JP7400347B2 - 回転数センサ - Google Patents

Description

本発明は、回転数センサに関する。

従来、例えば車速を検出するために用いられる回転数センサは、センサ素子と、センサ素子からの信号を伝達する金属製のターミナルと、これらを内包する樹脂部と、を備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。回転数センサでは、樹脂部の強度を高めるために、樹脂部の樹脂にガラス繊維等の繊維状フィラーを含有させることがある。

回転数センサにおいて、ターミナルは、軽量化のために薄板状に形成され、さらに長手方向に延出されることで、剛性不足になりがちである。そのため、ターミナルは、樹脂部を成形する際に樹脂の成形圧力を受けることで変形することがある。回転数センサにおいて、樹脂部の成形時にターミナルが変形した場合には、変形したターミナルが樹脂部の表面に近づき、ターミナルと樹脂部の表面との間に樹脂の薄肉部分が生じることがある。その場合、樹脂部は薄肉部分の存在によって強度は低下し、樹脂部にクラックが発生するなどの不具合が発生するおそれがある。また、樹脂部の成形時において、ゲート部から注入される樹脂の成形圧力がセンサ素子とターミナルとの溶接部に対して直接作用する場合には、当該溶接部が外れる不具合が発生するおそれもある。

特許文献１に示されるセンサでは、ターミナルの剛性不足を補うために、複数のターミナルを各別に保持する絶縁性の固定部を備えている。本構成により、樹脂部の成形時において、固定部に保持されたターミナルは変形し難くなる。

特開２０１５‐８１８７６号公報

特許文献１に示されたセンサでは、ターミナルの他にターミナル用の固定部が必要になるため、センサを構成する上での部品点数が増加し、コストが増大する。さらに、ターミナルに固定部を組付ける作業が必要になるため、回転数センサを製造する際の作業効率が低下する。

上記実情に鑑み、簡素な構成によってターミナルの変形を抑制可能な回転数センサが求められている。

本発明に係る回転数センサの特徴構成は、センサ素子と、前記センサ素子に電気的に接続されて前記センサ素子からの信号を伝達するターミナルと、前記センサ素子と前記ターミナルとを内包する樹脂部と、を備え、前記樹脂部は、前記ターミナルの延在方向における前記センサ素子が配置された一端側とは反対側である他端側且つ前記ターミナルの延在方向と交差する方向に樹脂が注入されるゲート部を有し、前記樹脂部は、前記ターミナルの延在方向における前記一端側の端部と前記他端側の端部との間の中間部位から前記一端側のみに向けて設けられている点にある。

本構成によれば、回転数センサの樹脂部の成形時において、ゲート部から注入された樹脂は、ターミナルに対してセンサ素子から離れた他端側から供給され、ターミナルの延在方向の他端側から一端側に向けて流れるようになる。これにより、ターミナルに対する樹脂部成形時の成形圧力の影響を抑制することができる。その結果、回転数センサは簡素な構成によって、樹脂部成形時の成形圧力によるターミナルの変形を抑制することができ、センサ素子とターミナルとの接続についても適正に維持することができる。

本発明に係る回転数センサの特徴構成は、センサ素子と、前記センサ素子に電気的に接続されて前記センサ素子からの信号を伝達するターミナルと、前記センサ素子と前記ターミナルとを内包する樹脂部と、を備え、前記樹脂部は、前記ターミナルの延在方向における前記センサ素子が配置された一端側とは反対側である他端側且つ前記ターミナルの延在方向と交差する方向に樹脂が注入されるゲート部を有し、前記樹脂部は、フィラーを含有し、少なくとも前記センサ素子と前記ゲート部との間に絞り部を有しており、前記絞り部の前記ターミナルの延在方向に垂直な断面積は、前記センサ素子の側の断面積よりも小さい点にある。

回転数センサでは、樹脂部の強度を高めるために、樹脂部の樹脂にガラス繊維等の繊維状フィラーを含有させることがある。この場合、樹脂部の成形の際にフィラーの向きが揃っていないと、樹脂部に反り変形が発生し易くなる場合がある。樹脂部に反り変形が発生すると、回転数センサは、測定対象に対して適正な姿勢で配置することができず、例えばセンサ素子が測定対象に対して傾斜して配置されるようになる。このため、回転数センサは、検出対象に対するセンサ素子の感度が悪くなると共に、回転数の検出精度の低下を招くおそれがある。樹脂部の反り変形を抑制するためには、フィラーを配向させるべく、樹脂部成形時の成形圧力を高める対応が考えられる。

回転数センサにおけるセンサ素子は、樹脂部の成形の際に応力がかかることで損傷するおそれがある。このため、樹脂部成形時の成形圧力を十分に高めることができずフィラーの向きが揃わないため、樹脂部において反り変形の抑制が困難となる場合があった。そこで、本構成では、樹脂部は、少なくともセンサ素子とゲート部との間に絞り部を有しており、絞り部のターミナルの延在方向に垂直な断面積は、センサ素子の側の断面積よりも小さくしている。本構成により、ゲート部から注入された樹脂に含まれるフィラーは、ターミナルの延在方向において、樹脂とともにターミナルの他端側から絞り部を介してセンサ素子の側に流れる。ここで、絞り部は樹脂の流路面積である断面積がセンサ素子の側の断面積よりも小さいため、絞り部において樹脂に含まれるフィラーの向きは分散し難くなりターミナルの延在方向（樹脂の流動方向）に揃い易くなる。また、樹脂部のセンサ素子の側も、絞り部を経由して樹脂が注入されることで、フィラーの向きの分散が抑制される。
その結果、回転数センサにおいて、樹脂部全体としてフィラーが配向するので、樹脂部の反り変形を抑制することができる。

他の特徴構成は、前記絞り部は、前記ターミナルの延在方向に平行且つ前記ゲート部を挟んで互いに平行な二つの肉抜き面を有している点にある。

本構成によれば、絞り部は、互いに平行な二つの肉抜き面によって構成することができる。これにより、回転数センサは、樹脂部の成形時に絞り部を容易に形成することができる。

他の特徴構成は、前記絞り部は、前記ターミナルの延在方向において、前記ゲート部と重複しない位置に形成されている点にある。

本構成によれば、ターミナルの延在方向において、絞り部とゲート部とが重複しないので、樹脂部の成形の際にゲート部から流入した樹脂は絞り部の全体を経由してセンサ素子の側に流れる。これにより、樹脂部においてターミナルの延在方向にフィラーが配向し易くなる。その結果、樹脂部の反り変形を一層抑制することができる。

他の特徴構成は、前記ターミナルは、前記絞り部から露出するように配置されている点にある。

本構成の如く、ターミナルを絞り部から露出するように配置すると、絞り部から露出するターミナルの部位は、樹脂部を成形する際に金型によって外部から挟み付ける等して保持することができる。これにより、回転数センサは、樹脂部を成形する際にターミナルの位置保持を容易に行うことができる。

他の特徴構成は、前記絞り部の前記ターミナルの延在方向に垂直な断面積が、前記センサ素子の側の断面積の２０～７５％に設定されている点にある。

本構成によれば、絞り部のターミナルの延在方向に垂直な断面積が、センサ素子の側の断面積の２０～７５％に設定されている。樹脂部において、フィラーが配向して樹脂部の反り変形が抑制されるようなセンサ素子の側の断面積に対する絞り部の断面積の比率は、樹脂部の成形シミュレーションによって導かれた。したがって、回転センサは、絞り部の断面積を上記範囲内に設定することで、樹脂部において反り変形を抑制することができる。

第１実施形態の回転数センサの斜視図である。 樹脂部にインサートされる部材を示す図である。 回転数センサの平面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。 図３のＶ－Ｖ矢視断面図である。 図３のＶＩ－ＶＩ矢視断面図である。 図３のＶＩＩ－ＶＩＩ矢視断面図である。 第１実施形態の回転数センサの変形例を示す平面図である。 図８のＩＸ－ＩＸ矢視断面図である。 第２実施形態の回転数センサの平面図である。 図１０のＸＩ－ＸＩ矢視断面図である。

本発明に係る回転数センサの実施形態を図面に基づいて以下説明する。

［第１実施形態］
図１に示す回転数センサ１は、例えば車両等の車輪やギア等の回転数を検出するために適用される。回転数センサ１は、検出対象としての車軸に取付けられて一体回転するロータから発生される磁束の変化量を検出することによって車輪等の回転数を検出する。

回転数センサ１は、例えば車軸と同軸に取付けられた着磁ロータ（不図示）の端面に対向して配設される。着磁ロータは、その端面がＮ極とＳ極とを周方向に沿って交互に着磁されている。着磁ロータが車軸とともに回転することによって、回転数センサ１と対向する磁束の向きと大きさの変化が発生する。その磁束の変化を回転数センサ１が検出することにより、車軸の回転数（回転速度）が検出される。

図１～図３に示すように、回転数センサ１は、センサ素子１０と、センサ素子１０に電気的に接続されてセンサ素子１０からの信号を伝達するターミナル２０と、センサ素子１０とターミナル２０とを内包する樹脂部３０とを備えて構成されている。

センサ素子１０は、着磁ロータの回転により発生する磁束の変化に応じた信号を出力するホールＩＣ等によって構成されている。センサ素子１０には、複数本のリード部１１が設けられており、リード部１１がターミナル２０の一端部２１に接続されている。一端部２１はセンサ素子１０のリード部１１に溶接等によって電気的に接続されている。

ターミナル２０は、金属平板から図２に示される形状で打ち抜かれて形成される。具体的には、ターミナル２０は、第１延出部２２と第２延出部２３とを備える。第１延出部２２は、一端部２１から長手方向である延在方向Ｘに延出している。第２延出部２３は、一対の第１延出部２２の中途部分２２ａから分岐して外側方に向けて延出している。こうして、第１延出部２２は、ターミナル２０の延在方向Ｘにおいて、一端側Ｘ１にセンサ素子１０に接続される一端部２１が設けられ、他端側Ｘ２にセンサ素子１０からの信号を外部に伝達する他端部２２ｂが設けられている。一対の第１延出部２２において、一端部２１と中途部分２２ａとの間の部位には、外側方に向けて幅広に形成された矩形状の平板部分２２ｃが夫々設けられている。ターミナル２０の第２延出部２３は、樹脂部３０の成形後に切り落とされ、一対の第１延出部２２は互いに分離する。

樹脂部３０は、例えばＰＡ（ポリアミド）６１２や、ＰＡ６６、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等によって構成される。回転数センサ１は、樹脂部３０の強度を向上させるために、樹脂部３０の樹脂は、ガラス繊維等の繊維状フィラーを含有している。

樹脂部３０は、成形金型（以下、単に「金型」ともいう。）にセンサ素子１０とターミナル２０とを載置した状態で金型内に樹脂を注入（射出）して成形を行うインサート成形により形成される。成形後の樹脂部３０は、ターミナル２０の延在方向Ｘにおけるセンサ素子１０が配置された一端側Ｘ１とは反対側である他端側Ｘ２且つターミナル２０の延在方向Ｘと交差する方向に樹脂が注入されるゲート部４０を有する。図７では、ゲート部４０がターミナル２０の延在方向Ｘと直交する方向に樹脂が注入されるように設けられた例を示す。

図１及び図３に示すように、樹脂部３０は、少なくともセンサ素子１０とゲート部４０との間に絞り部３１を有している。図４～図６には、樹脂部３０の各部位における、ターミナル２０の延在方向Ｘに垂直な断面が夫々示されている。図４は、絞り部３１よりも他端側Ｘ２であってゲート部４０が位置する部位の断面（断面積Ｓ１）を示す。図５は、絞り部３１の断面（断面積Ｓ２）を示す。図６は、絞り部３１よりも一端側Ｘ１（センサ素子１０の側）の断面（断面積Ｓ３）を示す。

本実施形態では、樹脂部３０は、ターミナル２０の延在方向Ｘにおいて絞り部３１の両側に位置する、ゲート部４０の側の断面積Ｓ１とセンサ素子１０の側の断面積Ｓ３とが略同じになるように設定されている。図４～図６に示されるように、樹脂部３０において、絞り部３１の断面積Ｓ１は、ゲート部４０の側の断面積Ｓ１（センサ素子１０の側の断面積Ｓ３）よりも小さい。

図５に示すように、絞り部３１は、樹脂部３０に形成された二つの肉抜き面３２，３３を有して構成されている。二つの肉抜き面３２，３３は、ターミナル２０の延在方向Ｘに平行且つゲート部４０を挟んで互いに平行に設けられている。肉抜き面３２，３３を含む絞り部３１は、樹脂部３０の成形時に、金型により樹脂が流動する箇所を制限することにより形成することができるので、樹脂部３０に絞り部３１を容易に形成することができる。

図７は、図３における樹脂部３０のＶＩＩ－ＶＩＩ矢視断面図であり、矢印４１，４２は樹脂部３０の成形時における樹脂の流れを示す。矢印４１はゲート部４０からターミナル２０の延在方向Ｘに対して垂直な方向に向かう樹脂の流れを示し、矢印４２はターミナル２０の延在方向Ｘの他端側Ｘ２から一端側Ｘ１に向かう樹脂の流れを示す。

図７に示されるように、樹脂部３０の成形の際にゲート部４０から注入される樹脂は、一部がターミナル２０の延在方向Ｘの他端側Ｘ２に向かうものの、大半（矢印４２）がターミナル２０の延在方向Ｘに沿って他端側Ｘ２から一端側Ｘ１に向けて流れるようになる。また、図１，図３，図４に示されるように、ゲート部４０は、ターミナル２０の２本の第１延出部２２の間に位置している。これにより、ターミナル２０に対する樹脂部３０の成形時の成形圧力の影響を抑制することができる。また、ターミナル２０の延在方向Ｘにおける他端側Ｘ２は、センサ素子１０とターミナル２０との接続部分である一端部２１から離間した位置である。このため、樹脂部３０を成形する際にゲート部４０から注入された直後の最も高い樹脂の成形圧力は、ターミナルの一端部２１に対して直接的には作用しない。したがって、センサ素子１０とターミナル２０との接続部分についても樹脂部３０の成形時の成形圧力の影響を抑制することができる。その結果、回転数センサ１は、簡素な構成によって、樹脂部３０の成形時の成形圧力によるターミナル２０の変形を抑制することができ、センサ素子１０とターミナル２０との接続についても適正に維持することができる。

また、樹脂部３０は、センサ素子１０とゲート部４０との間に絞り部３１を有しているので、ゲート部４０から注入された樹脂はフィラーを含めて、ターミナル２０の延在方向Ｘにおいて、ゲート部４０の側（他端側Ｘ２）から絞り部３１を介してセンサ素子１０の側（一端側Ｘ１）に流れる。このとき、絞り部３１は樹脂の流路面積である断面積Ｓ２がセンサ素子１０の側の断面積Ｓ３よりも小さいため、絞り部３１において樹脂に含まれるフィラーの向きは分散し難くなりターミナル２０の延在方向Ｘに揃い易くなる。さらに、樹脂部３０は、センサ素子１０の側についても、絞り部３１を経由して樹脂が注入されることで、フィラーの向きの分散が抑制される。その結果、回転数センサ１において、樹脂部３０全体としてフィラーが配向するので、樹脂部３０の反り変形を抑制することができる。

図１及び図３に示すように、絞り部３１は、ターミナル２０の延在方向Ｘにおいて、ゲート部４０と重複しない位置に形成されている。したがって、樹脂部３０の成形の際にゲート部４０から流入した樹脂は絞り部３１の全体を経由してセンサ素子１０の側に流れる。これにより、樹脂部３０においてターミナル２０の延在方向Ｘにフィラーが配向し易くなるので、樹脂部３０の反り変形を一層抑制することができる。

図１及び図３に示すように、ターミナル２０は、第１延出部２２の平板部分２２ｃが絞り部３１の両側方から外部に露出するように配置されている。これにより、絞り部３１から露出する平板部分２２ｃは、樹脂部３０を成形する際に金型で挟み付ける等して保持することができる。その結果、回転数センサ１は、樹脂部３０を成形する際にターミナル２０の位置保持を容易に行うことができると共に樹脂の肉抜きを行って、肉抜き面３２，３３を含む絞り部３１を容易に形成することができる。

樹脂部３０の成形シミュレーションによって、絞り部３１のターミナル２０の延在方向Ｘに垂直な断面積Ｓ２が、センサ素子１０の側の断面積Ｓ３の７５％以下であれば、樹脂部３０の収縮反りが回転数センサ１の許容範囲に収まり、十分な効果が得られることが確認されている。

［第１実施形態の変形例］
回転数センサ１の樹脂部３０においては、絞り部３１の断面積Ｓ２がセンサ素子１０の側の断面積Ｓ３の５０％以下であってもよい。樹脂部３０は、他の部位よりも小さい断面積Ｓ２を有する絞り部３１において樹脂が流動し、センサ素子１０が配置された一端側Ｘ１でショートショットにならないのであれば、樹脂成形が可能となる。図８及び図９では、樹脂部３０の絞り部３１が、樹脂が流動し、センサ素子１０が配置された一端側Ｘ１でショートショットにならない最小の断面積Ｓ２を有する変形例を示す。本変形例の絞り部３１は、二つの肉抜き面３２，３３の間の幅を狭くして樹脂の断面積Ｓ２を最小にしている。断面積Ｓ２が小さいほどフィラーが配向されやすくなり、樹脂部３０の反り変形に対して強くなる一方、絞り部３１の強度が低下していくので、反り変形と強度のバランスを考慮して断面積Ｓ２の最適な大きさを決めるとよい。

図８及び図９に示す例では、絞り部３１の断面積Ｓ２はセンサ素子１０の側の断面積Ｓ３の２０％程度に設定されている。したがって、絞り部３１の断面積Ｓ２はセンサ素子１０の側の断面積Ｓ３の２０％以上であれば、回転数センサ１において樹脂部３０の成形が可能であり、樹脂部３０の収縮反りに対しても十分な効果が得られる。

上記の第１実施形態及び変形例により、回転数センサ１は、樹脂部３０において絞り部３１の断面積Ｓ２が、センサ素子１０の側の断面積Ｓ３の２０～７５％であれば、樹脂部３０の収縮反りに対して十分な効果が得られる。

［第２実施形態］
第１実施形態では、樹脂部３０は、ターミナル２０の延在方向Ｘにおいて、ゲート部４０の側の断面積Ｓ１とセンサ素子１０の側の断面積Ｓ３とがほぼ同じであり、絞り部３１の断面積Ｓ２が断面積Ｓ１及びＳ３よりも小さい例を示した。

これに代えて、図１０及び図１１に示すように、ゲート部４０の側の断面積Ｓ１が絞り部３１の断面積Ｓ２（図５参照）と同じになるように構成してもよい。

本実施形態では、樹脂部３０において、ゲート部４０の側と絞り部３１とが略同断面であってターミナル２０の延在方向Ｘに連続している。このため、ゲート部４０から注入された樹脂は、ターミナル２０の延在方向Ｘに垂直な側方への分散が抑制されて、ターミナル２０の延在方向Ｘに沿ってより流れ易くなる。その結果、絞り部３１において樹脂に含まれるフィラーの配向がより強くなる。

［その他の実施形態］
（１）上記の実施形態では、絞り部３１からターミナル２０が露出する例を示したが、絞り部３１からターミナル２０が露出しないように構成してもよい。

（２）上記の実施形態では、樹脂部３０が円柱状に形成される例を示したが、樹脂部３０は角柱状に形成されていてもよい。

（３）上記の実施形態では、樹脂部３０に絞り部３１を１つ設ける例を示したが、絞り部３１は樹脂部３０に複数設けてもよい。

本発明に係る回転数センサは、各種センサに広く利用可能である。

１ 回転数センサ
１０ センサ素子
２０ ターミナル
３０ 樹脂部
３１ 絞り部
３２，３３ 肉抜き面
４０ ゲート部
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 断面積
Ｘ ターミナルの延在方向
Ｘ１ 一端側
Ｘ２ 他端側

Claims (6)

1. センサ素子と、
   前記センサ素子に電気的に接続されて前記センサ素子からの信号を伝達するターミナルと、
   前記センサ素子と前記ターミナルとを内包する樹脂部と、を備え、
   前記樹脂部は、前記ターミナルの延在方向における前記センサ素子が配置された一端側とは反対側である他端側且つ前記ターミナルの延在方向と交差する方向に樹脂が注入されるゲート部を有し、
   前記樹脂部は、前記ターミナルの延在方向における前記一端側の端部と前記他端側の端部との間の中間部位から前記一端側のみに向けて設けられている回転数センサ。
2. センサ素子と、
   前記センサ素子に電気的に接続されて前記センサ素子からの信号を伝達するターミナルと、
   前記センサ素子と前記ターミナルとを内包する樹脂部と、を備え、
   前記樹脂部は、前記ターミナルの延在方向における前記センサ素子が配置された一端側とは反対側である他端側且つ前記ターミナルの延在方向と交差する方向に樹脂が注入されるゲート部を有し、
   前記樹脂部は、フィラーを含有し、少なくとも前記センサ素子と前記ゲート部との間に絞り部を有しており、
   前記絞り部の前記ターミナルの延在方向に垂直な断面積は、前記センサ素子の側の断面積よりも小さい回転数センサ。
3. 前記絞り部は、前記ターミナルの延在方向に平行且つ前記ゲート部を挟んで互いに平行な二つの肉抜き面を有している請求項２に記載の回転数センサ。
4. 前記絞り部は、前記ターミナルの延在方向において、前記ゲート部と重複しない位置に形成されている請求項２または３に記載の回転数センサ。
5. 前記ターミナルは、前記絞り部から露出するように配置されている請求項２から４のいずれか一項に記載の回転数センサ。
6. 前記絞り部の前記ターミナルの延在方向に垂直な断面積が、前記センサ素子の側の断面積の２０～７５％に設定されている請求項２から５のいずれか一項に記載の回転数センサ。

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