JP2014002039A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、充填部材にクラックを発生させずに機密性を確保しつつ、半田付け作業性に優れる回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 回転部材２と磁石３が回転することによって変化する磁石３の磁界の強さを検出する磁気検出部４と、磁気検出部４を実装した回路基板６と、回転部材２を収納する第１収納部５ａと磁気検出部４を収納し、充填部材１０によって気密的に封止する第２収納部５ｃとを有するハウジング５と、を備えた回転角度検出装置１において、回路基板６には複数個の導電部６ｂを介して外部へと電気的に引き回し形成される複数個の配線部材７が設けられ、第２収納部５ｃの壁部５ｄは、回路基板６上の磁気検出部４を取り囲む第１収納壁部５０ｄと、回路基板６上の導電部６ｂを取り囲む第２収納壁部５１ｄと、第１収納壁部５０ｄと第２収納壁部５１ｄとの間を直線または円弧状の連結壁部５２ｄによって繋いでなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検出体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関するものである。

従来の回転角度検出装置は、回転部材と、この回転部材に固定され前記回転部材の回転に伴って回転する磁石と、この磁石に対向して配置され前記磁石が回転することによって変化する前記磁石の磁界の強さを検出する磁気検出素子を内蔵した磁気検出部と、この磁気検出部を実装した回路基板と、仕切部を基準として、前記回転部材を回転自在に収納する第１の収納部と、前記回路基板および前記磁気検出部を収納し、充填部材によって気密的に封止する第２の収納部とを有するハウジングと、前記回転部材を回転自在に支持するとともに前記第１の収納部に設けられた磁性部材からなる筒体と、前記第２の収納部を備え、前記仕切部を間に挟んで前記磁気検出部と前記磁石とを略平行に設けたものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１６９６５２号公報

ところで、特許文献１に記載の回転角度検出装置は、ハウジングに設けられた第２の収納部内に磁気検出部や電子部品を実装した回路基板を配設し、この回路基板には、磁気検出部や電子部品から電気的に引き回し形成された回路パターンが設けられ、この回路パターンに設けられた導電部を介して回転角度検出装置の外部へと配線コードや外部引き出し端子によって回転角度検出装置の外部へと電気的に引き回し形成されるように構成されており、この際、第２の収納部内に収納された磁気検出部や電子部品を実装した回路基板を充填部材によって磁気検出部を気密的に覆うように構成している。

従って、外部へと引き出し形成するための導電部の数が少ない場合であればスペース的に問題はないが、外部へと引き出し案内するための導電部の数が増えれば増えるほど導電部を横一列に並べて配置し、この導電部から配線コードや外部接続端子を半田付けにて接続するスペースが大きくなりやすく、導電部の配列が第２の収納部横方向に横一列に配置することになり、この配列間隔で第２の収納部を形成すると、大型化の原因に繋がるため、端子配列側を広く、磁気検出部や電子部品側を狭めるように第２の収納部の周壁の形状とする必要がある。

すなわち、第２の収納部の周壁形状としては、正面視で凸字状形状となるが、冷熱サイクルにおいて凸字状内の幅広部から幅狭部に切り替わる周辺箇所の充填部材にクラックが発生し、気密性を確保することができなるという虞がある。
また、第２の収納部内に配置された回路基板の導電部と外部側へと引き出し案内するための配線コードや外部接続用の端子を半田付けする際に、半田鏝が凸字状内の幅広部から幅狭部に切り替わるエッジ状の壁部連結箇所へ干渉しやすくなり、第２の収納部の壁部を破損させてしまうという虞がある。

そこで、本発明は、前述した問題点に着目し、充填部材にクラックを発生させずに機密性を確保することができ、半田付け作業性に優れる回転角度検出装置を提供することを目的とするものである。

本発明における回転角度検出装置は、円柱形状の回転部材と、この回転部材に固定され前記回転部材の回転に伴って回転する磁石と、この磁石に対向して配置され前記磁石が回転することによって変化する前記磁石の磁界の強さを検出する磁気検出素子を内蔵した磁気検出部と、この磁気検出部を実装した回路基板と、仕切り部を基準として前記回転部材を回転自在に収納する第１収納部と前記回路基板および前記磁気検出部を収納し、充填部材によって気密的に封止する第２収納部とを有するハウジングと、を備えた回転角度検出装置において、前記回路基板には、前記磁気検出部や電子部品から電気的に引き回し形成される回路パターンが設けられ、この回路パターンに設けられた複数個の導電部を介して前記回転角度検出装置の外部へと電気的に引き回し形成される複数個の配線部材が設けられ、前記第２収納部には、その正面視において前記回路基板とともに、前記回路基板上に実装された前記磁気検出部を取り囲むように設けられた第１収納壁部と、前記回路基板上に設けられた前記導電部を取り囲むように設けられた第２収納壁部と、前記第１収納壁部と前記第２収納壁部との間を直線または円弧状の連結壁部によって繋いでなることを特徴とする回転角度検出装置である。このように構成することにより、第２収納部内に充填部材を流し込んだ後において、冷熱の繰り返しによる充填部材の膨張、収縮などの応力が第２の収納部に設けられた壁部に加わったとしても、第１収納壁部と第２収納壁部との繋ぎ箇所に急激な凹凸による障壁となる壁部が存在することがないように連結壁部にて繋ぐことにより、充填部材に部分的に集中する応力を緩和することができ、これにより充填部材にクラックが発生することを未然に防ぐことができ、機密性を充分確保することができる。

また請求項２では、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記導電部と前記配線部材とを半田付け接続にて接続してなることを特徴とするものである。このように構成することにより、電気的な引き回しを良好に行うことができると同時に、機械的な固定強度も確保できるという効果がある。加えて、第２収納部内に配置された回路基板上に設けられた導電部と外部へ引き出し案内する配線部材との半田付け時において、半田鏝が導電部箇所より離れる位置となるように連結壁部を配置することができ、これにより、半田鏝が連結壁部に接触するという問題を未然に解消することができるという効果がある。

また請求項３では、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記配線部材は、外部への引き出し用の導電性の端子からなり、前記ハウジングの成形時において、前記端子の一端部を前記第２収納部内に臨ませて配置するとともに、前記端子の他端部を前記ハウジングの外部側に臨ませて配置してなることを特徴とするものである。このように構成することにより、機密性を保ちつつハウジングの成形時において複数個の端子を所定位置のセットすることができるものであり、製作の容易な回転角度検出装置を提供することができる。

また請求項４では、請求項３に記載の回転角度検出装置において、前記端子の他端部を取り巻くようにコネクタ部を設けてなるものである。このように構成することにより、回転角度検出装置から外部へと電気的に引き回し配線する場合において、外部のコネクタと回転角度検出装置に設けたコネクタ部との接続を簡便に行うことができるという効果がある。

以上のように本発明によれば、充填部材にクラックを発生させずに機密性を確保することができ、半田付け作業性に優れる回転角度検出装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態における回転角度検出装置を示す断面図。 図１における充填部材を除去した状態を示した断面図。 図２における半田付け前を示した平面図。 同実施形態における第１ストッパを示す平面図。 同実施形態における第２ストッパを示す底面図。

以下に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１から図５を用いて本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態による回転角度検出装置１は、回転部材２と、磁石３と、磁気検出部４と、ハウジング５と、回路基板６及び配線部材となる端子７とから主に構成されている。なお、Ｌは、回転部材２と磁石３との回転軸である。

回転部材２は、図示しない被検出体とともに回転するものであり、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂材料からなる。

回転部材２は、円柱形状であり、径小部２ａと径大部２ｃとを備えている。本実施形態では、径小部２ａと径大部２ｃともに円柱形状であるが、少なくとも径大部２ｃが円柱形状であればよい。径小部２ａは、回転部材２の下側（図１の下側）に直径が小さい部分である。この径小部２ａには、前記被検出体と連結するための連結凹部２ｂが設けられている。

また、この回転部材２の直径が大きい径大部２ｃの下端２ｄが、後述する座金８に覆われ、回転部材２が、後述するハウジング５に設けられた第１収納部５ａに保持される。また、回転部材２の上側には、磁石３を備えている。

また、回転部材２は、その上側の端部に凸状ガイド２ｅを備えている。凸状ガイド２ｅは、切れ目のない環状であり、第１収納部５ａの底面である仕切り部５ｅに接し、回転部材２の外周と連続している。この凸状ガイド２ｅの内側に第１凹部２ｆを備えている。凸状ガイド２ｅは、後述するハウジング５に設けられた凹状溝５ｆに嵌り、案内される。また、凸状ガイド２ｅの一部分に回転部材２の第１凹部２ｆの内側方向（回転部材２の回転軸Ｌ方向）に肉厚となる突出部である第１ストッパ２ｇを備えている。そして、第１ストッパ２ｇは、凸状ガイド２ｅに一体に形成されている。第１ストッパ２ｇは、図４に示すように、扇形状をしており、この扇形状の両端に第１当接部２ｈを備えている。本実施形態では、第１ストッパ２ｇの第１当接部２ｈが、後述する第１収納部５ａの凹状溝５ｆに設けた後述する第２ストッパ５ｈと当接する。

磁石３は、略円柱形状に形成されている。また、磁石３は、回転軸Ｌに対して垂直方向の平面３ａを備えており、この平面３ａを回転軸Ｌを境として２極着磁されている。磁石３は、回転部材２に固定されており、本実施形態では、回転部材２とインサート成形によって一体的に設けられており、回転部材２の回転軸Ｌを中心とし、回転部材２の回転に伴って回転する構成となっている。

磁気検出部４は、ホールＩＣやＭＲ素子等の図示しない磁気検出素子を合成樹脂のパッケージで覆ったものである。また、磁気検出部４の平面４ａが、回転軸Ｌに対して垂直方向であり、磁気検出部４の平面４ａが、磁石３の平面３ａに対向するように配置されている。磁気検出部４の平面４ａは、磁石３の平面３ａと略平行である。磁気検出部４は、回路基板６に設けられており、磁気検出部４の前記磁気検出素子は、図示しないリードを介して回路基板６と電気的に接続され、回転部材２とともに回転する磁石３の回転に応じて変化する磁界の強さを検出し、この検出した結果を検出信号に変換し、この検出信号が回路基板６に設けた回路パターン６ｄを介して複数個の導電部６ｂへと導かれ、この導電部６ｂと半田６ｃ付けにて電気的に接続された複数個の端子７を通じて外部に出力するように設けられている。

ハウジング５は、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂材料からなり、ハウジング５の下側（図１の下側）に回転部材２を回動自在に収納する第１収納部５ａが形成されている。

また、図１中、第１収納部５ａを形成するハウジング５の下側の下端部５ｂは、後述する座金８を加締め固定するために第１収納部５ａ内側に折り曲げられている。

また、図１中、ハウジング５の上側には、磁気検出部４と回路基板６とを収納する第２収納部５ｃが形成されている。第２収納部５ｃは、回路基板６の周囲を取り巻く壁部５ｄによって形成されている。なお、第２収納部５ｃ内は、充填部材１０によって満たされている。この充填部材１０は、エポキシやシリコーン等からなる液体から固体へと硬化する樹脂からなり、例えば、ＵＶ硬化型あるいは熱硬化型樹脂などであり、磁気検出部４と回路基板６が、第２収納部５ｃ内において気密的に収納保持されるようになっている。

第１収納部５ａと第２収納部５ｃとは、互いに連通しないように仕切り部５ｅで区切られており、この仕切り部５ｅを間に挟んで磁気検出部４と磁石３とが対向するように設けられている。第１収納部５ａ、第２収納部５ｃ及び仕切り部５ｅは、一体に形成されている。

第１収納部５ａの底部にあたる仕切り部５ｅには、凸状ガイド２ｅが嵌り、案内する凹状溝５ｆが設けられている。この凹状溝５ｆの内側には、図１中下側に突出する凸部５ｇが設けられている。この凹状溝５ｆには、凸部５ｇの外側に第２ストッパ５ｈが設けられている。この第２ストッパ５ｈは、凸部５ｇに一体に形成されている。この第２ストッパ５ｈは、第１ストッパ２ｇに当接するものである。第２ストッパ５ｈは、図５に示すように、第１収納部５ａの内壁側に突出する扇形状をしており、この扇形状の両端に第２当接部５ｉを備えている。したがって、回転部材２の凸状ガイド２ｅの一部分に第１凹部２ｆ方向に肉厚となる第１ストッパ２ｇを設け、この第１ストッパ２ｇをハウジング５の第１収納部５ａの仕切り部５ｅに設けた第２ストッパ５ｈに当接させることで、回転部材２の回転角度の規制を行うことができるため、小型化薄型化による回転部材２の回転軸Ｌ方向の長さが減少し、回転部材２と第１収納部５ａとの摺動面積が減少した場合でも、第１ストッパ２ｇと第２ストッパ５ｈとを回転部材２の外周部分に設けた場合に比べて、回転部材２の第１収納部５ａ内における摺動面積を確保でき、安定的な回転を可能にする。また、凸状ガイド２ｅと凹状溝５ｆとを凹凸を組み合わせた形状とすることで、例えば、回転部材２に前記被検出体から力が加わることによって、回転部材２が傾いた際に発生する回転軸Ｌのラジアル方向のガタツキを低減でき、検出精度を向上させることができる。なお、より摺動面積を稼ぐために凹状溝５ｆの仕切り部５ｅが、磁気検出部４の平面４ａと同一水平ライン上まで長さを確保できていることが望ましい。

また、ハウジング５には、第２収納部５ｃと磁気検出部４との間に、空間を稼ぐべく一段凹ませた第２凹部５ｋが設けられている。なお、この第２凹部５ｋは、第１収納部５ａの凸部５ｇ内に設けられている。この第２凹部５ｋを設けることにより、前記充填部材１０を第２収納部５ｃ内に充填させた際に、磁気検出部４の下部へ気泡なく回り込ませることができ、熱や振動が過酷な条件下における磁気検出部４と回路基板６とを電気的に接続する半田のクラック発生等の防止を図ることができる。

また、ハウジング５には、回路基板６の配設位置を決定する位置決め部５ｍが設けられている。この位置決め部５ｍは、第２収納部５ｃ内に設けられている。この位置決め部５ｍは、回路基板６の固定前は突起形状であるが、回路基板６を取り付けるために、熱などを加えて変形させて、回路基板６が外れないように固定するものでもある。

また、ハウジング５は、インサート成形によって、後述する複数個の端子７を保持しており、成形時に複数個の端子７の固定と整列配置目的で、段差部５ｎが設けられている。またハウジング５のインサート成形後において、複数個の端子７の一端部を第２収納部５ｃ内に臨ませて配置するとともに、複数個の端子７の他端部をハウジング５の外部側に臨ませて配置するように設けている。この実施形態にあっては、ハウジング５の右端にコネクタ（図示せず）を挿入するための凹所５ｐが設けられ、この凹所５ｐにより雌型のコネクタ部を構成している。このように構成することにより、回転角度検出装置１から外部へと電気的に引き回し配線する場合において、図示はしないが外部のコネクタと回転角度検出装置１に設けた雌型のコネクタ部との間の開口部（凹所５ｐ）との接続を簡便に行うことができるという効果がある。

回路基板６は、例えば硬質回路基板からなり、ハウジング５の仕切り部５ｅに沿うように配設され、ハウジング５の第２収納部５ｃに収納固定される。かかる回路基板６には、磁気検出部４や複数個の端子７並びにコンデンサ等の各種電子部品が実装されている。また、６ａは、端子７が貫通する孔であり、孔６ａを貫通した端子７は、孔６ａの周囲に設けた銅箔からなる導電部６ｂ箇所と半田６ｃによって回路基板６上の回路パターン６ｄと電気的に接続している。また、６ｅは、回路基板６の配設位置を決定する位置決め部であり、ハウジング５の位置決め部５ｍが貫通する孔である。

端子７は、銅などの良好な導電性の金属からなり、ハウジング５にインサート成形によって保持され、磁気検出部４とＥＣＵやメータといった外部機器とを電気的に接続する。

８は、座金であり、この座金８は、回転部材２に設けられた下端２ｄを覆うようにハウジング５の下端部５ｂを加締めて固定される。回転部材２を第１収納部５ａ内で回転可能に保持するものである。

ところで、本実施形態において、ハウジング５は、仕切り部５ｅを基準として回転部材２を回転自在に収納する第１収納部５ａと回路基板６および磁気検出部４を収納し、充填部材１０によって気密的に封止する第２収納部５ｃとを有しており、第２収納部５ｃに設けられた壁部５ｄの内部側に充填部材１０を流し込むことによって回路基板６と磁気検出部４および半田接続された端子７箇所が気密的に封止される。

第２収納部５ｃの壁部５ｄは、その正面視において回路基板６とともに、回路基板６上に実装された磁気検出部４を取り囲むように設けられた第１収納壁部５０ｄと、回路基板６上に設けられた導電部６ｂを取り囲むように設けられた第２収納壁部５１ｄと、前記第１収納壁部５０ｄと第２収納壁部５１ｄとの間を直線または円弧状の連結壁部５２ｄによって繋いでなることにより、第２収納部５ｃ内に充填部材１０を流し込んだ後において、冷熱の繰り返しによる充填部材１０の膨張、収縮などの応力が第２収納部５ｃに設けられた壁部５ｄに加わったとしても、第１収納壁部５０ｄと第２収納壁部５１ｄとの繋ぎ箇所に急激な凹凸による障壁からなる壁部が存在することがないように連結壁部５２ｄにて繋ぐことにより、充填部材１０に部分的に集中する応力を緩和することができ、これにより充填部材１０にクラックが発生することを未然に防ぐことができ、機密性を充分確保することができる。

また導電部６ｂと外部への引き回しのための配線部材となる端子７とを半田付け接続にて接続してなることにより、電気的な引き回しを良好に行うことができると同時に、機械的な固定強度も確保できるという効果がある。加えて、第２収納部５ｃ内に配置された回路基板６上に設けられた導電部６ｂと外部へ引き出し案内する配線部材（端子７）との半田付け時において、半田鏝が導電部６ｂ箇所より離れる位置となるように連結壁部５２ｄを配置することができ、これにより、半田鏝が連結壁部５２ｄに接触するという問題を未然に解消することができるという効果がある。

また外部への引き出し用としての複数個からなる導電性の端子７は、ハウジング５の成形時において、端子７の一端部を第２収納部５ｃ内に臨ませて配置するとともに、端子７の他端部をハウジング５の外部側に臨ませて配置してなることにより、機密性を保ちつつハウジング５の成形時において複数個の端子７を所定位置にセットすることができるものであり、製作の容易な回転角度検出装置１を提供することができる。

なお、図示はしないが、例えば導電性の端子７に変えて配線部材として配線コードによって回路基板６に設けられた導電部６ｂを半田６ｃにて接続するようにしても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができるものであり、充填部材１０にクラックを生ずることなく機密性を確保することができる。

１ 回転角度検出装置
２ 回転部材
２ａ 径小部
２ｂ 連結凹部
２ｃ 径大部
２ｄ 下端
２ｅ 凸状ガイド
２ｆ 第１凹部
２ｇ 第１ストッパ
２ｈ 第１当接部
３ 磁石
３ａ 平面
４ 磁気検出部
４ａ 平面
５ ハウジング
５ａ 第１収納部
５ｂ 下端部
５ｃ 第２収納部
５ｄ 壁部
５ｅ 仕切り部
５ｆ 凹状溝
５ｇ 凸部
５ｈ 第２ストッパ
５ｉ 第２当接部
５ｋ 第２凹部
５ｍ 位置決め部
５ｎ 段差部
５ｐ 凹所
６ 回路基板
６ａ 孔
６ｂ 導電部
６ｃ 半田
６ｄ 回路パターン
６ｅ 位置決め部
７ 端子（配線部材）
８ 座金
１０ 充填部材
５０ｄ 第１収納壁部
５１ｄ 第２収納壁部
５２ｄ 連結壁部

Claims (4)

1. 円柱形状の回転部材と、この回転部材に固定され前記回転部材の回転に伴って回転する磁石と、この磁石に対向して配置され前記磁石が回転することによって変化する前記磁石の磁界の強さを検出する磁気検出素子を内蔵した磁気検出部と、この磁気検出部を実装した回路基板と、仕切り部を基準として前記回転部材を回転自在に収納する第１収納部と前記回路基板および前記磁気検出部を収納し、充填部材によって気密的に封止する第２収納部とを有するハウジングと、を備えた回転角度検出装置において、前記回路基板には、前記磁気検出部や電子部品から電気的に引き回し形成される回路パターンが設けられ、この回路パターンに設けられた複数個の導電部を介して前記回転角度検出装置の外部へと電気的に引き回し形成される複数個の配線部材が設けられ、前記第２収納部には、その正面視において前記回路基板とともに、前記回路基板上に実装された前記磁気検出部を取り囲むように設けられた第１収納壁部と、前記回路基板上に設けられた前記導電部を取り囲むように設けられた第２収納壁部と、前記第１収納壁部と前記第２収納壁部との間を直線または円弧状の連結壁部によって繋いでなることを特徴とする回転角度検出装置。
2. 前記導電部と前記配線部材とを半田付け接続にて接続してなることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
3. 前記配線部材は、外部への引き出し用の導電性の端子からなり、前記ハウジングの成形時において、前記端子の一端部を前記第２収納部内に臨ませて配置するとともに、前記端子の他端部を前記ハウジングの外部側に臨ませて配置してなることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
4. 前記端子の他端部を取り巻くようにコネクタ部を設けてなることを特徴とする請求項３に記載の回転角度検出装置。
   

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