JP5962897B2 - 移動体検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁性体からなるラックや歯車のような直線移動や回転移動する移動体を磁気的に検知する移動体検出装置に係り、とくに信号線付の移動体検出装置に関する。

一般に、この種の移動体検出装置は、軟磁性体からなる複数の凸形状を持ったラックやローター（歯車）のような直線移動や回転移動する被検出物体の移動状態を空間を挟んで磁気的に検知するものであり、移動体検出装置が内蔵する磁気感応素子（ホールＩＣ等）及び永久磁石とによって被検出物体に起因する磁界の変化を捉え、被検出物体の移動に応じた規則的なパルス信号を出力する構成である。

この移動体検出装置は、ロータの回転に応じて規則的なパルス信号を発生する回転検出センサを構成することができ、これは自動車の速度センサ等の用途に用いられている。

特に、自動車用の速度センサ等の用途にあっては、劣悪な環境下で使用されることが前提となっており、時には、高温状態から一気に低温下へ温度変化する環境、あるいは粉塵、汚泥等の飛散する場所で使用される。そのため、外部からの粉塵や水、汚泥等の浸入から移動体検出装置内部の部品を保護しなければならない。

この種の信号線付の移動体検出装置の従来構成としては、下記特許文献１や特許文献２にて提案されたものが知られている。

特開２００２−１８１５２３号公報 特開２０００−１７１４７５号公報

特許文献１では、ケース内に樹脂注液して信号変換素子等の電気回路を封止すると共に、信号線が引き出されているケース開口部をグロメットと蓋部材でシールする二重のシール構造を採用している。

特許文献２では、保持具にＭＲ素子とマグネット片とアンプを載せ一次成形（インサート成形）し、保持具の端子にケーブルを圧着し、これを二次成形（インサート成形）している。

特許文献１においては、信号線を引っ張るとグロメット及び注液された樹脂では信号線を保持できず、信号線と基板との接続部のはんだに応力が加わり導通不良が生じるおそれがある。とくに注液された樹脂が柔らかい場合や信号線の絶縁被覆と注液された樹脂との密着性が良くない場合にその問題が発生する。また、注液した樹脂の膨張や収縮により封止された部品に応力が加わり破壊や導通不良が生じるおそれがある。

特許文献２においては、インサート成形時の成形圧により永久磁石やＭＲ素子等の電子部品に応力が加わり破壊されるおそれがある。インサート成形時の樹脂の熱により信号線接続部のはんだが溶融し導通不良が生じるおそれがある。さらに、二重成形の場合、一次成形品と二次成形品との界面で剥離する現象が発生する場合がある。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、構造が単純で信号線の接続部や磁気感応素子に加わる応力を低減して信頼性の向上を図ることのできる信号線付の移動体検出装置を提供することにある。

本発明のある態様は移動体検出装置であり、磁気感応素子と、前記磁気感応素子に磁界を加える永久磁石と、前記磁気感応素子及び信号線が接続される基板と、
前記磁気感応素子、前記永久磁石及び前記基板を保持するホルダと、
前記信号線の挿入口を有するキャップと、
開口を有し、内部に前記磁気感応素子、前記永久磁石、前記基板及び前記ホルダが収納され、前記開口は前記キャップが嵌合して封止されているケースとを備え、
前記ホルダは前記キャップに嵌合されており、前記信号線は前記ホルダと前記キャップとで挟まれ、かつ前記ホルダにより前記キャップ内壁に対して押さえ付けられていることを特徴とする。

前記態様において、前記キャップと前記ホルダとは相互に係合する係止部を有しているとよい。

前記態様において、前記キャップのホルダ装着面には、前記信号線の挿入口に連通する凹部が形成され、前記ホルダは前記凹部に嵌合する柱状凸部を有し、前記柱状凸部が前記凹部に嵌合した状態で前記信号線は前記柱状凸部で押さえ付けられている構成であるとよい。

前記態様において、前記キャップのホルダ装着面には、前記信号線の挿入口に連通する凹部が複数形成され、前記ホルダは前記凹部と同数の柱状凸部を有し、前記柱状凸部のうち、少なくとも１個以上の柱状凸部の側面にリブが形成されており、前記柱状凸部は、前記リブが前記凹部の内壁で押し潰された状態で前記凹部に圧入されている構成であるとよい。

前記態様において、前記柱状凸部の先端部には前記信号線の絶縁被覆を部分的に押し付ける突起が形成されているとよい。

前記態様において、前記信号線の挿入口に挿入されている前記信号線は、前記キャップ内では曲がっており、かつ前記ホルダ内では前記柱状凸部により前記柱状凸部の挿入方向に押さえ付けられているとともに前記柱状凸部の側面に垂直な方向にも押さえ付けられているとよい。

前記態様において、前記信号線の挿入口に連通する凹部は前記信号線を略９０度曲げる湾曲案内面を有し、前記ホルダは前記凹部に連通して前記基板の信号線接続部に前記信号線端部を導く案内孔を有する構成であるとよい。

前記態様において、前記キャップ又は前記ホルダで押さえられたグロメットで前記キャップの信号線の挿入口が封止されているとよい。

前記態様において、前記ケースの開口は、前記キャップと前記ケース間に介在するＯ−リングで封止されているとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を他の方法やシステム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、構造が単純で信号線の接続部や磁気感応素子に加わる応力を低減して信頼性の向上を図ることができる。すなわち、ホルダをキャップに嵌合したときに、両者で信号線を挟むとともに、キャップ内壁に対して信号線を押さえ付けることで、信号線の引っ張り強度を充分確保し、信号線と基板との接続部に加わる応力を低減して、断線等の故障を防止可能である。

また、磁気感応素子は、樹脂の注液や、インサート成形で周囲を固めて固定する必要が無く、樹脂の膨張、収縮に起因する応力が加わることがない。

本発明に係る移動体検出装置の実施の形態であって、（Ａ）は完成状態の外観斜視図、（Ｂ）側断面図である。 実施の形態であって、（Ａ）はケース底面側よりみた分解斜視図、（Ｂ）は反対側よりみた分解斜視図である。 実施の形態であって、（Ａ）は分解側面図、（Ｂ）は分解正面図である。 実施の形態において、（Ａ）はホルダ及びキャップの嵌合前の分解正面図、（Ｂ）は同分解側面図、（Ｃ）は嵌合後の正面図である。 実施の形態において、（Ａ）はキャップのホルダ装着面を示す底面図、（Ｂ）はホルダの平面図、（Ｃ）はホルダにおいて、リブが形成された柱状凸部の側面図である。 実施の形態におけるホルダを上方からみた斜視図である。 実施の形態における各構成部品の組立手順であって、（Ａ）はキャップに信号線を挿入する工程の分解側断面図、（Ｂ）はキャップとホルダとを嵌合する工程の分解側断面図、（Ｃ）はキャップとケースとを嵌合する工程の側断面図である。 本発明の変形例１を示す要部拡大側断面図である。 本発明の変形例２を示す要部拡大側断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１乃至図３は本発明に係る信号線付の移動体検出装置の実施の形態の全体構成を示す。これらの図に示すように、信号線付の移動体検出装置は、絶縁被覆線である信号線１の挿入口１１を有するキャップ１０と、磁気感応素子３０、永久磁石４０及び基板５０を保持するホルダ２０と、キャップ１０が嵌合して封止される有底筒状のケース６０とを備えている。キャップ１０、ホルダ２０及びケース６０共に同材質の樹脂成形品である。磁気感応素子３０は例えばホールＩＣ等であり、永久磁石４０は磁気感応素子３０に所定のバイアス磁界を印加するものであり、フェライト磁石や希土類磁石等である。

図４乃至図６でキャップ１０とホルダ２０の凹凸嵌合構造について説明する。これらの図では、信号線１や磁気感応素子３０、永久磁石４０及び基板５０の図示は省略してある。キャップ１０は図４（Ａ）,（Ｃ） に示すように３本の信号線１に対応した３個の挿入口１１を有し、図５（Ａ）のようにキャップ１０のホルダ装着面（底面）には、３個の挿入口１１にそれぞれ連通する３個の凹部１２が開口している。また、キャップ１０はホルダ装着面からホルダ側に向けて延長する一対の係止爪１３（一方の係止部）を一体に有している。

ホルダ２０はキャップ１０側の３個の凹部１２の開口に嵌合する３個の柱状凸部２１を一体に有するとともに、一対の係止爪１３が係合する（引っ掛かる）係止部２２（他方の係止部）を両側に有している。図４（Ａ）,（Ｃ）及び図６に示すように、各柱状凸部２１の基部には信号線１を通過させる案内孔２３がそれぞれ形成されている。これらの案内孔２３の正面開口を部分的に塞いで信号線１を位置決めするためにキャップ１０のホルダ装着面からホルダ側に線押さえ凸部１４が突出している。

各柱状凸部２１の先端部には突起２１ａが形成されている。作用は後述するが突起２１ａは信号線１の絶縁被覆１ｂを部分的に押さえて（食い込んで）信号線１の引っ張り強度を確保するためのものである。また、柱状凸部２１の側面にはリブ２４が形成されており、キャップ１０とホルダ２０とを嵌合する際、つまりホルダ２０側の各柱状凸部２１をキャップ１０側の凹部１２に挿入するときに、柱状凸部２１はリブ２４を凹部１２の内壁で押し潰しながら凹部１２に圧入されることになる（軽圧入）。これにより、接着剤を用いることなく、がたつきなくキャップ１０とホルダ２０とを嵌合一体化可能である。

なお、全ての柱状凸部２１にリブ２４が形成されていてもよいが、柱状凸部２１のうち、少なくとも１個以上の柱状凸部２１の側面にリブ２４が形成されていればよい。

図４乃至図６では図示を省略したが、実際の組立に際しては、その他の図に示すようにキャップ１０の挿入口１１の内側には弾性体のグロメット１５が嵌め込まれ、グロメット１５を通して信号線１がキャップ１０内に所定長挿通されている（引き込まれている）。グロメット１５によりキャップ１０の信号線１の挿入口１１は気密封止されている。

ホルダ２０は永久磁石収納凹部２５、素子配置凹部２６及び基板取付面２７を有しており、永久磁石収納凹部２５に永久磁石４０が圧入等でがたつきなく固定配置され、素子配置凹部２６に磁気感応素子３０が配置され、磁気感応素子３０のリード線が基板取付面２７に固定された基板５０の導体パターン（図示省略）にはんだ接続されている。基板５０には磁気感応素子３０の検出信号の処理回路を構成する電子部品（図示省略）が搭載されている。図３（Ｂ）に示すように基板５０には３本の信号線１の芯線１ａが挿入される３個の信号線接続部としての接続穴５１が形成されている（芯線１ａを接続穴５１の周囲の導体パターン（図示省略）にはんだ付け処理を行うことではんだ接続部となる。）。

有底筒状のケース６０は側方に延びたフランジ６１を有し、フランジ６１に取付穴６２が形成されている。ケース６０の開口は、嵌合部１７外周を周回する凹溝１８にＯ−リング６５を配したキャップ１０を嵌合することで封止されるものである。

図７を用いて、信号線付の移動体検出装置の組立手順を説明する。同図（Ａ）のようにキャップ１０に信号線１を挿入する。この信号線１の挿入口１１への挿入は予めグロメット１５に信号線１を挿通しておき、グロメット１５を挿入口１１の内側に圧入することで行うことができる。キャップ１０は挿入口１１に連通する凹部１２を有しているが、凹部１２は信号線１を略９０度曲げる湾曲案内面１２ａを有しているので、横向であった信号線１は略９０度向きが変えられて下向きとなる。キャップ１０の嵌合部外周には予めにＯ−リング６５を装着しておく。

そして、図７（Ｂ）のように、キャップ１０と、各部品を搭載後のホルダ２０とを嵌合一体化する。このとき、図４等で述べた通り、キャップ１０側の一対の係止爪１３が、ホルダ２０側の係止部２２に係合して引っ掛かり、一旦一体化した後は、キャップ１０とホルダ２０とは離脱しなくなり、組み付け作業も容易である。また同時に、柱状凸部２１はリブ２４を凹部１２の内壁で押し潰しながら凹部１２に圧入されることになり（軽圧入）、柱状凸部２１に沿った信号線１の通過経路を形成する。この結果、キャップ１０とホルダ２０とで信号線１を挟むとともに、キャップ内壁に対して信号線１を押さえ付けることができる。より具体的に言えば、信号線１は柱状凸部２１により柱状凸部２１の挿入方向（矢印Ｙ方向）に押さえ付けられるとともに柱状凸部２１の側面に垂直な方向（矢印Ｘ方向）にも押さえ付けられる。つまり、信号線１はキャップ１０とホルダ２０で２方向（Ｘ，Ｙ方向）に押えられ、引張り耐性がいっそう増すことになる。

さらに、各柱状凸部２１の先端部には突起２１ａが形成されているから、信号線１の絶縁被覆１ｂを部分的に押さえて（信号線１への食込み量を増して）信号線１を押さえ付ける力を増し、ひいては信号線１の引っ張り強度を確保することができる。これにより信号線１が引っ張られてもその応力は信号線１の取り付けられている基板５０のはんだ接続部には加わらなくなる。

なお、図４等に示したように、柱状凸部２１にリブ２４を設け、キャップ１０とは軽圧入で嵌合するようにしたので後工程でのケース６０とキャップ１０の嵌合の際にキャップ１０とホルダ２０の位置ずれが抑えられる。

また、ホルダ２０は基板５０の信号線接続部としての接続穴５１に信号線１の端部を導く案内孔２３を有しているから、キャップ１０とホルダ２０との嵌合により挿入口１１を通過した信号線１は位置決めされて、湾曲案内面１２ａ及び案内孔２３を経て基板５０の接続穴５１に導かれる（信号線１の芯線１ａが接続穴５１に挿入される）。その後、基板５０に対して必要なはんだ付け等の処理が行われる。

最後に、図７（Ｃ）のように、各部品を搭載したホルダ２０を一体化した後のキャップ１０を有底筒状のケース６０の開口に嵌合する。このときキャップ１０とケース６０間はＯ−リング６５が介在して気密封止され、またキャップ１０の挿入口１１はグロメット１５で気密封止されることから、キャップ１０とケース６０で囲まれた気密空間内にホルダ２０、磁気感応素子３０、永久磁石４０及び電子部品を搭載した基板５０が収納されることになる。

以上の移動体検出装置は、ケース６０の底面の外側における軟磁性体の移動や軟磁性体の有無に伴って永久磁石４０による磁気感応素子３０への印加磁界が変化することを磁気感応素子３０で読み取ることで、信号線１を介して検出信号を出力する。なお、電源電圧等の供給もいずれかの信号線１を介して外部接続することで行う。実際に用いられる例としてはギアの回転をギアの凹凸で読み取る回転センサ等がある。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 構造が単純で信号線１の接続部や磁気感応素子３０に加わる応力を低減して信頼性の向上を図ることができる。すなわち、ホルダ２０をキャップ１０に嵌合したときに、両者で信号線を挟むとともに、キャップ内壁に対して信号線１を押さえ付けることで、信号線１の引っ張り強度を充分確保し、信号線１と基板５０との接続部（例えばはんだ接続部）に加わる応力を低減して、断線等の故障を防止可能である。

(2) キャップ１０のホルダ装着面には、挿入口１１に連通する凹部１２が形成され、ホルダ２０は凹部１２に嵌合する柱状凸部２１を有し、柱状凸部２１が凹部２１に嵌合した状態で柱状凸部２１が信号線１を押さえ付ける構成であり、図７（Ｂ）のように、信号線１は柱状凸部２１により柱状凸部２１の挿入方向（矢印Ｙ方向）に押さえ付けられるとともに柱状凸部２１の側面に垂直な方向（矢印Ｘ方向）にも押さえ付けられる（２方向に押さえ付けられる）。

(3) 各柱状凸部２１の先端部には突起２１ａが形成されているから、信号線１の絶縁被覆１ｂを部分的に押さえて（食い込んで）信号線１の引っ張り強度をよりいっそう確保することができる。

(4) ホルダ側の柱状凸部２１の側面にリブ２４が形成されており、柱状凸部２１はリブ２４をキャップ側の凹部１２の内壁で押し潰しながら凹部１２に圧入される構成であり、キャップ１０とホルダ２０とをがたつき無く確実に嵌合一体化可能であり、接着剤の併用を省略可能である。

(5) ホルダ２０は基板５０の信号線接続部となる接続穴５１に信号線端部を導く案内孔２３を有しているから、挿入口１１を通過した信号線１はキャップ１０とホルダ２０との嵌合により位置決めされて、凹部１２の湾曲案内面１２ａ及び案内孔２３を経て基板５０の接続穴５１に導かれるため、組立時の作業性が良好である。

(6) 磁気感応素子３０や基板５０に搭載した電子部品に注液した樹脂、成形樹脂等は被らない為、樹脂の膨張、収縮等に起因する余分な応力はかからない。このため、熱衝撃に強く、樹脂注液と比較し、樹脂が不要となり低コスト化を図ることが可能である。

(7) 信号線１の基板５０への接続固定後にはんだ付けを行うことで製造工程でははんだ接続部へ応力は加わらない。

(8) キャップ１０とケース６０との嵌合の際に、Ｏ−リング６５を介在させることで熱膨張、収縮に強い気密性を確保できる。

(9) 特許文献１，２と比較して、注液樹脂がいらないことや、インサート成形の様に特別な成形も必要ないことから製造容易で組立作業性も良い。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

図８は本発明の変形例１を示す要部拡大側断面図であり、グロメット１５を内側に延長して、ホルダ２０側の柱状凸部２１先端部に形成した突起２１ａでグロメット１５の内側延長部を押さえ付ける構成である。その他の構成は前述の実施の形態と同様である。図８の変形例１では突起２１ａでグロメット１５内側延長部をキャップ１０の内壁に押さえ付けることでグロメット１５の脱落を防止できる。

図９は本発明の変形例２を示す要部拡大側断面図であり、グロメット１５が圧入される挿入口１１の開口縁にいわゆるアンダー部、つまり内周側への突出部１１ａを形成したものである。挿入口１１の開口径が内周側への突出部１１ａで幾分狭くなっているため、一旦挿入口１１内に圧入されたグロメット１５は脱落しない。

なお、信号線１の本数は適宜増減可能である。

１ 信号線
１ａ 芯線
１ｂ 絶縁被覆
１０ キャップ
１１ 挿入口
１２ 凹部
１２ａ 湾曲案内面
１３ 係止爪
１４ 線押さえ凸部
１５ グロメット
２０ ホルダ
２１ 柱状凸部
２１ａ 突起
２２ 係止部
２３ 案内孔
２４ リブ
２５ 永久磁石収納凹部
２６ 磁気感応素子配置凹部
２７ 基板取付面
３０ 磁気感応素子
４０ 永久磁石
５０ 基板
６０ ケース
６５ Ｏ−リング

Claims (9)

1. 磁気感応素子と、前記磁気感応素子に磁界を加える永久磁石と、前記磁気感応素子及び信号線が接続される基板と、
   前記磁気感応素子、前記永久磁石及び前記基板を保持するホルダと、
   前記信号線の挿入口を有するキャップと、
   開口を有し、内部に前記磁気感応素子、前記永久磁石、前記基板及び前記ホルダが収納され、前記開口は前記キャップが嵌合して封止されているケースとを備え、
   前記ホルダは前記キャップに嵌合されており、前記信号線は前記ホルダと前記キャップとで挟まれ、かつ前記ホルダにより前記キャップ内壁に対して押さえ付けられていることを特徴とする移動体検出装置。
2. 前記キャップと前記ホルダとは相互に係合する係止部を有している請求項１に記載の移動体検出装置。
3. 前記キャップのホルダ装着面には、前記信号線の挿入口に連通する凹部が形成され、
   前記ホルダは前記凹部に嵌合する柱状凸部を有し、前記柱状凸部が前記凹部に嵌合した状態で前記信号線は前記柱状凸部で押さえ付けられている請求項１又は２に記載の移動体検出装置。
4. 前記キャップのホルダ装着面には、前記信号線の挿入口に連通する凹部が複数形成され、
   前記ホルダは前記凹部と同数の柱状凸部を有し、前記柱状凸部のうち、少なくとも１個以上の柱状凸部の側面にリブが形成されており、
   前記柱状凸部は、前記リブが前記凹部の内壁で押し潰された状態で前記凹部に圧入されている請求項３に記載の移動体検出装置。
5. 前記柱状凸部の先端部には前記信号線の絶縁被覆を部分的に押し付ける突起が形成されている請求項３又は４に記載の移動体検出装置。
6. 前記信号線の挿入口に挿入されている前記信号線は、前記キャップ内では曲がっており、かつ前記ホルダ内では前記柱状凸部により前記柱状凸部の挿入方向に押さえ付けられているとともに前記柱状凸部の側面に垂直な方向にも押さえ付けられている請求項３乃至５のいずれか１項に記載の移動体検出装置。
7. 前記信号線の挿入口に連通する凹部は前記信号線を略９０度曲げる湾曲案内面を有し、前記ホルダは前記凹部に連通して前記基板の信号線接続部に前記信号線端部を導く案内孔を有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の移動体検出装置。
8. 前記キャップ又は前記ホルダで押さえられたグロメットで前記キャップの信号線の挿入口が封止されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の移動体検出装置。
9. 前記ケースの開口は、前記キャップと前記ケース間に介在するＯ−リングで封止されている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の移動体検出装置。

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