JP2016011892A - 磁気センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 耐振動性を向上させることが可能な磁気センサを提供する。【解決手段】 磁気検出素子２を実装した回路基板４をハウジングＨに固定した磁気センサ１において、ハウジングＨにリード端子５を設け、回路基板４にリード端子５と接続する端子接続部４ｃと、この端子接続部４ｃを設けた箇所から磁気検出素子２を挟んで対向する側に回路基板４が位置決め固定される被位置決め固定部４ｄとを設け、ハウジングＨに被位置決め固定部４ｄを位置決め固定する位置決め固定部７ｅを設けたものである。【選択図】 図２

Description

本発明は、磁気を利用して移動体の変位を検出する磁気センサに関する。

従来の磁気センサは、磁力の変化を検出する磁気検出素子と、この磁気検出素子が実装された回路基板と、この回路基板と電気的に接続される複数のリード端子と、複数のリード端子をインサート成型したインナーハウジングと、このインナーハウジングをインサート成型したアウターハウジングと、を備えたものである。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−４７６５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の磁気センサは、複数のリード端子を半田によって前記回路基板に固定していた。前記回路基板の中央には、前記磁気検出素子が配置されているため、前記リード端子が半田によって固定される箇所は、前記回路基板の周辺部であり、前記回路基板は、片持ちで支持される。前記リード端子の径は、前記回路基板の貫通孔の径に比べて小さく、前記リード端子が前記回路基板に半田付けされる前の状態は、前記回路基板が、前記リード端子に対して変位するものであった。つまり、前記回路基板は、前記リード端子に対してガタつく状態であった。前記リード端子と前記回路基板との半田接続時に、前記回路基板が前記アウターハウジングから浮いた状態で半田付けされた場合には、振動の影響を受けやすくなり、前記磁気検出素子の検出に影響を与えるおそれがあった。

また、前記回路基板を接着剤で固定した場合、前記接着剤には、前記磁気センサが使用される環境の温度変化による熱膨張の影響を抑えるために、弾性を有するシリコン系の接着剤を用いるが、弾性を有する接着剤であるため、前述した浮いた状態で半田付けさえ固定された場合には、やはり振動の影響を受けやすくなり、前記磁気検出素子の検出に影響を与えるおそれがあった。

そこで本発明は、前記問題点を解消し、耐振動性を向上させ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ものである。

本発明の磁気センサは、磁気検出素子を実装した回路基板をハウジングに固定した磁気センサにおいて、前記ハウジングにリード端子を設け、前記回路基板に前記リード端子と接続する端子接続部と、前記端子接続部を設けた箇所から前記磁気検出素子を挟んで対向する側に前記回路基板が位置決め固定される被位置決め固定部とを設け、前記ハウジングに前記被位置決め固定部を位置決め固定する位置決め固定部を設けたものである。

以上の構成によって、本発明は、所期の目的を達成することができ、耐振動性を向上させることが可能な磁気センサを提供することができる。

本発明の第１実施形態の側面図。 図１中ＩＩ−ＩＩ線の断面図。 同実施形態の分解側面図。 同実施形態のキャップ部材を外した状態の正面図。 同実施形態の回路基板と一部ハウジングの斜視図。

以下、添付図面を用いて本発明の第１実施形態の磁気センサ１を説明する。

本実施形態の磁気センサ１は、磁気検出素子２と、回路基板４と、複数のリード端子５と、ハウジングＨと、キャップ部材８と、２つの封止部材９、１０とを備えたものである。なお、ハウジングＨは、インナーハウジング６とアウターハウジング７とで構成されている。

磁気検出素子２は、磁石などの被検出体の回転や移動などの変位を検出するものであり、例えば、ホール素子などの被検出体の移動などの変位に伴う磁力の変化を電気信号に変換して外部に出力するものである。磁気検出素子２は、回路基板４上に実装されている。磁気検出素子２は、磁石などの被検出体の移動に伴う磁力の変化を電気信号に変換し、リード端子５を介して外部に出力する。

回路基板４は、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料に、銅などの導電性を有する材質からなる図示しない配線パターンを備えたものであり、磁気検出素子２とリード端子５とを介在し、両者を電気的に接続するものである。なお、回路基板４上には、図示していないが、コンデンサなどの電子部品が実装されている。

回路基板４は、ほぼ円板形状であり、被位置決め部４ｂと、端子接続部４ｃと、被位置決め固定部４ｄとを備えている。被位置決め部４ｂは、回路基板４の外周部に３箇所設けた溝部４ｂである。端子接続部４ｃは、リード端子５と接続するランドであり、前記配線パターンと電気的に接続したものである。端子接続部４ｃとリード端子５とは、半田によって接続される。本実施形態では、端子接続部４ｃは、リード端子５の個数と同様に、３つ設けられている。被位置決め固定部４ｄは、端子接続部４ｃに対し磁気検出素子２を挟んで対向する側に設けられた孔４ｄである。

回路基板４は、溝部４ｂに後述するアウターハウジング７に設けられた位置決め部（３本のリブ）７ｄを合わせて嵌め込むことにより位置決めされると同時に、孔４ｄにアウターハウジング７に設けられた位置決め固定部である（溶着）ピン７ｅが挿入され、このピン７ｅを熱かしめし、アウターハウジング７に保持固定される。その後、インナーハウジング６から突き出したリード端子５と端子接続部４ｃとを半田付けすることで、磁気検出素子２とリード端子６とを電気的に接続し、ハウジングＨへの回路基板４の固定が完了する。なお、本実施形態では、被位置決め固定部４ｄは、貫通した孔４ｄであったが、位置決め固定部であるピン７ｅによって位置が定まり、かつ固定できる形状であれば、貫通した孔に限定されず、例えば、回路基板４の周囲から切り込んだ切り欠きであってもよい。

リード端子５は、銅系金属の素地からなり、ハウジングＨにインサートされる。本実施形態では各々電源、グランド、出力に対応した３本が設けられている。なお、２出力仕様の場合は、４本もしくは６本設けることとなる。各リード端子５の一端部５ａは半田によって回路基板４と電気的に接続されており、他端部５ｂは、磁気検出素子２からの出力を外部機器へ接続伝達するコネクタ部７ｊ内で露出している。

インナーハウジング６は、合成樹脂からなり、リード端子５が、インサート成型によって内蔵されている。インナーハウジング６の主要部６ａは、直径の異なる円柱が積み重なった円柱形状で、リード端子５の長手方向に対して垂直方向の断面形状が円形である。

アウターハウジング７は、合成樹脂からなり、インナーハウジング６が、インサート成型によって内蔵されている。アウターハウジング７は、取り付けステイ７ａと、主要部７ｂと、コネクタ部７ｊとを一体的に備えている。

アウターハウジング７の主要部７ｂは、インナーハウジング６と同様に、直径の異なる円柱が積み重なった円柱形状で、リード端子５の長手方向に対して垂直方向の断面形状が円形である。主要部７ｂは、その直径の異なる径小部７ｂ１と径大部７ｂ２とで構成されている。

径小部７ｂ１は、主要部７ｂのコネクタ部７ｊを設けた反対側であり、キャップ部材８にて覆われる部分である。また、径小部７ｂ１の端部７ｃに、磁気検出素子２を実装した回路基板４が固定される。前述したように、アウターハウジング７は、端部７ｃに回路基板４を位置決めする３本のリブ７ｄを有し、同じく端部７ｃに回路基板４をかしめ保持するとともに、アウターハウジング７に回路基板４の被位置決め固定部である孔４ｄを位置決め固定する位置決め固定部であるピン７ｅを有している。なお、ピン７ｅは、回路基板４に挿通された後、インパルス式溶着等で加熱されて熱かしめされる。リブ７ｄは、円柱形状の径小部７ｂ１の円周上に設けられている。ピン７ｅは、回路基板４の孔４ｄに応じた位置に設けられている。

３本のリブ７ｄの位置関係は、円板形状の回路基板４に対して、１２０度間隔が最もバランスが良く、回路基板４をハウジング７の中心位置に位置決め（センタリング）することができ、円柱形状の径小部７ｂ１の端部７ｃに設けることによって、回路基板４の溝部４ｂとの寸法誤差による回転ズレを少なく抑えられるため、位置精度を確保できる。また、リブ７ｄの高さは、回路基板４の厚みより低く、後述するキャップ部材８のボス体８ｄと当接しない。

回路基板４を保持するピン７ｅを設けることで、接着剤等を不要とし、また、回路基板４の端子接続部４ｃに対し、磁気検出素子２を挟んで相対する位置に設けることで、端子接続部４ｃ及びリード端子５の片持ち構造でなく、端子接続部４ｃ及びリード端子５並びに回路基板４の孔４ｄ及びピン７ｅによって、回路基板４をハウジングＨに固定することによって、回路基板４を強固に固定することができ、ひいては、振動等の外乱が起こった場合でも、磁気検出素子２に振動の影響を与えることを抑えることができ、結果的に、磁気検出素子２への影響を抑え、磁気検出素子２の出力性能安定化を図ることができる。

また、アウターハウジング７は、径小部７ｂ１の円筒状の側面にキャップ部材８を保持するためのフック７ｆを少なくとも４箇所以上備えている。また、本実施形態では、キャップ部材８のガタツキ防止と保持力の補強として、かしめ保持できる溝部７ｇを有している。この溝部７ｇに少なくとも２箇所のキャップ部材８のかしめ部８ｂを熱かしめで折り曲げることで、キャップ部材８を固定する。なお、熱かしめではなくレーザー溶着等により装着しても良い。また、使用条件によっては、フック７ｆによる保持のみでも良い。

また、アウターハウジング７は、径小部７ｂ１のフック７ｆの端部（回路基板４）側に、キャップ部材８で覆われる回路基板４の気密を確保するために、Ｏリングなどの封止部材９装着用の環状の溝部７ｈが形成されている。

また、アウターハウジング７の主要部７ｂの径大部７ｂ２には、磁気センサ１を組み付ける相手部材との気密を確保するためにＯリングなどの封止部材１０装着用の環状の溝部７ｉが形成されている。

キャップ部材８は、合成樹脂からなり、カップ形状であり、一端が円板状の底８ａで塞がれた円筒形状である。本実施形態では、キャップ部材８は、アウターハウジング７に装着されるためのかしめ部８ｂと孔からなる係止部８ｃを有しており、係止部８ｃにアウターハウジング７のフック７ｆを係止し、かしめ部８ｂを溝部７ｇに熱かしめして折り曲げることで、装着される。

なお、フック７ｆ及び係止部８ｃ並びにかしめ部８ｂとは、かしめ部８ｂを中心として、両側で等距離の位置にフック７ｆ及び係止部８ｃを配置する（図１に示すように、かしめ部８ｂを通るＩＩ−ＩＩ線を中心として、両側で等距離の位置に係止部８ｃが位置している）ことで、ガタツキ防止の低減を図ることができる。

また、キャップ部材８は、その内面に、本実施形態では、底８ａに突起であるボス体８ｄを有している。ボス体８ｄは、回路基板４の縁の部分に当接するものであり、図２中では、１つのみ図示されているが、他に、４つの都合５つ備えている。他の４つも回路基板４の縁の部分、もしくは縁の近傍に当接するものである。キャップ部材８をアウターハウジング７に装着した際に、このボス体８ｃが回路基板４と当接し、回路基板４の振動等によるガタツキの影響をより低減することができる。

封止部材９は、弾性を有する材料、例えば、ゴムなどからなるＯリングであり、キャップ部材８で覆われる回路基板４の気密を確保するものである。

封止部材１０は、弾性を有する材料、例えば、ゴムなどからなるＯリングであり、磁気センサ１を組み付ける相手部材との気密を確保するものである。

以上のように、磁気検出素子２を実装した回路基板４をハウジングＨに固定した磁気センサ１において、ハウジングＨにリード端子５を設け、回路基板４にリード端子５と接続する端子接続部４ｃと、端子接続部４ｃを設けた箇所から磁気検出素子２を挟んで対向する側に回路基板４が位置決め固定される被位置決め固定部４ｄとを設け、ハウジングＨに被位置決め固定部４ｄを位置決め固定する位置決め固定部７ｅを設けたことによって、回路基板４を適正状態にて取付固定することができ、耐振動性を向上させることができる。

また、ハウジングＨに回路基板４を位置決めする位置決め部７ｄを設けたことによって、回路基板４を適正状態に止めた状態で、半田付け及び溶着固定ができるため、出力特性のバラツキを抑えることができる。

また、位置決め部を３つ設けたことによって、回路基板４をハウジング７の中心位置に位置決めすることができる。

また、ハウジングＨと結合するとともに回路基板４を覆うキャップ部材８を設け、このキャップ部材８の回路基板４との対向面に回路基板４と当接するボス体８ｄを設けたことによって、回路基板４をボス体８ｃによって支持でき、さらに耐振動性能を向上できる。

本発明は、磁気検出素子を回路基板に備えた磁気センサに利用可能である。

１ 磁気センサ
２ 磁気検出素子
４ 回路基板
４ｂ 溝部（被位置決め部）
４ｃ 端子接続部
４ｄ 孔（被位置決め固定部）
５ リード端子
６ インナーハウジング
７ アウターハウジング
７ｄ リブ（位置決め部）
７ｅ ピン（位置決め固定部）
８ キャップ部材
８ｄ ボス体（突起）
Ｈ ハウジング

Claims (4)

1. 磁気検出素子を実装した回路基板をハウジングに固定した磁気センサにおいて、
   前記ハウジングにリード端子を設け、前記回路基板に前記リード端子と接続する端子接続部と、前記端子接続部を設けた箇所から前記磁気検出素子を挟んで対向する側に前記回路基板が位置決め固定される被位置決め固定部とを設け、前記ハウジングに前記被位置決め固定部を位置決め固定する位置決め固定部を設けたことを特徴とする磁気センサ。
2. 前記ハウジングに前記回路基板を位置決めする位置決め部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記位置決め部を３つ設けたことを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
4. 前記ハウジングと結合するとともに前記回路基板を覆うキャップ部材を設け、このキャップ部材の前記回路基板との対向面に前記回路基板と当接する突起を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁気センサ。
   
   

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