WO2004005874A1 - 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略円筒状のコイルボビンに、該コイルボビンの軸線に対して半径方向外側および軸方向外側に所定のオフセット量で突設する端子台を設ける。また、端子台には、前記コイル巻線とセンサ用回路基板とを接続する連結ピンを圧入固定するための圧入孔を設け、該圧入孔に、外部に連通する空気抜き孔を設けるような構造にした。

Description

明細: 電動パワーステアリング装置 技術分野

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、 トルク検出用のコイルと回路基板とを接続するための連結 ピンの取付構造に関する。 背景技術

一般に、 電動パワーステアリング装置に使用されるトルクセンサとして、 例え ば特開平 1 1 - 2 4 8 5 6 1号公報などに開示されている。第 9図において、上側 ハウジング 5 1 aおよび下側ハウジング 5 1 bからなるハウジング 5 1内には、 ト一ションバー 5 4を介して連結された入力軸 5 2および出力軸 5 3が、 軸受 5 5によって回転自在に支持されている。

また、 入力軸 5 2の上端部には、 図示しないステアリングシャフトなどが取り 付けられ、 出力軸 5 3の下端部には、 ラック軸 5 6に嚙合するピニオン軸 5 3 a がー体に形成されている。 ちなみに、 出力軸 5 3には、 これと同軸にかつ一体に 回転するウォームホイ一ル 5 7が外嵌し、 ウォーム 5 8を介して電動モ一夕の出 力軸 5 9が連結され、 電動モータの回転力を、 ウォーム 5 8およびウォームホイ ール 5 7を介して出力軸 5 3に伝達するようにし、 電動モータを適宜制御するこ とにより、 出力軸 5 3に適切な操舵補助トルクを付与できるようになつている。 また、 上側ハウジング 5 1 aの内側には、 入力軸 5 2の回りに円筒部材 6 0が 配され、 該円筒部材 6 0の外側に、 コイルユニット 6 1が所定の隙間をもって取 り付けられている。 このコイルュニット 6 1は、 第 1 0図に示すように、 一対の 電磁ヨーク 6 2と、 各電磁ヨーク 6 2内に収容されたコイルポビン 6 3とを備え ている。 各電磁ヨーク 6 2は、 半径方向の内側が開口する断面コ字形の略円筒状 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字形のヨーク部材 6 2 aと、 他方の側面を形成するヨーク部材 6 2 bとで構成されている。

また、 コイルポビン 6 3は、 第 1 1図に示すように、 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なり、 樹脂製の射出成形により、 円筒部 6 3 a の両端部にフランジ部 6 3 b , 6 3 cが形成され、一方のフランジ部 6 3 bに、 略 直方体形状の端子台 6 4が半径方向の外側および軸方向の外側 （第 1 1図左側） に延びている。 また、 この端子台 6 4には、 第 1 2図に示すように、 上面から半 径方向の内側に 2本の圧入孔 6 5 , 6 5が形成され、 該各圧入孔 6 5には、 第 1 3図に示すように、金属製の 2本の連結ピン 6 6 , 6 6が圧入されて固定されるよ うになつている。 そして、 コイルポビン 6 3に卷回されたコイル巻き線 6 7の各 端部 6 7 a、 6 7 bを端子台 6 4の表面に沿わせて、 連結ピン 6 6に絡ませて固 定する。 すなわち、 連結ピン 6 6は、 端子台 6 4に圧入固定された後、 一方の連 結ピン 6 6にコイル巻線 6 7の始端部分 6 7 aを絡げて仮固定されるとともに、 コイル巻線 6 7の終端部分 6 7 bを、他方の連結ピン 6 6に絡げて仮固定される。 その後、 連結ピン 6 6の絡げ部をハンダ槽に浸し、 ハンダ付けでコイル巻線 6 7 を連結ピン 6 6に固定される。 その際、 コイル巻線 6 7の各端部 6 7 a、 6 7 b の被覆材がハンダ付けの熱で溶解して、 コイル巻線 6 7と連結ピン 6 6が導通す る。 この各連結ピン 6 6は、 上側ハウジング 5 1 aに形成されたセンサケース 6 8内の回路基板 6 9の所定位置で固定されるようになっている。

ところが、 連結ピン 6 6を、 端子台 6 4の圧入孔 6 5に圧入する際、 連結ピン 6 6によって、 圧入孔 6 5内の最奥部で空気が閉じ込められることがある。 この 場合、 圧入孔 6 5は、 外部に連通する貫通孔ではないため、 連結ピン 6 6の先端 より奥に形成された密閉空間 s内の圧力が大きくなつてしまう。 特に、 連結ピン 6 6に、 コイル巻線 6 7をハング付けする場合、 連結ピン 6 6が加熱され、 端子 台 6 4の樹脂が徐々に溶け出すとともに、 密閉空間 s内の温度が上昇して、 圧力 も過大になってしまう。 その結果、 連結ピン 6 6に圧入孔 6 5内の密閉空間 sか ら第 1 3図矢印方向に押し上げる力が作用し、 連結ピン 6 6が圧入孔 6 5から抜 け出す恐れがあった。 そのため、 コイル巻線 6 7の端部 6 7 a、 6 7 bも、 連結 ピン 6 6と同様に、第 1 3図矢印方向に引張られ、コイル巻線 6 7の端部近傍は、 応力が過大になって断線したり、 連結ピン 6 6の露出部分が、 所定の寸法よりも 長くなることがあった。

ちなみに、 圧入孔 6 5が、 端子台 6 4の内部を貫通した貫通孔である場合、 端 子台 6 4はコイルポビン 6 3の軸方向外側に突出しているので、 圧入時、 連結ピ ン 6 6が深く押し込まれて、 連結ピン 6 6が導電体である電磁ヨークのヨーク部 材 6 2 b、 すなわち電磁ョ一クカバーなどに接触して、 ショートしてしまう恐れ があった。

また、 コイルュニット 6 1をハウジング 5 1 aに装着する場合、 連結ピン 6 6 は、 ハウジング 5 1 aの側壁に形成される略矩形状の切欠き （第 1図の通過孔 3 に対応） を介して、 ハウジング 5 1 Aの軸方向に沿って所定位置に収納される。 その際、 連結ピン 6 6への取付精度が悪いと、 連結ピン 6 6が前記切欠きを通る 際に、 連結ピン 6 6が、 該切欠き付近のハウジング 5 1 Aの内壁と干渉して曲が つたりして、 連結ピン 6 6を回路基板 6 9に正確に取り付けることができないと いう問題があった。

そこで、 本発明の目的は、 連結ピンの端子台への取付構造を改良することによ り、 連結ピンの取付精度を高め、 連結ピンを端子台から所定長さだけを正確に露 出させるようにし、 コイル巻線と回路基板との接続を確実にしたトルクセンサを 提供することにある。 発明の開示

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略円筒状のコイルポビンに、 該コイルポビンの軸線に 対して半径方向外側および軸方向外側に所定オフセット量で突出する端子台が設 けられるとともに、 該端子台には、 前記コイル巻線とセンサ用回路基板とを接続 する連結ピンを圧入固定するための圧入孔が設けられ、 該圧入孔に、 外部に連通 する空気抜き孔を設けるようにしたことにより、 達成される。

また、 上記目的は、 前記端子台を、 前記コイルポビンの軸線に対して、 前記電 磁ヨークに取り付けられる電磁ヨークカバーの半径方向外側に位置することによ り、 効果的に達成される。

また、 上記目的は、 前記空気抜き孔を、 前記圧入孔の最奥部から該圧入孔の軸 方向に設けるとともに、 該圧入孔より小径であることにより、 効果的に達成され る。

また、 上記目的は、 前記空気抜き孔を、 前記圧入孔の最奥部付近で該圧入孔の 軸方向に対して略垂直方向に設けることにより、 効果的に達成される。

また、 上記目的は、 前記連結ピンに、 前記圧入孔に嵌挿される部分に膨張部が 形成され、 圧入時、 前記膨張部によって前記圧入孔の一部を拡げるように変形さ せるようにしたことにより、 効果的に達成される。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明に係るトルクセンサのハウジングを斜め上方から眺めた図で める。

第 2図は、 前記ハウジングにコイルュニットを装着した状態を示す平面図であ る。

第 3図は、 電磁ョ一ク内にコイルポビンが装着され、 コイルポピンに端子台が 設けられた状態を示す平面図である。

第 4図は、 第 3図の A— A線に沿った断面図である。

第 5図は、 圧入方向に、 空気抜き孔を圧入孔に設けた第 1実施例を示す図であ る。

第 6図は、 圧入方向と垂直に、 空気抜き孔を圧入孔に設けた第 2実施例を示す 図である。

第 7図は、 一部を変形させてなる膨張部を連結ピンに設けた第 1実施例に対応 する第 3実施例の図である。

第 8図は、 一部を変形させてなる膨張部を連結ピンに設けた第 2実施例に対応 する第 4実施例の図である。

第 9図は、 従来のステアリング系の概略構成を示す縦断面図である。

第 1 0図は、 従来の電磁ヨーク内にコイルポビンが装着された状態を示す断面 図である。

第 1 1図は、 従来のコイルポビンを斜めから眺めた図である。

第 1 2図は、 従来の圧入孔が形成された端子台の断面図である。

第 1 3図は、 従来の圧入孔に連結ピンが装着された状態を示す断面図である。 符号の説明

1

2

3 通過孔

4 コイルュニッ ト 5 コイルポビン 6 電磁ヨーク 7 電磁ヨークカバ

1 0 コイル巻線 1 2 端子台

1 3 圧入孔

1 4 連結ピン

1 5 空気抜け孔

発明を実施するための最良の形態

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図乃至第 5図は、 本発明の第 1実施例を示し、 第 1図は、 トルクセンサ 1 のハウジング 2の外観を示す斜視図であり、 略円筒状のハウジング 2内には、 側 壁 2 aに略矩形状に切り欠いてなる通過孔 3が形成されている。 第 2図は、 ハウ ジング 2内の中央にコイルュニット 4が装着された状態を示す平面図である。 コイルユニット 4は、 第 3図および第 4図に示すように、 合成樹脂製のコイル ポビン 5を電磁ヨーク 6の内部に収納し、 該電磁ョ一ク 6に平環状の電磁ヨーク カバー 7を圧入して一体化されてなる。 この電磁ヨーク 6は、 略円筒状部材から なり、コイルポビン 5は、半径方向の外側を開口した断面コ字形の部材からなる。 このコイルポビン 5は、 円筒部 8の両端にフランジ部 9， 9が形成され、. 該コィ ルポビン 5内には、 第 4図に示すように、 円周方向に沿ってコイル巻線 1 0が配 されている。

また、 このコイルポビン 5には、 第 3図に示すように、 コイルポビン 5の軸線 に対して半径方向外側および軸方向外側に、 略直方体形状の端子第 1 2が所定の オフセッ ト量で突出していて、 該端子台 1 2は、 コイルポビン 5の成形時、 樹脂 で一体に射出成形される。 この端子台 1 2には、 第 5図に示すように、 半径方向 (第 5図上下方向） に延びる 2つの圧入孔 1 3， 1 3が形成されていて、 各圧入 孔 1 3に、 棒状の連結ピン 1 4を第 5図矢印方向に圧入するようになっている。 この連結ピン 1 4は、 通常、 鉄材に銅および錫でメツキして形成される。

そして、 圧入孔 1 3の最奥部から第 5図下方には、 圧入孔 1 3や連結ピン 1 4 よりも小径の空気抜き孔 1 5が外部に連通するように形成されていて、 該空気抜 き孔 1 5により、 圧力孔 1 3内を、 外部とほぼ同じ圧力に維持するようになって いる。

次に、 連結ピン 1 4を端子台 1 2に装着し、 かつコイル巻線と導通する方法を 説明する。 連結ピン 1 4を、 端子台 1 2に形成された圧入孔 1 3に、 第 5図矢印 方向に圧入すると、 圧入孔 1 3の最奥部の空間 sは、 連結ピン 1 4を圧入するに 従って圧力が上昇する。 この圧力上昇分は、 空気抜き孔 1 5から外部に逃げるた め、 圧入孔 1 3の空間 s内はほぼ一定の圧力に保たれる。 そして、 連結ピン 1 4 が所定位置に達すると、 コイル巻線 1 0の端部 1 0 a， 1 0 bを、 端子台 1 2の 側面から上面に亘つて表面を沿わせ、 連結ピン 1 4に絡めた後、 連結ピン 1 4の 露出部分をハンダ槽に浸し、 ハンダ付けの熱により、 コイル巻線 1 0の被覆材を 溶かして、 連結ピン 1 4とコイル巻線 1 0とを導通させるようになつている。 こ の場合、 連結ピン 1 4は、 熱伝導性の良い鉄材で形成されているので、 連結ピン 1 4や端子台 1 2を通って、 圧入孔 1 3内の空間 sの温度が瞬間的に上昇し、 圧 力も上昇するが、この上昇圧力は、空気抜き孔 1 5で外部に逃がすことができる。 従って、 上記第 1実施例では、 連結ピン 1 4は、 圧力孔 1 3内の空間 sで圧力 が上昇しても、その上昇圧力は、空気抜き孔 1 5から外部に逃がすことができる。 よって、 空間 s内の圧力が一定に保たれ、 連結ピン 1 4が、 圧力孔 1 3から押し 上げられて、 抜け出ることがない。 よって、 連結ピン 1 4は、 所定位置で強固に 保持され、 端子台 1 2から露出する長さが所定の寸法に保持される。 その結果、 連結ピン 1 4の露出部分が長くなつて、 ハウジング 2への装着時に、 側壁 2 aに 干渉して曲がったりすることがなく、 また、 連結ピン 1 4が深く押し込まれるこ ともなく、 回路基板との接続を確実にできる。 また、 連結ピン 1 4より小径の空 気抜き孔 1 5としたので、 連結ピン 1 4が端子台 1 2から突出し、 電磁ヨーク力 バー 7に接触してショートを起こすこともない。

しかも、 圧入孔 1 3の最奥部に、 圧入孔 1 3や連結ピン 1 4より小径の空気抜 き孔 1 5を設けたので、例えば所定の長さより長い連結ピン 1 4が混入した場合、 圧入時、 急激な圧入力上昇が生じ、 異常を検出できる。 その際、 空気抜き孔 1 5 で空気圧縮による上昇圧力を逃がすことができるので、 圧入力を適切に管理して おけば、 連結ピン 1 4の圧入力に異常が検知されると、 その製品を不良品として 取り除くことができる。 ここで、 所定の長さより短い連結ピン 1 4が混入した場 合は、 異常に圧入力が小さくなるので、 不良品として取り除くことができる。 よ つて、 空気抜き孔 1 5があることにより、 連結ピン 1 4の圧入力管理が容易かつ 正確になる。

従って、 連結ピン 1 4の取付精度が向上し、 コイル巻線 1 0と回路基板とを確 実に接続することができる。

また、 第 6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。 同図において、 空気抜き孔 1 5を、 圧入 孔 1 3の最奥部から軸方向に対して略垂直方向で外側 （第 6図右側） に延びるよ うに形成した。 この場合でも、 空気抜き孔 1 5によって連結ピン 1 4の圧入時に 生じる上昇圧力分を外部に逃がすことができる。 従って、 第 2実施例でも、 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。

しかも、 この第 2実施例の場合、 圧入孔 1 3は、 圧入方向に盲孔になっている ので、 より一層効果的に、 連結ピン 1 4の電磁ヨークカバー 7側への突出を防止 し、 ショートを防止することができる。

また、 第 7図および第 8図は、 本発明の第 3および第 4実施例を示し、 それぞ れ第 5図および第 6図に対応する図であるが、 この第 3および第 4実施例でも、 圧入孔 1 3には、 外部に連通する空気抜き孔 1 5が形成されているので、 上記第 1および第 2実施例と同様の作用および効果を奏することができる。

しかも、 連結ピン 1 4には、 その一部を予め平押しなどで変形させた膨張部 1 6を形成して、 圧入孔 1 3に圧入するようにした。 これにより、 連結ピン 1 4を 圧入孔 1 3に圧入すると、 連結ピン 1 4の膨張部 1 6により、 連結ピン 1 4が強 固に係止されることになり、 連結ピン 1 4の保持力が向上するという効果を奏す る。

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おけるトルクセン サ 1によると、 電磁ヨーク 6内でコイルポビン 5に、 該コイルポビン 5の軸線に 対して半径方向外側および軸方向外側に所定のオフセット量で突出する端子台 1 2を設け、 該端子台 1 2に、 コイル巻線 1 0とセンサ用回路基板とを接続する連 結ピン 1 4を圧入固定するための圧入孔 1 3を設け、 該圧入孔 1 3に外部に連通 する空気抜き孔 1 5を設けた。 これにより、 連結ピン 1 4を圧力孔 1 3に圧入し たり、 コイル巻線 1 0の端部を連結ピン 1 4にハンダ付けした場合でも、 圧入孔 1 3内で瞬間的に温度が上昇したり圧力が上昇しても、 その上昇圧力や膨張空気 を、 空気抜き孔 1 5によって外部に逃がすことができる。 よって、 連結ピン 1 4 が、 圧入孔 1 3から押し上げられて抜け出ることがなく、 連結ピン 1 4の露出部 分を所定の長さに正確に維持することができる。 このため、 コイルユニット 4の 装着時、 連結ピン 1 4が通過孔 3でハウジング内壁と干渉して曲がつたりするこ とがなく、 その結果、 連結ピン 1 4の端子台 1 2への取付精度が向上し、 コイル 巻線 1 0とセンサケ一ス内に配された回路基板とを連結ピン 1 4で確実に接続す ることができる。また、空気抜き孔 1 5を連結ピン 1 4より小径としているので、 連結ピン 1 4が、 電磁ヨークカバ一 7側に突出して、 接触しショートするという 恐れもない。

Claims

請求の範囲 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略円筒状のコイルポビンに、 該コイルポビン の軸線に対して半径方向外側および軸方向外側に所定オフセット量で突出す る端子台が設けられるとともに、 該端子台には、 前記コイル巻線とセンサ用 回路基板とを接続する連結ピンを圧入固定するための圧入孔が設けられ、 該 圧入孔に、 外部に連通する空気抜き孔を設ける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。

前記端子台は、 前記コイルポビンの軸線に対して、 前記電磁ヨークに取り付 けられる電磁ヨークカバーの半径方向外側に位置することを特徴とする請求 の範囲第 1項に記載の電動パワーステアリング装置。

前記空気抜き孔は、 前記圧入孔の最奥部から該圧入孔の軸方向に設けられる とともに、 該圧入孔より小径である請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の電 動パヮ一ステアリング装置。

前記空気抜き孔は、 前記圧入孔の最奥部付近で該圧入孔の軸方向に対して略 垂直方向に設けられる請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれかに記載の電 動パ.ワーステアリング装置。

前記連結ピンは、前記圧入孔に嵌挿される部分に膨張部が形成され、圧入時、 前記膨張部によって前記圧入孔の一部を拡げるように変形させるようにした 請求の範囲第 1項ないし第 4項のいずれかに記載の電動パワーステアリング