(57)【要約】【課題】軸線方向に力を加えたり、拡径部を形成したりしなくても、効率的にレーザ溶接工程を行うことができる回転角センサの製造方法を提供する。【解決手段】  一次成形体１１に樹脂カラー５を取り付けて、樹脂カラー５の内周面と本体部４の外周面との間に、軸線方向における他端３２側に開口した環状空間Ｓを形成する（カラー取付工程）。その後、一次成形体１１を樹脂カラー５とともに成形型６に収納し、二次成形樹脂７で一次成形体１１の一部を封止するとともに、環状空間Ｓを二次成形樹脂７で充填する（二次成形工程）。次いで、二次成形体１２を成形型６から取り出し、樹脂カラー５の開口側端部５０に対して外側からレーザＬを照射することにより、開口側端部５０の内側に充填された二次成形樹脂７と開口側端部５０とを、その界面１６において溶接する（レーザ溶接工程）。【選択図】図５
2011203043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界の時間的変化に伴って誘導起電力が生じる検出コイルと、棒状に形成され、軸線方向における一端が上記検出コイルの中心部に内嵌したヨークと、該ヨークの上記軸線方向における他端側を封止する樹脂製の本体部とを備えた一次成形体に対し、レーザ透過性樹脂からなる有底筒状の樹脂カラーを上記検出コイル側から取り付けて、上記検出コイルを上記樹脂カラーで覆うと共に、該樹脂カラーの開口側端部の内周面と上記本体部の外周面との間に、上記軸線方向における上記他端側に開口し上記一端側が閉じた環状空間を形成するカラー取付工程と、
上記一次成形体を上記樹脂カラーとともに成形型に収納し、レーザ吸収性を有する二次成形樹脂を上記成形型内に流し込むことにより、上記本体部のうち、上記樹脂カラーを取り付けていない部分を上記二次成形樹脂で封止するとともに、上記環状空間を上記二次成形樹脂で充填する二次成形工程と、
該二次成形工程によって形成された二次成形体を上記成形型から取り出して、上記開口側端部に対し外側から全周に渡ってレーザを照射することにより、上記開口側端部の内側に充填された上記二次成形樹脂と上記開口側端部とを、その界面において、該開口側端部を透過した上記レーザで溶接するレーザ溶接工程と、
をこの順に行うことを特徴とする回転角センサの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記二次成形樹脂は、上記樹脂カラーと同一の組成を有する樹脂に、上記レーザを吸収する不純物を添加することにより、上記レーザの吸収率を高めたものであることを特徴とする回転角センサの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、上記樹脂カラーはポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするレーザ透過性樹脂からなり、上記二次成形樹脂はポリブチレンテレフタレートを主成分とするレーザ吸収性樹脂からなることを特徴とする回転角センサの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項において、上記二次成形工程では、射出成形を用いて、上記二次成形樹脂を上記成形型内に射出することを特徴とする回転角センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接を用いた回転角センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのクランクロータ等の回転角を検出するための回転角センサとして、図１０に示すごとく、検出コイル９１と、ヨーク９３と、永久磁石９２とを備えたものが従来から知られている（下記特許文献１参照）。
同図に示すごとく、従来の回転角センサ９０は、ヨーク９３の一端９３ａが検出コイル９１の中心部に内嵌しており、この一端９３ａに永久磁石９２が取り付けられている。ヨーク９３の他端９３ｂは、一次成形樹脂９４と二次成形樹脂９５によって封止されている。また、回転角センサ９０は、検出コイル９１を保護するための樹脂カラー９６を有する。
【０００３】
エンジン（図示しない）には挿入孔が形成されており、この挿入孔に、回転角センサ９０の検出コイル９１側部分が挿入される。また、エンジンのクランクロータは磁性体からなる突起を有する。クランクロータの回転に伴って突起が検出コイル９１の近傍を通過すると、検出コイル９１に誘導起電力が生じる。これによりクランクロータの回転角を検出することが可能になる。
クランクロータの回転角は、エンジンのシリンダ内のピストンの位置と関係があるので、この回転角を検出することにより、点火プラグの点火タイミングを最適化することができる。
【０００４】
図１０に示すごとく、二次成形樹脂９５と樹脂カラー９６には、それぞれ拡径部９５ａ，９６ａが形成されている。これらの拡径部９５ａ，９６ａが接触する面（溶接面９８）は、レーザによって溶接されている。
【０００５】
回転角センサ９０を製造する際には、まず、図９に示すごとく、検出コイル９１を取り付けたヨーク９３を一次成形樹脂９４および二次成形樹脂９５で封止する。その後、図１０に示すごとく、検出コイル９１を保護するための樹脂カラー９６を取り付ける。
次に、二次成形樹脂９５と樹脂カラー９６との間に軸線方向へ力Ｆを加えることにより、溶接面９８を密着させる。この状態で、図１１に示すごとくレーザＬを拡径部９６ａに照射する。樹脂カラー９６はレーザ透過性樹脂から構成されており、二次成形樹脂９５はレーザ吸収性樹脂から構成されている。そのため、レーザＬは樹脂カラー９６を透過し、二次成形樹脂９５の表面で吸収される。レーザＬの吸収に伴って発生する熱によって、溶接面９８を溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の回転角センサ９０は、レーザ溶接工程において、溶接面９８を密着させるために、二次成形樹脂９５と樹脂カラー９６の間に力Ｆを加える必要があった。溶接面９８を密着させないと、レーザＬによる溶接を効率的に行えないからである。そのため、力Ｆを加えなくても溶接できる回転角センサが望まれていた。
【０００８】
また、従来の回転角センサ９０は、拡径部９５ａ，９６ａを形成する必要があった。すなわち、仮に図１２に示すごとく、拡径部９５ａ，９６ａを形成せず、二次成形樹脂９５と樹脂カラー９６の溶接部分９５０，９６０を各々円筒形状にしたとすると、二次成形樹脂９５に樹脂カラー９６を外嵌した後、溶接面９８を密着させるために、樹脂カラー９６の溶接部分９６０を径方向に加締めながらレーザ溶接を行う必要がある。この場合、加締め用の治具が邪魔になってレーザ照射ができないという問題が生じる。
したがって、溶接面９８を密着しながらレーザ溶接するためには、図１０に示すごとく拡径部９５ａ，９６ａを形成し、軸線方向に力Ｆを加える必要があるが、この場合、エンジンへ挿入する部分の直径Ｄ（図１０参照）が大きくなったり、回転角センサ９０の重量が大きくなったりするという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、軸線方向に力を加えたり、拡径部を形成したりしなくても、効率的にレーザ溶接工程を行うことができる回転角センサの製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、磁界の時間的変化に伴って誘導起電力が生じる検出コイルと、棒状に形成され、軸線方向における一端が上記検出コイルの中心部に内嵌したヨークと、該ヨークの上記軸線方向における他端側を封止する樹脂製の本体部とを備えた一次成形体に対し、レーザ透過性樹脂からなる有底筒状の樹脂カラーを上記検出コイル側から取り付けて、上記検出コイルを上記樹脂カラーで覆うと共に、該樹脂カラーの開口側端部の内周面と上記本体部の外周面との間に、上記軸線方向における上記他端側に開口し上記一端側が閉じた環状空間を形成するカラー取付工程と、
上記一次成形体を上記樹脂カラーとともに成形型に収納し、レーザ吸収性を有する二次成形樹脂を上記成形型内に流し込むことにより、上記本体部のうち、上記樹脂カラーを取り付けていない部分を上記二次成形樹脂で封止するとともに、上記環状空間を上記二次成形樹脂で充填する二次成形工程と、
該二次成形工程によって形成された二次成形体を上記成形型から取り出して、上記開口側端部に対し外側から全周に渡ってレーザを照射することにより、上記開口側端部の内側に充填された上記二次成形樹脂と上記開口側端部とを、その界面において、該開口側端部を透過した上記レーザで溶接するレーザ溶接工程と、
をこの順に行うことを特徴とする回転角センサの製造方法にある（請求項１）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の作用効果について説明する。本発明では、上記カラー取付工程の後、上記二次成形工程において、一次成形体を樹脂カラーとともに成形型に収納し、二次成形樹脂で一次成形体の一部を封止するとともに、上記環状空間を二次成形樹脂で充填する。
これにより、環状空間に充填された二次成形樹脂を、開口側端部の内周面に密着させることが可能になる。そのため、上記レーザ溶接工程を行う際に、レーザの溶接面（開口側端部と二次成形樹脂の界面）は当初から密着した状態になっている。したがって、二次成形樹脂と樹脂カラーの間に特に力を加えなくても、開口側端部にレーザを照射するだけで、上記溶接面を効果的に溶接することが可能になる。
また、レーザ溶接工程において力を加える必要がないため、二次成形樹脂と樹脂カラーに拡径部（図１０参照）を形成する必要もなくなる。これにより、回転角センサの直径を小さくすることが可能になる。
【００１２】
以上のごとく、本発明によれば、軸線方向に力を加えたり、拡径部を形成したりしなくても、効率的にレーザ溶接工程を行うことができる回転角センサの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、一次成形体に樹脂カラーを取り付ける前の状態の断面図。
【図２】図１に続く図であって、一次成形体に樹脂カラーを取り付けた状態の断面図。
【図３】図２に続く図であって、一次成形体を樹脂カラーとともに成形型に収納した状態の断面図。
【図４】図３に続く図であって、成形型に二次成形樹脂を流し込んだ状態の断面図。
【図５】図４に続く図であって、レーザ溶接工程を行っている状態の二次成形体の断面図。
【図６】図５の要部拡大断面図。
【図７】実施例１における、エンジンに取り付けた回転角センサの断面図。
【図８】実施例２における、回転角センサの断面図。
【図９】従来例における、樹脂カラーを取り付ける前の回転角センサの断面図。
【図１０】従来例における、樹脂カラーを取り付けた後の回転角センサの断面図。
【図１１】従来例における、レーザ溶接工程を説明するための拡大断面図。
【図１２】比較例における、回転角センサの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記二次成形樹脂は、上記樹脂カラーと同一の組成を有する樹脂に、上記レーザを吸収する不純物を添加することにより、上記レーザの吸収率を高めたものであることが好ましい（請求項２）。
このようにすると、樹脂カラーと二次成形樹脂とは不純物の有無という相違点はあるものの、その他の樹脂の組成は同じになる。この場合、レーザ溶接工程を行うと、二次成形樹脂と樹脂カラーが同じ温度で両方とも溶けるため、これらを容易に溶接することが可能になる。また、樹脂の組成が殆ど同じであるため、化学的な親和性が高く、溶接しやすい。
【００１５】
また、上記樹脂カラーはポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするレーザ透過性樹脂からなり、上記二次成形樹脂はポリブチレンテレフタレートを主成分とするレーザ吸収性樹脂から構成されていてもよい（請求項３）。
ポリトリメチレンテレフタレートは、レーザ透過性が優れており、低コストで製造できる。また、植物由来の樹脂なので、環境に優しいというメリットもある。
【００１６】
また、上記二次成形工程では、射出成形を用いて、上記二次成形樹脂を上記成形型内に射出することが好ましい（請求項４）。
射出成形を用いると、二次成形樹脂を高圧で成形型内に射出できるため、開口側端部の内周面に二次成形樹脂を密着させやすくなる。そのため、レーザ溶接工程をより容易に行うことが可能になる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる回転角センサの製造方法につき、図１〜図９を用いて説明する。
本例にかかる回転角センサ１の製造方法では、カラー取付工程（図１、図２）と、二次成形工程（図３、図４）と、レーザ溶接工程（図５、図６）をこの順に行う。
図１、図２に示すごとく、カラー取付工程では、一次成形体１１に対して樹脂カラー５を取り付ける。一次成形体１１は、検出コイル２と、ヨーク３と、樹脂製の本体部４とを備える。検出コイル２に作用する磁界が時間的に変化すると、検出コイル２に誘導起電力が生じる。ヨーク３は棒状に形成されており、軸線方向における一端３１が検出コイル２の中心部に内嵌している。本体部４は、ヨーク３の軸線方向における他端３２側を封止している。
【００１８】
樹脂カラー５はレーザ透過性樹脂からなり、有底筒状に形成されている。図１に示すごとく、カラー取付工程では、樹脂カラー５を検出コイル２側から取り付けて、検出コイル２を樹脂カラー５で覆う。そして、図２に示すごとく、樹脂カラー５の開口側端部５０の内周面と本体部４の外周面４００との間に、軸線方向における他端３２側に開口し一端３１側が閉じた環状空間Ｓを形成する。
【００１９】
次いで、二次成形工程を行う。本工程では図３、図４に示すごとく、一次成形体１１を樹脂カラー５とともに成形型６に収納し、レーザ吸収性を有する二次成形樹脂７を成形型６内に流し込む。これにより、本体部４のうち、樹脂カラー５を取り付けていない部分を二次成形樹脂７で封止するとともに、上記環状空間Ｓを二次成形樹脂７で充填する。
【００２０】
その後、図５、図６に示すごとく、レーザ溶接工程を行う。本工程では、二次成形工程によって形成された二次成形体１２を成形型６から取り出して、樹脂カラー５の開口側端部５０に対し外側から全周に渡ってレーザＬを照射する。これにより、開口側端部５０の内側に充填された二次成形樹脂７と開口側端部５０とを、その界面１６において、開口側端部５０を透過したレーザＬで溶接する。
以下、詳説する。
【００２１】
図１に示すごとく、検出コイル２は、ボビン１３に導線を巻回して構成したものである。この導線の両端部のコイル端子２０は、本体部４の中を通ってコネクタ端子１５に接続されている。
また、ヨーク３の一端３１に永久磁石１４が取り付けられている。ボビン１３の端面１３０と永久磁石１４の端面１４０は略面一である。図１、図２に示すごとく、本例では、樹脂カラー５を検出コイル２に被せ、ボビン１３の端面１３０を樹脂カラー５の底面５００に当接させた状態で、樹脂カラー５の開口側端部５０が所定長さだけ、ヨーク３の他端３２側に突出するようになっている。
また、図４に示すごとく、二次成形樹脂７には、開口側端部５０の端面が軸方向から当接する当接部７００が形成されている。
【００２２】
一方、本例における本体部４およびヨーク３は、軸方向に直交する断面形状が円形である。また、開口側端部５０は円筒形状に形成されている。本体部４の外周面４００には、径方向外側へ突出するフランジ部４０が形成されている。樹脂カラー５は、フランジ部４０に外嵌している。本例では、フランジ部４０と、樹脂カラー５の開口側端部５０と、本体部４とに囲まれた部分が環状空間Ｓとなっている。
【００２３】
図４に示すごとく、成形型６は第１成形型６ａ、第２成形型６ｂ、第３成形型６ｃの、３個の型から構成されている。第１成形型６ａは、コネクタ端子１５の先端部１５ａに嵌合している。また、第２成形型６ｂは、二次成形樹脂７を導入するための樹脂導入孔６０を備える。樹脂導入孔６０から二次成形樹脂７を流し込んだ後、該二次成形樹脂７を固化して二次成形体１２を形成する。そして、各成形型６ａ〜６ｃを二次成形体１２から引き抜く。この際、第１成形型６ａは、二次成形体１２の軸線方向Ａに引き抜き、第２成形型６ｂおよび第３成形型６ｃは、二次成形体１２の径方向Ｒに引き抜くようになっている。
【００２４】
本例では、二次成形工程は、射出成形により行う。樹脂導入孔６０から二次成形樹脂７を射出すると、図４に示すごとく、本体部４のうち、フランジ部４０よりもヨーク３の他端３２側に存在する部分と、コネクタ端子１５の基端部１５ｂとが二次成形樹脂７で封止される。また、これに伴って、上述した環状空間Ｓが二次成形樹脂７で充填される。
【００２５】
また、本例では、樹脂カラー５と同一の組成を有するレーザ透過性樹脂に、レーザＬを吸収する不純物を添加することにより、レーザＬの吸収率を高めたレーザ吸収性樹脂を、二次成形樹脂７として使用している。レーザ透過性樹脂としては、例えばポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴと記す）を用いることができる。また、不純物としては例えば炭素を用いることができる。
【００２６】
なお、樹脂カラー５をＰＢＴで構成し、この樹脂カラー５のＰＢＴとは異なる組成のＰＢＴを用いて二次成形樹脂７を構成することもできる。また、ポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするレーザ透過性樹脂で樹脂カラー５を構成し、ＰＢＴを主成分とするレーザ吸収性樹脂で二次成形樹脂７を構成してもよい。
【００２７】
また、図５、図６に示すごとく、本例のレーザ溶接工程では、開口側端部５０に対して径方向外側からレーザＬを照射している。レーザＬは、例えば半導体レーザを用いることができる。
【００２８】
本例の回転角センサ１は、図７に示すごとく、エンジンの壁部１７に貫通形成した挿通孔１７０に検出コイル２側を差し込み、二次成形樹脂７に形成した二次側フランジ部７０を壁部１７に当接して固定した状態で用いる。回転角センサ１に取り付けたオーリング１８により、挿通孔１７０の気密性を確保している。また、エンジンのクランクロータ１７１は磁性体からなる突部１７２を複数個備える。クランクロータ１７１の回転に伴って突部１７２が検出コイル２の近傍を通過すると、永久磁石１４と突部１７２との間に磁路が形成されるため、検出コイル２を通る磁界が変化する。この磁界の変化に伴って検出コイル２に誘導起電力が生じる。これにより、クランクロータ１７１の回転角を検出することが可能になる。クランクロータ１７１の回転角は、エンジンのシリンダ内のピストンの位置と関係があるので、この回転角を検出することにより、点火プラグの点火タイミングを最適化することができる。
【００２９】
次に、本例の作用効果について説明する。
本例では、カラー取付工程の後、二次成形工程（図３、図４参照）において、一次成形体１１を樹脂カラー５とともに成形型６に収納し、二次成形樹脂７で一次成形体１１の一部を封止するとともに、環状空間Ｓを二次成形樹脂７で充填する。
これにより、環状空間Ｓに充填された二次成形樹脂７を、開口側端部５０の内周面に密着させることが可能になる。そのため、レーザ溶接工程を行う際に、レーザの溶接面（開口側端部５０と二次成形樹脂７の界面１６）は当初から密着した状態になっている。したがって、二次成形樹脂７と樹脂カラー５の間に特に力を加えなくても、開口側端部５０にレーザを照射するだけで、溶接面を効果的に溶接することが可能になる。
また、レーザ溶接工程において力を加える必要がないため、二次成形樹脂７と樹脂カラー５に拡径部（図１０参照）を形成する必要もなくなる。これにより、回転角センサ１の直径を小さくすることが可能になる。
【００３０】
また、本例における二次成形樹脂７は、樹脂カラー５と同一の組成を有する樹脂に、レーザを吸収する不純物を添加することにより、レーザの吸収率を高めたものである。
このようにすると、樹脂カラー５と二次成形樹脂７とは不純物の有無という相違点はあるものの、その他の樹脂の組成は同じになる。この場合、レーザ溶接工程を行うと、二次成形樹脂７と樹脂カラー５が同じ温度で両方とも溶けるため、これらを容易に溶接することが可能になる。また、樹脂の組成が殆ど同じであるため、化学的な親和性が高く、溶接しやすい。
【００３１】
また、本例では、二次成形工程において、射出成形を用いて、二次成形樹脂７を成形型６内に射出している。
射出成形を用いると、二次成形樹脂７を高圧で成形型６内に射出できるため、開口側端部５０の内周面に二次成形樹脂７を密着させやすくなる。そのため、レーザ溶接工程をより容易に行うことが可能になる。
【００３２】
また、本例では、ポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするレーザ透過性樹脂で樹脂カラー５を形成し、ポリブチレンテレフタレートを主成分とするレーザ吸収性樹脂で二次成形樹脂７を形成してもよい。
ポリトリメチレンテレフタレートは、ポリブチレンテレフタレートよりもレーザ透過性が優れており、低コストで製造できる。また、植物由来の樹脂なので、環境に優しいというメリットもある。
【００３３】
以上のごとく、本例によれば、軸線方向に力を加えたり、拡径部を形成したりしなくても、効率的にレーザ溶接工程を行うことができる回転角センサ１の製造方法を提供することができる。
【００３４】
（実施例２）
本例は、本体部４および樹脂カラー５の形状を変更した例である。本例では、図８に示すごとく、本体部４にフランジ部４０を形成していない。また、樹脂カラー５に、開口側端部５０よりも内径が小さい縮径部５１を形成した。そして、縮径部５１を本体部４に外嵌し、樹脂カラー５の開口側端部５０と、縮径部５１と、本体部４とに囲まれた部分を環状空間Ｓとした。
上記構造にすると、本体部４にフランジ部４０を形成しなくても、環状空間Ｓを形成することができる。そのため、回転角センサ１の設計自由度を高めることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。
【符号の説明】
【００３５】
１  回転角センサ
１１  一次成形体
１２  二次成形体
２  検出コイル
３  ヨーク
４  本体部
４０  フランジ部
５  樹脂カラー
６  成形型
７  二次成形樹脂
Ｓ  環状空間
【図１】
2011203043.tif 000003
【図２】
2011203043.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011203043.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011203043.tif 000012
【図１１】
2011203043.tif 000013
【図１２】
2011203043.tif 000014