JP2000190857A - 電動式パワ―ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コラプシブル機構のストロークを十分確保しつ
つも、構成をコンパクト化でき、更に十分な密封機能も
有する電動式パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】ハウジング１と、ハウジング１に挿通され
た出力軸３の外周に嵌合するスリーブ６ｅを備えたトル
ク検出装置６と、トルク検出装置６からの信号に基づい
て、出力軸３に補助操舵力を出力する電動モータと、ス
リーブ６ｅの外周に設けられ、ハウジング１に接続され
るコラムチューブ１ｃ及びフランジ１ｄとの間を密封す
るシール１８とからなるので、トルク検出装置６とコラ
ムチューブ１ｃとの間隔を極力縮めることができ、それ
により構成をよりコンパクトにすることができる。ま
た、フランジ１ｄを鋼製とすれば、シール面の摩耗を極
力抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動式パワーステア
リング装置に関し、特によりコンパクトな電動式パワー
ステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の電動式パワーステアリング装置と
して、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯
車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ステ
アリングホイールに付与された操舵力を補助して、車輪
の操舵を行なうように構成したものが知られている。

【０００３】このような電動式パワーステアリング装置
の一形式においては、ステアリングホイールに連結され
る入力軸と、操舵機構に連結される出力軸とにそれぞれ
連結されたトーションバーを用いて、操舵トルクの検出
を行うようになっている。より具体的には、トーション
バーは、前記ステアリングホイールに付与された操舵ト
ルクに応じて変形するので、かかる変形量を検出するこ
とにより、操舵トルクを正確に検出することができる。
操舵トルクを正確に検出できれば、適切な操舵補助トル
クを出力することが可能となる。

【０００４】このような検出装置としては、たとえば特
開平９−１０１２１２号に開示されているように、付与
された操舵トルクに応じて、ハウジングに設けたコイル
のインピーダンスを変化させ、それに基づき操舵トルク
を検出するようにしたものが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いて、その引例の図１に示すように、右方から延在する
コラムチューブ（図番なし）の近傍で、ハウジング１と
出力軸３との間には、オイルシール１６が配置されてい
る。かかるオイルシール１６は、入力軸２が配設された
空間と、コイルヨーク９Ａ、９Ｂが配設された空間とを
隔離するように機能するものである。

【０００６】ところで、電動式パワーステアリング装置
は、ステアリングシャフトの上端にはステアリングホイ
ールが取り付けられ、出力軸の下端には操舵装置に取り
付けられるものであるから、ステアリングシャフトを含
めたその全長は、車両に応じた所定の長さに設定する必
要がある。しかるに、車両衝突時の衝撃を吸収するため
に、ステアリングシャフトと、パワーステアリング装置
の入力軸とは、衝撃吸収手段としてのコラプシブル機構
を介して連結されるのが一般的である。

【０００７】一般的なコラプシブル機構は、ステアリン
グシャフトと入力軸とを入れ子式に形成し、車両衝突時
に運転者がステアリングホイールにぶつかると、所定の
抵抗を与えながら、ステアリングシャフトが入力軸に沿
って滑動するようになっており、運転者に与える衝撃を
吸収緩和する機能を有する。従って、ステアリングシャ
フトが、少なくとも一定の衝撃を吸収するために必要な
距離（ストロークと称する）だけ滑動できるよう、予め
空間を確保する必要がある。

【０００８】しかしながら、上述した引例（特開平９−
１０１２１２号）においては、コラムチューブとトルク
検出装置のスリーブ８との間にオイルシール１６を設け
ているため、コラムチューブをコイルヨーク９Ａ、９Ｂ
側に接近させて配置することができない。かかる状態
で、ステアリングシャフトの十分なストロークを確保し
ようとすると、ステアリングシャフトを含めた構成全体
の長さが長くなり、車両設計の自由度を低下させること
となる。

【０００９】一方、上述した引例（特開平９−１０１２
１２号）において、オイルシール１６を左方に移動さ
せ、スリーブ８に対して密封することも考えられる。と
ころが、スリーブ８は、非磁性体であるアルミニウム製
であることから、その外周をシール面とすると、摺動す
る部分に早期摩耗の恐れがあり、スリーブ８の交換頻度
が高まって好ましくないという不具合が予想される。

【００１０】更に、ステアリングシャフトの上端近傍に
は、盗難防止用のキーロックカラー（切欠孔）が設けら
れることが多いため、ステアリングシャフトを挿通させ
るようにしてシールを組み付けることが必要となる構成
では、組み付け時にオイルシールのリップ部（内径）が
キーロックカラーに引っかかって、破損する恐れがあ
る。そのため、シール径をステアリングシャフト外径よ
り大きく設定する必要が生じる。ところが、引例の構成
で、オイルシール１６のシール径を大きくすると、出力
軸３も拡径させなくてはならず、トルク検出装置を含め
て構成全体が大型化し好ましくないという不具合も生ず
る。

【００１１】そこで本願発明は、かかる問題点に鑑み、
コラプシブル機構のストロークを十分確保しつつも、構
成をコンパクト化でき、更に十分な密封機能も有する電
動式パワーステアリング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】上記目的を達成すべく、
本願発明の電動式パワーステアリング装置は、ハウジン
グと、前記ハウジングに挿通された回転軸の外周に嵌合
するスリーブを備えたトルク検出装置と、前記トルク検
出装置からの信号に基づいて、前記回転軸に補助操舵力
を出力する電動モータと、前記スリーブ外周に設けら
れ、前記ハウジングに接続されるコラムチューブ部材と
の間を密封する密封手段とからなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本願発明の電動式パワーステアリング装置によ
れば、ハウジングと、前記ハウジングに挿通された回転
軸の外周に嵌合するスリーブを備えたトルク検出装置
と、前記トルク検出装置からの信号に基づいて、前記回
転軸に補助操舵力を出力する電動モータと、前記スリー
ブ外周に設けられ、前記ハウジングに接続されるコラム
チューブ部材との間を密封する密封手段とからなるの
で、前記トルク検出装置と前記コラムチューブ部材との
間隔を極力縮めることができ、それにより構成をよりコ
ンパクトにすることができる。また、コラムチューブ部
材を鋼製とすれば、シール面の摩耗を極力抑えることが
できる。

【００１４】尚、前記密封手段を、芯金と、前記芯金か
ら延在して、前記コラムチューブ部材に当接するリップ
部とを有するように構成すれば、かかる密封効果をより
高めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を、
図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本発明
による第１の実施の形態である電動式のパワーステアリ
ング装置を、ステアリングシャフトと共に示す軸線方向
断面図である。

【００１６】図１において、下方に配置された本体１ａ
と蓋部材１ｂとからなるハウジング１内を、上下に出力
軸３が延在している。ハウジング１の上端は、一対の細
長円管を入れ子式に組み合わせてなるコラムチューブ１
ｃに連結されており、コラムチューブ１ｃ内をステアリ
ングシャフト２０が延在している。ステアリングシャフ
ト２０の上端には、不図示のステアリングホイールが取
り付けられるようになっており、その下端は、コラプシ
ブル機構２１を介して入力軸２の上端に連結されてい
る。尚、ハウジング１はブラケット２３を介して、また
コラムチューブ１ｃはブラケット２４を介して、不図示
の車台に取り付けられるようになっている。

【００１７】コラプシブル機構２１について簡単に説明
する。コラプシブル機構２１は、入力軸２と、これを内
包して嵌合するステアリングシャフト２０との間に、樹
脂材を封入してなる。かかる樹脂材は、操舵力を伝達で
きるように、入力軸２とステアリングシャフト２０とを
一体回転可能に連結している。しかしながら、不図示の
ステアリングホイールから軸線方向に強い衝撃力を受け
た場合、かかる樹脂材は容易に剪断して、入力軸２に沿
ってステアリングシャフト２０が抵抗を受けながら軸線
方向に滑動することを許容するので、それにより衝突時
の衝撃力を緩和吸収できるようになっている。かかる場
合におけるステリングシャフト２０の軸線方向移動可能
量はストローク量と称され、所定の衝撃力を吸収できる
よう、一定値以上の距離を必要とするものである。

【００１８】ステアリングシャフト２０は、軸受２２に
より、コラムチューブ１ｃに対して回転自在に支持され
ており、出力軸３は、軸受１４，１５によりハウジング
１に対して回転自在に支持されている。上端を入力軸２
に、下端を出力軸３に圧入により連結したトーションバ
ー５が、入力軸２内を延在している。

【００１９】出力軸３の上端周囲において、受けたトル
クに比例して弾性変形部材であるトーションバー５がね
じれることに基づき、操舵トルクを検出する検出装置す
なわちトルクセンサ６が設けられている。このトルクセ
ンサ６は、ロータリー式非接触トルクセンサであって、
コイルが巻き付けられる２つのコイルボビン６ａと、コ
イルボビン６ａを内側に収容する円筒状の２つのコイル
ヨーク６ｂと、コイル内に発生した電流を検出する回路
基板６ｃと、出力軸３に取り付けられたスリーブ６ｅと
から構成されている。

【００２０】トルクセンサ６は、トーションバー５のね
じれに基づく入力軸２と出力軸３との相対角度変位を、
所定の磁気回路におけるインピーダンスの変化としてコ
イルにより検出し、電気信号として不図示の制御回路へ
出力するものであり、たとえば特開平９−１０１２１２
号に開示されているので、以下に詳細は記載しない。

【００２１】出力軸３の中央部外周には、ウォームホイ
ール１３が圧入等により固定的に取り付けられている。
ウォームホイール１３は、不図示の電動モータの回転軸
３０に連結されたウォーム３０ａと噛合している。この
電動モータは、不図示の制御回路に連結されているが、
かかる制御回路は、トルクセンサ６の出力や車速等の情
報を入力し、所定の電力を電動モータに供給して適切な
補助トルクを発生させるものである。

【００２２】出力軸３におけるウォームホイール１３の
上側には、上方軸受１４が嵌合し、更に、ウオームホイ
ール１３の下側には下方軸受１５が嵌合している。下方
軸受１５の内輪は、ナット１７を出力軸３に対してねじ
込むことにより、出力軸３に対して取り付けられるよう
になっている。一方、下方軸受１５の外輪は、ロック部
材１９をハウジング１に対してねじ込むことにより、ハ
ウジング１に対して固定されるようになっている。尚、
ロック部材１９は、軸受１４，１５に予圧を付与する機
能も有する。出力軸３の下方端は、ラックアンドピニオ
ン機構など不図示の操舵装置に接続されている。

【００２３】図２は、図１の構成の矢印IIで示す領域を
拡大して示す図である。図２において、上端を入力軸２
の外周に取り付けたトルク検出装置６のスリーブ６ｅ
は、下方部分を出力時３の外周まで延在させており、更
に、その下方部分において周方向に等間隔に形成した開
口６ｆを、コイル６ａに対向させている。

【００２４】コラムチューブ１ｃの下端には、軸線直角
方向に延在する平坦な下面を有する鋼製の円形フランジ
１ｄが、溶接Ｂにより取り付けられている。円形のフラ
ンジ１ｄとハウジング１とが、不図示のボルト等により
締結されることにより、ハウジング１とコラムチューブ
１ｃとが取り付けられることとなる。フランジ１ｄとコ
ラムチューブ１ｃとで、コラムチューブ部材を構成す
る。

【００２５】スリーブ６ｅの外周に、シール１８が取り
付けられている。シール１８は、円筒状の芯金１８ａ
と、芯金１８ａの全面を覆うように形成された樹脂製の
被覆部１８ｂと、外周側の被覆部１８ｂから延在し、上
端をフランジ１ｄの下面に当接させたコーン状のリップ
部１８ｃとから構成されている。

【００２６】次に、本発明による実施の形態の動作につ
き、図１を参照して以下に説明する。車両が直進状態に
あり、図示しないステアリングホイールおよびステアリ
ングシャフト２０を介して、入力軸２に操舵力が入力さ
れていないとすると、トルクセンサ６は出力信号を発生
せず、従って電動モータは補助操舵力を発生しない。

【００２７】車両がカーブを曲がろうとするときに運転
者が不図示のステアリングホイールを操舵すると、操舵
力に応じてトーションバー５がねじれ入力軸２と出力軸
３との間で相対回動が発生する。トルクセンサ６は、こ
の相対回動の方向および量に応じて信号を出力する。こ
の信号に基づき、電動モータは回転して補助操舵力を発
生する。かかる電動モータの回転は、ウォームギヤ機構
により減速されて出力軸３に伝達され、不図示の操舵機
構の動作を支援することとなる。

【００２８】本実施の形態によれば、図１に示すよう
に、キーロックカラー２５が形成されたステアリングシ
ャフト２０の外径Ｄ１は、シール１８が取り付けられる
スリーブ６ｅの外径Ｄ２よりも小さくなっている。従っ
て、シール１８を、ステアリングシャフト２０側から挿
通させて、スリーブ６ｅの外周に取り付けるようにして
も、シール１８がキーロックカラー２５に引っかかる恐
れはなく、シール１８の破損を防止することができる。

【００２９】ところで、シール１８が、従来技術のごと
くリップ部を内周側に有するものであると、挿通時にキ
ーロックカラー２５の引っかかりを避けるため、リップ
部の当たり面をより大径にする必要がある。しかしなが
ら、本実施の形態によれば、シール１８は、リップ部１
８ｃを外周側に設けているので、シール１８を取り付け
るスリーブ６ｅの外径Ｄ２は、ステアリングシャフト２
０の外径Ｄ１よりわずかに大きくするのみで足り、従っ
てトルク検出装置６の構成をよりコンパクトに抑えるこ
とができる。

【００３０】更に、本実施の形態によれば、シール１８
をスリーブ６ｅの外周に取り付けて、シール１８のリッ
プ部１８ｃをフランジ１ｄに当接させるようにしている
ので、ステアリングホイール側から、コラムチューブ１
ｃ内を落下してくる異物の侵入を防止することができ
る。フランジ１ｄは鋼製であるので、リップ部１８ｃが
当接しても早期摩耗の恐れはない。

【００３１】加えて、シール１８は、従来技術のごとく
出力軸３の外周面にリップ部を当接させるものでなく、
スリーブ６ｅの外周に取り付けて、シール１８のリップ
部１８ｃをフランジ１ｄに当接させるものであるので、
フランジ１ｄを、トルク検出装置６側に極力近づけるこ
とができる。従って、構成の全長を同じとした場合に
は、衝突時におけるステアリングシャフト２０のストロ
ーク量を長く確保することができ、一方、ステアリング
シャフト２０のストローク量を同じとした場合には、構
成の全長をより短縮できることとなる。

【００３２】図３は、第２の実施の形態を示す図２と同
様な図である。図３に示す実施の形態が、図２に示す実
施の形態と異なるのは、シールの構成である。それ以外
の構成については共通するため、以下に詳細は記載しな
い。

【００３３】図３において、シール１１８の芯金１１８
ａは、被覆部１１８ｂを上方に突き抜けてなる取り付け
部１１８ｄを形成している。取り付け部１１８ｄは、上
方に向かうにつれテーパ状に縮径している。取り付け部
１１８ｄのテーパ角を、スリーブ６ｅのカシメ角と適宜
対応させれば、スリーブ６ｅとシール１１８との位置決
めを容易に行えると共に、シール１１８の効果的な抜け
止めも達成される。

【００３４】以上、実施の形態を参照して本願発明を詳
細に説明してきたが、本願発明は上記実施の形態に限定
して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で
適宜変更、改良可能であることはもちろんである。たと
えば、出力軸側の構成としては上記実施の形態に関わら
ず、様々な構成が考えられる。また、フランジ１ｄをコ
ラムチューブ１ｃに固定する代わりに、コラムチューブ
１ｃをより大径化し、ハウジング１に嵌合させた上で、
そのコラムチューブ１ｃの内周面に、シール１８のリッ
プ部１８ｃを当接させるようにしても良い。

【００３５】

【発明の効果】本願発明の電動式パワーステアリング装
置によれば、ハウジングと、前記ハウジングに挿通され
た回転軸の外周に嵌合するスリーブを備えたトルク検出
装置と、前記トルク検出装置からの信号に基づいて、前
記回転軸に補助操舵力を出力する電動モータと、前記ス
リーブ外周に設けられ、前記ハウジングに接続されるコ
ラムチューブ部材との間を密封する密封手段とからなる
ので、前記トルク検出装置と前記コラムチューブ部材と
の間隔を極力縮めることができ、それにより構成をより
コンパクトにすることができる。また、コラムチューブ
部材を鋼製とすれば、シール面の摩耗を極力抑えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施の形態である電動式の
パワーステアリング装置を、ステアリングシャフトと共
に示す軸線方向断面図である。

【図２】図１の構成の矢印IIで示す領域を拡大して示す
図である。

【図３】第２の実施の形態を示す図２と同様な図であ
る。

【符号の説明】

１ ハウジング １ｃ コラムチューブ １ｄ フランジ ２ 入力軸 ３ 出力軸 ５ トーションバー ６ トルクセンサ ６ｅ スリーブ １８，１１８ シール １１８ｄ 取り付け部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、 前記ハウジングに挿通された回転軸の外周に嵌合するス
   リーブを備えたトルク検出装置と、 前記トルク検出装置からの信号に基づいて、前記回転軸
   に補助操舵力を出力する電動モータと、 前記スリーブ外周に設けられ、前記ハウジングに接続さ
   れるコラムチューブ部材との間を密封する密封手段とか
   らなることを特徴とする電動式パワーステアリング装
   置。
2. 【請求項２】 前記密封手段は、芯金と、前記芯金から
   延在して、前記コラムチューブ部材に当接するリップ部
   とを有することを特徴とする請求項１に記載の電動式パ
   ワーステアリング装置。