JP2015085701A5

JP2015085701A5 -

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Publication number: JP2015085701A5
Application number: JP2013222981A
Authority: JP
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2033-10-28

Description

従来の電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて電動モータから補助操舵トルクを発生し、これを動力伝達機構（ウォーム減速機）により減速して操舵機構の出力軸に伝達している。ここで、電動パワーステアリング装置の構成を、図１を基に説明する。電動パワーステアリング装置は、所定軸周りに回転するステアリングシャフト２の回転角度を取得するアングルセンサユニット３０を備えている。ステアリングシャフト２は、ウォーム減速機１１、ユニバーサルジョイント４・６、ラックアンドピニオン機構６を介してタイロッド９に連結されている。ステアリングシャフト２には、ステアリングホイール１に印加された操舵トルクＴを検出するトルクセンサユニット１４が設けられており、操舵トルクＴによって図示しないトーションバーが捩れると、トルクセンサユニット１４は操舵トルクＴに応じた電気信号を出力する。ステアリングシャフト２には、操舵トルクＴを補助する電動モータ１２がウォーム減速機１１を介して連結されている。アングルセンサユニット３０及びトルクセンサユニット１４から出力された各信号は、図２に示すＥＰＳコントロールユニット１５に伝達され、前記各信号に基づき、ＥＰＳコントロールユニット１５は電動モータ１２の制御を行う。
このような電動パワーステアリング装置に搭載するアングルセンサユニット３０として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。この技術は、ステアリングシャフトと一体に回転する環状駆動ギヤとマグネットが固定された従動ギヤが噛合し、従動ギヤに固定されたマグネットの磁束方向を磁気変化検出素子（センサ）で検知して、ステアリングシャフト２の回転角を検出するものである。このとき、従動ギヤはユニットハウジングの従動ギヤ収容孔に納められ、磁気変化検出素子が実装された基板が近接して配置される。

ここで、ステアリングシャフトの舵角情報は、操舵系の下流（タイヤに近い側）でセンシングするのが理想であり、例えば図１において、図示しないトーションバーによる捩れの影響を受けない、ウォーム減速機１１から下流側にアングルセンサユニット３０を配置することが望ましい。さらに、近年、電動パワーステアリング装置のコンパクト化が求められており、構成部品や配線を少なくするために、アングルセンサユニット３０及びトルクセンサユニット１４と、電動モータ１２及びウォーム減速機１１、ＥＰＳコントロールユニット１５とを、近接させて配置する必要がある。特に、ウォーム減速機１１のステアリングシャフト側の歯車にアングルセンサユニット３０を近接させることが考えられる。
しかしながら、ウォーム減速機１１を納めるハウジング内には潤滑の為にグリース等の潤滑剤が封入されており、ウォーム減速機１１のハウジング内に特許文献１に記載の技術からなる舵角センサを配置した場合、潤滑剤や、潤滑剤から離油した油分が飛散し、舵角センサの磁気変化検出素子に接触して磁気変化検出素子の動作不良を誘引する虞がある。

そこで、本発明は、ステアリングシャフトの回転角を伝達する歯車に近接したセンサ素子や基板にグリース等の潤滑剤及び潤滑剤の油分が飛散するのを防止した舵角検出部を備える電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決する為に、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一態様は、ステアリングホイールから伝達される操舵トルクを検出するトルク検出部と、前記トルク検出部で検出した操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電動モータが発生した操舵補助トルクを減速して車両のステアリング機構の出力軸に伝達するウォーム減速機と、前記ウォーム減速機を収容するギヤボックスハウジングに組付可能に構成され、操舵軸の回転角を検出する舵角検出部と、を備え、前記ウォーム減速機を構成するウォームホイールの軸方向端面にフェースギヤが形成されており、前記舵角検出部は、前記フェースギヤと噛み合う中間歯車と、径方向に着磁された磁石が固着され、前記中間歯車と噛み合う回転検出用歯車と、前記中間歯車及び前記回転検出用歯車を回転可能に支持する歯車支持部と、前記回転検出用歯車の磁石と対向する位置に磁気検出素子を配置した角度検出用基板と、少なくとも前記中間歯車、前記回転検出用歯車及び前記歯車支持部を収容すると共に、これらを収容した状態で前記中間歯車の一部が露出する開口部を有するセンサハウジングと、を備え、前記センサハウジングは、前記回転検出用歯車の収容空間と、前記角度検出用基板の収容空間との間を空間的に隔離していることを特徴とする。
また、この発明の電動パワーステアリングにおいて、前記センサハウジングは、樹脂で形成されていることが好ましい。
また、上記電動パワーステアリング装置において、前記フェースギヤおよび、前記中間歯車、前記回転検出用歯車の各歯面がグリース潤滑されていることが好ましい。
また、上記電動パワーステアリング装置において、前記回転検出用歯車に使用されるグリースは、前記ウォーム減速機に使用されるグリースと同じものであることが好ましい。

このように、回転検出用歯車の収容空間と、角度検出用基板の収容部との間に隔壁を設けることで、回転検出用歯車等に塗布されたグリース等の潤滑剤及び、潤滑剤から離油した油分が飛散しても磁気検出素子や角度検出用基板に付着するのを防止することができる。

また、アングルセンサユニット３０の搭載位置は、このウォームホイール１１ａに設けられたフェースギヤ１１ｂのピッチ円周上であれば、任意に設定可能である。但し、周辺部品との関係や、配線取回し等を考慮してレイアウトすることが望ましい。
アングルセンサユニット３０は、図３に示すように、中間歯車３１、第一検出用歯車（第一の回転検出用歯車）３２、第二検出用歯車（第二の回転検出用歯車）３３、及び角度検出用基板３４を少なくとも備える。中間歯車３１は、角度検出機能を有しない回転伝達用歯車であり、フェースギヤ１１ｂに噛合している。この中間歯車３１には、第一検出用歯車３２と第二検出用歯車３３とが噛合している。これにより、操舵軸（出力軸２ｂ）の回転が中間歯車３１を介して検出用歯車３２及び３３に伝達される。
アングルセンサユニット３０の、中間歯車３１、第一検出用歯車３２、第二検出用歯車の歯面にはグリースが塗布され、潤滑される。中間歯車３１は直接フェースギヤ１１ｂと直接噛合しており、ウォーム減速機１１側のグリースがアングルセンサユニット３０側に飛散、流動するため、使用するグリースはウォーム減速機１１で使用されるグリースと同じものを使用することが好ましい。

図４は、アングルセンサユニット３０の具体的構成を示す分解斜視図である。
アングルセンサユニット３０は、中間歯車３１、第一検出用歯車３２、第二検出用歯車３３、角度検出用基板３４、アングルセンサハウジング３８、及びアングルセンサカバー３９を備える。
アングルセンサハウジング３８には、歯車支持部３８ａと信号コネクタ３８ｂとが一体成型されており、ここに中間歯車３１及び検出用歯車３２，３３が組み込まれる。また、アングルセンサハウジング３８の裏側（歯車支持部３８ａが成型された面とは反対側）には、角度検出用基板３４が組み込まれる。このとき、中間歯車３１と検出用歯車３２，３３とを、歯車支持部３８ａによって支持し、角度検出用基板３４を信号コネクタ３８ｂに接続する。そして、アングルセンサハウジング３８に、中間歯車３１及び検出用歯車３２，３３を配置した側からアングルセンサカバー３９を取り付けることで、アングルセンサユニット３０を構成する。

検出用歯車３２，３３と、歯車支持部３８ａ，３８ａとの係合部は、図５に示すような構成となっている。検出用歯車３２，３３の歯車支持部３８ａ，３８ａとの係合部には、検出用歯車３２，３３にそれぞれに埋設された磁石３２ａ，３３ａの周囲を取り囲む様に円環状の突起３２ｂ，３３ｂが設けられている。この突起３２ｂ，３３ｂにより検出用歯車３２，３３は、歯車支持部３８ａ，３８ａと係合し、アングルセンサハウジング３８に対して回転可能に支持される。

歯車支持部３８ａ，３８ａの内側は隔壁３８ｃ，３８ｃによって、検出用歯車３２，３３及び磁石３２ａ，３３ａと、角度検出用基板３４上と磁気検出素子との間を所定の間隔で近接可能に隔離している。また、アングルセンサハウジング３８は、検出用歯車３２,３３と、角度検出用基板３４との間に貫通穴を形成せず、空間的に隔離する構造となっている。

ＳＭ…ステアリング機構
１…ステアリングホイール
２…ステアリングシャフト
３…ステアリングコラム
４，６…ユニバーサルジョイント
５…中間シャフト
８…ステアリングギヤ
１０…操舵補助機構
１１…ウォーム減速機
１１ａ…ウォームホイール
１１ｂ…フェースギヤ
１２…電動モータ
１３…ギヤボックスハウジング
１３ａ…ギヤボックスカバー
１４…トルクセンサユニット
１５…ＥＰＳコントロールユニット（ＥＣＵ）
３０…アングルセンサユニット
３１…中間歯車
３２…第一検出用歯車（第一の回転検出用歯車）
３２ａ…磁石
３２ｂ…突起
３３…第二検出用歯車（第二の回転検出用歯車）
３３ａ…磁石
３３ｂ…突起
３４…角度検出用基板
３８…アングルセンサハウジング
３８ａ…歯車支持部
３８ｃ…隔壁
３９…アングルセンサカバー

Claims

ステアリングホイールから伝達される操舵トルクを検出するトルク検出部と、
前記トルク検出部で検出した操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生する電動モータと、
前記電動モータが発生した操舵補助トルクを減速して車両のステアリング機構の出力軸に伝達するウォーム減速機と、
前記ウォーム減速機を収容するギヤボックスハウジングに組付可能に構成され、操舵軸の回転角を検出する舵角検出部と、を備え、
前記ウォーム減速機を構成するウォームホイールの軸方向端面にフェースギヤが形成されており、
前記舵角検出部は、前記フェースギヤと噛み合う中間歯車と、径方向に着磁された磁石が固着され、前記中間歯車と噛み合う回転検出用歯車と、前記中間歯車及び前記回転検出用歯車を回転可能に支持する歯車支持部と、前記回転検出用歯車の磁石と対向する位置に磁気検出素子を配置した角度検出用基板と、少なくとも前記中間歯車、前記回転検出用歯車及び前記歯車支持部を収容すると共に、これらを収容した状態で前記中間歯車の一部が露出する開口部を有するセンサハウジングと、を備え、
前記センサハウジングは、前記回転検出用歯車の収容空間と、前記角度検出用基板の収容空間との間を隔離していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、前記センサハウジングは、樹脂で形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記フェースギヤおよび、前記中間歯車、前記回転検出用歯車の各歯面がグリース潤滑されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、前記回転検出用歯車に使用されるグリースは、前記ウォーム減速機に使用されるグリースと同じものであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。