(57)【要約】【課題】トルク検出装置のセンサ部及び回路基板のハウジングへの組み付けを容易化すると共に、センサ部と回路基板との接続部の信頼性を高めて、外力の作用による接続不良の発生を防止する。【解決手段】センサハウジング３のセンサ保持孔３２に内嵌保持されるセンサ部としてのセンサコイル１０と、センサハウジング３の内側に設けられた基板室３０内に収容される回路基板５とを、リード１３による接続下にて実施される樹脂成形により、リード１３及び回路基板５の外側を樹脂層１７により被覆して一体化する。【選択図】        図１
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【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部に保持されたセンサ部を前記ハウジングの内側に取付けた回路基板に接続してなり、前記回転軸に加わる回転トルクに応じた前記センサ部の出力を前記回路基板を介して取り出す構成としたトルク検出装置において、
前記回路基板は、前記センサ部との接続下での樹脂成形により、前記センサ部と一体化させてあることを特徴とするトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
操舵のための操舵部材（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、該モータの回転力を舵取機構に伝えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータの駆動制御に用いるべく操舵部材に加えられる回転トルクを検出する必要があり、この検出のために従来から、操舵部材と舵取機構とを連絡する回転軸（コラム軸）の中途に構成されたトルク検出装置が用いられている。
【０００３】
このトルク検出装置は、検出対象となるコラム軸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、操舵のための操舵部材の回転操作がなされたとき、回転トルクの作用による前記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、この相対角変位を媒介として回転トルクを検出する構成としてある。
【０００４】
前記相対角変位の検出は、例えば、第１，第２軸の連結部近傍に検知リングを夫々外嵌固定する一方、コラム軸を支持する筒形をなすハウジングに、前記検知リングの対向部を囲繞するようにセンサコイル（センサ部）を内嵌保持させ、該センサコイルへのコイル電流の通電により検知リングの対向部を通る磁気回路を形成し、回転トルクの作用による第１，第２軸の相対角変位に応じた夫々の検知リングの対向関係の変化を、前記磁気回路の磁気抵抗の増減に伴うセンサコイルのインピーダンス変化として、前記ハウジングの内側に設けた基板室の内部に取付けられた回路基板を介して取り出す構成により実現されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
回路基板が取り付けられる基板室は、ハウジングの内部にセンサコイルを保持べく設けられたセンサ保持孔にリード孔を介して連通されており、センサコイルと回路基板とは、センサコイルから延設され、前記リード孔に挿通されて基板室内に導かれた接続用のリードによって接続されている。
【０００６】
【特許文献１】
特公平７−２１４３３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、以上の如く構成されたトルク検出装置の組み付けは、センサ部としてのセンサコイルをセンサ保持孔の内部に嵌め込み、所定位置に固定保持させる一方、ハウジング外側の基板室に回路基板を取付け、該回路基板と前記センサコイルとを、前述の如くリード孔に挿通させた接続用のリードを介して接続する手順により実現される。
【０００８】
ところが、このような組み付け手順において、前記センサ保持孔の内部に軸長方向一側の開口を経てなされるセンサコイルの嵌め込みと、基板室の内部にハウジングの径方向の外側からなされる回路基板の取付けとが別工程での作業となる上、これらの作業中に、前記リード孔に挿通させた接続用のリードと回路基板との接続作業が必要であり、多くの組み付け工数を要するという問題があった。
【０００９】
また、以上の如く組み付けられたトルク検出装置は、車両の走行に伴う振動等の外力が定常的に加わる過酷な条件下にて使用されるため、この外力の作用により回路基板とセンサコイルとの接続部に経時的な接続不良が発生して、センサコイルの出力の取り出しに支障を来し、正常なトルク検出をなし得なくなる虞れがある。
【００１０】
電動パワーステアリング装置において操舵部材に加えられる回転トルクの検出に用いられるトルク検出装置は、コラム軸に外嵌固定された検知リングと、ハウジングのセンサ保持孔に内嵌保持されたセンサコイルとを備える前述した構成に限らず、種々の構成にて実用化されているが、いずれの構成においても、ハウジングのセンサ保持孔に保持されたセンサ部を、前記センサ保持孔から隔絶された基板室の内部に取付けた回路基板に接続し、前記センサ部の出力を回路基板を介して取り出すようにしてあり、ハウジングへのセンサ部及び回路基板の組み付けを容易化すると共に、センサ部と回路基板との接続部の信頼性を高め、振動等の外力の作用による接続不良の発生を防止することが重要な課題となっている。
【００１１】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トルク検出装置のセンサ部及び回路基板のハウジングへの組み付けを容易化すると共に、センサ部と回路基板との接続部の信頼性を高め、使用時に加わる振動等の外力の作用による接続不良の発生を防止して、長期に亘って高精度のトルク検出が可能となるトルク検出装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本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部に保持されたセンサ部を前記ハウジングの内側に取付けた回路基板に接続してなり、前記回転軸に加わる回転トルクに応じた前記センサ部の出力を前記回路基板を介して取り出す構成としたトルク検出装置において、前記回路基板は、前記センサ部との接続下での樹脂成形により、前記センサ部と一体化させてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、センサ部と回路基板とをリードを介して接続し、この接続状態下にて樹脂成形を実施して回路基板とセンサ部とを一体化し、振動等の外力の作用による接続不良の発生を防止して、長期に亘って高精度のトルク検出を可能とする。このようにセンサ部と一体化された回路基板は、ハウジング内に保持されたセンサ部を支持体として、樹脂成形により補強されたリードを介して支持されるため、基板室内部への回路基板の取付け、及びこの取付けに伴う位置合わせが不要であり、組み付け工数の削減を図ることができる。更に、樹脂成形による回路基板とセンサ部との一体化をハウジングへの組み付け前に実施し、一体化された回路基板及びセンサ部をハウジングに一括して組み付けることにより、組み付け工数の更なる削減を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。本図には、電動パワーステアリング装置への適用例が示されており、トルク検出装置１は、筒形をなすセンサハウジング３の内部に回転自在に支持されたコラム軸（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。
【００１５】
コラム軸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とに分割されている。センサハウジング３の一側に突出する第１軸２１の端部は、図示しない操舵部材に連結され、また第２軸２２の端部は、センサハウジング３の同側に連設された伝動ハウジング４の他側に突出され、図示しない舵取機構に連結されている。
【００１６】
以上の構成により第１軸２１と第２軸２２とは、操舵部材の回転操作によりコラム軸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、操舵のための操舵部材の回転操作が舵取機構に伝えられ、該舵取機構の動作により転舵がなされる。このとき、第１，第２軸２１，２２を連結するトーションバー２０が前記回転トルクの作用により捩れ、第１軸２１と第２軸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操舵部材に加えられる回転トルクを検出することができる。
【００１７】
第１軸２１及び第２軸２２の連結部近傍には、円筒形をなす検知リング１１，１２が夫々外嵌固定されており、略一定のエアギャップを隔てて対向するこれらの検知リング１１，１２の対向端面には、周方向に夫々の半部が対向するように各複数の歯部が並設されている。このような検知リング１１，１２の外側には、センサハウジング３に内嵌保持されたセンサコイル（センサ部）１０が、両リング１１，１２の対向部を囲繞するように配してあり、このような検知リング１１，１２とセンサコイル１０とによりトルク検出装置１が構成されている。
【００１８】
このトルク検出装置１は、センサコイル１０へのコイル電流の通電により検知リング１１，１２の対向端面に形成された前記歯部を通る磁気回路を形成し、操舵トルクの作用による第１軸２１及び第２軸２２の相対角変位を、これらと一体回転する検知リング１１，１２の歯部の対向関係の変化に応じて生じる前記磁気回路の磁気抵抗の増減を利用して検出するものであり、前記センサコイル１０のインピーダンス変化を出力として取り出す構成となっている。
【００１９】
センサハウジング３の内側には、センサコイル１０の保持位置に整合するように基板室３０が一体形成されており、該基板室３０の内部には、給電回路及び出力処理回路が形成された回路基板５が収容されている。センサコイル１０は、周方向外向きに突設された接続用のリード１３を備えており、センサコイル１０と回路基板５とは、センサハウジング３の周壁に形成されたリード孔３１に挿通されたリード１３を介して接続され、センサコイル１０へのコイル電流の給電と、センサコイル１０のインピーダンスの取り出しとは、回路基板５を介して行わせるようになしてある。
【００２０】
センサハウジング３に連設された伝動ハウジング４の内部には、第２軸２２の中途に外嵌固定されたウォームホイール６０と、該ウォームホイール６０の外周の歯部に接線方向から噛合するウォーム６１とを備えるウォームギヤ伝動装置６が構成されている。伝動ハウジング４の外周部には、操舵補助用のモータ７が取付けられ、伝動ハウジング４の内部に延びるモータ７の出力軸は、ウォーム６１の一端に同軸的に連結されている。
【００２１】
操舵補助用のモータ７は、前述の如く構成されたトルク検出装置１による操舵トルクの検出結果に基づいて駆動制御されており、このように駆動されるモータ７の回転は、ウォーム６１及びウォームホイール６０を備えるウォームギヤ伝動装置６による減速を経てコラム軸２（第２軸２２）に伝達され、該コラム軸２の回転が舵取機構に伝達されて、該舵取機構の動作によりなされる転舵が補助される。
【００２２】
本発明に係るトルク検出装置１の特徴は、センサハウジング３に組み付けられるセンサコイル１０と回路基板５との接続構造にある。図２は、センサコイル１０と回路基板５との接続構造を略示する一部破断斜視図である。
【００２３】
本図に示す如くセンサコイル１０は、内向きのコの字形断面を有する磁性材料製の環状のヨーク１４と、該ヨーク１４の凹部内に巻回保持させた巻線１５とを備えており、該巻線１５から延設された接続用のリード１３が、ヨーク１４の径方向外向きに突設されている。なお、センサコイル１０の軸長方向一側には、同様の構成を有する温度補償コイル１６が並設されており、該温度補償コイル１６からも接続用のリード１３が、センサコイル１０のリード１３に近接した位置に突設されている。
【００２４】
回路基板５は、給電及び出力処理のためのプリント回路が形成され、必要な回路部品が実装された樹脂製のプリント基板であり、センサコイル１０及び温度補償コイル１６から突設された接続用のリード１３，１３は、回路基板５に貫通形成された各別の接続孔に挿通され、回路基板５の表面側からのハンダ付けにより、プリント回路の所定位置に接続されている。
【００２５】
図においては、センサコイル１０及び温度補償コイル１６から突設された各一本のリード１３が示されているが、実際には、両コイル１０，１６の夫々から給電及び出力取り出し用の各複数本のリード１３，１３…が突設されており、これらの夫々が回路基板５に接続されている。また図において回路基板５は、単純な平板として示され、プリント回路及び実装部品の図示は省略してある。
【００２６】
このように接続された回路基板５は、接続用のリード１３，１３…を支持脚とし、センサコイル１０を支持体として、該センサコイル１０の外側に所定長離れた位置に支持されるが、本発明においては更に、以上の如くセンサコイル１０に接続された回路基板５に対し．例えば、ＰＢＴ，ＰＰＳ，ＰＡ６，ＰＡ６６，ＰＡ１２等の樹脂による樹脂成形がなされ、該回路基板５の表裏両面及び接続用のリード１３，１３の外側が所定厚さの樹脂層１７により被覆されている。この構成により回路基板５は、センサコイル１０及び温度補償コイル１６と一体化され、前記リード１３，１３…と共に、これらの外側を覆う樹脂層１７を支持脚として支持されることとなる。なお、図示の樹脂層１７は、センサコイル１０及び温度補償コイル１６の外側をも所定厚さに被覆するように形成されている。
【００２７】
このような樹脂成形は、センサハウジング３のセンサ保持孔３２にセンサコイル１０を内嵌保持させ、センサハウジング３の内側の基板室３０に回路基板５を取付けて、これら両者をリード１３により接続した後、センサハウジング３の内部において実施してもよいが、センサハウジング３への組み付け前に回路基板５をセンサコイル１０に接続し、樹脂成形による樹脂層１７によりセンサコイル１０と回路基板５とを予め一体化させておき、この状態でセンサハウジング３に組み付けることも可能である。
【００２８】
図３は、予め一体化されたセンサコイル１０と回路基板５との組み付けが可能となるように構成されたセンサハウジング３の斜視図である。図示の如くセンサハウジング３は、センサコイル１０を保持するセンサ保持孔３２を軸心部に備える円筒形状を有しており、軸長方向の一端部には、伝動ハウジング４との連結のための連結フランジ３３が設けられている。またセンサハウジング３の外周面の一か所には、回路基板５を収容する矩形箱形をなす基板室３０が設けられ、この基板室３０は、周壁を貫通するリード孔３１により内側のセンサ保持孔３２に連通させてある。ここで基板室３０及びリード孔３１は、全幅に亘って伝動ハウジング４との連結側に延長され、同側の連結フランジ３３のフランジ面に開設された開口  ３０ａ，３１ａに夫々連通させてある。
【００２９】
このようなセンサハウジング３に、図２に示す如く一体化されたセンサコイル１０及び回路基板５を組み付ける場合、センサコイル１０をセンサ保持孔３２に内嵌させると同時に、樹脂層１７により覆われた回路基板５及びリード１３をフランジ面に設けた開口  ３０ａ，３１ａを通して基板室３０及びリード孔３１に一括して挿入し、コイル保持孔３２内部の所定位置にセンサコイル１０を位置決め固定すればよく、センサコイル１０及び回路基板５は、図１に示す如くセンサハウジング３に組み付けられる。
【００３０】
このように基板室３０内に組み付けられた回路基板５は、該回路基板５及びリード１３の外側を被覆する樹脂製の樹脂層１７を支持脚とし、センサ保持孔３２に内嵌固定されたセンサコイル１０に弾性的に支持された状態にあり、基板室３０内での回路基板５の固定は不要である。このように支持された回路基板５は、トルク検出装置１が電動パワーステアリング装置に適用され、車両の走行に伴う振動等の外力が定常的に加わる条件下においても、リード１３によるセンサコイル１０との接続状態を良好に保つことができ、経時的な接続不良の発生によりトルク検出に支障を来す虞れを大幅に緩和することができる。
【００３１】
また、樹脂層１７により一体化されたセンサコイル１０と回路基板５とは、センサハウジング３の内部に軸長方向の一側から押し込む手順により容易に組み付けることが可能であり、組み付け工数の大幅な削減を図ることができる。
【００３２】
以上の如き組み付け後に連結フランジ３３のフランジ面に連通する基板室３０及びリード孔３１の開口  ３０ａ，３１ａは、図１に示す如く、連結フランジ３３を介してセンサハウジング３に連結される伝動ハウジング４との間に介装されたスペーサ板８により閉止され、センサハウジング３内部のトルク検出装置１は、伝動ハウジング４内部のウォームギヤ伝動装置６から隔絶される。なおスペーサ板８は、図１に示す如く、第２軸２２の中途を支持する軸受の支持体も兼ねている。
【００３３】
本発明に係るトルク検出装置１は、コラム軸２を構成する第１，第２軸の相対角変位をセンサ部としてのセンサコイル１０のインピーダンス変化として取り出す図示の構成に限らず、他の構成により実現することも可能であるが、これらの構成を採用した場合であっても、センサ部と回路基板との前述した接続構造の採用は可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３４】
また以上の実施の形態においては、電動パワーステアリング装置に用いられるトルク検出装置について述べたが、本発明は、種々の産業分野において回転軸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全般に適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るトルク検出装置においては、センサ部と回路基板とを樹脂成形により一体化したから、組み付け工数の削減を図ることができる上、センサ部と回路基板の接続部の信頼性が高められ、振動等の外力の作用による接続不良が発生する虞れが緩和され、長期に亘って高精度のトルク検出が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【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】センサコイルと回路基板との接続構造を略示する一部破断斜視図である。
【図３】予め一体化されたセンサコイルと回路基板との組み付けが可能となるように構成されたセンサハウジングの斜視図である。
【符号の説明】
１    トルク検出装置
２    コラム軸（回転軸）
３    センサハウジング（ハウジング）
５    回路基板
１０    センサコイル（センサ部）
１３    リード
１７    樹脂層
３０    基板室
３１    リード孔
３２    センサ保持孔
【図１】
2004233296.tif 000003
【図２】
2004233296.tif 000004
【図３】
2004233296.tif 000005