JP7487671B2

JP7487671B2 - 物理量センサの固定構造

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Publication number: JP7487671B2
Application number: JP2021002799A
Authority: JP
Inventors: 圭介福地
Original assignee: Proterial Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2024-05-21
Anticipated expiration: 2041-01-12
Also published as: JP2022108023A; CN114764008A; US20220221361A1

Description

本発明は、物理量センサの固定構造に関する。

従来、車両には、種々の物理量を検出する物理量センサが搭載されている。例えば特許文献１には、内燃機関の吸気管内の温度や圧力を検出するための温度センサ一体型圧力センサ装置が記載されている。

この温度センサ一体型圧力センサ装置は、圧力センサセル及び温度センサと、圧力センサ端子と、温度センサ端子と、これらを収容する樹脂製のケースとを備えている。ケースは、オーバーモールドの樹脂材とプリモールドの樹脂材とからなる。温度センサは、温度検出素子と、温度センサ端子に電気的に接続されるリード線を有しており、リード線がプリモールド内で温度センサ端子に接続されている。温度検出素子は、吸気管に流入して来た異物と衝突を防ぐためのガードの内側に配置され、リード線は、ガードの内側でプリモールドから導出されている。温度検出素子は、プリモールドから導出されたリード線により、ガードに非接触で支持されている。

特開２０２０－１８０９４４号公報

特許文献１に記載の温度センサ一体型圧力センサ装置では、温度センサの温度検出素子がリード線によって支持されているので、例えば内燃機関の振動により温度検出素子に振れが発生しやすく、センサ装置の取り付け位置等によっては耐久性への懸念が生じる。また、例えば温度センサにより電動モータや電線等の発熱部位の温度を検出する場合には、振動によって温度検出素子と発熱部位との間隔が変化することにより、温度の検出精度が低下してしまうおそれもある。

そこで、本発明は、物理量を検出する検出部及びリード線を有する物理量センサを、リード線が接続される導電性支持部材に対して支持剛性を高めて支持することが可能な物理量センサの固定構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、物理量を検出する検出部及び前記検出部に接続された複数のリード線を有する物理量センサを、前記複数のリード線がそれぞれ接続される複数の導電性支持部材に対し、前記物理量センサを保持する保持器によって固定する物理量センサの固定構造であって、前記保持器は、前記物理量センサの少なくとも一部を収容する収容部が形成された本体部材と、前記収容部の一部を覆う蓋部材とを有する、物理量センサの固定構造を提供する。

本発明に係る物理量センサの固定構造によれば、導電性支持部材に対する物理量センサの支持剛性を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る物理量センサの固定構造が適用された保持器一体型物理量検出装置を示す斜視図である。図１のＡ－Ａ線断面図である。（ａ）及び（ｂ）は、組み立て工程を示す斜視図である。（ａ）及び（ｂ）は、物理量センサを保持する保持器の本体部材の正面図及び側面図である。（ａ）は、図４（ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（ｂ）は、図４（ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る物理量センサの固定構造が適用された保持器一体型物理量検出装置を示す斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、組み立て工程を示す斜視図である。図４（ａ）及び（ｂ）は、物理量センサを保持する保持器の本体部材の正面図及び側面図である。図５（ａ）は、図４（ａ）のＢ－Ｂ線断面図、図５（ｂ）は、図４（ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

本実施の形態に係る物理量センサの固定構造は、物理量センサを保持器によって複数の導電性支持部材に対して固定するものである。また、本実施の形態では、一例として、物理量センサが温度を検出するサーミスタ１である場合について説明するが、物理量センサが例えば熱電対であってもよい。また、物理量センサとしては、温度を物理量として検出するものに限らず、例えば磁界の強度を検出する磁界センサであってもよい。

サーミスタ１は、温度を検出する検出部１０、及び検出部１０に接続された複数のリード線１１，１２を有している。検出部１０は、図２に示すように、平板状の金属酸化物焼結体１００と、金属酸化物焼結体１００を挟む一対の電極板１０１，１０２と、金属酸化物焼結体１００及び一対の電極板１０１，１０２を封止する封止体１０３とを有して構成されている。封止体１０３は、例えばガラス封止材からなり、楕円球状に形成されている。ただし、封止体１０３の材質や形状はこれに限らず、適宜のものを用いることができる。

サーミスタ１のリード線１１，１２は、例えば錫めっき銅線等の線状の良導電性金属からなり、それぞれの一端部が検出部１０の一対の電極板１０１，１０２に接続されている。リード線１１，１２は、図３（ａ）に示すように、それぞれ４箇所の屈曲部１１１～１１４，１２１～１２４で屈曲されている。

サーミスタ１は、樹脂製の保持器２に保持されている。保持器２は、サーミスタ１の少なくとも一部を収容する収容部３０が形成された本体部材３と、収容部３０の一部を覆う蓋部材４とを有し、全体として直方体状に形成されている。本体部材３及び蓋部材４は、それぞれ射出成形された樹脂からなる成形体である。なお、本体部材３の樹脂材料としては、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを用いることが好ましく、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを用いることがより好ましい。

保持器２は、複数の導電性支持部材５１，５２に対し、サーミスタ１を固定している。複数の導電性支持部材５１，５２は、例えばコネクタの端子であるが、これに限らず、例えば制御装置等の電子機器のケースから一部が外部に突出したワイヤであってもよい。導電性支持部材５１，５２は、サーミスタ１のリード線１１，１２よりも断面積が大きい棒状の金属導体からなり、リード線１１，１２よりも高い剛性を有し、互いに平行に延在している。

サーミスタ１のリード線１１，１２は、検出部１０に接続された一端部とは反対側の他端部が導電性支持部材５１，５２にそれぞれ接続されている。リード線１１，１２は、例えば溶接によって導電性支持部材５１，５２に接続されるが、半田付け又は加締めによってリード線１１，１２を導電性支持部材５１，５２に接続してもよい。

以下、リード線１１，１２のうち、一方のリード線１１を第１のリード線１１といい、他方のリード線１２を第２のリード線１２という。また、導電性支持部材５１，５２のうち、第１のリード線１１に接続される導電性支持部材５１を第１の導電性支持部材５１といい、第２のリード線１２に接続される導電性支持部材５２を第２の導電性支持部材５２という。

本体部材３には、図４に示すように、検出部１０を収容する凹部３００と、第１のリード線１１の少なくとも一部を収容する第１の凹溝３０１と、第２のリード線１２の少なくとも一部を収容する第２の凹溝３０２と、第１の凹溝３０１と第２の凹溝３０２とを連通させる連通溝３１とが形成されている。このうち、凹部３００と第１及び第２の凹溝３０１，３０２とは、互いに連通して収容部３０を構成している。なお、連通溝３１は、本体部材３に形成されていなくともよい。

凹部３００は、図２及び図３（ａ）に示すように、検出部１０の封止体１０３の外形に沿うように湾曲した半球状の底側部分３００ａと、底側部分３００ａよりも開口側の開口側部分３００ｂとからなり、開口側部分３００ｂが本体部材３の平坦な上面３ａに開口している。底側部分３００ａと開口側部分３００ｂとの境界部には段差面３００ｃが形成されており、凹部３００における開口側部分３００ｂの内径は、段差面３００ｃの内径（底側部分３００ａの最大内径）よりも大きく形成されている。

本実施の形態では、第１及び第２の凹溝３０１，３０２が第１及び第２のリード線１１，１２のそれぞれの一部を収容しており、第１のリード線１１と第１の導電性支持部材５１、及び第２のリード線１２と第２の導電性支持部材５２が、保持器２の外部で接続されている。

本体部材３には、図３（ａ）に示すように、第１の導電性支持部材５１の一端部が収容される第１の嵌合穴３２１、及び第２の導電性支持部材５２の一端部が収容される第２の嵌合穴３２２が形成されている。本体部材３は、第１及び第２の嵌合穴３２１，３２２に第１及び第２の導電性支持部材５１，５２が嵌合することで、第１及び第２の導電性支持部材５１，５２に固定されている。第１の導電性支持部材５１には、第１の嵌合穴３２１からの抜け止めのための突起５１１，５１２が設けられている。また、第２の導電性支持部材５２には、第２の嵌合穴３２２からの抜け止めのための突起５２１，５２２が設けられている。

第１及び第２の嵌合穴３２１，３２２は、第１及び第２の導電性支持部材５１，５２の長手方向に対して垂直な本体部材３の側面３ｂに開口しており、第１及び第２の凹溝３０１，３０２も、この側面３ｂに開口している。第１及び第２のリード線１１，１２は、第１及び第２の導電性支持部材５１，５２に接続される先端部が、第１及び第２の凹溝３０１，３０２における側面３ｂ側の端部から保持器２の外部に導出されている。本体部材３における第１及び第２の導電性支持部材５１，５２と第１及び第２の凹溝３０１，３０２との間の部分は、第１及び第２の導電性支持部材５１，５２と第１及び第２の凹溝３０１，３０２とを区画する隔壁部３３１，３３２となっている。

収容部３０（凹部３００ならびに第１及び第２の凹溝３０１，３０２）は、保持器２の近傍における第１及び第２の導電性支持部材５１，５２の並び方向及び長手方向に対して垂直な所定の方向（図４（ａ）の紙面に垂直な手前方向）に向かって開放されている。収容部３０に収容されたサーミスタ１の第１及び第２のリード線１１，１２は、蓋部材４によって第１及び第２の凹溝３０１，３０２から抜け止めされている。

蓋部材４は、平板状の板部４０と、板部４０の長手方向（第１及び第２の導電性支持部材５１，５２の並び方向）の両端部から長手方向に対して垂直な方向に延出された一対の腕部４１，４２とを有している。板部４０は、第１及び第２の凹溝３０１，３０２を覆っている。腕部４１，４２には、本体部材３への係止のための係止突起４１１，４２１がそれぞれ設けられている。

本体部材３には、蓋部材４を収容する蓋部材収容部３４が形成されている。蓋部材収容部３４は、図５（ｂ）に示すように、蓋部材４の板部４０を収容する凹所３４０、及び腕部４１，４２をそれぞれ収容する溝部３４１，３４２からなる。溝部３４１，３４２には、係止突起４１１，４２１を係止する係止面３４１ａ，３４２ａがそれぞれ形成されている。第１及び第２の凹溝３０１，３０２は、凹所３４０の底面３４０ａから窪むように形成されている。なお、底面３４０ａからの第１及び第２の凹溝３０１，３０２の深さは、第１及び第２のリード線１１，１２の太さよりも深く形成されている。第１及び第２の凹溝３０１，３０２に収容された第１及び第２のリード線１１，１２は、蓋部材４の板部４０に接していてもよいが、接していなくともよい。

サーミスタ１の検出部１０は、凹部３００内で硬化性樹脂２０により本体部材３に固定されている。硬化性樹脂２０としては、エポキシ樹脂を好適に用いることができ、特に熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上のエポキシ樹脂を用いることがより好ましい。なお、硬化性樹脂２０の一部が第１及び第２の凹溝３０１，３０２に浸入していてもよく、凹所３４０の底面３４０ａと蓋部材４の板部４０との間に浸入していてもよい。

次に、保持器２及びその周辺部の組み立て手順について説明する。この組み立て手順は、本体部材３の収容部３０にサーミスタ１を収容する第１収容工程と、本体部材３の蓋部材収容部３４に蓋部材４を収容する第２収容工程と、サーミスタ１の検出部１０が収容された凹部３００に硬化前の液状の硬化性樹脂２０を注入する注入工程と、本体部材３の第１及び第２の嵌合穴３２１，３２２に第１及び第２の導電性支持部材５１，５２を嵌合する嵌合工程と、第１及び第２のリード線１１，１２を第１及び第２の導電性支持部材５１，５２に接続する接続工程とを有する。なお、これらの工程の順序としては、第１収容工程を第２収容工程及び注入工程よりも先に行うこと以外には特に制限はない。

この組み立て手順により、サーミスタ１及び保持器２を備え、第１及び第２の導電性支持部材５１，５２に対してサーミスタ１が保持器２によって固定された保持器一体型物理量検出装置６が得られる。

（実施の形態の効果）
以上説明した本発明の実施の形態によれば、次に述べる効果が得られる。

（１）サーミスタ１は、本体部材３の収容部３０に収容され、収容部３０の少なくとも一部が蓋部材４に覆われるので、サーミスタ１が収容部３０から抜け止めされて保持器２に保持される。これにより、サーミスタ１の検出部１０が第１及び第２のリード線１１，１２のみによって支持される場合に比較して、支持剛性を高めることが可能となる。

（２）収容部３０は、サーミスタ１の検出部１０を収容する凹部３００と第１及び第２のリード線１１，１２を収容する第１及び第２の凹溝３０１，３０２とを有しているので、サーミスタ１の保持を確実に行うことができる。

（３）凹部３００ならびに第１及び第２の凹溝３０１，３０２は、第１及び第２の導電性支持部材５１，５２の並び方向に対して垂直な所定の方向に向かって開放されているので、第１収容工程において本体部材３の収容部３０にサーミスタ１を容易に収容できると共に、第１及び第２のリード線１１，１２を第１及び第２の導電性支持部材５１，５２のそれぞれに沿わせることができ、これらの接続が容易となる。

（４）第１及び第２のリード線１１，１２は、検出部１０とは反対側の先端部が第１及び第２の凹溝３０１，３０２から保持器２の外部に導出されて第１及び第２の導電性支持部材５１，５２に接続されるので、サーミスタ１を保持器２に保持した状態で第１及び第２のリード線１１，１２と第１及び第２の導電性支持部材５１，５２とを接続する作業を着実に行うことができる。

（５）本体部材３の第１及び第２の嵌合穴３２１，３２２に第１及び第２の導電性支持部材５１，５２を嵌合することにより、本体部材３と第１及び第２の導電性支持部材５１，５２との固定を容易に行うことができる。

（６）本体部材３が第１及び第２の凹溝３０１，３０２の端部と第１及び第２の嵌合穴３２１，３２２とを区画する隔壁部３３１，３３２を有することにより、第１及び第２の嵌合穴３２１，３２２に第１及び第２の導電性支持部材５１，５２を嵌合した際に、本体部材３に割れ等が発生することが防止される。

（７）サーミスタ１の検出部１０は、凹部３００内で硬化性樹脂２０によって固定されているので、検出部１０を強固に本体部材３に固定することができる。また、凹部３００は、検出部１０の封止体１０３の外形に沿う底側部分３００ａと、底側部分３００ａよりも内径が大きい開口側部分３００ｂとを有するので、底側部分３００ａによって検出部１０の位置決めが確実になされると共に、段差面３００ｃよりも開口側の部分における封止体１０３の周囲に硬化性樹脂２０を確実に行き渡らせることができる。

（８）蓋部材４は、第１及び第２の凹溝３０１，３０２を覆う平板状の板部４０を有し、本体部材３には、板部４０を収容する凹所３４０の底面３４０ａから窪むように第１及び第２の凹溝３０１，３０２が形成されているので、蓋部材４による第１及び第２のリード線１１，１２の抜け止めを確実に行うことができる。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］物理量を検出する検出部（１０）及び前記検出部（１０）に接続された複数のリード線（１１，１２）を有する物理量センサ（サーミスタ１）を、前記複数のリード線（１１，１２）がそれぞれ接続される複数の導電性支持部材（５１，５２）に対し、前記物理量センサ（１）を保持する保持器（２）によって固定する物理量センサ（１）の固定構造であって、前記保持器（２）は、前記物理量センサ（１）の少なくとも一部を収容する収容部（３０）が形成された本体部材（３）と、前記収容部（３０）の少なくとも一部を覆う蓋部材（４）とを有する、物理量センサの固定構造。

［２］前記本体部材（３）には、前記検出部（１０）を収容する凹部（３００）と、前記複数のリード線（１１，１２）のそれぞれの少なくとも一部を収容する複数の凹溝（３０１，３０２）とが形成されており、前記凹部（３００）と前記複数の凹溝（３０１，３０２）とが連通している、上記［１］に記載の物理量センサの固定構造。

［３］前記凹部（３００）及び前記複数の凹溝（３０１，３０２）は、前記複数の導電性支持部材（５１，５２）の並び方向に対して垂直な所定の方向に向かって開放されている、上記［２］に記載の物理量センサの固定構造。

［４］前記複数のリード線（１１，１２）は、前記検出部（１０）とは反対側の先端部が前記複数の凹溝（３０１，３０２）から前記保持器（２）の外部に導出されており、前記複数のリード線（１１，１２）のそれぞれの前記先端部が前記保持器（２）の外部で前記複数の導電性支持部材（５１，５２）に接続されている、上記［２］又は［３］に記載の物理量センサの固定構造。

［５］前記本体部材（３）には、前記複数の導電性支持部材（５１，５２）のそれぞれの一端部が収容される複数の嵌合穴（３２１，３２２）が形成されており、前記複数の嵌合穴（３２１，３２２）に前記複数の導電性支持部材（５１，５２）が嵌合することで、前記本体部材（３）が前記複数の導電性支持部材（５１，５２）に固定されている、上記［２］乃至［４］に記載の物理量センサの固定構造。

［６］前記本体部材（３）は、前記複数のリード線（１１，１２）がそれぞれ導出される前記複数の凹溝（３１，３２）の端部と前記複数の嵌合穴（３２１，３２２）とを区画する隔壁部（３３１，３３２）を有する、上記［５］に記載の物理量センサの固定構造。

［７］前記蓋部材（４）は、前記複数の凹溝（３０１，３０２）を覆い、前記検出部（１０）は、前記凹部（３００）内で硬化性樹脂（２０）により固定されている、上記［２］乃至［６］に記載の物理量センサの固定構造。

［８］前記蓋部材（４）は、前記複数の凹溝（３０１，３０２）を覆う平板状の板部（４０）を有し、本体部材（３）には、前記板部（４０）を収容する凹所（３４０）が形成されており、前記複数の凹溝（３０１，３０２）は、前記凹所（３４０）の底面（３４０ａ）から窪むように形成されている、上記［２］乃至［７］に記載の物理量センサの固定構造。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…サーミスタ（物理量センサ）
１０…検出部
１１，１２…リード線
２…保持器
２０…硬化性樹脂
３…本体部材
３０…収容部
３００…凹部
３０１，３０２…凹溝
３２１，３２２…嵌合穴
３３１，３３２…隔壁部
３４…蓋部材収容部
３４０…凹所
３４０ａ…底面
４…蓋部材
４０…板部
５１，５２…導電性支持部材

Claims

物理量を検出する検出部及び前記検出部に接続された複数のリード線を有する物理量センサを、前記複数のリード線がそれぞれ接続される複数の導電性支持部材に対し、前記物理量センサを保持する保持器によって固定する物理量センサの固定構造であって、
前記保持器は、前記物理量センサの少なくとも一部を収容する収容部が形成された本体部材と、前記収容部の少なくとも一部を覆う蓋部材とを有し、
前記本体部材には、前記検出部を収容する凹部と、前記複数のリード線のそれぞれの少なくとも一部を収容する複数の凹溝とが形成されており、前記凹部と前記複数の凹溝とが連通しており、
前記複数のリード線は、前記検出部とは反対側の先端部が前記複数の凹溝から前記保持器の外部に導出されており、
前記複数のリード線のそれぞれの前記先端部が前記保持器の外部で前記複数の導電性支持部材に接続されている、
物理量センサの固定構造。
前記凹部及び前記複数の凹溝は、前記複数の導電性支持部材の並び方向に対して垂直な所定の方向に向かって開放されている、
請求項１に記載の物理量センサの固定構造。
前記本体部材には、前記複数の導電性支持部材のそれぞれの一端部が収容される複数の嵌合穴が形成されており、
前記複数の嵌合穴に前記複数の導電性支持部材が嵌合することで、前記本体部材が前記複数の導電性支持部材に固定されている、
請求項１又は２に記載の物理量センサの固定構造。
物理量を検出する検出部及び前記検出部に接続された複数のリード線を有する物理量センサを、前記複数のリード線がそれぞれ接続される複数の導電性支持部材に対し、前記物理量センサを保持する保持器によって固定する物理量センサの固定構造であって、
前記保持器は、前記物理量センサの少なくとも一部を収容する収容部が形成された本体部材と、前記収容部の少なくとも一部を覆う蓋部材とを有し、
前記本体部材には、前記検出部を収容する凹部と、前記複数のリード線のそれぞれの少なくとも一部を収容する複数の凹溝とが形成されており、前記凹部と前記複数の凹溝とが連通しており、
前記本体部材には、前記複数の導電性支持部材のそれぞれの一端部が収容される複数の嵌合穴が形成されており、
前記複数の嵌合穴に前記複数の導電性支持部材が嵌合することで、前記本体部材が前記複数の導電性支持部材に固定されており、
前記本体部材は、前記複数のリード線がそれぞれ導出される前記複数の凹溝の端部と前記複数の嵌合穴とを区画する隔壁部を有する、
物理量センサの固定構造。
物理量を検出する検出部及び前記検出部に接続された複数のリード線を有する物理量センサを、前記複数のリード線がそれぞれ接続される複数の導電性支持部材に対し、前記物理量センサを保持する保持器によって固定する物理量センサの固定構造であって、
前記保持器は、前記物理量センサの少なくとも一部を収容する収容部が形成された本体部材と、前記収容部の少なくとも一部を覆う蓋部材とを有し、
前記本体部材には、前記検出部を収容する凹部と、前記複数のリード線のそれぞれの少なくとも一部を収容する複数の凹溝とが形成されており、前記凹部と前記複数の凹溝とが連通しており、
前記蓋部材は、前記複数の凹溝を覆い、
前記検出部は、前記凹部内で硬化性樹脂により固定されている、
物理量センサの固定構造。
前記蓋部材は、前記複数の凹溝を覆う平板状の板部を有し、
前記本体部材には、前記板部を収容する凹所が形成されており、
前記複数の凹溝は、前記凹所の底面から窪むように形成されている、
請求項１乃至５の何れか１項に記載の物理量センサの固定構造。