JP2004093505A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出したトルクのトルク信号を制御基板からコネクタを介してハウジングの外部へ伝達するトルク検出装置において、コネクタをハウジングへ取り付けるためのネジ等を削減し、組付工数も削減できるトルク検出装置の提供。
【解決手段】コネクタ８の位置決めのための突部８０，８０を固着のために共用し、突部８０，８０を熱可塑性を有する合成樹脂材料製とする。ハウジングの貫通穴５６，５６に突部８０，８０を嵌合し、コネクタ８をハウジングに嵌め合わせた後、貫通穴５６，５６から突出した突部８０，８０の突出部に熱を加えることにより溶融し変形させて抜け止め頭部８０ｂ，８０ｂを形成し、コネクタ８をハウジングに固着する。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両の電動パワーステアリング装置に用いるトルク検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータの駆動制御に用いるために、操舵部材（ステアリングホイール）に付与される操舵トルクを検出する必要があり、この検出は、操舵部材と舵取機構とを連結する操舵軸の中途に構成されたトルク検出装置により行われている。
【０００３】
このトルク検出装置は、種々の構成のものが実用化されているが、その内の一つに本願出願人が以前に出願したトルク検出装置がある。このトルク検出装置は、操舵部材側の入力軸と舵取機構側の出力軸とをトーションバーを介して同軸上に連結して前記操舵軸を構成し、入力軸及び出力軸の連結部位近傍に各別の円筒体を外嵌固定し、互いに対向するこれらの円筒体の対向端面に周方向位置が対応するように歯を形成して、これらの歯の形成位置を外側から囲繞するように検知コイルを配し、検知コイルへのコイル電流の通電時に、前記歯の対向部を通る磁気回路が形成されるように構成されたセンサ部を備えている（特許文献１参照　）。
【０００４】
このような構成により、操舵軸に操舵トルクが作用した場合、トーションバーが捩れ、入力軸及び出力軸の間に相対角変位が生じ、夫々に外嵌固定された円筒体の歯の対向関係の変化に応じて前記センサ部における磁気回路の磁気抵抗が増減するから、この増減に応じた検知コイルのインピーダンスの変化を出力として取り出すことにより操舵トルクを検出することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−２１４３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のトルク検出装置において、操舵軸を支持するハウジングの内部に構成されたセンサ部は、給電のための電源回路及び出力取り出しのための処理回路等を実装した制御基板に接続してある。制御基板はハウジングに固着したコネクタに接続してあり、前記出力は、コネクタを介してセンサ部に接続されたハーネスによって外部に取り出す構成としてある。
【０００７】
図６は、従来のトルク検出装置の制御基板、コネクタ及びハウジングの固着部分の断面図である。図において７はコネクタであり、コネクタ７は、位置決めのための突部７７をハウジングＨに形成された基準穴５７に嵌合し、タッピンネジ５５，５５によりハウジングＨに締付固定されている。コネクタ７のタッピンネジ５５，５５が螺合する部分には螺合強度を確保するためのブッシュ７６，７６をモールドしてある。ハウジングＨ内へのコネクタ７の突出部に設けた複数の端子７２，７２，・・・は、制御基板５上に実装された電源回路又は出力取り出しのための処理回路に繋がる回路導体部分に設けてある接続穴５９，５９，・・・に挿入され、先端を制御基板５から突出させており、端子７２，７２，・・・の先端は前記回路導体にハンダ付けにより接続されている。
【０００８】
以上の如くなされるコネクタ７及びハウジングＨの固着は、タッピンネジ５５，５５を使用することから、多くの組付工数を要するという問題があり、また、コネクタ７は、タッピンネジ５５，５５の螺合強度を確保するためのブッシュ７６，７６と、位置決めのための突部７７とを備えることから、複雑な構造になるという問題もあった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コネクタの突部を位置決め及び固着に共用することによりコネクタの構造を簡素化し、コネクタの組付工数の削減を可能とするトルク検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るトルク検出装置は、ハウジングの内部に配されたセンサ部を、前記ハウジングに位置決めして固定されたコネクタを介して外部に接続するようにしたトルク検出装置において、前記ハウジングは位置決め用の貫通穴を備え、前記コネクタは前記貫通穴に嵌合する突部を備え、該突部の前記貫通穴からの突出部を変形させることにより形成してある抜け止め頭部を備えることを特徴とする。
【００１１】
第１発明においては、コネクタが備える突部を、ハウジングが備える位置決め用の貫通穴に嵌合することによってコネクタをハウジングに対して位置決めし、突部の貫通穴からの突出部を変形させて抜け止め頭部を形成することによってコネクタをハウジングに固定する。
【００１２】
第２発明に係るトルク検出装置は、第１発明における突部が、熱可塑性を有する合成樹脂材料により形成してあり、前記抜け止め頭部は、前記突出部を溶融変形させることにより形成してあることを特徴とする。
【００１３】
第２発明においては、コネクタが備える合成樹脂材料製の突部をハウジングが備える位置決め用の貫通穴から突出させ、この突出部に熱を加えることによって溶融変形させて抜け止め頭部を形成し、コネクタをハウジングに固定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るトルク検出装置の要部の縦断面図であり、電動パワーステアリング装置において、操舵部材に付与される操舵トルクの検出のために適用した例を示している。
【００１５】
図において２は入力軸であり、３は出力軸であって、これらの入力軸２及び出力軸３は、トーションバー４を介して同軸上に連結され、筒形をなす共通のハウジングＨの内部に各別の軸受２０，３０を介して回動自在に支持されている。ハウジングＨの外部に突出する入力軸２の上端部（図の右側端部）には、図示しない操舵部材を連結してあり、同じく出力軸３の下端部（図の左側端部）は図示しない舵取機構に連結されている。ハウジングＨの内部に位置する出力軸３の上端部には、軸心部に支持孔３１が形成されており、該支持孔３１に内嵌されたブッシュ３２に入力軸２の下端部を嵌合保持させ、入力軸２及び出力軸３の回動が良好な同心性を保って生じるように構成してある。
【００１６】
ハウジングＨ内において、出力軸３の上端部と、入力軸２の中途部とには、円筒形の検知筒１０，１１が、略一定の隙間を隔てて互いの端面を対向するように夫々外嵌固定されている。このような検知筒１０，１１の外側には、ハウジングＨに内嵌固定された検知コイル１２が、両者の対向部を囲繞するように配してあり、この検知筒１０，１１と検知コイル１２とにより、操舵トルク検出用のセンサ部１が構成されている。検知筒１０，１１の夫々の対向端面には、特公平７−２１４３３号公報等に開示されているように、互いに同数の歯１０ａ，１１ａが周方向に等配されており、検知筒１０，１１は、夫々の歯１０ａ，１１ａが互いの半部を対向させた位置関係となるように位置決めされ、検知コイル１２に通電した場合、歯１０ａ，１１ａの対向部分を通る磁気回路が形成されるようになしてある。
【００１７】
以上の構成により、操舵部材に操舵トルクが付与された場合、該操舵トルクの作用によりトーションバー４が捩れ、出力軸３と入力軸２との間に相対角変位が生じ、出力軸３及び入力軸２の夫々に外嵌固定された検知筒１０，１１の歯１０ａ，１１ａの対向関係が変化する。このような変化に応じて前記磁気回路の磁気抵抗が増減するから、この増減に応じた検知コイル１２のインピーダンスの変化を出力として取り出すことにより操舵トルクを検出できる。
【００１８】
さらに、入力軸２には、検知筒１１の上側に、円筒形の補償筒１３が外嵌固定されている。検知筒１１の上端面と補償筒１３の下端面とは、略一定の隙間を隔てて対向させてある。補償筒１３の下端面には、検知筒１１の下端面に設けてある歯１１ａと同数の歯１３ａを設けてあり、検知筒１１の上端面は平坦面としてある。このような対向部の外側には、検知コイル１２の上側に並べてハウジングＨに内嵌固定された補償コイル１４が、検知筒１１及び補償筒１３を外側から囲繞するように配してあり、このような検知筒１１、補償筒１３及び補償コイル１４により温度補償部１７が構成され、補償コイル１４に通電した場合、歯１３ａと検知筒１１の上端面との対向部分を通る磁気回路が形成されるようになしてある。
【００１９】
以上の如く構成された温度補償部１７において、検知筒１１の平坦面と補償筒１３の歯１３ａとの対向関係は、出力軸３と入力軸２との相対角変位の如何にかかわらず一定であり、補償コイル１４のインピーダンスは周辺温度の影響によってのみ変化する。補償コイル１４及び検知コイル１２が並べて配設されていることから、周辺温度の影響による補償コイル１４のインピーダンスの変化は検知コイル１２にも生じている。したがって、補償コイル１４のインピーダンスの変化を温度補償部１７の出力として取り出し、この出力を利用してセンサ部１の出力を補正することにより周辺温度の変化の影響を排除した操舵トルクの検出が可能となる。
【００２０】
ハウジングＨには、以上の如き検知コイル１２及び補償コイル１４の並設部に対応した位置に、その外面に開口を有して基板ボックス５０が一体形成されている。検知コイル１２及び補償コイル１４は、基板ボックス５０内に取り付けられた制御基板５に各別のリード１５，１６を介して接続されている。制御基板５は、検知コイル１２及び補償コイル１４へのコイル電流の給電のための電源回路、及び検知コイル１２及び補償コイル１４の出力取り出しのための処理回路を構成する回路部品が実装された合成樹脂材料製の矩形の平板であり、検知コイル１２及び補償コイル１４へのコイル電流の給電と、検知コイル１２及び補償コイル１４の出力取り出しとは、制御基板５を介して行わせるようにしてある。
【００２１】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。基板ボックス５０は、制御基板５に対応する矩形断面を有しており、ハウジングＨの軸長方向に直交する方向を長手方向とし、長手方向の一側をハウジングＨの内部に連通させ、同じく他側をハウジングＨの外側に接線方向に張り出させて形成してある。
【００２２】
基板ボックス５０の内部には、長手方向両側の底部を適幅に亘って平坦化した支持面５１，５２が形成されており、制御基板５は、これらの支持面５１，５２間に架け渡すように載置され、一方の支持面５１に止めネジ５３により固定されると共に、他方の支持面５２にスペーサ６を介して支持されて取り付けられている。
【００２３】
スペーサ６は、ゴム、合成樹脂等の弾性材料からなり、図示の如く偏平な六角形断面を有して成形された棒体であり、一方の偏平面には、全長に亘る切り込み溝が形成されている。この切り込み溝に制御基板５の長手方向一側の端縁が差し込まれている。
【００２４】
基板ボックス５０の開口部は蓋板５４により閉止されている。蓋板５４は、その周縁の内側を窪ませた凹形の平板であり、この凹形部分を基板ボックス５０の開口内縁に嵌め込み、周縁の複数箇所を基板ボックス５０の開口縁にネジ止めして固定されている。蓋板５４の凹形部分は、弾性材料からなるスペーサ６の上部に当接し、スペーサ６を支持面５２との間に挟持する。
【００２５】
前述の検知コイル１２及び補償コイル１４と制御基板５とのリード１５，１６による接続は、基板ボックス５０のハウジングＨ内への連通部においてなされている。基板ボックス５０のハウジングＨ外への張り出し部には、その底部外面からコネクタ８が取り付けてある。
【００２６】
図３は本発明に係るトルク検出装置に使用されるコネクタ８の外観図であり、図３（ａ）は平面図を示し、図３（ｂ）は一部破断正面図を示している。
【００２７】
コネクタ８は、ポリアミド等の熱可塑性を有する合成樹脂材料により作製されており、基板ボックス５０の張り出し部の底部外面への固着のために平坦化された固着面８４を備え、該固着面８４の中央部には端子配設部８５が突設されている。端子配設部８５は、図３（ａ）に示す如く、平面視において、一方向に長い矩形形状を有しており、その先端には５個の端子８２，８２，・・・が長手方向に略直線上に並べて設けてある。これらの端子８２，８２，・・・は、コネクタ８の内部において、他面側に向けて延長されており、他面から導入されたハーネス８３に接続されている。ハーネス８３は、コイル電流の給電用の給電線及び出力信号取り出しのための信号線を有している。
【００２８】
また、固着面８４には、端子配設部８５の長辺夫々の略中央から適宜離れた位置に、コネクタ８の位置決め及び固着をするための２つの突部８０，８０が突設されている。これらの突部８０，８０は円柱形状を有しており、その夫々の先端は半球形に成形してあり、スリット８０ａ，８０ａを設けてある。突部８０，８０の突設長さは基板ボックス５０の張り出し部の底部肉厚よりも適長長くしてある。
【００２９】
図４は、基板ボックス５０、コネクタ８及び制御基板５の組付部分の拡大断面図である。
【００３０】
基板ボックス５０の張り出し部の底部には、コネクタ８の端子配設部８５が挿通される逃がし穴５８及びコネクタ８の突部８０，８０が嵌合される貫通穴５６，５６が設けられている。逃がし穴５８は、端子配設部８５に対応した一方向に長い矩形の貫通穴であり、端子配設部８５が余裕をもって通過できる大きさとされている。貫通穴５６，５６は、コネクタ８の突部８０，８０に対応する形及び大きさとされ、これらの突部８０，８０が密に嵌合されることによってコネクタ８を基板ボックス５０に対して位置決めする作用をなす。これにより逃がし穴５８に挿通された端子配設部８５の先端の端子８２，８２，・・・は、基板ボックス５０内に前述の如く固定される制御基板５の接続穴５９，５９，・・・に一致する。これらの接続穴５９，５９，・・・は、制御基板５上の電源回路又は出力取り出しのための処理回路に繋がる回路導体部分に設けられている。
【００３１】
突部８０，８０の突設長さは、基板ボックス５０の張り出し部の底部肉厚よりも長くしてあるから、前述の如く貫通穴５６，５６に嵌合させた突部８０，８０の先端は前記底部内面に突出する。コネクタ８は、このように突出する突部８０，８０の突出部を変形させ、抜け止め頭部８０ｂ，８０ｂとし、固着面８４を前記底部外面に当接した状態にして固着されている。コネクタ８の端子８２，８２，・・・は、制御基板５の接続穴５９，５９，・・・に一致しており、ハンダ付けによって回路導体に接続されている。
【００３２】
前述の検知コイル１２及び補償コイル１４へのコイル電流の通電は、ハーネス８３内の給電線、コネクタ８の端子８２及び制御基板５上に構成された電源回路を介してなされ、また、検知コイル１２及び補償コイル１４の出力は、制御基板５上に構成された処理回路、コネクタ８の端子８２及びハーネス８３に含まれる信号線を介して外部に取り出される。
【００３３】
さて、本願発明の特徴は、前述のコネクタ８の突部８０，８０を位置決め及び固着に共用することにある。
【００３４】
図５は、本発明に係るトルク検出装置におけるコネクタ８、基板ボックス５０及び制御基板５の組付手順の説明図である。図５（ａ）に示すように、先ず、コネクタ８の端子配設部８５及び突部８０，８０を基板ボックス５０の張り出し部の底部に設けてある逃がし穴５８及び貫通穴５６，５６に挿入し、コネクタ８を前記底部外面に嵌め合わせる。
【００３５】
貫通穴５６，５６の直径は、突部８０，８０の外径に対応させてあるが、突部８０，８０の先端は、半球状としてあることから、貫通穴５６，５６に嵌め込み易く、また、突部８０，８０の先端にスリット８０ａ，８０ａを設けてあることから、スリット８０ａ，８０ａの幅が狭まるという弾性変形が可能であり、突部８０，８０を貫通穴５６，５６に滑らかに嵌め合わせることができる。固着面８４が基板ボックス５０の張り出し部の底部外面に当接するまで突部８０，８０を貫通穴５６，５６に挿入することにより、貫通穴５６，５６及び突部８０，８０は密に嵌め合わされ、コネクタ８は正しく位置決めされる。
【００３６】
次に、前記底部内面から突出しており、熱可塑性を有する合成樹脂材料によって形成された突部８０，８０の突出部に熱を加え、突出部を溶融して変形させ、図４に示す抜け止め頭部８０ｂ，８０ｂを形成する（図５（ｂ））。
【００３７】
突部８０，８０の先端にはスリット８０ａ，８０ａを設けてあるため、中実である場合よりも溶融し易く、突出部を比較的少ない熱量により溶融することができる。なお、溶融し易くするためには、突部８０，８０の先端にスリット８０ａ，８０ａを設けるに限らず、他の溶融し易くするための手段、例えば、肉抜きの穴等を設けてもよい。
【００３８】
次に、制御基板５を、前述の如く基板ボックス５０内に固定する。
【００３９】
コネクタ８は、突部８０，８０と貫通穴５６，５６との嵌合により制御基板５に対して正しく位置決めされていることから、端子配設部８５の先端に設けた端子８２，８２，・・・は基板ボックス５０内に固定される制御基板５の接続穴５９，５９，・・・に一致し、端子８２，８２，・・・の先端が制御基板５から突出する。
【００４０】
次に、制御基板５から突出した端子８２，８２，・・・の先端を、ハンダにより制御基板５上に形成された回路導体に接続し、図４に示す基板ボックス５０、コネクタ８及び制御基板５の組付部分が構成される。
【００４１】
以上の如く、本発明に係るトルク検出装置においては、コネクタ８の位置決めのための突部８０，８０が固着手段として共用される。これにより、固着のために必要としていたネジ等の部品を削減でき、コネクタ８及びその周辺部の構造が簡素化できる。また、コネクタ８の固着は、突部８０，８０の突出部を溶融して変形させ、抜け止め頭部８０ｂ，８０ｂとすることにより実現されるから、短い時間の内に固着でき、組付工数の削減が可能であり、コストダウンにも繋がる。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態において、コネクタ８の突部８０，８０は、ポリアミド等の熱可塑性を有する合成樹脂材料により形成したが、突部８０，８０は、他の材料、例えば、金属製としてもよい。この場合は、例えば、カシメにより変形させて抜け止め頭部８０ｂ，８０ｂを形成すればよい。
【００４３】
また、以上の実施の形態においては、本願出願人により特公平７−２１４３３号公報に開示された構成を有するセンサ部が用いられているが、本願発明は、センサ部の構成の如何に拘らず、該センサ部に対する給電及び／又は出力の取り出しを、ハウジングに取り付けたコネクタを介して行わせる構成としてあるトルク検出装置全般に適用可能であることは言うまでもない。
【００４４】
さらに、本発明に係るトルク検出装置は、電動パワーステアリング装置において、操舵部材に付与される操舵トルクの検出のために用いるだけでなく、他の用途にも使用可能であることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、第１発明に係るトルク検出装置においては、コネクタの位置決めのための突部を固着のために共用したことから、コネクタ及びその周辺部の構造を簡素化でき、さらに、組付工数を削減することができる。
【００４６】
また、第２発に係るトルク検出装置においては、熱可塑性を有する合成樹脂材料製の突部を溶融変形させることにより、固着のための抜け止め頭部の形成が容易に行える等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルク検出装置の要部の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【図３】本発明に係るトルク検出装置に使用されるコネクタの外観図である。
【図４】基板ボックス、コネクタ及び制御基板の組付部分の拡大断面図である。
【図５】本発明に係るトルク検出装置に使用されるコネクタ、基板ボックス及び制御基板の組付手順の説明図である。
【図６】従来のトルク検出装置の制御基板、コネクタ及びハウジングの固着部分の断面図である。
【符号の説明】
１　センサ部
８　コネクタ
５６　貫通穴
８０　突部
８０ｂ　抜け止め頭部
Ｈ　ハウジング

Claims (2)

1. ハウジングの内部に配されたセンサ部を、前記ハウジングに位置決めして固定されたコネクタを介して外部に接続するようにしたトルク検出装置において、
   前記ハウジングは位置決め用の貫通穴を備え、前記コネクタは前記貫通穴に嵌合する突部を備え、該突部の前記貫通穴からの突出部を変形させることにより形成してある抜け止め頭部を備えることを特徴とするトルク検出装置。
2. 前記突部は、熱可塑性を有する合成樹脂材料により形成してあり、前記抜け止め頭部は、前記突出部を溶融変形させることにより形成してあることを特徴とする請求項１記載のトルク検出装置。

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