JP4716104B2 - センサ装置 - Google Patents

Description

この発明は、検出素子を気密性良くケーシングして耐水性、耐油性、耐候性を向上させたセンサ装置に関する。

ケース内にモールド部材により検出素子を固定したセンサ装置として、たとえば図５に示すように、自動車のタイヤと共に回転するセンサロータ１に対向して設けられ、ケース８内部に磁気抵抗素子、ホール素子等の磁電変換素子（検出素子）２を内蔵した回転センサ装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この回転センサ装置において、円柱状のホルダ３は樹脂成形により、ターミナル４と一体に成形されている。ホルダ３を貫通した接続リード４の一端４’は、基板５に設けられる端子６に半田付けされ、端子６を介して検出素子２に電気的に接続されている。接続リード４の他端４”は接続ケーブル７に接続されている。接続リード４の他端４”は接続ケーブル７に接続されている。そして、このホルダ３が筒状のケース８に嵌入された後で、キャップ状の封止部材９が、樹脂成形によりモールド成形され、ケース８、ホルダ３、接続リード４及び接続ケーブル７の接続部分が液密的に封止されている。接続リード４は、リード線を使っているが、この部分にコネクタを設けるために、平板状のターミナルを設けることがある。この場合、平板状のターミナルは、一端が接続リード４に接続され、他端が封止部材９の設けられたコネクタ内に露出する。
特開平６−８２４７８号公報（第３〜４頁、図１）

上述した回転センサにおいて、接続リードとホルダ３との間の防水性を高めるには、接続リードを丸棒状のターミナルにすることが望ましい。また、接続リードと平板状ターミナルとの間を効率よく接続するには、電気溶接を用いるのが好ましい。

しかし、丸棒と平板を電気溶接しようとすると、丸棒と平板の接触部は、線接触となり、溶接電流が分散され、溶接するためには大電流が必要となる。また、溶接棒（タングステン）の消耗が激しく、メンテナンスが頻繁となり、量産に適さない。

そこで、本発明においては、電気溶接等の手段を用いて丸棒状ターミナルと平板状ターミナルを接続するとともに、量産に適したセンサ装置を提供することを課題とする。

課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、センサ装置であって、カップ状のケースと、前記ケースの内部に収容される検出素子と、前記ケースの内側に圧入嵌合される弾性体と、前記検出素子の端子に一端部で電気的に接続され前記弾性体に圧入挿通する丸棒状ターミナルと、前記丸棒状ターミナルの他端部に一端部で電気的に接続される平板状ターミナルと、少なくとも前記丸棒状ターミナルと前記平板状ターミナルとの接続部と、前記ケースの開口側を覆うモールド部と、を備え、前記丸棒状ターミナルと前記平板状ターミナルは電気溶接により接続され、前記平板状ターミナルの前記一端部は丸棒状ターミナルと接触する位置に凸部を持つことを特徴としている。

検出素子はカップ状のケースに収容され、このケースには弾性体が圧入により嵌合されている。弾性体には検出素子に接続される丸棒状ターミナルが圧入により挿通されている。この場合、弾性体は弾性変形した状態で、ケースの内側及び丸棒状ターミナルとそれぞれ当接するので、この弾性変形分を、温度サイクル環境下での熱膨張を考慮して設定することで、センサ装置が温度サイクル環境のもとで使われる場合でも弾性体のもつ弾性力により、検出素子が設けられる部位を密閉することができる。丸棒状ターミナルは断面が円形をしているので、弾性体との液密性に優れている。平板状ターミナルの一端部は凸部をもち、その凸部が丸棒状ターミナルと略点接触するので、接触面が小さくなる。このため、平板状ターミナルと丸棒状ターミナルとの接続に対し、効率よく接続ができる。

また、請求項２に係る発明は請求項１に記載のセンサ装置であって、前記凸部は、前記丸棒状ターミナルの長手方向と略直交する樋（とい）状凸部であることを特徴としている。

平板状ターミナルと丸棒状ターミナルとの位置あわせが長手方向と直交する方向に多少ずれても点接触を確保でき、安定して接合することができる。

また、請求項３に係る発明は請求項１或いは２に記載のセンサ装置であって、前記検出素子は、回転検出素子であることを特徴としている。

回転センサ装置は、使用環境の厳しい自動車への用途が広い。弾性体がケース及び丸棒状ターミナルと弾性変形した状態で当接するので、回転検出素子が設けられる部位への水分、油分の浸入を確実に防止でき、用途の広い使用環境の厳しい自動車に広く使用することができる。

検出素子はケースに収容され、このケースには弾性体が圧入により嵌合されている。弾性体には検出素子に接続される丸棒状ターミナルが圧入により挿通されている。この場合、弾性体は弾性変形した状態で、ケース及び丸棒状ターミナルとそれぞれ当接するので、この弾性変形分を、温度サイクル環境下での熱膨張を考慮して設定することで、センサ装置が温度サイクル環境のもとで使われる場合でも弾性体のもつ弾性力により、検出素子が設けられる部位を密閉することができる。したがって、検出素子が設けられる部位への水分、油分の浸入を確実に防止でき、センサ装置の性能を長期に渡って確保することができる。特に、丸棒状のターミナルとすることで、液密性をよくすることができる。

また、平板状ターミナルと丸棒状ターミナルとの接触面が小さくなるので、より効率よく接続ができる。特に、平板状ターミナルと丸棒状ターミナルを電気溶接で接合する場合、溶接電流が小さい接触面に集中するようになり、高温発熱集中するようになる。したがって、金属同士の溶融がし易くなるため、丸棒と平板の間の溶接であっても、溶接電流を少なくすることができる。この結果、電力消費を抑えることができる他、電極の消耗も抑制でき、電極の定期交換時期が長くなるので、大量生産が可能となる。

また、平板状ターミナルに樋（とい）状凸部を設けることで、簡単に点接触を実現できる。したがって、容易に自動組付けができるようになる。）

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るセンサ装置１０の構造を示す図である。図１に示すセンサ装置は、検出素子としてホールＩＣ２２を用いた磁気式回転センサ装置である。本実施形態においては、車両の車輪と共に回転するロータ１１の回転速度を検出するための車速センサとして、回転センサ装置１０が適用される例を説明する。

回転センサ装置１０は、センサ本体２０と、平板状ターミナル３１と、モールド部３０とからなる。センサ本体２０は、磁性体であるロータ１１に対向するように設けられる。ロータ１１が回転すると、その回転がセンサ本体２０のケース２１に収容されたホールＩＣ２２によって検出される。そして、センサ本体２０において検出された信号は、丸棒状ターミナル２３を介して、モールド部３０に埋設される平板状ターミナル３１に伝達される。平板状ターミナル３１の一端部は、図４に示すような長手方向と略直交する樋状凸部３１ａをもち、丸棒状ターミナル２３の端部２３ｂと略点接触した状態で接合されている。平板状ターミナル３１の他端部３１ｂは、モールド部３０に一体形成される雌型ケーブルコネクタ３２の内側に露出している。ケーブルコネクタ３２には図示しないケーブルが接続されており、図示しない制御用コントローラに接続されている。

まず、センサ本体２０について、図２を参照して説明する。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。

センサ本体２０は、ケース２１と、ホールＩＣ２２と、一対の丸棒状ターミナル２３と、ホルダ（弾性体）２４と、カバー部材２５と、を備えている。

ケース２１は、カップ状であり、底有の略円筒状を呈している。ケース２１の開口２１ａには、複数の爪部２１ｂ（同図中では、１つのみ符番を付す）が設けられている。

ホールＩＣ２２（検出素子）は、ケース２１に収容されている。ホールＩＣ２２は、通過する磁束密度に応じた信号を出力する、公知の磁気検出素子である。なお、ホールＩＣ２２には、図示しないマグネットが内蔵されている。

丸棒状ターミナル２３は、一対設けられ、例えば銅製で、その一端部２３ａは、溶接等により、ホールＩＣ２２の一対の端子部２２ａにそれぞれ電気的に接続されている。

ホルダ２４は、柔軟性があり、弾性を有する材質（例えばゴム製）で、略円筒状を呈している。ホルダ２４は、一対の丸棒状ターミナル２３を挿通した後で、ケース２１に圧入により嵌合する。

ホルダ２４は、基部２４ａにおいて、ケース２１に圧入により嵌合されている。基部２４ａの外周には、シール部２４ｂが設けられている。シール部２４ｂは、基部２４ａの外周の全周にわたって、その径方向に突出するように設けられ、所謂リップ状を呈している。ホルダ２４の基部２４ａは、そのシール部２４ｂが径方向に関して弾性変形した状態で、ケース２１に嵌合されている。つまり、ホルダ２４の基部２４ａがケース２１に圧入により嵌合されるように、この圧入代（弾性変形分）を含んだシール部２４ｂの形状が設定されている。この場合、ホルダ２４の基部２４ａにおける外径は、ケース２１の内径よりも、見かけ上、大きく形成されている。

また、基部２４ａには、その軸方向に貫通するように、一対の挿通孔２４ｃが設けられている。この一対の挿通孔２４ｃは、その中心間隔が、ホールＩＣ２２の一対の端子２２ａの中心間隔に略一致するように形成されており、挿通孔２４ｃには、丸棒状ターミナル２３が、圧入により挿通されている。挿通孔２４ｃの内周には、シール部２４ｄが、それぞれ設けられている。シール部２４ｄは、挿通孔２４ｃの内周の全周にわたって、その径方向に突出するように設けられ、所謂リップ状を呈している。ホルダ２４の挿通孔２４ｃにおいては、そのシール部２４ｄが径方向に関して弾性変形した状態で、丸棒状ターミナル２３が圧入により挿通されるように、この圧入代（弾性変形分）を含んだシール部２４ｄの形状が設定されている。この場合、ホルダ２４の挿通孔２４ｃにおける内径は、丸棒状ターミナル２３の外径よりも、見かけ上、小さく形成されている。

カバー部材２５は、例えば樹脂製で、略円板状を呈している。図２に示すように、カバー部材２５には、ホルダ２４の挿通孔２４ｃに対応して、一対の挿通孔２５ａが設けられている。この一対の挿通孔２５ａは、その中心間隔が、ホールＩＣ２２の一対の端子２２ａの中心間隔に略一致するように形成されており、この挿通孔２５ａには、丸棒状ターミナル２３が圧入されている。また、カバー部材２５の外周には、ケース２１の爪部２１ｂに対応して、複数の係合部２５ｂ（同図中では、１つのみ符番を付す）が設けられている。この係合部２５ｂが、カバー部材２１の開口２１ａの爪部２１ｂに係合することで、ケース２１の開口２１ａが、カバー部材２５によって覆われるようになっている。なお、この場合、ホルダ２４は、軸方向に関して弾性変形した状態で、ホールＩＣ２２とカバー部材２５との間に介装されている。つまり、カバー部材２５は、ホルダ２４を介して、ホールＩＣ２２を圧接する状態となっている。なお、ホルダ２４においては、ホールＩＣ２２とカバー部材２５との間に弾性力を介して介装されるように、圧入代（弾性変形分）を含んだその軸方向の寸法が設定されている。

ホルダ２４の基部２４ａにおいては、シール部２４ｂとシール部２４ｄとが、軸方向に関して、互いに分割されるように配置されている。また、カバー部材２５は、下端部にホルダ２４に係合する係合凸部２５ｃをもち、ホルダ２４は、その凸部２５ｃに弾性変形して係合する係合凹部２４ｅをもつ。この場合、丸棒状ターミナル２３の圧入に起因して基部２４ａがその径方向に弾性変形するものの、この変形分（外径の拡大分）の影響が、ケース２１に圧入により嵌合されるシール部２４ｂには及びにくい構造となっている。これにより、ホルダ２４の基部２４ａにおいては、前述の変形分が加わることでケース２１に対する圧入代が必要以上に大きくなることが避けられ、ケース２１に対する組み付け性を向上できる。また、カバー部材２５が係合凸部２５ｃをもち、ホルダ２４が係合凹部２４ｅをもつので、カバー部材２５及びホルダ２４に丸棒状ターミナル２３を挿通し、カバー部材２５をホールＩＣ２２側に押さえつけることで、ホールＩＣ２２とカバー部材２５の間で押さえつけられたホルダ２４がケース２１との間、及び丸棒状ターミナル２３との間で確実にシールを行う。

以上に説明した各部材からなるセンサ本体２０の組み立てに際しては、まず、丸棒状ターミナル２３を、ホルダ２４の基部２４ａに設けられた挿通孔２４ｃ及びカバー部材２５に設けられた挿通孔２５ａに、圧入により挿通する。次に、丸棒状ターミナルの一端をプレスにより潰し、平板状の一端部２３ａを形成する。この平板状の一端部２３ａにホールＩＣ２２の端子２２ａを電気溶接もしくは半田付けする。互いに組み立てられたこれら部材を、ケース２１内に収容する。この際、ホルダ２４をケース２１の内面に圧入する。そして、カバー部材２５を、これら部材が覆われるように、ケース２１の開口２１ａに嵌合することで、センサ本体２０の組立が完了する。

次に、丸棒状ターミナル２３と平板状ターミナル３１の接合について図３を参照して以下に説明する。図３は、丸棒状ターミナル２３と平板状ターミナル３１の接合工程を示す側面図（左）と部分断面図（右）であり、Ａは、工程前、Ｂは、工程後をそれぞれ示している。

丸棒状ターミナル２３の軸方向（長手方向）をｚ軸方向としたとき、平板状ターミナル３１は、その長手方向がｚ軸方向となり、端部にｚ軸方向と直交するｘ軸方向に延びる樋状凸部３１ａをもっている。この平板状ターミナル３１を矢印方向（ｚ軸方向）に移動させて、樋状凸部３１ａを丸棒状ターミナル２３の端部２３ｂに重ねると、樋状凸部３１ａと端部２３ｂとは、略点接触する。このとき、樋状凸部３１ａがｘ軸方向に延びる長さをｗとすると、樋状凸部３１ａと端部２３ｂとを重ね合わせる際のｘ軸方向の位置ずれが、ｗまで許容されるので、位置あわせが容易になる。

次に、その点接触した樋状凸部３１ａと端部２３ｂとを抵抗溶接機の電極で挟んで溶接することで、図３Ｂに示す状態となる。このとき、溶接部が点接触しているため、溶接時の電流が集中して発熱し、低電流で溶接することができる。

因みに、平板状ターミナル３１が、樋状凸部３１ａをもつ場合と、もたない場合について、溶接電流を比較したところ、樋状凸部３１ａをもつ場合の溶接電流が、もたない場合の溶接電流の約１／２であった。また、樋状凸部３１ａをもつ場合、電極の消耗を大幅に減らせることが確認された。

丸棒状ターミナル２３への平板状ターミナル３１の溶接が終了した後、ケース２１には、カバー部材２５を介して、モールド部３０が樹脂成形により形成される（図１参照）。つまり、ケース２１の開口２１ａは、カバー部材２５を介して、モールド部３０により封止される。なお、この樹脂成型時には、丸棒状ターミナル２３と、丸棒状ターミナル２３に接合された平板状ターミナル３１も一体的に成型され、これにより、丸棒状ターミナル２３及び平板状ターミナル３１（コネクタの内側への露出部は除く）は、モールド部材３０に埋設されるようになっている。

なお、図１の構成では、平板状ターミナル３１の端部は、モールド部材３０を樹脂成型されたときに形成されたケーブルコネクタ３２の内側に露出し、雌型ケーブルコネクタとして機能するようにしているが、この他に、平板状ターミナル３１の端部に被覆電線の端部を半田付けもしくは溶接にて固定し、被覆電線を介してセンサ装置の外部にコネクタを配置する構造としてもよい。

次に、本発明の回転センサ装置１０を車速センサ装置に適用する例を説明する。

図１に示すように、回転センサ装置１０は、例えば、車両のタイヤと共に回転するロータ１１にケース２１が対向するように設けられる。磁性体であるロータ１１が回転すると、その外周の歯車の凹凸により、ケース２１に収容されたホールＩＣ２２を通過する磁束密度が変化し、この磁束密度の変化が、ホールＩＣ２２で検出される。そして、ホールＩＣ２２の検出信号が、丸棒状ターミナル２３、平板状ターミナル３１、並びに、図示しないケーブルを経由して、図示しない制御用コントローラに伝達される。これにより、ロータ１１の回転速度が検出され、回転センサ装置１０は、車速センサ装置として機能する。

以上説明したように、本発明の回転センサ装置１０によれば、ホールＩＣ２２は、カップ状のケース２１に収容され、ケース２１には、略筒状のホルダ２４が、圧入により嵌合されている。そして、ホルダ２４には、ホールＩＣ２２に電気的に接続される丸棒状ターミナル２３が、圧入により挿通されている。この場合、ホルダ２４においては、弾性変形した状態で、ケース２１及び丸棒状ターミナル２３とそれぞれ当接する。つまり、ホルダ２４は、所定の圧入代を介して、ケース２１及び丸棒状ターミナル２３とそれぞれ当接する構造となっている。したがって、この圧入代を、温度サイクル環境下における熱膨張分を考慮してそれぞれ設定することで、温度サイクル環境下においても、ホルダ２４のもつ弾性力により、ケース２１においてホールＩＣ２２が設けられる部位を密閉できる。その結果、ケース２１の外部（例えば、温度サイクル環境下において丸棒状ターミナル２３とモールド部３０との間に形成される隙間）からの水分、油分の浸入を確実８に防止でき、回転センサ装置１０の性能を確保できる。

また、ケース２１の開口２１ａを覆うカバー部材２５は、ホルダ２４を介して、ホールＩＣ２２に圧接されている。つまり、ホルダ２４は、軸方向に関して弾性変形した状態で、ホールＩＣ２２とカバー部材２５との間に介装され、これにより、ホールＩＣ２２においては、ホルダ２４のもつ弾性力により、ケース２１の軸方向に関する位置が規制される。したがって、ホールＩＣ２２を、ケース２１に対して、防振された状態で固定できる。その結果、振動等に起因したホールＩＣ２２の劣化、検出性能の低下等を防止できる。

また、モールド部３０は、カバー部材２５を介して、ケース２１に樹脂成形により形成される。この場合、カバー部材２５は、係合部２５ｂを介してケース２１の開口２１ａに係合しているので、モールド部３０を樹脂成形する際の成形圧は、カバー部材２５により支持され、ケース２１内には成形圧が作用しない。したがって、ケース２１に収容されるホールＩＣ２２に成形圧が作用することを防止できる。その結果、樹脂成型時の成形圧の作用に起因したホールＩＣ２２の劣化、損傷を防止できる。

また、平板状ターミナル３１の一端部は長手方向に延びる樋状凸部３１ａをもち、その樋状凸部３１ａが丸棒状ターミナル２３の端部２３ｂと略点接触するので、抵抗溶接で接合する場合、溶接電流を少なくすることができると共に、電極の消耗を抑えることができる。

本発明に係るセンサ装置の構造を示す図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 センサ本体の丸棒状ターミナルと平板状ターミナルとを接合する工程を説明する図である。 図１における樋状凸部３１ａの斜視図である。 公知の回転センサ装置の構造を示す図である。

符号の説明

１０・・・・・・・・・・・・回転センサ装置（センサ装置）
２１・・・・・・・・・・・・ケース
２２・・・・・・・・・・・・ホールＩＣ（検出素子）
２３・・・・・・・・・・・・丸棒状ターミナル
２４・・・・・・・・・・・・ホルダ（弾性体）
３０・・・・・・・・・・・・モールド部
３１・・・・・・・・・・・・平板状ターミナル
３１ａ・・・・・・・・・・・凸部（樋状凸部）

Claims (3)

1. カップ状のケースと、
   前記ケースの内部に収容される検出素子と、
   前記ケースの内側に圧入嵌合される弾性体と、
   前記検出素子の端子に一端部で電気的に接続され前記弾性体に圧入挿通される丸棒状ターミナルと、
   前記丸棒状ターミナルの他端部に一端部で電気的に接続される平板状ターミナルと、
   少なくとも前記丸棒状ターミナルと前記平板状ターミナルとの接続部と、前記ケースの開口側を覆うモールド部と、を備え、
   前記丸棒状ターミナルと前記平板状ターミナルは電気溶接により接続され、
   前記平板状ターミナルの前記一端部は前記丸棒状ターミナルと接触する位置に凸部を持つことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記凸部は、前記丸棒状ターミナルの長手方向と略直交する方向に延びる樋（とい）状凸部であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記検出素子は、回転検出素子であることを特徴とする請求項１或いは２に記載のセンサ装置。

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