JP4809725B2 - 回転センサおよび金具一体磁気センサ部 - Google Patents

Description

本発明は、回転体による磁気の変化から回転を検出する回転センサおよび金具一体磁気センサ部に係り、部品点数を削減し、工数を削減することができ、かつ水密性を保持することができる回転センサおよび金具一体磁気センサ部に関する。

回転体の回転を検出する回転センサとして磁気センサを利用したものがある。磁気センサとしては、永久磁石と磁気ＩＣとを組み合わせたものがある。磁気ＩＣには、磁気の変化に応じて電気的変量が変化する磁気感応素子とその電気的変量を信号として取り出す電子回路とが内蔵されている。永久磁石による磁場が回転体の回転角度による影響を受け、磁気感応素子によって感知される。永久磁石と磁気ＩＣは、回転体に臨ませて配置する。回転体は、回転角度によって磁気への影響の大小が異なるような形状であることが好ましく、例えば鉄製の回転円盤の周囲に凹凸の歯を形成した歯車がある。

この種の回転センサを実際に組み上げるに際しては、永久磁石と磁気ＩＣとその磁気ＩＣの出力信号を伝送するケーブルを固定系に固定しなければならない。その固定先としては回転体の軸受けが好ましい。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に従来の回転センサを示す。

この回転センサは内燃機関を備えた車両中の回転系に適用されるものである。図示のように、ケーブル２の先端に磁気センサ部３が形成されている。このケーブル２はＥＣＵ（エレクトリックコントロールユニット）から検出対象の回転系まで引き回されたものである。磁気センサ部３は、永久磁石２２と磁気ＩＣ２３とを組み合わせたもので、ケーブル１の導体２６に磁気ＩＣ２３のリード２４を接続し、磁気ＩＣ２３の片面に永久磁石２２を装着してなる。

ケーブル２は、シース２７の中に複数本の絶縁被覆電線２５を収容したものである。ただし、図では簡単のため絶縁被覆電線２５は１本だけ示す。シース２７から剥き出された絶縁被覆電線２５の絶縁被覆を剥き取って導体２６が露出されている。このようなケーブル２の端末部と磁気センサ部３を保護するために、ケーブル２の端末部と磁気センサ部３が樹脂成型物５１に一体的に埋め込まれている。図示のように、樹脂成型物５１が側面視く字状に形成されているのは、ケーブル２の引き回しをできるだけ軸受け５２の外面に沿わせたい（軸受け５２からの突き出し距離を短くしたい）からである。

この回転センサを軸受け５２に取り付けるために、軸受け５２にはセンサ挿通穴５３が設けられ、樹脂成型物５１にはこのセンサ挿通穴５３に挿通される円筒状の磁気センサ部内蔵部５４と、センサ挿通穴５３を覆うブッシュ部５５とが形成され、ブッシュ部５５はボルト５６により軸受け５２に固定されるようになっている。図では主要部だけを示しているが、実際の軸受け５２は全体が水密構造になっており、軸受け外部（ケーブル２がある側）から軸受け内部（歯車１がある側）へ水が浸み通らないようになっている。センサ挿通穴５３における水密を図るために磁気センサ部内蔵部５４の根本にはＯリング５７が嵌装される。さらに、磁気センサ部内蔵部５４をセンサ挿通穴５３に円滑に挿通するために、磁気センサ部内蔵部５４にはグリース５８が塗布される。

特開２００５−９５２７号公報

従来の回転センサは、軸受け５２に取り付けるために、Ｏリング５７、グリース５８、ボルト５６といった部材が必要であると共に、Ｏリング５７を嵌装し、グリース５８を塗布し、ボルト５６を締め付けるという作業が必要である。つまり、部品点数と工数が共に多い。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、部品点数を削減し、工数を削減することができ、かつ水密性を保持することができる回転センサおよび金具一体磁気センサ部を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の回転センサは、回転軸と、該回転軸の外周に位置する固定系の外筒と、ケーブルと、該ケーブルの先端に形成した磁気センサ部とからなる回転センサにおいて、前記外筒に取り付ける環状の金具に前記磁気センサ部を挿通するための貫通穴を形成し、該貫通穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、該接着剤の上に樹脂チップを付け、この貫通穴に前記磁気センサ部を挿通し、該貫通穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むと共に前記接着剤および前記樹脂チップを覆うように樹脂成型物を成型して該樹脂成型物に前記磁気センサ部を埋め込み、該磁気センサ部を前記金具に固定してなり、前記接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあるものである。
また、本発明の回転センサは、回転軸と、該回転軸の外周に位置する固定系の外筒と、ケーブルと、該ケーブルの先端に形成した磁気センサ部とからなる回転センサにおいて、前記外筒に取り付ける環状の金具に前記磁気センサ部を挿通するための貫通穴を形成し、該貫通穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、該接着剤に環状のゴム材を付け、この貫通穴に前記磁気センサ部を挿通し、該貫通穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むと共に前記接着剤および前記ゴム材を覆うように樹脂成型物を成型して該樹脂成型物に前記磁気センサ部を埋め込み、該磁気センサ部を前記金具に固定してなり、前記接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあるものである。

前記金具に補助穴を形成し、該補助穴に沿わせて前記ケーブルを配し、該補助穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むように樹脂成型物を成型して該樹脂成型物に前記ケーブルの一部を埋め込み、該ケーブルの一部を前記金具に固定してもよい。

前記補助穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、当該接着剤を覆うように樹脂成型物を成型し、当該接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあるとよい。

また、本発明の金具一体磁気センサ部は、ケーブルと、該ケーブルの先端に形成した磁気センサ部と、前記磁気センサ部を固定するための環状の金具とを備え、前記金具に貫通穴を形成し、前記金具の貫通穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、該接着剤の上に樹脂チップを付け、前記磁気センサ部を前記貫通穴に挿通し、該貫通穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むと共に前記接着剤および前記樹脂チップを覆うように樹脂成型物を成型し、該樹脂成型物に前記磁気センサ部を埋め込んで、該磁気センサ部を前記金具に固定してなり、前記接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあるものである。
また、本発明の金具一体磁気センサ部は、ケーブルと、該ケーブルの先端に形成した磁気センサ部と、前記磁気センサ部を固定するための環状の金具とを備え、前記金具に貫通穴を形成し、前記金具の貫通穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、該接着剤に環状のゴム材を付け、前記磁気センサ部を前記貫通穴に挿通し、該貫通穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むと共に前記接着剤および前記ゴム材を覆うように樹脂成型物を成型し、該樹脂成型物に前記磁気センサ部を埋め込んで、該磁気センサ部を前記金具に固定してなり、前記接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあるものである。

前記金具に補助穴を形成し、該補助穴に沿わせて前記ケーブルを配し、該補助穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むように樹脂成型物を成型し、該樹脂成型物に前記ケーブルの一部を埋め込んで、該ケーブルの一部を前記金具に固定してもよい。

前記補助穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、当該接着剤を覆うように樹脂成型物を成型し、当該接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあるとよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）部品点数を削減することができる。

（２）工数を削減することができる。

（３）水密性を保持することができる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、この回転センサは、回転軸５と、回転軸５の外周に位置する固定系の外筒６と、ケーブル２と、そのケーブル２の先端に形成した磁気センサ部３とからなる回転センサにおいて、磁気センサ部３を環状の金具７に固定し、その金具７を外筒６に取り付けたものである。

また、この回転センサは、ケーブル２の一部を金具７に固定したものである。

さらに、この回転センサは、回転軸５の外周に回転体４を取り付け、回転体４の外周に歯車１を取り付け、磁気センサ部３を歯車１外周の歯に対向させて配置したものである。回転体４の外周と固定系である外筒６の内周との間に転動体（ボールベアリング）１２が挿入されていることにより、回転軸５、回転体４、歯車１は一体的に回転する。

歯車１は回転軸５の一端に取り付けられた円盤状のものであり、外周面から径方向に突き出した歯を有する。磁気センサ部３は、この歯に対して径方向外方から臨む位置に配置されている。

この回転センサは、磁気センサ部３を保持するための金具７を有する。この金具７は、回転軸５を軸中心とする環状に形成され、外筒６に嵌るように、外筒６の端部とほぼ同じ内径を有する。金具７は、外筒６に対してかしめて取り付けられる。金具７には、外筒６との嵌め合い部７ａより径の小さいセンサ装着部７ｂが形成されており、側断面（図１（ａ））で見ると、嵌め合い部７ａからセンサ装着部７ｂまでがクランク状になって段差７ｃが形成されている。センサ装着部７ｂは、歯車１を径方向外方から覆うように位置している。歯車１に臨む金具７の内周面を表面、外周面を裏面とする。この金具７をその金具７の表面が歯車１に臨むように外筒６端部にかしめて取り付ける。金具７の内周と回転体４の外周との間にシール１１が設けられる。

図２（ａ）に示されるように、金具７には、該金具７の表裏を貫く貫通穴２１が形成されている。この貫通穴２１には、金具７の裏面から磁気センサ部３を挿入して金具７の表面に抜け出させ、磁気センサ部３の感応面が歯車１を向くように磁気センサ部３の姿勢が整えられている。磁気センサ部３の感応面とは、片面に永久磁石２２を装着した磁気ＩＣ２３の反対面のことである。磁気ＩＣ２３のリード２４は、ケーブル２中の絶縁被覆電線２５の導体２６にはんだで接続されている。ここでは図示の都合上、リード２４は１本、絶縁被覆電線２５は２本となっているが、リード２４及び絶縁被覆電線２５は各々必要な本数使用されることは言うまでもない。

磁気センサ部３とケーブル２は、金具７と共に樹脂成型物８に一体的に埋め込まれている。すなわち、磁気センサ部３が貫通穴２１から金具７の表面に抜け出した状態で、貫通穴２１を通じて金具７の表側又は裏側から金具７の表裏に樹脂を流し込むことにより、金具７の表面に抜け出している磁気センサ部３から金具７の裏面に残っているケーブル２の一部までを樹脂成型物８に一体的に埋め込んである。樹脂成型物８は、金具７の裏面側では、段差７ｃから金具７の縁までにわたるセンサ装着部７ｂの範囲で、嵌め合い部７ａとほぼ同じ径方向位置まで充填されている。これにより、ケーブル２の一部（少なくともシース２７から絶縁被覆電線２５を剥き出した箇所を含む）が完全に樹脂成型物８に埋め込まれている。

一方、金具７の表面側では、樹脂成型物８は、貫通穴２１の大きさ（穴径）より大きく形成されている。このことは、樹脂成型物８が金具７を表裏から挟むこと、そして樹脂成型物８が金具７に係合していることを意味する。樹脂成型物８は、図示しない金型に温度の高い流体状の樹脂を射出して成型されるが、冷却時に収縮するため金具７に対してよく密着している。

本実施の形態では、金具７には、貫通穴２１とは別に、金具７の表裏を貫く補助穴２８が形成されている。図１（ｂ）に示されるように、補助穴２８は貫通穴２１に対して周方向にややずれた位置に設けられている。この補助穴２８の近傍を通るようにケーブル２が引き回されている。図２（ｂ）に示されるように、補助穴２８の近傍を通るケーブル２の一部が樹脂成型物８に一体的に埋め込まれている。これは、前述のように貫通穴２１を通じて金具７の表裏に樹脂を流し込む際に、補助穴２８を通じても樹脂を流し込むことによりなしたものである。ここでも樹脂成型物８は、金具７の裏面側では、センサ装着部７ｂの範囲で、嵌め合い部７ａとほぼ同じ径方向位置まで充填されていると共に、金具７の表面側では、補助穴２８の大きさ（穴径）より大きく形成されている。

ケーブル２は、図１（ｂ）のように、貫通穴２１の位置から補助穴２８の位置を通るよう、センサ装着部７ｂに沿わせて円周方向に引き回されているので、樹脂成型物８から出たところからは、ほぼ接線方向に引き回すことができる。

さらに、本実施の形態では、貫通穴２１の周囲及び補助穴２８の周囲に金具７と樹脂成型物８との隙間を塞ぐシール部材９が設けられている。シール部材９としては、例えば、接着剤がある。樹脂成型を行う前に、接着剤を金具７に塗布する。樹脂成型後は、樹脂成型物８が冷却収縮して金具７に密着するので、シール部材９と金具７との接着強度が高まる。シール部材９は、樹脂成型の温度に耐えられるだけの耐熱性があり、かつ樹脂が硬化した後も伸びがあるものが使用されている。伸びがあるとは、ケーブル２が引っ張られたときに、金具７と樹脂成型物８とに隙間が生じようとするので、その力に耐えてシール部材９がよく伸びて水密性を失わないことを言う。シール部材９は、シリコーン系樹脂やウレタン含有樹脂であれば、伸びがあるため、水密性維持に適している。

接着剤の接着強度は、樹脂成形時の圧力で飛ばない（剥がれない）ような接着強度であると共に、ケーブル２が引っ張られたときに、所定の力がかかるまで剥がれないような接着強度であることが望ましい。このためには、ケーブル２が引っ張られたときに金具７と樹脂成型物８とに生じる隙間について、応力を計算し、隙間を推定し、その隙間に耐えうる硬化後の伸びを持った接着剤及びシール部材９を選定しなければならない。

さらに、本実施の形態では、樹脂成型時に樹脂チップ１０を使用する。すなわち、樹脂成型を行う前に、接着剤を用いてシール部材９を貫通穴２１の周囲及び補助穴２８の周囲に貼り付けた後、樹脂チップ１０をシール部材９の上に付ける。その後、樹脂成型を行うことで樹脂チップ１０は樹脂成型物８と一体化する。このために、樹脂チップ１０は、流し込まれる樹脂に触れて溶融しやすいように、小さいリブを有する。樹脂チップ１０には、樹脂成型物８と同じ樹脂を用いるのが好ましい。

本発明の他の実施形態を説明する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、この回転センサでは、シール部材３１は図２の形態で使用したシール部材９よりも厚みを有する。また、ここでは樹脂チップ１０を使用しない。他の部分は図２の形態と同じである。

この実施形態では、樹脂成型を行う前に、接着剤からなるシール部３１材を貫通穴２１の周囲及び補助穴２８の周囲に付ける。その後、樹脂成型を行うとき、成型圧によってシール部材３１が潰れることにより、水密性が高められる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、この回転センサでは、ゴム材４１が設けられている。他の部分は図３の形態と同じである。ゴム材４１は、Ｏリングのような環状ものであり、樹脂成型を行う前に、接着剤１３を用いてゴム材４１を貫通穴２１の周囲及び補助穴２８の周囲に貼り付ける。

この実施形態では、ケーブル２が引っ張られて金具７と樹脂成型物８とに隙間が生じようとするとき、ゴム材４１が伸びることで隙間が生じるのを防ぐことができる。

以上の各実施形態によれば、金具７に貫通穴２１、補助穴２８を設け、これらの穴から金具７の表裏に樹脂を流し込むことにより、金具７の表面に抜け出している磁気センサ部３から金具７の裏面に残っているケーブル２の一部までを樹脂成型物８に一体的に埋め込んだので、樹脂成型物８が金具７を表裏からしっかり挟むことができると共に、磁気センサ部３及びケーブル２も金具７に固定される。

また、シール部材９の働きにより、金具７と樹脂成型物８の水密性を確保できると共に、金具７と樹脂成型物８の接着強度を確保できる。

また、大きさの小さい回転センサが提供でき、回転センサを狭いスペースに配置することができるようになる。

また、Ｏリング５７を嵌装する必要がなくなり、グリース５８が不要になると共に、ボルト５６を締め付ける必要もなくなったので、部品点数を削減し、工数を削減することができる。

本発明は、回転センサに限らず、種々の部材を他の部材に対して水密性あるいは気密性を確保しつつ固定するのに適している。

本発明の一実施形態による回転センサの図であり、（ａ）は回転軸に沿った断面を示す側断面図、（ｂ）は回転軸に直角な断面を示す横断面図である。 本発明の一実施形態による回転センサの要部拡大図であり、（ａ）は図１（ｂ）のＡＡ線に沿った樹脂成型物の断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＢＢ線に沿った樹脂成型物の断面図である。 本発明の一実施形態による回転センサの要部拡大図であり、（ａ）は図１（ｂ）のＡＡ線に沿った樹脂成型物の断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＢＢ線に沿った樹脂成型物の断面図である。 本発明の一実施形態による回転センサの要部拡大図であり、（ａ）は図１（ｂ）のＡＡ線に沿った樹脂成型物の断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＢＢ線に沿った樹脂成型物の断面図である。 従来の回転センサの要部拡大図であり、（ａ）は回転軸に沿った断面を示す側断面図、（ｂ）は回転軸に直角な断面を示す横断面図である。

符号の説明

１ 歯車
２ ケーブル
３ 磁気センサ部
４ 回転体
５ 回転軸
６ 外筒（固定系）
７ 金具
８ 樹脂成型物
９ シール部材
２１ 貫通穴
２８ 補助穴

Claims (8)

1. 回転軸と、該回転軸の外周に位置する固定系の外筒と、ケーブルと、該ケーブルの先端に形成した磁気センサ部とからなる回転センサにおいて、
   前記外筒に取り付ける環状の金具に前記磁気センサ部を挿通するための貫通穴を形成し、
   該貫通穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、
   該接着剤の上に樹脂チップを付け、
   この貫通穴に前記磁気センサ部を挿通し、
   該貫通穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むと共に前記接着剤および前記樹脂チップを覆うように樹脂成型物を成型して該樹脂成型物に前記磁気センサ部を埋め込み、該磁気センサ部を前記金具に固定してなり、
   前記接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあることを特徴とする回転センサ。
2. 回転軸と、該回転軸の外周に位置する固定系の外筒と、ケーブルと、該ケーブルの先端に形成した磁気センサ部とからなる回転センサにおいて、
   前記外筒に取り付ける環状の金具に前記磁気センサ部を挿通するための貫通穴を形成し、
   該貫通穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、
   該接着剤に環状のゴム材を付け、
   この貫通穴に前記磁気センサ部を挿通し、
   該貫通穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むと共に前記接着剤および前記ゴム材を覆うように樹脂成型物を成型して該樹脂成型物に前記磁気センサ部を埋め込み、該磁気センサ部を前記金具に固定してなり、
   前記接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあることを特徴とする回転センサ。
3. 前記金具に補助穴を形成し、該補助穴に沿わせて前記ケーブルを配し、該補助穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むように樹脂成型物を成型して該樹脂成型物に前記ケーブルの一部を埋め込み、該ケーブルの一部を前記金具に固定したことを特徴とする請求項１又は２記載の回転センサ。
4. 前記補助穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、当該接着剤を覆うように樹脂成型物を成型し、
   当該接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあることを特徴とする請求項３記載の回転センサ。
5. ケーブルと、該ケーブルの先端に形成した磁気センサ部と、前記磁気センサ部を固定するための環状の金具とを備え、前記金具に貫通穴を形成し、前記金具の貫通穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、該接着剤の上に樹脂チップを付け、前記磁気センサ部を前記貫通穴に挿通し、該貫通穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むと共に前記接着剤および前記樹脂チップを覆うように樹脂成型物を成型し、該樹脂成型物に前記磁気センサ部を埋め込んで、該磁気センサ部を前記金具に固定してなり、
   前記接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあることを特徴とする金具一体磁気センサ部。
6. ケーブルと、該ケーブルの先端に形成した磁気センサ部と、前記磁気センサ部を固定するための環状の金具とを備え、前記金具に貫通穴を形成し、前記金具の貫通穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、該接着剤に環状のゴム材を付け、前記磁気センサ部を前記貫通穴に挿通し、該貫通穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むと共に前記接着剤および前記ゴム材を覆うように樹脂成型物を成型し、該樹脂成型物に前記磁気センサ部を埋め込んで、該磁気センサ部を前記金具に固定してなり、
   前記接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあることを特徴とする金具一体磁気センサ部。
7. 前記金具に補助穴を形成し、該補助穴に沿わせて前記ケーブルを配し、該補助穴に樹脂を流し込むことにより、前記金具を挟み込むように樹脂成型物を成型し、該樹脂成型物に前記ケーブルの一部を埋め込んで、該ケーブルの一部を前記金具に固定したことを特徴とする請求項５又は６記載の金具一体磁気センサ部。
8. 前記補助穴の周囲にシール部材としての接着剤を塗布し、当該接着剤を覆うように樹脂成型物を成型し、
   当該接着剤は、前記樹脂が硬化した後も伸びがあることを特徴とする請求項７記載の金具一体磁気センサ部。

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