JP2006032277A

JP2006032277A - プレスフィットピン、プレスフィットピンの接合方法及び電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2006032277A
Application number: JP2004213081A
Authority: JP
Inventors: Shigeharu Ishihara; 繁晴石原
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】熱的なストレスに対する耐性を維持しつつ、接触面の腐食、振動によって生じる接触不良を回避することができるプレスフィットピン、プレスフィットピンの接合方法及び電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】回路基板６に備えたスルーホール６１にその胴部５２を圧入するプレスフィットピン５において、胴部５２に空洞部分を設け、該空洞部分に導電性可溶体５３を充填してある。プレスフィットピン５を回路基板６のスルーホール６１に圧入し、導電性可溶体５３を溶融して、プレスフィットピン５とスルーホール６１との空隙に漏洩させ、再度固化することにより両者を接合する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置用の電子部品を実装する回路基板に対して電子部品を確実に取り付け、接触不良等の障害の発生を防止するプレスフィットピン、プレスフィットピンの接合方法及び電動パワーステアリング装置に関する。

自動車の電子化の進展に伴い、電動モータを駆動して操舵アシストを行い、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置が多々開発されている。電動パワーステアリング装置は、操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルクセンサが入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに基づいて、出力軸に連動する操舵アシスト用の電動モータの動作を制御する。

トルクセンサ等の電子部品を、電動モータの動作制御用の回路基板と接続するため、回路基板には接続用のスルーホールを設けてあり、回路基板への接続用リード線の先端には、スルーホールへ挿入することが可能なリードピンを備えている。

リードピンは、単純な棒状をなしており、スルーホールへ挿入した状態で半田付けすることにより固定する。したがって、半田がスルーホールとリードピンとの隙間に十分流れ込まず、回路基板上面にのみ滞留することにより、接触不良が生じるおそれがあった。

そこで、斯かる接触不良の生じるおそれを解消すべく、例えば特許文献１に開示されているように、スルーホールへ圧入することが可能なプレスフィットピンが良く用いられている。プレスフィットピンは、直線状に延びて形成された本体部の中間部に張出部を有した棒状の圧入型コンタクトであり、回路基板に設けられたスルーホールに、張出部が弾性的に押し込まれることにより本体部を回路基板に固定する構成となっている。
特開２００２−１５７９８号公報

しかし、上述したプレスフィットピンを用いた回路基板への取付け方法では、半田付けによる回路基板への取り付け方法と比較して、熱的なストレスに対する耐性は高いものの、自動車の走行時の振動等により、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面が瞬間的に離れるおそれがあった。また、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面は空気雰囲気中に暴露されていることから、露等の湿気に起因する腐食が生じるおそれもあった。したがって、接触面の振動による電気的接続の瞬断、又は接触面の腐食による接触不良が発生するおそれが残されているという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を鑑みてなされたものであり、熱的なストレスに対する耐性を維持しつつ、接触面の腐食、振動によって生じる接触不良を回避することができるプレスフィットピン、プレスフィットピンの接合方法及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係るプレスフィットピンは、回路基板に備えたスルーホールにその胴部を圧入するプレスフィットピンにおいて、前記胴部に空洞部分を設け、該空洞部分に導電性可溶体を充填してあることを特徴とする。

第１発明に係るプレスフィットピンでは、回路基板に備えたスルーホールに圧入する胴部に空洞部分を設けてあり、空洞部分に半田等の導電性可溶体を充填してある。これにより、プレスフィットピン本体部の中間部に有する胴部が、回路基板に設けられたスルーホールに圧入することで弾性的に押し込まれ、反力により回路基板に固定される。また、空洞部分に充填してある半田等の導電性可溶体を溶融し、プレスフィットピンとスルーホールとの空隙に漏洩させ、再度固化することにより、自動車の走行時の振動等により、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面が瞬間的に離れることを未然に防止することができる。さらに、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面を半田で覆うことができることから、露等の湿気に起因する腐食が生じるおそれを回避することが可能となる。

第２発明に係るプレスフィットピンの接合方法は、電子部品を回路基板に接合するプレスフィットピンの接合方法において、第１発明のプレスフィットピンを前記回路基板のスルーホールに圧入し、前記導電性可溶体を溶融し、溶融した前記導電性可溶体が再度固化することにより前記プレスフィットピンと前記スルーホールとを接合することを特徴とする。

第２発明に係るプレスフィットピンの接合方法では、プレスフィットピンを回路基板のスルーホールに圧入し、半田等の導電性可溶体を溶融して、プレスフィットピンとスルーホールとの空隙に漏洩させ、再度固化することにより両者を接合する。これにより、自動車の走行時の振動等により、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面が瞬間的に離れることを未然に防止することができ、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面を半田で覆うことができることから、露等の湿気に起因する腐食が生じるおそれを回避することが可能となる。

第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、電子部品を実装した回路基板と、該回路基板が動作を制御する操舵アシスト用の電動モータとを備える電動パワーステアリング装置において、第１発明のプレスフィットピンにより前記電子部品を前記回路基板に接合してあることを特徴とする。

第３発明に係る電動パワーステアリング装置では、上述したプレスフィットピンにより電子部品を回路基板に接合することにより、自動車の走行時の振動等により、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面が瞬間的に離れることを未然に防止することができ、振動による電気的接続の瞬断に起因する動作不良を防止することが可能となる。また、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面を半田で覆うことができることから、露等の湿気に起因する腐食が生じるおそれを回避することができ、接触面の腐食による接触不良に起因する動作不良を防止することが可能となる。

以上のように本発明によれば、自動車の走行時の振動等により、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面が瞬間的に離れることを未然に防止することができ、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面を半田で覆うことができることから、露等の湿気に起因する腐食が生じるおそれを回避することが可能となる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部構成を示す縦断面図である。

図１に示す電動パワーステアリング装置は、コラム軸１を回転自在に支持するハウジングＨの外側に操舵補助用のモータＭを取り付け、モータＭの回転をハウジングＨの内部に構成された減速装置２を介してコラム軸１に伝達し、コラム軸１の下端部（図における左端部）にユニバーサルジョイントＵを介して連結された図示しない舵取機構に回転を伝えて、該舵取機構の動作によってなされる操舵を補助するコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。

コラム軸１は、連結軸１０を介して同軸上に連結された入力軸１１及び出力軸１２を備えており、これら両軸１１、１２の連結部には、操舵手段としての図示しないステアリングホイールの操作に応じて両軸１１、１２に加わる操舵トルクを検出する公知のトルクセンサ３を配設してある。

入力軸１１の上端部（図における右端部）は、ハウジングＨの上部に連設された筒形の延長ハウジングＨ１の内部においてコラプシブルシャフト１３に連結してあり、コラプシブルシャフト１３を介して図示しないステアリングホイールに連結している。コラプシブルシャフト１３は、中実の内軸１３ａを同形の外筒１３ｂに内嵌し、これらを嵌合部に充填された樹脂製のシェアピン１３ｃにより連結してある。シェアピン１３ｃのせん断許容値を超える軸長方向力が作用した場合、外筒１３ｂの内部へ内軸１３ａが侵入することで軸長方向に縮短する構成となっている。延長ハウジングＨ１も同様のコラプシブル構造を備えており、これらの構成は、車両の衝突時に運転者がステアリングホイールに衝突する二次衝突のエネルギを縮短により吸収する作用をなすべく採用されている。

コラム軸１を支持するハウジングＨの内部には、コラム軸１を構成する出力軸１２の対応部分を大径に拡径して、減速装置２を収容するギヤ室２０が設けてあり、操舵補助用のモータＭは、ギヤ室２０の外周部に、出力軸１２と略直交する軸心を有して取り付けてある。

減速装置２は、ハウジングＨの内部に突出する前記モータＭの出力軸に連結されたウォーム２１と、出力軸１２の中途に嵌着されたウォームホイール２２とを備えるウォームギヤ減速装置である。ウォームホイール２２は、出力軸１２に嵌着された金属製のボス部２２ａと、ボス部２２ａの外側にモールド成形された樹脂製の環状歯部２２ｂとを備えており、環状歯部２２ｂの外周に一体形成されたウォーム歯にウォーム２１を噛合させてある。

以上のように構成された電動パワーステアリング装置において、操舵補助用のモータＭは、トルクセンサ３による操舵トルクの検出結果に基づいて、図示しないマイクロコンピュータから与えられる動作指令に応じて駆動制御される。トルクセンサ３による操舵トルクの検出結果は、リード線を介してマイクロコンピュータを有する回路基板へ接続してある。リード線の先端には、回路基板のスルーホールへ圧入可能なプレスフィットピンを設けている。

図２は、本発明の実施の形態に係るプレスフィットピンを、圧入して取り付ける回路基板とともに示す断面図である。なお、本実施の形態に係るプレスフィットピン５は、図示しないコネクタの一面側から同一方向かつ平行に多数延びたプレスフィットピン５、５、・・・の一つであり、コネクタ及び他のプレスフィットピン５、５、・・・を省略して示すものである。

プレスフィットピン５は金属等の導電性材料からなり、図２に示すように、上下方向に延びて形成された本体部５１と、本体部５１の上下方向中間部に周方向に張り出して形成された胴部５２とで構成されている。胴部５２は、上下端部において本体部５１となだらかに繋がって周方向に張り出しており、本体部５１と接続する上下端を支持点にして本体部５１の周方向に弾性変形することが可能となっている。

プレスフィットピン５は、胴部５２に空洞部分を設けてあり、該空洞部分に半田等の導電性可溶体５３を充填してある。導電性可溶体５３により胴部５２の周方向の弾性変形が阻害されることがないよう充填してあることは言うまでもない。

回路基板６に形成されるスルーホール６１は、合成樹脂製の基板６３を厚さ方向に貫通するように設けられており、その内周面には回路基板６の上下面に形成された配線と同じ材質の導電性物質（例えば銅）により鍍金６２が施されている。このようなスルーホール６１内にプレスフィットピン５の本体部５１が長手方向に圧入した場合、プレスフィットピン５の胴部５２は、回路基板６上の開口縁により案内されてスルーホール６１内に弾性的に押し込まれる。スルーホール６１内に押し込まれた胴部５２は、その弾性により元の状態に戻ろうとする復元力を発揮するため、結果として本体部５１はスルーホール６１内、すなわち回路基板６に固定保持される。なお、前述したように、胴部５２は本体部５１となだらかに繋がっているため、本体部５１をスルーホール６１内へ圧入した場合、胴部５２は滑らかにスルーホール６１内へ入り込む。

図３は、本発明の実施の形態に係るプレスフィットピン５を回路基板６へ圧入して取り付けた状態を示すスルーホール６１の中心軸と直交する面における断面図である。プレスフィットピン５の胴部５２は、スルーホール６１の鍍金６２に圧接されている。

図３の状態で、ビームハンダ法を用いて、胴部５２の空洞部分に充填してある導電性可溶体５３を溶融する。すなわち、外部からレーザビームを照射することにより、充填してある半田等の導電性可溶体５３を加熱し、胴部５２の空洞部分に充填してある導電性可溶体５３を溶融し、プレスフィットピン５とスルーホール６１との隙間へと漏洩させる。

レーザビームの照射を停止した場合、導電性可溶体５３の温度は低下し、再度固化する。したがって、プレスフィットピン５とスルーホール６１との隙間へと漏洩した導電性可溶体５３が固化し、スルーホール６１の鍍金６２とプレスフィットピン５の胴部５２とが半田付けされる。

図４は、本発明の実施の形態に係るプレスフィットピン５に充填してある導電性可溶体５３が溶融した状態を示す部分断面図である。図４に示すように、溶融した導電性可溶体５３は、胴部５２の空洞部分から漏洩し、スルーホール６の鍍金６２とプレスフィットピン５との隙間へ流れ込む。この状態で固化することにより、従来のように、スルーホール６１内に押し込まれた胴部５２の復元力により物理的に圧着するのみならず、半田等の導電性可溶体５３により確実に固定することができる。特に胴部５２を圧入している状態では、鍍金６２の表面と、胴部５２の表面とが不均一に接触しているのに対して、接触面の凹凸部分に半田等の導電性可溶体５３が流れ込むことにより、均一に接触することが可能となる。

以上のように本実施の形態によれば、プレスフィットピンとスルーホールとが、物理的な圧接のみならず、半田付けもなされていることから、自動車の走行時の振動等により、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面が瞬間的に離れることを未然に防止することができ、振動による電気的接続の瞬断に起因する動作不良を防止することが可能となる。また、プレスフィットピンとスルーホールとの接触面を半田で覆うことができることから、露等の湿気に起因する腐食が生じるおそれを回避することができ、接触面の腐食による接触不良に起因する動作不良を防止することが可能となる。

なお、本発明の実施の形態に係るプレスフィットピンはコネクタの一面側から延びたものであるとしたが、これは一例であり、本発明に係るプレスフィットピンは、本体部と、本体部の上下方向中間部より周方向に張り出した胴部を有するものであれば、必ずしもコネクタと接続されていなくても良い。

また、上述した本実施の形態では、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置について説明しているが、電動パワーステアリング装置の形式については特に限定されるものではなく、本実施の形態に係るプレスフィットピンを用いた電動パワーステアリング装置であれば形式によらず同様の効果が期待できる。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部構成を示す縦断面図である。本発明の実施の形態に係るプレスフィットピンを、圧入して取り付ける回路基板とともに示す断面図である。本発明の実施の形態に係るプレスフィットピンを回路基板へ圧入して取り付けた状態を示すスルーホールの中心軸と直交する面における断面図である。本発明の実施の形態に係るプレスフィットピンに充填してある導電性可溶体が溶融した状態を示す部分断面図である。

符号の説明

５プレスフィットピン
６回路基板
５１本体部
５２胴部
５３導電性可溶体
６１スルーホール
６２鍍金
６３基板

Claims

回路基板に備えたスルーホールにその胴部を圧入するプレスフィットピンにおいて、
前記胴部に空洞部分を設け、該空洞部分に導電性可溶体を充填してあることを特徴とするプレスフィットピン。
電子部品を回路基板に接合するプレスフィットピンの接合方法において、
請求項１に記載のプレスフィットピンを前記回路基板のスルーホールに圧入し、前記導電性可溶体を溶融し、溶融した前記導電性可溶体が再度固化することにより前記プレスフィットピンと前記スルーホールとを接合することを特徴とするプレスフィットピンの接合方法。
電子部品を実装した回路基板と、該回路基板が動作を制御する操舵アシスト用の電動モータとを備える電動パワーステアリング装置において、
請求項１に記載のプレスフィットピンにより前記電子部品を前記回路基板に接合してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。