(57)【要約】【課題】センサ部と回路基板とを、煩雑な手順を要さずに２重に接続し、外力の作用及び温度変化に起因する抵抗値増大の発生の虞れを緩和して、長期に亘って高精度のトルク検出をなし得るトルク検出装置を提供する。【解決手段】回転軸２を支持するハウジング１に内嵌固定されたセンサコイル５及び温度補償コイル６と、ハウジング１の外側の基板室10内に取り付けた回路基板７とを、センサコイル５に設けたリードピン52及び温度補償コイル６に設けたリードピン62により接続してあるトルク検出装置において、センサコイル５及び温度補償コイル６と回路基板７との間に接続補助板８を介装し、この接続補助板８が保持する分岐導体80，80と、リードピン52，62とによる２重接続とする。【選択図】図１
2008232922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を支持するハウジングの内側に固定されたセンサ部と、前記ハウジングの外側に取付けた回路基板とを、前記センサ部に突設された複数のリードピンを介して接続し、前記回転軸に加わる回転トルクに応じて変化する前記センサ部の出力を前記回路基板に取り出す構成としてあるトルク検出装置において、
前記リードピンに差し込み保持される筒部、及び該筒部から分岐して前記リードピンと同方向に延びるピン部を有する複数の分岐導体を、夫々の筒部が前記複数のリードピンに整合するように絶縁材料製の保持板により一体に保持させてある接続補助板を備え、前記センサ部と前記回路基板とは、両者間に前記接続補助板を介装し、前記筒部から突出する前記リードピンと前記ピン部とを前記回路基板に設けた各別の通孔に通して接続してあることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
前記リードピンは、前記通孔の挿通部に流し込まれる半田により、前記接続導体の筒部と共に半田付けしてある請求項１記載のトルク検出装置。
【請求項３】
前記接続導体のピン部は、径方向に弾性を有する弾性ピンであり、前記通孔への押し込みに伴う弾接により該通孔に接続してある請求項１又は請求項２記載のトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電動パワーステアリング装置において、操舵のために操舵部材に加えられる回転トルクを検出すべく用いられるトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者による操舵部材（例えば、ステアリングホイール）の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転を舵取機構に伝えて車両の操舵を補助するように構成された電動パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータの駆動制御に用いることを目的として、操舵部材に加えられる回転トルク（操舵トルク）を検出するトルク検出装置を備えている。
【０００３】
このトルク検出装置の多くは、操舵部材と舵取機構とを連絡するステアリング軸（回転軸）の中途を細径のトーションバーを介して同軸上に連結された第１軸と第２軸とに分割し、操舵部材が回転操作されたとき、トーションバーの捩れを伴って第１，第２軸間に相対角変位が生じるようになし、この相対角変位を検出することにより前記回転トルクを求めるように構成してある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示されたトルク検出装置は、第１軸及び第２軸を支持する筒形のハウジングに両軸の連結部を囲繞するように固定されたセンサコイル（センサ部）と、前記ハウジングの外側に設けた基板室内に取り付けられ、前記センサコイルに接続された回路基板とを備えている。この構成により、センサコイルに通電することにより第１，第２軸の連結部を通る磁気回路が形成され、第１，第２軸の相対角変位に応じた前記磁気回路の磁気抵抗の増減をセンサコイルのインピーダンス変化として取り出すことにより第１軸及び第２軸に加わる回転トルクを求めることができる。
【０００５】
回路基板には、給電回路及び出力処理回路が設けてある。センサコイルは、コイル巻線が巻回されたコイルボビンに半径方向に突設されたリードピンを備えており、基板室内へのリードピンの延長端を回路基板の該当位置に開設された通孔に差し込んで半田付けすることにより、該回路基板上の給電回路及び出力処理回路に接続されている。
【特許文献１】特開平１１−２４８５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上の如く構成されたトルク検出装置は、ハウジングの内側にセンサコイルを固定した後、ハウジングの外側の基板室内に回路基板を、前記センサコイルから突設されたリードピンに対して位置合わせして固定し、この回路基板の該当位置にリードピンを半田付けする手順により、センサコイルと回路基板とを接続して組み立てられる。
【０００７】
ところが、電動パワーステアリング装置用のトルク検出装置は、車両の走行に伴う振動等の外力が定常的に加わり、外気温及び車室内温度の変化に曝される条件下にて使用されるため、繰り返し加わる外力の作用及び頻繁な温度変化により、前記リードピンによる回路基板とセンサコイルとの接続部が経時的に劣化し、劣化の進行により抵抗値が大きくなって、センサコイルに対する入力及び出力に支障を来し、高精度でのトルク検出をなし得なくなる虞れがある。
【０００８】
この種のトルク検出装置は、特許文献１に開示された構成に限らず、第１，２軸の相対角変位の検出手段の構成を変えて種々実用化されているが、いずれの構成においても、ハウジングの内側に固定されたセンサ部とハウジングの外側に取り付けた回路基板とを接続し、センサ部に対する入出力を回路基板を介して行わせる必要があり、同様の問題が発生する虞れがある。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、センサ部と回路基板との接続部を、組立ての容易さを維持しながら２重系とし、使用状態下での外力及び温度変化の作用により抵抗値の増大が発生する虞れを緩和することができ、長期に亘って高精度のトルク検出をなし得るトルク検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１発明に係るトルク検出装置は、回転軸を支持するハウジングの内側に固定されたセンサ部と、前記ハウジングの外側に取付けた回路基板とを、前記センサ部に突設された複数のリードピンを介して接続し、前記回転軸に加わる回転トルクに応じて変化する前記センサ部の出力を前記回路基板に取り出す構成としてあるトルク検出装置において、前記リードピンに差し込み保持される筒部、及び該筒部から分岐して前記リードピンと同方向に延びるピン部を有する複数の分岐導体を、夫々の筒部が前記複数のリードピンに整合するように絶縁材料製の保持板により一体に保持させてある接続補助板を備え、前記センサ部と前記回路基板とは、両者間に前記接続補助板を介装し、前記筒部から突出する前記リードピンと前記ピン部とを前記回路基板に設けた各別の通孔に通して接続してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２発明に係るトルク検出装置は、第１発明におけるリードピンが、前記通孔の挿通部に流し込まれる半田により、前記接続導体の筒部と共に半田付けしてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３発明に係るトルク検出装置は、第１又は第２発明における接続導体のピン部が、径方向に弾性を有する弾性ピンであり、前記通孔への押し込みに伴う弾接により該通孔に接続してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明に係るトルク検出装置においては、ハウジングの内側のセンサ部とハウジングの外側の回路基板との間に接続補助板を介装し、センサ部と回路基板とを、センサ部に設けたリードピンと接続補助板に保持された分岐導体とにより２重に接続したから、使用状態下での経時的な抵抗値増大の発生を緩和し、長期に亘って高精度でのトルク検出が可能となる上、接続補助板を用いた接続は、分岐導体の筒部にリードピンを通し、このリードピンと分岐導体のピン部とを回路基板の通孔に通すことにより手間を要さずに簡易に実現することができる。
【００１４】
第２発明に係るトルク検出装置においては、回路基板の通孔とリードピンとの接続のための半田により、分岐導体の筒部とリードピンとが接続されるから、センサ部と回路基板とを簡易な手順により確実に接続することができる。
【００１５】
第３発明に係るトルク検出装置においては、接続導体のピン部が回路基板の通孔への弾接により接続されるから、この接続のための手間を削減することができ、また、ピン部とリードピンとが異なる形態で回路基板に接続されるから、リードピン及びピン部の接続が同時に損なわれる虞れが緩和され、良好な接続状態を維持することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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構成を示す縦断面図である。図示のトルク検出装置は、円筒形をなすハウジング１の内部に回転自在に支持された回転軸２に加わる回転トルクを検出すべく構成されている。
【００１７】
回転軸２は、細径のトーションバー20を介して同軸上に連結された第１軸21と第２軸22とを備えている。第１軸21と第２軸22とは、回転軸２に加えられる回転トルクの作用により一体に回転することができ、このとき、第１，第２軸21，22との間には、トーションバー20の捩れに応じた相対角変位が発生する。この相対角変位の方向及び大きさは、前記回転トルクの方向及び大きさに対応するから、両軸21，22の相対角変位を媒介として回転軸２に加えられる回転トルクを検出することができる。
【００１８】
第１軸21及び第２軸22の連結部近傍には、円筒形をなす検出リング4a，4bが夫々外嵌固定されている。これらの検出リング4a，4bの一側端面は、軸長方向にわずかなエアギャップを隔てて対向させてあり、これらの対向端面には、第１軸21及び第２軸22に相対角変位が生じていない組立て状態において、夫々の半部が周方向に重なるように各複数の歯が並設されている。
【００１９】
以上のような検出リング4a，4bの対向関係、具体的には、対向端面における歯の重なり幅は、両リング4a，4bが固定された第１，第２軸21，22間に生じる相対角変位に応じて増減し、この増減変化量は、前記相対角変位の大きさ、即ち、回転軸２に加わる回転トルクの大きさに対応する。従って、検出リング4a，4bの対向端面に設けた歯の重なり幅を検出することにより、回転軸２に加わる回転トルクを、方向及び大きさを含めて求めることができる。
【００２０】
また第１軸21には、円筒形をなす温度補償リング4cが、検出リング4aの他側に並べて外嵌固定されている。温度補償リング4cの一側端面は、検出リング4aの他側端面に対向させてあり、これらの対向端面は、全周に亘って一定のエアギャップを隔てて対向する平坦面としてある。このような検出リング4aと温度補償リング4cとの対向関係は、第１，第２軸21，22間の相対角変位の影響を受けず、回転軸２に加わる回転トルクの如何に拘らず一定であり、この対向部には、回転トルク以外の要因、主として周辺温度の影響による状態変化が生じる。
【００２１】
回転軸２を支持するハウジング１には、検出リング4a，4bの対向部の外側を囲繞するようにセンサコイル５が内嵌固定され、該センサコイル５の一側に、検出リング4aと温度補償リング4cとの対向部の外側を囲繞するように温度補償コイル６が内嵌固定されており、これらのセンサコイル５及び温度補償コイル６によりセンサ部が構成されている。
【００２２】
センサコイル５は、コイル巻線5a（図２参照）を巻回保持するコイルボビン50と、該コイルボビン50を収容保持する軟磁性体製のヨークリング51とを備えている。ヨークリング51は、コイルボビン50の外側及び両側を覆うＵ字形の断面を有しており、該ヨークリング51の内向きの開放端部は、検出リング4a，4bの対向部を両側から挟むように配置されている。
【００２３】
図２は、コイルボビン50の外観斜視図である。コイルボビン50は、短寸円筒形をなす保持筒 50aと、該保持筒 50aの両端に外向きに立ち上がるように連設された鍔縁 50b,50cとを備える樹脂製の筒体である。一方の鍔縁 50bには、周方向の一箇所に径方向外向きに張り出すように入出力突起 50dが設けてあり、この入出力突起 50dの先端部には、入出力のための２本のリードピン52，52が同向きに突設されている。
【００２４】
センサコイル５のコイル巻線5aは、図２中に２点鎖線により示すように、鍔縁 50b,50cを両側の支えとし、これらに挟まれた保持筒 50aの外周に多重に巻回されてコイルボビン50に保持されている。コイル巻線5aの両端は、入出力突起 50dの基部に設けた凹所に引っ掛けて先端に導かれ、夫々のリードピン52，52に巻き掛けて接続されている。このように設けられたリードピン52，52は、図１に示すように、コイルボビン50を収容保持するヨークリング51の一側に設けた切欠き部を経て、入出力突起 50dと共にヨークリング51の外側に導出されている。
【００２５】
温度補償コイル６も同様に、コイルボビン60とヨークリング61とを備え、またコイルボビン60の一側に、ヨークリング61の同側の切欠き部を経て外部に突出する入出力用のリードピン62，62（図１中に１本のみ図示）を備えている。
【００２６】
以上のようなセンサコイル５及び温度補償コイル６は、図１に示すように、夫々のリードピン52，62の突設側を突き合わせるように組み合わせてハウジング１に内嵌固定されており、略中央部に位置するリードピン52，62は、ハウジング１の周壁を貫通する切欠き孔11を経て、該ハウジング１の外側に設けた基板室10の内部に突出させてある。
【００２７】
基板室10の内部には、回路基板７が取り付けてあり、リードピン52，62の突出端は、図１中に略示する接続補助板８を介して回路基板７に接続されている。本発明に係るトルク検出装置の特徴は、接続補助板８を用いてなされるセンサコイル５及び温度補償コイル６と回路基板７との接続構造にある。図３は、接続補助板８の斜視図、図４は、回路基板７の接続部の拡大断面図である。
【００２８】
図３に示すように接続補助板８は、導電性材料製の４つの分岐導体80，80…と、これらを一体に保持する絶縁材料製の保持板81とを備えてなる。分岐導体80は、リードピン52，62の挿通孔を中心に設けた筒部82と、該筒部82の外周から径方向に分岐され、略直角に屈曲されて筒部82の軸長方向に延びるピン部83とを備えている。
【００２９】
このような分岐導体80，80…は、センサコイル５の２本のリードピン52，52及び温度補償コイル６の２本のリードピン62，62の並設間隔Ａが夫々の筒部82，82の間に確保されるように各２個を並べ、これらを、リードピン52とリードピン62との間隔Ｂが確保されるよう並べて、この状態で保持板81をモールド成形することにより、夫々のピン部83，83…を保持板81の一面から略等長突出せしめて一体化されている。
【００３０】
以上の如く構成された接続補助板８は、図４に示すように、分岐導体80，80の筒部82，82をセンサコイル５のリードピン52及び温度補償コイル６のリードピン62に差し込み保持させて使用する。筒部82，82の内面の一部には、リードピン52，62の外周に密に接触する小径部が設けてあり、接続補助板８は、４つの分岐導体80，80…の筒部82，82…の差し込みにより、各２本のリードピン52，62の中途の適宜位置に装着保持させることができる。      
【００３１】
このような接続補助板８の装着は、基板室10内に突出するリードピン52，62に対してなされ、このとき、分岐導体80，80のピン部83，83は、筒部82，82の他側に突出するリードピン52，62と同方向に、これらと略同長に亘って突出する状態としておく。基板室10内に取り付けられる回路基板７は、センサコイル５との接続のための２つの通孔70，70を備え、また温度補償コイル６との接続のための２つの通孔71，71を備えており、この回路基板７は、図４に示す如く、リードピン52及び対応する分岐導体80のピン部83に通孔70，70を通し、またリードピン62及び対応する分岐導体80の対応するピン部83に通孔71，71を通して基板室10内に固定され、これらの通孔70，70，71，71に半田72を流し込み、センサコイル５及び温度補償コイル６に半田付けにより接続される。
【００３２】
この接続に際し、リードピン52，62と通孔70，71との間に流し込まれる半田72は、夫々の隙間を経て下方に流下し、分岐導体80，80の筒部82，82とリードピン52，62との接続作用もなす。従って、センサコイル５及び温度補償コイル６と回路基板７とは、各別のリードピン52，62と、夫々から分岐された分岐導体80，80のピン部83，83とにより２重に接続されることとなる。この接続は、センサコイル５及び温度補償コイル６と回路基板７との間に前述の如く接続補助板８を介装し、前述した手順を実行することにより簡易に実現することができる。
【００３３】
センサコイル５のリードピン52，52及び温度補償コイル６のリードピン62，62は、回路基板７上の給電回路及び出力処理回路に接続されている。給電回路は、センサコイル５及び温度補償コイル６にコイル電流を流すための回路であり、出力処理回路は、センサコイル５及び温度補償コイル６のインピーダンス変化を出力として取り出す処理を行う回路である。
【００３４】
センサコイル５にコイル電流が流れた場合、Ｕ字形のヨークリング51が磁化され、該ヨークリング51の両端部が対向する検出リング4a，4bに、両者の対向端面に形成された歯の重なり部を通る磁気回路が形成され、この磁気回路の磁気抵抗の変化がセンサコイル５のインピーダンス変化として取り出される。前記歯の重なり幅は、前述の如く回転軸２に加わる回転トルクに応じて増減し、前記磁気回路の磁気抵抗は、重なり幅の増大に応じて小となり、減少に応じて大となるから、センサコイル５のインピーダンス変化に基づいて回転軸２に加わる回転トルクを求めることができる。
【００３５】
温度補償コイル６にコイル電流が流れた場合、検出リング4a及び温度補償リング4cの対向部を通る磁気回路が形成され、この磁気回路の磁気抵抗の変化が温度補償コイル６のインピーダンス変化として取り出される。検出リング4a及び温度補償リング4cの対向部の状態は、前述の如く回転軸２に加わる回転トルクの如何に拘らず一定であり、温度補償コイル６のインピーダンス変化は、回転トルク以外の要因、特に、周辺温度に従って生じるから、このインピーダンス変化を用いてセンサコイル５のインピーダンス変化を補正することにより、周辺温度等の影響による回転トルクの誤差を排除することができる。
【００３６】
本発明に係るトルク検出装置においては、センサコイル５及び温度補償コイル６と回路基板７とが、センサコイル５及び温度補償コイル６に設けられたリードピン52，62と、接続補助板８の分岐導体80，80とにより２重に接続されている。従って、使用状態において加わる外力又は温度変化の影響により一方の接続部に抵抗値の増大が生じた場合においても、他方の接続部により良好な接続状態を確保することができ、前述したトルク検出に支障を来す虞れがなく、例えば、走行中の振動が定常的に加わる条件下にて用いられる電動パワーステアリング装置用のトルク検出装置として有利に使用することができる。
【００３７】
本発明に係るトルク検出装置における２重の接続は、センサコイル５及び温度補償コイル６と回路基板７との間に、複数の分岐導体80，80…を一体に保持する接続補助板８を介装することにより、組立ての手間を増大させることなく簡易に実現することができる。
【００３８】
図５は、本発明の他の実施の形態を示す回路基板７の接続部の拡大断面図である。この実施の形態においては、分岐導体80，80のピン部83，83が、中途に割り溝84，84を設けた割りピンとしてあり、回路基板７に設けた通孔70，71に通したとき、これらの内面に弾接して、所謂、プレスフィットによる接続状態が得られるように構成されている。他の構成については、図４に示す実施の形態と同様であり、対応する構成要素に図４と共通の参照符号を付して説明を省略する。
【００３９】
この実施の形態においては、センサコイル５及び温度補償コイル６と回路基板７が、リードピン52，62の半田付けとピン部83，83のプレスフィットとによる異なる形式にて２重に接続されているから、両方の接続部に同一の原因により接続不良が発生する虞れを軽減することができる。例えば、半田付けされた一方の接続部は、強固な接続状態が得られる反面、外力の作用及び温度変化の繰り返しによる半田72の割れ、脱落に起因する抵抗値の増大が発生する虞れがあるが、この場合においても、プレスフィットによる他方の接続部は良好な接続状態を保つことができ、前述したトルク検出に支障を来す虞れがない。
【００４０】
なお以上の実施の形態においては、ハウジング１に内嵌されたセンサコイル５及び温度補償コイル６をセンサ部として備えるトルク検出装置について説明したが、本発明は、ハウジング内側のセンサ部とハウジング外側の回路基板とが、センサ部に設けたリードピンにより接続してあるトルク検出装置全般に適用可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るトルク検出装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】コイルボビンの外観斜視図である。
【図３】接続補助板の斜視図である。
【図４】回路基板の接続部の拡大断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す回路基板の接続部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ハウジング、２  回転軸、５  センサコイル（センサ部）、６  温度補償コイル
（センサ部）、７  回路基板、８  接続補助板、52，62  リードピン、70，71  通孔、
72  半田、80  分岐導体、81  保持板、82  筒部、83  ピン部
【図１】
2008232922.tif 000003
【図２】
2008232922.tif 000004
【図３】
2008232922.tif 000005
【図４】
2008232922.tif 000006
【図５】
2008232922.tif 000007