JP4716103B2 - 回転センサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は回転センサの製造方法に関する。

公知の回転センサとして、図６に示すものが知られている（特許文献１参照）。

回転センサ１００は、例えば、車両のタイヤとともに回転するロータ１０１に対向するように設けられる。磁性体であるロータ１０１が回転すると、その歯車の凹凸により、ホールＩＣ１０２（検出素子）を通過する磁束密度が変化する。この磁束密度の変化をホールＩＣ１０２によって検出することで、ロータ１０１の回転速度が検出され、回転センサは車速センサとして機能する。

回転センサ１００において、円柱状のホルダ１０３は樹脂成形によりターミナル１０４と一体的に成形されている。ホルダ１０３を貫通したターミナル１０４の一端１０４’は、基板１０５に設けられる端子１０６を介して、ホールＩＣ１０２に電気的に接続されている。また、ターミナル１０４の他端１０４”は、ケーブル１０７の芯線に電気的に接続されている。そして、このホルダ１０３が筒状のケース１０８に嵌入された後で、キャップ状の封止部材１０９が樹脂成形によりモールド成形され、ケース１０８とホルダ１０３とが液密的に封止されている。この時、ターミナル１０４と、このターミナル１０４に接続されるケーブル１０７も一体にモールド成形されている。つまり、ホールＩＣ１０２に電気的に接続されるターミナル１０４は、ホルダ１０３および封止部材１０９に埋設されている。

上述した回転センサ１００においては、ケース１０８とホルダ１０３とが封止部材１０９により封止され、かつ、ターミナル１０４がホルダ１０３および封止部材１０９に埋設されることで、ホールＩＣ１０２の設けられる部位が密閉される構造となっている。

ところが、ホルダ１０３および封止部材１０９と、ターミナル１０４との間には、その材質の違いに起因して熱膨張率に差がある。従って、回転センサ１００が、その雰囲気温度の上昇と低下が繰り返される温度サイクル環境のもとで使用される場合、その膨張や収縮の度合いの差によっては、ホルダ１０３および封止部材１０９と、ターミナル１０４との境界部分に隙間が形成される可能性があった。これ故、ケーブル１０７の芯線を伝ってセンサ外部から侵入した水分、油分などがこの隙間を経由してホールＩＣ１０２の設けられる部位に到達するおそれがあった。このような水分や油分の侵入は、ホールＩＣ１０２における端子間の電食やショートを引き起こす要因となり、ホールＩＣ１０２の特性の悪化、ひいては回転センサ１００における性能の低下が懸念された。
特開平６−８２４７８号公報

本発明者らは上述の問題を解決すべく鋭意研究の結果、回転センサが温度サイクル環境のもとで使われる場合であっても、検出素子が設けられる部位への水分、油分の侵入を確実に防止して、長期間安定した性能を確保することのできる図３に示すような回転センサを提案した。

図３〜５に示す回転センサ１０は、以下の手順で組み立てられていた。

まず、ホールＩＣ２２を、ターミナル２３の一端２３ａに溶接などにより電気的に接続する。次に、ホールＩＣ２２に接続されたターミナル２３をホルダ２４の基部２４ａに設けられた挿通孔２４ｃに圧入により挿通し、互いに組み立てられたこれら部材を、ケース２１内に収容する。そして、プレート２５を、これら部材が覆われるように、ケース２１の開口２１ａに嵌合することで、センサ本体２０の組立が完了する。

センサ本体２０の組立が完了した後、ケース２１にはプレート２５を介してモールド部３０が樹脂成形により形成される（図３を参照）。つまり、ケース２１の開口２１ａはプレート２５を介してモールド部３０により封止される構造となっている。なお、この樹脂成形時には、ターミナル２３とターミナル２３に接続される平板端子３１と、平板端子３１に接続されるケーブル３２も一体に形成され、これによりターミナル２３および平板端子３１は、モールド部材３０に埋設される。

しかし、このような手順に沿った製造方法では次のような不都合が生じることが判明した。

まず、センサ本体２０の組立に当たって、ホールＩＣ２２が剥離断線しないよう注意してターミナル２３を挿通したプレート２５とホルダ２４とをスライドさせる必要があった。また、ＩＣ端子部２２ａは銅線など細くて柔らかい材質からなるため、ケース２１内にホルダ２４を圧入する際に端子が曲がってホールＩＣ２２の位置がずれてケース２１に入らない場合があった。

本発明は、上述の問題を解消するためになされたもので、センサ本体の組み付け作業性を向上するとともに、歩留まりの向上を図ることのできる回転センサの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の回転センサの製造方法は、有底のケースに収容される検出素子と、検出素子に電気的に接続されるターミナルと、ケースに圧入嵌合される弾性体と、ケースの開口を覆うカバー部材とを備え、前記ターミナルが弾性体とカバー部材とに挿通されている回転センサの製造方法であって、検出素子とターミナルとが電気的に接続され、かつ、ターミナルが弾性体とカバー部材とに挿通された状態でターミナルの先端部を固定して弾性体とカバー部材とをスライドさせることで、検出素子と弾性体とが隙間を隔てて位置するように配置する仮スライド工程と、ターミナルを挿通した弾性体とカバー部材とともに検出素子をケースに収容するケース仮組み付け工程と、ターミナルの先端部を固定してカバー部材と弾性体を押圧することでケースと嵌合するように弾性体をケースへ圧入する圧入工程と、有底のケースの開口にカバー部材を介して樹脂成形によりモールド部を形成する樹脂成形工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明の回転センサの製造方法において、回転センサのカバー部材にはケースの開口に係合する係合部が設けられていることが望ましい。

さらに、本発明の回転センサの製造方法において、回転センサのターミナルは略丸棒であることが好ましい。

本発明の回転センサの製造方法は、センサ本体を組み付けるに当たり、ターミナルにおけるホルダの位置決めを２段階に分けて実施することに特徴がある。すなわち、第１段階は先端を固定されたターミナルに沿ってホルダを検出素子に微小隙間を隔てて近接させる仮スライド工程であり、第２段階は、ケースの底面が検出素子の底面に当接するようにホルダをケース内に仮収容してから、ターミナルは固定したままでホルダをケース内の所定の位置まで圧入してケースと嵌合させる圧入工程である。

本発明の製造方法は、センサ本体の組付けが完了するまでターミナルをチャックなどで固定しているので、プレートとホルダとが一体となってターミナル上をスライド（相対的に移動）することになる。従って精度の高い位置制御が可能である。第１段階では、弾性体であるホルダと検出素子との間に微小隙間ができるところまでしかホルダを相対移動させないので、この段階では、検出素子は溶接されたままの姿勢を維持しており、ホルダが検出素子を変形させたり溶接部の剥離断線を生じることがない。

また、第２段階でもターミナルは固定されており、ホルダを微小隙間分と予め設定された軸方向の弾性変形分だけ圧入すればよいので、ホルダの弾性変形に従ってターミナルも移動するということがない。従って、ホルダが検出素子に荷重を加えて検出素子を破損するという不具合も回避できる。

以上のようにセンサ本体の組付けに対する信頼性が向上するので、回転センサの品質を安定化することができると同時に、生産性をも向上することができる。

以下、本発明の回転センサの製造方法についてその好適な実施の形態を図を参照しながら説明する。

図３は上記の回転センサ１０の構造を示す断面概要図である。回転センサ１０は、大まかにはセンサ本体２０と、モールド部３０とからなる。センサ本体２０は、磁性体であるロータ１１に対向するように設けられる。ロータ１１が回転すると、その回転がセンサ本体２０のケース２１に収容されたホールＩＣ２２によって検出される。そして、センサ本体２０において検出された信号は、ターミナル２３を介して、モールド部３０に埋設される平板端子３１に伝達される。平板端子３１にはケーブル３２の芯線が、溶接により接続されている。ケーブル３２は、図示しない制御用コントローラに接続されている。

以下、センサ本体２０について、図４を参照して説明する。図４は、図３におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。

センサ本体２０は、ケース２１と、ホールＩＣ２２と、ターミナル２３と、ホルダ２４と、プレート２５とを備えている。

ケース２１は、有底で略円筒状を呈している。ケース２１の開口２１ａには、複数の爪部２１ｂ（図中では、１つのみ符番を付す）が設けられている。

ホールＩＣ２２（検出素子）は、ケース２１に収容されている。ホールＩＣ２２は、通過する磁束密度に応じた信号を出力する公知の磁気検出素子である。なお、ホールＩＣ２２には、図示しないマグネットが内蔵されている。

ターミナル２３は一対設けられ、略丸棒状を呈している。ターミナル２３の一端２３ａは、溶接によりホールＩＣ２２に電気的に接続されている。ターミナル２３の他端２３ｂは、溶接などにより前述した平板端子３１（図３を参照）に電気的に接続されている。

ホルダ２４は、ゴム製で略円筒状を呈している弾性体である。ホルダ２４はケース２１に圧入により嵌合されている。一対のターミナル２３は、このホルダ２４に圧入によりそれぞれ挿通されている。

以下、ホルダの詳しい構造について、図５を参照しながら説明する。図５は、図４におけるホルダ２４周辺の部分的な拡大図である。

ホルダ２４は、基部２４ａにおいてケース２１に圧入により嵌合されている。基部２４ａの外周には、シール部２４ｂが設けられている。シール部２４ｂは基部２４ａの外周の全周にわたってその径方向に突出するように設けられ、いわゆるリップ状を呈している。ホルダ２４の基部２４ａは、そのシール部２４ｂが径方向に関して弾性変形した状態でケース２１に嵌合されている。つまり、ホルダ２４の基部２４ａがケース２１に圧入により嵌合されるようにこの圧入代（弾性変形分）を含んだシール部２４ｂの形状が設定されている。この場合、ホルダ２４の基部２４ａにおける外径は、ケース２１の内径よりも見かけ上大きく形成されている。

また、基部２４ａには、その軸方向に貫通するように、一対の挿通孔２４ｃが設けられている。挿通孔２４ｃには、ターミナル２３が圧入により挿通されている。挿通孔２４ｃの内周には、シール部２４ｄがそれぞれ設けられている。シール部２４ｄは、挿通孔２４ｃの内周の全周にわたってその径方向に突出するように設けられ、いわゆるリップ状を呈している。ホルダ２４の挿通孔２４ｃにおいては、そのシール部２４ｄが径方向に関して弾性変形した状態でターミナル２３が挿通されている。つまり、ホルダ２４の挿通孔２４ｃにターミナル２３が圧入により挿通されるように、この圧入代（弾性変形分）を含んだシール部２４ｄの形状が設定されている。この場合、ホルダ２４の挿通孔２４ｃにおける内径は、ターミナル２３の外径よりも見かけ上小さく形成されている。

プレート２５（カバー部材）は、略円板状を呈している。図４に示すように、プレート２５にはホルダ２４の挿通孔２４ｃに対応して一対の挿通孔２５ａが設けられている。この挿通孔２５ａにターミナル２３がそれぞれ挿通されている。また、プレート２５の外周には、ケース２１の爪部２１ｂに対応して複数の係合部２５ｂ（図中では１つのみ符番を付す）が設けられている。この係合部２５ｂが、ケース２１の開口２１ａの爪部２１ｂに係合することで、ケース２１の開口２１ａがプレート２５によって覆われるようになっている。なお、この場合、ホルダ２４は軸方向に関して弾性変形した状態でホールＩＣ２２とプレート２５との間に介装されている。つまり、プレート２５は、ホルダ２４を介してホールＩＣ２２に圧接された状態となっている。なお、ホルダ２４には、ホールＩＣ２２とプレート２５との間に弾性力を介して介装されるように圧入代（弾性変形分）を含んだその軸方向の寸法が設定されている。

すなわち、この回転センサ１０の特徴は、ターミナル２３を支持するホルダを公知の回転センサ１００の樹脂成形により形成されたホルダ１０３（図６）に代えて、ゴムなどの弾性体からなるホルダ２４を用いたことである。そして、ケース２１と当接するホルダ２４の外周部と、ターミナル２３を挿通する挿通孔２４ｃの内周部とにシール部２４ｄを設けて、シール部２４ｄの弾性変形分で防水・防油性能を確保すると同時に、ホルダ２４の軸方向の弾性変形分で検出素子２２を固定防振することができる。

以上のような本発明の回転センサは、図１に示すフローチャートや図２に示す手順に沿って製造することができる。なお、図２は各工程を図解したもので、（ａ）はホールＩＣ接続工程を、（ｂ）は仮スライド工程を、（ｃ）はケース仮組工程を、（ｄ）は圧入工程を示す図であり、各工程の左は工程完了後の概要を示す側面図であり、右図は断面概要図である。

まず、ステップＳ１では、一対のターミナル２３をホルダ２４の各挿通孔２４ｃへ挿通する。

次に、ステップＳ２では、ホルダ２４から突出したそれぞれのターミナル２３をプレート２５の挿通孔２５ａへ挿通して、ホルダ２４の上面とプレート２５の下面とが当接し、さらにプレート２５の上面２５ｂからターミナル２３が所定の長さだけ突出しているようにする。

続いて、ステップＳ３では、ターミナル２３の上端部を固定し、ターミナル２３のホルダ２４から突出した図示下側の部分をプレスなどで潰し、図２（ａ）左図に示すように小判型形状の一端２３ａを形成する。

ステップＳ４では、この小判型形状の一端２３ａに、ホールＩＣ２２のＩＣ端子部２２ａをスポット溶接又はハンダ付けなどで電気的に接続する。

ステップＳ５では、プレート２５から突出したターミナル２３部分（図２（ｂ）点線Ａ部分）をチャックなどの適宜の方法で固定する。なお、ステップＳ５のチャックによる固定は、ステップＳ３の前に行い、ステップＳ３のターミナル２３の固定と兼ねてもよい。

ステップＳ６では、図２（ｂ）に示すようにターミナル２３の端部を固定してホールＩＣ２２を垂下した状態で、プレート２５の上面２５ｂを押圧してプレート２５とホルダ２４とをホールＩＣ２２側へ所定量だけ移動させる。しかし、この時、ホルダの底面２４ｅはホールＩＣ２２と接触しないように、ホールＩＣ２２の上面２２ｃとの間に微小隙間Ｄを設けるようにする。この微小隙間Ｄは、ホルダの底面２４ｅとホールＩＣ２２の上面２２ｃとが当接しない範囲でできるだけ小さい方がよい。本実施形態では、このステップＳ６が仮スライド工程である。

続いて、ケース仮組み付け工程であるステップＳ７では、上記のようにターミナル２３にホールＩＣ２２を接続し、プレート２５とホルダ２４とを仮スライドした仮組体２８（図２（ｂ）の状態）を有底のケース２１内へ収容する（図２（ｃ））。この時、固定部Ａを下降させて仮組体２８をケース２１へ挿入してもよいし、仮組体２８は固定したままでケース２１を上昇させて仮組体２８を収容するようにしてもよい。ただし、このステップＳ７では、ステップＳ６で設けた微小隙間Ｄを保持して、ホールＩＣ２２の底面２２ｅがケース２１の底部２１ｄの内表面２１ｅに当接するように配置する。この段階では、プレート２５とケース２１の開口とは半嵌合状態であるが、この段階で微小隙間Ｄが維持されていない、つまり、プレート２５がケース２１の開口に完全に嵌合してしまうと、ターミナル２３の平板部２３ａも一緒に下方へ移動してしまい、ホールＩＣ２２に当接すると同時に荷重が負荷されてホールＩＣ２２が破損するおそれがある。従って、仮組体２８の下降量、またはケース２１の上昇量は、治具および／または計測器などを用いて厳密に制御することが望ましい。なお、このステップでは、細く柔らかいＩＣ端子部２２ａを変形させることなく正常な形状を保持して、ホールＩＣ２２の回転方向あるいは左右方向を所定の方向に配置するように留意することはいうまでもない。

仮組体２８にケースを組み付けた後、ステップＳ８では、ターミナル２３を固定したまま再度プレート２５の上面２５ｂを押圧して、プレート２５とケース２１の開口２１ａとが完全に嵌合するまでプレート２５とホルダ２４とをケース２１内へ圧入する（再スライドという）（図２（ｄ））。このようにプレート２５とケース２１の開口２１ａとが完全に嵌合するまでホルダ２４とをケース２１内へ圧入することで、弾性体（ゴム）であるホルダ２４は、そのシール部２４ｂが弾性変形した状態でケース２１の内周面とターミナル２３の外周面とにそれぞれ当接するとともに、ステップＳ６で設けた微小隙間Ｄは消失し、ホルダ２４の軸方向の弾性変形量分だけホールＩＣ２２を押圧して固定防振することができる。

また、ケース２１の開口２１ａには、図２（ｄ）に示すように抜け止め突起（爪部）２１ｂを設けてプレート２５に形成された係合部２５ｂと係合することで、ホルダ２４の弾性変形による軸方向荷重で仮組体２８が抜け出ないようにすることが望ましい。本実施の形態では、ステップＳ７、Ｓ８が圧入工程である。

上記のようにステップＳ８まではターミナル２３の端部をチャックなどで固定して実施するが、ターミナルの端部を強固にチャッキングすることでターミナル表面に傷を付けることがあるため、ターミナルの端部は除去することが望ましい。そこでステップＳ９では、ターミナル２３のチャック部をプレスなどで切断除去する。このようにしてセンサ本体２０の組付けが完了する。

ステップＳ１０では、ターミナル２３の先端部に図示しない制御装置に接続するリード線（ケーブル）を溶接した平板端子３１を溶接し、続いて、ステップＳ１１でケース２１の開口２１ａにプレート２５を介して樹脂成形によりモールド部を形成する。すなわち、ステップＳ１０とＳ１１とが樹脂成形工程であり、モールド部を形成することで回転センサ１０（図３）を得る。なお、このような樹脂成形工程は、特に限定は無く従来と同様の樹脂と手段とを用いて行えばよい。 以上のような本発明の回転センサの製造方法によれば、回転センサの生産性を飛躍的に向上できるとともに、長期間安定した性能を発揮する回転センサを得ることができる。

なお、本発明の回転センサの製造方法は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、前記の実施形態では、ターミナルをホルダとプレートの挿通孔に挿入してから小判型形状を形成し、ホールＩＣを接続した。この場合、一対のターミナルの小判型形状の平面度が一定に保たれるため、ホールＩＣの角状の２本の端子との接続を容易に行える（端子が横にずれても溶接が可能）という利点がある反面、ターミナルへホールＩＣを溶接する際に発生するスパッタなどが、ホルダやプレートなどの周辺部材に損傷を与えないように留意する必要がある。このため、ターミナルにホールＩＣを固定してから、ターミナルをホルダとプレートの挿通孔に挿入するようにしてもよい。

本発明の回転センサの製造方法は、有底のケースに収容される検出素子と、検出素子に電気的に接続されるターミナルと、ケースに圧入嵌合される弾性体とを備え、前記ターミナルが弾性体に挿通されている回転センサの製造方法として好適である。

実施形態の製造手順を説明するフローチャートである。 図１のフローチャートの各ステップを説明する概要図である。（ａ）はステップＳ１〜Ｓ４を、（ｂ）はステップＳ５〜Ｓ６を、（ｃ）はステップＳ７を、（ｄ）はステップＳ８を説明する概要図である。なお、各図の左は側面を示し、右は断面を示す。 本実施の形態に好適な回転センサの断面概要図である。 図３のＩＩ−ＩＩ断面を示す概要図である。 図３におけるホルダ周辺の部分的な拡大図である。 公知の回転センサの構造を示す断面図である。

符号の説明

１０：回転センサ ２１：ケース ２１ａ：開口 ２２：ホールＩＣ（検出素子） ２３：ターミナル ２４：ホルダ（弾性体） ２５：プレート（カバー部材） ２５ｂ：係合部 ３０：モールド部

Claims (3)

1. 有底のケースに収容される検出素子と、該検出素子に電気的に接続されるターミナルと、該ケースに圧入嵌合される弾性体と、該ケースの開口を覆うカバー部材とを備え、前記ターミナルが該弾性体と該カバー部材とに挿通されている回転センサの製造方法であって、
   前記検出素子と前記ターミナルとが電気的に接続され、かつ、前記ターミナルが前記弾性体とカバー部材とに挿通された状態で該ターミナルの先端部を固定して前記弾性体とカバー部材とをスライドさせることで、前記検出素子と前記弾性体とが隙間を隔てて位置するように配置する仮スライド工程と、
   前記ターミナルを挿通した弾性体とカバー部材とともに前記検出素子を前記ケースに収容するケース仮組み付け工程と、
   前記ターミナルの先端部を固定して前記カバー部材と弾性体を押圧することで前記ケースと嵌合するように該弾性体を該ケースへ圧入する圧入工程と、
   前記有底のケースの開口に前記カバー部材を介して樹脂成形によりモールド部を形成する樹脂成形工程と、を有することを特徴とする回転センサの製造方法。
2. 前記カバー部材には前記ケースの開口に係合する係合部が設けられている請求項１に記載の回転センサの製造方法。
3. 前記ターミナルは略丸棒である請求項１に記載の回転センサの製造方法。

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