JP5949672B2 - 検出装置、及び検出装置の製造方法 - Google Patents

検出装置、及び検出装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、磁界や温度等の状態量を検出するセンサを有する検出装置、及び検出装置の製造方法に関する。
従来、例えば磁界を検出するセンサとしてのホールＩＣを樹脂によってモールドし、このホールＩＣによって検出される磁界の強度の変化によって車両のハンドルに加えられるトルクを検出するトルク検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のトルク検出装置は、ハンドルにつながる入力軸と、操舵輪につながる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結するトーションバーと、多極磁石と、一対の多極ヨークと、２つのホールＩＣとを備え、ハンドルに加えられるトルクによるトーションバーの捩じれによって多極磁石と一対の多極ヨークとが相対回転するように構成されている。一対の多極ヨークの外周側には環状をなす一対の集磁リングが配置され、それぞれの集磁リングには、周方向の１箇所に径方向に突出する集磁部が設けられている。一方の集磁リングの集磁部と他方の集磁リングの集磁部との間には２つのホールＩＣが配置されている。
多極磁石と一対の多極ヨークとが相対回転すると、その相対回転角度に応じてホールＩＣで検出される磁界の強度が変化するので、この磁界の強度の変化によってハンドルに加えられるトルクを検出することが可能である。２つのホールＩＣは、一対の集磁リングと共に樹脂部材にモールドされている。
特開２００５−２６５５８１号公報
しかし、環状の樹脂部材をモールド成形する際には、２つのホールＩＣを金型の成形空間内に配置し、この成形空間内に溶融した樹脂を射出する。溶融した樹脂は、例えば２７０℃と高温であるため、ホールＩＣの検出精度がモールド成形時の熱によって低下してしまうおそれがあった。
そこで、本発明は、センサを樹脂によってモールドする際の熱によりセンサの検出精度が低下することを抑制することができる検出装置、及び検出装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決することを目的として、検出素子を含むセンサ本体部、及び前記センサ本体部から引き出された複数のリード線を有するセンサと、前記センサ本体部を収容する収容部を有する収容部材と、前記センサ本体部に接することなく前記収容部材の少なくとも一部を含んで成形されたモールド樹脂からなるモールド成形体とを備えた検出装置を提供する。
また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、検出素子を含むセンサ本体部、及び前記センサ本体部から引き出された複数のリード線を有するセンサのうち、少なくとも前記センサ本体部を収容部材の収容部に収容する第１工程と、前記センサ本体部に溶融樹脂を接触させることなく前記収容部材の少なくとも一部を含んでモールド樹脂を成形する第２工程とを有する検出装置の製造方法を提供する。
本発明に係る検出装置、及び検出装置の製造方法によれば、センサを樹脂によってモールドする際の熱によりセンサの検出精度が低下することを抑制することができる。
本発明の第１の実施の形態に係る回転検出装置、及びこの回転検出装置を有する車両用の車輪軸受装置の構成例を示す断面図である。 図１の部分拡大図である。 磁性体を示す部分拡大図である。 センサモジュールを示す正面図である。 収容ケースを示し、（ａ）は図４のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は第２の樹脂部材の正面図、（ｃ）は収容ケースの背面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るセンサモジュールを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。 第２の実施の形態に係る収容ケースを示し、（ａ）及び（ｂ）は斜視図、（ｃ）は側面図である。
［第１の実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る回転検出装置１、及びこの回転検出装置１を有する車両用の車輪軸受装置１０の構成例を示す断面図である。図２は、図１の部分拡大図である。図３は、磁性体２２を示す部分拡大図である。
（車輪軸受装置１０の構成）
車輪軸受装置１０は、円筒状の本体部１１０、及び車輪が取り付けられるフランジ部１１１を有する内輪１１と、内輪１１の本体部１１０の外周側に配置された外輪１２と、内輪１１と外輪１２との間に配置された複数の転動体１３と、内輪１１の外輪１２に対する回転速度を検出するための回転検出装置１とを備えている。
内輪１１の本体部１１０の中心部には、その回転軸線Ｏに沿ってドライブシャフトを連結するためのスプライン嵌合部１１０ａが形成されている。内輪１１のフランジ部１１１は、本体部１１０の径方向外側に突出して本体部１１０と一体に形成されている。フランジ部１１１には、図示しない車輪を取り付けるためのボルトが圧入される複数の貫通孔１１１ａが形成されている。
外輪１２は、円筒状に形成され、懸架装置を介して車体に連結されたナックル６に複数のボルト６１（図１には１つのみ示す）によって固定されている。ナックル６には、後述するセンサモジュール３を取り付けるための貫通孔５ａが形成されている。
内輪１１と外輪１２との間の環状の空間は、第１のシール部材１４及び第２のシール部材１５によって封止されている。第１のシール部材１４は、内輪１１のフランジ部１１１側に配置され、第２のシール部材１５はその反対側（車体側）に配置されている。第２のシール部材１５は、断面Ｌ字状の芯金１５１と、芯金１５１に加硫接着によって接着された弾性部材１５２とからなり、芯金１５１の外周に形成された円筒部１５１ａが外輪１２の外周面に圧入されている。弾性部材１５２は、円筒部１５１ａの一端から内方に延びる鍔部１５１ｂに例えば加硫接着によって接着されている。芯金１５１は、オーステナイト系ステンレスやアルミニウム等の非磁性の金属からなる。
回転検出装置１は、内輪１１における本体部１１０の外周に固定された磁気エンコーダ２と、磁気エンコーダ２の回転に伴う磁界の変化を検出するためのセンサモジュール３とを有して構成されている。磁気エンコーダ２は、内輪１１における本体部１１０の外周面に固定された非磁性体からなる環状の支持部２１と、支持部２１に支持された環状の磁性体２２とを有している。磁性体２２は、図３に示すように、周方向に沿って複数のＮ極２２１及び複数のＳ極２２２が交互に設けられ、車輪及び内輪１１と共に回転する。
センサモジュール３は、樹脂ケース３０と、磁界センサ４と、磁界センサ４の磁気エンコーダ２とは反対側に配置された磁性体としてのヨーク３００とを有している。樹脂ケース３０は、磁界センサ４を収容する樹脂からなる収容ケース３１と、収容ケース３１の少なくとも一部を含んで成形されたモールド樹脂からなるモールド成形体３２とを有している。センサモジュール３は、ボルト６１によってナックル６に固定されている。
回転検出装置１は、磁気エンコーダ２の回転によって変化する磁界の強度をセンサモジュール３の磁界センサ４によって検出し、磁界の強度に応じた信号を出力する。車輪が回転すると、その回転に伴って内輪１１及び磁気エンコーダ２が回転軸線Ｏを中心として回転し、磁界センサ４によって検出される磁気エンコーダ２の磁界の強度が変化するので、回転検出装置１から出力される信号の変化の周期に基づいて、車輪の回転速度を求めることが可能である。
（センサモジュール３の構成）
図４は、センサモジュール３を示す正面図である。図４では、説明のため、樹脂ケース３０の内部における収容ケース３１及び磁界センサ４を実線及び破線で示している。
磁界センサ４は、磁気エンコーダ２の回転によって変化する磁束密度を検出する磁界検出素子（ホール素子）４０ａを含むセンサ本体部４０と、センサ本体部４０から引き出された複数（本実施の形態では２本）のリード線４１とを有している。複数のリード線４１はそれぞれ、樹脂ケース３０から引き出されたケーブル４３に含まれる複数の電線４２に半田付けや溶接等によって接続されている。
磁界センサ４のセンサ本体部４０は、収容ケース３１に収容されている。収容ケース３１、収容ケース３１から導出された複数のリード線４１、及び複数の電線４２は、モールド成形体３２に一括してモールドされている。
モールド成形体３２は、磁界センサ４のセンサ本体部４０に接することなく、収容ケース３１及びヨーク３００を含んでモールド成形されたモールド樹脂からなる。より具体的には、モールド成形体３２は、収容ケース３１及びヨーク３００がモールドされた本体部３２１と、ナックル６にボルト６１によって固定される固定部３２２とを一体に有している。複数の電線４２は、本体部３２１内にて束ねられ、ケーブル４３のシースの内部に収容されている。
（収容ケース３１の構成）
図５は、収容ケース３１を示し、（ａ）は図４のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は収容ケース３１を構成する第２の樹脂部材３１２を示す正面図、（ｃ）は収容ケース３１の背面図である。なお、図５（ａ）及び（ｂ）では、説明のために磁界センサ４を二点鎖線で示している。
収容ケース３１は、例えばＡＢＳ樹脂等の硬質の樹脂からなり、第１の樹脂部材３１１及び第２の樹脂部材３１２が組み合わされて構成されている。第１の樹脂部材３１１及び第２の樹脂部材３１２は、例えば射出成型によって形成することができる。
第１の樹脂部材３１１は、磁界センサ４のセンサ本体部４０を収容する収容部３１１Ａと、複数のリード線４１を保持する保持部３１１Ｂとを有している。同様に、第２の樹脂部材３１２は、磁界センサ４のセンサ本体部４０を収容する収容部３１２Ａと、複数のリード線４１を保持する保持部３１２Ｂとを有している。
第１の樹脂部材３１１の収容部３１１Ａには、磁界センサ４のセンサ本体部４０を収容するための凹部３１１ａが形成されている。同様に、第２の樹脂部材３１２の収容部３１２Ａには、磁界センサ４のセンサ本体部４０を収容するための凹部３１２ａが形成されている。
第１の樹脂部材３１１の収容部３１１Ａと第２の樹脂部材３１２の収容部３１２Ａとが組み合わされることにより、収容ケース３１の収容部３１Ａが構成される。また、第１の樹脂部材３１１の凹部３１１ａと第２の樹脂部材３１２の凹部３１２ａとが組み合わされることにより、直方体状の収容空間３１０が形成される。
収容ケース３１は、収容部３１Ａがセンサ本体部４０の全体を囲むように形成され、モールド成形体３２は、収容ケース３１の収容部３１Ａを封止している。
第１の樹脂部材３１１の保持部３１１Ｂには、複数のリード線４１を保持するための複数（本実施の形態では２つ）の保持溝（第１の保持溝３１１ｂ及び第２の保持溝３１１ｃ）が形成されている。同様に、第２の樹脂部材３１２の保持部３１２Ｂには、複数のリード線４１を保持するための複数（本実施の形態では２つ）の保持溝（第１の保持溝３１２ｂ及び第２の保持溝３１２ｃ）が形成されている。
図５（ｃ）に示すように、第１の樹脂部材３１１の保持部３１１Ｂと第２の樹脂部材３１２の保持部３１２Ｂとが組み合わされることにより、収容ケース３１の保持部３１Ｂが構成される。また、第１の樹脂部材３１１の第１の保持溝３１１ｂと第２の樹脂部材３１２の第１の保持溝３１２ｂとが組み合わされることにより、円筒状の第１の保持孔３１０ｂが形成され、第１の樹脂部材３１１の第２の保持溝３１１ｃと第２の樹脂部材３１２の第２の保持溝３１２ｃとが組み合わされることにより、円筒状の第２の保持孔３１０ｃが形成される。
磁界センサ４は、複数のリード線４１が保持部３１Ｂの第１及び第２の保持孔３１０ｂ，３１０ｃに保持されることにより、センサ本体部４０が収容部３１Ａの収容空間３１０内に支持されている。
（センサモジュール３の製造方法）
次に、センサモジュール３の製造方法について説明する。
センサモジュール３の製造方法は、センサ本体部４０、及び複数のリード線４１のうち、少なくともセンサ本体部４０を収容ケース３１の収容部３１Ａに収容する第１工程と、センサ本体部４０に溶融樹脂を接触させることなく収容ケース３１を含んでモールド樹脂を成形し、モールド成形体３２を得る第２工程とを備える。
第１工程では、磁界センサ４を第２の樹脂部材３１２の第１の凹部３１２ａに配置し、複数のリード線４１を第１及び第２の保持溝３１２ｂ，３１２ｃにそれぞれ配置する。次に、磁界センサ４を配置した第２の樹脂部材３１２と第１の樹脂部材３１１とを組み合わせて、収容ケース３１を形成する。これにより、複数のリード線４１が第１及び第２の保持孔３１０ｂ，３１０ｃに保持されると共に、センサ本体部４０が第１の収容空間３１０内に配置される。
次に、複数のリード線４１の先端部（センサ本体部４０とは反対側）を電線４２にそれぞれ接続する。
第２工程では、モールド成形体３２を形成するための型の成形空間内に、磁界センサ４を収容した収容ケース３１と、電線４２とを配置し、溶融樹脂を流し込む。このとき、収容空間３１０は、収容ケース３１の収容部３１Ａで覆われているため、溶融樹脂が収容空間３１０に流れ込むことがない。これにより、収容ケース３１とモールド成形体３２とが一体化され、樹脂ケース３０が形成される。
（第１の実施の形態の作用及び効果）
上記した第１の実施の形態によれば、以下に示す作用及び効果が得られる。
（１）磁界センサ４のセンサ本体部４０は収容ケース３１に収容され、溶融樹脂に接触しないので、モールド成形体３２を成形する際における溶融樹脂の熱による影響を抑えることができる。これにより、磁界検出素子４０ａの検出精度の劣化を抑制し、信頼性を確保することが可能となる。
（２）磁界センサ４のセンサ本体部４０は、複数のリード線４１が収容ケース３１の保持部３１Ｂに形成された第１及び第２の保持孔３１０ｂ，３１０ｃに保持されることにより、収容ケース３１の収容空間３１０内に支持される。つまり、センサ本体部４０は、収容ケース３１に接することなく支持されるので、モールド成形体３２のモールド成形時における溶融樹脂の熱が収容ケース３１から直接的にセンサ本体部４０に伝達することを防ぐことができる。これにより、モールド成形体３２のモールド成形時の熱により磁界センサ４の検出精度が低下することをより確実に抑制することができる。
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図６及び図７を参照して説明する。
図６は、第２の実施の形態に係るセンサモジュールを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。図６において、第１の実施の形態について説明したものと機能が共通する構成要素については、同一又は対応する符号を付してその重複した説明を省略する。
本実施の形態に係るセンサモジュール３Ａは、樹脂ケース３０Ａと、磁界センサ４と、ヨーク３００とを有している。樹脂ケース３０Ａは、磁界センサ４を収容する樹脂からなる収容ケース５と、収容ケース５を含んで成形されたモールド樹脂からなるモールド成形体３２Ａとを有している。モールド成形体３２Ａは、収容ケース５及びヨーク３００がモールドされた本体部３２１Ａと、固定用のボルトを挿通させるボルト挿通孔３２２ａが形成された固定部３２２Ａとを一体に有している。
収容ケース５の内部には、磁界センサ４のセンサ本体部４０が収容されている。樹脂ケース３０Ａには、内輪１１（図１，２に示す）の外周面に対向する底面に、収容ケース５の内部に収容されたセンサ本体部４０を外部に臨ませる開口５ａが形成されている。
図７は、収容ケース５を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）とは反対側から見た斜視図、（ｃ）は側面図である。図５（ｃ）には、収容ケース５の内部の構造を破線で示している。
収容ケース５は、磁界センサ４のセンサ本体部４０を収容する収容空間５０が内部に形成された直方体状であり、その一つの面に開口５ａが形成されている。開口５ａが形成された面とは反対側の底面５ｂには、磁界センサ４０の複数（２本）のリード線４１をそれぞれ挿通させて保持する第１の保持孔５１ａ及び第２の保持孔５１ｂが形成されている。
このように、収容ケース５は、収容空間５０を有する収容部５Ａと、複数のリード線４１を保持する第１及び第２の保持孔５１ａ，５１ｂが形成された保持部５Ｂとを一体に有している。磁界センサ４は、複数のリード線４１が保持部５Ｂに保持されることにより、センサ本体部４０が収容部５Ａの収容空間５０内に支持される。
センサモジュール３Ａを製造する際は、開口５ａから複数のリード線４１を挿入し、複数のリード線４１を第１及び第２の保持孔５１ａ，５１ｂに挿通させながらセンサ本体部４０を収容空間５０内に挿入する。そして、第１及び第２の保持孔５１ａ，５１ｂを通過したリード線４１の先端部を電線４２にそれぞれ接続する。その後、モールド成形体３２Ａを形成するための金型の成形空間内に、センサ本体部４０を収容した収容ケース５及び電線４２を配置し、開口５ａを金型の内面等に押し付けて塞いだ状態で溶融樹脂を流し込む。これにより、収容ケース５とモールド成形体３２Ａとが一体化された樹脂ケース３０が形成される。
本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。また、センサモジュール３Ａの使用時においてセンサ本体部４０が発熱しても、その熱を開口５ａから放熱することができ、磁界センサ４の過熱が抑制される。これにより、磁界センサ４の検出精度をより確実に維持することができる。
（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
［１］検出素子（４０ａ）を含むセンサ本体部（４０）、及び前記センサ本体部（４０）から引き出された複数のリード線（４１）を有するセンサ（４）と、前記センサ本体部（４０）を収容する収容部（３１Ａ，５Ａ）を有する収容部材（収容ケース３１，５）と、前記センサ本体部（４０）に接することなく前記収容部材（収容ケース３１，５）の少なくとも一部を含んで成形されたモールド樹脂からなるモールド成形体（３２，３２Ａ）とを備えた検出装置（１）。
［２］前記収容部材（収容ケース３１）は、前記収容部（３１Ａ）が前記センサ本体部（４０）の全体を囲むように形成され、前記モールド成形体（３２）は、前記収容部材（収容ケース３１）の前記収容部（３１Ａ）を封止している、［１］に記載の検出装置（１）。
［３］前記収容部材（収容ケース５）には、前記センサ本体部（４０）を外部に臨ませる開口（５ａ）が前記収容部（５Ａ）に形成され、前記モールド成形体（３２Ａ）は、前記開口（５ａ）を覆うことなくモールド成形されている、［１］に記載の検出装置（１）。
［４］前記収容部材（収容ケース３１，５）は、前記リード線（４１）を保持する保持部（３１Ｂ，５Ｂ）を有し、前記センサ（４）は、前記リード線（４１）が前記保持部（３１Ｂ，５Ｂ）に保持されることにより、前記センサ本体部（４０）が前記収容部（３１Ａ，５Ａ）の収容空間（３１０，５０）内に支持された、［１］乃至［３］の何れか１項に記載の検出装置（１）。
［５］検出素子（４０ａ）を含むセンサ本体部（４０）、及び前記センサ本体部（４０）から引き出された複数のリード線（４１）を有するセンサ（４）のうち、少なくとも前記センサ本体部（４０）を収容部材（収容ケース３１，５）の収容部（３１Ａ，５Ａ）に収容する第１工程と、前記センサ本体部（４０）に溶融樹脂を接触させることなく前記収容部材（収容ケース３１，５）の少なくとも一部を含んでモールド樹脂を成形する第２工程とを有する検出装置（１）の製造方法。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
上記第１及び第２の実施の形態では、収容ケース３１，５内に１つの磁界センサ４を配置したが、これに限らず、複数の磁界センサ４を収容ケース３１，５内に収容してもよい。
また、モールド成形体３２，３２Ａの本体部３２１，３２１Ａ及び固定部３２２，３２２Ａの形状に制限はなく、収容ケース３１，５と、複数のリード線４１が一括してモールドされていればよい。
また、上記第１及び第２の実施の形態では、検出素子として磁界を検出するホール素子を用いた場合について説明したが、これに限らず、検出素子は温度や湿度、あるいは加速度や圧力等の状態量を検出するものであってもよい。
１…回転検出装置、２…磁気エンコーダ、３，３Ａ…センサモジュール、４…磁界センサ、５…収容ケース、５Ａ…収容部、５Ｂ…保持部、５ａ…貫通孔、５ａ…開口、５ｂ…底面、６…ナックル、１０…車輪軸受装置、１１…内輪、１２…外輪、１３…転動体、１４…第１のシール部材、１５…第２のシール部材、２１…支持部、２２…磁性体、３０，３０Ａ…収樹ケース、３１…収容ケース、３１Ａ…収容部、３１Ｂ…保持部、３２，３２Ａ…モールド成形体、４０…センサ本体部、４０…本体部、４０…磁界センサ、４０…センサ本体部、４０ａ…磁界検出素子、４１…リード線、４２…電線、４３…ケーブル、５０…収容空間、５１ａ，５１ｂ…第１及び第２の保持孔、６１…ボルト、１１０…本体部、１１０ａ…スプライン嵌合部、１１１…フランジ部、１１１ａ…貫通孔、１５１…芯金、１５１ａ…円筒部、１５１ｂ…鍔部、１５２…弾性部材、２２１…Ｎ極、２２２…Ｓ極、３００…ヨーク、３１０…収容空間、３１０ｂ，３１０ｃ…第１及び第２の保持孔、３１１…第１の樹脂部材、３１１Ａ…収容部、３１１Ｂ…保持部、３１１ａ…凹部、３１１ｂ，３１１ｃ…第１及び第２の保持溝、３１２…第２の樹脂部材、３１２Ａ…収容部、３１２Ｂ…保持部、３１２ａ…凹部、３１２ｂ，３１２ｃ…第１及び第２の保持溝、３２１，３２１Ａ…本体部、３２２，３２２Ａ…固定部、３２２ａ…ボルト挿通孔

Claims (5)

  1. 検出素子を含むセンサ本体部、及び前記センサ本体部から引き出された複数のリード線を有するセンサと、
    前記センサ本体部を収容する収容部を有する収容部材と、
    前記センサ本体部に接することなく前記収容部材の少なくとも一部を含んで成形されたモールド樹脂からなるモールド成形体とを備え、
    前記収容部材には、前記センサ本体部を外部に臨ませる開口が前記収容部に形成され、
    前記モールド成形体は、前記開口を覆っていない、
    検出装置。
  2. 前記収容部材は、前記リード線を保持する保持部を有し、
    前記センサは、前記リード線が前記保持部に保持されることにより、前記センサ本体部が前記収容部の収容空間内に支持された、
    請求項１に記載の検出装置。
  3. 前記センサ本体は、前記収容部材に接することなく支持されている
    請求項２に記載の検出装置。
  4. 検出素子を含むセンサ本体部、及び前記センサ本体部から引き出された複数のリード線を有するセンサのうち、少なくとも前記センサ本体部を収容部材の収容部に収容する第１工程と、
    前記センサ本体部に溶融樹脂を接触させることなく前記収容部材の少なくとも一部を含んでモールド樹脂を成形する第２工程とを有し、
    前記収容部材の前記収容部に、前記センサ本体部を外部に臨ませる開口を形成し、
    前記開口を覆うことなく前記モールド樹脂を成形する、
    検出装置の製造方法。
  5. 前記収容部材に、前記リード線を保持する保持部を形成し、
    前記リード線を前記保持部に保持することにより、前記センサ本体部を前記収容部の収容空間内に支持した、
    請求項４に記載の検出装置の製造方法。
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