JP2005043089A

JP2005043089A - Shaft device supported by bearing, and torque detector

Info

Publication number: JP2005043089A
Application number: JP2003200458A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Tokumoto; 欣智徳本
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To preclude a target object provided in a shaft from being affected even when a bearing backlashes. SOLUTION: This shaft device is provided with the target object 71 provided in the rotatable shaft 22, and used for detecting rotation of the shaft 22 by rotation along with the shaft 22, and the first bearing 31 and the second bering 34 for supporting the shaft 22 rotatably. The shaft 22 has the minimum run-out position Pt1mim where a run-out amount gets minimum in an intermediate position between the both bearings 31, 34, by backlash caused in the first bearing 31 and backlash caused in the second first bearing 34 and is supported to generate the great run-out along with approach to axis-directional both sides of the minimum run-out position Pt1mim, and the target object 71 is provided in the shaft 22 to be positioned in the vicinity of the minimum run-out position Pt1mim. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受によって支持された軸装置及びトルク検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
操舵部材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駆動し、当該モータの回転力を操舵機構に伝えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置は、公知である。
このようなパワーステアリング装置においては、操舵トルクの検出のためのトルク検出装置が必要である。トルク検出装置を持つステアリング装置は、操舵部材と操舵機構を連絡する操舵軸を備え、当該操舵軸は、操舵部材側の入力軸と操舵機構側の出力軸とを細径のトーションバーを介して連結して構成されている。トルク検出装置は、これらの両軸の連結部にトーションバーの捩れを伴って生じる相対角変位を検出し、この検出結果に基づいて前記操舵トルクを求める構成としている。
【０００３】
トルク検出装置としては、特許文献１に示すように、トーションバーを介して同軸上に連結された入力軸及び出力軸に、回転体と、回転体が回転するに従って、検出される部位が周期的及び連続的に変化すべく、回転体に設けられた１又は複数のターゲット体と、ターゲット体の近接する部位を検出する１又は複数の検出手段とを夫々備え、検出手段（磁気センサ）が検出した部位のトーションバーに生じた捩れによる差に基づき、入力軸及び出力軸に加わるトルクを検出するものがある。
【０００４】
入力軸及び出力軸は、ハウジングに対して軸受を介して支持されているため、軸受にガタや隙間があると、軸回転により振れ回りが発生し、ターゲット体と磁気センサ間のエアギャップが変動し、トルク検出結果等の検出精度が下がったり、演算エラーが生じる問題が生じる。
【０００５】
また、特許文献１のものでは、複数の回転体の間に回転体の傾きを規制する規制手段が設けられており、ターゲット体と磁気センサとの間のエアギャップ変動を抑え、高精度のトルク検出を可能としている。
しかし、特許文献１のように傾きの規制手段を設けると、軸の滑らかな回転が阻害され、また、規制部材という別部材が必要であってコスト高を招くという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−３２４３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、軸受のガタがあっても、ターゲット体へ影響が生じないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回転可能な軸と、前記軸に設けられて当該軸と同行回転することで当該軸の回転検出のために用いられるターゲット体と、前記軸を回転自在に支持する第１軸受と、前記第１軸受とは軸方向の異なる位置で前記軸を回転自在に支持する第２軸受と、を備え、前記軸は、前記第１軸受に生じるガタと、前記第２軸受に生じるガタとによって、前記両軸受間の中間位置において振れ量が最小となる振れ最小位置を持ち、当該振れ最小位置の軸方向両側へ行くほど振れ量が大きくなる振れが生じ得るように支持され、前記ターゲット体は、前記振れ最小位置近傍に位置するように前記軸に設けられていることを特徴とする軸受によって支持された軸装置である。
【０００８】
本発明によれば、第１軸受と第２軸受によって支持されている軸は、両軸受のガタによって軸回転の際に振れ回りが生じるが、この振れは、両軸受間の中間位置において振れ量が最小となる振れ最小位置を持つ。本発明は、この点に着目したものであり、振れ最小位置近傍にターゲット体を配置することで、軸に振れ回りが生じても、ターゲット体への影響を低く抑えることができる。
【０００９】
前記ターゲット体は、軸方向に所定の厚さを有するとともに、前記振れ最小位置が前記ターゲット体内部位置又は前記ターゲット体から軸方向に２．５ｍｍ以内の位置となるように設けられているのが好ましい。振れ最小位置がターゲット体内部に位置していることで、軸の振れ回りによる影響を非常に低く抑えることができる。また、ターゲット体外部位置であっても、軸方向に２．５ｍｍ以内であれば、振れ回りによる影響を十分に低く抑えることができる。より好ましくは、ターゲット体の軸方向中央位置と前記振れ最小位置が略一致しているのがよい。
【００１０】
他の観点からみた本発明は、回転可能な第１軸と、前記第１軸に設けられて当該第１軸と同行回転することで当該第１軸の回転検出のために用いられる第１ターゲット体と、前記第１軸を回転自在に支持する第１軸用第１軸受と、前記第１軸と同軸状に設けられた第２軸と、前記第２軸に設けられて当該第２軸と同行回転することで当該第２軸の回転検出のために用いられる第２ターゲット体と、前記第２軸を回転自在に支持する第２軸用第１軸受と、前記第１軸用第１軸受と前記第２軸用第１軸受との中間位置において、前記第１軸と前記第２軸とを相対回転可能に支持する第２軸受と、を備え、前記第１軸は、前記第１軸用第１軸受に生じるガタと、前記第２軸受に生じるガタとによって、前記両軸受間の中間位置において振れ量が最小となる第１振れ最小位置を持ち、当該第１振れ最小位置の軸方向両側へ行くほど振れ量が大きくなる振れが生じ得るように支持され、前記第２軸は、前記第２軸用第１軸受に生じるガタと、前記第２軸受に生じるガタとによって、前記両軸受間の中間位置において振れ量が最小となる第２振れ最小位置を持ち、当該第２振れ最小位置の軸方向両側へ行くほど振れ量が大きくなる振れが生じ得るように支持され、前記第１ターゲット体は、前記第１振れ最小位置近傍に位置するように前記第１軸に設けられ、前記第２ターゲット体は、前記第２振れ最小位置近傍に位置するように前記第２軸に設けられていることを特徴とする軸受によって支持された軸装置である。
【００１１】
上記の場合、第１軸の第１ターゲット体と、第２軸の第２ターゲット体は、ともに、触れ回り最小位置近傍に配置されるため、振れ回りによる両ターゲット体への影響を低く抑えることができる。
【００１２】
また、トルク検出装置に係る本発明は、上記軸装置を用いたものであって、前記第１軸と前記第２軸とは、トーションバーを介して連結され、前記第１ターゲット体及び第２ターゲット体の回転を前記両ターゲット体に対して非接触で検出する検出手段を備え、前記トーションバーに生じた捩れによる前記両ターゲット体の回転差に基づき、前記第１軸又は前記第２軸に加わるトルクを検出することを特徴とするものである。軸の振れ回りによるターゲット体への影響が抑えられているため、ターゲット体に対して非接触で検出する検出手段とのエアギャップ変動が少なくなり、精度良くトルクを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、電動パワーステアリング装置を示している。このステアリング装置は、例えば、自動車に搭載され、操舵部材（ステアリングホイール）１に加わる運転手の操舵動作に応じて、図示を省略した操向車輪の向きを変える操舵軸２を備えている。この操舵軸２には、上記操舵部材１が上端部に取り付けられる筒状の取付軸２１と、この取付軸２１に一体回転可能に連結された第１軸としての筒状の入力軸２２と、トーションバー２３を介在させて入力軸２２に同軸状に連結された第２軸としての筒状の出力軸２４が設けられており、ラックピニオン式伝達機構などを介して出力軸２４に連結される左右の上記操向車輪での転舵動作を行うようになっている。
【００１４】
上記取付軸２１はステアリングコラム２５内に収納された状態で車体側に固定されるものであり、その下端部にはトーションバー２３の一端部を内嵌固定した入力軸２２の上端部がピン２６により連結されている。また、上記トーションバー２３の他端部はピン２７により出力軸２４の下端部に内嵌固定されている。
上記入力軸２２及び出力軸２４は、車体側に固定され、かつ図の上下に分離可能な上側及び下側ハウジングＨ１，Ｈ２の内部に軸受３１，３２，３３を介してそれぞれ回転自在に取り付けられている。
【００１５】
入力軸２２を支持する軸受３１（以下、「入力軸用第１軸受」又は「第１軸用第１軸受」ということがある）は、ニードルベアリングによって構成されており、ハウジングＨ１内面側と入力軸２２外周の間に介在して入力軸２２を回転自在に支持している。
出力軸２４を支持する軸受３２（以下、「出力軸用第１軸受」又は「第２軸用第１軸受」ということがある）は、ボールベアリングによって構成されており、ハウジングＨ１の内面側と出力軸２４の外周の間に介在して出力軸２２を回転自在に支持している。
出力軸２４を支持する他の軸受３３は、ボールベアリングによって構成されており、ハウジングＨ２の内面側と出力軸２４の外周の間に介在して出力軸２２を回転自在に支持している。
【００１６】
入力軸２２は、その一部が出力軸２４内部に挿入されており、入力軸２２の外周面と出力軸２４の内周面との間には、軸受３４（以下、「第２軸受」という）が介在している。この第２軸受３４は、巻きブッシュ（メタルブッシュ；滑り軸受）によって構成されており、入力軸２２と出力軸２４との間に位置して両軸２２，２４を相対回転自在に保持している。
【００１７】
上記出力軸２４には、ウォーム４１及びこれに噛み合うウォームホイール４２を有する減速機構４と、上記ウォーム４１が出力軸に一体回転可能に取り付けられ、制御ユニット５により制御される操舵補助用の電動モータ６とが連結されている。これらの減速機構４と電動モータ６とが、操舵部材１から上記操向車輪に至る操舵系にモータ回転力による操舵補助力を付与する操舵補助部を構成している。
【００１８】
このステアリング装置には、操舵部材１への上記操舵動作に伴い回転する入出力軸２２，２４の各回転角を検出するセンサ部が設けられている。具体的には、図２も参照して、入力軸２２には、第１のターゲット板（第１ターゲット体）７１が一体回転可能に取り付けられ、さらにこのターゲット板７１の外周外方に当該ターゲット板７１に対して非接触の第１の磁気センサＡ１，Ｂ１が配置されている。同様に、出力軸２４には、第２ターゲット板（第２ターゲット体）７２及び第３ターゲット板（第３ターゲット体）７３が一体回転可能に取り付けられ、さらにこれらターゲット板７２，７３の外周外方に非接触の第２及び第３の磁気センサＡ２，Ｂ２及びＡ３，Ｂ３がそれぞれ配置されている。
【００１９】
上記第１のターゲット板７１と第１の磁気センサＡ１，Ｂ１とが入力軸２２の回転角に応じた信号を制御ユニット５に出力する第１のセンサ部Ｐを構成し、第２のターゲット板７２と第２の磁気センサＡ２，Ｂ２とが出力軸２４の回転角に応じた信号を制御ユニット５に出力する第２のセンサ部Ｑを構成している。また、第３のターゲット板７３と第３の磁気センサＡ３，Ｂ３とは出力軸２４の回転角に応じた信号を制御ユニット５に出力する第３のセンサ部Ｒを構成するものであり、制御部５が上記第２及び第３のセンサ部Ｑ，Ｒの出力を用いて出力軸２４の絶対回転位置を検出するようになっている。
【００２０】
上記各ターゲット板７１〜７３は、平歯車状の形態を成し、磁性体から成る外周の歯部が周方向に等間隔で凹凸のターゲットを形成している。歯数は、第１のターゲット板７１と第２のターゲット板７２とが同数Ｎ（例えば３４）で、第３のターゲット板７３は（Ｎ−１）の数（例えば３３）である。なお、各ターゲット板７１〜７３は、軸方向の厚さが４．５ｍｍであり、ターゲット板間の間隔が２．５ｍｍである。すなわち、ターゲット板間ピッチ距離は６．５ｍｍである。
【００２１】
上記第１のターゲット板７１は、入力軸２２に外嵌固定されている。また、第２及び第３のターゲット板７２，７３は、それぞれ別体として形成され、これらが予め一体的に固定された後、出力軸２４に外嵌固定されており、出力軸２４側に複数設けられるターゲットの取付作業を簡単化できるようになっている。
【００２２】
詳細には、図１に示すように、上記第２及び第３のターゲット板７２，７３は、各々外周に同一形状で歯数のみが異なる歯部７２ａ，７３ａが形成された後、周方向に等配された複数（例えば４個）のリベット７４によって予め一体接合されたものであり、出力軸２４の入力軸２２側の端部に一体化されたターゲット板７２，７３が取り付けられている。
なお、第２ターゲット７２が出力軸７４に対して取り付けられており、第３ターゲット７３は、出力軸７４に対して遊嵌状である。
【００２３】
第１〜第３の磁気センサＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３は、対応するターゲット板７１〜７３の外周の歯部に対向するように、３段２列に配置されており、これらはセンサボックス８に収められている。このセンサボックス８は上側ハウジングＨ１に設けられた取付孔に当該孔を閉塞するよう固定されたものであり、各磁気センサＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３と対応する上記外周の歯部とのエアギャップを所定距離で確保して維持するようになっている。また、第１の磁気センサＡ１，Ｂ１は、第１のターゲット板７１の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。同様に、第２の磁気センサＡ２，Ｂ２は、第２のターゲット板７２の互いに異なる周方向位置に対向して配置され、第３の磁気センサＡ３，Ｂ３は、第３のターゲット板７３の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。
【００２４】
上記の各磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３は、磁界の作用により抵抗が変化する特性をもつ素子、例えば磁気抵抗効果（ＭＲ）素子をそれぞれ含んで構成されており、対向する各ターゲット板７１〜７３の外周の歯部（凹凸）に応じて周期的に変化する電圧信号として出力する。詳細には、運転手のステアリング操作に応じて、第１のターゲット板７１が入力軸２２と共に回転すると、外周の凹凸により第１の磁気センサＡ１，Ｂ１の出力信号は入力軸２２及びターゲット板７１の回転角の変化（角変位）に応じて周期的に変化する周期信号となる。また、第２のターゲット板７２が出力軸２４と共に回転すると、外周の凹凸により第２の磁気センサＡ２，Ｂ２の出力信号は出力軸２４及びターゲット板７２の回転角の変化に応じて周期的に変化する周期信号となり、第３のターゲット板７３が出力軸２４と共に回転すると、外周の凹凸により第３の磁気センサＡ３，Ｂ３の出力信号は出力軸２４及びターゲット板７３の回転角の変化に応じて周期的に変化する周期信号となる。
【００２５】
また、上記第１の磁気センサＡ１とＢ１とは、それらの出力信号が、電気角で例えば／２の位相差を生じるよう第１のターゲット板７１に対向して配置されている。同様に、第２の磁気センサＡ２とＢ２とは、それらの出力信号が／２の位相差を生じるよう第２のターゲット板７２に対向して配置され、第３の磁気センサＡ３とＢ３とは、それらの出力信号が／２の位相差を生じるよう第３のターゲット板７３に対向して配置されている。このように、第１〜第３のセンサ部Ｐ，Ｑ，Ｒにおける２つの磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３からの出力信号の位相を各々ずらすことにより、対応するターゲット板７１〜７３の凹凸形状に応じて、非線形な変化が出力波形の極大値及び極小値付近で現れたときでも、制御部５は２つの磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３の一方の信号が非線形領域のときは他方の線形領域の信号を用いることができ、入出力軸２２，２４の各回転検出精度が低下するのを防ぐことができる。
【００２６】
歯数が同じである第１及び第２ターゲット板７１，７２には、操舵トルクが加えられた際に、トーションバーに生じる捩れによって相対的に角度差が生じる。これは、第１磁気センサＡ１，Ｂ１と第２磁気センサＡ２，Ｂ２の位相ずれとして現れ、制御ユニット５では、当該位相ずれに基づいて操舵トルクを演算することができる。
【００２７】
さらに、第２のターゲット板７２の歯数（＝３４）が第３のターゲット板７３の歯数（＝３３）より１多いことにより、第２の磁気センサＡ２，Ｂ２の出力は、第３の磁気センサＡ３，Ｂ３の出力と比べて、出力軸２４の回転量（２／３３）当たりに（（２／３３）−（２／３４））の位相ずれを生じ、出力軸２４の１回転で元に戻る。この位相ずれは、出力軸２４の回転角に応じて変化するため、制御ユニット５では、位相ずれを用いることで、出力軸２４の一回転内の絶対回転角（絶対舵角）を演算することができる。
【００２８】
上記制御ユニット５は、第１〜第３のセンサ部Ｐ，Ｑ，Ｒの出力を用いて所定の演算を行う演算部５１と、この演算部５１の演算結果に基づき電動モータ６の駆動制御を行う駆動制御部５２とを備えている。上記演算部５１は、磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３の出力信号を用いて対応する入出力軸２２，２４の各回転角を検出する回転角検出部の機能、この回転角検出部によって検出された上記各回転角を用いて上記操舵部材１に加わる操舵トルクを検出するトルク検出部の機能、及び上記検出された各回転角を用いて操舵部材１に加わる操舵トルク及び操舵角を演算により求め、その求めた操舵トルク及び操舵角に基づき上記操舵補助部から付与させる操舵補助力を決定する機能をもつように構成されている。
【００２９】
具体的には、演算部５１は、センサ部Ｐ，Ｑの出力を取得し、対応する入力軸２２及び出力軸２４の回転角を得た後、入出力軸２２，２４の相対回転角を求めて、上記操舵部材１に加わる操舵トルクを算出する。また、センサ部Ｑ，Ｒの出力によって操舵角を算出することができる。
演算部５１は、算出した操舵トルク及び操舵角に基づき電動モータ６への指令値を決定し駆動制御部５２に指示する。
上記駆動制御部５２は、演算部５１から指示された指令値に基づいて電動モータ６に電流を供給して当該電動モータ６を駆動する。これにより、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、運転手の操舵動作を検出しその動作に応じた操舵補助力を付与することができる。
【００３０】
図３は、前記第１〜第３ターゲット板７１，７２，７３と軸受３１，３２，３４との位置関係を示している。特に、ここでは、軸２２，２４に直接取り付けられており、比較的高い精度が要求される操舵トルク検出のために用いられる第１及び第２ターゲット板７１，７２の位置について説明する。
【００３１】
第１〜第３ターゲット板７１，７２，７３は、軸方向に離れて配置されている入力軸用第１軸受３１と出力軸用第１軸受３２との間に配置されている。換言すると、両第１軸受３１，３２の軸方向中間位置にターゲット板７１，７２，７３が配置されている。
また、第２軸受３４は、入力軸受用第１軸３１と出力軸用第１軸受３２との間に配置されている。さらに、第２軸受３４は、両第１軸受３１，３２よりも内径側に配置されている。
【００３２】
このような軸受３１，３２，３４の配置関係において、第１ターゲット板７１は、軸方向にみて、入力軸受用第１軸３１と第２軸受３４との間に配置され、第２ターゲット板７２は、軸方向にみて出力軸受用第１軸３２と第２軸受３４との間に配置されている。
【００３３】
各軸受３１，３２，３４は、多少のガタを持っており、ガタによる位置変動がターゲット板７１，７２，７３に発生すると磁気センサとのエアギャップに変化を生じて、センサ出力が生じる。ガタによってターゲット板に位置変動（回転振れ）が生じないようにするためのターゲット板の位置は、次のようにして決定される。
【００３４】
出力軸用第１軸受３２のガタ中心：Ｐａ、出力軸用第１軸受３２が持つガタ量：φ２ａ、第２軸受３４が持つガタ量：φ２ｂ、第２軸受３４のガタ中心：Ｐｂ、入力軸用第１軸受３１が持つガタ量：φ２ｃ、入力軸用第１軸受３１のガタ中心Ｐｃとすると、図３のターゲット板と軸受との配置図は、図４に示すターゲットと軸受との配置とガタのモデル図として表すことができる。
なお、図４中、ｒａは軸２２，２４の軸心位置からＰａまでの距離、ｒｂは軸２２，２４の軸心位置からＰｂまでの距離、ｒｃは軸２２，２４の軸心からＰｃまでの距離、ｄはＰａとＰｂ間の距離、ｌはＰａとＰｃ間の距離である。
【００３５】
軸２２，２４の回転に伴う直線ＰｂＰｃの最大振れは、図５のように図４を分割して検討でき、直線ＰｂＰｃの振れは、図５の点線で示すようになる。当該振れは、ＰｂとＰｃの中間位置で振れ量が最小の振れ最小位置Ｐｔ１ｍｉｎをとり、振れ最小位置Ｐｔ１ｍｉｎからＰｂ，Ｐｃ側へ行くほど振れ量が大きくなる。軸の回転に伴う振れが生じても、第１ターゲット板７１が振れ最小位置Ｐｔ１ｍｉｎに配置されていることで、第１ターゲット板７１に生じる振れは、最小になる。この第１振れ最小位置Ｐｔ１ｍｉｎは、Ｐｂを基準とすると（ｌ−ｄ）＊（ａ＋ｂ＋ｃ）／（ａ＋ｂ＋２ｃ）の位置にある。すなわち、第２軸受３４のガタ中心位置Ｐｂから入力軸用第１軸受３１へ向けて軸方向に（ｌ−ｄ）＊（ａ＋ｂ＋ｃ）／（ａ＋ｂ＋２ｃ）離れた位置に第１ターゲット板７１を配置することで、第１ターゲット板７１の振れが最小となる。
【００３６】
第１振れ最小位置Ｐｔ１ｍｉｎは、第１ターゲット板７１の軸方向中央位置に設定されるのが最も良いが、第１ターゲット板７１の内部に第１振れ最小位置Ｐｔ１ｍｉｎが位置すれば足りる。すなわち、第１ターゲット板７１の軸方向中央位置と第１振れ最小位置Ｐｔ１ｍｉｎとが２ｍｍ程度ずれていてもよい。
また、第１ターゲット板７１の外部に第１振れ最小位置Ｐｔ１ｍｉｎが位置する場合であっても、第１ターゲット板７１との距離が２．５ｍｍ以内（好ましくは２ｍｍ以内）であれば、十分に振れを小さく抑えることができる。
【００３７】
また、軸２２，２４の回転に伴う直線ＰａＰｂの最大振れは、図６のように図４を分割して検討でき、直線ＰａＰｂの振れは、図６の点線で示すようになる。当該振れは、ＰａとＰｂの中間位置で振れ量が最小の振れ最小位置Ｐｔ２ｍｉｎをとり、振れ最小位置Ｐｔ２ｍｉｎからＰａ，Ｐｂ側へ行くほど振れ量が大きくなる。軸の回転に伴う振れが生じても、第２ターゲット板７２が振れ最小位置Ｐｔ２ｍｉｎに配置されていることで、第２ターゲット板７２に生じる振れは、最小になる。この第２振れ最小位置Ｐｔ２ｍｉｎは、Ｐｂを基準とするとｄ＊（ａ＋ｂ＋ｃ）／（２ａ＋ｂ＋ｃ）の位置にある。すなわち、第２軸受３４のガタ中心位置Ｐｂから出力軸用第１軸受３２へ向けて軸方向にｄ＊（ａ＋ｂ＋ｃ）／（２ａ＋ｂ＋ｃ）離れた位置に第２ターゲット板７２を配置することで、第２ターゲット板７２の振れが最小となる。
【００３８】
第２振れ最小位置Ｐｔ２ｍｉｎは、第２ターゲット板７２の軸方向中央位置に設定されるのが最も良いが、第２ターゲット板７２の内部に第２振れ最小位置Ｐｔ２ｍｉｎが位置すれば足りる。すなわち、第２ターゲット板７２の軸方向中央位置と第２振れ最小位置Ｐｔ２ｍｉｎとが２ｍｍ程度ずれていてもよい。
また、第２ターゲット板７２の外部に第２振れ最小位置Ｐｔ２ｍｉｎが位置する場合であっても、第２ターゲット板７２との距離が２．５ｍｍ以内（好ましくは２ｍｍ以内）であれば、十分に振れを小さく抑えることができる。
【００３９】
ここで、直線Ｐｔ１ｍｉｎＰｔ２ｍｉｎの長さは、第１ターゲット板７１と第２ターゲット板７２とのピッチ間距離Ｗと等しくなる。したがって、Ｗ＝（ｌ−ｄ）＊（ａ＋ｂ＋ｃ）／（ａ＋ｂ＋２ｃ）＋（ｄ−ｄ＊ａ／（２ａ＋ｂ＋ｃ））である。
また、入力軸用第１軸受３１と出力軸用第１軸受３２との距離ｌ＝ｄ＋（ａ＋ｂ＋２ｃ）（Ｗ−ｄ＋ｄ＊ａ／（２ａ＋ｂ＋ｃ））（ａ＋ｂ＋ｃ）である。
【００４０】
操舵トルクを検出するための第１及び第２ターゲット板７１，７２の振れが最小となるように配置されていることで、磁気センサとの間のエアギャップ変動が少なくなり、磁気センサの出力波形が安定し、トルク演算のエラーが小さくなる。
また、絶対舵角を演算するために用いられる第３ターゲット７３についても、振れの小さい第２ターゲット板７２を介して軸２４に取り付けられているため、振れが小さく抑えられ、舵角演算のエラーが小さくなる。
そして、本実施形態では、ターゲット板の振れを防止しても、部品点数が増えないためコストアップが防止されている。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、軸、軸受、及びターゲット体と位置関係は、ステアリング装置に限らず適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】電動パワーステアリング装置の要部構成を示す縦断面図である。
【図２】電動パワーステアリング装置におけるトーションバー、入力軸、出力軸、ターゲット板、及び磁気センサを模式的に表した図である。
【図３】軸受及びターゲットの位置関係を示す要部縦断面図である。
【図４】ガタを含む軸受及びターゲットの位置関係を示す模式図である。
【図５】直線ＰｂＰｃの振れを示す模式図である。
【図６】直線ＰａＰｂの振れを示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１操舵部材
２操舵軸
６電動モータ
２２入力軸（第１軸；軸）
２３トーションバー
２４出力軸（第２軸；軸）
３１軸受（第１軸用（入力軸用）第１軸受）
３２軸受（第２軸用（出力軸用）第１軸受）
３４軸受（第２軸受）
７１ターゲット板（第１ターゲット体）
７２ターゲット板（第２ターゲット体）
７３ターゲット板（第３ターゲット体）【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a shaft device and a torque detection device supported by a bearing.
[Background]
[0002]
An electric power steering device that drives a steering assist motor based on a detection result of a steering torque applied to a steering member and transmits the rotational force of the motor to a steering mechanism to assist steering is known.
In such a power steering apparatus, a torque detection apparatus for detecting the steering torque is necessary. A steering device having a torque detection device includes a steering shaft that communicates a steering member and a steering mechanism, and the steering shaft connects an input shaft on the steering member side and an output shaft on the steering mechanism side via a thin torsion bar. Concatenated. The torque detection device is configured to detect a relative angular displacement that occurs due to torsion of the torsion bar at the connecting portion of these two shafts, and to obtain the steering torque based on the detection result.
[0003]
As shown in Patent Document 1, as a torque detection device, a rotating body and a portion to be detected periodically are rotated as the rotating body rotates on an input shaft and an output shaft that are coaxially connected via a torsion bar. In order to continuously change, one or a plurality of target bodies provided on the rotating body and one or a plurality of detection means for detecting the proximity of the target bodies are provided, and the detection means (magnetic sensor) detects Some of them detect the torque applied to the input shaft and the output shaft based on the difference due to the torsion generated in the torsion bar of the portion.
[0004]
Since the input shaft and output shaft are supported by the housing via a bearing, if there is a backlash or gap in the bearing, the shaft will rotate and the air gap between the target body and the magnetic sensor will fluctuate. However, there is a problem that the detection accuracy of the torque detection result or the like is lowered, or a calculation error occurs.
[0005]
Moreover, in the thing of patent document 1, the control means which controls the inclination of a rotary body is provided between several rotary bodies, the air gap fluctuation | variation between a target body and a magnetic sensor is suppressed, and highly accurate torque Detection is possible.
However, when the tilt restricting means is provided as in Patent Document 1, smooth rotation of the shaft is hindered, and another member called a restricting member is required, resulting in high costs.
[Patent Document 1] JP 2001-324394 A [Disclosure of the Invention]
[Problems to be solved by the invention]
[0006]
The problem to be solved by the present invention is to prevent the target body from being affected even if there is a backlash of the bearing.
[Means for Solving the Problems]
[0007]
The present invention includes a rotatable shaft, a target body that is provided on the shaft and rotates together with the shaft, and is used for detecting rotation of the shaft, and a first bearing that rotatably supports the shaft. And a second bearing that rotatably supports the shaft at a position different from the first bearing in the axial direction, wherein the shaft has a backlash that occurs in the first bearing and a backlash that occurs in the second bearing. By means of the above, the target body has a minimum shake position where the shake amount is minimum at an intermediate position between the two bearings, and the target body is supported such that the shake amount increases as it goes to both sides in the axial direction. Is a shaft device supported by a bearing, which is provided on the shaft so as to be positioned in the vicinity of the minimum runout position.
[0008]
According to the present invention, the shaft supported by the first bearing and the second bearing is swung around when the shaft rotates due to the backlash of both bearings. Has a minimum runout position at which. The present invention pays attention to this point. By arranging the target body in the vicinity of the minimum shake position, the influence on the target body can be kept low even if the shaft is swung.
[0009]
The target body has a predetermined thickness in the axial direction, and is provided so that the minimum shake position is a position within 2.5 mm in the axial direction from the target body internal position or the target body. preferable. Since the minimum shake position is located inside the target body, the influence of the shaft runout can be suppressed to a very low level. Moreover, even if it is a target body external position, if it is less than 2.5 mm in an axial direction, the influence by a whirling can be restrained sufficiently low. More preferably, the center position in the axial direction of the target body and the minimum shake position should substantially coincide.
[0010]
From another viewpoint, the present invention provides a first axis that can be rotated, and a first target that is provided on the first axis and that rotates together with the first axis to detect rotation of the first axis. A first shaft bearing for rotatably supporting the first shaft, a second shaft provided coaxially with the first shaft, and the second shaft provided on the second shaft. , The second target body used for detecting the rotation of the second shaft, the first bearing for the second shaft that rotatably supports the second shaft, and the first shaft for the first shaft. A second bearing that supports the first shaft and the second shaft so as to be rotatable relative to each other at an intermediate position between the bearing and the first shaft bearing for the second shaft. Due to the backlash generated in the first shaft bearing and the backlash generated in the second bearing, the amount of deflection is minimized at the intermediate position between the two bearings. And the second shaft is supported by the first shaft bearing for the second shaft. The second shaft is supported by the first shaft for the second shaft. And the backlash generated in the second bearing have a second minimum shake position at which the amount of shake is minimized at an intermediate position between the two bearings, and the closer to the both sides in the axial direction of the second minimum shake position. The first target body is supported on the first shaft so as to be located in the vicinity of the first minimum shake position, and the second target body is supported by the first target body. The shaft device is supported by a bearing, and is provided on the second shaft so as to be positioned in the vicinity of a minimum two-runout position.
[0011]
In the above case, since the first target body of the first axis and the second target body of the second axis are both arranged in the vicinity of the touch-around minimum position, the influence on the both target bodies due to the swinging is kept low. Can do.
[0012]
Further, the present invention relating to the torque detection device uses the shaft device, and the first shaft and the second shaft are connected via a torsion bar, and the first target body and the second shaft are connected to each other. Detection means for detecting the rotation of the target bodies in a non-contact manner with respect to the two target bodies, and based on the rotational difference between the two target bodies due to the twist generated in the torsion bar, the first axis or the second axis It is characterized by detecting the applied torque. Since the influence on the target body due to the swinging of the shaft is suppressed, fluctuations in the air gap with the detecting means that detects the target body in a non-contact manner are reduced, and the torque can be detected with high accuracy.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0013]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an electric power steering apparatus. The steering device includes, for example, a steering shaft 2 that is mounted on an automobile and changes the direction of a steered wheel (not shown) according to a driver's steering operation applied to a steering member (steering wheel) 1. The steering shaft 2 has a cylindrical mounting shaft 21 to which the steering member 1 is mounted at the upper end, a cylindrical input shaft 22 as a first shaft connected to the mounting shaft 21 so as to be integrally rotatable, A cylindrical output shaft 24 is provided as a second shaft that is coaxially connected to the input shaft 22 with a torsion bar 23 interposed therebetween, and is connected to the output shaft 24 via a rack and pinion transmission mechanism or the like. A steering operation is performed on the left and right steering wheels.
[0014]
The mounting shaft 21 is fixed to the vehicle body side while being accommodated in the steering column 25, and the upper end portion of the input shaft 22 with one end portion of the torsion bar 23 fitted and fixed to the lower end portion thereof is a pin 26. It is connected by. The other end portion of the torsion bar 23 is internally fitted and fixed to the lower end portion of the output shaft 24 by a pin 27.
The input shaft 22 and the output shaft 24 are fixed to the vehicle body side and are rotatably mounted via bearings 31, 32, and 33 inside upper and lower housings H1 and H2 that can be separated in the vertical direction in the figure. ing.
[0015]
A bearing 31 for supporting the input shaft 22 (hereinafter, also referred to as “first bearing for input shaft” or “first bearing for first shaft”) is constituted by a needle bearing, and is input to the inner surface side of the housing H1. The input shaft 22 is rotatably supported by being interposed between the outer periphery of the shaft 22.
A bearing 32 that supports the output shaft 24 (hereinafter, also referred to as “first bearing for output shaft” or “first bearing for second shaft”) is configured by a ball bearing, and is provided on the inner surface side of the housing H1. The output shaft 22 is rotatably supported by being interposed between the outer periphery of the output shaft 24.
The other bearing 33 that supports the output shaft 24 is configured by a ball bearing, and is interposed between the inner surface side of the housing H2 and the outer periphery of the output shaft 24 to rotatably support the output shaft 22.
[0016]
A part of the input shaft 22 is inserted into the output shaft 24, and a bearing 34 (hereinafter referred to as “second bearing”) is provided between the outer peripheral surface of the input shaft 22 and the inner peripheral surface of the output shaft 24. ) Is present. The second bearing 34 is constituted by a wound bush (metal bush; sliding bearing), and is positioned between the input shaft 22 and the output shaft 24 and holds both shafts 22 and 24 so as to be relatively rotatable. .
[0017]
The output shaft 24 has a worm 41 and a speed reduction mechanism 4 having a worm wheel 42 meshing with the worm 41, and the worm 41 is attached to the output shaft so as to be integrally rotatable, and is controlled by the control unit 5 and is used as a steering assisting electric motor. 6 are connected. The speed reduction mechanism 4 and the electric motor 6 constitute a steering assist unit that applies a steering assist force by a motor rotational force to the steering system from the steering member 1 to the steering wheel.
[0018]
The steering device is provided with a sensor unit that detects the rotation angles of the input / output shafts 22 and 24 that rotate in accordance with the steering operation of the steering member 1. Specifically, referring also to FIG. 2, a first target plate (first target body) 71 is attached to the input shaft 22 so as to be integrally rotatable, and further, the target is placed on the outer periphery of the target plate 71. First magnetic sensors A1 and B1 that are not in contact with the plate 71 are disposed. Similarly, a second target plate (second target body) 72 and a third target plate (third target body) 73 are attached to the output shaft 24 so as to be integrally rotatable, and further, outside the outer periphery of the target plates 72 and 73. The non-contact second and third magnetic sensors A2, B2 and A3, B3 are arranged respectively.
[0019]
The first target plate 71 and the first magnetic sensors A1 and B1 constitute a first sensor unit P that outputs a signal corresponding to the rotation angle of the input shaft 22 to the control unit 5, and the second target plate 72 and the second magnetic sensors A 2 and B 2 constitute a second sensor unit Q that outputs a signal corresponding to the rotation angle of the output shaft 24 to the control unit 5. Further, the third target plate 73 and the third magnetic sensors A3 and B3 constitute a third sensor unit R that outputs a signal corresponding to the rotation angle of the output shaft 24 to the control unit 5. The unit 5 detects the absolute rotational position of the output shaft 24 using the outputs of the second and third sensor units Q and R.
[0020]
Each of the target plates 71 to 73 has a spur gear shape, and the teeth on the outer periphery made of a magnetic material form uneven targets at equal intervals in the circumferential direction. As for the number of teeth, the first target plate 71 and the second target plate 72 are the same number N (for example, 34), and the third target plate 73 is the number of (N-1) (for example, 33). Each of the target plates 71 to 73 has an axial thickness of 4.5 mm and an interval between the target plates of 2.5 mm. That is, the pitch distance between the target plates is 6.5 mm.
[0021]
The first target plate 71 is externally fixed to the input shaft 22. Further, the second and third target plates 72 and 73 are formed as separate bodies, respectively, and after being fixed integrally in advance, the second and third target plates 72 and 73 are externally fitted and fixed to the output shaft 24. It is possible to simplify the work of attaching the target to be provided.
[0022]
Specifically, as shown in FIG. 1, the second and third target plates 72 and 73 are formed in the circumferential direction after tooth portions 72 a and 73 a having the same shape and different numbers of teeth are formed on the outer periphery. A plurality of (for example, four) rivets 74 that are equally arranged are integrally joined in advance, and integrated target plates 72 and 73 are attached to the end of the output shaft 24 on the input shaft 22 side.
The second target 72 is attached to the output shaft 74, and the third target 73 is loosely fitted to the output shaft 74.
[0023]
The first to third magnetic sensors A1, B1, A2, B2, A3, B3 are arranged in three rows and two rows so as to face the outer peripheral teeth of the corresponding target plates 71 to 73. Is housed in a sensor box 8. The sensor box 8 is fixed to an attachment hole provided in the upper housing H1 so as to close the hole, and the outer peripheral teeth corresponding to the magnetic sensors A1, B1, A2, B2, A3, B3. The air gap is secured and maintained at a predetermined distance. Further, the first magnetic sensors A1 and B1 are arranged to face different circumferential positions of the first target plate 71. Similarly, the second magnetic sensors A2 and B2 are arranged to face different circumferential positions of the second target plate 72, and the third magnetic sensors A3 and B3 are mutually connected to the third target plate 73. Opposed to different circumferential positions.
[0024]
Each of the magnetic sensors A1 to A3 and B1 to B3 includes an element having a characteristic that the resistance is changed by the action of a magnetic field, for example, a magnetoresistive effect (MR) element. It is output as a voltage signal that changes periodically according to the teeth (irregularities) on the outer periphery of .about.73. Specifically, when the first target plate 71 rotates together with the input shaft 22 in accordance with the steering operation of the driver, the output signals of the first magnetic sensors A1 and B1 are output from the input shaft 22 and the target plate 71 due to the unevenness on the outer periphery. This is a periodic signal that periodically changes according to the change in the rotation angle (angular displacement). Further, when the second target plate 72 rotates together with the output shaft 24, the output signals of the second magnetic sensors A2 and B2 periodically according to the change in the rotation angle of the output shaft 24 and the target plate 72 due to the unevenness of the outer periphery. When the third target plate 73 rotates with the output shaft 24 due to a changing periodic signal, the output signals of the third magnetic sensors A3 and B3 correspond to changes in the rotation angle of the output shaft 24 and the target plate 73 due to the unevenness of the outer periphery. The periodic signal changes periodically.
[0025]
The first magnetic sensors A1 and B1 are arranged to face the first target plate 71 so that their output signals generate a phase difference of, for example, / 2 in electrical angle. Similarly, the second magnetic sensors A2 and B2 are arranged to face the second target plate 72 so that their output signals generate a phase difference of / 2, and the third magnetic sensors A3 and B3 are These output signals are arranged to face the third target plate 73 so as to generate a phase difference of / 2. As described above, by shifting the phases of the output signals from the two magnetic sensors A1 to A3 and B1 to B3 in the first to third sensor portions P, Q, and R, the unevenness of the corresponding target plates 71 to 73 is obtained. Depending on the shape, even when a non-linear change appears in the vicinity of the maximum value and the minimum value of the output waveform, the control unit 5 can control the other when one of the signals of the two magnetic sensors A1 to A3 and B1 to B3 is in the non-linear region. Thus, it is possible to prevent the rotation detection accuracy of the input / output shafts 22 and 24 from being lowered.
[0026]
When the steering torque is applied to the first and second target plates 71 and 72 having the same number of teeth, there is a relative angular difference due to the twist generated in the torsion bar. This appears as a phase shift between the first magnetic sensors A1, B1 and the second magnetic sensors A2, B2, and the control unit 5 can calculate the steering torque based on the phase shift.
[0027]
Furthermore, since the number of teeth of the second target plate 72 (= 34) is one more than the number of teeth of the third target plate 73 (= 33), the outputs of the second magnetic sensors A2 and B2 are the third Compared with the outputs of the magnetic sensors A3 and B3, a phase shift of ((2/33)-(2/34)) occurs per rotation amount (2/33) of the output shaft 24. Return to the original. Since this phase shift changes according to the rotation angle of the output shaft 24, the control unit 5 calculates the absolute rotation angle (absolute steering angle) within one rotation of the output shaft 24 by using the phase shift. Can do.
[0028]
The control unit 5 controls the drive of the electric motor 6 based on the calculation unit 51 that performs a predetermined calculation using the outputs of the first to third sensor units P, Q, and R, and the calculation result of the calculation unit 51. And a drive control unit 52 for performing the operation. The calculation unit 51 functions as a rotation angle detection unit that detects each rotation angle of the corresponding input / output shafts 22 and 24 using the output signals of the magnetic sensors A1 to A3 and B1 to B3, and is detected by the rotation angle detection unit. A function of a torque detection unit that detects a steering torque applied to the steering member 1 using the rotation angles, and a steering torque and a steering angle applied to the steering member 1 using the detected rotation angles are calculated. It is configured to have a function of determining a steering assist force to be applied from the steering assist unit based on the obtained steering torque and steering angle.
[0029]
Specifically, the calculation unit 51 obtains the outputs of the sensor units P and Q, obtains the rotation angles of the corresponding input shaft 22 and output shaft 24, and then obtains the relative rotation angles of the input and output shafts 22 and 24. Thus, the steering torque applied to the steering member 1 is calculated. Further, the steering angle can be calculated from the outputs of the sensor units Q and R.
The calculation unit 51 determines a command value for the electric motor 6 based on the calculated steering torque and steering angle, and instructs the drive control unit 52.
The drive control unit 52 drives the electric motor 6 by supplying current to the electric motor 6 based on the command value instructed by the calculation unit 51. Thereby, the electric power steering device of the present embodiment can detect the steering operation of the driver and can apply the steering assist force according to the operation.
[0030]
FIG. 3 shows the positional relationship between the first to third target plates 71, 72, 73 and the bearings 31, 32, 34. In particular, here, the positions of the first and second target plates 71 and 72 that are directly attached to the shafts 22 and 24 and are used for detecting the steering torque that requires relatively high accuracy will be described.
[0031]
The first to third target plates 71, 72, and 73 are disposed between the input shaft first bearing 31 and the output shaft first bearing 32 that are disposed apart in the axial direction. In other words, the target plates 71, 72, 73 are disposed at the axial intermediate positions of the first bearings 31, 32.
The second bearing 34 is disposed between the input bearing first shaft 31 and the output shaft first bearing 32. Further, the second bearing 34 is disposed on the inner diameter side than the first bearings 31 and 32.
[0032]
In such an arrangement relationship of the bearings 31, 32, 34, the first target plate 71 is arranged between the input bearing first shaft 31 and the second bearing 34 in the axial direction, and the second target plate 72. Is disposed between the output bearing first shaft 32 and the second bearing 34 in the axial direction.
[0033]
Each of the bearings 31, 32, and 34 has some backlash. When position fluctuations due to backlash occur in the target plates 71, 72, and 73, the air gap with the magnetic sensor changes, and sensor output is generated. The position of the target plate for preventing the position variation (rotational shake) from occurring in the target plate due to the backlash is determined as follows.
[0034]
Center of play of first bearing 32 for output shaft: Pa, amount of play of first bearing 32 for output shaft: φ2a, amount of play of second bearing 34: φ2b, center of play of second bearing 34: Pb, input shaft When the play amount of the first bearing 31 for use is φ2c and the play center Pc of the first bearing 31 for the input shaft, the layout of the target plate and the bearing shown in FIG. It can be expressed as a backlash model diagram.
In FIG. 4, ra is the distance from the axial center position of the shafts 22 and 24 to Pa, rb is the distance from the axial center position of the shafts 22 and 24 to Pb, and rc is the axial center of the shafts 22 and 24 to Pc. , D is the distance between Pa and Pb, and l is the distance between Pa and Pc.
[0035]
The maximum runout of the straight line PbPc accompanying the rotation of the shafts 22 and 24 can be examined by dividing FIG. 4 as shown in FIG. 5, and the runout of the straight line PbPc is as shown by the dotted line in FIG. The shake takes the minimum shake position Pt1min where the shake amount is minimum at the intermediate position between Pb and Pc, and the shake amount increases toward the Pb and Pc side from the minimum shake position Pt1min. Even if a shake due to the rotation of the shaft occurs, the shake that occurs in the first target plate 71 is minimized because the first target plate 71 is disposed at the minimum shake position Pt1min. The first shake minimum position Pt1min is at a position of (1-d) * (a + b + c) / (a + b + 2c) with Pb as a reference. In other words, the first target plate 71 is disposed at a position that is (ld) * (a + b + c) / (a + b + 2c) in the axial direction from the backlash center position Pb of the second bearing 34 toward the input shaft first bearing 31. Thus, the shake of the first target plate 71 is minimized.
[0036]
The first minimum shake position Pt1min is best set at the axial center position of the first target plate 71, but it is sufficient if the first minimum shake position Pt1min is located inside the first target plate 71. That is, the axial center position of the first target plate 71 and the first minimum shake position Pt1min may be shifted by about 2 mm.
Further, even when the first shake minimum position Pt1min is located outside the first target plate 71, it is sufficient if the distance from the first target plate 71 is within 2.5 mm (preferably within 2 mm). The shake can be kept small.
[0037]
Further, the maximum runout of the straight line PaPb accompanying the rotation of the shafts 22 and 24 can be examined by dividing FIG. 4 as shown in FIG. 6, and the runout of the straight line PaPb is as shown by the dotted line in FIG. The shake takes the minimum shake position Pt2min with the minimum shake amount at an intermediate position between Pa and Pb, and the shake amount increases toward the Pa and Pb side from the minimum shake position Pt2min. Even if the shake due to the rotation of the shaft occurs, the shake generated in the second target plate 72 is minimized by the second target plate 72 being arranged at the minimum shake position Pt2min. The second minimum shake position Pt2min is at a position of d * (a + b + c) / (2a + b + c) with Pb as a reference. That is, the second target plate 72 is disposed at a position d * (a + b + c) / (2a + b + c) away from the backlash center position Pb of the second bearing 34 toward the first bearing 32 for the output shaft in the axial direction. 2 The deflection of the target plate 72 is minimized.
[0038]
The second minimum shake position Pt2min is best set at the center position in the axial direction of the second target plate 72, but it is sufficient if the second minimum shake position Pt2min is located inside the second target plate 72. That is, the axial center position of the second target plate 72 and the second minimum shake position Pt2min may be shifted by about 2 mm.
Further, even when the second shake minimum position Pt2min is located outside the second target plate 72, it is sufficient if the distance from the second target plate 72 is within 2.5 mm (preferably within 2 mm). The shake can be kept small.
[0039]
Here, the length of the straight line Pt1minPt2min is equal to the pitch distance W between the first target plate 71 and the second target plate 72. Therefore, W = (1−d) * (a + b + c) / (a + b + 2c) + (dd−a * (2a + b + c)).
Further, the distance between the input shaft first bearing 31 and the output shaft first bearing 32 is l = d + (a + b + 2c) (Wd + d * a / (2a + b + c)) (a + b + c).
[0040]
Since the first and second target plates 71 and 72 for detecting the steering torque are arranged so that the shake is minimized, the fluctuation of the air gap between the magnetic sensor and the output waveform of the magnetic sensor is reduced. Becomes stable and torque calculation errors are reduced.
Further, the third target 73 used for calculating the absolute steering angle is also attached to the shaft 24 via the second target plate 72 having a small deflection, so that the deflection is suppressed to a small value and an error in the steering angle calculation. Becomes smaller.
In the present embodiment, even if the target plate is prevented from swinging, the number of parts does not increase, thereby preventing an increase in cost.
[0041]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the positional relationship between the shaft, the bearing, and the target body can be applied not only to the steering device.
[Brief description of the drawings]
[0043]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of an electric power steering device.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a torsion bar, an input shaft, an output shaft, a target plate, and a magnetic sensor in the electric power steering apparatus.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a main part showing a positional relationship between a bearing and a target.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a positional relationship between a bearing including play and a target.
FIG. 5 is a schematic diagram showing runout of a straight line PbPc.
FIG. 6 is a schematic diagram showing runout of a straight line PaPb.
[Explanation of symbols]
[0044]
1 Steering member 2 Steering shaft 6 Electric motor 22 Input shaft (first shaft; shaft)
23 Torsion bar 24 Output shaft (second axis; shaft)
31 Bearing (first bearing for first shaft (for input shaft))
32 Bearing (second shaft (for output shaft) first bearing)
34 Bearing (second bearing)
71 Target plate (first target body)
72 Target plate (second target body)
73 Target plate (third target body)

Claims

A rotatable shaft,
A target body provided on the shaft and used for rotation detection of the shaft by rotating together with the shaft;
A first bearing that rotatably supports the shaft;
A second bearing that rotatably supports the shaft at a position different from the first bearing in the axial direction;
With
The shaft has a minimum runout position at which a runout amount is minimum at an intermediate position between the two bearings due to the play generated in the first bearing and the play generated in the second bearing, and the axial direction of the minimum runout position It is supported so that the amount of vibration can increase as it goes to both sides.
The shaft device supported by a bearing, wherein the target body is provided on the shaft so as to be positioned in the vicinity of the minimum shake position.

The target body has a predetermined thickness in the axial direction, and is provided so that the minimum shake position is within 2.5 mm in the axial direction from the target body internal position or the target body. The shaft device supported by the bearing according to claim 1.

A rotatable first shaft;
A first target body provided on the first axis and used for rotation detection of the first axis by rotating along with the first axis;
A first bearing for a first shaft that rotatably supports the first shaft;
A second shaft provided coaxially with the first shaft;
A second target body provided on the second axis and used for rotation detection of the second axis by rotating along with the second axis;
A first bearing for a second shaft that rotatably supports the second shaft;
A second bearing that supports the first shaft and the second shaft so as to be relatively rotatable at an intermediate position between the first shaft-first bearing and the second shaft-first bearing;
With
The first shaft has a first minimum runout position where a runout amount is minimized at an intermediate position between the two bearings due to the play generated in the first bearing for the first shaft and the play generated in the second bearing. , Is supported so that a shake in which the shake amount increases as it goes to both axial sides of the first shake minimum position may occur,
The second shaft has a second runout minimum position at which a runout amount is minimized at an intermediate position between the two bearings due to the backlash generated in the first bearing for the second shaft and the backlash generated in the second bearing. , The second shake minimum position is supported in such a way that a shake with a greater shake amount can occur as it goes to both sides in the axial direction,
The first target body is provided on the first shaft so as to be positioned in the vicinity of the first shake minimum position,
The shaft device supported by a bearing, wherein the second target body is provided on the second shaft so as to be positioned in the vicinity of the second minimum shake position.

A torque detector using the shaft device according to claim 3,
The first shaft and the second shaft are connected via a torsion bar,
Detecting means for detecting the rotation of the first target body and the second target body in a non-contact manner with respect to the both target bodies;
A torque detection device that detects a torque applied to the first shaft or the second shaft based on a rotation difference between the two target bodies due to a twist generated in the torsion bar.