JP2003002214A - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device

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Publication number
JP2003002214A
JP2003002214A JP2001191949A JP2001191949A JP2003002214A JP 2003002214 A JP2003002214 A JP 2003002214A JP 2001191949 A JP2001191949 A JP 2001191949A JP 2001191949 A JP2001191949 A JP 2001191949A JP 2003002214 A JP2003002214 A JP 2003002214A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
housing
shaft
steering shaft
torque sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001191949A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaname Shiroshita
要 城下
Kei Hirose
圭 広瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
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Publication of JP2003002214A publication Critical patent/JP2003002214A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a detection of torque of high accuracy and a stable steering assistance based on this result by eliminating an influence imparted to a torque sensor provided on a midway of a steering shaft by applied force at the time of mounting a housing of the steering shaft to a car body. SOLUTION: A bearing 12 internally fitted to a housing 2 of the steering shaft 1 and supporting the steering shaft 1 at a position apart from the torque sensor 3 is positioned in a longitudinal direction of the shaft by a pair of snap rings 7a, 7b fitted to corresponding positions on the steering shaft 1 and resiliently contacted with both sides of the bearing 12.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、操舵補助力の発生
源として電動モータを用いてなる電動パワーステアリン
グ装置に関する。 【0002】 【従来の技術】舵取り操作のために舵輪(ステアリング
ホイール)に加えられる操舵トルクの検出結果に基づい
て操舵補助用のモータを制御し、該モータの回転力を舵
取機構に加えて操舵を補助する構成とした電動パワース
テアリング装置においては、前記モータの駆動制御に用
いるべく、舵輪に加えられる操舵トルクを検出する必要
があり、この検出は、舵輪と舵取機構とを連絡する操舵
軸の中途に構成されたトルクセンサにより行われてい
る。 【0003】この種のトルクセンサは、従来から種々の
構成にて実用化されており、その内の一つに、本願出願
人による特公平7-214336号公報等に開示されたトルクセ
ンサがある。このトルクセンサは、前記操舵軸を舵輪側
の入力軸と舵取機構側の出力軸とに分割構成し、これら
を細径のトーションバーを介して同軸上に連結して、前
記操舵トルクの作用時に、前記入力軸と出力軸との間に
前記トーションバーの捩れに応じた相対角変位が生じる
ようになすと共に、前記入力軸及び出力軸の連結部位近
傍に各別の円筒体を外嵌固定し、所定のギャップを隔て
て対向するこれらの円筒体の端面に周方向位置が対応す
るように各複数の歯を形成し、これらの歯の対向部を外
側から囲繞するように検知コイルを配してなり、該検知
コイルへのコイル電流の通電時に、前記歯の対向部を通
る磁気回路が形成されるようにしたものである。 【0004】以上の構成により、前記操舵トルクの作用
により入力軸と出力軸との間に相対角変位が生じた場
合、両軸に嵌着された円筒体の端面における歯の対向関
係が変化し、この変化に応じて前記磁気回路の磁気抵抗
が増減するから、前記検知コイルのインピーダンス変化
を出力として取り出すことにより前記操舵トルクを検出
することができる。 【0005】図4は、以上の如きトルクセンサを備える
電動パワーステアリング装置の操舵軸の車両への取付け
状態の説明図である。本図において操舵軸1は、筒形を
なすハウジング2の内部に回動自在に支持されており、
該ハウジング2の中途部及び下端部近傍に夫々設けられ
た固定用のブラケット(上部ブラケット20及び下部ブラ
ケット21)を介して車両のダッシュボードDの下面に支
持されている。 【0006】トルクセンサ3は、図中に破線により示す
如く、ハウジング2の下半部に構成されており、前記操
舵軸1は、トルクセンサ3の両側の軸受10,11と、該ト
ルクセンサ3から上方に離れた位置の軸受12とにより、
前記ハウジング2の内部に支持されている。操舵軸1の
上下端は、ハウジング2の外部に突出させてあり、上方
の突出端には舵輪4が嵌着され、下方への突出端は、ユ
ニバーサルジョイント5を介して図示しない舵取機構に
連結されている。以上の構成により、舵取りのための舵
輪4の回転操作が操舵軸1を介して舵取機構に伝えら
れ、該舵取機構の動作により操舵がなされ、このとき操
舵軸1に加わえられる操舵トルクが前記トルクセンサ3
により検出される。 【0007】ハウジング2の外側には、前記トルクセン
サ3の構成部よりも下位置に操舵補助用のモータMが取
り付けてある。該モータMは、トルクセンサ3による操
舵トルクの検出結果に基づいて回転駆動され、この回転
が、ハウジング2内部の該当位置に構成された減速機構
13により減速して操舵軸1に伝えられ、前述の如く行わ
れる操舵が補助される。 【0008】ハウジング2の上部を支持する上部ブラケ
ット20は、該ハウジング2内部の操舵軸1をチルト調整
可能に支持するチルトブラケットとしてあり、この調整
は、チルトレバー22の操作により上部ブラケット20の締
め付けを緩め、操舵軸1上端の舵輪4に上下方向の力を
加えて、前記ハウジング2を下部ブラケット21の支持部
を枢軸として揺動させることにより、該ハウジング2及
び操舵軸1の傾倒角度(チルト角度)を変更し、チルト
レバー22を締め付け操作することにより実現される。 【0009】また前記上部ブラケット20は、前記操舵軸
1及びハウジング2の軸長方向下向きに加わる所定の外
力の作用により、その固定位置から離脱するブレークア
ウトブラケットとしてある。更に、前記ハウジング2及
びこれの内部の操舵軸1は、上部ブラケット20による支
持部とトルクセンサ3の配設位置との間に、軸長方向下
向きに加わる所定の外力の作用によりテレスコピックに
縮短するエネルギ吸収部6を備えている。この構成によ
り、車両の衝突時に慣性の作用により運転者が舵輪4に
衝突する二次衝突のエネルギを前記上部ブラケット20の
離脱及び前記エネルギ吸収部6の縮短により吸収するこ
とができ、運転者に加わるダメージが大幅に軽減され
る。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】図4(b)は、以上の
如き操舵軸1の取付け前の状態を示しており、該操舵軸
1の取付けは、ハウジング2に設けられた上部ブラケッ
ト20及び下部ブラケット21を、前記ダッシュボードDの
下面に設けた各別の固定座D1 ,D2 に対して位置合わ
せし、図中に矢符にて示す如く、両ブラケット20,21に
挿通された固定ボルト(図示せず)を前記固定座D1
2 の夫々に設けたボルト孔(図示せず)に締め付ける
ことにより実現される。 【0011】この取付けを良好に行わせるためには、前
記上部ブラケット20と下部ブラケット21との間の軸方向
ピッチPが、実車における前記固定座D1 ,D2 間の同
方向ピッチP0 に正しく整合することが必要である。と
ころが、前記ハウジング2側の軸方向ピッチPは、操舵
軸1、トルクセンサ3及び操舵補助用のモータM等の構
成部品の組み付け後、実車の組立ラインへ搬入されるま
での間に加わる種々の外力の作用により狂いが生じ易
く、同様に、実車の側の固定座D1 ,D2 間のピッチP
0 も、組立ライン上において不可避に加わる外力の作用
により狂いが生じることがあり、図4(b)に示す如
く、ブラケット20,21間の軸方向ピッチPと固定座
1 ,D2 間の同方向ピッチP0 との間に差が生じた状
態で取付けがなされることがある。 【0012】このような取付けがなされた場合、前記ハ
ウジング2、及びこれの内部に支持された操舵軸1に引
張力又は圧縮力が加わり、これらが、操舵軸1全体のう
ちで最も弱い部分、即ち、トルクセンサ3の前記トーシ
ョンバーに集中し、該トーションバーが伸縮変形する。
この結果、前述の如く検出コイルにより囲繞された円筒
体の対向部のギャップが変化し、組立段階において初期
設定された中点出力が得られなくなるという問題があ
り、この中点出力を基準とするトルクセンサ3の検出ト
ルクに誤差が発生し、この検出トルクに基づく操舵補助
が高精度に行えなくなる虞れがあった。 【0013】更に、操舵軸1が前述の如くチルト調整可
能に構成されている場合、ハウジング2の前述した取付
けが、前記ピッチP,P0 間の差を解消すべくチルト角
度を変更して行われることがあり、このとき、前記固定
ボルトの締め付けによりハウジング2及び操舵軸1に曲
げ力が加わり、この曲げ力が集中する前記トーションバ
ーが撓み変形し、トルクセンサ3の出力特性が全般に亘
って変化し、該トルクセンサ3の検出トルクに基づく操
舵補助が良好に行えなくなる虞れがあった。 【0014】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、ハウジング内部の操舵軸を軸長方向に所定の長
さ範囲に亘って移動可能に支持し、車体へのハウジング
の取付け時に該ハウジング及び操舵軸に加わる引張力、
圧縮力又は曲げ力を、支持部の移動により吸収し、トル
クセンサへの影響を排除して、高精度の操舵補助を安定
して行わせ得る電動パワーステアリング装置を提供する
ことを目的とする。 【0015】 【課題を解決するための手段】本発明に係る電動パワー
ステアリング装置は、車体への固定用ブラケットを備え
るハウジングの内部に回動自在に支持された操舵軸の中
途部に、該操舵軸に加わる操舵トルクを検出するトルク
センサを備える電動パワーステアリング装置において、
前記ハウジングに内嵌固定され、前記トルクセンサから
離れた位置にて前記操舵軸を支持する軸受を、該操舵軸
の対応部位に夫々嵌着され、前記軸受の両側に弾接する
一対の止め輪により、軸長方向に位置決めしてあること
を特徴とする。 【0016】本発明においては、ハウジングに内嵌固定
されて操舵軸を支持する軸受を、これの両側に弾接する
一対の止め輪によって支え、これらの止め輪の弾性変形
の範囲内においてハウジングに対する操舵軸の軸長方向
の移動を可能とし、この移動により、車体へのハウジン
グの取付け時に操舵軸に加わる引張力、圧縮力又は曲げ
力を吸収して、トルクセンサへの影響を排除する。ま
た、前記止め輪による支持をトルクセンサから離れた軸
受に対して行い、十分な吸収長さを確保する。 【0017】 【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、本発明に係る電動
パワーステアリング装置の要部の縦断面図である。 【0018】図中1は、操舵軸であり、該操舵軸1は、
円筒形をなすハウジング2の内部に回動自在に支持され
ている。ハウジング2の中途部及び下端部(図の左端
部)には、図示しない車体への固定のための上部ブラケ
ット20及び下部ブラケット21が備えられており、ハウジ
ング2及び操舵軸1は、これらの上部ブラケット20及び
下部ブラケット21を介して、ダッシュボードD(図4参
照)の下面等、車体の所定部位に支持されるようになし
てある。 【0019】操舵軸1は、ハウジング2の一側外部に適
長突出する中空の上部軸1a、該上部軸1aの他端に嵌合さ
れた中実の中間軸1b、該中間軸1bの他端に連結された中
空の入力軸1c、及び該入力軸1cの下端に連結され、ハウ
ジング2の他側外部に適長突出する出力軸1dを備えてな
り、前述した車体への支持により斜め上方に向かう前記
上部軸1aの突出端には、図中に2点鎖線により示す如く
舵輪(ステアリングホイール)4が嵌着固定され、同じ
く斜め下方に向かう前記出力軸1dの突出端は、図中に一
部を示すユニバーサルジョイント5を介して図示しない
舵取機構に連結されている。 【0020】上部軸1aと中間軸1bとは、前者の下端部に
後者の上端部を樹脂材料製のスリーブ14を介して適長圧
入し、所定の限度を超える軸長方向力の作用時に、前記
スリーブ14の摺動抵抗を伴ってテレスコピックに縮短可
能に一体化されている。同じく入力軸1cと出力軸1dと
は、前者の中空部に挿通された細径のトーションバー15
を介して、前記中間軸1bと共に同軸上に連結されてお
り、このような入力軸1cと出力軸1dとの連結部には、操
舵軸1に加わる操舵トルクを、該操舵トルクの作用によ
る前記トーションバー15の捩れに応じて両軸1c,1d間に
生じる相対変位を媒介として検出するトルクセンサ3が
構成されている。 【0021】該トルクセンサ3は、本願出願人による特
公平7-214336号公報等に開示されたように、前記入力軸
1c及び出力軸1dの連結部位近傍に夫々外嵌固定され、所
定のギャップを隔てて対向する対向端面に周方向位置が
対応するように各複数の歯が形成された検出筒30,31
と、これらの対向部を外側から囲繞する検知コイル32と
を備え、該検知コイル32へのコイル電流の通電時に、前
記歯の対向部を通る磁気回路が形成されるようにしたも
のである。この構成により、入力軸1cと出力軸1dとの間
に相対角変位が生じた場合、両軸に嵌着された検出筒3
0,31の端面における歯の対向関係が変化し、この変化
に応じて前記磁気回路の磁気抵抗が増減するから、前記
検知コイル32のインピーダンス変化を出力として取り出
すことにより前記相対角変位の原因となる操舵トルクを
検出することができる。 【0022】以上の構成により、舵取りのための舵輪4
の回転操作が操舵軸1を介して舵取機構に伝えられ、該
舵取機構の動作により操舵がなされ、このとき操舵軸1
に加わえられる操舵トルクが前記トルクセンサ3により
検出される。 【0023】操舵軸1を支持するハウジング2は、操舵
軸1の上部軸1a及び中間軸1bに夫々対応し、共に円管状
をなす上部ハウジング2a及び中間ハウジング2b、中間ハ
ウジング2bの下端に連結され前記トルクセンサ3を収納
するセンサハウジング2c、及び該センサハウジング2cの
下端に連設され、その外部に操舵補助用のモータMを支
持するモータハウジング2dを備えてなる。 【0024】上部ハウジング2aと中間ハウジング2bと
は、前者の下端部に後者の上端部を適長圧入し、操舵軸
1における上部軸1aと中間軸1bと同様、所定の限度を超
える軸長方向力の作用時にテレスコピックに縮短可能に
一体化されており、車両の衝突時に慣性の作用により運
転者が舵輪4に衝突する二次衝突のエネルギを、上部軸
1aと中間軸1bとの縮短、及び上部ハウジング2aと中間ハ
ウジング2bとの縮短により吸収するエネルギ吸収部を構
成している。 【0025】ハウジング2の上部を支持する上部ブラケ
ット20は、以上の如き上部ハウジング2aの中途部に固定
されている。該上部ブラケット20は、操舵軸1及びハウ
ジング2の軸長方向の作用力により車両への固定位置か
ら離脱する公知のブレークアウトブラケットとして構成
し、前記エネルギ吸収部の縮短との相乗作用により前記
二次衝突のエネルギを吸収して、運転者に加わるダメー
ジを軽減するようになしてある。 【0026】一方、前記ハウジング2の下部を支持する
下部ブラケット21は、前記モータハウジング2dの下端部
に固定され、図中に示す挿通孔23に挿通された略水平な
枢軸回りに揺動自在に車両への取付け部に枢支してあ
る。また、前記上部ブラケット20は、ハウジング2及び
操舵軸1をチルト調整可能に支持するチルトブラケット
としてあり、このチルト調整は、図中に2点鎖線により
示すチルトレバー22の操作により上部ブラケット20の締
め付けを緩め、操舵軸1上端の舵輪4に上下方向の力を
加えて、前記ハウジング2を下部ブラケット21の支持部
を枢軸として揺動させて、該ハウジング2及び操舵軸1
の傾倒角度(チルト角度)を変更し、チルトレバー22を
締め付け操作することにより実現される。 【0027】モータハウジング2dの外部に取付けられた
操舵補助用のモータMの出力軸は、操舵軸1の軸心から
離れた位置に、該軸心と直交するようにモータハウジン
グ2dの内部に延設されており、この延設部には、ウォー
ム 13aが嵌着されている。またモータハウジング2dの内
部に支持された出力軸1dの中途部には、ウォームホイー
ル 13bが外嵌固定され、前記ウォーム 13aに噛合させて
ある。 【0028】前記モータMは、前記トルクセンサ3によ
る操舵トルクの検出結果に基づいて回転駆動され、この
回転は、ウォーム 13a及びウォームホイール 13bからな
る減速機構により減速されて前記出力軸1dに伝えられ、
該出力軸1dの下端のユニバーサルジョイント5を介して
舵取機構に伝えられて、該舵取機構の動作によりなされ
る操舵が補助される。 【0029】以上の如く構成された本発明に係る電動パ
ワーステアリング装置において、前記操舵軸1は、図4
に示す従来の電動パワーステアリング装置におけると同
様、トルクセンサ3の両側の軸受10,11と、該トルクセ
ンサ3から上方に離れた位置の軸受12とによりハウジン
グ2の内部に支持されている。図2は、前記軸受12によ
る前記トルクセンサ3から離れた位置での支持部近傍の
拡大断面図であり、本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置の特徴は、この支持部の構成にある。 【0030】図2に示す如く軸受12は、上部ハウジング
2aに内嵌された玉軸受であり、その外輪は、上部ハウジ
ング2aの周壁のかしめにより両側から拘束され、軸長方
向への移動不可に固定されている。また軸受12の内輪
は、上部軸1aに外嵌されており、該軸受12の内輪の両側
には、上部軸1aの対応位置に周設された係合溝 70a,70b
に係合された止め輪7a,7bが夫々当接せしめられ、これ
らの止め輪7a,7bにより軸長方向に位置決めされてい
る。 【0031】図示の如く止め輪7a,7bは、内周縁と外周
縁との間を軸長方向一側に傾倒せしめ、軸長方向の作用
力により弾性変形可能とされた環状の板ばねであり、夫
々の外周縁を前記軸受12との対向側に向けて各別の係合
溝 70a,70bに係合され、これらの係合溝 70a,70bの端壁
により内周縁を支えて、前記軸受12の端面に外周縁を弾
接せしめて取付けられている。 【0032】以上の構成により軸受12は、両面に弾接す
る止め輪7a,7bのばね力により上部軸1aの軸長方向に対
して位置決めされた状態となり、前記かしめによる上部
ハウジング2aに対する位置決めとにより、該上部ハウジ
ング2a内に上部軸1aを支持する作用をなす。 【0033】さて、以上の如き支持構造を有する操舵軸
1及びハウジング2は、前記図4に示す如く、ダッシュ
ボードDの下面に設けた各別の固定座D1 ,D2 に対し
て前記上部ブラケット20及び下部ブラケット21を位置合
わせし、相互にボルト止めして取付けられるが、この取
付けにおいては、前述の如く、前記ブラケット20,21間
の取付けピッチPと前記固定座D1 ,D2 間の取付けピ
ッチP0 との間に差が存在し、前記ボルト止め後に前記
ハウジング2に引張力又は圧縮力が加わることがある。 【0034】図3は、図2に示す支持部の動作説明図で
あり、以上の如き取付けピッチの差に起因する引張力及
び圧縮力の作用時における前記軸受12による支持部の状
態を示している。図3(a)は、前記図4(b)に示す
状態、即ち、前記ブラケット20,21側の取付けピッチP
が前記固定座D1 ,D2 側の取付けピッチP0 よりも大
きく、前記ハウジング2に引張力が加わっている状態を
示し、図3(b)は、前記ブラケット20,21側の取付け
ピッチPが前記固定座D1 ,D2 側の取付けピッチP0
よりも小さく、前記ハウジング2に圧縮力が加わってい
る状態を示している。 【0035】図3(a)においては、図中に矢符により
示す引張力の作用により、前記ハウジング2(上部ハウ
ジング2a)が、これに嵌着固定された軸受12と共に開口
側に向けて移動する。このとき、操舵軸1(上部軸1a)
の側においては、前記軸受12の同側の端面に弾接する止
め輪7aが、前記係合溝 70aの端壁を支えとし、該端壁70
aに沿う図示の形態となるまで変形することができ、こ
の変形により、前記引張力の全部又は大部分が吸収され
る。 【0036】従って、操舵軸1に導入される引張力は、
零、又はその近傍に保たれ、該操舵軸1の下半部に構成
されたトルクセンサ3に加わる引張力が大幅に軽減さ
れ、前記トーションバー15の伸長を低レベルに抑えるこ
とができ、この伸長に伴うトルクセンサ3の出力誤差の
発生を有効に軽減することができる。 【0037】図3(b)においては、図中に矢符により
示す圧縮力の作用により、前記ハウジング2(上部ハウ
ジング2a)が、これに嵌着固定された軸受12と共に内奥
側に向けて移動する。このとき、操舵軸1(上部軸1a)
の側においては、前記軸受12の同側の端面に弾接する止
め輪7bが、これの係合溝 70bの端壁に沿う図示の形態と
なるまで変形することができ、この変形により、前記圧
縮力の全部又は大部分が吸収される結果、操舵軸1の下
半部に構成されたトルクセンサ3に与える影響が最小限
に抑えられ、該トルクセンサ3の出力誤差の発生を有効
に軽減することができ、この検出トルクに基づく前述し
た操舵補助を高精度に行わせることが可能となる。 【0038】また、図3(a)又は図3(b)に示す如
く変形した止め輪7a又は7bは、この状態下にて加わる軸
長方向力に対して高強度に抵抗することできる。従っ
て、前述した二次衝突時のエネルギ吸収のための操舵軸
1及びハウジング2の縮短は、両者が強固に一体化され
た状態でなされ、所望のエネルギ吸収能力を安定して発
揮することができる。 【0039】なお、軸受12の両側に弾接する止め輪7a,
7bは、図2及び図3に示す環状の板ばねに限らず、軸長
方向の作用力により弾性変形可能なものであればよく、
例えば、波形に屈曲する板材を環状に整形してなるウェ
ーブワッシャ等、他の形態をなす止め輪7a,7bを用いる
ことも可能である。 【0040】 【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る電動パワ
ーステアリング装置においては、ハウジングに内嵌固定
されて操舵軸を支持する軸受を、その両側に弾接する一
対の止め輪によって支えたから、これらの止め輪の弾性
変形の範囲内においてハウジングに対する操舵軸の軸長
方向の移動が許容され、車体の所定部位へのハウジング
の取付け時に操舵軸に加わる作用力がトルクセンサの検
出トルクに与える影響を排除し、この検出トルクに基づ
く操舵補助を、高精度に安定して行わせることが可能と
なる等、本発明は優れた効果を奏する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering apparatus using an electric motor as a source of a steering assist force. 2. Description of the Related Art A steering assist motor is controlled based on a result of detection of a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) for a steering operation, and the rotational force of the motor is applied to a steering mechanism. In an electric power steering apparatus configured to assist steering, it is necessary to detect a steering torque applied to a steering wheel to use the drive control of the motor, and this detection is performed by a steering that connects a steering wheel to a steering mechanism. It is performed by a torque sensor configured in the middle of the shaft. [0003] This type of torque sensor has been put to practical use in various configurations, and one of them is a torque sensor disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-214336 by the present applicant. . This torque sensor is configured such that the steering shaft is divided into an input shaft on the steering wheel side and an output shaft on the steering mechanism side, and these are coaxially connected via a small-diameter torsion bar, and the operation of the steering torque is controlled. Occasionally, a relative angular displacement is generated between the input shaft and the output shaft in accordance with the torsion of the torsion bar, and each of the cylindrical members is externally fitted and fixed near a connection portion between the input shaft and the output shaft. Then, a plurality of teeth are formed so that circumferential positions thereof correspond to end faces of these cylindrical bodies facing each other with a predetermined gap therebetween, and a detection coil is arranged so as to surround a facing portion of these teeth from the outside. When a coil current is supplied to the detection coil, a magnetic circuit passing through the opposing portion of the tooth is formed. [0004] With the above arrangement, when a relative angular displacement occurs between the input shaft and the output shaft due to the action of the steering torque, the facing relationship of the teeth on the end faces of the cylindrical body fitted to both shafts changes. Since the magnetic resistance of the magnetic circuit increases or decreases according to this change, the steering torque can be detected by extracting the impedance change of the detection coil as an output. FIG. 4 is an explanatory view of a state in which a steering shaft of an electric power steering apparatus having the above-described torque sensor is mounted on a vehicle. In this drawing, a steering shaft 1 is rotatably supported inside a cylindrical housing 2.
The housing 2 is supported on the lower surface of the dashboard D of the vehicle via fixing brackets (upper bracket 20 and lower bracket 21) provided near the middle and lower ends of the housing 2, respectively. The torque sensor 3 is formed in the lower half of the housing 2 as shown by a broken line in the figure. The steering shaft 1 is provided with bearings 10 and 11 on both sides of the torque sensor 3 and the torque sensor 3. With the bearing 12 at a position away from the upper part,
It is supported inside the housing 2. The upper and lower ends of the steering shaft 1 protrude outside the housing 2, the steering wheel 4 is fitted to the upper protruding end, and the lower protruding end is connected to a steering mechanism (not shown) via a universal joint 5. Are linked. With the above configuration, the rotation operation of the steering wheel 4 for steering is transmitted to the steering mechanism via the steering shaft 1, and the steering is performed by the operation of the steering mechanism. At this time, the steering torque applied to the steering shaft 1 Is the torque sensor 3
Is detected by A motor M for assisting steering is mounted outside the housing 2 at a position lower than the components of the torque sensor 3. The motor M is driven to rotate based on the detection result of the steering torque by the torque sensor 3, and this rotation is performed by a reduction mechanism configured at a corresponding position inside the housing 2.
The speed is reduced by 13 and transmitted to the steering shaft 1 to assist the steering performed as described above. The upper bracket 20 for supporting the upper portion of the housing 2 is a tilt bracket for supporting the steering shaft 1 inside the housing 2 in a tilt-adjustable manner. This adjustment is performed by operating the tilt lever 22 to tighten the upper bracket 20. , And a vertical force is applied to the steering wheel 4 at the upper end of the steering shaft 1 to swing the housing 2 around the support portion of the lower bracket 21 as a pivot, whereby the tilt angle (tilt angle) of the housing 2 and the steering shaft 1 is increased. Angle) is changed, and the tilt lever 22 is tightened. The upper bracket 20 is a breakout bracket which is detached from its fixed position by the action of a predetermined external force applied downward in the axial direction of the steering shaft 1 and the housing 2. Further, the housing 2 and the steering shaft 1 inside the housing 2 are telescopically contracted between a support portion of the upper bracket 20 and a position where the torque sensor 3 is provided by a predetermined external force applied downward in the axial direction. An energy absorbing section 6 is provided. With this configuration, the energy of the secondary collision in which the driver collides with the steering wheel 4 due to the inertia at the time of the collision of the vehicle can be absorbed by the detachment of the upper bracket 20 and the shortening of the energy absorbing portion 6, so that the driver can be absorbed. The added damage is greatly reduced. FIG. 4B shows a state before the steering shaft 1 is mounted as described above, and the steering shaft 1 is mounted on an upper portion provided in the housing 2. The bracket 20 and the lower bracket 21 are positioned with respect to each of the fixed seats D 1 and D 2 provided on the lower surface of the dashboard D. The inserted fixing bolt (not shown) is connected to the fixing seat D 1 ,
D 2 each to provided bolt holes is realized by tightening (not shown). [0011] To the attachment satisfactorily performed, the axial pitch P between the upper bracket 20 and lower bracket 21, in the same direction pitch P 0 between the fixed seat D 1, D 2 in the vehicle Correct alignment is required. However, the axial pitch P on the side of the housing 2 depends on various types of components added after the components such as the steering shaft 1, the torque sensor 3 and the steering assist motor M are assembled, and before they are carried into an actual vehicle assembly line. Deviation is likely to occur due to the action of external force, and similarly, the pitch P between the fixed seats D 1 and D 2 on the side of the actual vehicle
0 may be out of order due to the action of external force inevitably applied on the assembly line, and as shown in FIG. 4B, the axial pitch P between the brackets 20 and 21 and the fixed seats D 1 and D 2 sometimes mounting is made with the difference occurs between the same direction pitch P 0. When such mounting is performed, a tensile force or a compressive force is applied to the housing 2 and the steering shaft 1 supported therein, and these are the weakest parts of the entire steering shaft 1, That is, the torsion bar concentrates on the torsion bar of the torque sensor 3, and the torsion bar expands and contracts.
As a result, as described above, there is a problem that the gap of the opposed portion of the cylindrical body surrounded by the detection coil changes, and the output of the center point initially set in the assembling stage cannot be obtained. An error occurs in the torque detected by the torque sensor 3, and there is a possibility that steering assistance based on this detected torque cannot be performed with high accuracy. Furthermore, when the steering shaft 1 is configured to be tilt adjustment as described above, the above-mentioned mounting of the housing 2, the pitch P, the line to change the tilt angle in order to eliminate the difference between P 0 At this time, a bending force is applied to the housing 2 and the steering shaft 1 by the fastening of the fixing bolt, and the torsion bar where the bending force is concentrated is bent and deformed, and the output characteristic of the torque sensor 3 is generally changed. And the steering assist based on the torque detected by the torque sensor 3 may not be properly performed. The present invention has been made in view of such circumstances, and supports a steering shaft inside a housing so as to be movable in a predetermined length range in an axial direction, and when the housing is mounted on a vehicle body, the steering shaft is mounted on the steering shaft. Tensile force applied to the housing and steering shaft,
It is an object of the present invention to provide an electric power steering device capable of absorbing a compressive force or a bending force by movement of a support portion, eliminating an influence on a torque sensor, and stably performing high-accuracy steering assistance. An electric power steering apparatus according to the present invention includes a steering shaft which is rotatably supported inside a housing having a bracket for fixing to a vehicle body. An electric power steering device including a torque sensor that detects a steering torque applied to a shaft,
Bearings fixed inside the housing and supporting the steering shaft at a position distant from the torque sensor are respectively fitted to corresponding portions of the steering shaft by a pair of retaining rings elastically contacting both sides of the bearing. Are positioned in the axial direction. In the present invention, the bearing which is fixedly fitted in the housing and supports the steering shaft is supported by a pair of retaining rings which are elastically contacted on both sides of the bearing, and the steering with respect to the housing is limited within the range of elastic deformation of these retaining rings. The shaft can be moved in the axial direction, and this movement absorbs a tensile force, a compressive force, or a bending force applied to the steering shaft when the housing is mounted on the vehicle body, thereby eliminating the influence on the torque sensor. In addition, the retaining ring is supported by a bearing remote from the torque sensor to secure a sufficient absorption length. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of an electric power steering device according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a steering shaft.
The housing 2 is rotatably supported inside a cylindrical housing 2. An upper bracket 20 and a lower bracket 21 for fixing to a vehicle body (not shown) are provided at a middle portion and a lower end portion (left end portion in the figure) of the housing 2. The housing 2 and the steering shaft 1 Via a bracket 20 and a lower bracket 21, it is supported on a predetermined portion of the vehicle body such as the lower surface of the dashboard D (see FIG. 4). The steering shaft 1 includes a hollow upper shaft 1a protruding from one side of the housing 2 to the outside of a suitable length, a solid intermediate shaft 1b fitted to the other end of the upper shaft 1a, and the other of the intermediate shaft 1b. It has a hollow input shaft 1c connected to the end, and an output shaft 1d connected to the lower end of the input shaft 1c and protruding a suitable length to the outside of the other side of the housing 2. A steering wheel (steering wheel) 4 is fitted and fixed to the protruding end of the upper shaft 1a toward the front end as shown by a two-dot chain line in the drawing. It is connected to a steering mechanism (not shown) via a universal joint 5 which is partially shown. The upper shaft 1a and the intermediate shaft 1b are press-fitted into the lower end of the former by an appropriate length through the upper end of the latter via a sleeve 14 made of a resin material, and when an axial force exceeding a predetermined limit is applied, The sleeve 14 is integrated to be telescopically shrinkable with the sliding resistance of the sleeve 14. Similarly, the input shaft 1c and the output shaft 1d are connected to a small diameter torsion bar 15 inserted through the former hollow portion.
And the intermediate shaft 1b is coaxially connected with the intermediate shaft 1b.A connecting portion between the input shaft 1c and the output shaft 1d is provided with a steering torque applied to the steering shaft 1 by the action of the steering torque. The torque sensor 3 is configured to detect a relative displacement generated between the two shafts 1c and 1d in response to the torsion of the torsion bar 15 as a medium. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-214336 filed by the present applicant, the torque sensor 3 is provided with the input shaft.
Detection cylinders 30 and 31 each having a plurality of teeth formed so as to fit in the vicinity of the connection portion of the output shaft 1c and the output shaft 1d, and to have a circumferential position corresponding to an opposing end face opposed with a predetermined gap therebetween.
And a detection coil 32 surrounding these opposing portions from the outside. When a coil current is applied to the detection coil 32, a magnetic circuit passing through the opposing portions of the teeth is formed. With this configuration, when a relative angular displacement occurs between the input shaft 1c and the output shaft 1d, the detection tube 3 fitted to both shafts
Since the opposing relationship of the teeth on the end faces of 0 and 31 changes, and the magnetic resistance of the magnetic circuit increases and decreases in accordance with this change, the impedance change of the detection coil 32 is taken out as an output to cause the relative angular displacement. Steering torque can be detected. With the above configuration, the steering wheel 4 for steering is
Is transmitted to the steering mechanism via the steering shaft 1, and the steering is performed by the operation of the steering mechanism.
The steering torque applied to the motor is detected by the torque sensor 3. The housing 2 supporting the steering shaft 1 corresponds to the upper shaft 1a and the intermediate shaft 1b of the steering shaft 1, respectively, and is connected to the lower ends of the upper housing 2a, the intermediate housing 2b, and the intermediate housing 2b, both of which form a tubular shape. A sensor housing 2c for accommodating the torque sensor 3 and a motor housing 2d connected to a lower end of the sensor housing 2c and supporting a steering assist motor M outside the sensor housing 2c are provided. The upper housing 2a and the intermediate housing 2b are press-fitted into the lower end of the former with the upper end of the latter at an appropriate length, and, like the upper shaft 1a and the intermediate shaft 1b of the steering shaft 1, in the axial direction exceeding a predetermined limit. It is integrated in a telescopic manner so that it can be contracted when a force is applied, and the energy of a secondary collision in which the driver collides with the steering wheel 4 due to the inertia when the vehicle collides is transmitted to the upper shaft.
An energy absorbing portion is configured to be absorbed by shortening of the intermediate shaft 1a and the intermediate shaft 1b and shortening of the upper housing 2a and the intermediate housing 2b. The upper bracket 20 supporting the upper part of the housing 2 is fixed to the middle of the upper housing 2a as described above. The upper bracket 20 is configured as a known breakout bracket that separates from a fixed position on the vehicle by the acting force of the steering shaft 1 and the housing 2 in the axial direction, and the upper bracket 20 acts in synergy with the shortening of the energy absorbing portion. The energy of the next collision is absorbed to reduce the damage to the driver. On the other hand, a lower bracket 21 for supporting a lower portion of the housing 2 is fixed to a lower end of the motor housing 2d and is swingable about a substantially horizontal pivot inserted through an insertion hole 23 shown in the drawing. It is pivotally supported on the attachment to the vehicle. The upper bracket 20 is a tilt bracket that supports the housing 2 and the steering shaft 1 in a tilt-adjustable manner. The tilt adjustment is performed by tightening the upper bracket 20 by operating a tilt lever 22 indicated by a two-dot chain line in the drawing. , And a vertical force is applied to the steering wheel 4 at the upper end of the steering shaft 1 to swing the housing 2 about the support of the lower bracket 21 as a pivot.
This is realized by changing the tilt angle (tilt angle) of the camera and tightening the tilt lever 22. The output shaft of the steering assist motor M mounted outside the motor housing 2d extends inside the motor housing 2d at a position away from the axis of the steering shaft 1 so as to be orthogonal to the axis. A worm 13a is fitted to the extension. A worm wheel 13b is externally fitted and fixed to a middle portion of the output shaft 1d supported inside the motor housing 2d, and is meshed with the worm 13a. The motor M is driven to rotate based on the result of the detection of the steering torque by the torque sensor 3. The rotation is reduced by a speed reduction mechanism comprising a worm 13a and a worm wheel 13b and transmitted to the output shaft 1d. ,
The steering is transmitted to the steering mechanism via the universal joint 5 at the lower end of the output shaft 1d, and the steering performed by the operation of the steering mechanism is assisted. In the electric power steering apparatus according to the present invention having the above-described structure, the steering shaft 1 is arranged as shown in FIG.
As shown in the conventional electric power steering system shown in FIG. 1, the bearings 10 and 11 on both sides of the torque sensor 3 and the bearing 12 located at a position separated from the torque sensor 3 are supported inside the housing 2. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the support portion at a position apart from the torque sensor 3 by the bearing 12, and a feature of the electric power steering apparatus according to the present invention lies in the configuration of the support portion. As shown in FIG. 2, the bearing 12 includes an upper housing
The outer ring is a ball bearing fitted inside 2a, and its outer ring is restrained from both sides by caulking the peripheral wall of the upper housing 2a, and is fixed so as not to move in the axial direction. The inner ring of the bearing 12 is fitted around the upper shaft 1a. On both sides of the inner ring of the bearing 12, engagement grooves 70a, 70b are formed around corresponding positions of the upper shaft 1a.
The retaining rings 7a and 7b engaged with the shafts are respectively brought into contact with each other, and are positioned in the axial direction by the retaining rings 7a and 7b. As shown in the figure, the retaining rings 7a and 7b are annular leaf springs in which the space between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge is inclined to one side in the axial direction, and is elastically deformable by the acting force in the axial direction. The respective outer peripheral edges are opposed to the bearing 12 so as to be engaged with the respective engagement grooves 70a and 70b, and the inner peripheral edges are supported by end walls of the engagement grooves 70a and 70b. The outer peripheral edge is attached to the 12 end faces with elastic contact. With the above configuration, the bearing 12 is positioned in the axial direction of the upper shaft 1a by the spring force of the retaining rings 7a and 7b elastically contacting both surfaces, and is positioned by the caulking with respect to the upper housing 2a. This serves to support the upper shaft 1a in the upper housing 2a. As shown in FIG. 4, the steering shaft 1 and the housing 2 having the above-described support structure are connected to the upper part of the dashboard D with respect to the respective fixed seats D 1 and D 2 provided on the lower surface of the dashboard D. The bracket 20 and the lower bracket 21 are aligned and bolted to each other for mounting. In this mounting, as described above, the mounting pitch P between the brackets 20 and 21 and the distance between the fixed seats D 1 and D 2 are set. mounting there is a difference between the pitch P 0, there is that the bolt tensile force to the housing 2 after stopping or compression force is applied. FIG. 3 is an explanatory view of the operation of the support section shown in FIG. 2, and shows the state of the support section by the bearing 12 when a tensile force and a compressive force are applied due to the difference in the mounting pitch as described above. I have. FIG. 3A shows the state shown in FIG. 4B, that is, the mounting pitch P on the brackets 20 and 21 side.
3B is larger than the mounting pitch P 0 on the fixed seats D 1 and D 2 , and shows a state in which a tensile force is applied to the housing 2. FIG. 3B shows the mounting pitch P on the brackets 20 and 21. Is the mounting pitch P 0 of the fixed seats D 1 and D 2.
2 shows a state in which a compressive force is applied to the housing 2. In FIG. 3 (a), the housing 2 (upper housing 2a) moves toward the opening side together with the bearing 12 fitted and fixed thereto by the action of the tensile force indicated by the arrow in the figure. I do. At this time, the steering shaft 1 (upper shaft 1a)
On the side of the bearing, a retaining ring 7a elastically contacting the same end face of the bearing 12 supports the end wall of the engagement groove 70a,
It can be deformed until it takes the form shown in figure a, which absorbs all or most of said tensile force. Therefore, the pulling force introduced to the steering shaft 1 is
At or near zero, the pulling force applied to the torque sensor 3 formed in the lower half of the steering shaft 1 is greatly reduced, and the extension of the torsion bar 15 can be suppressed to a low level. The occurrence of an output error of the torque sensor 3 due to the extension can be effectively reduced. In FIG. 3 (b), the housing 2 (upper housing 2a) is moved toward the inner rear side together with the bearing 12 fitted and fixed thereto by the action of the compressive force indicated by the arrow in the figure. Moving. At this time, the steering shaft 1 (upper shaft 1a)
The retaining ring 7b, which resiliently contacts the end surface of the bearing 12 on the same side, can be deformed until it becomes the illustrated form along the end wall of the engaging groove 70b, and this deformation causes As a result of absorbing all or most of the force, the influence on the torque sensor 3 formed in the lower half of the steering shaft 1 is minimized, and the occurrence of output errors of the torque sensor 3 is effectively reduced. The steering assist described above based on the detected torque can be performed with high accuracy. Further, the retaining ring 7a or 7b deformed as shown in FIG. 3 (a) or FIG. 3 (b) can withstand high strength against the axial force applied in this state. Therefore, the shortening of the steering shaft 1 and the housing 2 for energy absorption at the time of the secondary collision described above is performed in a state in which the steering shaft 1 and the housing 2 are firmly integrated, and the desired energy absorbing ability can be stably exhibited. . The retaining rings 7a, 7a,
7b is not limited to the annular leaf spring shown in FIGS. 2 and 3, but may be any as long as it can be elastically deformed by the axially acting force.
For example, it is also possible to use other types of retaining rings 7a and 7b such as a wave washer obtained by shaping a plate material bent in a wave shape into an annular shape. As described above in detail, in the electric power steering apparatus according to the present invention, the bearing which is fixed to the inside of the housing and supports the steering shaft is supported by a pair of retaining rings which are elastically contacted on both sides of the bearing. Therefore, within the range of elastic deformation of these retaining rings, movement of the steering shaft with respect to the housing in the axial direction is permitted, and the acting force applied to the steering shaft when the housing is mounted on a predetermined portion of the vehicle body is reduced by the torque detected by the torque sensor. The present invention has excellent effects, for example, it is possible to eliminate the influence of the detected torque and stably perform the steering assist based on the detected torque with high accuracy.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要
部の縦断面図である。 【図2】トルクセンサから離れた位置での操舵軸の支持
部近傍の拡大断面図である。 【図3】図2に示す支持部の動作説明図である。 【図4】電動パワーステアリング装置の操舵軸の車両へ
の取付け状態の説明図である。 【符号の説明】 1 操舵軸 1a 上部軸 1b 中間軸 1c 入力軸 1d 出力軸 2 入力軸 2a 上部ハウジング 2b 中間ハウジング 2c センサハウジング 2d モータハウジング 3 トルクセンサ 4 舵輪 7a 止め輪 7b 止め輪 12 軸受 15 トーションバー
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of an electric power steering device according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a support portion of a steering shaft at a position away from a torque sensor. FIG. 3 is an operation explanatory view of a support section shown in FIG. 2; FIG. 4 is an explanatory diagram of a state in which a steering shaft of the electric power steering device is mounted on a vehicle. [Description of Signs] 1 Steering shaft 1a Upper shaft 1b Intermediate shaft 1c Input shaft 1d Output shaft 2 Input shaft 2a Upper housing 2b Intermediate housing 2c Sensor housing 2d Motor housing 3 Torque sensor 4 Steering wheel 7a Retaining ring 7b Retaining ring 12 Bearing 15 Torsion bar

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 車体への固定用ブラケットを備えるハウ
ジングの内部に回動自在に支持された操舵軸の中途部
に、該操舵軸に加わる操舵トルクを検出するトルクセン
サを備える電動パワーステアリング装置において、 前記ハウジングに内嵌固定され、前記トルクセンサから
離れた位置にて前記操舵軸を支持する軸受を、該操舵軸
の対応部位に夫々嵌着され、前記軸受の両側に弾接する
一対の止め輪により、軸長方向に位置決めしてあること
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
Claims: 1. A torque sensor for detecting a steering torque applied to a steering shaft is provided in a middle portion of the steering shaft rotatably supported inside a housing having a bracket for fixing to a vehicle body. An electric power steering apparatus comprising: a bearing that is internally fitted and fixed to the housing and that supports the steering shaft at a position distant from the torque sensor; each of the bearings is fitted to a corresponding portion of the steering shaft; An electric power steering device characterized by being positioned in the axial direction by a pair of snap rings that elastically contact.
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