JP7248488B2

JP7248488B2 - 車載用センサおよび車載用センサの台座の製造方法

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Publication number: JP7248488B2
Application number: JP2019077545A
Authority: JP
Inventors: 大地村本; 和之松永
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2039-04-16
Also published as: JP2020176860A

Description

本発明は、車載用センサおよび車載用センサの台座の製造方法に係り、特に、圧力の検出を台座とこの台座に設置されたセンサ素子とを用いて行うものに関する。

従来、図７で示すようなオイルセンサ３０１が知られている（特許文献１参照）。従来のオイルセンサ３０１は、筐体内部空間３０３が設けられている筐体３０５と、台座３０７と、この台座３０７の１つの面に貼り付けられている薄い板状のセンサ素子３０９とを備えて構成されている。

台座３０７とセンサ素子３０９とは筐体内部空間３０３内に配置されており、台座３０７の、センサ素子３０９が設けられている側とは反対側に凹部３１３が形成されていることで、台座３０７の、センサ素子３０９が設けられている側には薄肉部３１５が形成されている。

そして、筐体３０５に設けられているオイル流入路３１１を通って、筐体内部空間３０３に入ってきたオイルは、台座３０７の凹部３１３にも入り込み、オイルの圧力によって薄肉部３１５と薄い板状のセンサ素子３０９とが弾性変形するようになっている。この弾性変形量を歪ゲージ等で検出することでオイルの圧力を検出するようになっている。

なお、図８で示すように、台座３０７に凹部を設ける代わりに、貫通孔３１７を設けてある場合もある。

特表２００４－５１８９５３号公報

ところで、図７や図８で示すように、オイルが凹部３１３や貫通孔３１７内を通って、オイルがセンサ素子３０９に向かって一方向でしか入らないと、オイルが凹部３１３や貫通孔３１７に異物が詰まりやすく、オイルセンサ３０１が機能しなくなるおそれが大きいという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、オイルの圧力を検出する車載用センサにおいて、車載用センサが機能しなくなるおそれを極力無くすことを目的とする。

本発明は、表面の一部に形成されている接合面と、この接合面に対して凹んだ態様で、前記接合面の縁の一部から前記接合面の縁の他の一部まで延びている凹部とが設けられている台座と、前記接合面を覆うようにして、前記接合面に密着し、前記台座に設けられているセンサ素子とを有する車載用センサである。

本発明によれば、オイルの圧力を検出する車載用センサにおいて、車載用センサが機能しなくなるおそれを極力無くすことができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る車載用センサの斜視図である。本発明の実施形態に係る車載用センサの分解斜視図である。図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。（ａ）は図３におけるＩＶＡ－ＩＶＡ矢視図であり、（ｂ）は（ａ）に対応する図であって台座に形成されている凹部の変形例を示す図であり、（ｃ）も（ａ）に対応する図であって台座に形成されている凹部の変形例を示す図である。本発明の実施形態に係る車載用センサの台座とセンサ素子との斜視図である。本発明の実施形態に係る車載用センサの台座の製造工程を示す図である。従来のオイルセンサを示す図である。従来のオイルセンサの台座とセンサ素子との斜視図である。

本発明の実施形態に係る車載用センサ１は、たとえば、自動車や二輪車のエンジン（原動機）の潤滑や冷却等に使用されるオイルの圧力を測定するものであり、エンジン（図示せず）のシリンダーブロックに一体的に設置されて使用される。

車載用センサ１は、図１～図３で示すように、筐体（ハウジング）３と台座５とセンサ素子７とを備えて構成されている。

台座５は、たとえばガラスで構成されており、台座５の表面の一部には、たとえば平面状に形成されている接合面９が形成されている。また、台座５には、凹部（切り込み；溝状部）１１が設けられている。

凹部１１は、接合面９に対して凹んだ態様で、接合面９の縁の一部から接合面９の縁の他の一部まで連続してたとえば直線状に延びている（通しで延びている）。

センサ素子７は、薄い板状に形成されており、凹部を含む接合面９を覆うようにして、厚さ方向の一方の面が接合面９に密着し、たとえば陽極接合によって台座５に一体的に設けられている。

台座５にセンサ素子７を設置した状態では、センサ素子７と台座５の凹部１１とで貫通孔１３が形成されている。換言すれば、貫通孔１３は、台座５とセンサ素子７とが一体化していることで形成されている台座・センサ素子接合体１５を貫通している。

そして、貫通孔１３の長手方向（貫通方向）の中央部のところに位置しているセンサ素子７の部位がオイルの圧力で弾性変形し、この弾性変形量をたとえば歪ゲージで測定することで、オイルの圧力を検出するようになっている。

台座５の接合面９に対して直交する方向で見ると、図４（ａ）（ｃ）で示すように、凹部１１（貫通孔１３）は、「Ｘ」字状に形成されている。なお、図４（ｂ）で示すように、凹部１１（貫通孔１３）が「Ｉ」字状に形成されていてもよい。

筐体３の内部には、図３で示すように、筐体内部空間１７が設けられており、筐体３には、オイル経路（オイル流路）１９が設けられている。オイル経路１９は、筐体３の外部と筐体内部空間１７とをつないでいる。

台座５にセンサ素子７を設置したことで形成されている台座・センサ素子接合体１５は、筐体内部空間１７内に設置されている。

また、台座・センサ素子接合体１５のセンサ素子７の環状の縁部２１が筐体内部空間１７の壁面に密着していることで、台座・センサ素子接合体１５が筐体内部空間１７を第１の部位（第１の内部空間）２３と第２の部位（第２の内部空間）２５とに分離している。縁部２１は、台座・センサ素子接合体１５のセンサ素子７の、台座５に接している面とは反対側の面の一部で形成されており、所定の幅で環状（たとえば、図４で示すように、「ロ」字状）に形成されている。

また、車載用センサ１では、台座・センサ素子接合体１５の台座５が、第１の部位２３側に位置しており（第１の部位２３内に位置しており）、台座・センサ素子接合体１５のセンサ素子７が、第２の部位２５側に位置している。すなわち、台座・センサ素子接合体１５のセンサ素子７の、台座５に接している面とは反対側の面のうちで、筐体内部空間１７の壁面に密着している縁部２１を除く面が、第２の部位２５に面している。

オイル経路１９は、筐体３の外部と第１の部位２３とをつないでいる。そして、台座・センサ素子接合体１５の貫通孔１３には、第１の部位２３内のオイルが入り込むようになっている。

ここで、車載用センサ１についてさらに詳しく説明する。説明の便宜のために所定の一方向を高さ方向とする。

筐体３は、図２、図３で示すように、筐体本体（ケース）２７と端子支持体２９と検出部設置体（ステム）３１とを備えて構成されている。検出部設置体３１には回路基板３３が設けられている。筐体本体２７と端子支持体２９と検出部設置体３１と回路基板３３とのそれぞれは、お互いが分離可能な別体で構成されている。

端子支持体２９は、金属製の端子３５を絶縁性の樹脂３７でインサート成形したことで形成されている。検出部設置体３１は、絶縁性の樹脂で構成されており、検出部設置体３１には、台座・センサ素子接合体１５と回路基板３３とが一体的に設置されている。筐体本体２７は、金属で構成されている。

端子支持体２９は、図３等で示すように、コネクタ接続部位３９と筐体本体係合部４１とを備えて構成されている。コネクタ接続部位３９には、他のコネクタ（図示せず）が接続されるようになっている。

筐体本体係合部４１は、背の低い円柱状（中心軸が高さ方向に延びている円柱形状）に形成されており、コネクタ接続部位３９の下側に位置しており、筐体本体２７に係合するようになっている。

端子３５は、筒状のコネクタ接続部位３９の内側で樹脂３７から上方に突出しており、また、筐体本体係合部４１の下面で樹脂３７から下方に僅かに突出している。

筐体本体２７は、図３等で示すように、端子支持体係合部４３とオイル経路形成部４５とを備えて構成されている。端子支持体係合部４３は、中央に円柱状の貫通孔が設けられた背の低い円柱状に形成されている。

さらに説明すると、端子支持体係合部４３の中心軸は、高さ方向に延伸しているとともに、中央の円柱状の貫通孔は、大径部４７と中径部４９と小径部５１とで構成されている。端子支持体係合部４３の中心軸と大径部４７の中心軸と中径部４９の中心軸と小径部５１の中心軸とはお互いが一致している。また、大径部４７と中径部４９と小径部５１とは、上から下に向かってこの順にならんでいる。

オイル経路形成部４５は、端子支持体係合部４３よりも小径の円筒状に形成されており、端子支持体係合部４３の下側に設けられている。端子支持体係合部４３の中心軸とオイル経路形成部４５の中心軸とはお互いが一致している。

なお、オイル経路形成部４５の外周面（側面）には、オスネジ（図示せず）が形成されている。オスネジは、管用ネジになっており、車載用オイルセンサ１をエンジンのシリンダーブロックに設置するときに使用される。

また、端子支持体係合部４３の大径部４７の開口部の縁には、端子支持体２９を保持しているカシメ部５３が設けられている。カシメ部５３をカシメたことにより、端子支持体２９が筐体本体２７に一体的に支持されているとともに、端子支持体２９と筐体本体２７とで筐体内部空間１７が形成されている。

検出部設置体３１は、図３等で示すように、円環状の縁部５５が形成されている鍔状部５７と、円筒状部５９とを備えて構成されている。円筒状部５９には鍔状部５７が設けられており、鍔状部５７の中心軸と円筒状部５９の中心軸とは高さ方向に延びておりお互いが一致している。

台座５は直方体形状に形成されており、センサ素子７は、矩形な平板状に形成されており、凹部１１は、台座５の６つの矩形な表面のうちの１つの表面（上面）に形成されている。センサ素子７は、この厚さ方向の一方の面が台座５の凹部１１が形成されている１つの表面（上面）に密着したことで、台座５に設置されている。

台座５とセンサ素子７とが一体化していることで形成されている台座・センサ素子接合体１５も、直方体状に形成されている。なお、台座・センサ素子接合体１５の高さ寸法の値は、台座５の高さ寸法の値に比べて、センサ素子７の厚さの値分だけ大きくなっている。

また、凹部１１の表面の面粗度と、台座５の側面の表面（凹部１１が形成されている上面に対して直交している４つの矩形な平面）の面祖度とは、お互いが一致している。

回路基板３３は、検出部設置体３１の鍔状部５７の上面に設置されている。台座・センサ素子接合体１５は、鍔状部５７の中央部で開口している貫通孔６１を塞ぐようにして、検出部設置体３１の鍔状部５７の下面に設置されている。台座・センサ素子接合体１５と鍔状部５７との接触部（縁部）２１は、上述したように、所定の幅の「ロ」字状に形成されている（図４参照）。また、台座・センサ素子接合体１５は、検出部設置体３１の円筒状部５９内に位置している。

筐体本体２７内に、台座・センサ素子接合体１５と回路基板３３とが一体的に設置されている検出部設置体３１を設置し、さらに、筐体本体２７に端子支持体２９を設置しカシメ部５３をカシメることで、図３で示すように、筐体本体２７と、台座・センサ素子接合体１５と回路基板３３とが一体的に設置されている検出部設置体３１と、端子支持体２９とが一体化しているとともに、筐体３の内部に、筐体内部空間１７（お互いが遮断されている第１の部位２３と第２の部位２５）が形成されている。

筐体内部空間１７の第１の部位２３には、オイル経路１９を通ってオイルが入るようになっており、第２の部位２５は空気経路６３によって大気開放されており、この場合、センサ素子７が、筐体内部空間１７に入ってきたオイルの圧力（ゲージ圧）が測定されるようになっている。

なお、第２の部位２５を真空状態にして、センサ素子７によって筐体内部空間１７に入ってきたオイルの圧力（絶対圧）を測定するようにしてもよい。また、図３に参照符号６５、６７で示すものはパッキンやシールである。

次に、車載用センサ１の台座５の製造方法について、図６を参照しつつ説明する。

ここで、高さ方向に対して直交する水平な所定の一方向を縦方向とし、高さ方向と縦方向とに対して直交する水平な所定の他の一方向を横方向とする。

まず、平板状（たとえば、背の低い円柱状）の素材６９の厚さ方向の一方の面（上面）に、円板状の切削工具７１を用いて（回転しつつ移動させて）、所定の狭い幅の直線状の溝であってお互いが所定の距離だけ離れて平行に延びている複数本の溝（いずれ凹部１１になる溝）７３を、通し加工で形成する（溝形成工程）。

続いて、溝形成工程で溝７３を形成した後、切削工具７１を用いて（回転しつつ移動させて）、素材６９を切り離して直方体形状の台座５を形成する（素材切断工程）。

さらに説明すると、まず、素材保持体７５の平面状の素材設置面（水平方向に展開している上面）に、素材６９の厚さ方向の他方の面（下面）が面接触するようにして、たとえば、真空吸着により素材保持体７５に素材６９を一体的に設置する。

次に、溝形成工程では、円板状の切削工具７１をこの中心軸を回転中心にして回転しつつ、素材保持体７５に一体的に設置されている素材（設置済み素材）６９に対して、縦方向や横方向に対して相対的に移動して、設置済み素材６９の厚さ方向の一方の面（上面）に、複数本の溝７３を形成する。

続いて、素材切断工程では、円板状の切削工具７１をこの中心軸を回転中心にして回転しつつ、設置済み素材６９に対して、縦方向や横方向に対して相対的に移動して、設置済み素材６９を複数個の台座５に分断する。

ここで、溝形成工程における溝７３の形成についてさらに詳しく説明する。１本の溝７３の形成は、溝形成準備状態から、切削工具７１を回転しつつ縦方向の他方の側に向かって移動することでなされる。

溝形成準備状態では、切削工具７１の回転中心軸が横方向に延びており、横方向で、切削工具７１が設置済み素材６９の所定のところに位置しており、縦方向で、切削工具７１が設置済み素材６９の一方の端から一方の側に所定の距離だけ離れており、高さ方向で、切削工具７１の下端が設置済み素材６９の上面よりも僅かに下側（溝７３の深さ分だけ下側）に位置している。

また、１本の溝７３の形成を終えた状態では、縦方向で、切削工具７１が設置済み素材６９の他方の端から他方の側に所定の距離だけ離れている。

２本目の溝７３は、１本の溝７３の形成と同様にしてなされる。ただし、１本の溝７３を形成したときや設置済み素材６９に対して、切削工具７１が横方向で所定の距離だけ離れている。同様にして、３本目以降に溝７３も形成される。

このようにして、横方向で所定に間隔があいて縦方向に延びている複数本の溝７３が形成された後に、切削工具７１に対して設置済み素材６９を所定の角度（たとえば９０°）インデックス位置決めし、上記溝形成準備状態にし、同様に切削工具７１を移動して、複数本の溝７３を形成する。

これにより、保持済み素材６９の上面には、お互いが交差（たとえば直交）している網目状の複数本の通しの溝（素材６９の一方の縁から他方の縁まで連続して通っている溝）７３が形成される。

次に、素材切断工程についてさらに詳しく説明する。素材切断工程は、たとえば、溝形成工程で使用した切削工具７１と素材保持体７５とを用い、しかも、溝形成工程で素材保持体７５に保持されている素材６９をそのまま保持しつつ（いわゆるワンチャックで）、溝形成工程と同様にして保持済み素材６９を分断する。

素材切断工程と溝形成工程とが異なる点について説明する。素材切断工程では、切削工具７１の下端が保持済み素材６９の下面よりも下側に位置している。これにより、素材切断工程では、素材保持体７５の上面が、切削工具７１で削れてしまう。これを防止するために、素材保持体７５の上面には、逃げ溝（図示しない切削工具用逃げ溝）が形成されていることが望ましい。

また、素材切断工程と溝形成工程とが異なる点は、切削工具７１が、縦方向や横方向とお互いが隣接している溝７３の間を通る。

次に、車載用センサ１の動作について説明する。

初期状態では、車載用オイルセンサ１がエンジンのシリンダーブロックに設置されており、車載用オイルセンサ１のオイル経路１９の開口部がエンジンのシリンダーブロックのオイルの流路内に位置しているものとする。

この初期状態でエンジンが稼働すると、オイルの流れが発生する。そしてこのオイル流の一部が、オイル経路１９内に入り、筐体内部空間１７に至り、台座・センサ素子接合体１５の貫通孔１３に入り、センサ素子７の一部が弾性変形し、この弾性変形量を歪ゲージで測定し、この測定結果が回路基板３３と端子３５とにより電気信号として出力される。

車載用センサ１によれば、台座５に接合面９の縁の一部から接合面９の縁の他の一部まで延びている凹部１１が設けられており、センサ素子７が接合面９を覆うようにして接合面９に密着し台座５に設けられているので、台座・センサ素子接合体１５を貫通している貫通孔１３が形成されており、オイルの入口と出口が形成されていることになり、貫通孔１３に異物が入っても異物が行き止まりになっていない貫通孔１３から外へ排出されやすくなり、さらに、貫通孔１３の一方の側に異物が詰まっても、オイルの圧力を検出することができる。そして、車載用センサ１が機能しなくなるおそれを極力無くすことができる。

また、従来のオイルセンサ３０１では、オイルが入り込む台座３０７の部位が、１つの凹部や１つの貫通孔で形成されているので、上記台座のオイルが入り込む部位の形状が限定されてしまう。

これに対して、車載用オイルセンサ１では、オイルが入り込む台座５の部位が切り込み１１で形成されているので、オイルが入り込む台座５の部位の形状を比較的自由に変更することができる。

また、車載用オイルセンサ１によれば、台座５の凹部１１を「Ｉ」字状に形成することで、台座５での凹部１１の形成が容易になる。また、台座５の凹部が「Ｘ」字状に形成されていることで、オイルの等の出入口を増やすことができ、車載用センサ１が機能しなくなるおそれを一層無くすことができる。

また、車載用オイルセンサ１によれば、台座・センサ素子接合体１５のセンサ素子７の環状の縁部２１が筐体内部空間１７の壁面に密着していることで、台座・センサ素子接合体１５が筐体内部空間１７を第１の部位２３と第２の部位２５とに分離しており、台座・センサ素子接合体１５の台座５が、第１の部位２３側に位置しており、オイル経路１９が、筐体３の外部と第１の部位２３とをつないでいるので、台座５がオイルの圧力を受けたときに、センサ素子７の環状の縁部２１が筐体内部空間１７の壁面により強く密着することになり、台座・センサ素子接合体１５の筐体３への設置強度が高まる。

また、車載用オイルセンサ１によれば、切り込み１１が設けられている台座５が１つの大きな素材６９から１つの切削工具７１を用いて製造されるので、台座５の製造が容易になる。

１車載用センサ
３筐体
５台座
７センサ素子
９接合面
１１凹部（切り込み）
１５台座・センサ素子接合体
１７筐体内部空間
１９オイル経路
２１縁部
２３第１の部位
２５第２の部位
６９素材
７１切削工具
７３溝

Claims

表面の一部に形成されている接合面と、この接合面に対して凹んだ態様で、前記接合面の縁の一部から前記接合面の縁の他の一部まで延びている凹部とが設けられている台座と、
前記接合面を覆うようにして、前記接合面に密着し、前記台座に設けられているセンサ素子と、
を有し、
筐体内部空間が設けられている筐体と、
前記筐体に設けられ、前記筐体の外部と前記筐体内部空間とをつないでいるオイル経路と、
を備え、前記台座に前記センサ素子を設置したことで形成されている台座・センサ素子接合体は、前記筐体内部空間内に設置されており、前記センサ素子接合体のセンサ素子の環状の縁部が前記筐体内部空間の壁面に密着していることで、前記センサ素子接合体が前記筐体内部空間を第１の部位と第２の部位とに分離しており、
前記台座・センサ素子接合体の台座は、前記第１の部位側に位置しており、前記台座・センサ素子接合体のセンサ素子は、前記第２の部位側に位置しており、前記オイル経路は、前記筐体の外部と前記第１の部位とをつないでいることを特徴とする車載用センサ。
請求項１に記載の車載用センサにおいて、
前記凹部は、「Ｉ」字状もしくは「Ｘ」字状に形成されていることを特徴とする車載用センサ。
請求項１または請求項２に記載の車載用センサの台座の製造方法において、
前記台座は直方体形状に形成されており、前記凹部は、前記台座の６つの矩形な表面のうちの１つの表面に形成されており、
平板状の素材の厚さ方向の一方の面に、切削工具を用いて、所定の幅の直線状の溝であってお互いが所定の距離だけ離れて平行に延びている複数本の溝を、通し加工で形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程で溝を形成した後、前記切削工具を用いて、前記素材を切り離して前記直方体形状の台座を形成する素材切断工程と、
を有し、
前記素材切断工程では、前記切削工具が前記素材における隣接している前記溝の間を通るようにすることで、前記溝が前記凹部となるようにしていることを特徴とする車載用センサの台座の製造方法。