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JP7127417B2 - センサ装置 - Google Patents

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JP7127417B2 JP2018150736A JP2018150736A JP7127417B2 JP 7127417 B2 JP7127417 B2 JP 7127417B2 JP 2018150736 A JP2018150736 A JP 2018150736A JP 2018150736 A JP2018150736 A JP 2018150736A JP 7127417 B2 JP7127417 B2 JP 7127417B2
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Description

本発明は、センサ装置に関する。
特許文献1は、電子部品が実装されている回路基板をホルダで取り囲むとともに、このホルダを覆うようにハウジングが射出成型されてなる装置を開示している。
特開2015-191995号公報
特許文献1の装置の場合、ハウジングを射出成型する際の成型圧によって、ホルダが変形することがある。ホルダが変形した場合、変形したホルダが電子部品に当たるおそれがある。変形したホルダが電子部品に当たると、回路基板から電子部品が外れることがあり、外れた場合には、電子部品と回路基板の回路との電気的接続が不良になる。
上記課題を解決するセンサ装置は、電子部品が電気的に接続されてなる回路部材と前記回路部材に電気的に接続されているセンサ素子とを取り囲むホルダを有し、前記ホルダを覆うように射出成型されてなるハウジングを備えるセンサ装置において、前記ホルダの内部には、前記射出成型の成型圧による前記ホルダの変形を抑制するべく、当該変形する方向に前記ホルダの内部を繋ぐように柱状に延びた抑制部が設けられている。
上記構成によれば、ハウジングを射出成型する際の成型圧がホルダに作用した場合、ホルダの内部に設けられた抑制部がつっかえとなることによって、射出成型時の成型圧によるホルダの変形を抑制することができる。このことから、変形したホルダが回路部材に当たることを抑制することができるため、この当たりに起因する回路部材からの電子部品の離脱を抑制して、回路部材とセンサ素子との電気的接続が不良になることを抑制することができる。
上記のセンサ装置において、前記ホルダは、少なくとも第1ホルダ及び第2ホルダにより構成されるとともに、前記第1ホルダと前記第2ホルダとの間において前記回路部材及び前記センサ素子を取り囲むものであって、前記第1ホルダは、第1ホルダ本体部を有し、前記第2ホルダは、前記回路部材及び前記センサ素子が載置されている載置部を含むとともに第1ホルダ本体部と対向している第2ホルダ本体部と、前記第2ホルダ本体部から前記第1ホルダ本体部に向けて突出する前記抑制部とを有していることが好ましい。
上記構成によれば、ハウジングを射出成型する際の成型圧がホルダに作用した場合、第2ホルダの第2ホルダ本体部に設けられている抑制部が第1ホルダ本体部とつっかえる。そのため、第1ホルダ本体部及び第2ホルダ本体部の変形を抑制できることから、第2ホルダの載置部に載置されている回路部材及びセンサ素子の保護が可能となる。また、回路部材及びセンサ素子が載置されている側の第2ホルダ本体部に抑制部を設けている。この場合、第1ホルダと第2ホルダとの組み付け時に、抑制部が回路部材及びセンサ素子に接触しないように注意を払う必要がなくなるため、第1ホルダと第2ホルダとの組み付けを容易にすることができる。
上記のセンサ装置において、前記センサ素子は、第1センサ素子と第2センサ素子とを含み、前記回路部材は、前記第1センサ素子に電気的に接続されている第1回路部材と前記第2センサ素子に電気的に接続されている第2回路部材とを含み、前記抑制部は、前記第1回路部材と前記第2回路部材との間において、前記第1回路部材及び前記第2回路部材と隙間を空けて配置されていることが好ましい。
上記構成によれば、第1回路部材と第2回路部材との間に抑制部が配置されているため、第1ホルダ本体部が第1回路部材及び第2回路部材に当たることを抑制する抑制部の配置としては好適である。センサ素子及び回路部材を第2ホルダに組み付ける際、抑制部は第1回路部材及び第2回路部材と隙間を空けて配置されていることから、センサ素子及び回路部材と抑制部とが干渉することが抑制されている。
上記のセンサ装置において、前記センサ素子は、第1センサ素子と第2センサ素子とを含み、前記回路部材は、前記第1センサ素子に電気的に接続されている第1回路部材と前記第2センサ素子に電気的に接続されている第2回路部材とを含み、前記抑制部は、前記第1回路部材と前記第2回路部材との間において、前記第1回路部材及び前記第2回路部材と接した状態で配置されていることが好ましい。
上記構成によれば、第1回路部材と第2回路部材との間に抑制部が配置されているため、第1ホルダ本体部が第1回路部材及び第2回路部材に当たることを抑制する抑制部の配置としては好適である。回路部材及びセンサ素子をホルダに組み付ける際に、抑制部を基準としてその組み付け位置を規定することができるため、ホルダに対する回路部材及びセンサ素子の位置決めを抑制部によって実現することができるようになる。
上記のセンサ装置において、前記回路部材は、前記電子部品と通電可能な導電部とを含み、前記第1ホルダは、前記第1ホルダ本体部から前記第2ホルダに向けて突出するとともに前記導電部と対向している突出部を有し、前記抑制部の突出長は、前記突出部の突出長よりも長く設定されていることが好ましい。
上記構成によれば、ハウジングを射出成型する際の成型圧は主に第2ホルダの抑制部に作用することから、回路部材に成型圧が作用することを抑制することができる。
上記のセンサ装置において、第1軸に取り付けられるとともに周方向に着磁された永久磁石と、連結軸を介して前記第1軸と連結された第2軸に固定されるとともに前記永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、前記磁気ヨークを取り囲むように配置されるとともに前記磁気ヨークの磁束を集める集磁リングとを備え、前記集磁リングは、前記磁気ヨークを取り囲む環状のリング部と、前記リング部の径方向外側に向かって延びる集磁部とを有し、前記ホルダは、前記集磁部、前記センサ素子、及び前記回路部材を取り囲む矩形状の集磁部ホルダを有し、前記集磁部ホルダの長手方向は前記集磁部の延びる方向と一致し、前記集磁部ホルダの短手方向は前記集磁部の延びる方向と直交する方向と一致し、前記集磁部ホルダには、その内部と外部とを隔てる側壁が設けられるとともに、当該側壁のうち長側壁の厚みは短側壁の厚みよりも厚く設定されていることが好ましい。
集磁部ホルダが矩形状を呈することから、より大きい面積の部分である長手方向に延びる側壁、すなわち長側壁において変形が生じやすい。このため、ハウジングを射出成型する際の成型圧がホルダに作用する場合も同様に、集磁部の延びる方向に成型圧の影響がより大きく反映されやすい。上記構成によれば、集磁部ホルダの側壁の厚みに関して、成型圧が大きくかかる部分である長側壁の厚みを短側壁の厚みよりも厚くしているため、集磁部ホルダによってハウジングを射出成型する際の成型圧の影響の抑制を好適にすることができる。
本発明のセンサ装置によれば、ハウジングを射出成型する際の成型圧によるホルダの変形を抑制できる。
第1実施形態のトルクセンサの構成を示す分解斜視図。 第1実施形態のトルクセンサにおいて、集磁リング、ホルダ、センサユニット、及び磁気シールドの分解斜視図。 第1実施形態のトルクセンサにおいて、回路部材及びセンサ素子の斜視図。 第1実施形態のトルクセンサにおける第2集磁部ホルダの上面図。 第1実施形態のトルクセンサにおける集磁部ホルダの断面図。 第2実施形態のトルクセンサにおける集磁部ホルダの上面図。
<第1実施形態>
トルクセンサの第1実施形態について説明する。
図1及び図2に示すように、センサ装置としてのトルクセンサ1は、トーションバー13と、円筒状の永久磁石20と、円筒状の磁気ヨーク30と、磁気ヨーク30を取り囲むように配置されている円筒状の集磁リング40と、集磁リング40を保持するホルダ50と、ホルダ50の外周を覆う磁気シールド100と、センサユニット110とを備えている。トルクセンサ1は、ステアリングシャフト等の回転軸10に付与されたトルクを検出するものである。
回転軸10は、第1軸としての入力軸11、第2軸としての出力軸12、及び連結軸としてのトーションバー13を有している。トーションバー13は、入力軸11と、出力軸12との間に配置されている。入力軸11及び出力軸12は、トーションバー13を介して同一軸線上に連結されている。
永久磁石20は、入力軸11に連結されている。永久磁石20は、円筒状の保持部21と、多極磁石22とを有している。保持部21は、入力軸11における出力軸12側の端部に外嵌されている。保持部21は、入力軸11と一体回転可能に取り付けられている。保持部21の外周面には、多極磁石22が取り付けられている。多極磁石22は、保持部21の周方向にN極及びS極の各磁極を交互に配置した構造からなる。
磁気ヨーク30は、出力軸12に連結されている。磁気ヨーク30は、円環状の第1磁気ヨーク31と、円環状の第2磁気ヨーク32とを有している。第1磁気ヨーク31及び第2磁気ヨーク32は出力軸12と同軸に配置された状態で、出力軸12と一体回転可能に固定されている。第1磁気ヨーク31及び第2磁気ヨーク32は、多極磁石22の周囲に所定の隙間を空けて配置されている。第1磁気ヨーク31及び第2磁気ヨーク32は、多極磁石22が形成する磁界内に配置されている。第1磁気ヨーク31と第2磁気ヨーク32とは、軸方向Xに所定の隙間を空けて互いに対向配置されている。軸方向Xは、出力軸12の軸方向であって、入力軸11及び出力軸12の軸線と平行な方向である。第1磁気ヨーク31は、円環状の第1環状部31aと、第1環状部31aの内周面から第2磁気ヨーク32に向かって延びる複数の第1爪部31bとを有している。第1爪部31bは、第1環状部31aの内周面において、周方向に等間隔を空けて配置されている。第2磁気ヨーク32は、円環状の第2環状部32aと、第2環状部32aの内周面から第1磁気ヨーク31に向かって延びる複数の第2爪部32bとを有している。第2爪部32bは、第2環状部32aの内周面において、周方向に等間隔を空けて配置されている。第1爪部31bと第2爪部32bとが互いに周方向に一定の間隔でずれた状態で、第1磁気ヨーク31と第2磁気ヨーク32とは合成樹脂体33によりモールドされている。第1磁気ヨーク31及び第2磁気ヨーク32の内周面は、合成樹脂体33から露出している。また、第1環状部31a及び第2環状部32aの外周面は、合成樹脂体33から露出している。第1磁気ヨーク31及び第2磁気ヨーク32は、磁性材料により構成されている。
入力軸11と出力軸12との間のトーションバー13が捩られていない中立状態において、第1磁気ヨーク31の第1爪部31bの先端と第2磁気ヨーク32の第2爪部32bの先端とは、永久磁石20の多極磁石22のN極とS極との間の境界を指している。
集磁リング40は、第1磁気ヨーク31の磁束を誘導して集める円環状の第1集磁リング41と、第2磁気ヨーク32の磁束を誘導して集める円環状の第2集磁リング42とを有している。第1集磁リング41と第2集磁リング42とは、軸方向Xに所定の隙間を空けて並んで配置されている。第1集磁リング41及び第2集磁リング42は、磁性材料により構成されている。
第1集磁リング41は、第1磁気ヨーク31を取り囲むように第1磁気ヨーク31の外周に所定の隙間を空けて配置されている第1リング部41aと、第1リング部41aの径方向外側に向かって延びている第1集磁部41bとを有している。
第2集磁リング42は、第2磁気ヨーク32を取り囲むように第2磁気ヨーク32の外周に所定の隙間を空けて配置されている第2リング部42aと、第2リング部42aの径方向外側に向かって延びている第2集磁部42bとを有している。
第1集磁リング41が第1磁気ヨーク31の外周に配置され、第2集磁リング42が第2磁気ヨーク32の外周に配置された状態において、第1集磁部41bと第2集磁部42bとは、軸方向Xに所定の隙間を空けて互いに対向配置されている。
ホルダ50は、第1集磁リング41を保持する第1ホルダ51と、第2集磁リング42を保持する第2ホルダ52とを有している。第1ホルダ51と第2ホルダ52とは、軸方向Xに並んで配置されている。これら第1ホルダ51と第2ホルダ52とが組み付けられることにより、ホルダ50が構成されている。
第1ホルダ51は、第1リング部41aを取り囲んで保持する第1リング部ホルダ60と、第1集磁部41bを取り囲んで保持する第1集磁部ホルダ70とを有している。第1集磁部ホルダ70は、第1リング部ホルダ60の径方向外側に向かって延びている。第1リング部ホルダ60及び第1集磁部ホルダ70は、一体的に成型されている。第1リング部ホルダ60及び第1集磁部ホルダ70は、合成樹脂により構成されている。
第1リング部ホルダ60は、第1リング部41aを取り囲むように略円筒状をなしている。第1リング部ホルダ60は、その外周面が円周面状をなす第1円周面部61を有している。第1円周面部61には、その外側面において径方向外側に突出した第1フランジ部62が設けられている。第1フランジ部62は、第1円周面部61の外側面のうち、第2ホルダ52と反対側の部分に設けられている。第1リング部ホルダ60には、第1リング部ホルダ60の第2ホルダ52側の面から第2ホルダ52側へ向けて突出している4つの第1嵌合凸部63が設けられている。第1嵌合凸部63は、第1リング部ホルダ60の周方向において、互いに所定間隔を空けて設けられている。第1嵌合凸部63は、スナップフィットのための爪をなしている。第1リング部ホルダ60の外側面には、径方向外側に突出するとともに凹みが形成されている2つの第1保持部64が設けられている。第1保持部64は、第1リング部ホルダ60の周方向において、第1集磁部ホルダ70と近接する位置に設けられている。
第1集磁部ホルダ70は、矩形板状をなしている。第1集磁部ホルダ70は、第1リング部ホルダ60の外周面における第2ホルダ52側の部分に接続されている。第1集磁部ホルダ70の長手方向は、第1集磁部41bの延びる方向と一致している。第1集磁部ホルダ70は、第2ホルダ52と対向している第1ホルダ本体部71を有している。第1ホルダ本体部71における第2ホルダ52と反対側の面は、第1リング部ホルダ60における第2ホルダ52と反対側の面と同一平面上に位置している。第1集磁部ホルダ70の第1ホルダ本体部71の軸方向Xの厚さは、第1リング部ホルダ60の第1円周面部61の軸方向Xの厚さと同程度に設定されている。第1集磁部ホルダ70には、第1ホルダ本体部71における第2ホルダ52側の面よりも第2ホルダ52側に向けて突出する第2嵌合凸部72が設けられている。第2嵌合凸部72は、第1ホルダ本体部71における先端側に設けられている。第2嵌合凸部72は、第1ホルダ本体部71における第1集磁部ホルダ70の延びる方向と直交する方向における両端部分に設けられている。第2嵌合凸部72は、スナップフィットのための爪をなしている。
第2ホルダ52は、第2リング部42aを取り囲んで保持する第2リング部ホルダ80と、第2集磁部42bを取り囲んで保持する第2集磁部ホルダ90とを有している。第2集磁部ホルダ90は、第2リング部ホルダ80の径方向外側に向かって延びている。第2リング部ホルダ80及び第2集磁部ホルダ90は、一体的に成型されている。第2リング部ホルダ80及び第2集磁部ホルダ90は、合成樹脂により構成されている。
第2リング部ホルダ80は、第2集磁リング42を取り囲むように略円筒状をなしている。第2リング部ホルダ80は、その外周面が円周面状をなす第2円周面部81を有している。第2円周面部81には、その外側面において径方向外側に突出した第2フランジ部82が設けられている。第2フランジ部82は、第2円周面部81の外側面のうち、第1ホルダ51と反対側の部分に設けられている。第2リング部ホルダ80の外周面には、4つの第1嵌合凹部83が設けられている。第1嵌合凹部83は、それぞれ第2リング部ホルダ80の軸方向全域において凹み形成されている。第1嵌合凹部83は、第2リング部ホルダ80の周方向において、互いに所定間隔を空けて設けられている。第2リング部ホルダ80の外周面には、径方向外側に突出するとともに凹みが形成されている2つの第2保持部84が設けられている。第2保持部84は、第2リング部ホルダ80の周方向において、第2集磁部ホルダ90と近接する位置に設けられている。
磁気シールド100は、第1ホルダ51及び第2ホルダ52が組み付けられた状態において、第1リング部ホルダ60及び第2リング部ホルダ80の外周側に配置されている。磁気シールド100は、断面C字形状をなしている。磁気シールド100には、例えば金属等の磁気を遮断できる材料が採用されている。磁気シールド100は、第1リング部ホルダ60の第1フランジ部62及び第2リング部ホルダ80の第2フランジ部82に軸方向Xにおいて当接している。磁気シールド100の周方向における両端部は、第1保持部64及び第2保持部84に挿入されることにより保持されている。
第2集磁部ホルダ90は、矩形板状をなしている。第2集磁部ホルダ90は、第2リング部ホルダ80の外周面に接続されている。第2集磁部ホルダ90は、軸方向Xにおいて第1集磁部ホルダ70と対向するように配置されている。第2集磁部ホルダ90の長手方向は、第2集磁部42bの延びる方向と一致している。第2集磁部ホルダ90は、第2ホルダ本体部91を有している。第2ホルダ本体部91における第1ホルダ51と反対側の面は、第2リング部ホルダ80における第1リング部ホルダ60と反対側の面と同一平面上に位置している。第2集磁部ホルダ90の第2ホルダ本体部91の軸方向Xの厚さは、第2リング部ホルダ80の第2円周面部81の軸方向Xの厚さと同程度に設定されている。第2ホルダ本体部91は、第2嵌合凸部72と嵌合するための第2嵌合凹部92を有している。第2嵌合凹部92は、第2ホルダ本体部91の先端側に位置するとともに第2ホルダ本体部91の外側面における第1ホルダ51と反対側の部分に設けられている。第2ホルダ本体部91は、センサユニット110を載置するための載置部93及び側壁94を有している。載置部93は、側壁94に対して凹み形成されている。
センサユニット110について説明する。
図3~図5に示すように、センサユニット110は、回路部材120と、回路部材120に接続されているセンサ素子130とを有している。センサ素子130は、直方体状をなしている。センサ素子130には、例えばホール素子等の磁気検出素子が採用されている。本実施形態では、センサ素子130は、第1センサ素子131及び第2センサ素子132の2つが冗長的に設けられている。第1センサ素子131及び第2センサ素子132は、第2集磁部ホルダ90が延びる方向と直交する方向(以下、「幅方向」という。)において、並んで配置されている。また、第1集磁リング41の第1集磁部41bは2つ設けられるとともに、第2集磁リング42の第2集磁部42bも2つ設けられている。第1集磁部41bは、第1集磁部ホルダ70における第1リング部ホルダ60側の端部において露出している。第2集磁部42bは、第2集磁部ホルダ90における第2リング部ホルダ80側の端部において露出している。第1センサ素子131及び第2センサ素子132は、第1ホルダ51及び第2ホルダ52が組み付けられた状態において、それぞれ第1集磁部41bと第2集磁部42bとの間に配置されている。第1センサ素子131は、第2センサ素子132側から第1センサ素子131側へ向かう方向(以下、「第1方向」という。)の順に、第1電源端子131a、第1グランド端子131b、及び第1信号端子131cからなる3本の端子を有している。第1電源端子131a、第1グランド端子131b、及び第1信号端子131cは、第1センサ素子131が第2ホルダ52に組み付けられた状態において、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端へ向けて延びている。第2センサ素子132は、第1センサ素子131側から第2センサ素子132側へ向かう方向(以下、「第2方向」という。)の順に、第2電源端子132a、第2グランド端子132b、及び第2信号端子132cからなる3本の端子を有している。第2電源端子132a、第2グランド端子132b、及び第2信号端子132cは、第2センサ素子132が第2ホルダ52に組み付けられた状態において、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端へ向けて延びている。
回路部材120は、それぞれ通電可能な板状の導電部121及び電子部品140を有している。導電部121は、金属材料によって構成されているバスバーである。回路部材120の導電部121は、第2方向の順に、第1導電部122、第2導電部123、第3導電部124、第4導電部125、第5導電部126、第6導電部127からなる6つの導電部を有している。第1導電部122、第2導電部123、第3導電部124、第4導電部125、第5導電部126、及び第6導電部127は、幅方向において互いに隙間を空けて並んで配置されている。
第1導電部122は、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端に向かう順に、第1端子接続部122a、第1中間部122b、及び第1外部配線接続部122cを有している。第1導電部122は、全体としてクランク形状をなしている。第1端子接続部122aには、第1センサ素子131の第1信号端子131cが半田や接着剤等により電気的に接続されている。第1中間部122bは、第1端子接続部122aよりも第1方向側に位置するように第1端子接続部122aに続いている。第1外部配線接続部122cは、第1端子接続部122aよりも第2方向側に位置するように第1中間部122bに続いている。第1外部配線接続部122cは、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端部分において折り曲げて形成されていることにより、第1集磁部ホルダ70と離間する方向に向けて延びている。
第2導電部123は、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端に向かう順に、段部123d、第2端子接続部123a、及び第2中間部123bを有している。第2端子接続部123aには、第1センサ素子131の第1グランド端子131bが半田や接着剤等により電気的に接続されている。第2中間部123bは、幅方向に拡幅した状態で第2端子接続部123aに続いている。段部123dは、第2端子接続部123a及び第1センサ素子131よりも第1集磁部ホルダ70から離間するように配置されている。段部123dは、矩形板状をなすとともに、その長手方向は幅方向と一致している。段部123dにおける第1方向における端部には、第2端子接続部123aが折り曲げられて続いている。
第3導電部124は、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端に向かう順に、第3端子接続部124a、第3中間部124b、及び第3外部配線接続部124cを有している。また、第4導電部125は、第4端子接続部125aを有している。第3導電部124及び第4導電部125は、第2導電部123の段部123dよりも第2集磁部ホルダの延びる方向における先端側に配置されている。第3端子接続部124a及び第4端子接続部125aは、略長方形状をなしている。第3中間部124bは、幅方向に第3端子接続部124a及び第4端子接続部125aが離間した状態で、第3端子接続部124a及び第4端子接続部125aに続いている。第3端子接続部124aには、第1センサ素子131の第1電源端子131aが半田や接着剤等により電気的に接続されている。第4端子接続部125aには、第2センサ素子132の第2電源端子132aが半田や接着剤等により電気的に接続されている。第3中間部124bの幅方向における幅は、第3端子接続部124aの第1方向側の端部と第4端子接続部125aの第2方向側の端部との間の距離よりも幅方向に小さく設定されている。第3導電部124及び第4導電部125は、第3端子接続部124aにおける第2方向側の面、第4端子接続部125aにおける第1方向側の面、及び第3中間部124bにおける第2リング部ホルダ80側の面により囲まれる切り欠き部124dを有している。切り欠き部124dは、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端に向かう順に、その切り欠き幅が幅方向に小さくなるように2段階の切り欠き状に形成されている。第3外部配線接続部124cは、第3端子接続部124aと幅方向において同程度の位置となるように第3中間部124bに続いている。第3外部配線接続部124cは、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端部分において折り曲げて形成されていることにより、第1集磁部ホルダ70と離間する方向に向けて延びている。
第5導電部126は、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端に向かう順に、第5端子接続部126a、第5中間部126b、及び第5外部配線接続部126cを有している。第5導電部126は、全体としてクランク形状をなしている。第5端子接続部126aには、第2センサ素子132の第2グランド端子132bが半田や接着剤等により電気的に接続されている。第5端子接続部126aは、段部123dにおける第2方向における端部と折り曲げられて続いている。段部123dは、第5端子接続部126a及び第2センサ素子132よりも第1集磁部ホルダ70から離間するように配置されている。第5中間部126bは、幅方向に拡幅した状態で第2端子接続部123aに続いている。第5外部配線接続部126cは、第5端子接続部126aよりも第1方向側に位置するように第5中間部126bに続いている。第5外部配線接続部126cは、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端部分において折り曲げて形成されていることにより、第1集磁部ホルダ70と離間する方向に向けて延びている。
第6導電部127は、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端に向かう順に、第6端子接続部127a、第6中間部127b、及び第6外部配線接続部127cを有している。第6導電部127は、全体としてクランク形状をなしている。第6端子接続部127aには、第2センサ素子132の第2信号端子132cが半田や接着剤等により電気的に接続されている。第6中間部127bは、第6端子接続部127aよりも第2方向側に位置するように第6端子接続部127aに続いている。第6外部配線接続部127cは、第6中間部127bよりも第1方向側に位置するように第6中間部127bに続いている。第6外部配線接続部127cは、第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端部分において折り曲げて形成されていることにより、第1集磁部ホルダ70と離間する方向に向けて延びている。
このように、導電部121における第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端部分は、第2方向の順に、第1外部配線接続部122c、第3外部配線接続部124c、第5外部配線接続部126c、及び第6外部配線接続部127cの4つが幅方向において互いに隙間を空けて並んで配置されている。
センサユニット110は、第1導電部122、第2導電部123、第3導電部124、第4導電部125、第5導電部126、及び第6導電部127を連結する被覆部111を有している。被覆部111は、合成樹脂により構成されている。被覆部111は、第1中間部122b、第2中間部123b、第3中間部124b、第5中間部126b、及び第6中間部127bを覆うように直方体形状をなしている。被覆部111の長手方向は幅方向に対応している。
被覆部111の内部には、電子部品140が設けられている。本実施形態では、電子部品140としてコンデンサ等が採用されている。電子部品140は、第2方向の順に、第1電子部品141、第2電子部品142、第3電子部品143、及び第4電子部品144を有している。第1電子部品141は、第1導電部122の第1中間部122bと第2導電部123の第2中間部123bとの間に幅方向に跨るように配置されている。第1電子部品141は、第1中間部122b及び第2中間部123bと電気的に接続されている。第2電子部品142は、第2導電部123の第2中間部123bと第3導電部124の第3中間部124bとの間に幅方向に跨るように配置されている。第2電子部品142は、第2中間部123b及び第3中間部124bと電気的に接続されている。第3電子部品143は、第3導電部124の第3中間部124bと第5導電部126の第5中間部126bとの間に幅方向に跨るように配置されている。第3電子部品143は、第3中間部124b及び第5中間部126bと電気的に接続されている。第4電子部品144は、第5導電部126の第5中間部126bと第6導電部127の第6中間部127bとの間に幅方向に跨るように配置されている。第4電子部品144は、第5導電部126の第5中間部126b及び第6中間部127bと電気的に接続されている。第1電子部品141、第2電子部品142、第3電子部品143、及び第4電子部品144は、被覆部111により覆われている。
回路部材120は、第1センサ素子131に接続されている第1回路部材120a、及び第2センサ素子132に接続されている第2回路部材120bの2つに分けることができる。第1回路部材120aは、第1導電部122と、第2導電部123と、第3導電部124の第3端子接続部124a、第3中間部124b、及び第3外部配線接続部124cと、第1電子部品141と、第2電子部品142と、被覆部111とにより構成されている。また、第2回路部材120bは、第4導電部125と、第5導電部126と、第6導電部127と、第3導電部124の第3中間部124b及び第3外部配線接続部124cと、第3電子部品143と、第4電子部品144と、被覆部111とにより構成されている。
第2集磁部ホルダ90について説明する。
図2、図4、及び図5に示すように、載置部93にはセンサユニット110が載置されている。第2集磁部ホルダ90の側壁94は、第1集磁部ホルダ70及び第2集磁部ホルダ90の間で形成される内部の空間と外部とを隔てている。側壁94は、第2集磁部ホルダ90が矩形状をなしているのに対応して、長側壁94a及び短側壁94bを有している。長側壁94aは、第2ホルダ本体部91における幅方向の各端部において設けられている。長側壁94aは互いに対向している。短側壁94bは、第2ホルダ本体部91における第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端部分に設けられている。長側壁94aの厚みは、短側壁94bの厚みよりも厚く形成されている。長側壁94aにおける第2リング部ホルダ80側の端部には、軸方向Xに延びる孔95が形成されている。軸方向Xから見たとき、幅方向における長側壁94aの厚みの中心位置は、幅方向における孔95の中心位置よりも外側に位置している。載置部93は、第2ホルダ本体部91の第1集磁部ホルダ70側の面に対して凹み形成されている基面93aに対して凹み形成されている第1凹部93b及び第2凹部93cを有している。第1凹部93b及び第2凹部93cは、軸方向Xから見たとき、矩形形状をなしている。第1凹部93b及び第2凹部93cの長手方向は、幅方向と一致している。第1凹部93bの幅方向の長さは、第2凹部93cの幅方向の長さよりも短く設定されている。載置部93にセンサユニット110が載置されるとき、第1凹部93bには第2導電部123の段部123dが載置され、第2凹部93cに被覆部111が載置される。
第2集磁部ホルダ90は、第2ホルダ本体部91(内部)から第1ホルダ51へ向けて突出する抑制部150を有している。抑制部150は円柱状をなしている。抑制部150は、側壁94よりも第1ホルダ51側に突出している。センサユニット110を間に挟んで第1ホルダ51と第2ホルダ52とが組み付けられた状態において、抑制部150は、その先端面が第1ホルダ本体部71の内面と当接している。抑制部150は、第2集磁部ホルダ90にセンサユニット110が組み付けられた状態において、幅方向においては、第3端子接続部124aと第4端子接続部125aとの間、かつ第2集磁部ホルダ90の延びる方向においては、第3中間部124bと段部123dとの間に位置している。抑制部150は、第3端子接続部124a、第4端子接続部125a、第3中間部124b、及び段部123dと隙間を空けて配置されている。
第1集磁部ホルダ70は、第2集磁部ホルダ90の側壁94と同様に、内部の空間と外部とを隔てている側壁74を有している。この側壁74は、長側壁74a及び短側壁74bを有している。第2集磁部ホルダ90の長側壁94aの頂面が第1集磁部ホルダ70の長側壁74aの頂面と面接触し、かつ第2集磁部ホルダ90の短側壁94bの頂面が第1集磁部ホルダ70の短側壁74bの頂面と面接触した状態で、第1ホルダ51及び第2ホルダ52は組み付けられている。
第1集磁部ホルダ70は、第1ホルダ本体部71(内部)から第2ホルダ52に向けて突出する突出部151を有している。突出部151は、抑制部150よりも第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端側に配置されている。突出部151は、第3導電部124の第3中間部124bにおける被覆部111により覆われていない部分と対向している。突出部151の第1ホルダ本体部71からの突出長は、抑制部150の第2ホルダ本体部91からの突出長よりも短く設定されている。センサユニット110を間に挟んで第1ホルダ51と第2ホルダ52とが組み付けられた状態において、突出部151と第3中間部124bとの間には隙間が形成されている。また、センサユニット110を間に挟んで第1ホルダ51と第2ホルダ52とが組み付けられた状態において、被覆部111と第1ホルダ本体部71との間には隙間が形成されている。
第1ホルダ51と第2ホルダ52とは、センサユニット110を挟み込んだ状態で組み付けられる。この際、第1リング部ホルダ60の第1嵌合凸部63は、第2リング部ホルダ80の第1嵌合凹部83に嵌合する。また、第1集磁部ホルダ70の第2嵌合凸部72は、第2集磁部ホルダ90の第2嵌合凹部92に嵌合する。これらにより、第1ホルダ51と第2ホルダ52との組み付けが完了する。この組み付け体がハウジング160によって覆われることによりトルクセンサ1が完成する。
ハウジング160の射出成型方法について説明する。センサユニット110を間に挟んで第1ホルダ51と第2ホルダ52とが組み付けられた状態で、これらを図示しない金型内に収容することで、型締め状態とする。加熱されることにより溶融した溶融樹脂を図示しない射出装置からこの金型内に射出するとともに、金型内に充填された溶融樹脂の圧力である成型圧を一定に保つ。これにより、溶融樹脂中に残存する気泡等を取り除く。そして、金型内に射出された溶融樹脂が冷却されることにより、組み付けられたホルダ50を覆うように溶融樹脂が固化することになる。これにより、ハウジング160を射出成型する。
このように構成されたトルクセンサ1では、例えば回転軸10が回転操作されることにより、入力軸11と出力軸12との間に相対的な回転変位が生じると、永久磁石20と第1磁気ヨーク31及び第2磁気ヨーク32との位置関係が変化するため、第1磁気ヨーク31及び第2磁気ヨーク32に集磁される磁気が変化する。これにより、第1集磁部41bと第2集磁部42bとの間を通る磁束が変化するため、センサ素子130に付与される磁気の強さが変化する。センサ素子130に付与される磁気の強さは、トーションバー13の捩れ角に応じて変化する。したがって、センサ素子130により出力される検出信号に基づいてトーションバー13の捩れ角を演算することができるため、トーションバー13の捩れ角に基づいて回転軸10に付与されたトルクを演算することができる。
第1実施形態の作用及び効果を説明する。
(1)ハウジング160を射出成型する際、金型内に充填された溶融樹脂の成型圧がホルダ50の外面に作用する。この成型圧によって、第1ホルダ本体部71、第2ホルダ本体部91、及び側壁94が内方に向かって、すなわちホルダ50の内部に形成された空間を押し潰すように変形することがある。変形したホルダ50が回路部材120に当たると、特に電子部品140に当たると、電子部品140が導電部121から外れるおそれがある。電子部品140が導電部121から外れた場合には、電子部品140と導電部121との電気的接続が不良になる。
第1実施形態では、ハウジング160を射出成型する際の成型圧がホルダ50に作用した場合、ホルダ50の内部に設けられた抑制部150がつっかえとなることによって、射出成型時の成型圧によるホルダ50の変形を抑制することができる。このことから、変形したホルダ50が回路部材120に当たることを抑制することができるため、この当たりに起因する回路部材120からの電子部品140の離脱を抑制して、回路部材120とセンサ素子130との電気的接続が不良になることを抑制することができる。
(2)ハウジング160を射出成型する際の成型圧がホルダ50に作用した場合、第2ホルダ52の第2ホルダ本体部91に設けられている抑制部150が第1ホルダ本体部71とつっかえる。そのため、第1ホルダ本体部71及び第2ホルダ本体部91の変形を抑制できることから、第2ホルダ52の載置部93に載置されている回路部材120及びセンサ素子130の保護が可能となる。また、回路部材120及びセンサ素子130が載置されている側の第2ホルダ本体部91に抑制部150を設けている。この場合、第1ホルダ51と第2ホルダ52との組み付け時に、抑制部150が回路部材120及びセンサ素子130に接触しないように注意を払う必要がなくなるため、第1ホルダ51と第2ホルダ52との組み付けを容易にすることができる。
(3)第3端子接続部124aと第4端子接続部125aとの間、すなわち第1回路部材120aと第2回路部材120bとの間に抑制部150が配置されているため、ハウジング160を射出成型する際の成型圧に起因して第1ホルダ本体部71が回路部材120に当たることを抑制する抑制部150の配置としては好適である。回路部材120及びセンサ素子130を第2ホルダ52に組み付ける際、抑制部150は回路部材120と隙間を空けて配置されていることから、センサ素子130及び回路部材120と抑制部150とが干渉することが抑制されている。
(4)第3導電部124の第3中間部124bにおける被覆部111により覆われていない部分と対向している突出部151の突出長は、抑制部150の突出長よりも短く設定されていることから、突出部151が第3中間部124bに当接してつっかえるよりも前に、抑制部150が第1ホルダ本体部71とつっかえることになる。このため、ハウジング160を射出成型する際の成型圧は主に第2ホルダ52の抑制部150に作用することから、回路部材120に成型圧が作用することを抑制することができる。
(5)第1集磁部ホルダ70及び第2集磁部ホルダ90が矩形状を呈することから、側壁94の中でも、長手方向に延びる長側壁94aは変形しやすい。これは、短側壁94bよりも面積が大きく変形する長さの長い長側壁94aの方が、成型圧が作用する方向における側壁94の断面係数が大きくなるためである。このため、ハウジング160を射出成型する際の成型圧がホルダに作用する場合、幅方向に位置する長側壁94aにおいて成型圧の影響が大きく反映されやすい。第1実施形態によれば、側壁94の厚みに関して、成型圧が大きくかかる部分である長側壁94aの厚みを短側壁94bよりも厚くしているため、第1集磁部ホルダ70及び第2集磁部ホルダ90によってハウジング160を射出成型する際の成型圧の影響の抑制を好適にすることができる。
<第2実施形態>
トルクセンサの第2実施形態について説明する。ここでは、第1実施形態との違いを中心に説明する。
図6に示すように、第2集磁部ホルダ90は、第2ホルダ本体部91から第1ホルダ51へ向けて突出する抑制部150aを有している。抑制部150aは、2つの形状の異なる四角柱が一体的に成型された形状をなしている。抑制部150aは、第1四角柱部150b及び第2四角柱部150cを有している。第2四角柱部150cは、第1四角柱部150bよりも第2集磁部ホルダ90の延びる方向における先端側に位置している。第1四角柱部150bの第2ホルダ本体部91からの軸方向Xにおける突出長は、第2四角柱部150cの第2ホルダ本体部91からの軸方向Xにおける突出長と等しく設定されている。第2四角柱部150cは、第1四角柱部150bよりも、幅方向において小さく、かつ第2集磁部ホルダ90の延びる方向において小さく形成されている。抑制部150aは、第3端子接続部124aと第4端子接続部125aとの間に配置されている。第1四角柱部150bは、第3端子接続部124aと第4端子接続部125aとの間の幅広の部分において、第3端子接続部124a及び第4端子接続部125aに当接している。第2四角柱部150cは、第3端子接続部124aと第4端子接続部125aとの間の幅方向に狭い部分において、第3端子接続部124a及び第4端子接続部125aに当接している。抑制部150aは、第2集磁部ホルダ90にセンサユニット110が組み付けられた状態で、第3端子接続部124a及び第4端子接続部125aと幅方向において接している。
第2実施形態の作用及び効果を説明する。
(6)第3端子接続部124aと第4端子接続部125aとの間、すなわち第1回路部材120aと第2回路部材120bとの間に抑制部150が配置されているため、回路部材120及びセンサ素子130を第2ホルダ52に組み付ける際、抑制部150aを基準としてその組み付け位置を規定することができる。このことから、第2ホルダ52に対する回路部材120及びセンサ素子130の位置決めを抑制部150aによって実現することができるようになる。
各実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・長側壁94aの厚みを短側壁94bの厚みと等しく設定してもよいし、長側壁94aの厚みを短側壁94bの厚みよりも薄く設定してもよい。
・第1集磁部ホルダ70の長手方向は、第1集磁部41bの延びる方向と直交していてもよい。また、第2集磁部ホルダ90の長手方向は、第2集磁部42bの延びる方向と直交していてもよい。
・抑制部150の突出長は、突出部151の突出長と等しくてもよい。また、抑制部150aの突出長は、突出部151の突出長と等しくしてもよい。
・突出部151は、設けなくてもよい。
・センサ素子130は、第1センサ素子131及び第2センサ素子132の2つが冗長的に設けられたが、センサ素子130として第1センサ素子131のみを設けるようにしてもよい。また、センサ素子130として、3つ以上のセンサ素子を設けるようにしてもよい。
・抑制部150は、第1回路部材120aと第2回路部材120bとの間、すなわち幅方向においては第3端子接続部124aと第4端子接続部125aとの間、かつ第2集磁部ホルダ90の延びる方向においては第3中間部124bと段部123dとの間に位置していたが、これに限らない。例えば、抑制部150は、第2集磁部ホルダ90の載置部93における回路部材120の外側の部分に設けられていてもよい。また、抑制部150aは、第1回路部材120aと第2回路部材120bとの間、すなわち幅方向においては第3端子接続部124aと第4端子接続部125aとの間、かつ第2集磁部ホルダ90の延びる方向においては第3中間部124bと段部123dとの間に位置していたが、これに限らない。例えば、抑制部150aは、第2集磁部ホルダ90の載置部93における回路部材120の外側の部分に設けられていてもよい。
・抑制部150は、第2ホルダ本体部91から第1ホルダ51へ向けて突出していたが、これに限らない。例えば抑制部150は、第1ホルダ本体部71から第2ホルダ52へ向けて突出していてもよい。また、抑制部150aは、第1ホルダ本体部71から第2ホルダ52へ向けて突出していてもよい。
・センサユニット110を間に挟んで第1ホルダ51と第2ホルダ52とが組み付けられた状態において、抑制部150と第1ホルダ本体部71との間に軸方向Xに隙間が空いていてもよい。
・ホルダ50は、第1ホルダ51及び第2ホルダ52により構成されたが、3つ以上のホルダによって構成されていてもよい。
・抑制部150は、第2ホルダ本体部91と一体的に設けられたが、別体で設けられてもよい。また、抑制部150aは、第2ホルダ本体部91と別体で設けられてもよい。
・抑制部150は、例えば四角柱状などの多角柱状をなしていてもよい。また、抑制部150は、第3端子接続部124a及び第4端子接続部125aと幅方向において接するように設けられていてもよい。
・抑制部150aは、第3端子接続部124a及び第4端子接続部125aと隙間を空けて配置されていてもよい。
・センサ素子130として、ホール素子が採用されたが、磁気抵抗素子が採用されてもよい。
・センサ装置として、トルクを検出するためのトルクセンサ1に具体化したが、例えば回転軸10の回転角度を検出するための回転角度検出装置に具体化してもよい。
1…トルクセンサ、10…回転軸、11…入力軸、12…出力軸、13…トーションバー、20…永久磁石、30…磁気ヨーク、31…第1磁気ヨーク、32…第2磁気ヨーク、33…合成樹脂体、40…集磁リング、41…第1集磁リング、41a…第1リング部、41b…第1集磁部、42…第2集磁リング、42a…第2リング部、42b…第2集磁部、50…ホルダ、51…第1ホルダ、52…第2ホルダ、60…第1リング部ホルダ、70…第1集磁部ホルダ、71…第1ホルダ本体部、72…第2嵌合凸部、80…第2リング部ホルダ、90…第2集磁部ホルダ、91…第2ホルダ本体部、92…第2嵌合凹部、93…載置部、93a…基面、93b…第1凹部、93c…第2凹部、94…側壁、94a…長側壁、94b…短側壁、95…孔、100…磁気シールド、110…センサユニット、111…被覆部、120…回路部材、120a…第1回路部材、120b…第2回路部材、121…導電部、122…第1導電部、122a…第1端子接続部、122b…第1中間部、122c…第1外部配線接続部、123…第2導電部、123a…第2端子接続部、123b…第2中間部、123d…段部、124…第3導電部、124a…第3端子接続部、124b…第3中間部、124c…第3外部配線接続部、124d…切り欠き部、125…第4導電部、125a…第4端子接続部、125b…第4中間部、126…第5導電部、126a…第5端子接続部、126b…第5中間部、126c…第5外部配線接続部、127…第6導電部、127a…第6端子接続部、127b…第6中間部、127c…第6外部配線接続部、130…センサ素子、131…第1センサ素子、131a…第1電源端子、131b…第1グランド端子、131c…第1信号端子、132…第2センサ素子、132a…第2電源端子、132b…第2グランド端子、132c…第2信号端子、140…電子部品、141…第1電子部品、142…第2電子部品、143…第3電子部品、144…第4電子部品、150,150a…抑制部、150b…第1四角柱部、150c…第2四角柱部、151…突出部、160…ハウジング、X…軸方向。

Claims (5)

  1. 電子部品が電気的に接続されてなる回路部材と前記回路部材に電気的に接続されているセンサ素子とを取り囲むホルダを有し、前記ホルダを覆うように射出成型されてなるハウジングを備えるセンサ装置において、
    前記ホルダの内部には、前記射出成型の成型圧による前記ホルダの変形を抑制するべく、当該変形する方向に前記ホルダの内部を繋ぐように柱状に延びた抑制部が設けられており、
    前記ホルダは、少なくとも第1ホルダ及び第2ホルダにより構成されるとともに、前記第1ホルダと前記第2ホルダとの間において前記回路部材及び前記センサ素子を取り囲むものであって、
    前記第1ホルダは、第1ホルダ本体部を有し、
    前記第2ホルダは、前記回路部材及び前記センサ素子が載置されている載置部を含むとともに第1ホルダ本体部と対向している第2ホルダ本体部と、前記第2ホルダ本体部から前記第1ホルダ本体部に向けて突出する前記抑制部とを有し、
    前記第2ホルダ本体部は、前記第1ホルダ本体部と対向する方向から見たときに矩形状をなすとともに、前記第1ホルダ本体部及び前記第2ホルダ本体部の間で形成される内部の空間と外部とを隔てる側壁を有し、
    前記側壁は、前記第2ホルダ本体部の長手方向に延びる部位である長側壁と、前記第2ホルダ本体部の短手方向に延びる部位である短側壁とを有し、
    前記長側壁の厚みは、前記短側壁の厚みよりも厚く設定されているセンサ装置。
  2. 前記センサ素子は、第1センサ素子と第2センサ素子とを含み、
    前記回路部材は、前記第1センサ素子に電気的に接続されている第1回路部材と前記第2センサ素子に電気的に接続されている第2回路部材とを含み、
    前記抑制部は、前記第1回路部材と前記第2回路部材との間において、前記第1回路部材及び前記第2回路部材と隙間を空けて配置されている請求項に記載のセンサ装置。
  3. 前記センサ素子は、第1センサ素子と第2センサ素子とを含み、
    前記回路部材は、前記第1センサ素子に電気的に接続されている第1回路部材と前記第2センサ素子に電気的に接続されている第2回路部材とを含み、
    前記抑制部は、前記第1回路部材と前記第2回路部材との間において、前記第1回路部材及び前記第2回路部材と当接した状態で配置されている請求項に記載のセンサ装置。
  4. 前記回路部材は、前記電子部品と通電可能な導電部とを含み、
    前記第1ホルダは、前記第1ホルダ本体部から前記第2ホルダに向けて突出するとともに前記導電部と対向している突出部を有し、
    前記抑制部の突出長は、前記突出部の突出長よりも長く設定されている請求項のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  5. 電子部品が電気的に接続されてなる回路部材と前記回路部材に電気的に接続されているセンサ素子とを取り囲むホルダを有し、前記ホルダを覆うように射出成型されてなるハウジングを備えるセンサ装置において、
    前記ホルダの内部には、前記射出成型の成型圧による前記ホルダの変形を抑制するべく、当該変形する方向に前記ホルダの内部を繋ぐように柱状に延びた抑制部が設けられており、
    第1軸に取り付けられるとともに周方向に着磁された永久磁石と、
    連結軸を介して前記第1軸と連結された第2軸に固定されるとともに前記永久磁石が形成する磁界内に配置された磁気ヨークと、
    前記磁気ヨークを取り囲むように配置されるとともに前記磁気ヨークの磁束を集める集磁リングとを備え、
    前記集磁リングは、前記磁気ヨークを取り囲む環状のリング部と、前記リング部の径方向外側に向かって延びる集磁部とを有し、
    前記ホルダは、前記集磁部、前記センサ素子、及び前記回路部材を取り囲むとともに、前記第2軸の軸方向から見たときに矩形状をなしている集磁部ホルダを有し、
    前記集磁部ホルダの長手方向は前記集磁部の延びる方向と一致し、前記集磁部ホルダの短手方向は前記集磁部の延びる方向と直交する方向と一致し、
    前記集磁部ホルダには、その内部と外部とを隔てる側壁が設けられるとともに、当該側壁のうち長側壁の厚みは短側壁の厚みよりも厚く設定されているセンサ装置。
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