JP4385789B2 - 回転検出装置 - Google Patents

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本発明は、ロータの回転に基づいて検出対象の回転検出を行う回転検出装置及びその製造方法に関するもので、例えば車輪速度センサに用いるのに好適である。
従来、車輪の回転速度を検出する回転検出装置は、車輪軸と一体的に回転する着磁ロータを磁界中に配置し、その着磁ロータの回転による磁界変動をセンサ素子(この場合、MR素子やホール素子等を用いることができる)が検出するように構成され、素子が出力する波形に基づいて車輪の回転速度を検出している(特許文献1参照)。こうした回転検出装置では、着磁ロータとセンサ素子を備えた検出部とが対向配置され、両者の間のギャップのばらつきに応じて、検出精度がばらつく。
特開2000−171475号公報
ところが、上記のような車輪軸の回転を検出する回転検出装置では、着磁ロータは回転軸や回転軸と一体の回転部材に取り付けられことがあり、また検出部はナックルアーム等の車両本体側に取り付けられることが多かった。この場合、着磁ロータと検出部とのギャップは、検出部や回転軸を上記のような回転軸やナックルアーム等の部品への取り付けた際の位置精度によってもばらつくが、他にも回転軸やナックルアーム等の部品の組立て精度、さらにはこれらが組み付けられる外部機構に対する組付け精度にもばらつく。換言すれば、着磁ロータと検出部とのギャップは、これらの周辺部を構成する部品の組付け精度・組立て精度に依存してばらつく。従って、従来の回転検出装置では、着磁ロータとセンサ部とのギャップのばらつきを高精度に管理することが困難であるという問題があった。
また、従来の回転検出装置では、検出部とナックルアームとは、ナックルアーム設けられたねじ穴にボルトによってねじ止めして固定される場合があった。このようなねじ固定部がある場合、ねじの締め付け具合によって取り付け角にずれが生じ、上記ギャップが更にばらつく可能性を有していた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、着磁ロータとセンサ部とのギャップを高精度の管理を可能とするとともに、低コストで生産性の高い回転検出装置を提供することにある。
課題を解決するための手段および発明の効果
上記課題を解決するために、本発明の回転検出装置は、回転検出対象の回転を検出する回転検出部を有する回転検出装置であって、前記回転検出部は、その断面が予め定められた固定構造体に結合された外周部と、外周部の一方の端部から垂直に伸びてなる外側連結部と、外側連結部の外周部側とは逆側の端部から外周部とは逆方向に垂直に伸びてなる中段部と、中段部の外側連結部側とは逆側の端部から該外側連結部とは逆方向に垂直に伸びてなる内側連結部と、内側連結部の中段部とは逆側の端部から該中段部方向側に垂直に折り返す形で伸びてなる内周部とが、連続して構成されたリング状をなす検出部固定部材において外周部、外側連結部、中段部にまたがって形成された一の固定手段である切欠部を貫通し、内周部に接するように配置されており、その固定手段によって前記検出部固定部材は、前記回転検出部の回転検出面を、前記回転検出対象の回転移動経路に対して、所定のギャップを隔てて対向配置可能な位置に固定するとともに、
前記検出部固定部材の他の固定手段は樹脂材料で構成し、前記検出部固定部材の前記内側連結部には貫通穴を設け、前記回転検出部と前記検出部固定部材とに挟まれる領域であり且つ中段部と内側連結部と内側部とからなるコの字状の壁面に囲まれた中間領域に前記貫通穴を通って前記樹脂材料が充填され、前記回転検出部と前記検出部固定部材とが固定され、前記樹脂材料は前記検出部固定部材と前記回転検出部との間の前記中間領域に前記貫通穴を通って回り込み、さらに貫通穴の裏側に樹脂材料による回り込み部を形成していることを特徴とする。
上記回転検出装置によれば、検出部固定部材に形成された固定手段によって、回転検出部と回転検出対象との間のギャップを精度良く組付けることが可能となり、ギャップのばらつきを抑制することができる。従って、回転検出装置の検出精度を増すことが可能となる。
前記回転検出対象の回転は、軸受によって、所定の軸線周りに回転可能に支持された回転軸との一体的な回転であり、前記軸受は、前記回転軸と一体回転可能に備えられた回転部と、前記回転部の回転を支持する固定部とを備えるとともに、前記回転検出対象は、前記軸受の前記回転部と一体回転可能に備えられ、前記回転検出部を固定した前記検出部固定部材は、前記軸受の前記固定部に組み付けられていることを特徴とするものであってもよい。
上記回転検出装置によれば、回転軸を支持する軸受の回転部と回転検出対象とが一体回転可能に連結され、さらに軸受の固定部と回転検出部とが検出部固定部材を介して連結されている。つまり、本発明の回転検出装置は、軸受、回転検出対象、回転検出部、および検出部固定部材とからなる完結したユニットとして構成できることを特徴として有する。このとき、回転検出対象と回転検出部との間のギャップは、これらの構成部品の組付け精度のみに依存してばらつくため、回転検出対象や回転検出部が組み付けられる外部の機構等の組立て・組付け精度に影響されてばらつくことが無いため、ギャップのばらつきを抑制することが可能となる。
本発明の回転検出装置は、前記回転検出対象は、前記回転部に備えられることで前記回転軸と一体回転可能で、かつ前記回転軸の周方向において所定周期でN極及びS極が交互に着磁されたリング状をなす着磁ロータであり、前記回転検出部は、前記着磁ロータの回転移動に伴う磁界変動を検出する磁界検出部であることを特徴とするものであってもよい。本発明の回転検出装置は、上記に示すように、着磁ロータと磁界検出部との間のギャップのばらつきを抑制することを可能としている。従って、製造される個々の回転検出装置は、検出ばらつきが小さく、その品質を高めることが可能となる。
本発明の回転検出装置は、前記検出部固定部材は、リング状をなし、前記回転軸周りに回転する前記回転検出対象の前記回転移動経路に対して対向配置されることを特徴とするものであっても良い。この場合、回転検出対象である着磁ロータは、上記のように回転軸周りにリング状をなして備えられる。また、軸受の固定部も回転軸周りで軸受の回転部を支持している。従って、検出部固定部材がリング状をなすことで、着磁ロータ、軸受の固定部、検出部固定部材とは、回転軸の長軸方向に対して、それぞれが平行をなして配置することができる。このとき、着磁ロータと検出部固定部材とは既に互いが対面しており、着磁ロータと回転検出部の検出面とを対面させるための固定手段の構造は、上記のような対面関係にない場合と比べて、シンプルに形成することが可能となる。また、検出部固定部材と軸受の固定部とも既に対面しており、両者の取り付け構造も同様にシンプルにすることができる。
本発明の回転検出装置は、前記検出部固定部材の前記固定手段は樹脂材料であり、前記回転検出部と前記検出部固定部材とに挟まれる中間領域には、インサート成形によって前記樹脂材料が充填され、前記回転検出部と前記検出部固定部材とが固定されていることを特徴とするものであってもよい。これにより、回転検出部と検出部固定部材とをより強固に固定することが可能となる。また、このとき回転検出部、検出部固定部材に、上記のような切欠部や、リブおよびリブ溝が設けられていれば、これらを位置決め用の仮固定部とすることができ、仮固定によって位置決めがなされた後に、インサート成形を行うことができる。これにより、高い精度で位置決めがされ、かつ固定強度を高くすることができる。また、回転検出部にリブが設けられていた場合には、インサート成形によって回転検出部の周辺部に充填された樹脂材料が、リブの周辺部にも回り込むため、回転検出部の位置ずれや検出部固定部材からの抜けを防止する効果も得られる。
本発明の回転検出装置は、前記回転検出部は、前記中間領域の側に突出部を有し、該突出部の周辺部に前記樹脂材料が回り込んでなることを特徴とするものであっても良い。これにより、突出部にインサート成形による樹脂が回りこむため回転検出部の検出部固定部材からの抜けや位置ずれを防ぐことができる。特に、回転検出部の挿入方向又は圧入方向に対しては回転検出部の抜けが生じやすいため、突出部はこうした方向に対して垂直に設けられることが望ましい。
以降、本発明の回転検出装置について図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態における回転検出装置としての車輪速度センサ1を車体に取り付けた時の模式図である。図1に示すように、車輪軸(本発明の回転軸)100のうち車輪近傍の外周部には軸受101が備えられている。この軸受101は、半径の異なる内輪(本発明の回転部)101a及び外輪(本発明の固定部)101bと転動体101cとから構成されている。内輪101aは車輪軸100の外周面に固定されて車輪軸100と共に回転し、外輪101bは図示しない車体側に固定されている。また、内輪101a及び外輪101bの両端において、内輪101aと外輪101bとの間に挟まれるようにオイルシール102が備えられており、内輪101aと外輪101bとの間に充填されたオイルが漏れないようになっている。オイルシール102の側面側では、着磁ロータ(本発明の回転検出対象)103が内輪101aと一体をなす回転部材を介して内輪101aに連結され、内輪101aの回転に伴って回転するように構成されている。なお、着磁ロータ103とは、リング状のロータであり、円周方向においてN極とS極とに交互に着磁され、車輪軸100の外周を囲むように車輪軸100と同軸的に配置される。
また、軸受101の外輪101bは、車両本体側(本発明の固定構造体)と固定されており、車軸と一体に回転しないように備えられている。外周部には、嵌合面101eが設けられており、センサリング(本発明の検出部固定部材)1の外周部1aの内側面と嵌合させることで、外輪101bとセンサリング1と結合し、一体的に構成されている。このとき、外輪101bとセンサリング1との結合を強固とするために、両者の結合は圧入によって結合されることが望ましい。本実施形態のセンサリング1は、平板を折り曲げた形状をなすとともに、全体がリング状をなして形成される。図1ではセンサリング1の断面形状が示されており、その断面は軸受101の外輪101bと結合する外周部1aと、外周部1aの一方の端部から垂直に伸びてなる外側連結部1bと、外側連結部1bの外周部1a側とは逆側の端部から外周部1aとは逆方向に垂直に伸びてなる中段部1cと、中段部1cの外側連結部1b側とは逆側の端部から該外側連結部1bとは逆方向に垂直に伸びてなる内側連結部1dと、内側連結部1dの中段部1cとは逆側の端部から該中段部1c方向側に垂直に折り返す形で伸びてなる内周部1eとが、連続して構成された断面形状をなす。このセンサリング1は、図1のように着磁ロータ103との間に所定幅のギャップを設けつつ、対向して備えられる。本実施形態においては、センサリング1の外側連結部1bの軸受101側の面と軸受101の端面と接する形で位置固定されており、これにより回転軸100の軸長方向における軸受101とセンサリング1とが精度良く位置決めされ、上記ギャップのばらつきを抑制することが可能となっている。
このセンサリング1には、外周部1a、外側連結部1b、中段部1cにまたがった切欠部11a(図6)が形成され、この切欠部に車輪速度センサ本体10が圧入固定されている。また、車輪速度センサ本体10(以下、センサ本体ともいう)は、回転検出素子を備えた回転検出IC11(本発明における磁界検出部、すなわち回転検出部であり、以下、ICと略す)を備え、このIC11は上記切欠部を貫通し、下段部1eに接するように配置される。従って、IC11は着磁ロータ103に対向配置される。すなわち、着磁ロータ103は、車輪軸周りの円軌跡を回転移動経路とするように配置されており、その移動経路に対して対面するように配置される。なお、このセンサ本体の構造等、その詳細については後述する。
また、IC11を備えたセンサ本体10は、図2に示されているように、ナックルアーム200と接していない。これにより、本発明では、着磁ロータと磁界検出部との間のギャップを、ナックルアーム200の組付け精度等とは独立して管理することができる。なお、本実施形態においては、IC11からの検出信号は、コネクタ20の端子部20aによって外部に出力される。
このように本発明では、軸受101と結合したセンサリング1に、回転検出IC11を備えた車輪速度センサが結合されることにより、車輪速度センサを備えた軸受ユニットとして完結していることを特徴としている。従って、このように精度管理された車輪速度センサ付きの軸受ユニットを、ナックルアーム200および車輪軸100に組付けるだけでよく、このとき高い組付け精度を要求されることはない。従って、生産性を増すこととが可能となっている。従来のように、磁界検出部が外部機構に対して、例えばねじ止めによって組付けられている場合であれば、ボルトやねじ等の組み付け用の部品を必要とし、さらにはねじ穴加工や座面加工等の加工処理を行う工程が必要となる。ところが本発明では、磁界検出部が切欠部に圧入して固定されるため、組み付けに必要な部品点数や加工処理を必要としないため、コスト面において利点を有する。
図3は、図1のセンサリング1を軸受101側から見たときの模式図である。センサリング1は上記したようにリング形状をなしており、センサ本体10のIC11が貫通している。IC11は、センサリング1の中段部1c、内側連結部1d、および内周部1eに囲まれる内側の領域に配置されるとともに、該領域が樹脂材料3にて充填されることで固定され、位置決めがなされている。
図4は図1、図3に示したIC11が結合されたセンサリング1の斜視図である。IC11は、樹脂材料3が充填される領域に配置され、その位置に固定されている。このとき、IC11はT字状に形成されており、2つの突出部12を備えている。これにより、突出部12の上方に回り込んだ樹脂材料3によって、上方への抜けが防止されている。また、同様の抜け防止手段として、センサリング1の内側連結部1dには貫通穴2が設けられている。樹脂材料3は、貫通穴2を通って内側連結部1dの図4に示すセンサリング1の裏側に回り込み、樹脂材料3による回りこみ部3aを形成する。これにより、樹脂材料3全体のずれやすべりを防止することが可能となる。このような構造は、インサート成形を行うことで簡易に形成することができる。また、上述した樹脂材料3が充填される領域は、図1に示されているように、中段部1cと内側連結部1dと内側部1eとからなるコの字状の壁面(図1には断面が示されている)に囲まれている。この構造はインサート成形により比較的容易に達成される。
なお、本発明の固定手段とは、上記で述べた切欠部11a(図6)、リブ溝13a(図6)、および樹脂材料3のうち少なくとも1以上を指すものであり、これらが備えられていることで、センサ本体(回転検出部)10とセンサリング(検出部固定部材)1とが固定され、位置決めされるように構成されている。
以下、本発明の車輪速度センサ本体10について、図5、図6を用いて説明を行う。なお、図5、図6に示されるセンサ本体は、上記に示すコネクタ型の出力部ではなく、ケーブル型の出力部で構成されている。本発明においては、これら以外のタイプの出力部であってもよく、これらの実施例に限定されるものではない。
センサ本体10は、図5、図6に示されるように、上述した回転検出IC11(磁界検出部)が備えられている。このIC11は、磁界の変化に伴った出力を発生するセンシング素子としてのMRE(Magneto Resistive Effect:磁気抵抗効果)素子やMRE素子からの出力信号を処理する信号処理回路等が備えられたICチップおよび磁石等がターミナル21と共に樹脂によってモールド化されたものである。この回転検出IC11は、一端側が入口を成すと共に他端側が閉塞された中空形状のケースを構成するハウジング14内に収容されている。以下、ハウジング14のうち回転検出IC11が挿入される方向に平行な方向をX方向という。
ハウジング14は、その外径が略四角柱を成しており、X方向と垂直な方向の断面形状が略長方形を成している。そして、このようにハウジング14を構成する四角柱の側面のうち着磁ロータ103と対向する面41が検出面を構成し、その反対側の面42から図5のX方向と垂直な方向に突出した突出部12が形成された構成となっている。突出部12の面41側には、リブ13が形成されている。また、ハウジング14を構成する四角柱の4つの側面のうち対向するもの同士間の距離は、回転検出IC11の厚みとほぼ同等もしくは若干大きめに設定されているが、4つの側面のうち面42にはX方向に平行な溝44が形成されており、この部分においてハウジング14と回転検出IC11との間に隙間が形成されるようになっており、この隙間を通じて後述する樹脂成形時にハウジング14内に樹脂部材16が充填されるようになっている。
回転検出IC11への信号伝達部をなすワイヤ3の電線31は、複数の細かい線が撚り合わされて構成され、被覆部32によって覆われている。この被覆部32に覆われた電線31が2組設けられている。この電線31の一端は、ターミナル21の先端部と周知のマイクロティグ溶接によってターミナル21の先端部もしくは電線31の一端を溶融して接合されている。また、電線31の他端は、例えば、ABS(Anti-lock Brake System)制御用のECU(Electronic Control Unit)などの外部機器に接続されている。さらに、ワイヤ3は突出部47によって保持されることでハウジング14と一体的に設けられている。
次に、軸受110と一体構造をなす本発明の回転検出装置の組付方法について、図7を用いて説明する。センサ本体10(図4ではセンサ部11のみ示されている)は、センサリング1に設けられた溝12a,13aを含む切欠部11aに挿入することで簡易に組付けることができる。このとき、センサ本体10は、リブ13をセンサリング1の溝13aによって挟圧されながら挿入される、すなわち圧入される。この圧入は、センサリングの内側部1eに底面が接するところで止まる。このとき、リブ13とリブ溝13aとが圧入固定されることで、センサ本体10とセンサリング1とが仮止めされ、位置決めがなされる。センサ本体10とセンサリング1とが仮止めされると、センサリング1の図の裏側から、または内側連結部1dの貫通穴2から、樹脂が流し込まれ、センサ本体10がインサート成形される形となる。このとき、センサ本体の突出部12と、リブ13とは、その周辺部に樹脂が密着して回りこむことによって、センサ本体の位置ズレや抜けが生じ難くなるように固定される。これにより、図1および図3に示す本発明の回転検出装置が組立てられる。
なお、上記の実施形態はあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。
以上のように、本発明の回転検出装置は、軸受によって回転可能に支持された回転軸の回転を検出する回転検出装置であって、前記軸受は、前記回転軸を回転可能に支持する内輪と、転動体を介して前記内輪の回転を支持する外輪とを備えるとともに、前記内輪は、前記回転軸と同軸をなし、かつ一体回転可能に備えられたリング形状の着磁ロータを備え、前記外輪は、前記回転軸と同軸をなし、かつ前記着磁ロータと対向配置される検出部固定部材(例えば、上記のようなリング状のセンサリング)と連結し、前記検出部固定部材には、前記着磁ロータの回転移動に伴う磁界変動を検出する磁界検出部が、その検出面を前記着磁ロータの回転移動経路の所定領域に対し、所定のギャップを介して対面させて固定されていることを特徴とする回転検出装置として構成することができる。
この回転検出装置は、回転軸を支持するベアリング等の軸受の内輪と着磁ロータとが一体回転可能に連結され、さらに軸受の外輪と磁気検出部とがセンサリングを介して連結されている。つまり、本発明の回転検出装置は、軸受、センサリング、着磁ロータ、および磁気検出部とからなる完結したユニットとして構成されることを特徴とするものである。従って、着磁ロータと磁気検出部との間のギャップは、これらの構成部品の組付け精度のみに依存してばらつくため、着磁ロータや磁気検出部が組み付けられる外部機構等の組立て・組付け精度に影響されてばらつくことが無いため、そのばらつきを抑制することが可能となる。
また、この回転検出装置は完結したユニットをなすため、回転検出装置を製造する工程内において、上記ギャップのばらつきを管理することが可能となり、他機構に組付ける前の段階で、所定の規格を満たさない回転検出装置を除くことが可能となる。従来のように他機構に組み付けられたの後に上記ギャップの管理を行う場合は、その機構から回転検出部を取り外し、そのギャップを再調整することが必要となるため、本発明を利用することでコスト面においても利を有する。
また、この回転検出装置を備える製品を組立てる場合は、上記のように高精度に管理された回転検出装置を予め用意しておき、これを他の機構に組付けるだけでよく、その組立ては容易である。従来の組立てのように、着磁ロータと磁気検出部との高精度の位置合わせや、外部機構と磁気検出部との高精度の組付け等を必要としないため、生産効率を高めることが可能となる。また、外部機構に対して磁界検出部を組付けるための組付け部を必要としないため、組付け部を構成するために必要とする各種材料やそれらに対する加工処理を行う必要が無く、コストを下げることができる。
本発明の回転検出装置の全体構成を示す概略図。 図1のセンサリングおよび磁界検出部の上面図。 図1のセンサリングおよび磁界検出部の側面図。 図3のセンサリングおよび磁界検出部の斜視図。 回転検出ICを含むセンサ本体の構成を示す第一の概略図。 回転検出ICを含むセンサ本体の構成を示す第二の概略図。 センサリングへのセンサ本体の組付けを説明する図。
符号の説明
1 センサリング(検出部固定部材)
2 貫通穴
3 樹脂材料(固定手段)
10 車輪速度センサ本体
11 回転検出IC(磁界検出部、回転検出部)
11a 切欠部(固定手段)
12 突出部
13 リブ
13a リブ溝(固定手段)
100 車輪軸(回転軸)
101 軸受
101a 内輪(回転部)
101b 外輪(固定部)
103 着磁ロータ(回転検出対象)
200 ナックルアーム

Claims (5)

  1. 回転検出対象の回転を検出する回転検出部を有する回転検出装置であって、
    前記回転検出部は、その断面が予め定められた固定構造体に結合された外周部と、外周部の一方の端部から垂直に伸びてなる外側連結部と、外側連結部の外周部側とは逆側の端部から外周部とは逆方向に垂直に伸びてなる中段部と、中段部の外側連結部側とは逆側の端部から該外側連結部とは逆方向に垂直に伸びてなる内側連結部と、内側連結部の中段部とは逆側の端部から該中段部方向側に垂直に折り返す形で伸びてなる内周部とが、連続して構成されたリング状をなす検出部固定部材において該外周部、該外側連結部、該中段部にまたがって形成された一の固定手段である切欠部を貫通し、該内周部に接するように配置されており
    その固定手段によって前記検出部固定部材は、前記回転検出部の回転検出面を、前記回転検出対象の回転移動経路に対して、所定のギャップを隔てて対向配置可能な位置に固定するとともに、
    前記検出部固定部材の他の固定手段は樹脂材料で構成し、前記検出部固定部材の前記内側連結部には貫通穴を設け、
    前記回転検出部と前記検出部固定部材とに挟まれる領域であり且つ中段部と内側連結部と内側部とからなるコの字状の壁面に囲まれた中間領域に前記貫通穴を通って前記樹脂材料が充填され、前記回転検出部と前記検出部固定部材とが固定され、
    前記樹脂材料は前記検出部固定部材と前記回転検出部との間の前記中間領域に前記貫通穴を通って回り込み、さらに貫通穴の裏側に樹脂材料による回り込み部を形成していることを特徴とする回転検出装置。
  2. 前記回転検出対象の回転は、軸受によって、所定の軸線周りに回転可能に支持された回転軸との一体的な回転であり、
    前記軸受は、前記回転軸と一体回転可能に備えられた回転部と、前記回転部の回転を支持する固定部とを備えるとともに、
    前記回転検出対象は、前記軸受の前記回転部と一体回転可能に備えられ、
    前記回転検出部を固定した前記検出部固定部材は、前記軸受の前記固定部に組み付けられていることを特徴とする請求項1に記載の回転検出装置。
  3. 前記回転検出対象は、前記回転部に備えられることで前記回転軸と一体回転可能で、かつ前記回転軸の周方向において所定周期でN極及びS極が交互に着磁されたリング状をなす着磁ロータであり、
    前記回転検出部は、前記着磁ロータの回転移動に伴う磁界変動を検出する磁界検出部であることを特徴とする請求項1または2に記載の回転検出装置。
  4. 前記回転検出部と前記検出部固定部材とに挟まれる中間領域には、前記樹脂材料がインサート成形によって充填されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の回転検出装置。
  5. 前記回転検出部は、前記中間領域の側に突出部を有し、該突出部の周辺部に前記樹脂材料が回り込んでなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の回転検出装置。
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