JP2021085668A - センサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】圧力センサをボディに対して均一に押し付けることができるセンサユニットを提供すること。【解決手段】センサユニット１は、流体Ｑが通過可能な流路２０１を有するボディ２０に設置して用いられる。このセンサユニット１は、流路２０１を通過する流体Ｑの圧力を検出する圧力センサ２と、圧力センサ２をボディ２０に対して押し付ける板状のブラケット３であって、厚さ方向に貫通し、圧力センサ２が取り付けられるセンサ用孔３１と、センサ用孔３１を介して配置され、厚さ方向に貫通し、ボルト３０が挿入される２つのボルト用孔３２と、ブラケット３をボディ２０に対して位置決めする位置決め部４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、センサユニットに関する。

例えば自動車等の車両に搭載され、油圧の制御を行う油圧制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の油圧制御装置は、オイルが流れる油路を有する油路ボディと、油路内を流れるオイルの圧力を計測する油圧センサと、ボルトを介して油圧センサを油路ボディに押し付けて固定する固定部材とを備える。

特開２０１８−１６９３０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の油圧制御装置では、油路ボディに対する固定部材の位置や姿勢によっては、圧力センサが正確に位置決めされず、圧力センサをボディに対して均一に押し付けることができないという問題があった。圧力センサをボディに対して均一に押し付けることができない場合、圧力センサで計測される圧力が不正確となるおそれがある。

本発明の目的は、圧力センサをボディに対して均一に押し付けることができるセンサユニットを提供することにある。

本発明のセンサユニットの一つの態様は、流体が通過可能な流路を有するボディに設置して用いられるセンサユニットであって、前記流路を通過する前記流体の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサを前記ボディに対して押し付ける板状のブラケットであって、厚さ方向に貫通し、前記圧力センサが取り付けられるセンサ用孔と、前記センサ用孔を介して配置され、厚さ方向に貫通し、ボルトが挿入される２つのボルト用孔とを有するブラケットと、前記ブラケットを前記ボディに対して位置決めする位置決め部とを備えることを特徴とする。

本発明のセンサユニットの一つの態様によれば、圧力センサをボディに対して均一に押し付けることができる。

図１は、本発明のセンサユニットの使用状態を示す斜視図である。 図２は、図１に示すセンサユニットの分解斜視図である。 図３は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、図１に示すセンサユニットが備えるブラケットの平面図である。

以下、図１〜図４を参照して、本発明のセンサユニットの実施形態について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定する。一例として、Ｘ軸とＹ軸を含むＸＹ平面が水平となっており、Ｚ軸が鉛直となっている。本明細書中において、上下方向、水平方向、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

図１に示すように、圧力制御装置１００は、ボディ２０と、ボディ２０に設置されたセンサユニット１とを備える。圧力制御装置１００は、例えば自動車等の車両に搭載され、油圧の制御を行う油圧制御装置として用いられる。
図３に示すように、ボディ２０は、流体Ｑが通過可能な流路２０１を内部に有する。ボディ２０は、例えば、複数枚の板状の部材が重なって組み立てられた組立体で構成される。なお、流体Ｑとしては、特に限定されず、例えば、圧力制御装置１００が自動車用の油圧制御装置として用いられる場合、トランスミッションオイルとすることができる。

センサユニット１は、ボディ２０の上部に設置して用いられる。センサユニット１は、圧力センサ２と、バスバー６と、ケース５と、キャップ８と、ブラケット３と、位置決め部４とを備える。以下、各部の構成について説明する。
圧力センサ２は、流路２０１を通過する流体Ｑの圧力を検出する。圧力センサ２は、回路基板（図示せず）が内蔵されたセンサ本体２３と、センサ本体２３の上部に突出した３本の端子２１と、センサ本体２３の下部に設置された圧力検出素子２４とを有する。

センサ本体２３は、外形形状が円柱状または円盤状をなす部分である。センサ本体２３の外周部には、周方向に沿ったリング状のフランジ部２２が設けられている。本実施形態では、フランジ部２２は、端子２１の軸と直交する方向、すなわち、ＸＹ平面と平行な方向に突出した状態となる。
各端子２１は、Ｚ軸方向に向かって突出しており、センサ本体２３の内部で前記回路基板と電気接続されている。

圧力検出素子２４は、例えば歪ゲージを有し、流体Ｑから作用する力によって、歪ゲージの抵抗値が変化するよう構成される。そして、前記回路基板は、圧力検出素子２４での抵抗値を、流体Ｑの圧力値として変換することができる。図３に示すように、本実施形態では、ボディ２０は、ＸＹ平面と平行な流路２０１につながる側孔２０２がＺ軸方向に沿って設けられている。流路２０１を通過した流体Ｑは、側孔２０２に入り込んで、圧力検出素子２４を押圧することができる。このとき、圧力検出素子２４は、流体Ｑから力を受けて、前記のように流体Ｑの圧力値が検出される。

また、圧力センサ２とボディ２０との間には、リング状のパッキン２０３が側孔２０２と同心状に配置されている。これにより、流体Ｑが圧力センサ２とボディ２０との間から漏出するのを防止することができる。パッキン２０３は、弾性を有し、圧力センサ２とボディ２０との間で圧縮状態となっているのが好ましい。これにより、圧力センサ２とボディ２０との間の液密性が高まり、流体Ｑの漏出防止に寄与する。

圧力センサ２に対してボディ２０と反対側、すなわち、圧力センサ２の上側には、バスバー６が配置される。バスバー６は、線状をなし、導電性を有する金属材料で構成される。バスバー６は、圧力センサ２の各端子２１に電気接続されており、図２に示すように、電流供給用バスバー６Ａと、接地用バスバー６Ｂと、出力用バスバー６Ｃとを含む。電流供給用バスバー６Ａは、圧力センサ２への電流供給に用いられる。接地用バスバー６Ｂは、圧力センサ２の接地に用いられる。出力用バスバー６Ｃは、圧力センサ２の出力に用いられる。電流供給用バスバー６Ａと、接地用バスバー６Ｂと、出力用バスバー６Ｃとは、ＸＹ平面と平行な一方向に等間隔に配置されている。

また、バスバー６には、外部コネクタ（図示せず）が電気接続される。そして、バスバー６と外部コネクタとが電気接続された状態では、電流供給用バスバー６Ａを介して、外部からの電流が圧力センサ２に供給される。また、接地用バスバー６Ｂを介して、圧力センサ２が外部に接地される。また、出力用バスバー６Ｃを介して、圧力センサ２の出力が外部に送信される。

バスバー６は、長さ方向（長手方向）の途中の２箇所に、屈曲または湾曲した曲げ部６３を有する。２つの曲げ部６３のうち、一端側の曲げ部６３１は、曲げ方向がＸ軸回りとなっており、他端側に位置する曲げ部６３２は、曲げ方向がＺ軸回りとなっている。このように、バスバー６は、その長さ方向の一端側をブラケット３の短手方向とし、他端側をブラケット３の長手方向として屈曲または湾曲する形状をなしている。これにより、センサユニット１を、少なくとも面方向において、小型化することができる。

バスバー６は、ケース５の内側で、支持、固定されている。これにより、バスバー６の不本意な変形を防止するとともに、バスバー６を圧力センサ２の各端子２１に対して、より正確に電気接続することができる。
図１、図２に示すように、ケース５は、長尺状をなすブラケット３の長手方向の途中に配置されている。なお、後述するように、ブラケット３は、圧力センサ２をボディ２０に対して押し付ける部材である。また、ケース５は、ブラケット３に固定される固定部５０を有する。これにより、ケース５がブラケット３から離脱するのを防止することができ、よって、バスバー６と圧力センサ２との位置関係を維持する、すなわち、バスバー６と圧力センサ２との電気接続を維持することができる。

固定部５０は、当該固定部５０をＺ軸方向に貫通する中空部５１を有する。中空部５１内では、バスバー６の長さ方向の一端部６４が露出する。中空部５１の下方には、圧力センサ２の一部が収納され、すなわち、各端子６１が露出する。これにより、圧力センサ２の各端子２１と、当該各端子２１に電気接続されるバスバー６とを保護することができ、バスバー６と圧力センサ２とのより確実な電気接続が可能となる。

また、ケース５は、固定部５０から連続して延びるコネクタ部５２を有する。コネクタ部５２には、前記外部コネクタがＸ軸方向負側から挿入される凹部５２１を含む。凹部５２１内では、バスバー６の長さ方向の他端部６５が露出する。これにより、簡単な構成で、前記外部コネクタとの電気接続が可能となる。
ケース５は、樹脂製であるのが好ましい。これにより、センサユニット１全体の軽量化を図ることができる。なお、ケース５を構成する樹脂材料としては、特に限定されず、例えば、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステルを用いることができる。

ケース５の固定部５０には、キャップ８が着脱自在に装着される。キャップ８は、板部８１と、板部８１から厚さ方向下側、すなわち、Ｚ軸方向負側に突出する一対の突出部８２とを有する。
板部８１は、キャップ８がケース５の固定部５０に装着された状態（以下「装着状態」と言う）で、固定部５０の中空部５１を上側から覆うことができる。これにより、中空部５１内に、例えば塵や埃の異物等が入り込むことによる、端子２１同士間のショートや、圧力センサ２の誤作動を防止することができる。

また、中空部５１内において、キャップ８の板部８１と、バスバー６の一端部６４とは離間している、すなわち、非接触状態となっている。これにより、例えば、流路２０１を通過する流体Ｑの圧力変動により圧力センサ２がＺ軸方向に若干移動しても、これに追従して、バスバー６の一端部６４が変形することができる。その際、板部８１は、一端部６４から離間しているため、一端部６４の変形を許容することができる。これにより、バスバー６と各端子２１との電気接続の状態を好適に維持することができる。

一対の突出部８２は、Ｘ軸方向に離間して配置されている。また、各突出部８２は、弾性変形可能な弾性片で構成されている。そして、装着状態で、各突出部８２が固定部５０の内壁部に接触することにより、キャップ８が固定部５０に固定される。これにより、キャップ８の固定部５０からの離脱をより確実に防止することができ、よって、中空部５１内が不本意に露出するのを防止して、中空部５１内を確実に保護することができる。

また、突出部８２は、厚さが板部８１側に向かって漸増する爪８２２を有する。装着状態で、爪８２２は、固定部５０の内壁部に引っ掛かることができる。爪８２２の固定部５０との引っ掛かりと、突出部８２の固定部５０との接触との相乗効果により、キャップ８の固定部５０からの離脱をさらに確実に防止することができる。

キャップ８も、ケース５と同様に、樹脂製であるのが好ましい。これにより、ケース５とともに、センサユニット１全体の軽量化を図ることができる。なお、キャップ８を構成する樹脂材料としては、特に限定されず、例えば、ケース５と同じ樹脂材料を用いることができる。

図１〜図３に示すように、圧力センサ２の上側には、ブラケット３が配置されている。ブラケット３は、Ｘ軸方向に沿った長尺状な板部材で構成されている。ブラケット３は、厚さ方向がＺ軸方向と平行となる姿勢で、圧力センサ２を下側に向かって、すなわち、ボディ２０に対して押し付けることができる。
図４に示すように、ブラケット３は、センサ用孔３１と、２つのボルト用孔３２と、２つのケース用孔３５と有する。

センサ用孔３１は、Ｚ軸方向に貫通し、圧力センサ２が下側から挿入されて取り付けられる円形の孔である。また、センサ用孔３１の縁部には、圧力センサ２のフランジ部２２が当接する。そして、図３に示すように、ブラケット３は、ボルト３０を介して、ボディ２０に固定されれば、圧力センサ２をボディ２０に対して押し付けることができる。これにより、圧力センサ２の圧力検出素子２４が流体Ｑから力を受けることができる。

また、センサ用孔３１からは、バスバー６の一端部６４が露出している。これにより、バスバー６を圧力センサ２の各端子２１に電気接続する際、上側から中空部５１を介して、バスバー６および各端子２１を一括して視認することができ、よって、電気接続作業をより簡単に行うことができる。

２つのボルト用孔３２は、センサ用孔３１を介して、Ｘ軸方向両側に配置されている。各ボルト用孔３２は、Ｚ軸方向に貫通し、ボルト３０が上側から挿入される円形の孔である。図３に示すように、各ボルト用孔３２に挿入されたボルト３０は、雄ねじ３０１が、ボディ２０に設けられた雌ねじ２０４に締結される。これにより、ブラケット３をボディ２０に固定することができる。なお、ボルト用孔３２の配置数は、本実施形態では２つであるが、これに限定されず、例えば、３つ以上であってもよい。また、ボルト３０は、ねじの呼びがＭ５以上Ｍ１０以下であるのが好ましく、Ｍ６以上Ｍ８以下であるのがより好ましい。

２つのケース用孔３５も、センサ用孔３１を介して、Ｘ軸方向両側に配置されている。なお、各ケース用孔３５は、いずれも、２つのボルト用孔３２の間に配置されている、すなわち、ボルト用孔３２よりもセンサ用孔３１に近い位置に配置されている。各ケース用孔３５は、Ｚ軸方向に貫通し、ケース５の固定に用いられる孔である。ケース５をブラケット３上に成形する際に、ケース５を構成する液体の樹脂材料が各ケース用孔３５に入り込んで固化する。これにより、ケース５がブラケット３に固定される。なお、各ケース用孔３５の平面視での形状については、図４に示す形状に限定されない。

なお、ブラケット３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の金属材料、ケース５と同じ樹脂材料等を用いることができる。
また、センサユニット１では、ブラケット３、バスバー６およびケース５は、インサート成形による一体成形品であるのが好ましい。これにより、センサユニット１を簡便に製造することができる。

図４に示すように、ブラケット３は、長尺状をなし、その長手方向の中心線を介して非対称（中心線に関して非線対称）の外形形状である。これにより、ブラケット３を表裏反転して用いるのを防止することができる。ここで、「中心線Ｏ３」とは、センサ用孔３１の中心Ｏ３１を通るＸ軸方向と平行な線のことである。

また、図２に示すように、ブラケット３の厚さ方向とバスバー６の長さ方向とが直交している。これにより、例えばブラケット３の厚さ方向とバスバー６の長さ方向とが同じ方向となる構成に比べて、センサユニット１を小型化、特に、高さ方向へ小型化することができる。

位置決め部４は、ブラケット３をボディ２０に対して、ＸＹ平面方向、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りおよび圧力センサ２回り（Ｚ軸回り）の方向とに位置決めする部分である。
例えば位置決め部４が省略されている場合、センサユニット１を組み立てる組立作業者等の技量によって、ボディ２０に対するブラケット３の位置や姿勢が変わってしまうおそれがある。ボディ２０に対するブラケット３の位置や姿勢が組立作業者によって変わってしまうと、ブラケット３が正確に位置決めされず、ブラケット３で圧力センサ２をボディ２０に対して均一に押し付けることができないおそれがある。均一に押し付けられていない圧力センサ２では、計測される圧力が不正確となるおそれがある。
これに対し、センサユニット１では、位置決め部４により、ブラケット３がボディ２０に対して正確に位置決めされることで、センサ用孔３１の縁部が圧力センサ２のフランジ部２２に対して位置ずれすることなく当接できるため、圧力センサ２をボディ２０に対して均一に押し付けることができる。これにより、圧力センサ２で正確な計測を行うことができる。

図１、図２に示すように、本実施形態では、位置決め部４は、ブラケット３のＺ軸方向に貫通する２つの位置決め孔３３と、各位置決め孔３３３に圧入された位置決めピン４１とを有する。これにより、位置決め部４を簡単な構成とすることができる。
図４に示すように、２つの位置決め孔３３は、センサ用孔３１を介して、Ｘ軸方向両側に配置される。すなわち、２つの位置決め孔３３の間に、センサ用孔３１が配置される。これにより、２つの位置決め孔３３をできる限り離間させることができ、よって、ボディ２０に対するブラケット３の位置決め精度が向上する。

また、各位置決め孔３３は、センサ用孔３１の中心Ｏ３１と各ボルト用孔３２の中心Ｏ３２とを結ぶ仮想線ＶＬ３−１から離れた位置、すなわち、仮想線ＶＬ３−１と交差しない位置に配置される。これにより、例えば、ブラケット３を表裏反転して用いるのを防止することができる。

２つ位置決め孔３３の中心Ｏ３３同士を結ぶ仮想線ＶＬ３−２と、２つのボルト用孔３２の中心Ｏ３２同士を結ぶ仮想線ＶＬ３−３との交点Ｏ３０は、センサ用孔３１の内側（センサ用孔３１の輪郭線上を含む）に位置する。これにより、圧力センサ２をボディ２０に対して安定して、より均一に押し付けることができる。

なお、位置決め部４は、２つの位置決め孔３３を有するが、位置決め孔３３の配置数については、２つに限定されず、例えば、１つまたは３つ以上であってもよい。
また、各位置決め孔３３の直径は、例えば、３ｍｍ以上８ｍｍ以下であるのが好ましく、５ｍｍ以上６ｍｍ以下であるのがより好ましい。
また、各位置決め孔３３は、本実施形態ではブラケット３を貫通する貫通孔であるが、これに限定されず、ブラケット３の厚さ方向の途中までの非貫通孔であってもよい。

各位置決め孔３３には、位置決めピン４１が圧入されている。これにより、各位置決めピン４１は、下側に向かって突出した状態となる。そして、図１に示すように、各位置決めピン４１は、ボディ２０に設けられた位置決め孔２０５に挿入され、はめ合わされる。これにより、ブラケット３をボディ２０に対して、ＸＹ平面方向、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りおよび圧力センサ２回りの方向とに正確に位置決めすることができる。なお、位置決めピン４１と位置決め孔２０５とのはめ合いは、「すきまばめ」が好ましい。

なお、位置決め部４は、本実施形態では位置決め孔３３および位置決めピン４１を有する構成となっているが、これに限定されず、位置決めピン４１が省略されていてもよい。位置決めピン４１が省略されている場合、ボディ２０には、位置決め孔３３に挿入され、はめ合わされる位置決めピンが設けられている。

また、位置決め部４は、本実施形態では位置決めピン４１がブラケット３と別体で構成されているが、これに限定されず、位置決めピン４１とブラケット３とが単一の部材となっていてもよい。
また、本実施形態では、位置決め部４は、２つのボルト用孔３２の間に配置される。これにより、例えば、位置決め部４をセンサ用孔３１に近づけて配置したい場合に有効な構成となる。

以上、本発明のセンサユニットを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、センサユニットを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、ブラケット３は、２つの位置決め孔３３の間に２つのボルト用孔３２が配置されていてもよい。
また、ブラケット３は、ボルト用孔３２と位置決め孔３３とがブラケット３の長手方向に沿って交互に配置されていてもよい。
また、圧力センサ２の端子２１と、バスバー６とは、例えば、レーザ溶接等により接合されていてもよい。

１００…圧力制御装置、１…センサユニット、２…圧力センサ、２１…端子、２２…フランジ部、２３…センサ本体、２４…圧力検出素子、３…ブラケット、３１…センサ用孔、３２…ボルト用孔、３３…位置決め孔、３５…ケース用孔、４…位置決め部、４１…位置決めピン、５…ケース、５０…固定部、５１…中空部、５２…コネクタ部、５２１…凹部、６…バスバー、６Ａ…電流供給用バスバー、６Ｂ…接地用バスバー、６Ｃ…出力用バスバー、６３…曲げ部、６３１…曲げ部、６３２…曲げ部、６４…一端部、６５…他端部、８…キャップ、８１…板部、８２…突出部、８２２…爪、２０…ボディ、２０１…流路、２０２…側孔、２０３…パッキン、２０４…雌ねじ、２０５…位置決め孔、３０…ボルト、３０１…雄ねじ、Ｏ３…中心線、Ｏ３０…交点、Ｏ３１…中心、Ｏ３２…中心、Ｏ３３…中心、Ｑ…流体、ＶＬ３−１…仮想線、ＶＬ３−２…仮想線、ＶＬ３−３…仮想線

Claims (8)

1. 流体が通過可能な流路を有するボディに設置して用いられるセンサユニットであって、
   前記流路を通過する前記流体の圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサを前記ボディに対して押し付ける板状のブラケットであって、厚さ方向に貫通し、前記圧力センサが取り付けられるセンサ用孔と、前記センサ用孔を介して配置され、厚さ方向に貫通し、ボルトが挿入される２つのボルト用孔とを有するブラケットと、
   前記ブラケットを前記ボディに対して位置決めする位置決め部とを備えることを特徴とするセンサユニット。
2. 前記位置決め部は、前記ブラケットの厚さ方向に貫通する少なくとも１つの位置決め孔を有する請求項１に記載のセンサユニット。
3. 前記位置決め孔は、前記センサ用孔の中心と前記ボルト用孔の中心とを結ぶ仮想線から離れた請求項２に記載のセンサユニット。
4. 前記位置決め孔は、前記センサ用孔を介して、２つ配置される請求項２または３に記載のセンサユニット。
5. 前記２つ位置決め孔の中心同士を結ぶ仮想線と、前記２つのボルト用孔の中心同士を結ぶ仮想線との交点は、前記センサ用孔の内側に位置する請求項４に記載のセンサユニット。
6. 前記位置決め部は、前記位置決め孔に圧入された位置決めピンを有する請求項２〜５のいずれか１項に記載のセンサユニット。
7. 前記位置決め部は、前記２つのボルト用孔の間に配置される請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサユニット。
8. 前記ブラケットは、長尺状をなし、その長手方向の中心線を介して非対称の形状である請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサユニット。
   
   

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