JP2016011900A - トルクセンサの取付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクセンサをケースごと出力軸に取り付け可能にし、トルクセンサの調整等のための熟練も要さず、トルクセンサを簡単に精度よく取り付けられるようにする。
【解決手段】ケース内にステータアッセンブリおよびこれに内挿されたロータアッセンブリを収容してトルクセンサを組み立てた状態で取り付け作業を行う場合に、ガイド体１７の円筒状嵌合部１７ｂおよび位置決め部１７ｃにトルクセンサの本体および把手がそれぞれ嵌挿される。そのため、トルクセンサの取り付けの際の芯出しが容易に行われ、しかも位置決め部１７ｃに把手を嵌挿することよりトルクセンサの回転が防止される。
【選択図】図７

Description

本発明は、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクに応じた補助操舵トルクをパワーステアリングモータにより発生して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、トルクセンサを取り付けるためのトルクセンサの取付装置に関する。

従来、電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクをトルクセンサにより検出し、検出した操舵トルクに応じた補助操舵トルクをパワーステアリングモータにより発生して操舵機構の出力軸に伝達するようになっている（特許文献１参照）。

このような電動パワーステアリング装置に用いられるトルクセンサは、通常、ケースと、このケース内に収容されステアリングホイールに連結された入力軸に外嵌されるステータアッセンブリと、異なる磁極が円周方向に交互に配置された円環状マグネットを有し操舵機構の出力軸に外嵌されてステータアッセンブリの内側に配設されるロータアッセンブリと、ケース内に収容されロータアッセンブリに対するステータアッセンブリの回転差に基づく磁束を検出する磁気センサ部とを備えており、両端がそれぞれ入力軸および出力軸に固定されたトーションバーがステアリングホイールに加えられる操舵力により捻られることによって、入力軸と出力軸との間に生じる回転差を磁気センサ部により操舵トルクとして検出する。

ＷＯ２００５／０４９４０６号公報（明細書第１頁第２５行〜第３頁第９行および図８）

ところで、従来のトルクセンサは、ロータアッセンブリを内設したステータアッセンブリが１つのケース内に収容され、ロータアッセンブリおよびステータアッセンブリがハウジングに収容されて一体化された状態で入力軸および出力軸それぞれに嵌合されるが、入力軸および出力軸が内部に収納されたチューブにトルクセンサを取り付けてから、チューブを装置ハウジングに取り付けられたスペーサに圧入する際に、入力軸および出力軸それぞれへの嵌合をめくら作業で行わなければならず、作業効率が悪くしかも取り付け精度も悪いという問題がある。

そこで、出力軸を収容した装置ハウジングに、先にスペーサを取り付けておき、その後トルクセンサを出力軸を嵌合してからチューブを取り付けることも考えられるが、トルクセンサを出力軸に嵌合するのに出力軸の軸方向に押し込む際に、トルクセンサの構成上、ロータアッセンブリがステータアッセンブリに嵌合ではなく内側に配設されているだけであり、ロータアッセンブリを出力軸に嵌合するときにステータアッセンブリが軸方向（スラスト方向）に所定のストローク量だけ移動可能な構造であるため、ステータアッセンブリの移動量に応じてトルクセンサとスペーサとの間にスラスト方向に所定の隙間を確保しておく必要があるがこのような隙間を設けておくと、組付け後に隙間によってトルクセンサにがたつきが生じて異音の発生を招くという問題がある。

一方、上記した特許文献１におけるトルクセンサでは、トルクセンサの構成部品が軸側と装置ハウジング側に分離されてそれぞれが先組みされ、その後、軸側と装置ハウジング側の構成部品が合体されるようになっているが、合体時にオイルシールを傷つけないようにすることが非常に困難であり、トルクセンサの調整を合体後に行わなければならず調整に熟練を要するなど制約が多いという問題がある。

本発明は、トルクセンサをケースごと出力軸に取り付け可能にし、トルクセンサの調整等のための熟練も要さず、トルクセンサを簡単に精度よく取り付けられるようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のトルクセンサの取付装置は、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクに応じた補助操舵トルクをパワーステアリングモータにより発生して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に設けられ、前記操作トルクを検出するトルクセンサであって、円筒状本体と該本体の一部に連結して設けられた把手とを有するケースと、前記ケース内に収容されステアリングホイールに連結された入力軸または前記出力軸に外嵌されるステータアッセンブリと、異なる磁極が円周方向に交互に配置された円環状マグネットを有し前記出力軸または前記入力軸に外嵌されて前記ステータアッセンブリの内側に配設されるロータアッセンブリと、前記ケース内に収容され前記ロータアッセンブリに対する前記ステータアッセンブリの回転差に基づく磁束を検出する磁気センサ部とを備え、両端がそれぞれ前記入力軸および前記出力軸に固定されたトーションバーが前記ステアリングホイールに加えられる操舵力により捻られることによって、前記入力軸と前記出力軸との間に生じる回転差を前記磁気センサ部により前記操舵トルクとして検出するトルクセンサを取り付けるためのトルクセンサの取付装置において、前記入力軸が挿入配置されるステアリングコラムチューブの前記出力軸側端部の端面に形成されたフランジ部と、前記フランジ部に形成され前記トルクセンサの前記ケースの前記本体が嵌挿される円筒状嵌合部と、前記円筒状嵌合部の一部を切り欠いた切欠部分に形成され前記トルクセンサの前記把手が嵌挿される位置決め部とを有するガイド体を備えたことを特徴としている（請求項１）。

請求項１に係る発明によれば、ケース内にステータアッセンブリおよびこれに内挿されたロータアッセンブリを収容してトルクセンサを組み立てた状態で取り付け作業を行う場合に、ガイド体の円筒状嵌合部および位置決め部にトルクセンサの本体および把手がそれぞれ嵌挿されるため、トルクセンサの取り付けの際の芯出し、つまり中心の位置合わせが容易に行われ、しかも位置決め部に把手を嵌挿することよりトルクセンサの回転が防止される。また、ガイド体を鉄等の外部磁力を防ぐ素材により形成すると、トルクセンサへの外部からの磁力の影響を防げる。

したがって、見えない状態でのめくら作業ではなく、ガイド体によりトルクセンサを組み立てた状態でケースごと出力軸に精度よく位置合わせをしつつ簡単に取り付けることができて、トルクセンサのロータアッセンブリがケースおよびステータアッセンブリと適切な隙間を確保した状態でトルクセンサを出力軸に取り付けることが可能になり、しかもトルクセンサの調整が不要であることから、作業者は従来のような調整のための熟練を要することもなく、トルクセンサの取り付けを簡単に精度よく行うことができる。

また、ガイド体の位置決め部により取り付け後のトルクセンサの回転を防止でき、トルクセンサを精度よく位置決めした状態で取り付けることができ、ガイド体を鉄等により形成すれば、トルクセンサの外部磁力の影響を防止でき、外部磁力によるトルクセンサの検出精度の低下を未然に防止することが可能になる。

本発明の一実施形態における電動パワーステアリング装置の断面図である。 図１におけるトルクセンサの斜視図である。 図１における取付装置の斜視図である。 図２の取付装置の正面図である。 図４のＸ−Ｘ線における断面図である。 図４のＹ−Ｙ線における断面図である。 図１のガイド体の斜視図である。

本発明の一実施形態について、図１ないし図６を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態において、前、後、左、右とは車両進行方向に向かって前、後、左、右を意味する。

本実施形態における電動パワーステアリング装置は、図１に示すように構成されている。すなわち、ステアリングコラムチューブ１内に、ステアリングホイール（図示せず）に連結された中実の入力軸２がベアリング３を介して回転自在に収容され、チューブ１の前端が嵌合されたハウジング４内にベアリング５を介して回転自在に収容された操舵機構（図示せず）の中空の出力軸６の後端が入力軸２の前端面の凹部２ａ内に挿入され、出力軸６内に収容されたトーションバー７の両端が、それぞれ入力軸２の前端および出力軸６の前端に固定されている。

そして、トルクセンサ１０が取付装置Ｆにより出力軸６の前端部の外周に取り付けられ、ドライバの操作によってステアリングホイールに加えられる操舵トルクがトルクセンサ１０により検出され、検出された操舵トルクに応じた補助操舵トルクが、ハウジング４に組み付けられたパワーステアリングモータ１１により発生され、モータ軸に連結されたウォームギヤ１２および出力軸６のほぼ中央部に外嵌されてウォームギヤ１２に噛合されたギヤ１３を介して、パワーステアリングモータ１１により発生した補助操舵トルクが出力軸６に伝達されるようになっている。

ところで、トルクセンサ１０は図６に示すように構成され、円筒の内周を除去した形状を有する本体１０ａに把手１０ｂが取り付けられた形状のケース１０ｃと、このケース１０ｃ内に収容されケース１０ｃに対して相対的に移動可能に配設されステアリングホイールに連結された入力軸２に外嵌される円環状を成すステータアッセンブリと、異なる磁極が円周方向に交互に配置された円環状マグネットを有し操舵機構の出力軸６に外嵌されてステータアッセンブリに対し相対的に軸方向に移動可能にステータアッセンブリの内側に配設される円環状を成すロータアッセンブリと、ケース１０ｃ内に収容されロータアッセンブリに対するステータアッセンブリの回転差に基づく磁束を検出するホール素子等の磁気センサ部とを備えている。ここで、トルクセンサ１０のロータアッセンブリは、ステータアッセンブリの内側に移動可能に内設されているだけであって嵌入されているわけではなく、ロータアッセンブリを出力軸６に嵌合するときにロータアッセンブリが軸方向（スラスト方向）に所定のストローク量だけ移動可能な構造になっている。

そして、トーションバー７がステアリングホイールに加えられる操舵力により捻られることによって、入力軸２と出力軸６との間に生じる回転差が磁気センサ部により操舵トルクとして検出される。

つぎに、本発明に係る取付装置Ｆの特徴的な構成について、図３ないし図６を参照して説明する。取り付け装置Ｆは、外観上、図３に示すように構成され、円環状の基部Ｆａと、基部Ｆａの後側面に一体形成された円筒部Ｆｂと、円筒部Ｆｂの端面に一部が切り欠かれて形成された第１切欠部Ｆｃと、第１切欠部Ｆｃの左端縁から後方に突出する段差Ｄをつけて円筒部Ｆｃの端面の一部に形成された第２切欠部Ｆｄとを備えている。このとき、第１切欠部Ｆｃおよび第２切欠部Ｆｄの円周方向への幅（寸法）Ｗ１，Ｗ２は、トルクセンサ１０の把手１０ｂの本体１０ａの周方向における幅ｗ（図２参照）と同じに設定され、また段差Ｄは、トルクセンサ１０のケース１０ｃに対するロータアッセンブリの軸方向（スラスト方向）へのストローク量と同じ寸法に設定されている。

ところで、図７に示すように、コラムチューブ１の前端には外部磁力を防ぐ鉄から成るガイド体１７が設けられており、このガイド体１７は、コラムチューブ１の出力軸側端部である前端の端面に一体形成されたフランジ部１７ａと、フランジ部１７ａに一体形成されトルクセンサ１０のケース１０ｃの本体１０ａが嵌挿される円筒状嵌合部１７ｂと、円筒状嵌合部１７ｂの一部を切り欠いた切欠部分に２つの平板を固定して一体形成された位置決め部１７ｃとを備え、トルクセンサ１０の把手１０ｂが位置決め部１７ｃの両平板間に嵌挿されて位置決めされるようになっている。なお、フランジ部１７ａ、円筒状嵌合部１７ｂ、位置決め部１７ｃは一体形成されたものに限らず、溶接等によりそれぞれ固着形成されたものであってもよい。

そして、上記した取付装置Ｆの基部Ｆａが、図１に示すように、ベアリング１５を介して出力軸６の外側に回転自在に基部Ｆａが装着され、円筒部Ｆｂはガイド体１７のフランジ部１７ａに形成された円筒状嵌合部１７ｂに外嵌されてボルト１８によりフランジ部１７ａに固定され、取付装置Ｆが出力軸６の中央部から後端部にわたる外側に配置される。このとき、トルクセンサ１０のケース１０ｃの把手１０ｂがガイド体１７の位置決め部１７ｃの両平板間に嵌挿されて位置決めされる。

さらに、トルクセンサ１０のケース１０ｃの円筒部分が円筒部Ｆｂの後端面側から円筒部Ｆｂに内嵌されてさらに前方に押し込まれると、ケース１０ｃの把手１０ｂが第１切欠部Ｆｃに当接し、把手１０ｂが第１切欠部Ｆｃに当接した後、ケース１０ｃの押し込みが解除され、取付装置Ｆの段差Ｄの分だけケース１０ｃが押し込み方向と逆の後方（軸方向に平行）に戻されてから左方に少し回転され、第２切欠部Ｆｄにケース１０の把手１０ｂが当接されてフランジ部１７ａとの間に挟持されるとトルクセンサ１０の位置決めが行われ、トルクセンサ１０の取付装置Ｆへの取り付けが完了する。

ここで、取付装置Ｆの第１切欠部Ｆｃと第２切欠部Ｆｄとの段差Ｄが、ケース１０ｃに対するトルクセンサ１０のロータアッセンブリの軸方向（スラスト方向）への移動量（ストローク量）に応じて設定されているため、トルクセンサ１０の取り付け完了状態では、トルクセンサ１０のロータアッセンブリがケース１０ｃおよびステータアッセンブリと適切な隙間を確保した状態で、トルクセンサ１０が出力軸６に取り付けられる。

したがって、上記した実施形態によれば、見えない状態でのめくら作業ではなく、ガイド体１７によりトルクセンサ１０を組み立てた状態でケース１０ｃごと出力軸６に精度よく位置合わせをしつつ簡単に取り付けることができて、トルクセンサ１０のロータアッセンブリがケース１０ｃおよびステータアッセンブリと適切な隙間を確保した状態でトルクセンサ１０を出力軸６に取り付けることが可能になり、しかもトルクセンサ１０の調整が不要であることから、作業者は従来のような調整のための熟練を要することもなく、トルクセンサ１０の取り付けを簡単に精度よく行うことができる。

また、ガイド体１７の位置決め部１７ｃにより取り付け後のトルクセンサ１０の回転を防止でき、トルクセンサ１０を精度よく位置決めした状態で取り付けることができ、ガイド体１７を鉄により形成したことから、トルクセンサ１０の外部磁力の影響を防止でき、外部磁力によるトルクセンサ１０の検出精度の低下を未然に防止することが可能になる。

しかも、トルクセンサ１０を分離した状態で取り付けるのではなくトルクセンサ１０を組み立てた状態で取り付けるため、従来のようにオイルシールを傷つけないための気遣いやトルクセンサ１０の調整等が不要になり、作業者は調整等のための熟練を要することもなく、トルクセンサ１０の取り付けを簡単にかつ精度よく行うことができ、トルクセンサ１０にがたつきが生じず従来のような異音の発生を未然に防止することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。

例えば、上記した実施形態では、ガイド体１７を鉄により形成した場合について説明したが、鉄以外の素材であって外部の磁力を防ぐ素材によりガイド体１７を形成してもよい。

また、上記した実施形態では、取付装置Ｆの段差Ｄを、トルクセンサ１０のケース１０ｃに対するロータアッセンブリの軸方向（スラスト方向）へのストローク量と同じ寸法に設定した場合について説明したが、段差Ｄはストローク量以上に設定されていればよい。また、トルクセンサ１０のステータアッセンブリを出力軸６に外嵌し、ロータアッセンブリを入力軸２に外嵌するようにしてもよい。

また、第１切欠部Ｆｃおよび第２切欠部Ｆｄの円周方向への幅（寸法）Ｗ１，Ｗ２は、トルクセンサ１０の把手１０ｂの本体１０ａの周方向における幅ｗ（図２参照）以上に設定されていればよい。

また、上記した実施形態では、ステータアッセンブリに対し相対的に軸方向（スラスト方向）に移動可能にステータアッセンブリの内側にロータアッセンブリが配設された構成を有するトルクセンサ１０を取り付ける場合について説明したが、ステータアッセンブリに対してロータアッセンブリが軸方向に移動可能でない構成のトルクセンサであっても、本発明を適用することができる。

１ …ステアリングコラムチューブ
２ …入力軸
６ …出力軸
７ …トーションバー
１０ …トルクセンサ
１０ｂ …把手（当接部）
１０ｃ …ケース
１１ …パワーステアリングモータ
１７ …ガイド体
１７ａ …フランジ部
１７ｂ …円筒状嵌合部
１７ｃ …位置決め部

Claims (1)

1. ステアリングホイールに加えられる操舵トルクに応じた補助操舵トルクをパワーステアリングモータにより発生して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に設けられ、前記操作トルクを検出するトルクセンサであって、円筒状本体と該本体の一部に連結して設けられた把手とを有するケースと、前記ケース内に収容されステアリングホイールに連結された入力軸または前記出力軸に外嵌されるステータアッセンブリと、異なる磁極が円周方向に交互に配置された円環状マグネットを有し前記出力軸または前記入力軸に外嵌されて前記ステータアッセンブリの内側に配設されるロータアッセンブリと、前記ケース内に収容され前記ロータアッセンブリに対する前記ステータアッセンブリの回転差に基づく磁束を検出する磁気センサ部とを備え、両端がそれぞれ前記入力軸および前記出力軸に固定されたトーションバーが前記ステアリングホイールに加えられる操舵力により捻られることによって、前記入力軸と前記出力軸との間に生じる回転差を前記磁気センサ部により前記操舵トルクとして検出するトルクセンサを取り付けるためのトルクセンサの取付装置において、
   前記入力軸が挿入配置されるステアリングコラムチューブの前記出力軸側端部の端面に形成されたフランジ部と、
   前記フランジ部に形成され前記トルクセンサの前記ケースの前記本体が嵌挿される円筒状嵌合部と、
   前記円筒状嵌合部の一部を切り欠いた切欠部分に形成され前記トルクセンサの前記把手が嵌挿される位置決め部と
   を有するガイド体を備えたことを特徴とするトルクセンサの取付装置。

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