JP2007191055A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工数や部品点数を削減し、設計自由度を向上すると共に、コストを削減すること。
【解決手段】トルクセンサーＴＳは、センサ基板２１、ブラケット２２，２３、及びコイルａｓｓｙ２４等が一体となったトルクセンサー・モジュールＴＳＭを構成している。後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）の端面は、ロアーシャフト４（入力軸）に対して略垂直に加工されている。組み立ての際には、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）の端面に、トルクセンサー・モジュールＴＳＭのブラケット２２とロアーコラム２（コラムチューブ）のフランジ３１が押し当てられ、これらは、締結用のボルト４０により同時に固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力軸に印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生し、減速機構により減速して、出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関し、特に、小型化を図った電動パワーステアリング装置に関する。

自動車の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。

そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering、以下ＥＰＳと記す）が近年注目されている。ＥＰＳには、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。

ＥＰＳでは、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、動力伝達機構（減速機）により減速して操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。

この動力伝達機構（減速機）として、ウォームギヤ機構を用いたＥＰＳでは、電動モータの駆動軸側のウォームに、ウォームホイールが噛合してあり、このウォームホイールは、操舵機構の出力軸（例えば、ピニオン軸、コラム軸）に嵌合してある。

このような電動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、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。

このような検出装置としては、例えば、図５及び特許文献１乃至３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。

図５は、従来例に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、ステアリングコラムのロアーコラム２に、アッパーコラム１がテレスコピック摺動自在に嵌合してある。これら両コラム１，２内に、テレスコピック摺動自在にスプライン嵌合した中空のアッパーシャフト３と中実のロアーシャフト４（入力軸）とが回転自在に支持してある。

ロアーシャフト４（入力軸）の車両前方側には、出力軸５が連結してある。この出力軸５の車両前方側には、自在継手（図示略）を介して中間シャフト（図示略）が連結してある。

ロアーシャフト４（入力軸）の車両前方側には、トーションバー６の基端が圧入固定してあり、このトーションバー６は、中空に形成した出力軸５の内部を延在して、その先端が出力軸５の端部に固定してある。

出力軸５の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳが設けてある。即ち、出力軸５の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳの検出用溝７が形成してあり、これらの溝７の径方向外方には、トルクセンサー部ＴＳのスリーブ８が配置してある。このスリーブ８は、その車両後方側端部がロアーシャフト４（入力軸）の車両前方側端部に加締め等により固定してある。スリーブ８の径方向外方には、コイル９や基板等が設けてある。

出力軸５には、電動モータ（図示略）の駆動軸に連結したウォーム１１に噛合したウォームホイール１２が取付けてある。

これらウォーム１１及びウォームホイール１２は、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）と、前方側ハウジング１４（カバー）とに収納してある。

従って、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、入力軸４、トーションバー６、出力軸５、及びラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して、図示しない転舵輪に伝達される。また、電動モータ（図示略）の回転力は、そのウォーム１１及びウォームホイール１２を介して出力軸５に伝達されるようになっており、電動モータ（図示略）の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸５に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。

この図５に示した従来例では、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）に対して、トルクセンサーＴＳとロアーコラム２（コラムチューブ）が別々の部位に設けられ、組立てに際しても、別工程で組立てられていた。

また、特許文献１では、ステアリングホイールとトルクセンサーとの間においてステアリングシャフトを覆う部分と、そのトルクセンサーを覆う部分とを有するハウジングが設けられ、そのハウジングは、単一のスチール製パイプを塑性変形させることで成形されている。

さらに、特許文献２では、ステアリングコラムの圧入部に、少なくとも圧入部を含むステアリングコラムの端部を補強する補強部が形成されている。

さらに、特許文献３では、コラムチューブの端部を補強するための補強体をさらに備え、この補強体は、コラムチューブの端部の外周に嵌合固定されてステアリングハウジングの嵌合孔に挿入される筒部と、この筒部の挿入方向と反対側の端部から径方向外方へ延び、ステアリングハウジングの嵌合孔の開口縁部に当接してコラムチューブを軸方向に位置決めする環状フランジと、を含んでいる。
特開２００２−７９９４９（Ｐ２００２−７９９４９Ａ）号公報 特開２００２−２５５０４４（Ｐ２００２−２５５０４４Ａ）号公報 特開２００４−３２２９７７（Ｐ２００４−３２２９７７Ａ）号公報

上述した図５に示した従来例では、トルクセンサーＴＳとロアーコラム２（コラムチューブ）を固定するのに、固定部材が必要であり、更に、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）に固定部位を各々確保する必要がある為、設計が制限される。このことは、コラプスストローク長が確保できないといった車両レイアウト上の障害となることがあった。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、工数や部品点数を削減し、設計自由度を向上すると共に、コストを削減することができる、電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、入力軸に印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生し、減速機構により減速して、出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に於いて、
前記減速機構のハウジングに、トルクセンサー・モジュールとコラムチューブは、共通の固定手段を用いて固定してあることを特徴とする。

好適には、前記トルクセンサー・モジュールとコラムチューブは、一体化してある。

本発明によれば、減速機構のハウジングに、トルクセンサー・モジュールとコラムチューブは、共通の固定手段を用いて固定してある。したがって、トルクセンサー・モジュールとコラムチューブは、同一工程で組み立てが可能となるので、工数を削減できる。各々の固定は、共通の固定手段（例えばボルト）で固定することが可能になるので、部品点数を削減できる。減速機構のハウジングに固定部位を各々確保する必要がなくなる為、設計自由度が向上する。又、減速機構のハウジングの加工部位を減らすことが可能になるので、コストを削減できる。

以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

図２は、図１に示した電動パワーステアリング装置の分解断面図である。

コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、ステアリングコラムのロアーコラム２（コラムチューブ）に、アッパーコラム（図示略）がテレスコピック摺動自在に嵌合してある。ロアーコラム２（コラムチューブ）内に、中実のロアーシャフト４（入力軸）とが回転自在に支持してある。

ロアーシャフト４（入力軸）の車両前方側には、出力軸５が連結してある。この出力軸５の車両前方側には、自在継手（図示略）を介して中間シャフト（図示略）が連結してある。

ロアーシャフト４（入力軸）の車両前方側には、トーションバー６の基端が圧入固定してあり、このトーションバー６は、中空に形成した出力軸５の内部を延在して、その先端が出力軸５の端部に固定してある。

出力軸５の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳが設けてある。即ち、出力軸５の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳの検出用溝７が形成してあり、これらの溝７の径方向外方には、トルクセンサー部ＴＳのスリーブ８が配置してある。このスリーブ８は、その車両後方側端部がロアーシャフト４（入力軸）の車両前方側端部に加締め等により固定してある。

出力軸５には、電動モータ（図示略）の駆動軸に連結したウォーム１１に噛合したウォームホイール１２が取付けてある。

これらウォーム１１及びウォームホイール１２は、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）と、前方側ハウジング１４（カバー）とに収納してある。

また、出力軸５は、軸受１５，１６により、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）と前方側ハウジング１４（カバー）とに回転自在に支持してある。さらに、ロアーシャフト４（入力軸）は、ロアーコラム２（コラムチューブ）内に設けたシール部材１７によりシールしてある。

従って、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、入力軸４、トーションバー６、出力軸５、及びラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して、図示しない転舵輪に伝達される。また、電動モータ（図示略）の回転力は、そのウォーム１１及びウォームホイール１２を介して出力軸５に伝達されるようになっており、電動モータ（図示略）の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸５に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。

さて、本実施の形態では、トルクセンサーＴＳは、センサ基板２１、ブラケット２２，２３、及びコイルａｓｓｙ２４等が一体となったトルクセンサー・モジュールＴＳＭを構成している。

ロアーコラム２（コラムチューブ）は、一端に、フランジ３１を有し、他端には、アッパーコラム（図示略）が結合されている。

後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）には、内部に軸受１５，１６で支持された出力軸５と、この出力軸５にト−ションバー６により連結してなるロアーシャフト４（入力軸）とが設けられている。

後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）の端面は、ロアーシャフト４（入力軸）に対して略垂直に加工されている。

組み立ての際には、図２に示すように、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）の端面に、トルクセンサー・モジュールＴＳＭのブラケット２２とロアーコラム２（コラムチューブ）のフランジ３１が押し当てられ、これらは、締結用のボルト４０により同時に固定される。

これらの固定は、ボルト４０による締結だけでなく、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）ヘの圧入による固定、ロアーコラム２（コラムチューブ）の塑性変形を利用した固定方法でも良い。

以上から、本実施の形態によれば、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）に、トルクセンサー・モジュールＴＳＭとロアーコラム２（コラムチューブ）は、共通の固定手段（ボルト４０）を用いて固定してある。したがって、トルクセンサー・モジュールＴＳＭとロアーコラム２（コラムチューブ）は、同一工程で組み立てが可能となるので、工数を削減できる。各々の固定は、共通の固定手段（ボルト４０）で固定することが可能になるので、部品点数を削減できる。後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）に固定部位を各々確保する必要がなくなる為、設計自由度が向上する。又、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）の加工部位を減らすことが可能になるので、コストを削減できる。

（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

図４は、図３に示した電動パワーステアリング装置の分解断面図である。

本実施の形態は、その基本的構成、作用、及び効果が上述した第１実施の形態と略同様であり、その相違する点について説明する。

本実施の形態では、図３及び図４に示すように、ロアーコラム２（コラムチューブ）は、フランジ３２を有し、このフランジ３２に、センサ基板２１及びコイルａｓｓｙ２４等からなるトルクセンサー・モジュールＴＳＭが一体的に設けてある。これにより、トルクセンサー・モジュールＴＳＭとロアーコラム２（コラムチューブ）は、一体化してある。

したがって、組み立ての際には、図４に示すように、後方側ハウジング１３（ギヤハウジング）の端面に、ロアーコラム２（コラムチューブ）のフランジ３１を押し当てて、締結用のボルト４０により同時に固定する。

以上から、本実施の形態は、上述した第１実施の形態に比べて、部品点数をより一層削減することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。 図１に示した電動パワーステアリング装置の分解断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。 図３に示した電動パワーステアリング装置の分解断面図である。 従来例に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

符号の説明

１ アッパーコラム
２ ロアーコラム（コラムチューブ）
３ アッパーシャフト
３ａ 雌スプライン部
４ ロアーシャフト（入力軸）
４ａ 雄スプライン部
５ 出力軸
５ａ 固定ピン
６ トーションバー
７ 検出用溝
８ スリーブ
９ コイル
ＴＳ トルクセンサー部
１０ 電動モータ
１１ ウォーム
１２ ウォームホイール
１３ 後方側ハウジング（ギヤハウジング）
１４ 前方側ハウジング（カバー）
１５，１６ 軸受
１７ シール部材
２１ センサ基板
２２，２３ ブラケット
２４ コイルａｓｓｙ
ＴＳＭ トルクセンサー・モジュール
３１ フランジ
３２ フランジ
４０ ボルト

Claims (2)

1. 入力軸に印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生し、減速機構により減速して、出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に於いて、
   前記減速機構のハウジングに、トルクセンサー・モジュールとコラムチューブは、共通の固定手段を用いて固定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。
2. 前記トルクセンサー・モジュールとコラムチューブは、一体化してあることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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