JP2005010056A

JP2005010056A - 磁気センサ

Info

Publication number: JP2005010056A
Application number: JP2003175757A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ando; 純一安藤; Kazuo Hirano; 和雄平野
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】被検出体と磁気ヘッドとの相対的な位置関係を正しく設定することが可能な磁気センサを提供する。
【解決手段】磁気センサＡは、磁気ヘッド１を少なくとも配設しアウターハウジング４内に配設されるインナーハウジング３と、アウターハウジング４の複数個所に設けられ、磁気ヘッド１の配設位置を選択可能とするとともに、磁気ヘッド１をアウターハウジング４の底面４ａである検出面に案内する位置決めガイド部４ｄと、位置決めガイド部４ｄに対応するようにインナーハウジング３に設けられる支持部３ａ３とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車や多極着磁のマグネット等の被検出体の移動状態を検出する磁気センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
歯車や多極着磁のマグネット等の被検出体の回転を検出する磁気センサとしては、被検出体を検出するための検出面を有する円筒状の樹脂製ケース（ハウジング）内に、マグネットとホールＩＣや磁気抵抗素子等の磁気検出手段とからなる磁気ヘッドを配設し、前記樹脂ケース内にエポキシ等の封止部材を充填することで前記磁気ヘッドを気密的に収納するものが知られている。このような磁気センサは、特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−２６４８１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記磁気センサを自動車の速度検出用として、またエンジンの回転数を検出するもの等として用いる場合は、被検出体の形状あるいは取り付け個所が車種毎に異なるため、前記ケースを車種毎に設ける必要があり、前記磁気センサにおける前記ケースの設計業務を煩雑にしてしまうといった問題点を有している。また、前記磁気センサは、正確な検出を行うために被検出体と前記磁気ヘッドとの相対的な位置関係を正しく設定する必要があり、前記被検出体に対して前記磁気ヘッドを常に適切な位置に配設することができる磁気センサ構造が望まれている。
【０００５】
そこで本発明は、前述した問題点に着目し、磁気ヘッドを収納するケース体の設計業務を簡素化することができ、また被検出体と磁気ヘッドとの相対的な位置関係を正しく設定することが可能な磁気センサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、請求項１に記載した磁気センサのように、磁力の変化を検出する磁気検出手段及び前記磁力を発するマグネットを有する磁気ヘッドをハウジング内に配設してなる磁気センサであって、前記磁気ヘッドを少なくとも配設し前記ハウジング内に配設されるインナーハウジングと、前記ハウジング内の複数個所に設けられ、前記磁気ヘッドの配設位置を選択可能とするとともに、前記磁気ヘッドを前記ハウジングの検出面に案内する位置決めガイド部と、前記位置決めガイド部に対応するように前記インナーハウジングに設けられる支持部と、を備えてなるものである。
【０００７】
また、請求項２に記載した本発明は、請求項１に記載の磁気センサにおいて、前記位置決めガイド部は、前記ハウジングの内壁を多角形状に形成することで得られる複数の角部から構成し、前記支持部を前記各角部に対して選択的に配設することで、前記磁気ヘッドの磁気検出面が前記検出面に対して回転可能に設けられてなるものである。
【０００８】
また、請求項３に記載した本発明は、請求項１に記載の磁気センサにおいて、複数のガイド部材から前記位置決めガイド部を構成し、前記支持部を前記ガイド部材に対して選択的に配設することで、前記磁気ヘッドの磁気検出面が前記検出面に対して上下に移動可能に設けられてなるものである。
【０００９】
また、請求項４に記載した本発明は、請求項１から請求項３の何れかに記載の磁気センサにおいて、前記インナーハウジングの前記ハウジングから露出する部分にコネクタ部を備えてなるものである。
【００１０】
また、請求項５に記載した磁気センサのように、磁力の変化を検出する磁気検出手段及び前記磁力を発するマグネットを有する磁気ヘッドをハウジング内に配設してなる磁気センサであって、前記磁気ヘッドを少なくとも配設するためのホルダ部材と、前記ホルダ部材を少なくとも配設するとともに前記磁気検出手段と電気的に接続される回路基板と、前記ハウジング内の複数個所に設けられ前記回路基板の配設位置を選択可能とするとともに、前記磁気ヘッドを前記ハウジングの検出面に案内する位置決めガイド部と、を備えてなるものである。
【００１１】
また、請求項６に記載した本発明は、請求項５に記載の磁気センサにおいて、複数のガイド部材から前記位置決めガイド部を構成し、前記回路基板を前記ガイド部材に対して選択的に配設することで、前記磁気ヘッドの磁気検出面が前記検出面に対して上下に移動可能に設けられてなるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
第１の実施形態における磁気センサを図１から図４を用いて説明する。本発明の第１の実施形態における磁気センサＡは、磁気ヘッド１と、回路基板２と、インナーハウジング３と、アウターハウジング（ハウジング）４と、充填部材５とから主に構成され、例えば被検出体である歯車の回転を検出する回転検出装置を構成する。
【００１４】
磁気ヘッド１は、マグネット１ａと、磁気検出素子（磁気検出手段）１ｂとから構成されるものである。マグネット１ａは、円柱状あるいは角柱状をなし、磁気検出素子１ｂと当接する平坦面１ａ１を有する。磁気検出素子１ｂは、ホールＩＣや磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等からなるものであり、ギヤや専用ロータ等の磁性材料からなる被検出体の回転や移動に伴う磁力の変化（マグネット１ａが発する磁気の変化）を検出するもので、マグネット１ａの平坦面１ａ１に熱硬化型接着剤を介して配設される。
【００１５】
回路基板２は、ガラス繊維入りエポキシ樹脂材やセラミック等の絶縁基板に所定の配線パターンが形成されてなる硬質回路基板や、可撓性材料に所定の配線パターンが形成されてなるフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）からなり、磁気検出素子１ｂのノイズ吸収用コンデンサや信号増幅回路等の各種電子部品（図示しない）が実装されている。回路基板２の一端側は、略Ｌ字状に折り曲げ形成された磁気検出素子１ｂのリード１ｂ１が半田等を介して電気的に接続され、また他端側は、後述するリード端子が半田等を介して電気的に接続されている。従って、磁気検出素子１ｂにより検出された検出信号は、回路基板２から前記リード端子に伝わり外部に取り出されることになる。
【００１６】
インナーハウジング３は、ＳＰＳ，ＰＢＴ及びＰＰＳ等の合成樹脂材料から構成され、図１及び図２で示すように、ヘッド部３ａと、ボディ部３ｂと、コネクタ部３ｃとを一体に備えている。
【００１７】
ヘッド部３ａには、マグネット１ａを埋設（配設）するための凹部３ａ１と、回路基板２を配設するための載置部３ａ２とが形成され、載置部３ａ２は、凹部３ａ１の底面と略直交する位置関係をなしている。回路基板２は、載置部３ａ２に熱硬化型接着剤を介して配設固定され、また、マグネット１ａは、凹部３ａ１に熱硬化型接着剤を介して配設固定される。
【００１８】
また、ヘッド部３ａは、図２に示すように、後で詳述するアウターハウジング４の多角形（図面上においては８角形）形状からなる内壁に当接する一対の支持部３ａ３がヘッド部３ａの周壁に設けられている。支持部３ａ３は、多角形状の前記内壁の各角部の形状に対応する矢印形状をなしている。尚、図２は、インナーハウジング３をアウターハウジング４に嵌め込んだ状態をヘッド部３ａ側から見た状態を示すもので、支持部３ａ３と後述する位置決めガイド部との関係のみが図示されている。
【００１９】
ボディ部３ｂには、導電性材料から形成されるリード端子３ｂ１がインサート成形されている。リード端子３ｂ１は、その両端部が略Ｌ字状に折り曲げ形成され、一端が回路基板２と電気的に接続され、また他端がコネクタ部３ｃへ引き出し案内されている。
【００２０】
コネクタ部３ｃは、雌型コネクタ構造をなし、ボディ部３ｂに対して垂直方向に折り曲げ形成され、図示しない雄型コネクタがリード端子３ｂ１の前記他端に接続可能な形状をなしている。
【００２１】
アウターハウジング４は、インナーハウジング３と同様な合成樹脂材料を適用することができ、断面形状が略コの字状をなし一端が開口する円筒形状からなり、磁気ヘッド１，回路基板２及びインナーハウジング３を収納する収納空間Ｓを有する。アウターハウジング４は、磁気検出素子１ｂのマグネット１ａとの非接触面である磁気検出面に当接する底部４ａが側部４ｂに比べて薄肉になるように形成され、この底部４ａは磁気センサＡの検出面となる。また、アウターハウジング４は、その周壁に被取付体に取り付けるための取付部４ｃを有し、その取付部４ｃには金属材料からなるリング状の補強部材４ｃ１がインサート成形されている。
【００２２】
また、アウターハウジング４は、図３に示すように、磁気ヘッド１をアウターハウジング４の底面に案内する位置決めガイド部４ｄが内壁に構成される。アウターハウジング４は、その内壁が８角形をなすように形成されており、磁気ヘッド１は、インナーハウジング３の支持部３ａ３を複数の角部４ｄ１に対して選択的に配設されることで、磁気ヘッド１の磁気検出面がアウターハウジングの検出面に対して回転方向に移動させることができるものとなる。
【００２３】
充填部材５は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂が適用でき、アウターハウジング４とインナーハウジング３との隙間となる収納空間Ｓに充填される。充填部材５は、アウターハウジング４とインナーハウジング３とを組み付けた状態で、底部４ａ側から注入され、少なくとも磁気ヘッド１，回路基板２及びインナーハウジング３におけるリード端子３ｂ１が露出している部分が埋まる位置まで注入される。
【００２４】
以上の各部によって磁気センサＡが構成されている。図４は、インナーハウジング３をアウターハウジング４に嵌め込んだ状態を示している。インナーハウジング３は、被検出体の形状や磁気センサＡを取り付ける個所に応じて、アウターハウジング４の８角形形状からなる内壁の複数の角部４ｄ１から構成される位置決めガイド部４ｄを選択し、この選択された位置決めガイド部４ｄ１にインナーハウジング３の一対の支持部３ａ３を沿わせてアウターハウジング４の底面４ａに向けてスライドさせることで、インナーハウジング３をアウターハウジング４内に嵌め込むものである。
【００２５】
かかる第１の実施形態における磁気センサＡは、磁力の変化を検出する磁気検出素子１ｂ及び前記磁力を発するマグネット１ａを有する磁気ヘッド１をアウターハウジング４内に配設してなるものに関し、磁気ヘッド１を少なくとも配設しアウターハウジング４内に配設されるインナーハウジング３と、アウターハウジング４の複数個所に設けられ、インナーハウジング３の配設位置を選択可能とするとともに、磁気ヘッド１をアウターハウジング４の底面４ａとなる検出面に案内する位置決めガイド部４ｄと、位置決めガイド部４ｄに対応するようにインナーハウジング３に設けられる一対の支持部３ａ３と、を備えてなるものである。また、位置決めガイド部４ｄは、アウターハウジング４の内壁を８角形に形成することで得られる複数の角部４ｄ１から構成されるものであり、インナーハウジング３に設けられる一対の支持部３ａ３を各角部４ｄ１に対して選択的に配設することで、磁気ヘッド１の磁気検出面（磁気検出素子１ｂの磁気検出面）を、アウターハウジング４の前記検出面に対して回転方向に移動させることが可能となるものである。
【００２６】
従って、ホール素子やＭＲ素子が二つ以上の配設されてなる磁気抵抗素子１ｂにおける前記ホール素子や前記ＭＲ素子の配列方向（以下、磁気ヘッド１の向きという）と、被検出体との向き（例えば、被検出体を歯車とした場合の回転方向）とを合わせることが望ましいとされている磁気センサＡにおいて、磁気ヘッド１を前記検出面に対して回転可能とすることによって、磁気センサＡの取付位置が限られており前記取付位置に対して被検出体の配設位置が所定角度をずれていたとしても、磁気ヘッド１の向きと前記被検出体との向きを合わせることが可能となるものであり、磁気ヘッド１と前記被検出体との相対的な位置関係を正しく設定することができることから、正確な磁力変化を検出することが可能となる。
【００２７】
また、このような磁気ヘッドＡを、例えば車両に搭載する場合において、磁気ヘッド１の向きと被検出体との向きとが車種毎に異なる場合であっても専用のアウターハウジングを用意しなくとも良く、単一なアウターハウジング４によって複数の車種に対することが可能となることから、アウターハウジング４の設計を簡素化することができる。しかも車種毎のアウターハウジング形成用の金型も用意しなくても良く、磁気センサＡの製造コストを抑えることが可能となる。
【００２８】
また、磁気センサＡは、インナーハウジング３のアウターハウジング４から露出する部分にコネクタ部３ｃを備えることから、例えば車両の取付個所において電気コードの引き回し作業（配線作業）を軽減することができる。
【００２９】
次に、図５から図７を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態と同様もしくは相当個所には同一符号を付してその詳細な説明は省く。
【００３０】
本発明の第２の実施形態における磁気センサＢは、磁気ヘッド１と、回路基板６と、ホルダー部材７と、ハウジング８と、充填部材５とから主に構成されており、本願出願人は、この磁気ヘッドＢに係わる構造を特開平９−１５２３０４号公報によって提案している。
【００３１】
磁気ヘッド１は、前述した第１の実施形態と同様に、マグネット１ａと、磁気検出素子１ｂとで構成されている。
【００３２】
回路基板６は、ガラス繊維入りエポキシ樹脂材やセラミック等の絶縁基板に所定の配線パターンが形成されてなる硬質回路配線板からなり、後で詳述するホルダー部材７を配設する。回路基板６の一端側には、略Ｌ字状に折り曲げ形成された磁気検出素子１ｂのリード１ｂ１が半田等を介して電気的に接続され、また他端側には、グロメット９を介してハウジング８に固定される電気コードからなる配線部材１０が半田等を介して電気的に接続されており、磁気検出素子１ｂにより検出された検出信号は、回路基板６から配線部材１０に伝わり外部に取り出されることになる。尚、回路基板６には、磁気検出素子１ｂのノイズ吸収用コンデンサや信号増幅回路等の各種電子部品（図示しない）が実装されている。
【００３３】
ホルダー部材７は、異なる角度を有する第１，第２の面７ａ，７ｂを有し、そのぞれの面７ａ，７ｂには、マグネット１ａを埋設（配設）する第１，第２の凹部７ｃ，７ｄが設けられ、凹部の底面の延長線が回路基板６に対して垂直に交わる第１の凹部７ｃにマグネット１ａが配設されている。ホルダー部材７は、回路基板６のアウターハウジング８の底面側に設けられる一対の支持片７ｅによって回路基板６に配設されている。
【００３４】
ハウジング８は、前述した第１の実施形態におけるインナーハウジング３やアウターハウジング４と同様な合成樹脂材料を適用することができ、断面形状が略コの字状をなし一端が開口する円筒形状からなり、磁気ヘッド１を備えたホルダー部材７及び回路基板２を収納する収納空間Ｓを有する。ハウジング８は、磁気検出素子１ｂのマグネット１ａとの非接触面である磁気検出面に当接する底部８ａが側部８ｂに比べて薄肉となるように形成され、この底部８ａは磁気センサＡの検出面となる。また、ハウジング８は、その周壁に被取付体に取り付けるための取付部８ｃを有している。
【００３５】
ハウジング８の内部には、回路基板６の配設位置を定めることで回路基板６にホルダー部材７を介して配設される磁気ヘッド１の配設位置を決定するための位置決めガイド部８ｄが形成されている。位置決めガイド部８ｄは、回路基板６の両端部を支持するとともに、回路基板６にホルダ部材７を介して配設される磁気ヘッド１がハウジング８の底面８ａとなる検出面に案内可能なスライド式のガイド部材から構成されるものである。位置決めガイド部８ｄは、磁気ヘッド１の位置と被検出体との相対的な位置関係を調整するべく、磁気ヘッド１の位置を上下に移動させるための３本のガイド壁（ガイド部材）８ｄ１を備えており、上下何れかのスライド壁８ｄ１を選択することで前記検出面に対して磁気ヘッド１の配設位置を決定することが可能となる。
【００３６】
充填部材５は、ハウジング８内の収納空間Ｓ内に充填され、磁気ヘッド１，回路基板６及びホルダー部材７を固定する。
【００３７】
以上の各部によって磁気センサＢが構成されている。かかる磁気センサＢは、磁力の変化を検出する磁気検出素子１ｂ及び前記磁力を発するマグネット１ａを有する磁気ヘッド１をハウジング８内に配設してなるものに関し、磁気ヘッド１を少なくとも配設するためのホルダ部材７と、ホルダ部材７を少なくとも配設するとともに磁気検出素子１ｂと電気的に接続される回路基板６と、ハウジング８内の複数個所に設けられ、回路基板６の配設位置を選択可能とするとともに、磁気ヘッド１をハウジング８の底面８ａである検出面に案内する位置決めガイド部８ｄと、を備えてなるものである。また、複数のガイド壁８ｄ１から位置決めガイド部８ｄを構成し、回路基板６をガイド壁８ｄ１に対して選択的に配設することで、磁気ヘッド１の磁気検出面が前記検出面に対して上下に移動可能に設けられてなるものである。
【００３８】
従って、ホール素子やＭＲ素子が二つ以上の配設されてなる磁気抵抗素子１ｂにおける前記ホール素子や前記ＭＲ素子の配列位置（以下、磁気ヘッド１の位置という）と、被検出体との位置とを合わせることが望ましいとされている磁気センサＢにおいて、磁気ヘッド１を前記検出面に対して移動可能に設けることによって、磁気センサＢの取付位置が限られており前記取付位置に対して被検出体の配設位置がずれている状態で配設される場合であっても、磁気ヘッド１の位置と前記被検出体との位置とを合わせることが可能となるものであり、磁気ヘッド１と前記被検出体との相対的な位置関係を正しく設定することができることから、正確な磁力変化を検出することが可能となる。
【００３９】
また、このような磁気ヘッドＢを、例えば車両に搭載する場合において、磁気ヘッド１の向きと前記被検出体との向きとが車種毎に異なる場合であっても、単一なハウジング８によって複数の車種に対応することが可能となり、ハウジング設計を簡素化することができる。
【００４０】
また、位置決めガイド部８ｄは、スライド式のガイド壁８ｄ１から構成されるものであり、簡単な構成によって磁気ヘッド１を位置決め配設することが可能となり、ハウジング８の設計を煩雑にすることがない。
【００４１】
尚、前述した第１の実施形態では、アウターハウジング４の内面を８角形形状として、この内面に形成される角部を位置決めガイド部４ｄとするものであったが、請求項３に記載の本発明にあっては、アウターハウジング及びインナーハウジングを備える磁気センサにおいて、インナーハウジングのヘッド部に一対の支持片を設け、アウターハウジングに、第２の実施形態と同様な前記支持片に対応するスライド式の複数のガイド部材を形成し、前記支持片を前記ガイド部材に対して選択的に配設する構成であっても良い。
【００４２】
また、前述した第１の実施形態では、アウターハウジング４の内壁を８角形としたが、請求項２に記載の本発明にあっては、その内壁を多角形状にするものであれば良い。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、磁力の変化を検出する磁気検出手段及び前記磁力を発するマグネットを有する磁気ヘッドをハウジング内に配設してなる磁気センサに関し、磁気ヘッドを収納するケース体の設計業務を簡素化でき、また被検出体と磁気ヘッドとの相対的な位置関係を正しく設定することが可能な磁気センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の磁気センサを示す要部断面図。
【図２】同上第１の実施形態のインナーハウジングをヘッド部方向から見た状態を示す正面図。
【図３】同上第１の実施形態のアウターハウジングを示す正面図。
【図４】同上第１の実施形態のアウターハウジングにインナーハウジングを嵌め込んだ状態を示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態の磁気センサを示す要部断面図
【図６】同上第２の実施形態の磁気センサを上方から見た図。
【図７】同上第２の実施形態のハウジングを示す側面図。
【符号の説明】
Ａ磁気センサ
１磁気ヘッド
１１マグネット
１２磁気検出素子
３インナーハウジング
３ａヘッド部
３ａ３支持部
３ｃコネクタ部
４アウターハウジング
４ａ底面（検出面）
４ｄ位置決めガイド部
４ｄ１角部
Ｂ磁気センサ
６回路基板
７ホルダー部材
８ハウジング
８ａ底面（検出部）
８ｄ位置決めガイド部
８ｄ１ガイド壁（ガイド部材）

Claims

磁力の変化を検出する磁気検出手段及び前記磁力を発するマグネットを有する磁気ヘッドをハウジング内に配設してなる磁気センサであって、
前記磁気ヘッドを少なくとも配設し前記ハウジング内に配設されるインナーハウジングと、
前記ハウジング内の複数個所に設けられ、前記磁気ヘッドの配設位置を選択可能とするとともに、前記磁気ヘッドを前記ハウジングの検出面に案内する位置決めガイド部と、
前記位置決めガイド部に対応するように前記インナーハウジングに設けられる支持部と、
を備えてなることを特徴とする磁気センサ。
前記位置決めガイド部は、前記ハウジングの内壁を多角形状に形成することで得られる複数の角部から構成し、前記支持部を前記各角部に対して選択的に配設することで、前記磁気ヘッドの磁気検出面を前記検出面に対して回転可能に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
複数のガイド部材から前記位置決めガイド部を構成し、前記支持部を前記ガイド部材に対して選択的に配設することで、前記磁気ヘッドの磁気検出面が前記検出面に対して上下に移動可能に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
前記インナーハウジングの前記ハウジングから露出する部分にコネクタ部を備えてなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の磁気センサ。
磁力の変化を検出する磁気検出手段及び前記磁力を発するマグネットを有する磁気ヘッドをハウジング内に配設してなる磁気センサであって、
前記磁気ヘッドを少なくとも配設するためのホルダ部材と、
前記ホルダ部材を少なくとも配設するとともに前記磁気検出手段と電気的に接続される回路基板と、
前記ハウジング内の複数個所に設けられ前記回路基板の配設位置を選択可能とするとともに、前記磁気ヘッドを前記ハウジングの検出面に案内する位置決めガイド部と、
を備えてなることを特徴とする磁気センサ。
複数のガイド部材から前記位置決めガイド部を構成し、前記回路基板を前記ガイド部材に対して選択的に配設することで、前記磁気ヘッドの磁気検出面が前記検出面に対して上下に移動可能に設けられてなることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサ。