CN101100196A - 车辆用操舵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用操舵装置(1)，其具有：与操舵构件(2)连接的转向轴(3)、以及支承转向轴(3)的筒状转向柱(15)，其中所述转向轴(3)可旋转。基于由力矩传感器(12)检测的操舵力矩，电动机(14)产生动力。电动机(14)包括同轴环绕转向轴(3)且与转向轴(3)可以一同旋转的筒状的转子芯(30)。在转子芯(30)的径向内侧，配置有所述力矩传感器(12)的至少一部分。

Description

车辆用操舵装置

技术领域

本发明涉及车辆用操舵装置。

背景技术

作为汽车用操舵装置，众所周知的是具备用于检测向操舵构件输入操舵力矩的力矩传感器和基于上述操舵力矩产生动力的电动机的电动动力转向装置。

例如，在文献1(日本专利文献特开2006-46376号公报)中，公开有具有电动机、和将电动机的输出放大并传递给转向轴的减速机的电动动力转向装置。减速机的一部分与转向轴同轴设置，电动机配置于减速机附近。

另外，在文献2(日本专利文献特开2005-145436号公报)中，公开有具有和转向轴同轴设置的电动机的电动动力转向装置。电动机的输出直接地传递给转向轴，力矩传感器在电动机架外与转向轴同轴配置。

在文献2所述的电动动力转向装置中，由于将减速机淘汰，因此具有在转向轴的径向能够使装置小型化的特征。

但是，由于将减速机淘汰，因此高输出需要大型电动机。其结果，存在电动动力转向装置在转向轴的轴向大型化的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种在转向轴的径向及轴向小型化的车辆用操舵装置。

用于实现上述目的的本发明的优选方式为提供一种车辆用操舵装置，其具有与操舵构件连接的转向轴、和支承所述转向轴并能够确保其旋转的筒状的转向柱。上述车辆用操舵装置具备：用于检测输入所述操舵构件的操舵力矩的力矩传感器、和基于通过所述力矩传感器检测的操舵力矩产生动力的电动机。所述电动机包括环状的转子及环状的定子。所述转子包括同轴环绕所述转向轴并且能够与所述转向轴的一部分一起旋转的环状的转子芯。在所述转子芯的径向内侧，配置有所述力矩传感器的至少一部分。

根据本方式，通过将在转向轴的轴向占有一部分空间的力矩传感器配置于电动机的内部空间的一部分、即收容空间内，可以使装置在轴向小型化。由此，可以确保碰撞吸收机构的吸收行程为所希望的量。

对于力矩传感器，既可以一部分配置在收容空间内，也可以其全部配置在收容空间内。在可以使装置进一步在轴向小型化这一点上，优选将力矩传感器整体配置于收容空间内。

附图说明

图1是示意性表示作为本发明一实施例的车辆用操舵装置的电动动力转向装置的概略结构的剖面图。

图2是表示设置于电动动力转向装置上的电动机及其附近的放大剖面图。

具体实施方式

下面，参照附图对该发明的实施例进行具体的说明。

图1是示意性表示作为本发明一实施例的车辆用操舵装置的电动动力转向装置1的概略结构的剖面图。图2是表示设置于电动动力转向装置1上的电动机14及其附近的放大剖面图。

参照图1及图2，电动动力转向装置1具有：方向盘等操舵构件2、与操舵构件2连接的转向轴3、通过未图示的中间轴与转向轴3连接的例如齿轮齿条机构等转向机构4。

转向轴3包括：筒状的上轴5、筒状的下轴6、筒状的输入轴7及筒状的输出轴8。这些轴5、6、7、8配置于同一轴线上。

下轴6的一部分与上轴5的一部分的内周嵌合。上轴5及下轴6沿转向轴3的轴向X1可以相对移动且可以一起旋转地连接。

输入轴7的一部分与输出轴8的一部分的内周嵌合。输入轴7及输出轴8通过插通两轴7、8内部的扭杆9可相对旋转地连接。

具体而言，扭杆9的一侧的端部9a通过沿转向轴3的径向Y1贯通该一侧的端部9a及输入轴7的销10与输入轴7连接。扭杆9的另一侧的端部9b通过沿径向Y1贯通该另一侧的端部9b及输出轴8的销11与输出轴8连接。

另外，在输入轴7及输出轴8的嵌合部的周围，力矩传感器12与两轴7、8同轴配置。力矩传感器12基于按照两轴7、8的相对旋转量而变化的磁阻来检测输入操舵构件2的操舵力矩。力矩传感器12被收容在筒状的传感器罩体13内。另外，作为力矩传感器而言，其他种类的传感器也可以。

另外，输入轴7的一部分嵌合于下轴6的内部。下轴6及输入轴7通过销10连接。即，下轴6、输入轴7及扭杆9通过共用的销10连接。

沿转向轴3且在转向轴3的周围配置有：用于向转向轴3传递动力的电动机14、支承转向轴3的筒状转向柱15。其中转向轴3能够旋转。

在本实施例中，作为电动机14使用无刷电动机。电动机14基于由力矩传感器12检测的操舵力矩而产生动力。电动机14与转向轴3同轴连接。电动机14产生的动力对转向轴3直接传递。

转向柱15通过多个轴承16a、16b、16c、16d来支承转向轴3，转向轴3可旋转。转向柱15由筒状的套17和作为电动机14的一部分的圆筒状的电动机架18构成。

套17包括互相嵌合的筒状的上部套19及下部套20。上部套19通过轴承16a支承上轴5，上轴5可以旋转且在轴向X1上可与上部套19一起移动。即，操舵构件2、上轴5及上部套19在轴方向X1可以一起移动。

另外，下部套20的一部分嵌合于上部套19的内周。上部套19例如在车辆碰撞时，相对于下部套20沿轴向X1移动，由此，吸收上述碰撞产生的冲击。

具体而言，在上部套19的内周形成有多个铆接突起(未图示)。这些铆接突起与下部套20的外周铆接在一起。车辆碰撞(1次碰撞)后，驾驶者与操舵构件2碰撞(2次碰撞)时，由驾驶者施加给操舵构件2的冲击被两套19、20的向轴向X1的相对移动产生的阻力而吸收。

电动机架18具有一端开放的圆筒状主体部21和封闭主体部21的一端的环状盖构件22。

主体部21包括：作为筒状部的外筒部24、以及从外筒部24的第一端部241向径向Y1内侧延伸设置的环状端壁23。在端壁23的中央部设置有从端壁23的内周向轴向X1下方(转向机构4侧)延伸设置的内筒部23a。上述传感器罩体13与在端壁23上设置的内筒部23a的内周例如通过压入而连接。上述盖构件22封闭外筒部24的第二端部242。

另外，下部套20嵌合于比端壁23更突出于操舵构件2侧的传感器罩体13的端部26。下部套20的端部25与设置于传感器罩体13的端部26上的环状台肩部27突出抵接。由此，可以确实地限制下部套20相对于传感器罩体13的向轴向X1下方的移动。

另外，电动动力转向装置1通过固定于上部套19上的安装构件50和固定于电动机架18上的安装构件51而安装在车身的局部B上。安装在上部套19上的安装构件50包括可以断裂的合成树脂制销(未图示)。

因此，例如在上述二次碰撞时，如果规定值以上的冲击施加给安装构件50，则上述合成树脂制的销断裂，从而解除上部套19和车身局部B的固定。其结果，操舵构件2、上轴5及上部套19可以相对于车身局部B沿轴向X1移动。

下面，参照图2对电动机14的结构进行详细说明。

电动机14具有：与输出轴8可以一同旋转地连接的圆筒状的转子28、沿径向Z1相隔规定间隔环绕转子28的圆筒状定子31、以及作为用于检测转子28的旋转位置的旋转位置检测构件的解析器32。转子28及定子31被收容在上述电动机架18内。

转子28具有筒状的例如圆筒状的转子芯30和保持在转子芯30的外周上的多个永久磁石29。多个永久磁石29沿转子芯30的周向互相隔开间隔且在转子芯30的外周上被保持为能够一同旋转。转子28的外周成为N极及S极沿周向交替变换的磁极。

转子芯30沿转子芯30的径向Z1隔开规定间隔环绕输入轴7及输出轴8。在转子芯30的径向Z1内侧形成环绕两轴7、8的环状的收容空间S1。即，收容空间S1在作为转向轴3的外周的两轴7、8的外周和转子芯30的内周30a之间形成。

在收容空间S1内，收容上述力矩传感器12的至少一部分，优选整体被收容。另外，在收容空间S1内配置有可一同旋转地连接转子芯30及输出轴8的环状连接构件33和上述解析器32的至少一部分。

具体而言，连接构件33沿轴向X1配置于力矩传感器12和解析器32之间。解析器32隔着连接构件33而配置于力矩传感器12的相反侧。

即，收容空间S1包括沿转向轴3的轴向X1而配置在隔着连接构件33的两侧的第一空间S11及第二空间S12。

上述力矩传感器12的至少一部分被收容在上述第一空间S11内，上述解析器32的至少上述一部分被收容在上述第二空间S12内

连接构件33为具有规定厚度的环状。在连接构件33的内周和外周之间设置有多个作为减轻重量部的减轻重量孔34。连接构件33及输出轴8例如通过压入而可一同旋转地连接。连接构件33及转子芯30例如通过压入而可一同旋转地连接。因此，转子芯30及输出轴8通过连接构件33可一同旋转地连接。

另外，转子芯30由阻止电磁干扰的通过的电磁屏蔽材料形成。因此，在转子芯30的周围配置的电子部件(未图示)等产生的电磁干扰不能通过转子芯30进入收容空间S1内。即，收容空间S1构成阻止电磁干扰进入的电磁屏蔽空间。由此，在收容空间S1内配置的力矩传感器12能够不受电磁干扰的影响而进行稳定的动作。

作为电磁屏蔽材料，可以列举铁、强磁性铁镍合金以外的高导磁率的金属。通过用铁等电磁屏蔽材料形成转子芯30，并且将转子芯30的径向Y1的厚度设定为规定的厚度，可以高效地阻止电磁干扰的进入。

定子31具有环状的定子芯35、和卷缠在该定子芯35上的线圈(未图示)。定子芯35例如通过压嵌而固定在电动机架18的外筒部24内。

解析器32包括：和输出轴8可以一同旋转地连接的作为可动部的环状的解析器转子36、沿解析器转子36的径向隔开规定的间隔且作为包围解析器转子36的环状解析器定子37。解析器定子37被保持在设置于盖构件22的中央部的筒状部38上。解析器转子36在轴向X1且与解析器定子37对应的位置与输出轴8连接。

具体而言，筒状部38向轴向X1上方延伸。在筒状部38的内周设置有轴承保持部39和解析器定子保持部40。解析器定子37被保持在解析器定子保持部40上。输出轴8通过保持在轴承保持部39上的轴承16b和保持在传感器罩体13的内周上的轴承16c而被可旋转地支承。另外，筒状部38的一部分配置在收容空间S1内。

在组装电动机14时，首先组装将解析器定子37及轴承16b装配到盖构件22上的组件(subassembly)SA。其次，一边将轴承16b嵌合于输出轴8上，一边将组件SA的盖构件22固定在主体部21上。接着，解析器转子36被嵌合在输出轴8上之后，封闭筒状部38的一端的罩41例如通过螺栓42固定在筒状部38上。

如上所述，在本实施例中淘汰了减速机，使电动机14与转向轴3同轴连接，因此可以使电动动力转向装置1在径向Y1小型化。另外，由于将力矩传感器12配置在电动机14的内部空间的局部、即收容空间S1内，因此可以使电动动力转向装置1在轴向X1小型化。由此，可以确保碰撞吸收机构能量吸收机构的吸收行程为所希望的量。

另外，由于转子芯30由阻止电磁干扰进入的电磁屏蔽材料形成，因此，配置在收容空间S1内的力矩传感器12能够不受转子芯30的周围产生的电磁干扰的影响而进行稳定的动作。

在上述实施例中，对车辆用操舵装置是电动动力转向装置1的情况进行了说明，但是在电动动力转向装置1以外的车辆用操舵装置中也可以应用本发明。例如，自动操舵装置以及可变更车轮转舵角相对于操舵构件的操舵角的比的传递比可变操舵装置等也可以应用本发明。

另外，在上述实施例中，对转子芯30和连接构件33分别设置的情况进行了说明，但是转子芯30及连接构件33也可以用单一材料一体形成。

上面，通过具体的实施例详细地说明了本发明，但是，理解了上述内容的本领域技术人员可以容易地考虑其变更、改变及等同物。因此，本发明应设定为与权利要求的范围同等的范围。

本申请与2006年7月3日向日本国特许厅提出的特愿2006-183387号对应，其申请的全部公开内容通过引用而被包括在此。

Claims (9)

1、一种车辆用操舵装置，其特征在于，具有：

与操舵构件连接的转向轴；

用于检测输入所述操舵构件的操舵力矩的力矩传感器；以及

基于由所述力矩传感器检测的操舵力矩而产生动力的电动机；

其中，

所述电动机包括环状的转子及环状的定子，

所述转子包括同轴环绕所述转向轴并且能够与所述转向轴的一部分一起旋转的环状的转子芯，

在所述转向轴的外周和所述转子芯的内周之间，形成有环状的收容空间，

所述力矩传感器的所述至少一部分收容于所述收容空间内。

2.如权利要求1所述的车辆用操舵装置，其中，具备连接所述转向轴及所述转子芯且能够确保其一起旋转的连接构件。

3.如权利要求2所述的车辆用操舵装置，其中，所述连接构件包括减轻重量部。

4.如权利要求1所述的车辆用操舵装置，其中，

所述电动机包括用于检测所述转子芯的旋转位置的旋转位置检测构件，

所述旋转位置检测构件的至少一部分收容在所述收容空间内。

5.如权利要求2所述的车辆用操舵装置，其中，

所述连接构件收容在所述收容空间内，

所述收容空间包括沿转向轴的轴方向配置于隔着所述连接构件的两侧的第一空间及第二空间。

6.如权利要求5所述的车辆用操舵装置，其中，

所述电动机包括用于检测所述转子芯的旋转位置的旋转位置检测构件，

所述力矩传感器的所述至少一部分收容在所述第一空间内，

所述旋转位置检测构件的至少一部分收容在所述第二空间内。

7.如权利要求4所述的车辆用操舵装置，其中，

包括支承所述转向轴并能够确保其旋转的筒状的转向柱，

所述转向柱包括筒状的套、以及与所述套同轴连接的筒状的电动机架，

所述旋转位置检测构件包括被支承为能够与转向轴一起旋转的可动部、以及固定在电动机架上的固定部。

8.如权利要求7所述的车辆用操舵装置，其中

所述电动机架包括具有固定所述定子的内周的筒状部、以及封闭筒状部的端部的盖构件，

所述旋转位置检测构件的所述固定部固定在所述盖构件上。

9.如权利要求1至8中任一项所述的车辆用操舵装置，其中，

所述转子芯含有电磁屏蔽材料，

所述收容空间被所述转子芯电磁屏蔽。

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