JP2007302088A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルを収容するコイルヨークの取付位相が変わらないように支持固定可能であり、かつ、取付構造が簡素化されたトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】環状のコイルヨーク内に収容されたコイルによって、ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサが、ギヤハウジングに取り付けられている電動パワーステアリング装置において、トルクセンサが、ギヤハウジングに固定されるベース部材と、コイルヨークを被覆しつつ、該コイルヨークをベース部材に支持固定する円筒状のヨークリテーナとを備え、かつ、ヨークリテーナが、内径方向に突出した複数の凸部を内周面に備え、該複数の凸部を介してコイルヨークを保持するようにした。
【選択図】図６

Description

本発明は、操舵補助トルクの発生源として電動モータを用いた電動パワーステアリング装置に関し、より詳細には、操舵機構の入力軸に生じるトルクを検出するトルクセンサの構造に関する。

車両などに用いられる電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールを介して付与された操舵トルクに応じて電動モータを駆動し、その電動モータの回転を減速機構を介して操舵機構に連結された出力軸に伝達することにより、操舵補助するようになっている。このような電動パワーステアリング装置には、上記操舵トルクを検出するトルクセンサが備えられており、該トルクセンサは、操舵機構の入力軸と出力軸とに連結されたトーションバーの変形量を検出することにより、操舵トルクを検出するようになっている。

ところで、この種のトルクセンサでは、トーションバーの変形量を正確に検出するために、コイルを収容するコイルヨークは、取付位相が変わらないように支持固定される必要がある。そこで、かかる課題を解決するものとして、例えば特許文献１に、止め輪を用いることによって、コイルヨークをハウジング（ギヤボックス）に対してがたつきなく固定するようにしたものが開示されている。

図９は、特許文献１に開示される、従来の電動パワーステアリング装置のトルクセンサ部の一例を示す断面図である。同図において、トルクセンサ１０１は、センサハウジング１０２内に、筒状の一対のコイルヨーク（コイルホルダー）１０３，１０４と、該コイルヨーク１０３，１０４により保持されたコイル１０５，１０６と、該コイル１０５，１０６により囲まれた入力軸（入力シャフト）１０７とを備え、コイル１０５，１０６の出力に基づいて操舵トルクを検出するようになっている。

また、入力軸１０７は、トーションバー１０８を介して出力軸（出力シャフト）１０９に連結され、ハウジング１０２に軸受１１０を介して回転自在に支持されている。一方、出力軸１０９は、軸受１１１，１１２を介してハウジング１０２に回転自在に支持されている。

さらに、一方のコイルヨーク１０４と軸受１１０の外輪１１０ａとの間には、スペーサ１１３が介在されている。他方のコイルヨーク１０３の一端には、ハウジング１０２の内周に嵌合された止め輪１１４が当接している。この止め輪１１４は、入出力軸１０７，１０９の軸方向における弾性的な付勢構造を備えており、これにより、コイルヨーク１０３，１０４がスペーサ１１３と軸受１１０の外輪１１０ａとを介してハウジング１０２の受け部１０２ａに向かって押し付けられる弾力が付与される。この結果、コイルヨーク１０３，１０４は、ハウジング１０２に対してがたつきをなくして固定されるようになっている。

また、特許文献１に開示される止め輪１１４の代わりに皿状のばねを設け、該ばねの弾性力によりコイルヨークをハウジングに対して固定したものが、例えば特許文献２に開示されている。

特開２００２−１３０２３４号公報 特開２０００−１９３５４１号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されるトルクセンサでは、止め輪１１４や皿状のばねなどの固定部材を配設するために、ハウジング１０２内に設置スペースを確保する必要があった。これにより、入出力軸１０７，１０９の軸方向における寸法が増大し、コラプスストロークを確保するのが困難であった。

また、特許文献１や特許文献２に開示されるトルクセンサは、上記固定部材以外にもコイルヨーク外径を支持固定するための部材を必要とするため、小型化を図るのが困難であった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コイルを収容するコイルヨークの取付位相が変わらないように支持固定可能であり、かつ、取付構造が簡素化されたトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、環状のコイルヨーク内に収容されたコイルによって、ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサが、ギヤハウジングに取り付けられている電動パワーステアリング装置において、前記トルクセンサが、前記ギヤハウジングに固定されるベース部材と、前記コイルヨークを被覆しつつ、該コイルヨークを前記ベース部材に支持固定する円筒状のヨークリテーナとを備え、かつ、前記ヨークリテーナが、内径方向に突出した複数の凸部を内周面に備え、該複数の凸部を介して前記コイルヨークを保持することにより、達成される。

また、上記目的は、環状のコイルヨーク内に収容されたコイルによって、ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサが、ギヤハウジングに取り付けられている電動パワーステアリング装置において、前記トルクセンサが、前記ギヤハウジングに固定されるベース部材と、前記コイルヨークを被覆しつつ、該コイルヨークを前記ベース部材に支持固定する円筒状のヨークリテーナとを備え、かつ、前記コイルヨークが、外径方向に突出した複数の凸部を外周面に備え、該複数の凸部を介して前記コイルヨークに保持されることにより、達成される。

さらに、上記目的は、環状のコイルヨーク内に収容されたコイルによって、ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサが、ギヤハウジングに取り付けられている電動パワーステアリング装置において、前記トルクセンサが、前記ギヤハウジングに固定されるベース部材と、該ベース部材にネジを介して固定されるセンサ基板と、該センサ基板の上面および該センサ基板と前記コイルの連結ピンとの接続部を被覆するカバー部材とを備えたことにより、達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置におけるトルクセンサによると、コイルヨークを保持するヨークリテーナの内周面に内径方向に突出した複数の凸部を設け、該複数の凸部を介してコイルヨークを保持するようにした。これにより、コイルヨークがヨークリテーナに圧入固定されるので、コイルヨークをヨークリテーナを介して支持固定したベース部材をギヤハウジングに組み付ける際に、コイルヨークの取付位相がずれるのを防止することができる。したがって、本発明に係るトルクセンサによれば、たとえばコイルヨークをベース部材側に付勢する弾性部などを設けることなく、コイルヨークの支持固定が可能となり、部品点数が削減され、加工性および組立性の向上および電動パワーステアリング装置の小型化を図ることができる。なお、コイルヨークの外周面に外径方向に突出した複数の凸部を設け、該複数の凸部を介してコイルヨークがヨークリテーナに保持されるようにしても、上述したものと同様の効果を得ることができる。

また、本発明の電動パワーステアリング装置によれば、センサ基板の上面および該センサ基板とコイルの連結ピンとの接続部を被覆するカバー部材を備えたことにより、センサ基板上に異物が侵入するのを防止できるとともに、トルクセンサをギヤハウジングに組み付ける際に、センサ基板とコイルの連結ピンとの接続部がギヤハウジングに干渉するのを防止することができる。さらに、センサ基板を固定しているネジが緩んでしまった場合に、このカバー部材によってネジが抜けるのを抑制することができるので、ネジの脱落を防止することができる。

以下、図面を参照にしながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す要部断面図である。同図において、電動パワーステアリング装置１は、ステアリング機構として、先端側（図１右側）でステアリングホイール（図示せず）に繋がっているステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３内で回転自在に支持されており、基端側（図１左側）には、トーションバー４を介して入力軸５と略円筒状の出力軸６とが連結されている。このトーションバー４は、出力軸６内に挿通されていて、その一端が入力軸５に圧入固定され、他端がピン７によって出力軸６に固定されている。

また、ステアリングコラム３の基端側は、ハウジング本体８と蓋部材９とからなるギヤハウジング１０に連結され、該ギヤハウジング１０内には、出力軸６の外周に圧入固定されたウォームホイール１１と、該ウォームホイール１１に噛合するウォーム１２とからなる減速機構（ウォーム減速機）１３が収容されている。減速機構１３のウォーム１２は、不図示の電動モータの回転軸に連結され、該電動モータの回転がウォーム１２およびウォームホイール１１を介して出力軸６に伝達されることにより、ステアリングシャフト２に操舵補助力を付与するようになっている。

また、出力軸６の先端側（図１右側）に形成されたスプライン溝１４の外周には、ステアリングシャフト２に入力された操舵トルクを検出するトルクセンサ１５が備えられている。このトルクセンサ１５は、操舵トルクに応じてトーションバー３が捩れることにより生じる磁気的な変化を検出し、電気信号を制御装置（ＥＣＵ）へ出力するものである。

図２は、本発明の実施形態に係るトルクセンサを示す断面図であり、図３は、図２のトルクセンサを矢印III方向から見た背面図である。図２において、トルクセンサ１５は、ロータリー式非接触トルクセンサであって、ギヤハウジング１０のハウジング本体８に形成された凹部にボルト等を介して取り付けられるベース部材１６と、コイル１７ａ，１７ｂが捲回されたコイルボビン１８ａ，１８ｂと、該コイルボビン１８ａ，１８ｂを内側に収容する環状のコイルヨーク１９ａ，１９ｂと、該コイルヨーク１９ａ，１９ｂを被覆しつつ、該コイルヨーク１９ａ，１９ｂをベース部材１６に支持固定する円筒状のヨークリテーナ２０と、コイル１７ａ，１７ｂ内に発生した電流を検出して信号を出力するセンサ基板２１と、該センサ基板２１と制御装置を接続するハーネス２２とを備えている。

図３に示すように、ベース部１６には、ネジ２３，２３を介してセンサ基板２１が固定され、該センサ基板２１が配されるベース部１６の背面の一部には、窓２４が設けられている。この窓２４は、センサ基板２１上に設けられた可変抵抗を操作するための工具を出し入れするために設けられたものであり、これにより、センサ基板２１がベース部１６に固定された後であっても、センサ出力電圧の調整が可能である。なお、図３中の符号２５は、ベース部１６をハウジング本体８に取り付けるためのボルトが挿通されるボルト孔である。

また、図２に示すように、センサ基板２１には、コイル１７ａ，１７ｂの連結ピン２６ａ，２６ｂに接続された第１ターミナル２７ａ，２７ｂ、およびハーネス２２の一端部と接続された第２ターミナル２８が、はんだ付けされている。

図４は、本実施形態に係るトルクセンサに備えられる一対のコイルヨークの連結ピンの組付位相を示す正面図であり、図５は、上記一対のコイルヨークの連結ピンと第１ターミナルを示す上面図である。図４および図５に示すように、一対のコイルヨーク１９ａ，１９ｂは、連結ピン２６ａ，２６ｂの位相をずらしてヨークリテーナ２０に組み付けられる。これにより、第１ターミナル２７ａ，２７ｂの形状が簡略化されるとともに、各連結ピン２６ａ，２６ｂおよび第１ターミナル２７ａ、２７ｂにはんだ部が重ならないので、はんだ付けの作業性を向上することができる。

図６は、本実施形態に係るトルクセンサのヨークリテーナの斜視図である。同図において、ヨークリテーナ２０は、一対のコイルヨーク１９ａ，１９ｂを内嵌可能な円筒形状であり、一端側（図６右側）がコイルヨーク１９ａ，１９ｂを組み込めるように開口になっており、他端側（図６左側）が中心部にシャフト挿通孔２９が穿設された環状面になっている。

また、ヨークリテーナ２０の内周面には、内径方向に突出した複数の嶺状の凸部３０が設けられている。この複数の凸部３０は、ヨークリテーナ２０をプレス加工等により板状材料から成形する際に、同時に形成される。一対のコイルヨーク１９ａ，１９ｂがヨークリテーナ２０内に組み込まれると、複数の凸部３０は弾性変形し、コイルヨーク１９ａ，１９ｂを保持する弾性力を生じる。これにより、一対のコイルヨーク１９ａ，１９ｂは、ヨークリテーナ２０に圧入固定され、取付位相がずれないように固定される。

一対のコイルヨーク１９ａ，１９ｂを保持したヨークリテーナ２０は、一端側に設けられた突出部３１がベース部材１６に形成された接合穴３２（図３参照）に嵌挿され、該接合穴３２より突出した突出部３１にカシメや溶接等を施されることにより、ベース部材１６に支持固定される。

なお、複数の凸部３０は、ヨークリテーナ２０の成形後に、周面の一部を内径方向に盛り上げて成形してもよい。また、図６中の符号３３は、コイルヨーク１９ａ，１９ｂから突出する連結ピン２６ａ，２６ｂを通過させることができるように形成された切り欠である。

図７は、本発明の実施形態に係るトルクセンサのセンサ基板の固定部を示す要部断面図である。本実施形態に係るトルクセンサ１５は、図２に示すように、ベース部材１６に固定されたセンサ基板２１の上面、およびセンサ基板２１とコイル１７ａ，１７ｂの連結ピン２６ａ，２６ｂとの接続部である第１ターミナル２７を被覆するカバー部材３４を備えている。このカバー部材３４は、センサ基板２１上に異物が侵入するのを防止するとともに、トルクセンサ１５をハウジング本体８に組み付ける際に、連結ピン２６ａ，２６ｂおよび第１ターミナル２７がハウジング本体８に干渉するのを防止することができる。また、図７に示すように、センサ基板２１をベース部材１６に固定しているネジ２３が緩んでしまった場合に、このカバー部材３４によって、抜け出てきたネジ２３の頭部２３Ａを抑制することができので、ネジ２３の脱落を防止することができる。

以上のように、本発明の実施形態に係るトルクセンサ１５によると、一対のコイルヨーク１９ａ，１９ｂを被覆しつつ、該コイルヨーク１９ａ，１９ｂをベース部材１６に支持固定する円筒状のヨークリテーナ２０の内周面に、内周方向に弾性力を付与する複数の凸部３０を設けた。すなわち、ヨークリテーナ２０に被覆されるコイルヨーク１９ａ，１９ｂは、この複数の凸部３０によって、ヨークリテーナ２０に圧入固定されるので、たとえばコイルヨーク１９ａ，１９ｂをベース部材１６側に付勢する弾性部などを設けることなく、コイルヨーク１９ａ，１９ｂの支持固定が可能となる。この結果、コイルヨーク１９ａ，１９ｂをヨークリテーナ２０を介して支持固定したベース部材１６がギヤハウジング本体８に組み付けられる際に、コイルヨーク１９ａ，１９ｂを保持するヨークリテーナ２０がギヤハウジング本体８に干渉したとしても、コイルヨーク１９ａ，１９ｂの所定の取付位相を維持することができる。

次の本発明の実施形態の変形例について説明する。

図８は、本発明の実施形態の変形例に係るトルクセンサのコイルヨークの正面図である。上述した実施形態では、ヨークリテーナ２０の内周面に設けた複数の凸部３０によって、一対のコイルヨーク１９ａ，１９ｂが圧入固定される構造になっているが、本変形例では、図８に示すように、コイルヨーク１９´の外周面に、外径方向に突出した複数の嶺状の凸部３５が設けられている。この複数の凸部３５は、コイルヨーク１９´が成形される際に、または成形後に、コイルヨーク１９´の一部を盛り上げて成形されたものである。

このように、本変形例に係るトルクセンサでは、ヨークリテーナ２０に保持されるコイルヨーク１９´の外周面に複数の凸部３５を設け、該複数の凸部３５を介して一対のコイルヨーク１９´がヨークリテーナ２０に保持される構造になっている。一対のコイルヨーク１９´がヨークリテーナ２０内に組み込まれると、この複数の凸部３５と当接するヨークリテーナ２０の内周面は弾性変形し、コイルヨーク１９´を保持する弾性力を生じる。これにより、一対のコイルヨーク１９´は、ヨークリテーナ２０に圧入固定されるので、上述した実施形態に係るトルクセンサと同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す要部断面図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサを示す断面図である。 図２のトルクセンサを矢印III方向から見た背面図である。 本実施形態に係るトルクセンサに備えられる一対のコイルヨークの連結ピンの組付位相を示す正面図である。 上記一対のコイルヨークの連結ピンと第１ターミナルを示す上面図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサのヨークリテーナを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るトルクセンサのセンサ基板の固定部を示す要部断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係るトルクセンサのコイルヨークの正面図である。 従来のトルクセンサの一例を示す一部破断斜視図である。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングシャフト
８ ハウジング本体
１０ ギヤハウジング
１５ トルクセンサ
１６ ベース部材
１７ａ，１７ｂ コイル
１９ａ，１９ｂ コイルヨーク
２０ ヨークリテーナ
２１ センサ基板
２３ ネジ
２６ａ，２６ｂ 連結ピン
２７ａ，２７ｂ 第１ターミナル
３０ （ヨークリテーナ内周面の）凸部
３４ カバー部材
３５ （コイルヨーク外周面の）凸部

Claims (3)

1. 環状のコイルヨーク内に収容されたコイルによって、ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサが、ギヤハウジングに取り付けられている電動パワーステアリング装置であって、
   前記トルクセンサは、前記ギヤハウジングに固定されるベース部材と、前記コイルヨークを被覆しつつ、該コイルヨークを前記ベース部材に支持固定する円筒状のヨークリテーナとを備え、かつ、
   前記ヨークリテーナは、内径方向に突出した複数の凸部を内周面に備え、該複数の凸部を介して前記コイルヨークを保持することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 環状のコイルヨーク内に収容されたコイルによって、ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサが、ギヤハウジングに取り付けられている電動パワーステアリング装置であって、
   前記トルクセンサは、前記ギヤハウジングに固定されるベース部材と、前記コイルヨークを被覆しつつ、該コイルヨークを前記ベース部材に支持固定する円筒状のヨークリテーナとを備え、かつ、
   前記コイルヨークは、外径方向に突出した複数の凸部を外周面に備え、該複数の凸部を介して前記コイルヨークに保持されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 環状のコイルヨーク内に収容されたコイルによって、ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサが、ギヤハウジングに取り付けられている電動パワーステアリング装置であって、
   前記トルクセンサは、前記ギヤハウジングに固定されるベース部材と、該ベース部材にネジを介して固定されるセンサ基板と、該センサ基板の上面および該センサ基板と前記コイルの連結ピンとの接続部を被覆するカバー部材とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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