JP2014122811A

JP2014122811A - 温度センサ内蔵型圧力センサ

Info

Publication number: JP2014122811A
Application number: JP2012278263A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Murata; 聡村田; Motohiro Tanaka; 完弘田中
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-07-03
Also published as: DE102013222051A1

Abstract

【課題】ケースの一体成形型を変更することなく、温度検出部周囲の圧力媒体の流れを調整し、耐コンタミ性に優れた温度センサ内蔵型圧力センサを提供する。
【解決手段】圧力媒体を導入するポート部３０を有し導電性のターミナル４０がインサート成形されたケース２０と、ケースに装着され、圧力媒体の圧力を検出し、ターミナルと電気的に接続された圧力センサ部５０と、温度検出部１２と導線部１４からなり、ポート部に温度検出部が配置され前記ターミナルと前記導線部で電気的に接続された温度センサ部と、を備えた温度センサ内蔵型圧力センサにおいて、ポート部の一部を構成し温度検出部周囲の圧力媒体の流れを調整するための流れ調整部６０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度センサを内蔵した圧力センサに関し、特に温度センサの信頼性を向上した温度センサ内蔵型圧力センサに関する。

温度センサを内蔵した圧力センサは、例えば、特表２０００−５１０９５６号公報（特許文献１）等に開示されている。従来この種の温度センサを内蔵した圧力センサは、ターミナルをインサート成形したケースと、ケースと一体で成形され圧力媒体を導入するポート部と、ターミナルと電気的に接続しケース内に設置され、圧力媒体の圧力を検出する圧力センサ部と、ターミナルと電気的に接続しポート部に温度検出部を置き、圧力媒体の温度を検出する温度センサ部とを備えて構成される。

このセンサは、例えば車両においてインテークマニホルドに取り付けられる。センサのポート部はインテークマニホルドに設けられた貫通孔から挿入される。このポート部からインテークマニホルド内の吸気がセンサ内部に導入され、各センサ部は吸気の圧力や温度を検知する。センサの出力信号である圧力や温度の信号は、制御装置等に伝えられ、その信号はエンジン等の様々な制御に使用される。

特表２０００−５１０９５６号公報

ところで、温度センサ内蔵型圧力センサにおいては、温度センサの温度検出部がポート部に配置されており、温度検出部から伸びる導線がケースにインサート成形されたターミナルと溶接等によって接続される。また、温度検出部の周囲はポート部の壁により囲まれているが、この壁には部分的に窓部が形成されている。インテークマニホルド内の圧力媒体である吸気は、ポート部の圧力導入孔及び温度検出部周囲の窓部を通してセンサ内部に導入される。この窓部を大きくすれば、吸気が温度検出部を通過しやすくなり、その応答性は向上するが、一方吸気中のコンタミが温度検出部に衝突する確率は高くなり、センサの信頼性が低くなるおそれがある。このように、窓部の大きさや位置を決めることは、センサの性能や信頼性を決める重要な条件となっている。

ところで、インテークマニホルド内の環境は、車両やエンジンによって異なったものとなる。特に最近では排気ガス規制への対応の為、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｒａｔｉｏｎ）等が導入され、排気ガスが吸気側に戻される構造となっているものが多くなりつつある。こういったインテークマニホルドにおいては、多量の排気ガスがその内部を通過し、温度検出部がポート部に配置された温度センサ内蔵型圧力センサにおいては、温度検出部が排気ガスによって汚染され、これが長期にわたる場合には性能が劣化してしまうおそれがある。

このような環境の下でのセンサの使用においては、多少センサの応答性を犠牲にしても、ポート部の窓部を小さくし、または排気の流れとは異なる方向にポート部の窓部を向け、排気ガスからセンサの温度検出部を保護することが考えられる。しかしながら、従来の温度センサ内蔵型の圧力センサにおいてこれを行うためには、一体成形の成形型を変更することが必要であり、このことはセンサのコストアップにつながってしまうため、個々のインテークマニホルドの内部環境に合わせてポート部の窓部の大きさや位置を変えることは難しかった。

また、実際のエンジンの開発においては、排気ガスの状態によって、還流させる排気ガスの量を調整するため、ポート部の窓部の最適な位置や形状は、開発の最終段階にならないと決定することができない場合があった。しかしながら、開発の最終段階となってから一体成形の型を作り直すことは、コストに加えて日程的にも厳しく、このような場合にはポート部の窓部の最適化を図ることは事実上困難であった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、一体成形の型変更を必要とせず、応答性及び耐コンタミ性の良好な温度センサを内蔵した圧力センサを提供するものである。

本発明によれば、圧力媒体を導入するポート部を有し導電性のターミナルがインサート成形されたケースと、ケースに装着され圧力媒体の圧力を検出しターミナルと電気的に接続された圧力センサ部と、温度検出部と導線部からなりポート部に温度検出部が配置されターミナルと導線部で電気的に接続された温度センサ部と、を備えた温度センサ内蔵型圧力センサにおいて、ポート部の一部を構成し温度検出部周囲の圧力媒体の流れを調整するための流れ調整部が設けられていることを特徴とする温度センサ内蔵型圧力センサが提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサにおいて、流れ調整部がその位置を調整可能な窓部を有しており、窓部の位置を調整することにより圧力媒体の流れを調整することが好ましい。

また、本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサにおいて、流れ調整部を回転移動することにより窓部の位置を調整し圧力媒体の流れを調整することが好ましい。

また、本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサにおいて、流れ調整部を、位置を調整可能で大きさの異なる窓部を有する第二の流れ調整部に取り換えることにより、窓部の位置及び大きさを調整し、圧力媒体の流れを調整することが好ましい。

本発明の温度センサ内蔵型圧力センサは、ポート部の一部を構成し温度検出部周囲の圧力媒体の流れを調整するための流れ調整部が設けられているので、これを調整することにより圧力媒体の流れを調整することができる。従来製品において必要であったケースの一体成形型を変更せずに済むので、温度センサ内蔵型圧力センサをコストアップさせることなく、応答性及び耐コンタミ性をバランス良く良好にすることができる。

本発明の温度センサ内蔵型圧力センサにおいては、流れ調整部がその位置を調整可能な窓部を有しており、窓部の位置を調整することにより容易に温度センサ周囲の圧力媒体の流れを調整することができる。

本発明の温度センサ内蔵型圧力センサにおいては、流れ調整部を回転移動することにより窓部の位置を調整し容易に温度センサ周囲の圧力媒体の流れを調整することができる。

本発明の温度センサ内蔵型圧力センサにおいては、流れ調整部を、位置を調整可能で大きさの異なる窓部を有する第二の流れ調整部に取り換えることにより、窓部の位置及び大きさを調整し、容易に温度センサ周囲の圧力媒体の流れを調整することができる。

本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサの構造図である。本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサにおける流れ調整部の斜視図である。発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサをインテークマニホルドに取り付けた状態を模式的に表した図である。本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサにおける別の流れ調整部の斜視図である。

以下、本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサについて図面を用いて説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。

図１は本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサの構造図であり、模式的な断面図にて表したものである。

温度センサ内蔵型圧力センサ１は、主な構成要素として、ポート部３０を有するケース２０と、導電性の材料からなりケース２０にインサート成形されるターミナル４０と、導入された圧力媒体の圧力を測定する圧力センサ部５０と、圧力媒体の温度を測定する温度センサ部１０と、ポート部の一部を構成し圧力媒体の流れを調整する流れ調整部６０と、ケース２０の開口部２６を密閉するカバー７０とからなる。

ケース２０の材料としては樹脂材料例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）が用いられるがこれに限定されるものではない。また、ターミナル４０は導電性の材料からなり、ケース２０にインサート成形され、その一端はケース２０の一部に設けられた電気コネクタ部２２の電気接続子となる。ターミナル４０の他端は、ケース２０の内部に配置され、圧力センサ部５０や、温度センサ部１０と電気的に接続されるための接続用ランド部４２を形成する。

圧力センサ部５０は、電気配線基板５４上に圧力センサ素子５２を有しており、ケース２０の圧力室２４内に接着材等で固定される。圧力センサ素子５２と電気配線基板５４とは、例えば金等のワイヤにて電気的に接続され、電気配線基板５４は、接続用ランド部４２とボンディングワイヤ等で電気的に接続される。

圧力センサ素子５２は、電気配線基板５４と逆側に受圧部を備え、この受圧部は例えば単結晶シリコンからなるダイヤフラム上に複数個の拡散抵抗を形成して、この拡散抵抗をブリッジ接続した構成を有する。圧力センサ素子５２は、受圧部に圧力を受けるとダイヤフラムが変形しこれに伴い拡散抵抗の電気抵抗が変化するので、この電気抵抗変化をブリッジ接続した回路で電気的に取り出し、増幅回路等を介して圧力信号として出力する。この出力信号は、電気配線基板５４、ターミナル４０を通り、電気コネクタ部２２で接続するワイヤハーネス（図示せず）等によって制御装置（図示せず）に送られ、車両、特にエンジンの様々な制御に使用される。

ポート部３０は、ケース２０から突出した形状を有しており、その一部はケース２０とは別部材である流れ調整部６０により構成される。ポート部３０の内側には圧力室２４に通じる圧力導入孔３２を備え、圧力媒体がセンサ内部に導入される。流れ調整部６０は、ケース２０と同じ樹脂材料で成形されることが好ましいがこれに限られるものではない。また、流れ調整部６０は、両端が開放した略円筒形状を成しており、その周囲には流れ調整部６０の外側から内側に抜ける窓部６２が複数個設けられており、その内壁には、流れ調整部６０を取り付け固定するための突起部６４が形成されている。一方、流れ調整部６０を取り付ける相手側の部分は流れ調整部６０の内径と勘合可能な円筒形状を有しており、その外周面に沿って流れ調整部用溝３４が一周形成されている。流れ調整部６０をここに圧入すると、樹脂の弾性力により、突起部６４が、流れ調整部用溝３４と勘合し固定される。流れ調整部６０は樹脂の弾性力により固定されるものの、これに一定以上の回転力を加えることにより流れ調整部用溝３４に沿ってその回転位置を変えることができる。ただし、車両等に搭載された後、圧力媒体の流れや振動等により、これが動いてしまうことが無い程度の緊迫力で流れ調整部６０は固定される。図２は流れ調整部単品の斜視図である。尚、流れ調整部の形状は円筒形状に限られるものではなく、様々な形状が考えられる。例えば、流れ調整部の圧力媒体に開放した側の開口からコンタミが侵入することを抑えるために、当該開口部を取り付け側の開口部に比べ狭くする、またはここを完全に閉じてしまうこともできる。

温度センサ部１０は温度検出部１２と導電性のリード１４からなる。温度検出部１２はポート部３０の一部を構成する流れ調整部６０の内側に配置され、リード１４は圧力導入孔３２内を通り、ケース２０内に設けられた接続用ランド部４２に溶接で接合される。

圧力センサ部５０等が組み付けられた後、ケース２０の開口部２６にはカバー７０が取り付けられ、その周囲はセンサ内部に圧力がかかっても気密が保たれるように密閉される。例えば開口部２６とカバー７０の間にはシール用接着剤等が用いられる。さらに、カバー７０の取り付け後にポート部３０のＯリング用溝３６にＯリング８０が取り付けられる。

図３は、本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサ１をインテークマニホルド１００に取り付けた状態の図を模式的に表したものである。インテークマニホルド１００内の気体の流れを図３中の矢印Ａで示す。このように温度検出部１２はインテークマニホルド１００内において吸気の流れの中にある。

ところで、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｒａｔｉｏｎ）等が導入された吸気系においては、排気ガスが吸気側に戻される構造となっており、特にこの排気を取り込んだ下流の吸気系においては、多量の排気ガスがインテークマニホルド１００内を流れる。センサの近傍に至った排気ガスを含んだ吸気は流れ調整部６０の窓部６２を通過し、温度検出部１２に達する。排気ガスには煤等のコンタミが含まれているので、この環境に長時間温度検出部１２が曝された場合には、コンタミの付着等により、性能が劣化する等の不具合に至るおそれがある。特に流れ調整部６０の窓部６２が、インテークマニホルド１００内の流れＡの方向にある場合には、排気ガスを含んだ吸気が直接温度検出部１２に当たるため、温度検出部１２が劣化に至る可能性が高くなる。

流れ調整部６０はある一定以上の回転力を加えるとその回転方向に動き、これに伴って窓部６２の位置は移動する。窓部１２の位置を移動させた温度センサ内蔵型圧力センサを同じインテークマニホルドに装着すると、温度検出部１２の周囲における吸気の流れが移動前と比べ変化し、吸気の温度検出部１２への当たり方や量を変化させることができる。したがって、温度検出部１２が吸気中の排気ガスにより劣化する可能性が高いと判断された場合には、流れ調整部６０を回転移動させ、吸気が直接温度検出部１２に当たりづらくなるように調整することができる。ただし、吸気が温度検出部１２に当たりづらくなると温度センサとしての応答性が下がるので、耐コンタミ性と応答性の両者を勘案して位置を調整する必要がある。実際には流れ調整部の回転位置が異なる温度センサ内蔵型圧力センサにて実験を行い、温度検出部１２の劣化具合や温度センサとしての応答性を比較することにより、最適な流れ調整部の回転位置を決めることができる。

従来の温度センサ内蔵型圧力センサにおいては、流れ調整部が無く、ポート部の先端に、流れ調整部の窓部にあたる開口部が設けられていた。これはポート部に一体で樹脂成形されたものであり、この開口部の方向を変える為には、ケースの樹脂成形型を変更または新たに作る必要があった。樹脂成形型の変更や新作はセンサのコストアップを招き、また長いリードタイムが必要となってしまった。

本願発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサ１においては、流れ調整部６０を回転移動させることにより、窓部６２の位置を変えることができるので、ケース２０の一体成形型を変更することなく、温度検出部１２周囲の圧力媒体の流れを調整することができ、センサをコストアップさせることなく、温度センサ内蔵型圧力センサの耐コンタミ性を良好にすることができる。

図４は本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサにおける別の流れ調整部１６０（第二の流れ調整部）の斜視図である。図４に示す流れ調整部１６０は、図２に示す流れ調整部６０に対して、小さい窓部１６２を有する。例えば、開発段階において、流れ調整部６０を使いさらに回転位置の調整を行っても、コンタミ性が改善できなかった場合には、流れ調整部６０を流れ調整部１６０に置き換えて使うことができる。流れ調整部１６０は流れ調整部６０に比べ、小さい窓部１６２を有しているため温度検出部１２に達する排気ガスの量も少なくなり、耐コンタミ性を改善することができる。このように、開発の途中において不具合が発生した場合にもケースの一体成形型を変更することなく、温度検出部１２の周囲の圧力媒体の流れを調整することができるので、センサをコストアップさせることなく、温度センサ内蔵型圧力センサの耐コンタミ性を良好にすることができる。

また、温度検出部の周囲にはケースと一体で成形された窓部と壁部が設けられ、その周囲に、さらに窓部を有する流れ調整部を配置するようにしても良い。二重に窓部を設けることにより、圧力媒体の流れをさらに細かく調整することができる。

以上のように本発明にかかる温度センサ内蔵型圧力センサを用い、センサの応答性も勘案し調整することにより、ケースの一体成形型を変更せず、応答性及び耐コンタミ性がバランス良く良好な温度センサ内蔵型圧力センサを提供することができる。

１…温度センサ内蔵型圧力センサ１０…温度センサ部１２…温度検出部１４…リード２０…ケース２２…電気コネクタ部２４…圧力室２６…開口部３０…ポート部３２…圧力導入孔３４…流れ調整部用溝４０…ターミナル４２…接続用ランド５０…圧力センサ部５２…圧力センサ素子５４…電気配線基板６０…流れ調整部６２…窓部７０…カバー８０…Ｏリング１００…インテークマニホルド１６０…流れ調整部１６２…窓部

Claims

圧力媒体を導入するポート部を有し、導電性のターミナルがインサート成形されたケースと、
前記ケースに装着され、前記圧力媒体の圧力を検出し、前記ターミナルと電気的に接続された圧力センサ部と、
温度検出部と導線部からなり、前記ポート部に前記温度検出部が配置され前記ターミナルと前記導線部で電気的に接続された温度センサ部と、
を備えた温度センサ内蔵型圧力センサにおいて、
前記ポート部の一部を構成し前記温度検出部周囲の前記圧力媒体の流れを調整するための流れ調整部が設けられていることを特徴とする温度センサ内蔵型圧力センサ。
前記流れ調整部がその位置を調整可能な窓部を有しており、前記窓部の位置を調整することにより、前記圧力媒体の流れを調整することを特徴とする請求項１に記載の温度センサ内蔵型圧力センサ。
前記流れ調整部を回転移動することにより、前記窓部の位置を調整し、前記圧力媒体の流れを調整することを特徴とする請求項２に記載の温度センサ内蔵型圧力センサ。
前記流れ調整部を、位置を調整可能で大きさの異なる窓部を有する第二の流れ調整部に取り換えることにより、前記窓部の位置及び大きさを調整し、前記圧力媒体の流れを調整することを特徴とする請求項２に記載の温度センサ内蔵型圧力センサ。