JP2004256060A

JP2004256060A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2004256060A
Application number: JP2003051242A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Maekawa; 知浩前川; Etsuro Kitami; 悦郎喜多見; Hiroaki Murakami; 裕昭村上
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP4127074B2

Abstract

【課題】絶対舵角式の回転角度検出器を組み込むことができ、しかも、路面からの逆入力が操舵手段に伝動される場合においても、検出部での検出を良好にできるとともに、回転角度検出器の破損を防ぐことができるようにする。
【解決手段】ハウジング１０からなる支持部材に支持された操舵手段の出力軸３の外周部に嵌合する弾性環１２と、該弾性環１２に弾性的に嵌合した回転輪７１と、該回転輪７１の回転角度を検出する検出部７５及び該検出部７５を保持し、前記ハウジング１０に固定された保持部７６とを有する回転角度検出器を備えており、路面から出力軸３に伝動される逆入力を弾性環１２により吸収するようにした。
【選択図】図３

Description

【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モータを用いる電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
舵取りのための運転者の労力負担を軽減すべく操舵補助力の発生源としてモータを用いる電動パワーステアリング装置は、操舵補助力の発生源として油圧アクチュエータを用いる油圧式パワーステアリング装置と比較して、車速の高低，操舵の頻度等、走行状態に応じた補助力特性の制御が容易に行えるという利点を有することから、近年、その適用範囲が拡大する傾向にある。
【０００３】
この電動パワーステアリング装置は、舵取りのために操舵輪に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて前記モータを駆動し、該モータの回転力を操舵手段に伝えて操舵を補助するように構成されている。
【０００４】
また、電動パワーステアリング装置及び油圧式パワーステアリング装置においては、操舵輪の操舵角中点からの操舵手段の回転角度を検出するための回転角度検出器が用いられている。
この回転角度検出器は、一般的には、別個の装置として構成されており、自動車メーカの組立てラインで例えば、コンビスイッチユニット等の一部として組み込まれている。
【０００５】
この回転角度検出器は例えば特許文献１、２に記載されているように、操舵輪に繋がる回転軸の周面に嵌合固定される環状駆動ギヤと、該環状駆動ギヤに噛合して従動回転され、磁石を有する２つの従動ギヤと、環状駆動ギヤの回転に伴って回転角度情報を生成する回路構成要素を有し、回転軸と一体に回転する環状駆動ギヤの回転角度を検出する検出部と、該検出部を支持する支持ハウジングとを備えている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１５９０３７号公報
【特許文献２】
特表２００１−５０５６６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように電動パワーステアリング装置と別個の装置として構成されている回転角度検出器を電動パワーステアリング装置に組み込む場合、例えば回転軸としての操舵軸に前記環状駆動ギヤを嵌合固定し、操舵軸を回転自在に支持するハウジングに前記支持ハウジングを取付けることになるため、次のような課題がある。
路面からの逆入力が操舵軸に伝動され、該操舵軸が振れる場合、操舵軸とハウジングとが相対変位するため、操舵軸に嵌合された環状駆動ギヤが大きく撓むことになり、検出部での検出悪化を来すことになり、また、回転角度検出器の破損を招くことになる。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は路面からの逆入力が操舵手段に伝動される場合においても、検出部での検出を正確にできるとともに、回転角度検出器の破損を防ぐことができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、支持部材に回転可能に支持された回転軸を有し、操舵補助用のモータの回転により回転する操舵手段、及び該操舵手段の回転角度を検出する回転角度検出器を備え、前記モータの回転により操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記回転軸の外周部に嵌合する弾性嵌合部材を備え、前記回転角度検出器は回転輪と、該回転輪の回転角度を検出する検出部及び該検出部を保持し、前記支持部材に固定された保持部とを有し、前記回転輪は前記弾性嵌合部材を介して前記回転軸に嵌合されることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、回転角度検出器の回転輪が弾性嵌合部材を介して操舵手段の回転軸と嵌合されているため、路面からの逆入力が操舵手段の回転軸に伝動された場合、前記逆入力により弾性嵌合部材が撓み、前記逆入力を吸収することができる。従って、前記逆入力による悪影響を少なくすることができ、検出部での検出を正確にできるとともに、回転角度検出器の破損を防ぐことができる。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記弾性嵌合部材は回転軸の周面に嵌合された弾性環からなることを特徴とする。
第２発明にあっては、回転軸の周面に弾性環を挿嵌することにより弾性嵌合部材を設けることができるため、操舵手段の組立て後に回転角度検出器を簡易に組み込むことができる。
【００１２】
【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全体構成を示す断面図、図２は回転角度検出器部分の拡大断面図、図３は図２のＩＩＩ −ＩＩＩ線の断面図である。
【００１３】
図１に示したステアリング装置は操舵補助力の発生源としてモータを用いる電動パワーステアリング装置であり、操舵輪Ａに連結される入力軸１と、該入力軸１にトーションバー２を介して同軸的に連結される回転軸としての出力軸３と、入力軸１に加わるトルクを検出するトルクセンサ４と、該トルクセンサ４が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用のモータ５と、該モータ５の回転を出力軸３に伝動する減速歯車機構６と、出力軸３の回転角度を検出する回転角度検出器７と、出力軸３をラックピニオン式の舵取機構（図示せず）に連動連結するユニバーサルジョイント等の伝動軸（図示せず）とを備えている。尚、入力軸１、トーションバー２、出力軸３及び伝動軸が操舵手段を構成している。
【００１４】
入力軸１はトーションバー２の一端部が挿入されたセンサ支持筒１ａと、該センサ支持筒１ａの外周に嵌合固定されたターゲット８とを有しており、センサ支持筒１ａの一端がニードル軸受９を介して支持部材としてのハウジング１０内に支持されている。
【００１５】
出力軸３はセンサ支持筒１ａの他端部及びトーションバー２の他端部が挿入された筒形に形成されている。この出力軸３の一端部にはターゲット８と隣り合うターゲット１１を有しており、他端部の外周部にねじ部３ａ及び該ねじ部３ａに連なるセレーションからなる凹凸条３ｂ（外周部）が設けられている。この凹凸条３ｂ部分に弾性嵌合部材としての弾性環１２が嵌合されており、後記する転がり軸受１３に軸長方向の予圧を加えるためのナット１４がねじ部３ａに螺着されている。また、出力軸３の軸長方向の途中には減速歯車機構６のウォームホイール６ａが嵌合固定されており、該ウォームホイール６ａの両側部が転がり軸受１３，１５を介してハウジング１０内に支持されている。
【００１６】
このハウジング１０はトルクセンサ４が内装された円筒形の第１収容部１０ａと、該第１収容部１０ａの一端に連なりウォームホイール６ａが収容された略椀形の第２収容部１０ｂと、該第２収容部１０ｂの一側に連なりモータ５の出力軸に繋がるウォーム６ｂが収容された第３収容部１０ｃとを有する。第２収容部１０ｂ及び第３収容部１０ｃは一体に成形されており、第２収容部１０ｂに第１収容部１０ａの他端が嵌合され、ボルト等の連結手段により連結されている。また、第１収容部１０ａの他端部、及び第２収容部１０ｂの第１収容部１０ａと反対側端部に嵌合孔１０ｄ，１０ｅが設けられており、該嵌合孔１０ｄ，１０ｅに転がり軸受１３，１５の外輪が嵌合固定されており、該転がり軸受１３，１５の内輪に出力軸３が嵌合支持されている。尚、嵌合孔１０ｅに嵌合された転がり軸受１３は、ねじ部３ａに螺着されるナット１４の締込みにより内輪が軸長方向へ押圧され、内輪及び外輪間の隙間による転がり軸受１３のガタつきをなくすることがで、該転がり軸受１３が支持した出力軸３の軸長方向への変位をなくすることができる。
【００１７】
第２収容部１０ｂの第１収容部１０ａと反対側端には出力軸３の回転中心とほぼ直交する支持面１０ｆを有する台座を設け、支持面１０ｆに回転角度検出器７がボルト等の取付手段により着脱可能に取付けられている。
【００１８】
この回転角度検出器７は弾性環１２の外周部に弾性的に嵌合されその外周部に歯数ｎの歯を有する大径の回転輪７１と、該回転輪７１の周方向に離隔して配置され回転輪７１に噛合して遊転する小径の２つの遊転輪７２，７３と、各遊転輪７２，７３の回転中心部に固定された磁石７４，７４と、回転輪７１の回転に伴って回転角度情報を生成する回路構成要素を有し、回転輪７１の回転角度を検出する検出部７５と、該検出部７５を保持し、支持面１０ｆに固定された保持部７６とを有する。
【００１９】
回転輪７１の内周部で周方向に離隔した位置には複数の溝７１ａが設けられている。１つの遊転輪７２は歯数ｍの歯を有しており、他の１つの遊転輪７３は歯数ｍ＋１の歯を有している。
【００２０】
検出部７５は異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）等、磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化する可変抵抗特性を有し遊転輪７２，７３の磁石側端部と向き合う２つの素子７５ａ，７５ａ及び該素子７５ａ，７５ａを支持する回路基板７５ｂを備えており、素子７５ａ，７５ａが外部磁界内で向けられた方向の関数としてその抵抗値を変化させ、遊転輪７２，７３の回転角度の関数である電圧を発生するように構成されている。各素子７５ａ，７５ａは夫々の遊転輪７２，７３が１回転するとき、約１８０°の角度の間に上昇する電圧変化が発生し、その後、電圧は約１８０°の角度の間に再び低下し、遊転輪７２，７３が３６０°回転した後、この電圧変化が反復される。この場合、遊転輪７２，７３の歯数が異なるため、各素子７５ａ，７５ａに異なる電圧変化が与えられる。この電圧は遊転輪７２，７３の回転角度と等価である。この結果、検出部７５は遊転輪７２，７３の回転角度に応じて検出信号を検出した回転角度として出力部から出力する。この検出信号はマイクロプロセッサを用いてなる制御部（図示せず）に与えられている。制御部では遊転輪７２，７３の回転角度の差（検出信号の差）から出力軸３と一体回転する回転輪７１の回転角度を求める。
【００２１】
保持部７６は回転輪７１の一端部が回転自在に挿入された貫通孔を有する椀形のケース７６ａと、該ケース７６ａの開放部を閉じ回転輪７１の他端部が回転自在に挿入された貫通孔を有する蓋体７６ｂとを備えており、ケース７６ａ及び蓋体７６ｂが小ねじ等の連結手段により連結された状態でハウジング１０の支持面１０ｆに取付けられている。蓋体７６ｂには遊転輪７２，７３が回転自在に支持されている。尚、蓋体７６ｂと支持面１０ｆとの間には回転角度検出器７の取付位置を決める位置決め用の凸部及び凹部を設けてもよい。
【００２２】
弾性環１２は可撓性を有する合成ゴム、合成樹脂等の弾性材料からなり、凹凸条３ｂに嵌合された内周部は凹凸条３ｂに対応して撓み、凹凸条３ｂを介して出力軸３と一体に回転するようにしてある。弾性環１２の外周部で周方向に離隔した位置には溝７１ａに係合する凸部１２ｂが突設されており、凸部１２ｂと溝７１ａとの係合により回転輪７１が弾性環１２と連動して回転するようにしてある。また、弾性環１２の一側にはナット１４に対応する大きさの凹部１２ａが設けられている。
【００２３】
尚、トルクセンサ４は操舵輪Ａの操舵により入力軸１に加わるトルクをトーションバー２に生じる捩れによって検出するものであり、該トルクセンサ４が検出したトルク等に基づいて操舵補助用のモータ５が駆動制御されるように構成されている。
【００２４】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置は、第２収容部１０ｂの嵌合孔１０ｅに嵌合固定された転がり軸受１３の内輪に、ウォームホイール６ａ及びターゲット１１が嵌合固定された出力軸３の他端部を挿入し、該出力軸３のねじ部３ａにナット１４を螺着して転がり軸受１３に軸長方向の予圧を加える。また、トルクセンサ４が収容され、嵌合孔１０ｄに転がり軸受１５が嵌合固定された第１収容部１０ａを第２収容部１０ｂに連結し、出力軸３の途中を転がり軸受１５の内輪に挿入し、２つの転がり軸受１３，１５を介して出力軸３をハウジング１０内に支持する。そして、出力軸３の凹凸条３ｂに弾性環１２を嵌合し、該弾性環１２を出力軸３に固定するとともに、回転角度検出器７の回転輪７１の内周部を弾性環１２の外周部に弾性的に嵌合し、さらに、保持部７６を第２収容部１０ｂの支持面１０ｆに取付けることにより回転角度検出器７を装着することができる。
【００２５】
このように出力軸３は弾性環１２を介して回転角度検出器７の回転輪７１を弾性環１２に弾性的に嵌合してあるため、路面からの逆入力が舵取機構及び伝動軸を介して出力軸３に伝動され、該出力軸３が振れる場合、前記逆入力により弾性環１２が撓み、逆入力による出力軸３の振れを弾性環１２により吸収することができる。従って、逆入力による悪影響を少なくすることができ、検出部７５での検出を正確にできるとともに、回転角度検出器７の破損を防ぐことができる。
また、操舵輪Ａの操舵により入力軸１及びトーションバー２を介して出力軸３が回転する場合、該出力軸３の回転力が弾性環１２を介して回転輪７１に伝動され、該回転輪７１が出力軸３と連動して回転するため、この回転輪７１の回転角度、ひいては出力軸３の回転角度を回転角度検出器７によって検出することができる。
【００２６】
また、回転角度検出器７の回転輪７１を支持する出力軸３は軸方向への変位がないように転がり軸受１３により支持されており、さらに、この転がり軸受１３はナット１４の締込みにより軸長方向へのガタつきがないようにしてあるため、回転角度検出器７の軸長方向への変位を低減でき、検出精度を高めることができるとともに、回転角度検出器７の耐久性を高めることができる。
また、出力軸３の回転輪支持部はセレーションからなる凹凸条３ｂを設けてあるため、この凹凸条３ｂを含む出力軸３の全体を転造等の非切削加工により形成することができ、出力軸３の加工コスト、ひいては電動パワーステアリング装置のコストを低減できる。
【００２７】
尚、以上説明した実施の形態では出力軸３の外周部に凹凸条３ｂを設け、内側を円形周面とした弾性環１２を凹凸条３ｂに嵌合したが、その他、凹凸条３ｂに対応する凹凸条を弾性環１２の内周部に設け、凹凸条同士を噛合させる構成としてもよいし、また、出力軸３を円形周面とし、弾性環１２の内周部にセレーション等の凹凸条を設け、この凹凸条部分を出力軸３の円形周面に弾性的に嵌合するように構成してもよいのであり、また、弾性環１２を加硫接着等の接着手段により結合してもよいのであり、弾性環１２の出力軸との結合構造は特に制限されない。
【００２８】
また、弾性環１２からなる弾性嵌合部材としたが、その他、この弾性嵌合部材は例えば周方向に離隔し加硫接着等の接着手段により結合された複数の凸条としてもよいのであり、弾性嵌合部材の形状は特に制限されない。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、路面からの逆入力による悪影響を少なくすることができ、検出部での検出を正確にできるとともに、回転角度検出器の破損を防ぐことができる。
【００３０】
第２発明によれば、操舵手段の組立て後に回転角度検出器を簡易に組み込むことができる。
【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全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の回転角度検出器部分の拡大断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ −ＩＩＩ線の断面図である。
【符号の説明】
１入力軸（操舵手段）
２トーションバー（操舵手段）
３出力軸（回転軸、操舵手段）
３ｂ凹凸条（外周部）
５モータ
７回転角度検出器
７１回転輪
７５検出部
７６保持部
１０ハウジング（支持部材）
１２弾性環（弾性嵌合部材）

Claims

支持部材に回転可能に支持された回転軸を有し、操舵補助用のモータの回転により回転する操舵手段、及び該操舵手段の回転角度を検出する回転角度検出器を備え、前記モータの回転により操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記回転軸の外周部に嵌合する弾性嵌合部材を備え、前記回転角度検出器は回転輪と、該回転輪の回転角度を検出する検出部及び該検出部を保持し、前記支持部材に固定された保持部とを有し、前記回転輪は前記弾性嵌合部材を介して前記回転軸に嵌合されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記弾性嵌合部材は回転軸の周面に嵌合された弾性環からなる請求項１記載の電動パワーステアリング装置。