JPWO2004009424A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電磁ヨーク内に配されたコイル巻線を用いてトルクを検出するためのトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置に関する。そして、前記電磁ヨーク内に収納されるコイルボビンと、該コイルボビンの一部を外方に突出する端子台と、該端子台に突出して設けられた連結ピンとを設けた。また、連結ピンは、センサ回路基板に連結するための連結部材を備え、前記連結ピンが前記センサ回路基板によって覆い隠されないようにした。

Description

本発明は、回転軸に発生するトルクを検出する電動パワーステアリング装置のトルクセンサに関し、コイル巻線とセンサ回路基板とを接続するための連結部材の改良に関する。

車両には、運転者の疲労を軽減し、安全に運転するために、電動パワーステアリング装置が搭載される。この電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギアなどの伝達機構により、ステアリングシャフトを補助負荷付勢するようになっている。
ここで、電動パワーステアリング装置のステアリング系の概略構造が、例えば第１２図に示される。同図において、ステアリングシャフト５１は、ステアリングコラム５２内で回転自在に支持され、その基端側（第１２図左側）には、トーションバー５３を介して、入力軸５４と略筒状の出力軸５５が連結されている。このトーションバー５３は、出力軸５５内に挿通されていて、その一端が入力軸５４に圧入固定され、他端がピン５６によって出力軸５５に固定されている。
また、出力軸５５の外周には、減速機ユニット５７が一対の玉軸受５８，５８で支持されている。この減速機ユニット５７は、出力軸５５の外周に取り付けられたウォームホイール５９と、該ウォームホイール５９に噛合するウォーム６０と、該ウォーム６０をロータ軸６１に取りつけたモータとからなり、モータの回転を減速してトルクを伝達するようになっている。
また、減速機ユニット５７の先端側（第１２図右側）には、トーションバー５３に生じる捩れ角でトルクを検出するトルクセンサ６２が配され、該トルクセンサ６２は、出力軸５５の先端に形成されたスプライン溝６３の外周に、入力軸５４に当接した略円筒状のスリーブ６４が配され、その外周に、電磁ヨーク６５と、該電磁ヨーク６５内でコイル巻線６６が巻回されたコイルボビン６７とが配されている。
このコイルボビン６７には、半径方向及び軸方向の外側に端子台６８が延びていて、該端子台６８には、金属製の連結ピン６９が突設するようになっている。ここで、連結ピン６９には、コイル巻線６６の端部を絡ませた後、連結ピン６９をハンダ槽に浸し、コイル巻線６６の端部の被覆材を溶解させることにより、コイル巻線６６と連結ピン６９とを導通させるようになっている。
そして、トルクセンサ６２の上方には、センサハウジング７０が形成されていて、このセンサハウジング７０内に、センサ回路基板７１を収納するようになっている。このセンサ回路基板７１には、第１３図に示すように、貫通孔７２が４つ形成されていて、該貫通孔７２に、それぞれ連結ピン６９を挿通させて、ハンダ付けによって、連結ピン６９を介してコイル巻線６６とセンサ回路基板７１の制御回路とを連結させるようになっている。
ところが、上記従来のものでは、センサ回路基板７１が、センサハウジング７０内に組み付けられると、連結ピン６９の上方にセンサ回路基板７１が配されてしまい、センサ回路基板７１の裏側における連結ピン６９のハンダ付け部分が、まったく見えない状態になってしまう。
そこで、ハンダ付けの評価は、各種条件の下でハンダ付けを行ない、そのデータに基づいて予め評価基準を作成し、この評価基準に基づいて、実際のハンダ付けの評価が行なわれる。例えば、ハンダ付けの状態を評価するために、センサハウジング７０をカットし、確認された表面のハンダ付けの状態（フィレット形状など）から評価基準に基づいて実際のハンダ付けの状態が評価される。
しかし、ハンダ付けの評価基準を予め作成しておいても、センサ回路基板７１の裏側のハンダ付け部分が見えなければ、ハンダ付けの状態を正確に判断することができない。これにより、ハンダ付けが不十分になる恐れがあって、ハンダ付けの信頼性が低く、例えば連結ピン６９が倒れたり、貫通孔７２との芯ズレが生じ導通不良を招く恐れがあった。つまり、実際に作業する者が、ハンダ付け部分を目視することができないため、ハンダ付けの信頼性を所定の許容レベルを確保するのが難しいという問題があった。このため、ハンダ付け終了品全品について所定の加振試験とヒートサイクル試験を製造工程内で実施して、導通をチェックする必要があり、コストの上昇を招いていた。

そこで、本発明の目的は、連結部材を用いて、連結ピンとセンサ回路基板とを連結することにより、連結ピンやセンサ回路基板のハンダ付け部分の状態を容易に確認することができるようにして、ハンダ付けの信頼性を向上させ、また製造コストの低減を図ることにある。
本発明の上記目的は、電磁ヨーク内に配されたコイル巻線を用いてトルクを検出するためのトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記電磁ヨーク内に収納されるコイルボビンと、該コイルボビンの一部を外方に突出する端子台と、該端子台に突出して設けられた連結ピンとを備え、かつ該連結ピンをセンサ回路基板に連結するための連結部材を備え、前記連結ピンが前記センサ回路基板によって覆い隠されないようにしたことにより、達成される。
また、上記目的は、センサ回路基板を、前記コイルボビンの軸線に対して平行でない角度で配することにより、効果的に達成される。
また、上記目的は、前記連結部材を、前記連結ピンと前記センサ回路基板とを連結する導電プレートと樹脂で一体化したことにより、効果的に達成される。
また、上記目的は、前記連結部材を、前記センサ回路基板の一部を腕状に突出させるようにしたことにより、効果的に達成される。

第１図は、本発明の第１実施例に係る電動パワーステアリング装置のトルクセンサ周りの概略構造を示す断面図である。
第２図は、第１図でＡ−Ａ方向に眺めた図である。
第３図は、コイルユニットの概略構造を示す断面図である。
第４図は、連結ピンとセンサ回路基板とを連結する連結部材の取付状態を示す図である。
第５図は、第４図の矢印方向に眺めた連結部材を示す平面図である。
第６図は、正常なハンダ付けの状態を説明する図である。
第７図は、不十分なハンダ付けの状態を説明する図である。
第８図は、本発明の第２実施例に係る電動パワーステアリング装置のセンサ回路基板の取付状態を示す図である。
第９図は、第８図でＢ−Ｂ方向に眺めた図である。
第１０図は、本発明の第３実施例に係る電動パワーステアリング装置のトルクセンサ周りの概略構造を示す断面図である。
第１１図は、第３実施例において、連結ピンとセンサ回路基板とを連結する連結部材の取付状態を示す図である。
第１２図は、従来の電動パワーステアリング装置のトルクセンサ周りの概略構造を示す断面図である。
第１３図は、第１２図のセンサハウジング部を上方から眺めた平面図である。

符号の説明

１２ トルクセンサ
１５ コイルユニット
１６ 電磁ヨーク
１７ コイルボビン
１８ 端子台
１９ 連結ピン
２０ コイル巻線
２２ センサ回路基板
２５ 連結部材
２６ ブラケット
２７ 導電プレート
３２ 腕状部材

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
第１図および第２図は、本発明の第１実施例に係る電動パワーステアリング装置の概略構造を示し、ステアリングシャフト１は、ステアリングコラム２によって回転自在に支持されている。ステアリングシャフト１の基端側（第１図右側）には、トーションバー３によって連結された略筒状の入力軸４と出力軸５が設けられている。
この出力軸５の外周には、減速機ユニット６が一対の玉軸受７，７で支持されている。この減速機ユニット６は、出力軸５の外周に圧入により固定的に取り付けられたウォームホイール８と、該ウォームホイール８に噛合するウォーム９と、該ウォーム９をロータ軸１０に取りつけた電動モータ１１とからなり、電動モータ１１の駆動により、ウォーム９およびウォームホイール８を介して、電動モータ１１の回転を減速してトルクを伝達するようになっている。
また、減速機ユニット６の先端側（第１図左側）には、トルクセンサ１２が配され、該トルクセンサ１２は、トーションバー３と、入力軸４に形成されたスプライン溝１３の外周に配され、出力軸５に当接した略円筒状のスリーブ１４と、その外周に配されたコイルユニット１５とからなり、トーションバー３が捩れて生じるスプライン溝１３とスリーブ１４に設けられた窓との位相差に応じた磁気的変化をコイルユニット１５のコイルによって検出するようになっている。
このコイルユニット１５は、第３図に示すように、一対の電磁ヨーク１６，１６と、各電磁ヨーク１６内に収容されたコイルボビン１７とを備えている。各電磁ヨーク１６は、半径方向の内側が開口する断面コ字状の略円筒状部材からなり、その周面および一方の側面を形成する断面Ｌ字状のヨーク部材１６ａと、他方の側面を形成するヨーク部材１６ｂとで構成されている。
また、コイルボビン１７は、樹脂製の射出成形により、半径方向の外側が開口した断面コ字形の略円筒状部材から形成され、該コイルボビン１７に、略直方体形状の端子台１８が半径方向の外側および軸方向の外側に延びている。また、この端子台１８には、一対の金属製の連結ピン１９，１９が固定され、該各連結ピン１９に、コイルボビン１７に巻回されたコイル巻線２０の各端部を絡ませて固定するようになっている。
また、この連結ピン１９の上方には、減速機ユニット６に隣接して、センサハウジング２１が形成され、該センサハウジング２１内にはセンサ回路基板２２を収納するようになっている。その際、コイルユニット１５は、軸方向に沿ってハウジング２３内に装着され、該ハウジング２３に形成された切欠き２４を通って、連結ピン１９は、センサハウジング２１内に突出するようになっている。
そして、センサ回路基板２２は、第４図に示すように、コイルボビン１７の軸線に対して垂直で、端子台１８から突出する４本の連結ピン１９に平行に配され、該連結ピン１９とセンサ回路基板２２とを連結部材２５で連結するようになっている。この連結部材２５は、第５図に示すように、センサ回路基板２２の下端部に取り付けられた断面Ｌ字状のブラケット２６と、該ブラケット２６から延びる４本の導電プレート２７とからなり、該導電プレート２７は、ブラケット２６と樹脂で一体化されている。また、各導電プレート２７の一端には、それぞれ、小孔２７ａが形成され、該小孔２７ａに連結ピン１９を挿通し、第６図に示すように、連結ピン１９をハンダ付けで導電プレート２７に固定するようになっている。これにより、連結ピン１９が、導電プレート２７を介してセンサ回路基板２２に連結され、コイル巻線２０から、連結ピン１９および連結部材２５を介して、センサ回路基板２２に導通するようになっている。
従って、上記第１実施例によると、センサ回路基板２２は、コイルボビン１７の軸線に対して平行でない角度で配されていて、連結ピン１９のハンダ付け部分が、センサ回路基板２２によって覆い隠されない位置に配される。そのため、ハンダ付けの作業員は、ハンダ付けの状態を導電プレート２７の上側だけでなく、下側も眺めることができる。よって、例えば、第７図に示すように、連結ピン１９と導電プレート２７のハンダ付けが不十分であると、作業員や検査員は、実際に目視で確認することができ、その製品を不良品として扱うことができる。その結果、ハンダ付けの信頼性が向上し、しかも、製造過程で加振試験やヒートサイクル試験などの導通性チェックが不要になり、製造コストが低減する。
次に、第８図および第９図は、本発明の第２実施例を示し、第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。これらの図において、センサ回路基板２２は、センサハウジング２１の底面に、２本のねじ３１で締め付けて固定されている。このセンサ回路基板２２の一部は、腕状に突出するような腕状部材３２を形成し、該腕状部材３２には、回路基板２２と同様、樹脂製の基板に導電体が一体に貼付されている。そして、腕状部材３２の先端には、４つの小孔３３が形成され、各小孔３３に、それぞれ連結ピン１９を挿通して、小孔３３部分でハンダ付けが行われる。これにより、連結部材としての腕状部材３２を介して、連結ピン１９とセンサ回路基板２２とが連結され、コイル巻線２０から、連結ピン１９及び腕状部材３２を介してセンサ回路基板２２に導通するようになっている。
従って、この第２実施例でも、連結ピン１９のハンダ付け部分は、センサ回路基板２２によって覆い隠されない位置に配置されるので、上記第１実施例と同様の作用および効果を奏することができる。
また、第１０図は、本発明の第３実施例を示し、第１実施例と同一の部材は同一の符号を付して、その説明を省略する。同図において、センサ回路基板２２は、コイルボビン１７の軸線に対して平行で、端子台１８から突出する４本の連結ピン１９に垂直に配され、該連結ピン１９とセンサ回路基板２２とを連結部材２５で連結するようになっている。この連結部材２５は、第１１図に示すように、センサ回路基板２２の下面に取り付けられた断面Ｌ字状のブラケット２６と、該ブラケット２６から延びる４本の導電プレート２７とからなり、該導電プレート２７は、ブラケット２６と樹脂で一体化されている。この導電プレート２７は、Ｌ字状薄板の下端を折り曲げて、連結ピン１９に対して垂直方向に延びるように形成されている。この折曲部には、それぞれ、小孔２７ａが形成されていて、該小孔２７ａに、連結ピン１９を挿通し、ハンダ付けで導電プレート２７に固定するようになっている。これにより、連結ピン１９が、導電プレート２７を介してセンサ回路基板２２に連結され、コイル巻線２０から、連結ピン１９および連結部材２５を介して、センサ回路基板２２に導通するようになっている。
なお、この第３実施例では、第１０図に示すように、ラック＆ピニオン式の電動パワーステアリング装置のうち、電動モータの回転を、図示しない別のラック＆ピニオン機構、または、ボールねじ機構などによって伝動させ、ステアリング操舵力を補助するようにした方式を例示したものである。ここで、４１はピニオン軸であり、４２はラック軸であって、ピニオン軸４１およびラック軸４２で、回転運動を直線往復運動に変換するラック＆ピニオン機構４３を構成している。
従って、この第３実施例のように、トルクセンサとアシスト機構が一体となっていない場合でも、連結ピン１９のハンダ付け部分は、センサ回路基板２２によって覆い隠されない位置に配されるので、上記第１実施例と同様の作用および効果を奏することができる。
なお、上記各実施例では、連結部材として、導電プレート２７や腕状部材３２を用いたが、これに限られることなく、ハンダ付けの状態を覆い隠さない位置にセンサ回路基板２２を配置することができればよい。
以上のように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によると、電磁ヨーク内に配されたコイル巻線を用いてトルクを検出するためのトルクセンサであって、前記電磁ヨーク内にコイルボビンを収納し、該コイルボビンの一部を外方に突出する端子台を備え、該端子台に突出する連結ピンを備え、該連結ピンを介して、コイル巻線をセンサ回路基板に導通するため、連結ピンをセンサ回路基板に連結するための連結部材により、連結ピンのハンダ付け部分をセンサ回路基板で覆い隠さない位置で、目視可能な位置に配置するようにした。これにより、連結部材により、連結ピンをセンサ回路基板にハンダ付けで連結した場合でも、センサ回路基板を挟んで上側および下側で、連結ピンのハンダ部分が綺麗なフィレットに形成されているかどうかを目視で確認することができる。その結果、ハンダ付けの状態が不充分である場合、その製品を取り除くことができ、ハンダ付けの信頼性が向上する。しかも、製造過程でハンダ付けの状態を確認するための試験を省略することができ、製造コストの低減化を図ることができる。また、センサ回路基板は、コイルボビンの軸線に対して、平行にオフセットさせてもよいし、適宜角度をなしてもよく、要は、連結ピンをセンサ回路基板が覆い隠さない位置であればよく、ハンダ付けの状態を確実に検査することができれば、ハンダ付けの信頼性を向上させることができる。

Claims (4)

1. 電磁ヨーク内に配されたコイル巻線を用いてトルクを検出するためのトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記電磁ヨーク内に収納されるコイルボビンと、該コイルボビンの一部を外方に突出する端子台と、該端子台に突出して設けられた連結ピンとを備え、かつ該連結ピンをセンサ回路基板に連結するための連結部材を備え、前記連結ピンが前記センサ回路基板によって覆い隠されないようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記センサ回路基板は、前記コイルボビンの軸線に対して平行でない角度で配されている請求の範囲第１項記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記連結部材は、前記連結ピンと前記センサ回路基板とを連結する導電プレートを樹脂で一体化した請求の範囲第１項又は、第２項記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記連結部材は、前記センサ回路基板の一部を腕状に突出させるようにした請求の範囲第１項又は、第２項記載の電動パワーステアリング装置。

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