JP6966248B2 - センサーユニット - Google Patents

Description

本発明は、温度検知素子を備えたセンサーユニット、特に、車両のエンジンの吸気道内の吸気温度を検知するセンサーユニットに関する。

特許文献１に記載のエンジン用スロットルボディ装置は、スロットルバルブにより開閉される吸気道を有するスロットルボディにねじ止めされるユニットハウジングに、スロットルボディの側壁を貫通して吸気道に閉じた先端部を臨ませる中空筒体が一体に形成され、この中空筒体の先端内面にセンサ素子を密着させて吸気温センサが収納される。中空筒体の中空部には、吸気温センサの収容後に合成樹脂がポッティングされる。

特許第３９１４１２８号公報

しかしながら、上記合成樹脂は、中空筒体の開口側から有底の先端部側へ流し込まれるため、中空筒体内に存在している空気が先端部側へ送られてしまうことから、センサ素子の周辺に気泡ができやすくなり、また、合成樹脂による充填が不均一となるおそれがある。このため、吸気温の測定の応答性が低くなり、また、製品ごとの充填状態の違いによる測定性能ばらつきが生じやすくなるという問題がある。

そこで本発明は、樹脂剤を充填するときに、中空の筒状体内の空気が先端部に残ることを防ぐことができ、これにより、温度測定の応答性を確保し、測定性能ばらつきを抑えることができる温度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、本発明のセンサーユニットは、ハウジングと、ハウジングから延出した中空の筒状体と、筒状体の延出方向の先端部の内部に配置される温度検知素子とを備え、筒状体は、先端部の壁部を貫通する孔部を有し、筒状体の内部には樹脂剤が充填されていることを特徴としている。
これにより、樹脂剤の充填の際に筒状体の内部の空気を外部へ逃がしやすくなり、特に、先端部側に空気が残ることを防ぐことができるため、筒状体の先端部周辺の温度測定の応答性を確保でき、測定ごとのばらつきを抑えることが可能となる。

本発明のセンサーユニットにおいて、筒状体の内部に樹脂剤が充填されたときも孔部内の通気状態が維持されるように、筒状体の内面における孔部の開口面積と樹脂剤の物性値が設定されていることが好ましい。
これにより、孔部と外部との間の空気の流通が確保できるため、樹脂剤充填の際に筒状体内部に残った空気や気泡を外部へ導きやすくなる。

本発明のセンサーユニットにおいて、孔部は、筒状体の内面における開口面積よりも、外面における開口面積の方が大きいことが好ましい。
これにより、筒状体内に充填した樹脂剤が孔部から外部へ漏れ出ることを抑えることができる。

本発明のセンサーユニットにおいて、筒状体の先端部の内面の延出方向直交断面の面積である第１面積は、温度検知素子の延出方向直交断面の面積である第２面積よりも大きいことが好ましい。
これにより、筒状体の内面と温度検知素子との間に隙間が形成されるため、この隙間による毛細管現象によって、樹脂剤を先端部まで充填させやすくなる。

本発明のセンサーユニットにおいて、第１面積と第２面積との差は、延出方向において先に行くほど小さくなることが好ましい。
これにより、筒状体の内面と温度検知素子との間で毛細管現象を生じさせやすくし、筒状体内の温度検知素子を樹脂剤で確実に囲むことが可能となる。

本発明のセンサーユニットにおいて、温度検知素子の先端面の曲率は、孔部が設けられた壁部の内面の曲率よりも大きいことが好ましい。
これにより、筒状体の内面と温度検知素子との間に隙間が形成されるため、毛細管現象が生じやすくなり、温度検知素子のまわりを樹脂剤で確実に囲むことができる。

本発明のセンサーユニットにおいて、筒状体の先端部は、エンジンの吸気道の内部に配置されることが好ましい。
これにより、エンジンの吸気道の吸気温度を精度良く、かつ、確実に検知することができる。

本発明によると、合成樹脂を充填するときに、中空の筒状体内の空気が先端部に残ることを防ぐことができ、これにより、温度測定の応答性を確保し、測定性能ばらつきを抑えることができる。

本発明の実施形態にセンサーユニットの構成を示す側面図である。 本発明の実施形態にセンサーユニットの構成を示す平面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態における筒状体の断面図であって、図２のＡ−Ａ’線における断面図、（Ｂ）は（Ａ）の先端部を拡大した図である。 本発明の実施形態における筒状体の平面図である。

以下、本発明の実施形態に係るセンサーユニットについて図面を参照しつつ詳しく説明する。図１は本実施形態に係るセンサーユニット１０の構成を示す側面図、図２はセンサーユニット１０の構成を示す平面図である。各図には、基準座標としてＸ−Ｙ−Ｚ座標が示されている。Ｚ方向は、筒状部の延出方向に沿っており、Ｘ−Ｙ面はＺ方向に直交する面である。以下の説明において、Ｚ方向に沿って見た状態を平面視ということがある。また、図１の上下を上下方向として説明するが、センサーユニット１０の姿勢はこれに限定されない。

本実施形態のセンサーユニット１０は、自動二輪車や自動車その他の車両のエンジンに用いられるスロットルボディ（不図示）に取り付けられる。スロットルボディは、不図示のスロットルバルブによって開閉される吸気道を有し、センサーユニット１０は前記吸気道内の吸気温度を電気的に検知する。

図１又は図２に示すように、センサーユニット１０は合成樹脂製のユニットハウジング２０を備えている。ユニットハウジング２０は、ハウジング本体部２２を有しており、ハウジング本体部２２の上部を構成する本体上部２１は、ハウジング本体部２２から側方へ延出した形状となっている。図２に示すように、本体上部２１ の上面には、ねじ孔２３ａ、２３ｂが設けられ、これらを通じてねじをスロットルボディの取り付け面に結合することによって、ユニットハウジング２０がスロットルボディに固定される。

ユニットハウジング２０には、本体上部２１の上面 から上側へ延びる中空の筒状体３０が一体成形されている。この筒状体３０の少なくとも先端部３１が、スロットルボディの側壁に形成された挿通孔から挿入されて、エンジンの吸気道内に配置される。

ユニットハウジング２０には、スロットルバルブの開度を電気的に検知するスロットルセンサ２４が設けられ、スロットルセンサ２４は、連結孔２５によって、スロットルバルブを支持するバルブ軸（不図示）に連結される。

ユニットハウジング２０内には、スロットルセンサ２４及び吸気温センサ４０に共通の回路基板が取り付けられており、この基板上の回路では、スロットルセンサ２４による検知結果からスロットルバルブの開度を算出し、また、吸気温センサ４０による検知結果から吸気温を算出する。

ユニットハウジング２０には角筒形状に形成されたカプラ２６が設けられている。カプラ２６は、角筒形状部分の内側に、上記回路基板に電気的に接続された 複数の端子２７が設けられている。スロットルセンサ２４及び吸気温センサ４０による検知信号、並びに、上記回路による演算結果は、複数の端子２７によって接続された不図示の制御ユニットへ出力される。

図３（Ａ）は筒状体３０の断面図であって、図２のＡ−Ａ’線における断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の先端部３１を拡大した図である。図４は筒状体３０の平面図である。
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、筒状体３０の延出方向（Ｚ方向）の先端部３１には、その上壁部３２を上下に貫通する孔部としてのエア抜き孔３３が設けられている。筒状体３０の内部には、筒状体３０の内面３４に先端面４１ａを接触させるように温度検知素子としてのサーミスタ４１が配置され、さらに、このサーミスタ４１から延びる端子４２が配置されている。サーミスタ４１は吸気道の吸気温度の変化に応じて抵抗値が変化し、この抵抗値の変化は、端子４２に電気的に接続された上記回路において電圧として検知される。

筒状体３０の内部には、まずサーミスタ４１と端子４２が収容され、その後、筒状体３０の下側から、上方向（図３のＢ方向）へ樹脂剤としての合成樹脂４３が充填される。合成樹脂４３としては、非導電性の樹脂剤、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂がある。合成樹脂４３は、充填後に硬化させても良いし、硬化させずに筒状体３０の内部空間を閉止するようにしてもよい。合成樹脂４３の硬化方法は、樹脂剤に合わせて任意に選択でき、自然硬化、２液硬化、加熱硬化などを選択できる。

筒状体３０の内部へ充填された合成樹脂４３は、毛細管現象により、筒状体３０の内面３４とサーミスタ４１の隙間を上方向へ侵入する。この充填においては、筒状体３０内の空気をエア抜き孔３３から外部へ逃がしやすくなっているため、筒状体３０の内面３４とサーミスタ４１の間を合成樹脂４３で満たすことができる。これにより、吸気温センサ４０による温度検知の応答性と検知の安定性を確保することができる。
なお、温度検知素子としては、サーミスタに限定されず、例えば熱電対を用いることもできる。

図３（Ｂ）と図４に示すように、エア抜き孔３３は、平面視円形状をなしており、その開口面積は上に行くほど大きくなるように設定されている。したがって、筒状体３０の内面３４における開口３３ａの面積よりも、外面３５における開口３３ｂの面積の方が大きくなっている。これにより、エア抜き孔３３内に樹脂剤が入っても、外面３５の開口３３ｂから外部へ漏れることを抑えることが可能となる。ここで、例えば、エア抜き孔３３の開口面積として、内面３４における開口３３ａの直径を０．２ｍｍ、外面３５における開口３３ｂの直径を０．６８ｍｍとし、筒状体３０に充填する合成樹脂４３の物性（常温）として、粘性３８００ｍＰａ・ｓ、表面張力１０９×１０^−３Ｎ／ｍとしたとき、外面３５における開口３３ｂからの合成樹脂の漏れが抑えられた。この効果は、開口３３ａの直径を０．２ｍｍ未満としたときにも確認された。さらに、このような効果が得られる所定範囲としては、開口３３ａの直径０．２ｍｍ以下、合成樹脂４３の粘性２０００〜５０００ｍＰａ・ｓ、表面張力５０×１０^−３〜３００×１０^−３Ｎ／ｍが挙げられる。
なお、エア抜き孔３３の開口形状は円形に限定されず、例えば矩形であってもよい。

さらに、筒状体３０の内面３４における開口面積と合成樹脂４３の物性値を、それぞれ上記所定範囲に設定することにより、筒状体３０の内部に合成樹脂４３を充填したときに、筒状体３０とサーミスタ４１との隙間に合成樹脂４３が充填され、かつ、エア抜き孔３３には合成樹脂４３が充填されずに通気状態が維持される。これにより、合成樹脂４３を充填したときの筒状体３０の内部、特に先端部３１において、空気が入り込んだとしても、エア抜き孔３３から外部へ抜けやすくなるため、先端部３１付近には空気が残らず吸気温センサ４０による温度検知の応答性を確保でき、空気が残っていることによって生じる、測定機会ごとのばらつきや製品ごとの性能のばらつきを抑えることができる。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、吸気温センサ４０の先端面４１ａの曲率は、エア抜き孔３３が設けられた上壁部３２における内面３４の曲率よりも大きくなっている。したがって、筒状体３０の上下方向直交断面の面積（第１面積）と吸気温センサ４０の上下方向直交断面の面積（第２面積）とは互いに同一ではなく、かつ、上へ行くほどその差は小さくなる。この構成により、吸気温センサ４０の先端面４１ａを筒状部３０の内面３４に密着させたときに両者の間に隙間が生じ、かつ、この隙間は上に行くほど狭くなるため、樹脂剤を充填したときに毛細管現象を生じさせやすくなる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

以上のように、本発明に係るセンサーユニットは、温度応答性を確保でき、また、測定機会ごとのばらつきや製品ごとの性能ばらつくことを抑えることができる点で有用である。

１０ センサーユニット
２０ ユニットハウジング
２１ 本体上部
２２ ハウジング本体部
２６ カプラ
３０ 筒状体
３１ 先端部
３２ 上壁部
３３ エア抜き孔
３３ａ、３３ｂ 開口
３４ 内面
３５ 外面
４０ 吸気温センサ
４１ サーミスタ（温度検知素子）
４１ａ 先端面
４３ 合成樹脂（樹脂剤）

Claims (5)

1. ハウジングと、
   ハウジングから延出した中空の筒状体と、
   前記筒状体の延出方向の先端部の内部に配置される温度検知素子とを備え、
   前記筒状体は、前記先端部の壁部を貫通する孔部を有し、
   前記筒状体の内部には樹脂剤が充填され、
   前記孔部は、前記筒状体の内面における開口面積よりも、外面における開口面積の方が大きいことを特徴とするセンサーユニット。
2. ハウジングと、
   ハウジングから延出した中空の筒状体と、
   前記筒状体の延出方向の先端部の内部に配置される温度検知素子とを備え、
   前記筒状体は、前記先端部の壁部を貫通する孔部を有し、
   前記筒状体の内部には樹脂剤が充填され、
   前記筒状体の先端部の内面の前記延出方向直交断面の面積である第１面積は、前記温度検知素子の前記延出方向直交断面の面積である第２面積よりも大きく、
   前記第１面積と前記第２面積との差は、前記延出方向において先に行くほど小さくなることを特徴とするセンサーユニット。
3. 前記筒状体の内部に前記樹脂剤が充填されたときも前記孔部内の通気状態が維持されるように、前記筒状体の内面における前記孔部の開口面積と前記樹脂剤の物性値が設定されている請求項１または請求項２に記載のセンサーユニット。
4. 前記温度検知素子の先端面の曲率は、前記孔部が設けられた壁部の内面の曲率よりも大きい請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
5. 前記筒状体の先端部は、エンジンの吸気道の内部に配置される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセンサーユニット。
   

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