JP2008018864A - ステアリングモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコネクタが実装された回路基板をハウジングの内底部に確実にねじ止めすることのできるステアリングモジュールを提供すること。
【解決手段】回路基板２に幅狭部２ａとその両端に連続する幅広部２ｂを形成することにより、これら幅狭部２ａと両幅広部２ｂでステアリングシャフトを挿通するための切欠き８の三方を包囲すると共に、両幅広部２ｂ上に第１ないし第４のコネクタ９〜１２を実装してハウジング１の内底部にねじ止めし、ユニット体７として一体化された舵角センサ３と回転コネクタ４および左右一対のストークスイッチ５，６をハウジング１に組み込んで回路基板２上の対応するコネクタ９〜１２に接続する。そして、ハウジング１の側壁１ｈにスナップ爪１ｉを一体形成し、回路基板２の変形しやすい部位である幅狭部２ａの上面縁部をこのスナップ爪１ｉに係止させた。
【選択図】図５

Description

本発明は、コンビネーションスイッチの外殻をなすハウジングに一対のストークスイッチと回転コネクタおよび舵角センサを組み込んでユニット化したステアリングモジュールに係り、特に、予め回転コネクタと舵角センサを上下２段に積層・一体化した状態でハウジングに組み込むようにしたステアリングモジュールに関するものである。

回転コネクタはハンドルに搭載されたエアーバッグ・インフレータやホーン回路等を車体側に伝達する電気的接続手段として使用されるものであり、ハンドルに連結されて回転するロータ部材と、このロータ部材を回転可能に支持するステータ部材と、これらロータ部材とステータ部材間に画成される環状空間に巻回された可撓性ケーブルとで概略構成されている。また、舵角センサはハンドルの操舵角を検出する回転情報検出手段として使用されるものであり、外周面にコード板を有するロータ部材と、このロータ部材を回転可能に支持するステータ部材と、コード板に対向配置されたフォトインタラプタ等の検出素子とで概略構成されている。

これら回転コネクタと舵角センサはいずれも自動車のステアリング装置に組み込まれて使用されるが、従来より、ステアリング装置に付設されるコンビネーションスイッチのハウジング上面に回転コネクタのステータ部材をねじ等で取付けることにより、回転コネクタとコンビネーションスイッチとを一体化してステアリングモジュールとしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる既知のステアリングモジュールでは、ウインカー動作やワイパー動作を行わせる一対のストークスイッチがハウジングの両側に装着されると共に、該ハウジングの下面に３つのコネクタを実装した回路基板が配設されており、両ストークスイッチの基端部に設けられたコネクタと回転コネクタのステータ部材に設けられた固定側コネクタが回路基板上の各コネクタに対してそれぞれダイレクトカップリングされるようになっている。

一方、後者の舵角センサは回転コネクタと併用されることが多く、従来より、これら回転コネクタと舵角センサとを予め上下２段に積層・一体化してユニット体に組み立てておき、このユニット体の状態でステアリング装置へ組み込むようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。かかる従来技術では、回転コネクタと舵角センサの両ロータ部材のいずれか一方に係合突起が設けられると共に、いずれか他方のロータ部材に係合溝が設けられており、回転コネクタと舵角センサとをユニット化する場合は、互いのロータ部材の端面どうしを接合させて係合突起を係合溝に挿入することにより、両ロータ部材を同軸上で連結した状態で互いのステータ部材どうしをねじ止め等で固定するようにしている。したがって、この特許文献２に開示された技術を上記特許文献１に開示されたステアリングモジュールに適用し、回転コネクタと舵角センサとを一体化したユニット体の状態でコンビネーションスイッチのハウジングに組み込むようにすれば、ユニット体をハウジングに組み込んだ時点で回転コネクタと舵角センサの各固定側コネクタを回路基板上の対応するコネクタに接続することができる。
特開平１０−１７２７０５号公報 特開平１１−１３５２２１号公報

ところで、前述したように回転コネクタと舵角センサをユニット化した状態でハウジングに組み込むようにしたステアリングモジュールでは、回路基板上に実装されるコネクタの数が左右のストークスイッチと回転コネクタおよび舵角センサに対応して４個に増えるため、回路基板をハウジングの内底面にねじ止めするのに必要な取付スペースが各コネクタの実装スペースや引回し用の配線パターン等によって大きく制約を受けることになる。このような理由から、回路基板をできるだけ少ない本数のねじを用いてハウジングに固定することが要望されるが、回路基板自体の剛性はそれ程高いものではなく、特に、切欠部のように局部的に変形しやすい部位を持つ回路基板が使用された場合、回路基板のねじ止め箇所から離れた部位が外部振動を受けてガタ付きやすくなるため、当該部位に実装された回路部品の半田付け箇所に大きなストレスがかかり、半田の破損や回路部品の脱落といった接続の信頼性を低下させることが懸念される。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数のコネクタが実装された回路基板をハウジングの内底部に確実にねじ止めすることのできるステアリングモジュールを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、上面を開口すると共に中央部にステアリングシャフトが挿通される貫通孔を有するハウジングと、このハウジングの両側部に装着された一対のストークスイッチと、前記ハウジングの上面開口から挿入されて前記貫通孔の周囲の内底面に配設された回路基板と、この回路基板の上方に配設された舵角センサと、この舵角センサの上方に配設された回転コネクタとを備え、前記回転コネクタと前記舵角センサが互いのロータ部材を同軸上に連結した状態で一体化されていると共に、前記回路基板上に実装された複数のコネクタに前記両ストークスイッチと前記舵角センサおよび前記回転コネクタがそれぞれ接続されているステアリングモジュールにおいて、前記回路基板に前記コネクタが実装された一対の幅広部とこれら幅広部を橋絡する幅狭部とを形成し、これら両幅広部を前記ハウジングの内底部にねじ止めすると共に、前記幅狭部を前記ハウジングの側壁に一体形成した弾性係止部に係止する構成とした。

このように構成されたステアリングモジュールでは、回路基板に形成された一対の幅広部をハウジングの内底部にねじ止めすることにより、予めユニット化された回転コネクタと舵角センサおよび左右一対のストークスイッチをそれぞれ両幅広部上に実装された複数のコネクタに接続することができると共に、これら幅広部を橋絡する幅狭部をハウジングの側壁に一体形成された弾性係止部に係止することにより、回路基板の変形しやすい幅狭部が外部振動に起因してガタ付くことを防止できるため、少ない本数のねじを使用して回路基板をハウジングの内底部に確実に固定して接続の信頼性を高めることができる。

上記の構成において、ハウジングの側壁に一体形成された弾性係止部が回路基板の挿入方向に沿って片持ち梁状に延びるスナップ爪からなり、このスナップ爪の下端に回路基板の幅狭部の上面縁部が係止されるようにすると、ハウジング内に挿入した回路基板の幅狭部をスナップ爪に当接させて該スナップ爪を外側へ変形させた後、さらに回路基板をハウジング内に挿入することによって、スナップ爪が弾性復帰して幅狭部の上面縁部に係止されるため、回路基板をハウジング内に簡単に組み込むことができて好ましい。

この場合において、ハウジングの内底面に回路基板の挿入量を規定する受部を突出形成し、ハウジング内に挿入された回路基板の幅狭部の縁部がスナップ爪と受部によって板厚方向に挟持されるようにすると、回路基板の幅狭部のガタ付きをより確実に防止することができて好ましい。

本発明のステアリングモジュールは、回路基板に形成された一対の幅広部とこれら幅広部を橋絡する幅狭部によってステアリングシャフトを挿通するための切欠きの三方が包囲されており、これら幅広部上に複数のコネクタを実装してハウジングの内底部にねじ止めするように構成されているため、予めユニット化された回転コネクタと舵角センサおよび左右一対のストークスイッチをハウジングに組み込んで両幅広部上の対応するコネクタに接続することができると共に、幅狭部をハウジングの側壁に一体形成された弾性係止部に係止することにより、回路基板の変形しやすい幅狭部が外部振動に起因してガタ付くことを防止できるため、少ない本数のねじを使用して回路基板をハウジングの内底部に確実に固定して接続の信頼性を高めることができる。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るステアリングモジュールの分解斜視図、図２は該ステアリングモジュールに備えられるハウジングの斜視図、図３は該ハウジングに回路基板を組み込んだ状態を示す斜視図、図４は図３に対応する平面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は該ハウジングにユニット体を組み込む状態を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態例に係るステアリングモジュールは、合成樹脂製のハウジング１と、ハウジング１の内底面に配設された回路基板２と、回路基板２の上方に配設された舵角センサ３と、舵角センサ３の上方に配設された回転コネクタ４と、ハウジング１の左右両側部に装着された一対のストークスイッチ５，６とで構成されており、後述するように、舵角センサ３と回転コネクタ４は上下２段に積層・一体化されたユニット体７として取り扱われるようになっている。

ハウジング１は自動車のステアリングコラムに固定されてコンビネーションスイッチの外殻をなすものであり、図２に示すように、このハウジング１は上面を開口した有底箱形状に成形されている。ハウジング１の内底面中央部には貫通孔１ａが穿設されており、この貫通孔１ａにステアリングシャフトが挿通されるようになっている。ハウジング１の短手方向に沿う両側面は挿入口１ｂとして開口しており、これら両挿入口１ｂの内壁面には水平方向へ延びるガイド溝１ｃが形成されると共に、両挿入口１ｂの内底面入口には突起１ｄを有するボス１ｅがそれぞれ形成されている。ハウジング１の上端面には一対のガイドピン１ｆと３本の支柱１ｇが立設されており、これら両ガイドピン１ｆは貫通孔１ａを介して約１８０度の対向位置にある。また、ハウジング１の長手方向に沿う一方の側面１ｈには弾性係止部としてのスナップ爪１ｉが一体形成されており、このスナップ爪１ｉは側面１ｈの上方から下方へ向かって片持ち梁状に延びている。スナップ爪１ｉの両側と下側は連続的に切欠かれているため、スナップ爪１ｉは上側の固定端を支点として弾性変形可能である。ハウジング１の内底面と側面１ｈのコーナ部には受部１ｊが突出形成されており、この受部１ｊの上面はスナップ爪１ｉの下端よりもハウジング１の奥側（下方）に位置している。前述した両ボス１ｅとこの受部１ｊは同一平面内に位置しており、回路基板２はこれら両ボス１ｅと受部１ｊとで３点支持されるようになっている。さらに、ハウジング１には一方の挿入口１ｂの背面から内方に向かって突出するガイド壁１ｋが一体形成されている。このガイド壁１ｋは側面１ｈと平行に延びる板状片であり、図４に示すように、これらガイド壁１ｋと側面１ｈとの間には挿入空間Ｓが画成されている。

回路基板２は幅狭部２ａの両側に幅広部２ｂが連続する形状をしており、これら幅狭部２ａと両幅広部２ｂで包囲された切欠き８にステアリングシャフトが挿通されるようになっている。両幅広部２ｂの縁部には取付孔２ｃと位置決め孔２ｄが形成されており、また、両幅広部２ｂには片側について２個、合計で４個のコネクタ９，１０，１１，１２が実装されている。説明の都合上、各コネクタ９，１０，１１，１２を第１ないし第４のコネクタと呼ぶと、第１のコネクタ９と第２のコネクタ１０は回路基板２の対角線上の隅部に位置し、第３のコネクタ１１と第４のコネクタ１２は回路基板２の長手方向の両端部に位置している。さらに、回路基板２の幅狭部２ａと両幅広部２ｂには抵抗やコンデンサ等の電気部品１３が実装されており、図示せぬが、これら幅狭部２ａと両幅広部２ｂには引き回し用の配線パターンも形成されている。

図３と図４に示すように、回路基板２の両幅広部２ｂはねじ１４を用いてハウジング１の内底面にネジ止めされており、回路基板２の幅狭部２ａの上面縁部はハウジング１の側面１ｈに形成されたスナップ爪１ｉに係止されている。これにより第１のコネクタ９が挿入空間Ｓの真下に配置されると共に、第２のコネクタ１０が切欠き８（貫通孔１ａ）を介して第１のコネクタ９と対向する位置に配置され、かつ、第３および第４のコネクタ１１，１２がそれぞれ挿入口１ｂの入り口付近に配置される。このように２本のねじ１４を用いて回路基板２をハウジング１の内底面に固定する場合、まず、回路基板２をハウジング１の上面開口から内底面に向かって挿入すると、その挿入途中で幅狭部２ａの外縁部が側面１ｈから突出するスナップ爪１ｉの下端に当接する。この状態で回路基板２をさらに下方へ押し込むと、スナップ爪１ｉは図５の２点鎖線で示すように外側へ弾性変形し、幅狭部２ａの下面がハウジング１の受部１ｊに突き当たった時点で、スナップ爪１ｉが元位置に弾性復帰して幅狭部２ａの上面縁部に係止されるため、幅狭部２ａは受部１ｊとスナップ爪１ｉに挟持された状態となる。このとき、回路基板２はハウジング１の内底面から突出する両ボス１ｅと受部１ｊによって３点支持されると共に、両幅広部２ｂに形成された一対の位置決め孔２ｄがハウジング１の対応する突起１ｄに挿入されるため、回路基板２をハウジング１の内底面の所定位置に組み込むことができる。しかる後、両幅広部２ｂに形成された取付孔２ｃにねじ１４を挿入して締め付けることにより、回路基板２をハウジング１の内底面に固定することができると共に、ねじ止め箇所から離れた幅狭部２ａもスナップ爪１ｉによって係止することができる。

舵角センサ３はハンドルの操舵角を検出する回転情報検出手段として使用されるものであり、この舵角センサ３は、外周面に図示せぬコード板を有する中空軸構造のロータ部材３ａと、このロータ部材３ａを回転可能に支持するステータ部材３ｂと、このステータ部材３ｂの内部に収納された図示せぬ検出素子等を備えており、ステータ部材３ｂの下面には外部接続用の固定側コネクタ３ｃが設けられている（図６参照）。回転コネクタ４はハンドルに搭載されたエアーバッグ・インフレータやホーン回路等を車体側に伝達する電気的接続手段として使用されるものであり、この回転コネクタ４は、ハンドルに連結され
る中空軸構造のロータ部材４ａと、このロータ部材４ａを回転可能に支持するステータ部材４ｂと、これらロータ部材４ａとステータ部材４ｂの内部に収納・巻回された図示せぬ可撓性ケーブルとを備えており、ステータ部材４ｂの外周面には下方へ延びる外部接続用の固定側コネクタ４ｃが設けられている。また、ステータ部材４ｂの外周面から突出する鍔部には、ハウジング１のガイドピン１ｆに挿入される一対のガイド孔４ｄと、ハウジング１の支柱１ｇにねじ止めされる３つの取付孔４ｅが穿設されている。なお、図示省略されているが、この回転コネクタ４にはロータ部材４ａの自由な回転を阻止するストッパ部材が装着されており、ロータ部材４ａをハンドルに連結するまで、該ストッパ部材によってロータ部材４ａが回転中立位置に保持されるようになっている。

これら舵角センサ３と回転コネクタ４は、互いのロータ部材３ａ，４ａを同軸上で連結すると共に、互いのステータ部材３ｂ，４ｂどうしをスナップ止めやねじ止め等で固定することにより、予め上下２段に積層・一体化された１つのユニット体７として取り扱われる。このユニット体７の状態において、下段側の舵角センサ３に設けられた固定側コネクタ３ｃはユニット体７の下面に位置して上方から見えないが、上段側の回転コネクタ４に設けられた固定側コネクタ４ｃは舵角センサ３のステータ部材３ｂの外側を通って下方へ延びている。そして、このユニット体７をハウジング１の上面開口から挿入して内部に組み込むことにより、回転コネクタ４の固定側コネクタ４ｃと舵角センサ３の固定側コネクタ３ｃが回路基板２上に実装された第１のコネクタ９と第２のコネクタ１０にそれぞれダイレクトカップリングされ、しかる後、回転コネクタ４の各取付孔４ｅに図示せぬねじを挿入してハウジング１の支柱１ｇにねじ止めすることにより、ユニット体７はハウジング１に固定される。かかるユニット体７の組み込み工程において、図６に示すように、回転コネクタ４の両ガイド孔４ｄがハウジング１のガイドピン１ｆに挿入される直前で、回転コネクタ４の固定側コネクタ４ｃは挿入空間Ｓに挿入されて第１のコネクタ９の上方位置にあり、舵角センサ３の固定側コネクタ３ｃも第２のコネクタ１０の上方位置にあるが、ガイド孔４ｄがガイドピン１ｆに挿入された時点で、ユニット体７は一対のガイドピン１ｆによって平面方向に位置決めされると共に、固定側コネクタ４ｃがガイド壁１ｋに沿って挿入空間Ｓ内を下降することよって回転方向にも位置決めされる。したがって、この状態でユニット体７をハウジング１の内部に押し込むことにより、回転コネクタ４の固定側コネクタ３ｃと舵角センサ３の固定側コネクタ３ｃをそれぞれ第１のコネクタ９と第２のコネクタ１０の適正位置に確実に導くことができ、接続ピンの変形等を含むコネクタの損傷を防止することができる。

一方のストークスイッチ５はワイパー動作等を行うワイパースイッチであり、他方のストークスイッチ６はウインカー動作等を行うターンシグナルスイッチである。これらストークスイッチ５，６の基部側面には水平方向に延びるガイド突起５ａ，６ａが形成されており、図示せぬが、両ストークスイッチ５，６の基部下面には外部接続用のコネクタが設けられている。そして、両ストークスイッチ５，６の基部をハウジング１の両側外方から挿入口１ｂ内に挿入し、ガイド溝１ｃによってガイド突起５ａ，６ａを挿入方向へ案内することにより、両ストークスイッチ５，６がハウジング１の左右両側部に装着されると共に、両ストークスイッチ５，６の図示せぬコネクタが回路基板２上の第３および第４のコネクタ１１，１２にそれぞれダイレクトカップリングされる。

このようにハウジング１にユニット体７（舵角センサ３と回転コネクタ４）と一対のストークスイッチ５，６を一体化したステアリングモジュールは、ハウジング１をステアリングコラムに固定すると共に回転コネクタ４のロータ部材４ａをハンドルに連結した状態で自動車のステアリング装置に組み込まれ、その時点で回転コネクタ４から前述したストッパ部材を取り外すことにより、舵角センサ３と回転コネクタ４のロータ部材３ａ，４ａはステータ部材３ｂ，４ｂに対して回転自在となる。したがって、使用に際して運転者がハンドルを時計または反時計方向へ回転操作すると、ハンドルの回転に連動して両ロータ部材３ａ，４ａが一体的に回転し、回転コネクタ４と舵角センサ３がそれぞれ動作される。すなわち、回転コネクタ４については、ロータ部材４ａが回転することによって図示せぬ可撓性ケーブルが巻き締めあるいは巻き戻され、舵角センサ３についてはロータ部材３ａが回転することによって図示せぬ検出素子から回転量の検出信号が出力される。

このように本実施形態例に係るステアリングモジュールは、回路基板２に形成された一対の幅広部２ｂとこれら幅広部２ｂを橋絡する幅狭部２ａによってステアリングシャフトを挿通するための切欠き８の三方が包囲されており、これら幅広部２ｂ上に第１ないし第４のコネクタ９，１０，１１，１２を実装してハウジング１の内底部にねじ止めするようにしたので、ユニット体７として一体化された舵角センサ３と回転コネクタ４や左右一対のストークスイッチ５，６をハウジング１に組み込んで回路基板２上の対応するコネクタ９〜１２に接続することができると共に、ハウジング１の側壁１ｈにスナップ爪１ｉを一体形成し、回路基板２の変形しやすい部位である幅狭部２ａの上面縁部をこのスナップ爪１ｉに係止させたので、幅狭部２ａが外部振動に起因してガタ付くことを防止できる。したがって、少ない本数（本実施形態例では２本）のねじ１４を用いたにもかかわらず、回路基板２をハウジング１の内底部に確実に固定して接続の信頼性を高めることができる。また、ハウジング１の内底面と側壁１ｈとのコーナ部に受部１ｊが突出形成されており、この受部１ｊの上面をスナップ爪１ｉの下端よりもハウジング１の奥側（下方）に位置させたので、回路基板２の幅狭部２ａのガタ付きを防止することができる。さらに、ハウジング１の内底面にスナップ爪１ｉの下端に対向するように受部１ｊを突出形成すると、これらスナップ爪１ｉと受部１ｊによって回路基板２の幅狭部２ａを板厚方向に挟持できるので、回路基板２の幅狭部２ａのガタ付きをより効果的に防止することができる。

本発明の実施形態例に係るステアリングモジュールの分解斜視図である。 該ステアリングモジュールに備えられるハウジングの斜視図である。 該ハウジングに回路基板を組み込んだ状態を示す斜視図である。 図３に対応する平面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 該ハウジングにユニット体を組み込む状態を示す説明図である。

符号の説明

１ ハウジング
１ａ 貫通孔
１ｂ 挿入口
１ｃ ガイド溝
１ｄ 突起
１ｅ ボス
１ｆ ガイドピン
１ｇ 支柱
１ｈ 側面
１ｉ スナップ爪
１ｊ 受部
１ｋ ガイド壁
２ 回路基板
２ａ 幅狭部
２ｂ 幅広部
２ｃ 取付孔
２ｄ 位置決め孔
３ 舵角センサ
３ａ ロータ部材
３ｂ ステータ部材
３ｃ 固定側コネクタ
４ 回転コネクタ
４ａ ロータ部材
４ｂ ステータ部材
４ｃ 固定側コネクタ
４ｄ ガイド孔
４ｅ 取付孔
５，６ ストークスイッチ
７ ユニット体
８ 切欠き
９ 第１のコネクタ
１０ 第２のコネクタ
１１ 第３のコネクタ
１２ 第４のコネクタ
１３ 電気部品
１４ ねじ
Ｓ 挿入空間

Claims (3)

1. 上面を開口すると共に中央部にステアリングシャフトが挿通される貫通孔を有するハウジングと、このハウジングの両側部に装着された一対のストークスイッチと、前記ハウジングの上面開口から挿入されて前記貫通孔の周囲の内底面に配設された回路基板と、この回路基板の上方に配設された舵角センサと、この舵角センサの上方に配設された回転コネクタとを備え、前記回転コネクタと前記舵角センサが互いのロータ部材を同軸上に連結した状態で一体化されていると共に、前記回路基板上に実装された複数のコネクタに前記両ストークスイッチと前記舵角センサおよび前記回転コネクタがそれぞれ接続されているステアリングモジュールであって、
   前記回路基板に前記コネクタが実装された一対の幅広部とこれら幅広部を橋絡する幅狭部とを形成し、これら両幅広部を前記ハウジングの内底部にねじ止めすると共に、前記幅狭部を前記ハウジングの側壁に一体形成した弾性係止部に係止したことを特徴とするステアリングモジュール。
2. 請求項１の記載において、前記弾性係止部が前記回路基板の挿入方向に沿って片持ち梁状に延びるスナップ爪からなり、このスナップ爪の下端に前記幅狭部の上面縁部が係止されることを特徴とするステアリングモジュール。
3. 請求項２の記載において、前記ハウジングの内底面に前記回路基板の挿入量を規定する受部を突出形成し、前記幅狭部の縁部が前記スナップ爪と前記受部によって板厚方向に挟持されていることを特徴とするステアリングモジュール。
   

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