JP2008304201A - トルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】コ組付時の作業性を向上しつつコイルユニットの各端子と制御基板との接続部に生じる応力集中を緩和し得るトルクセンサを提供する。
【解決手段】このトルクセンサ１１は、各コイル２３，２４がそれぞれ巻回され、軸方向直列に連結された各ボビン２１，２２にそれぞれ各ヨーク部材２５，２６を被嵌してなるコイルユニット１１と、該コイルユニットに電気的に接続される制御基板１５と、から主として構成され、前記コイルユニットは、各ボビンに突設された各端子３３，３４にそれぞれ設けられたほぼＬ字形状の各接続端子４１，４２を介して制御基板に接続されている。この際、各接続端子の折曲部４４よりもコイルユニット側の部分に弾性変形部４５を設ける一方で、折曲部よりも制御基板側となる基板側接続部４６の長さをほぼ均一に形成し、該各接続端子の折曲部近傍のみを一体に保持可能な保持部材４０によって結束した。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車のパワーステアリング装置に適用され、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサの改良に関する。

例えば自動車のパワーステアリング装置に適用される従来のトルクセンサとしては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

このトルクセンサは、トーションバーを介して互いに接続されるパワーステアリング装置の入力軸及び出力軸の外周域に跨って配設されたコイルユニットと、該コイルユニットのインピーダンス変化に基づき運転者の操舵トルクに応じた補助トルクを演算する複数の電子部品が組み込まれた制御基板と、を備えている。

そして、前記制御基板は、前記入力軸及び出力軸を収容するハウジングに複数のビスによって固定され、前記コイルユニットの軸方向ほぼ中間位置に径方向へ突設された複数の端子に、ハーネスのような接続部品を介することなく直接半田付けされることによってコイルユニットとの電気的な接続が行われている。
特開２００３−１１８３３号公報

しかしながら、前記従来のトルクセンサにあっては、コイルユニットの各端子を制御基板に直接半田付けする構造となっていることから、組み付け作業性の面では有利であるが、エンジンや変速機の熱影響によって前記ハウジングが熱膨張変形した場合、これに伴って制御基板の取付位置も前記各端子から離間する方向へと変位することとなり、これによって前記各端子と制御基板との接続部に応力集中が発生してしまう。この結果、かかる応力集中が経時的に繰り返し発生した場合、前記各端子と制御基板との接続不良を招来してしまうおそれがあった。

本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、組付時の作業性を向上しつつコイルユニットの各端子と制御基板との接続部に生じる応力集中を緩和し得るトルクセンサを提供するものである。

請求項１に記載の発明は、ボビンに導線を巻回してなるコイルの巻き始めと巻き終わりとが前記ボビンに突設された複数の端子にそれぞれ接続されたコイルユニットと、該コイルユニットに電気的に接続され、前記コイルに発生するインピーダンス変化を検出する電子部品が実装された制御基板と、一端側が前記コイルユニットの各端子に接続される一方、他端側が前記制御基板に接続され、前記コイルユニットと制御基板とを電気的に接続する複数の接続端子と、を備え、前記複数の接続端子の少なくとも一端側を弾性変形可能に形成すると共に、該各接続端子の所定部位を一体的に結束保持する保持部材を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、前記保持部材は、前記各接続端子の全体を拘束するのではなく、その一部のみを保持するようにしたことから、該各接続端子の保持部材によって保持されない部分を弾性変形可能とすることにより、前記コイルユニットと制御基板との相対位置が若干変位しても、かかる変位は各接続端子の前記弾性変形部によって確実に吸収される。この結果、前記各接続端子と制御基板との接続部に生じる応力の低減化が図れる。

そして、特に、前記各接続端子を保持部材によって保持することとしたため、保持部材によって各接続端子を一体に扱うことができ、制御基板に対する各接続端子の接続作業性の向上が図れると共に、前記弾性変形部を形成することによる各接続端子自体の剛性低下が生じても保持部材によって接続端子全体としての剛性が高められることから、制御基板に接続する際の各接続端子の位置決め性の向上が図れる。

請求項２に記載の発明は、前記各接続端子は、該各接続端子の他端縁からほぼ同じ所定長さの位置にそれぞれ折曲部を有し、前記保持部材は、前記各折曲部を、その折り曲げ形状に沿って保持することを特徴としている。

この発明によれば、前記各接続端子の他端縁からそれぞれほぼ同じ長さの位置に前記各折曲部を設け、保持部材から突出する各接続端子の他端縁までの長さを揃えたことにより、制御基板との接続時における各接続端子の位置決め性のさらなる向上が図れる。しかも、前記各接続端子の折曲部の位置を、その他端縁からほぼ同じ長さの位置に設けたことによって保持部材の形状を簡素化することができるため、該保持部材を設けたことによる製造コストの高騰化も抑制できる。

請求項３に記載の発明は、前記各接続端子は、ほぼＬ字形状に折曲形成された所定幅の板状基部と、該基部の前記折曲部より他端側に一体に形成された小幅部と、前記基部と小幅部との間に形成された段差状の肩部と、を有し、前記保持部材は、その中央に開口窓を有するほぼ矩形状の枠状本体によって構成され、該枠状本体の一辺部の内面に、前記各基部の少なくとも前記折曲部より一端側の外面が着座する着座面を形成する一方、前記一辺部と対向する他辺部の背面側に、前記各接続端子の他端側を前記開口窓内に正面側から挿入した際に前記各基部の前記折曲部より一端側の外面を前記着座面に着座させることに伴い前記各肩部が係止する係止部を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、前記基部の折曲部より一端側の外面を保持部材の前記着座面に着座させつつ、前記肩部を介して前記基部の折曲部より他端側を保持部材の前記係止部に係止させて、該保持部材により各接続端子を前記小幅部の延出方向に沿って挟持状態に保持したことから、制御基板に対する各接続端子の近接及び離間方向への位置決めを確実に行うことができ、制御基板に接続する際の各接続端子の位置決め性のさらなる向上が図れる。

しかも、前記小幅部を前記係止部に係止させる際に、該小幅部を前記開口窓に挿通させる構成としたため、装置の組み付け後に各接続端子に対する保持部材の前記挟持作用が解除されてしまっても、該保持部材は前記開口窓の周壁を介して前記小幅部に引っ掛かることとなる。これによって、保持部材が落下してしまうおそれがなく、装置組み付け後における保持部材の落下に起因する不具合が防止される。

請求項４に記載の発明は、前記各係止部は、前記他辺部の背面側に開口形成されて、前記各接続端子の前記折曲部より一端側の外面が前記着座面に着座した際に前記各小幅部が挿通保持される保持溝によって構成され、前記各保持溝の対向する内面の少なくとも一方に、該保持溝内に前記各小幅部を嵌挿した際に該各小幅部を抱持状態に支持する突起部を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、前記保持溝内に前記小幅部が係止する前記突起部を設けたことによって、前記保持溝内に前記小幅部を嵌挿するにあたり、該小幅部を前記保持溝内に押し込むのみで、該保持溝内にいわゆるワンタッチによって容易かつ確実に前記小幅部を嵌挿保持させることができる。これにより、前記各接続端子に対する保持部材の組み付け作業性の向上が図れる。

請求項５に記載の発明によれば、前記各接続端子は、前記保持部材の着座面に対して非固定状態に設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、前記着座面は、前記基部の前記折曲部より一端側の外面を単に支持するのみであるから、コイルユニットと制御基板との相対位置に若干の変位が生じても、前記着座面によって前記弾性変形部による変位吸収作用が妨げられるおそれはなく、該各接続端子と制御基板との接続部に生じる応力の低減化が図れる。

請求項６に記載の発明によれば、前記保持部材は、樹脂材料によって形成され、該樹脂の有する弾性力によって前記各接続端子を保持することを特徴としている。

この発明によれば、前記各接続端子を保持部材の弾性力によって保持する構成としたため、該保持部材によって拘束される各接続端子の自由度を高めることができるため、コイルユニットと制御基板との相対位置に若干の変位が生じても、保持部材によって前記各弾性変形部による変位吸収作用が妨げられるおそれがなく、各接続端子と制御基板との接続部に生じる応力の低減化が図れる。

請求項７に記載の発明によれば、前記各接続端子を横並びに並列配置し、前記保持部材に、隣接する前記各接続端子同士の接触を規制する隔壁を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、隣接する各接続端子同士の接触による短絡を防止することができる。

以下、本発明に係るトルクセンサの実施の形態を図面に基づき詳述する。この実施の形態では、前記トルクセンサを、従来と同様に車両のパワーステアリング装置に適用したものを示している。

まず、前記パワーステアリング装置の概略を説明すると、このパワーステアリング装置１は、図１２に示すように、アッパーハウジング２ａとロワハウジング２ｂとからなるハウジング２内に、軸方向一端側が図外のステアリングホイールに連結された入力軸３と、該入力軸３にトーションバー５を介して連結され、軸方向一端側がラック＆ピニオン機構６に連係される出力軸４とが、同軸上に突き合わせ状態に収容配置されて、それぞれ軸受を介して回動自在に支持されている。

前記トーションバー５は、入力軸３の軸心に沿って貫通形成されたトーションバー収容孔３ａ内に収装されて、その一端部が入力軸３の一端部に固定ピン７を介して相対回転不能に連結されている一方、その他端部が出力軸４の他端部に穿設された嵌合穴４ａに嵌合することによって相対回転不能に連結されている。

このような構成から、ステアリングホイールから入力軸３に入力された操舵力によってトーションバー５が捩れ変形し、かかる捩れ変形に伴うトーションバー５の復元力よって出力軸４を回転させることで、前記ラック＆ピニオン機構６を介して図外の操舵輪の操舵を行うようになっている。

また、前記パワーステアリング装置１には、アッパーハウジング２ａの軸方向ほぼ中央位置に形成されたセンサ収容部１０内に、入出力軸３，４に間に作用するトルクを検出するトルクセンサ１１が収容配置されている。

このトルクセンサ１１は、入力軸３の他端側に段差拡径状に形成された大径部３ｂの外周にカシメ固定されたインナーリング１２と、該インナーリング１２の外周域に所定の径方向隙間を隔てて径方向に重合して設けられ、出力軸４の他端部外周にカシメ固定されたアウターリング１３と、該アウターリング１３の外周域に所定の径方向隙間を隔てて設けられ、入出力軸３，４の間に作用する操舵トルクをそのインピーダンス変化によって検出するコイルユニット１４と、該コイルユニット１４と電気的に接続され、このコイルユニット１４のインピーダンス変化に基づいて前記操舵トルクに応じた補助トルクを演算する電子部品が実装された制御基板１５と、を備えている。

前記インナーリング１２は、非磁性で且つ導電性を有するアルミニウム合金材によってほぼ円筒状に形成され、入力軸３の他端部と一緒に内側磁路を形成している。そして、インナーリング１２の周壁には、軸方向に沿う複数のスリット状の透過窓１２ａ，１２ｂが円周方向沿って等間隔に上下二段に形成されて、隣接する各段の透過窓１２ａ，１２ａ（１２ｂ，１２ｂ）間の図外の梁部がそれぞれ磁束の通過を遮断する遮蔽領域を構成している。すなわち、インナーリング１２は、磁気抵抗の大きい領域と小さい領域とが各段の透過窓１２ａ，１２ｂと前記各梁部によって交互に形成されている。

一方、前記アウターリング１３も、インナーリング１２と同様に非磁性で且つ導電性を有するアルミニウム合金材によってほぼ円筒状に形成されていると共に、その周壁にはインナーリング１２の各段の透過窓１２ａ，１２ｂと同数の透過窓１３ａ，１３ｂが上下二段に円周方向に等間隔に形成されていて、該各段の透過窓１３ａ，１３ｂは、インナーリング１２の各段の透過窓１２ａ，１２ｂに対して、各透過窓１２ａ，１２ｂ一つ分、円周方向に位相をずらして形成されている。

すなわち、左右の操舵トルクが発生してトーションバー５が捩られると、その捩れ量と方向に応じてインナーリング１２の各段の透過窓１２ａ，１２ｂとアウターリング１３の各段の透過窓１３ａ，１３ｂとの重合面積がそれぞれ増減変化することにより、入力軸３の露出面積の変化に伴う磁束の変化に応じて後述する第１、第２コイル２３，２４の各インピーダンスが増減変化することとなる。

前記コイルユニット１４は、アウターリング１３の各段の透過窓１３ａ，１３ｂの外周側に非接触状態に挿入配置されており、軸方向へ直列に連結された第１ボビン２１及び第２ボビン２２と、該各ボビン２１，２２の凹部外周にそれぞれ導線が巻回されてなる第１コイル２３及び第２コイル２４と、各ボビン２１，２２に軸方向外側からそれぞれ被嵌して各コイル２３，２４の磁路を形成する第１ヨーク部材２５及び第２ヨーク部材２６と、各ボビン２１，２２の間に挟持状態に介装されて各コイル２３，２４間の磁路を形成するほぼ円板状の中間ヨーク部材２７と、から主として構成されている。

そして、このコイルユニット１４は、センサ収容室１０のうち、入力軸３の他端部外周域に形成されたコイル収容部１０ａ内に収容配置されており、該コイル収容部内１０の軸方向一端側に配設された皿ばね２８によって他端側へ付勢されている一方、その他端側に配設されたほぼ有蓋円筒状の規制部材２９によってコイル収容部１０内での軸方向位置が規制されている。

前記第１、第２ボビン２１，２２は、図１１に示すように、樹脂などの非磁性材料からなり、軸方向の両端部がそれぞれ拡径した段付き中空円筒状に形成されている。そして、かかるボビン２１，２２の両対向端部には、径方向外側へ突出する第１端子部３０ａ及び第２端子部３０ｂがそれぞれ一体に設けられている。

この第１、第２端子部３０ａ，３０ｂは、第１、第２ボビン２１，２２の両対向端部の外周側端面にそれぞれ一体に突出形成された第１台座部３１及び第２台座部３２と、該第１、第２台座部３１，３２から各ボビン２１，２２の径方向外側へ突設され、第１、第２コイル２３，２４の巻き始め２３ａ，２４ａ及び巻き終わり２３ｂ，２４ｂがそれぞれ接続される各一対の矩形棒状に形成された第１端子３３Ｌ，３３Ｒ及び第２端子３４Ｌ，３４Ｒと、によって構成され、前記第１端子３３Ｌ，３３Ｒ及び第２端子３４Ｌ，３４Ｒは、それぞれ所定の間隔を隔てて左右幅方向に並列に配設されている。

なお、このとき、前記第１台座部３１と第２台座部３２とは、各ボビン２１，２２の円周方向へ相互にオフセットして設けられており、前記第１端子３３Ｌ，３３Ｒと第２端子３４Ｌ，３４Ｒとがコイルユニット１４の軸方向において重合しないようになっている。

また、前記第１、第２台座部３１，３２の各側面には、該各台座部３１，３２の突出方向に沿って断面矩形状の第１切欠溝３１ａ，３１ｂ及び第２切欠溝３２ａ，３２ｂが切欠形成されていて、この第１切欠溝３１ａ，３１ｂを通して第１コイル２３の巻き始め２３ａ及び巻き終わり２４ａが第１端子３３Ｌ，３３Ｒに巻回されている一方、前記第２切欠溝３２ａ，３２ｂを通して第２コイルの巻き始め２４ａ及び巻き終わり２４ｂが第２端子３４Ｌ，３４Ｒに巻回されている。これにより、前記各コイル２３，３４の巻き始め２３ａ，２４ａ及び巻き終わり２３ｂ，２４ｂと前記各ヨーク部材２５，２６との接触が防止され、かかる接触に基づくコイルユニット１４の短絡が防止されている。

前記第１、第２ヨーク部材２５，２６は、ステンレス合金などの磁性材料によってほぼ有底円筒状に形成されていて、円環状の底壁２５ａ，２６ａと円筒状の周壁２５ｂ，２６ｂとを有し、それぞれの外径が前記コイル収容部１０ａの内径とほぼ同じに設定されている。なお、第１、第２ヨーク部材２５，２６の各周壁２５ｂ，２６ｂの端縁には、第１、第２端子部３０ａ，３０ｂを外部に臨ませる矩形状の第１端子部用窓２５ｃ及び第２端子部用窓２６ｃがそれぞれ切欠形成されている。

そして、前記第１端子３３Ｌ，３３Ｒ及び第２端子３４Ｌ，３４Ｒには、図１〜図３に示すように、保持部材４０によって一体に結束保持された各一対の第１接続端子４１，４１及び第２接続端子４２，４２がそれぞれ取り付けられており、該第１、第２接続端子４１，４２を介してコイルユニット１４と制御基板１５とが電気的に接続されている。

前記第１接続端子４１と第２接続端子４２とは、図１及び図３に示すように、共に銅などの導電性金属材料からなる矩形板をほぼＬ字形状に折曲してなり、各一端部に設けられたコイル側接続部４３，４３から折曲部４４，４４までの長さが互いに異なるのみで、双方ともほぼ同一の形状を有している。すなわち、第１接続端子４１と第２接続端子４２は、取り付け状態において、前記各折曲部４４が横並びとなり、各他端部の延出位置がほぼ均一に揃うように設けられている。

そこで、以下では、便宜上、前記第１接続端子４１のみについて図４に基づき説明するが、前記第２接続端子４２についても同様の符号を付するものとする。

前記第１接続端子４１は、厚さ幅が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄肉扁平で弾性変形可能な矩形状金属板をプレス成形してなり、ほぼ環状に折曲形成されたコイル側接続部４３と、該コイル側接続部４３の背面側端部からほぼ直角に折曲され、このコイル側接続部４３に対して軸直角方向へ平坦状に延出して板状基部の一部を成す弾性変形部４５と、該弾性変形部４５から折曲部４４を介してほぼ直角に折曲され、前記コイル側接続部４３と同じ方向へほぼ平行に延出して制御基板１５に接続される基板側接続部４６と、を有している。

前記コイル側接続部４３は、前記第１接続端子４１の幅方向に延出する両端側を折り返し状に折曲し、その両端部を近接させることによってほぼ楕円環状に形成されている。そして、このコイル側接続部４３は、その厚さ幅方向の内寸が第１端子３３Ｌ，３３Ｒの厚さ幅よりも僅かに小さく設定され、該第１端子３３Ｌ，３３Ｒに対して圧入固定されている。

前記基板側接続部４６は、先端側に向かって段差縮径状に形成されていて、前記折曲部４４から先端側の所定位置まで弾性変形部４５と同じ幅長さによって延設され、前記板状基部の残余部を構成する大幅部４６ａと、その所定位置から先端縁まで前記大幅部４６ａのほぼ半分程度の幅長さに縮幅形成された小幅部４６ｂと、前記大幅部４６ａと小幅部４６ｂの間に形成された段差状の肩部４６ｃと、を有している。

そして、この基板側接続部４６は、図８に示すように、前記小幅部４６ｂの先端側が制御基板１５に貫通形成された所定の接続孔１５ａに嵌挿され、該小幅部４６ｂと接続孔１５ａの境界部近傍を半田付けすることによって制御基板１５に接続されることとなる。なお、小幅部４６ｂの先端縁には、テーパ状の面取り部４６ｄが形成されていて、該小幅部４６ｂを前記接続孔１５ａに容易に嵌挿できるようになっている。

前記保持部材４０は、非導電性材料である樹脂材料によって格子状に形成されていて、図５に示すように、ほぼ矩形状の枠状本体５１内に三つの隔壁５２が等間隔に配設され、内部に四つの開口窓である窓部５０が隔成されている。これらの窓部５０は、各幅長さＷ１が前記各接続端子４１，４２の大幅部４６ａの幅長さＷ２よりも僅かに大きく設定されていると共に、各奥行き幅長さＤ１が前記各大幅部４６ａの延出方向幅Ｄ２よりも僅かに大きく設定されている。

また、前記枠状本体５１は、コイルユニット１４の外周面と対向する一辺部である後壁５１ａがこれに対向する他辺部である前壁５１ｂよりも所定量分だけ長く図中下方へ延出するように形成され、これに合わせて後壁５１ａと前壁５１ｂとを繋ぐ両側壁５１ｃ，５１ｃ及び各隔壁５２がそれぞれほぼＬ字形状に形成されている。そして、かかる枠状本体５１の後壁５１ａの内面には、前記各接続端子４１，４２の弾性変形部４５の折曲部４４側の端部外面４５ａ（以下、被支持面４５ａという。）が着座するほぼ平坦状の着座面５３が形成されている。

また、前記枠状本体５１の前壁５１ｂには、図５及び図６に示すように、前記各窓部５０に対して幅方向ほぼ中央となる位置に、前記各接続端子４１，４２の被支持面４５ａが前記着座面５３に着座した際に前記各肩部４６ｃがそれぞれ係止する係止部であって、その上面から下方へ前壁５１ｂに沿って前記各小幅部４６ｂが嵌入される保持溝５４が切欠形成されている。

この保持溝５４は、前記枠状本体５１の前壁５１ｂの上面側に開口する横断面矩形状の溝として形成されていて、前記各接続端子４１，４２の小幅部４６ｂの基端部（前記肩部４６ｃ側の端部）を保持するようになっている。すなわち、この保持溝５４は、その幅長さＷ３が小幅部４６ｂの幅長さＷ４よりも大きく、かつ、前記大幅部４６ａの幅長さＷ２よりも小さく設定されていて、各接続端子４１，４２の被支持面４５ａが着座面５３に着座した際に小幅部４６ｂを遊嵌状態に保持しつつ前記肩部４６ｃを保持溝５４の周縁に当接させることによって、各接続端子４１，４２の前壁５１ｂ側への移動を規制している。

さらに、かかる保持溝５４の対向する両内側面には、その深さ方向のほぼ中間となる所定位置に、該保持溝５４の開口部を挟幅して小幅部４６ｂが嵌入された際にこの小幅部４６ｂを抱持状態に支持する一対の突起部５５，５５が突設されている。

この突起部５５，５５は、横断面ほぼ直角三角形状に形成され、かかる三角形の斜辺によって保持溝５４の開口端側が内方へ向かって漸次縮径するテーパ状にそれぞれ形成されている。これによって、前記小幅部４６ｂを保持溝５４内に容易に嵌入できるようになっている。

さらに、前記各突起部５５，５５は、両頂部間距離Ｗ５が前記小幅部４６ｂの幅長さＷ４よりも所定量分だけ小さくなるように設定され、かつ、該小幅部４６ｂを開口端側から押し込むことによって弾性的に拡開して小幅部４６ｂが嵌入可能な程度の大きさに設定されている。これにより、前記小幅部４６ｂを保持溝５４内に嵌入した際に、各突起部５５，５５が小幅部４６ｂの保持溝５４からの抜け出しを防止するようになっている。

なお、前記各保持溝５４と前壁５１ｂの内側面の境界部には、図６に示すように、前記各窓部５０側に拡開する面取り部５６がそれぞれ形成されている。これによって、前記各突起部５５，５５の頂部側の剛性を低下させて、該各突起部５５，５５を介して保持溝５４内に小幅部４６ｂを容易に嵌入できるようになっている。

このように、前記保持部材４０は、図１及び図３に示すように、前記枠状本体５１の着座面５３が前記各接続端子４１，４２の弾性変形部４５の被支持面４５ａに、前壁５１ｂの内側面が前記肩部４６ｃに、それぞれほぼ常時当接して前記大幅部４６ａをその延出方向に沿って挟持状態に保持し、これによって、各接続端子４１，４２の基板側接続部４６延出方向への移動を規制しつつその位置決めを行うようになっている。

前記制御基板１５は、図１２に示すように、センサ収容室１０のうち、コイル収容部１０ａの周壁の周方向所定位置に切欠形成された開口部１０ｃを介して連通状態に設けられた回路収容部１０ｂ内に複数のビスにより固定されていて、その上面には、前記各コイル２３，２４に発生するインピーダンス変化を検出してその差分により操舵補助トルクを演算する電子部品が実装されている。また、この制御基板１５には、コイルユニット１４から前記開口部１０ｃを介して臨設された各接続端子４１，４２が背面側から接続されている。

以上の構成から、このトルクセンサ１１は、運転者が操舵すると、前記入出力軸３，４間に固定されているトーションバー５の捩れに伴って発生するインナーリング１２とアウターリング１３との相対位置変化によって透過磁界が変化し、かかる透過磁界の変化によって発生するコイルユニット１４のインピーダンス変化に基づき制御基板１５が前記操舵トルク応じた操舵補助トルクを演算する。そして、かかる演算結果に基づいて前記操舵補助トルクを発生させる駆動電流が図外の電動モータに供給され、該電動モータの駆動力が図外のウォームホイールを介して出力軸４に伝達されることによって運転者の操舵力がアシストされることとなる。

以下、本実施の形態に係るトルクセンサ１１の組付方法について、図１１及び図１２に基づいて説明する。

まず、前記コイルユニット１４単体の組付方法について説明すると、図１１に示すように、第１、第２ボビン２１，２２の各端子３３Ｌ，３４Ｌにそれぞれ導線（第１、第２コイル２３，２４の巻き始め）を数回巻き付けた後に、その導線をそれぞれ前記各台座部３１，３２の第１、第２切欠溝３１ａ，３２ａを通して各ボビン２１，２２に所定の巻数だけ巻回して第１、第２コイル２３，２４を形成し、該各コイル２３，２４の巻き終わりを、前記巻き始めと同様に、前記各台座部３１，３２の第１、第２切欠溝３１ｂ，３２ｂを通して各端子に３３Ｒ，３４Ｒに数回巻き付ける。

そして、前記各ボビン２１，２２の間に中間ヨーク部材２７を介装した後に、前記各台座部３１，３２に第１、第２ヨーク部材２５，２６の各端子部用窓２５ｃ，２６ｃを合わせるようにして各ボビン２１，２２に対して軸方向外側から各ヨーク部材２５，２６を被嵌することにより、コイルユニット１４単体の組立が完了となる。

次に、前記コイルユニット１４に対する制御基板１５の組付方法について説明すると、図３に示すように、まず、コイルユニット１４の各端子３３，３４に対し、第１、第２接続端子４１，４２の各コイル側接続部４３を、それぞれ背面側（基板側接続部４６の反延出方向）から圧入する。

この際、前記各コイル側接続部４３の後端縁と各コイル２３，２４の巻き始め２３ａ，２４ａ及び巻き終わり２３ｂ，２４ｂの各端縁との間に所定の間隔Ｌ（図１参照）をそれぞれ確保することにより、両者の接触による各コイル２３，２４の短絡を防止することができる。

そして、前記コイルユニット１４に取り付けた各接続端子４１，４２の基板側接続部４６を、前記保持部材４０の各窓部５０に下方（前記後壁５１ａの延出側）から挿通させる。その後、前記各折曲部４４を前記着座面５３に当接させつつ、前記各小幅部４６ｂの基端部を前記各保持溝５４の開口部に合わせて、各折曲部４４を支点として保持部材４０に対して各接続端子４１，４２を相対回動させる。

そうすると、前記各弾性変形部４５の被支持面４５ａが前記着座面５３に着座すると同時に、前記各小幅部４６ｂが前記各突起部５５，５５を押し退けるようにして前記各保持溝５４内に嵌入する。これにより、前記各接続端子４１，４２の大幅部４６ａが保持部材４０によって挟持状態に保持されて、それぞれの窓部５０内における各接続端子４１，４２の位置決めが行われると同時に、該各接続端子４１，４２に対する保持部材４０の組み付けが完了する。

このとき、前記各接続端子４１，４２において、前記各折曲部４４の形成位置を揃えて前記各基板側接続部４６の長さをほぼ同じに設定したことにより、該各接続端子４１，４２に対し、保持部材４０をいわゆるワンタッチでほぼ同時に、かつ、確実に組み付けを行うことができる。

続いて、このコイルユニット１４を、図７に示すように、前記各端子３３，３４が下方を向くように軸方向水平に保持した状態で、前記各基板側接続部４６を回避させるように、各端子３３，３４に接続された各コイル側接続部４３のみを先端側から半田槽に浸して、その後持ち上げて乾燥させることにより、該各接続端子４１，４２と各端子３３，３４との電気的な接続が完了すると共に、コイルユニット１４に対する各接続端子４１，４２の組み付けが完了する。

最後に、図８に示すように、前記各接続端子４１，４２の小幅部４６ｂの先端部に前記制御基板１５を背面側から嵌挿し、その後、該制御基板１５の接続孔１５ａと前記各小幅部４６ｂとの接点を半田付けすることにより、コイルユニット１４と制御基板１５との電気的な接続が行われると共に、コイルユニット１４に対する制御基板１５の組付が完了となる。

この際、前記各接続端子４１，４２は、弾性変形可能に設けられているものの、前記保持部材４０によって結束保持され、接続端子全体として剛性が高められていることから、制御基板１５との組み付け時において、各接続端子４１，４２をあえて治具などによって保持することなく、制御基板１５を容易、かつ、確実に各小幅部４６ｂの先端に嵌挿することができる。

しかも、各接続端子４１，４２は、コイルユニット１４に対する組み付け状態において前記各小幅部４６ｂの先端が揃うように形成され、前記保持部材４０によって位置決め保持されているため、前記制御基板１５に対し容易に半田付けを行うことができる。

よって、従来のようにコイルユニットの各端子を制御基板に直接半田付けする場合と比較しても、何ら遜色なく容易にコイルユニット１４と制御基板１５との電気的な接続を行うことができる。

次に、本実施の形態に係るトルクセンサ１１の特徴的な作用について、図９及び図１０に基づいて説明する。

図９に示すように、前記トルクセンサ１１において、前記コイルユニット１４と制御基板１５との間に相対変位が生じる場合の一つには、ハウジング２の熱膨張に起因する場合がある。

すなわち、このハウジング２はアルミ合金材によって形成されていることから、樹脂製のボビン２１，２２や保持部材４０、ステンレス合金製のヨーク部材２５，２６、銅製の接続端子４１，４２など、コイルユニット１４の変位に供する他の構成部材と比較してその熱膨張率が大きいため、発熱時におけるハウジング２の変位量は、前記他の構成部材（ボビン２１，２２、ヨーク部材２５，２６、保持部材４０、接続端子４１，４２）の総変位量よりも大きくなる。

そのため、発熱時において前記他の構成部材（ボビン２１，２２、ヨーク部材２５，２６、保持部材４０、接続端子４１，４２）の変位量に対するハウジング２の軸直角方向（コイルユニット１４の径方向）の相対変位量をΔＸ１とした場合、かかるハウジング２の熱膨張によって制御基板１５がコイルユニット１４から離間する方向へΔＸ１だけ移動することとなる。

このとき、前記各接続端子４１，４２が弾性変形しないとすれば、かかる制御基板１５の移動によって該制御基板１５と各接続端子４１，４２との接点に応力が発生してしまう。

ところが、本実施の形態に係るトルクセンサ１１にあっては、前記各接続端子４１，４２が弾性変形可能に設けられていることから、コイルユニット１４に対して制御基板１５が離間する方向へ移動することによって各接続端子４１，４２の基板側接続部４６が制御基板１５側に引っ張られるものの、前記各弾性変形部４５がほぼクランク状に弾性変形することによって前記相対変位量ΔＸ１分を吸収することができる。これにより、前記制御基板１５と各接続端子４１，４２との接点に作用する応力が低減されることとなる。

また、前記ハウジング２の熱膨張以外に、図１０に示すように、前記各接続端子４１，４２を含めたコイルユニット１４の熱膨張によっても、コイルユニット１４と制御基板１５との相対変位が生じることとなる。

すなわち、かかるコイルユニット１４が熱膨張した場合には、樹脂製のボビン２１，２２及び保持部材４０やステンレス合金製のヨーク部材２５，２６よりも銅製の端子３３，３４及び接続端子４１，４２の熱膨張率の方が大きいことから、この場合、コイルユニット１４は、端子３３，３４の熱膨張により径方向へ制御基板１５と近接する方向に、かつ、接続端子４１，４２の熱膨張により軸方向へ出力軸４側に、制御基板１５に対して相対変位することとなる。

そこで、前記各接続端子４１，４２自体の熱膨張に基づく前記コイルユニット１４の軸方向変位にあっては、該各接続端子４１，４２と制御基板１５とは直接接続されていることから、これら接続端子４１，４２と制御基板１５との接点に応力が集中してしまうようなことはない。

一方、主として各端子３３，３４の熱膨張に基づく前記コイルユニット１４の径方向変位については、ボビン２１，２２やヨーク部材２５，２６、保持部材４０などの変位量に対する端子３３，３４の相対変位量をΔＸ２とした場合、該各端子３３，３４の熱膨張によってコイルユニット１４が制御基板１５に近接する方向へΔＸ２だけ移動することとなり、このとき、前記各接続端子４１，４２が弾性変形しないとすれば、該各端子３３，３４の熱膨張により制御基板１５と各接続端子４１，４２との接点に応力が発生してしまう。

ところが、本実施の形態に係るトルクセンサ１１にあっては、前記各接続端子４１，４２が弾性変形可能に設けられているため、前記各端子３３，３４が制御基板１５と近接する方向へ突出することによって各接続端子４１，４２のコイル側接続部４３が制御基板１５側に引っ張られるものの、前記各弾性変形部４５がほぼ円弧状に弾性変形することによって前記相対変位量ΔＸ２分を吸収することができる。これによって、前記制御基板１５と各接続端子４１，４２との接点に作用する応力が低減されることとなる。

したがって、この実施の形態によれば、前記コイルユニット１４と制御基板１５との接続を弾性変形可能な前記各接続端子４１，４２を介して行うようにしたため、コイルユニット１４と制御基板１５との間に相対変位が生じても、特に前記各弾性変形部４５が前記相対変位に追従して弾性変形することとなり、かかる変位を吸収することができる。これによって、各接続端子４１，４２と制御基板１５との接点における応力集中を緩和し、かかる接点の接続不良が防止される。

また、特に、前記各接続部材４１，４２を前記保持部材４０によって結束保持することとしたため、該保持部材４０によって各接続端子４１，４２を一体的に扱うことができ、制御基板１５に対する各接続端子４１，４２の接続作業性の向上が図れる。

そして、前記制御基板１５を各接続部材４１，４２に嵌挿する際に、該各接続端子４１，４２を別途治具などによって保持しなくとも、その剛性を高めることができると共に位置決め性の向上も図れる。この結果、各接続端子４１，４２の弾性の影響を受けることなく、該各接続端子４１，４２に対して制御基板１５を容易、かつ、確実に嵌挿することができる。

さらに、前記各接続端子４１，４２の折曲部４４の位置を揃えて前記保持部材４０から突出する前記各基板側接続部４６の長さをほぼ同じに設定したことにより、前記制御基板１５に接続する際の各接続端子４１，４２の位置決めを容易に行うことができる。この結果、制御基板１５に対する各接続端子４１，４２の接続作業性のさらなる向上が図れる。また、換言すれば、保持部材４０によって保持される各折曲部４４の位置及び各大幅部４６ａの長さを揃えたことにより、該保持部材４０の形状を簡素化することが可能となるため、かかる保持部材４０を設けたことによる製造コストの高騰化も抑制できる。

しかも、前記保持部材４０は、前記各接続端子４１，４２の弾性変形部４５全体を拘束するのではなく、その一部のみを保持するようにしたことから、該保持部材４０が各弾性変形部４５の変形を妨げるおそれがなく、前記変位吸収作用を確実に得ることができる。

また、この保持部材４０に対し、前記各接続端子４１，４２の弾性変形部４５の被支持面４５ａを前記着座面５３に着座させると共に、前記各小幅部４６ｂを前記各保持溝５４に挿通させつつ前記各肩部４６ｃを前記枠状本体５０の前壁５１ｂに係止させて、該保持部材４０によって各接続端子４１，４２を前記基板側接続部４６の延出方向に沿って挟持状態に保持するようにしたことから、制御基板１５に対してコイルユニット１４が近接及び離間する方向への各接続端子４１，４２の位置決めを確実に行うことができる。これによって、制御基板１５に接続する際の各接続端子４１，４２の位置決め性のさらなる向上が図れる。

しかも、このとき、前記各突起部５５，５５を介して各接続端子４１，４２の小幅部４６ｂを各保持溝５４内に嵌入させるようにし、かつ、該各突起部５５，５５の頂点間距離Ｗ５を前記各小幅部４６ｂの幅長さＷ４より若干小さく設定したことから、各接続端子４１，４２と保持部材４０とをいわゆるワンタッチで容易かつ確実に組み付け可能となり、トルクセンサ１１の組み付け作業性の向上が図れる。

さらには、前記保持部材４０を各接続端子４１，４２に組み付けるにあたり、該各接続端子４１，４２の基板側接続部４６を前記各窓部５０内にそれぞれ挿通させつつ前記各小幅部４６ｂを前記各保持溝５４に嵌入させる構成としたことにより、前記トルクセンサ１１を前記パワーステアリング装置１に組み付けた後に保持部材４０による保持作用が解除されてしまっても、この保持部材４０は、各窓部５０の周壁によって各基板側接続部４６に引っ掛かった状態となり、落下してしまうおそれがない。これによって、かかる保持部材４０の落下に起因する不具合を回避することができる。

また、前記各接続端子４１，４２を前記保持部材４０によって結束保持しつつも、前記着座面５３と前記各弾性変形部４５の被支持面４５ａとは非固定としたことにより、コイルユニット１４と制御基板１５との相対変位発生時において、着座面５３によって各弾性変形部４５の変形が妨げられてしまうおそれがなく、前記変位吸収作用を確実に得ることができる。

さらに、前記着座面５３を設けたことによって、前記各接続端子４１，４２のコイルユニット１４と近接する方向への位置決めを行うと同時に、該各接続端子４１，４２とコイルユニット１４との接触による短絡を防止することもできる。

これに加えて、前記保持部材４０においては、前記各隔壁５２によって各窓部５０が隔成されているため、隣接する前記各接続端子４１，４２同士が接触してしまうこともなく、これによってもトルクセンサ１１の短絡が防止される。

また、前記保持部材４０を、弾性を有する樹脂材料によって形成し、該樹脂の弾性力によって前記各接続端子４１，４２を保持するようにしたことから、この保持部材４０によって保持される各接続端子４１，４２の自由度を高めることができる。これによって、コイルユニット１４と制御基板１５との間に若干の相対変位が発生しても、保持部材４０が各接続端子４１，４２の前記弾性変形部４５による変位吸収作用を妨げてしまうおそれがなく、この結果、前記応力低減作用を確実に得ることができる。

本発明は、前記実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記コイルユニット１４の各端子部３０ａ，３０ｂ及び各接続端子４１，４２の形状及び大きさは、前記トルクセンサ１１の用途に応じて自由に変更することができる。

本発明に係るトルクセンサにおいてコイルユニットに接続端子を組み付けた状態を示す斜視図である。 図１のＡ方向から見た矢視図である。 本発明に係るトルクセンサにおいてコイルユニットと制御基板の接続状態を示す斜視図である。 本発明に係るトルクセンサの接続端子単体を示す斜視図である。 本発明に係るトルクセンサの保持部材単体を示し、該保持部材を出力軸側からみた斜視図である。 本発明に係るトルクセンサの保持部材単体を示し、該保持部材を入力軸側からみた斜視図である。 本発明に係るトルクセンサにおいてコイルユニットの各端子に各接続端子を半田付けする方法について説明する。 本発明に係るトルクセンサにおいてコイルユニットに取り付けられた各接続端子に制御基板を半田付けする方法について説明する。 パワーステアリング装置のハウジングが熱膨張した際の各接続端子の変位吸収作用を説明するコイルユニットと制御基板との間の要部拡大図である。 コイルユニットが熱膨張した際の各接続端子の変位吸収作用を説明するコイルユニットと制御基板との間の要部拡大図である。 本発明に係るコイルユニット単体を説明する斜視図である。 本発明に係るトルクセンサが適用されるパワーステアリング装置の縦断面図である。

符号の説明

１１…トルクセンサ
１４…コイルユニット
１５…制御基板
２１…第１ボビン（ボビン）
２２…第２ボビン（ボビン）
２３…第１コイル（コイル）
２４…第２コイル（コイル）
３３Ｌ，３３Ｒ…端子
３４Ｌ，３４Ｒ…端子
４０…保持部材
４１…第１接続端子（接続端子）
４２…第２接続端子（接続端子）

Claims (7)

1. ボビンに導線を巻回してなるコイルの巻き始めと巻き終わりとが前記ボビンに突設された複数の端子にそれぞれ接続されたコイルユニットと、
   該コイルユニットに電気的に接続され、前記コイルに発生するインピーダンス変化を検出する電子部品が実装された制御基板と、
   一端側が前記コイルユニットの各端子に接続される一方、他端側が前記制御基板に接続され、前記コイルユニットと制御基板とを電気的に接続する複数の接続端子と、を備え、
   前記複数の接続端子の少なくとも一端側を弾性変形可能に形成すると共に、
   該各接続端子の所定部位を一体的に結束保持する保持部材を設けたことを特徴とするトルクセンサ。
2. 前記各接続端子は、該各接続端子の他端縁からほぼ同じ所定長さの位置にそれぞれ折曲部を有し、
   前記保持部材は、前記各折曲部を、その折り曲げ形状に沿って保持することを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記各接続端子は、ほぼＬ字形状に折曲形成された所定幅の板状基部と、該基部の前記折曲部より他端側に一体に形成された小幅部と、前記基部と小幅部との間に形成された段差状の肩部と、を有し、
   前記保持部材は、その中央に開口窓を有するほぼ矩形状の枠状本体によって構成され、該枠状本体の一辺部の内面に、前記各基部の少なくとも前記折曲部より一端側の外面が着座する着座面を形成する一方、前記一辺部と対向する他辺部の背面側に、前記各接続端子の他端側を前記開口窓内に正面側から挿入した際に前記各基部の前記折曲部より一端側の外面を前記着座面に着座させることに伴い前記各肩部が係止する係止部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のトルクセンサ。
4. 前記各係止部は、前記他辺部の背面側に開口形成されて、前記各接続端子の前記折曲部より一端側の外面が前記着座面に着座した際に前記各小幅部が挿通保持される保持溝によって構成され、
   前記各保持溝の対向する内面の少なくとも一方に、該保持溝内に前記各小幅部を嵌挿した際に該各小幅部を抱持状態に支持する突起部を設けたことを特徴とする請求項３に記載に記載のトルクセンサ。
5. 前記各接続端子は、前記保持部材の着座面に対して非固定状態に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のトルクセンサ。
6. 前記保持部材は、樹脂材料によって形成され、該樹脂の有する弾性力によって前記各接続端子を保持することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のトルクセンサ。
7. 前記各接続端子を横並びに並列配置し、
   前記保持部材に、隣接する前記各接続端子同士の接触を規制する隔壁を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のトルクセンサ。

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