JP3463641B2 - 圧力検出装置の製造方法 - Google Patents
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Description
1のケースを第2のケースに組み付けることによりセン
サ素子を収納する圧力検出室を形成し、該圧力検出室を
第1のケースと第2のケースとにより挟まれたOリング
によって気密封止するようにした圧力検出装置(Oリン
グ封止タイプ)の製造方法、更には、そのような圧力検
出装置を製造するのに適した型装置に関する。
イプ)としては、例えば、特開平7−209115号公
報及び特開平7−243926号公報に記載されている
様に、部品数の削減、製造工程の簡略化をし、高い信頼
性で且つ安価なシールダイヤフラム型の半導体圧力検出
器及びその製造方法が提案されている。そして、これら
の圧力検出装置は、主に自動車用のエアコン冷媒圧力や
パワーステアリング油圧など、おおよそ検出圧力が0〜
10MPaの範囲で使用されている。
止タイプの圧力検出装置の概略断面図を示す。コネクタ
ピンJ1を内蔵する型成形された樹脂ケース(第1のケ
ース)J2とシールダイヤフラムJ3を含む金属製のハ
ウジング(第2のケース)J4とを組み付けることによ
って形成された圧力検出室J5の内部には、台座に固定
されたセンサ素子(集積化素子)J6が収納されてい
る。
イヤフラムJ3からの圧力を伝達するためのオイルJ7
が充填されている。圧力検出室J5の外周囲には、樹脂
ケースJ2の端面に形成された溝(Oリング溝)に収納
されたOリングJ8が、ハウジングJ4の一部である金
属製の押さえ部材J9と樹脂ケースJ2とにより挟まれ
た形で配設され、このOリングJ8により、圧力検出室
J5を気密封止している。
して製造される。まず、樹脂ケースJ2を型を用いて射
出成形し、圧力検出室J5となる凹部にオイルJ7が注
入された樹脂ケースJ2とハウジングJ4とを組み付け
ることにより、内部にセンサ素子J6が収納された圧力
検出室J5を形成する。このとき同時に、圧力検出室J
5の外周囲にてケースJ2とハウジングJ4とでOリン
グJ8を押圧しつつ挟み、ケースJ2とハウジングJ4
とをかしめ固定等により組付固定する。こうして、圧力
検出装置の基本構造が作られる。
ようである。即ち、ハウジングJ4の圧力導入孔J10
より導入された圧力は、シールダイヤフラムJ3で受け
られて封入されているオイルJ7に伝えられる。そし
て、このオイルJ7の圧力をセンサ素子J6で検出し、
圧力に比例した電気信号を出力するようになっている。
出動作において、オイルJ7が圧力検出室J5から漏れ
ると、圧力が伝達されなくなり、故障に至る。そのた
め、この種の圧力検出装置においては、OリングJ8に
よる、圧力検出室J5の気密確保即ちオイルJ7のシー
ル確保は、重要である。ここで、図5(b)に、図5
(a)中のA部拡大図を示し、図5(c)にOリングJ
8単体の径方向断面を示す。
に、樹脂ケースJ2とハウジングJ4におけるOリング
J8を挟みつける各シール面J21、J41の面粗度
(面粗さ)、平面度、及び、両シール面J21、J41
により圧縮されたOリングJ8の圧縮率により、確保さ
れている。ここで、面粗度(面粗さ)及び平面度はJI
Sに基づく値として、一般的に、それぞれ、12.5S
以下、0.05mm以下に設定される。
(D1−D2)/D1(%)で示される値として、一般
的に10〜30%に設定される。なお、D1はOリング
J8の径方向断面における直径、D2は上記両シール面
J21、J41により圧縮されたOリングJ8の径方向
断面における圧縮方向の直径である。
1、J41の平面度により変化する。シール面が波打っ
ていると、OリングJ8円周上での圧縮率が、各部で異
なってしまい、圧縮率のばらつきが大きくなってしま
う。このため、各シール面をできるだけ平らにすること
が重要となる。
ール面J41は、ハウジングJ4に溶接された金属の板
材で形成されているため、面粗度及び平面度共、満足し
やすいが、樹脂ケースJ2側のシール面J21は、樹脂
で形成されているため、その成形状態により、面粗度及
び平面度が左右されやすい。このように、Oリング封止
タイプの圧力検出装置においては、樹脂成形された樹脂
ケース側のOリングシール面にて、良好な面粗度及び平
面度を安定して実現しにくい状況となっている。
射出成形された第1のケースを第2のケースに組み付け
ることにより圧力検出室を形成すると共に、圧力検出室
の外周囲にて第1のケースと第2のケースとで圧力検出
室を気密封止するためのOリングを挟むように組み付け
てなるOリング封止タイプの圧力検出装置において、樹
脂成形された第1のケース側のOリングシール面にて、
良好な面粗度及び平面度を安定して実現することを目的
とする。
め、本発明者は、Oリング封止タイプの圧力検出装置の
製造方法のうち、樹脂を成形型内に射出することにより
第1のケースを射出成形する工程(第1のケース成形工
程)について、鋭意検討を行った。
る成形型の一般的な概略断面構成を図6(a)に示す。
この成形型J20は、複数個(図示例では4個)の分割
型J21〜J24を合致させてなるもので、上記図5
(a)に示した樹脂ケースJ2に対応した形状を有す
る。
実な流し込み及びインサートモールドされるコネクタピ
ンJ1の曲がり防止を容易にするという考えから、成形
型J20の上部に樹脂を射出するためのゲート(樹脂注
入口)GTが設けられている。また、図6(a)中、J
25は、成形型J20において第1のケースJ2のOリ
ングJ8を挟むシール面J21に対応する面(シール対
応面)である。
内に保持した状態で、ゲートGTから型内の下方に向け
て溶融状態の樹脂を射出し、成形型J20内に樹脂を充
填する。そして、成形型J20内部の樹脂が固まった
ら、各分割型J21〜J24を、互いに分離させ、出来
上がった第1のケースJ2を取り出す。
おける樹脂の流れについて、シミュレーションを行っ
た。これによる樹脂の流れの様子を図6(b)に示す。
それによれば、上方から下方へ射出された樹脂は、ゲー
トGTと対向する面により方向転換して、成形型J20
におけるシール対応面J25に対し、射出された樹脂が
垂直に近い斜め方向(もしくは垂直方向)から衝突す
る。
れた第1のケースJ2において、シール面J21がうね
りやすくなるため、良好な面粗度及び平面度を安定して
実現しにくい。特に、樹脂中に、補強等の目的でガラス
繊維が含有されている場合には、ガラス繊維の熱膨張の
影響から、樹脂が固まる際の収縮率が異なるため、シー
ル面J21の平面度が悪化しやすい。
討結果から、ゲートの位置を変更することにより、成形
型におけるシール対応面への射出樹脂の衝突を緩和させ
るという考えに基づいてなされたものである。
のケース成形工程において、成形型(200)として、
第1のケース(3)のOリング(12)を挟むシール面
(13a)に対応する該成形型のシール対応面(20
5)に対し、射出された樹脂が略平行に流れるような位
置に、樹脂射出用のゲート(GT)を設けたものを用い
ることを特徴としている。
に比べて、成形型(200)におけるシール対応面(2
05)への樹脂の衝突を緩和させることができるため、
樹脂成形された第1のケース(3)のシール面(13
a)にて、従来よりも良好な面粗度及び平面度を安定し
て実現することができる。
な手段を提供するもので、第1のケース(3)を軸一端
側にて第2のケース(7)と組み付けられる柱状成形体
とし、第1のケースのシール面(13a)を第1のケー
スの軸一端側の端面に対して平行な面とした場合、ゲー
ト(GT)を、成形型(200)において、シール対応
面(205)をその面内にて延長した面と直交する面
(206)に形成したことを特徴としている。
(200)におけるシール対応面(205)に対して平
行となるように、ゲート(GT)を形成することができ
るため、射出された樹脂を該シール対応面に対し略平行
に流れやすくすることができる。
の型装置に係るもので、型装置に備えられる成形型(2
00)において、第1のケース(3)のOリング(1
2)を挟むシール面(13a)に対応するシール対応面
(205)に対し略平行に樹脂を射出可能な位置に、ゲ
ート(GT)を設けたものとしたことを特徴としてお
り、第1のケース成形工程に好適な型装置を提供するこ
とができる。
請求項5の発明のように、ゲート(GT)を1箇所のみ
設けることが好ましい。これは、ゲートが2箇所以上あ
ると、それらゲートから流れてくる樹脂が成形型内にて
互いに出会ってぶつかる。すると、この樹脂が出会う部
分(ウェルド)の面粗さがあれやすいし、その部分の強
度が落ちる可能性がある。よって、ゲートは1箇所のみ
に設けた方が有利である。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
について説明する 図1は、本発明の実施形態に係る圧
力検出装置100の全体概略を示す断面図である。圧力
検出装置100は、例えば車両に搭載されブレーキ油圧
や高圧力の燃料圧を検出するものとして適用可能であ
る。
体等よりなるセンサ素子(集積化センサ素子)1は、ガ
ラス製の台座2に陽極接合され、コネクタケース(本発
明でいう第1のケース)3の凹部にシリコンゴム等の接
着剤にて固定されている。コネクタケース3は、樹脂の
型成形(射出成形)により作られた段付き円柱状のもの
で、その内部には、電気信号を出力するためのコネクタ
ピン4が、インサートモールドにより一体成形されて保
持されている。
(図1中、上側)に、コネクタピン4の一端側を例えば
ワイヤハーネスを介して外部回路(車両のECU等)に
電気的に接続するための接続部3aを有する。また、コ
ネクタケース3の軸他端側(図1中、下側)に形成され
た凹部では、コネクタピン4の他端側がシリコンゴム等
の界面シール剤5にて封止されている。
センサ素子1は、コネクタピン4の他端側とワイヤボン
ディング等により形成されたボンディングワイヤ6を介
して電気的に接続され、センサ素子1からの電気信号
は、ボンディングワイヤ6からコネクタピン4を介し
て、上記外部回路へ伝達されるようになっている。
7は、被測定圧(検出圧力)が導入される圧力導入孔7
bと装置を適所に固定するためのネジ部7cとを有する
金属製(例えば炭素鋼にめっきを施したもの等)の本体
部7aを備える。更に、ハウジング7は、薄い金属(例
えばSUS等)製のシールダイヤフラム8と金属(例え
ばSUS等)製の押さえ部材(リングウェルド)9が本
体部7aに全周溶接され、圧力導入孔7bの一端に気密
接合されたものとなっている。
しめ等の方法にて組み付けられて固定されており、コネ
クタケース3の凹部とハウジング7のシールダイヤフラ
ム8との間で、圧力検出室10が構成されている。この
圧力検出室10には圧力伝達媒体であり封入液であるオ
イル11が封入され、シールダイヤフラム8及び上記界
面シール剤5により液封構造を構成している。
て、圧力検出室10を気密封止するためのSi(シリコ
ン)ゴム等の弾性材料よりなるOリング12が、コネク
タケース3の凹部側(軸一端側)の端面のうち圧力検出
室10の外周囲に位置する部位に形成された溝部(Oリ
ング溝)13内に収納され、配設されている。溝部13
は、Oリング12の外周形状に対応した形状を有するリ
ング状のものである。
リング近傍の拡大断面図)である。図2に示す様に、溝
部13の底面13aは、コネクタケース(第1のケー
ス)3の凹部側(軸一端側)の端面に平行な面であり、
コネクタケース3のOリング12を挟むシール面に相当
する。また、ハウジング7の押さえ部材9の表面9a
は、ハウジング(第2のケース)7側のシール面に相当
し、本例では、対向するコネクタケース3のシール面1
3aと略平行となっている。
a、13aにより挟まれることで溝部13内に収納され
ており、両シール面9a、13aにより、両シール面9
a、13aが対向する方向へ圧縮されるように押圧され
ている。これによって、単体では径方向断面が円形状を
なすOリング12は、図2に示す様に変形した形で両シ
ール面9a、13aに密着するため、圧力検出室10の
気密確保がなされ、オイル11のシールが確保される。
ようである。この圧力検出装置100は、ハウジング7
を介して例えば車両の燃料配管に取り付けられ、この状
態で、ハウジング7の圧力導入孔7bより導入された圧
力は、シールダイヤフラム8で受けられ、圧力検出室1
0に封入されているオイル11に伝えられる。そして、
このオイル11の圧力はセンサ素子1で検出され、セン
サ素子1からは、圧力に比例した電気信号が出力され
る。この出力信号は、ボンディングワイヤ6からコネク
タピン4を介して、上記外部回路へ伝達される。
製造方法について説明する。まず、コネクタケース3を
例えばガラス繊維が含有(例えば30重量%)されたP
PS(ポリフェニレンサルファイド)等の熱可塑性樹脂
等を用いて型成形するのである(第1のケース成形工
程)が、この第1のケース成形工程に用いる型装置(樹
脂成形機)を図3に示す。図3は該型装置における成形
型200の概略断面構成を示す図である。
コネクタケース3の外形に対応した形状を有し、コネク
タケース3の接続部3a側(軸他端側)に対応する第1
の分割型201と、コネクタケース3の側面に対応する
第2の分割型202及び第3の分割型203と、コネク
タケース3の凹部側(軸一端側)に対応する第4の分割
型204とから構成されている。なお、この分割形態は
一例を示すもので、適宜変更自由である。
ケース3の凹部及び該凹部の外周囲に位置する溝部13
を形成するためのものである。そして、この第4の分割
型204において、コネクタケース(第1のケース)3
のシール面13aに対応する面が、シール対応面205
として形成されている。
3には、溶融状態の樹脂を成形型200内部に射出する
ためのゲート(注入ゲート)GTが設けられている。こ
のゲートGTは、成形型200におけるシール対応面2
05に対し、射出された樹脂が略平行に流れるような位
置に設けられている。本例では、ゲートGTは、合致し
た成形型200においてシール対応面205をその面内
にて延長した面と直交する面(ゲート形成面)206に
形成されている。
ケース3の成型時においてコネクタピン4をインサート
モールドする際に、コネクタピン4を挿入して固定して
おくための挿入孔が設けられている。そして、これら第
1〜第4の分割型201〜204は、図示しない型装置
の油圧やモータ等により、互いに分離、合致するように
移動可能となっている。
では、まず、固定された第1の分割型201の上記挿入
孔にコネクタピン4を挿入して固定する。次に、第1の
分割型201に対して、第4の分割型204を図3中の
白抜き矢印Y1方向からコネクタピン4に接するまで降
ろし、第4の分割型204によってコネクタピン4を押
さえて固定する。
3を、横方向(図3中の白抜き矢印Y2方向)から、コ
ネクタケース3の外形に対応した所定位置(例えば第1
及び第4の分割型201、204に接する位置)まで移
動させる。こうして、第1〜第4の分割型201〜20
4が合致し、コネクタケース3の外形に対応した形態の
成形型200が出来上がる。
樹脂(PPS等)を成形型200内部に注入する。そし
て、成形型200内部の樹脂が固まったら、第1〜第4
の分割型201〜204を、互いに分離するように移動
させ、出来上がったコネクタケース3を取り出す。ここ
までが第1のケース成形工程である。
ス成形工程における成形型200内の樹脂の流れについ
て、シミュレーションした結果を示す模式図である。本
実施形態によれば、ゲートGTから射出された樹脂は、
図4中の複数個の矢印に示す様に、成形型200におけ
るシール対応面205に対して略平行に流れる。そのた
め、上記図6(a)及び(b)に示した従来の射出成形
に比べて、成形型200におけるシール対応面205へ
の樹脂の衝突を緩和させることができる。
端側にてハウジング7と組み付けられる柱状成形体と
し、コネクタケース3のシール面13aをコネクタケー
ス3の軸一端側の端面に対して平行な面としている。こ
のようなコネクタケース3の構成を採用した場合、ゲー
トGTを成形型200における上記ゲート形成面206
に設ければ、射出の方向をシール対応面205に対して
平行とできるから、射出された樹脂をシール対応面20
5に対し略平行に流れやすくできる。
向を従来とは異なるものとしても、従来と同様、型内に
おける樹脂の下方への確実な流し込み及びインサートモ
ールドされるコネクタピン4の曲がり防止は、十分に達
成できることが実験的に確認されている。
う。射出形成されたコネクタケース3の凹部に台座2、
センサ素子1を配設し、センサ素子1とコネクタピン4
とをボンディングワイヤ6により結線した後、Oリング
12を溝部13内部に配置する。そして、コネクタケー
ス3のセンサ素子1側を上にして、コネクタケース3の
凹部の上方から、ディスペンサ等によりオイル11を一
定量注入する。
されたハウジング7を、上から水平を保ったままコネク
タケース3に嵌合するように降ろし、コネクタケース3
の軸一端側の端面とハウジング7の押さえ部材9とが十
分接するまで押さえ、ハウジング7の端面7dを全周か
しめて固定する。こうして、コネクタケース3とハウジ
ング7とが組み付けられ、圧力検出室10が形成され
る。
材9とが十分接するまで押さえる際に、同時に、押さえ
部材9は、溝部13を覆いつつOリング12を押圧す
る。それにより、上記したOリング12によるオイル1
1のシール確保がなされる。こうして、コネクタケース
3とハウジング7とによってOリング12が挟まれ、圧
力検出室10が、その外周囲にてシールされる。ここま
でが、組付工程である。
オイル11には、気泡が混在する状態となるが、上記組
付工程後、上記の特開平7−243926号公報に記載
されているように、圧力を圧力導入孔7bから印加する
等によって気泡を除くことができる。こうして、図1に
示す圧力検出装置100が完成する。
ば、従来のゲートの位置に比べて、成形型200におけ
るシール対応面205への樹脂の衝突を緩和させること
ができるため、樹脂成形されたコネクタケース(第1の
ケース)3のシール面13aにて、従来よりも良好な面
粗度及び平面度を安定して実現することができる。
目的でガラス繊維が含有されている場合には、ガラス繊
維の熱膨張の影響から、樹脂が固まる際の収縮率が異な
るため、第1のケースのシール面の平面度が悪化しやす
い傾向にあるが、本実施形態は、このような場合に特に
有効である。勿論、ガラス繊維を含まない樹脂でコネク
タケース3を射出成形しても良い。
たPPSによってコネクタケース(第1のケース)3を
形成した場合、従来の第1のケースのシール面におい
て、面粗度は9.3S、平面度は0.05mm、であっ
たのに対し、本実施形態のシール面13aにおいては、
面粗度は1.8S、平面度は0.02mm、となり、本
実施形態では、良好な面粗度及び平面度を安定して実現
することができた。
タイプの圧力検出装置において、コネクタケース(第1
のケース)3を樹脂により成形するための成形型200
を有する型装置であって、成形型200が、そのシール
対応面205に対し、略平行に樹脂を射出可能な位置に
ゲートGTを有したことを特徴とする圧力検出装置用の
型装置が提供される。
GTからの樹脂の射出方向がシール対応面J25に直角
または交差する方向になっていたのに対し、本実施形態
では、該射出方向がシール対応面205に略平行となる
ようにゲートGTの位置を変更することで、シール対応
面205に略平行に樹脂が流れるようにしたことを主た
る特徴とするものである。
2箇所に設けられていたが、より望ましくは、図7に示
す他の例のようにゲートGTを1箇所のみ設けることが
好ましい。これは、ゲートが2箇所以上あると、それら
ゲートから流れてくる樹脂が成形型内にて互いに出会っ
てぶつかる。すると、この樹脂が出会う部分(ウェル
ド)の面粗さがあれやすいし、その部分の強度が落ちる
可能性がある。よって、ゲートGTは1箇所のみに設け
た方が有利である。
略断面図である。
の概略断面図である。
である。
面図、(b)は(a)中のA部拡大図、(c)はOリン
グ単体の径方向断面図である。
形型の概略断面図、(b)は(a)に示す成形型内の樹
脂の流れを示す模式図である。
ある。
グ、10…圧力検出室、12…Oリング、13a…コネ
クタケースのシール面(溝部の底面)、200…成形
型、205…シール対応面、206…ゲート形成面、G
T…ゲート。
Claims (5)
- 【請求項1】 樹脂を成形型(200)内に射出するこ
とにより、第1のケース(3)を射出成形する第1のケ
ース成形工程と、 前記第1のケースを第2のケース(7)に組み付けるこ
とにより、センサ素子(1)が収納された圧力検出室
(10)を形成すると共に、前記圧力検出室の外周囲に
て前記第1のケースと前記第2のケースとで前記圧力検
出室を気密封止するためのOリング(12)を挟むよう
にする組付工程と、を有する圧力検出装置の製造方法に
おいて、 前記第1のケース成形工程では、前記成形型として、前
記第1のケースの前記Oリングを挟むシール面(13
a)に対応する前記成形型のシール対応面(205)に
対し、前記射出された樹脂が略平行に流れるような位置
に、樹脂射出用のゲート(GT)が設けられているもの
を用いることを特徴とする圧力検出装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記第1のケース(3)は柱状に成形さ
れるものであって、その軸一端側にて前記第2のケース
(7)と組み付けられるものであり、 前記シール面(13a)は、前記第1のケースの前記軸
一端側の端面に対して平行な面であり、 前記ゲート(GT)は、前記成形型(200)におい
て、前記シール対応面(205)をその面内にて延長し
た面と直交する面(206)に形成されていることを特
徴とする請求項1に記載の圧力検出装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記樹脂として、ガラス繊維が含有され
たものを用いることを特徴とする請求項1または2に記
載の圧力検出装置の製造方法。 - 【請求項4】 第1のケース(3)と第2のケース
(7)とを組み付けることにより形成される圧力検出室
(10)と、該圧力検出室内に設けられたセンサ素子
(1)とを備え、前記圧力検出室の外周囲に、前記第1
のケースと第2のケースとにより挟まれたOリング(1
2)を配設することによって前記圧力検出室を気密封止
するようにした圧力検出装置において、前記第1のケー
スを樹脂により成形するための成形型(200)を有す
る型装置であって、 前記成形型は、前記第1のケースの前記Oリングを挟む
シール面(13a)に対応する前記成形型のシール対応
面(205)に対し、略平行に樹脂を射出可能な位置
に、樹脂射出用のゲート(GT)が設けられたものであ
ることを特徴とする圧力検出装置用の型装置。 - 【請求項5】前記ゲート(GT)は1箇所のみ設けられ
ていることを特徴とする請求項4に記載の圧力検出装置
用の型装置。
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