２６に対して金属線３１の第１外壁部３５及び第２外壁部３６の両方が必ず溝部２６の壁面に引っ掛かる。このため、圧縮コイルばね３０には常に金属線３１の径方向の移動が規制される。したがって、圧縮コイルばね３０の径方向の移動が規制されるので、圧縮コイルばね３０の他端部３３の位置ずれを防止することができる。

以上説明したように、本実施形態では、第１端子１１の凸部１３及び第２端子の溝部２６によって圧縮コイルばね３０が位置ずれを起こさずに各端子１１、２２に対する接触を維持できる構造になっている。したがって、ガイド部品を必要とせずに第１端子１１及び第２端子２２と圧縮コイルばね３０との接続信頼性を確保することができる。

そして、圧縮コイルばね３０の位置ずれを防止するためのガイド部材が不要となるので、ガイド部材を配置するためのスペースも不要となる。このため、センサ装置において圧縮コイルばね３０を用いた電気接続構造のサイズが大きくなることを回避し、さらに当該電気接続構造ひいてはセンサ装置を小型化することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、溝部２６が特許請求の範囲の「接触部」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図４に示されるように、本実施形態に係る第２端子２２は、一面２７ａを有する板部２７で構成されている。また、板部２７は、一面２７ａが第１端子１１に対向するようにセンサ部２０に設けられている。

さらに、第２端子２２は、板部２７の一部が一面２７ａから球面状に突出するように変形した球面部２７ｂを有している。球面部２７ｂは例えばプレス加工により板部２７の形成と同時に形成される。図５に示されるように、球面部２７ｂの平面形状は円形になっている。

また、図６に示されるように、第２端子２２の球面部２７ｂが圧縮コイルばね３０の他端部３３に差し込まれている。なお、図６では、圧縮コイルばね３０のうちの他端部３３以外を省略している。

そして、圧縮コイルばね３０の他端部３３の断面をみたときに他端部３３の第１外壁部３５が板部２７に接触している。一方、圧縮コイルばね３０の他端部３３の第２外壁部３６が球面部２７ｂに接触している。このように、圧縮コイルばね３０を構成する金属線３１は、板部２７及び球面部２７ｂに対して２カ所の接触箇所を持って接触している。

また、圧縮コイルばね３０の復元力によって他端部３３がセンサ部２０側に押し込まれるので、圧縮コイルばね３０は伸縮方向に拘束される。また、圧縮コイルばね３０の他端部３３の第２外壁部３６が球面部２７ｂに引っ掛かるので、圧縮コイルばね３０は伸縮方向に対して直角の方向への移動が規制される。したがって、圧縮コイルばね３０の他端部３３の位置ずれを防止することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、板部２７及び球面部２７ｂが特許請求の範囲の「接触部」に対応する。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図７に示されるように、第２端子２２は一面２７ａを有する板部２７で構成されている。この板部２７の一面２７ａが第１端子１１に対向するように第２端子２２がセンサ部２０に設けられている。板部２７の一面２７ａのうち圧縮コイルばね３０の他端部３３に対応した位置に円形の溝部２７ｃが設けられている。

また、図８に示されるように、溝部２７ｃは、板部２７の一面２７ａに垂直な断面がＶ字状になるように板部２７の一部が凹んだ部分である。そして、この溝部２７ｃに圧縮コイルばね３０の他端部３３が差し込まれる。これにより、第１実施形態と同様に圧縮コイルばね３０の他端部３３の移動が規制されるので、第２端子２２に対する圧縮コイルばね３０の位置ずれを防止できる。

なお、図８では圧縮コイルばね３０を省略している。また、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、溝部２７ｃが特許請求の範囲の「接触部」に対応する。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたセンサ装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、センシング部２１は、物理量として、圧力の他に、加速度、角速度、磁気、光のいずれかを検出するように構成されていても良い。

１０ 回路基板
１１、２２ 端子
２０ センサ部
２６ 溝部（接触部）
３１ 金属線
３０ 圧縮コイルばね
３２ 一端部
３３ 他端部
３４ 外周壁
３５、３６ 外壁部

Claims (5)

1. 電気回路が形成されていると共に、前記電気回路に電気的に接続された板状の第１端子（１１）を有する回路基板（１０）と、
   物理量を検出するセンシング部（２１）と、前記センシング部（２１）で検出された物理量に応じたセンサ信号を外部に出力すると共に前記第１端子（１１）に対向配置された第２端子（２２）と、を有するセンサ部（２０）と、
   金属線（３１）が螺旋状に巻かれていると共に前記金属線（３１）の一端部（３２）及び他端部（３３）がクローズドエンド加工されて構成されており、ばねの復元力によって前記一端部（３２）が前記第１端子（１１）に接触すると共に前記他端部（３３）が前記第２端子（２２）に接触することにより前記センサ信号を前記第１端子（１１）に入力する圧縮コイルばね（３０）と、
   を備え、
   前記第１端子（１１）は、前記第２端子（２２）側に突出すると共に、前記圧縮コイルばね（３０）の一端部（３２）側にはめ込まれた凸部（１３）を有し、
   前記第２端子（２２）は、前記圧縮コイルばね（３０）の他端部（３３）の断面をみたときに当該他端部（３３）の金属線（３１）の外周壁（３４）のうち前記金属線（３１）の周方向における第１外壁部（３５）とこの第１外壁部（３５）から離間した第２外壁部（３６）とが接触する接触部（２６、２７、２７ｂ、２７ｃ）を有していることを特徴とするセンサ装置。
2. 前記第２端子（２２）は、一面（２３）と、この一面（２３）とは反対側の他面（２４）と、前記一面（２３）及び前記他面（２４）に接続された側面（２５）と、を有する板状であると共に、前記側面（２５）が前記第１端子（１１）に対向するように前記センサ部（２０）に設けられており、
   前記接触部は、前記一面（２３）から前記他面（２４）までを貫通すると共に、前記一面（２３）、前記他面（２４）、及び前記側面（２５）に垂直な断面がＶ字状になるように前記側面（２５）が凹んだ溝部（２６）であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記第２端子（２２）は、一面（２７ａ）を有する板部（２７）で構成されていると共に、前記板部（２７）の一面（２７ａ）が前記第１端子（１１）に対向するように前記センサ部（２０）に設けられており、
   前記接触部は、前記第１外壁部（３５）が接触する前記板部（２７）と、前記第２外壁部（３６）が接触すると共に前記板部（２７）の一部が前記一面（２７ａ）から球面状に突出するように変形した球面部（２７ｂ）と、で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
4. 前記第２端子（２２）は、一面（２７ａ）を有する板部（２７）で構成されていると共に、前記板部（２７）の一面（２７ａ）が前記第１端子（１１）に対向するように前記センサ部（２０）に設けられており、
   前記接触部は、前記板部（２７）の一面（２７ａ）のうち前記圧縮コイルばね（３０）の他端部（３３）に対応した位置に設けられていると共に、前記一面（２７ａ）に垂直な断面がＶ字状になるように前記一面（２７ａ）の一部が凹んだ溝部（２７ｃ）であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
5. 前記センシング部（２１）は、前記物理量として、圧力、加速度、角速度、磁気、光のいずれかを検出するように構成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。

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