JP6712730B2 - センサ - Google Patents

Description

本発明はセンサに関する。

特許文献１には、従来のセンサとして、車両用の内燃機関に使用され、当該内燃機関の実際のバルブリフト量を検出するギャップセンサが開示されている。

特開２０１６−４４５８８号公報

しかしながら、例えば船舶用の内燃機関などの非常に大きな加速度の振動や衝撃が生じるセンサ取付体に前述した従来のセンサを取り付けると、センサ内部のケーブルや電子基板等に損傷が生じ、センサに不具合が生じるおそれがあることがわかった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、船舶用の内燃機関などの非常に大きな加速度の振動や衝撃が生じるセンサ取付体に取り付けられても、不具合の生じにくいセンサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様によるセンサは、電子基板を内部に収容する基板収容部と、電子基板から基板収容部の内部を通ってセンサヘッドに向かって延びるセンサケーブルと、基板収容部の内部において、弾性変形してセンサケーブルを保持する保持部材と、を備える。

本発明のこの態様によるセンサによれば、船舶用の内燃機関などの非常に大きな加速度の振動や衝撃が生じるセンサ取付体に取り付けられた場合の不具合の発生を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態によるセンサの概略平面図である。 図２は、ケーブルチューブ側から見た本発明の一実施形態によるセンサの概略正面図である。 図３は、本発明の一実施形態によるセンサの基板収容部の概略断面図である。 図４は、本発明の一実施形態によるセンサの基板収容部内の概略分解斜視図である。 図５は、比較例によるセンサの基板収容部の概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

図１は、本発明の一実施形態によるセンサ１００の概略平面図である。図２は、ケーブルチューブ６側から見た本実施形態によるセンサ１００の概略正面図である。

本実施形態によるセンサ１００は、いわゆるギャップセンサの一種である非接触型の渦電流式変位センサであって、計測対象の金属物質（磁性体ターゲット又は非磁性体ターゲット）までの変位を電流信号に変換して出力する。図１及び図２に示すように、センサ１００は、センサヘッド１と、センサケース２と、センサフランジ３と、衝撃吸収材４と、基板収容部５と、ケーブルチューブ６と、を備える。

センサヘッド１は、交流励磁電流によって磁界を発生させるコイルが内蔵される部位である。コイルが発生させる磁界を計測対象の金属物質が通過すると、コイルの発生させる磁界を打ち消すように計測対象の金属物質に渦電流が発生する。計測対象の金属物質に発生する渦電流によってコイルが発生させる磁界の強さが変化し、この結果、コイルに流れる電流値が変化することになる。本実施形態によるセンサ１００は、このコイルに流れる電流値の変化に起因する電圧値の変化を検出することによって、計測対象の金属物質がセンサヘッド１の前方を通過したか否かを検出している。

センサケース２は、コイルと基板収容部５内に収容された電子基板５１（図３参照）とを接続するセンサケーブル１１（図３参照）がその内部に通されている部位である。

センサフランジ３は、センサ１００を例えば内燃機関等のセンサ取付体に取り付けるために、センサケース２から径方向外側に突出した鍔状の部位である。図２に示すように、センサフランジ３には、センサ１００を取り付けるためのボルトが挿入される複数個のボルト挿入孔３１が形成される。

衝撃吸収材４は、センサフランジ３のセンサ取付面３２に取り付けられ、センサ取付体からセンサ１００への振動や衝撃の伝播を抑制する。

基板収容部５は、その内部に電子基板５１を収容するための部位である。電子基板５１は、基板収容部５の内部に例えばボルト等によって固定され、取り付けられている。

ケーブルチューブ６は、電子基板５１に接続される電源ケーブル等の複数のケーブルを纏めた部位である。

ここで、このような構成のセンサ１００を、例えば船舶用の内燃機関等の非常に大きな加速度の振動や衝撃が生じるセンサ取付体に取り付けると、その振動等によって、基板収容部５に収容された電子基板５１から電子部品が脱落したり、基板収容部５内のセンサケーブル１１が電子基板５１等と接触して損傷したりする不具合が生じるおそれがあることがわかった。以下、図５を参照して、このような不具合が生じる理由について説明する。

図５は、前述したような不具合が生じた比較例によるセンサ１００の基板収容部５の概略断面図である。

センサ１００の組立作業時において、センサヘッド１に内蔵されたコイルと電子基板５１とを接続するセンサケーブル１１は、予めコイルに接続された状態でセンサヘッド１からセンサケース２の内部を通って基板収容部５の内部に延びており、電子基板５１を基板収容部５内に取り付ける際に、電子基板５１に接続される。このセンサケーブル１１と電子基板５１との結線作業のために、センサケーブル１１は、そのケーブル長さにある程度の余裕を持たせた状態で基板収容部５の内部まで延ばしておく必要がある。そのため図５に示すように、センサケーブル１１と電子基板５１との結線作業後には、センサケーブル１１がセンサヘッド１側の基板収容部５の内部で固定されることなく、自由に動ける状態で収容されており、またセンサヘッド１側の基板収容部５の内部においてどのような形状で収容されているかも分からなかった。

このように、センサケーブル１１が基板収容部５の内部で固定されていない状態で、センサ１００が装着されているセンサ取付体に大きな加速度の振動や衝撃が生じると、センサケーブル１１の自重が負荷質量となってセンサケーブル１１にも加速度が作用し、センサケーブル１１に大きな負荷（力）がかかることになる。その結果、センサケーブル１１が電子基板５１の電子部品と接触して電子基板５１から電子部品が脱落したり、センサケーブル１１自体が損傷したりするのである。

そこで本実施形態では、基板収容部５の内部でセンサケーブル１１を保持できるようにすることとした。

図３は、本実施形態によるセンサ１００の基板収容部５の概略断面図である。図４は、本実施形態によるセンサ１００の基板収容部５内の概略分解斜視図である。

図３に示すように、本実施形態によるセンサ１００は、センサヘッド１側の基板収容部５の内部に、弾性変形してセンサケーブル１１を保持する保持部材７を備える。本実施形態では保持部材７として、容易に弾性変形する連続気泡ゴムスポンジ（シリコーンスポンジ）を用いているが、例えばゴム硬度が概ね５以下のゴム等を用いて良い。

図４に示すように、保持部材７には、その中心部にセンサケーブル１１を通すための貫通孔７１が設けられると共に、センサケーブル１１と電子基板５１との結線作業後にセンサケーブル１１を貫通孔７１に通すことができるように、保持部材７の側面に開口して貫通孔７１に連通するスリット７２が設けられる。

また図３及び図４に示すように、保持部材７は、電子基板５１側の第１保持部材７ａと、センサヘッド１側の第２保持部材７ｂと、に分割されており、センサケーブル１１と電子基板５１との結線作業後に、基板収容部５の内部で固定されずに自由に動ける状態のセンサケーブル１１を、第１保持部材７ａと第２保持部材７ｂとによって挟み込むことができるようになっている。保持部材７は容易に弾性変形する部材で構成されているため、これによりセンサケーブル１１と接する部分の第１保持部材７ａ及び第２保持部材７ｂが弾性変形し、センサケーブル１１の自重を第１保持部材７ａ及び第２保持部材７ｂによって支持することができる。そのため、センサ取付体に大きな加速度の振動が生じてセンサケーブル１１に加速度が作用したときのセンサケーブル１１にかかる負荷を、保持部材７がない比較例の場合と比べて小さくすることができる。

その結果、センサケーブル１１が電子基板５１の電子部品と接触して電子基板５１から電子部品が脱落したり、センサケーブル１１自体が損傷したりするのを抑制することができる。またセンサケーブル１１と電子部品等との直接的な接触も防止できるので、電子基板５１からの電子部品の脱落や、センサケーブル１１自体の損傷を抑制することができる。

また保持部材７は、その軸方向高さ（厚み）ｈ［ｍｍ］が、センサヘッド１側の基板収容部５の軸方向高さＨ［ｍｍ］（図３参照）よりも高くなっている。これにより、保持部材７を基板収容部５の内部に挿入したときにセンサヘッド１側の基板収容部５の内部に隙間が生じないように、センサヘッド１側の基板収容部５の内部全体が保持部材７で埋まるようになっている。そのため、センサ取付体に大きな加速度の振動が生じてセンサケーブル１１に加速度が作用したときに、センサケーブル１１の移動を確実に抑制できるので、センサケーブル１１が電子基板５１の電子部品と接触して電子基板５１から電子部品が脱落したり、センサケーブル１１自体が損傷したりするのをより効果的に抑制することができる。

なお、センサヘッド１側の基板収容部５の内部でセンサケーブル１１を保持する方法としては、これ以外にもセンサケーブル１１と電子基板５１との結線作業後にセンサヘッド１側の基板収容部５の内部にシリコーンを充填する方法が考えられる。しかしながら、シリコーンを充填するには、基板収容部５にシリコーン充填用の穴や空気抜き用の穴等が必要になると共に、シリコーンの充填作業や空気抜き作業が必要になるため、加工工数が増大してしまう。また、シリコーン充填後の基板収容部５の内部を確認することができないため、気泡の巻き込み等が生じていても確認できない。そのため、外部環境の変化によって温度が上下動すると、基板収容部５の内部において密閉空気の水分で結露が生じ、センサ１００に不具合が生じるおそれがある。

これに対して、本実施形態では弾性変形してセンサケーブル１１を保持する保持部材７を、センサケーブル１１と電子基板５１との結線作業後にセンサヘッド１側の基板収容部５の内部に挿入するだけで良いので、このようなシリコーン充填によって生じる不具合の発生を防止することができる。

以上説明した本実施形態によるセンサ１００は、電子基板５１を内部に収容する基板収容部５と、電子基板５１から基板収容部５の内部を通ってセンサヘッド１に向かって延びるセンサケーブル１１と、基板収容部５の内部において、弾性変形してセンサケーブル１１を保持する保持部材７と、を備える。

これにより、基板収容部５の内部において、弾性変形する保持部材７によってセンサケーブル１１保持し、センサケーブル１１の自重を支持することができる。そのため、センサ取付体に大きな加速度の振動や衝撃が生じてセンサケーブル１１に加速度が作用したときのセンサケーブル１１にかかる負荷を抑制し、センサケーブル１１が電子基板５１の電子部品と接触して電子基板５１から電子部品が脱落したり、センサケーブル１１自体が損傷したりするのを抑制することができる。

また本実施形態において保持部材７は、第１保持部材７ａと、第２保持部材７ｂと、を備え、第１保持部材７ａと第２保持部材７ｂとによってセンサケーブル１１を挟みこむことによってセンサケーブル１１を保持している。

このように、センサケーブル１１と電子基板５１との結線作業後において基板収容部５の内部で固定されずに自由に動ける状態のセンサケーブル１１を、第１保持部材７ａと第２保持部材７ｂとによって挟み込むことで、弾性変形する保持部材７によってより確実にセンサケーブル１１を保持し、センサケーブル１１の自重を支持することができる。またセンサケーブル１１と電子部品等との直接的な接触も防止できるので、電子基板５１からの電子部品の脱落や、センサケーブル１１自体の損傷を抑制することができる。

また本実施形態において保持部材７は、センサケーブル１１が配置される側の基板収容部５の内部の空間を埋めるように、センサケーブル１１が配置される側の前記基板収容部５の内部に配置されている。

これにより、センサ取付体に大きな加速度の振動や衝撃が生じてセンサケーブル１１に加速度が作用したときに、センサケーブル１１の移動を確実に抑制できるので、センサケーブル１１が電子基板５１の電子部品と接触して電子基板５１から電子部品が脱落したり、センサケーブル１１自体が損傷したりするのをより効果的に抑制することができる。

また本実施形態によるセンサ１００は、センサフランジ３（センサ取付用フランジ）と、センサフランジ３のセンサ取付面３２に設けられた衝撃吸収材４と、をさらに備える。

これにより、センサ取付体からセンサ１００への振動や衝撃の伝播を抑制することができるので、振動や衝撃に起因する電子基板５１からの電子部品の脱落や、センサケーブル１１自体の損傷をより効果的に抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば上記の実施形態では、センサ１００の一例としてギャップセンサの一種である非接触型の渦電流式変位センサを挙げて説明したが、センサ１００は、これに限らず例えばマグネットセンサなどのその他のセンサであっても良い。

１ センサヘッド
３ センサフランジ（センサ取付用フランジ）
４ 衝撃吸収材
１１ センサケーブル
５ 基板収容部
７ 保持部材
７ａ 第１保持部材
７ｂ 第２保持部材
５１ 電子基板
１００ センサ

Claims (3)

1. 電子基板を内部に収容する基板収容部と、
   前記電子基板から前記基板収容部の内部を通ってセンサヘッドに向かって延びるセンサケーブルと、
   前記基板収容部の内部において、弾性変形して前記センサケーブルを保持する保持部材と、
   を備えるセンサであって、
   前記保持部材は、
   第１保持部材と、第２保持部材と、を備え、前記第１保持部材と前記第２保持部材とによって前記センサケーブルを挟みこむことによって前記センサケーブルを保持する、
   センサ。
2. 前記保持部材は、前記センサケーブルが配置される側の前記基板収容部の内部の空間を埋めるように、前記センサケーブルが配置される側の前記基板収容部の内部に配置される、
   請求項１に記載のセンサ。
3. センサ取付用フランジと、
   前記センサ取付用フランジのセンサ取付面に設けられた衝撃吸収材と、
   をさらに備える請求項１又は請求項２に記載のセンサ。

Images