JP2016060384A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記空間には、流体であるガスが封入されている。前記第1のシャフトが前記空間に挿入されることに伴い、前記ガスが圧縮されて生じる反力により前記第1のシャフトの挿入方向への移動が抑制される。
流体としては、具体的にはオイルやガスが用いられる。たとえば、オイルの粘性抵抗によって、保持解除部の保持状態を解除するような外力を減衰させることができる。
この構成によれば、たとえば電気などの外的要因によって流体の圧縮特性などを変化させることにより、衝撃吸収特性をコントロールすることができる。
この構成によれば、第1のシャフトを第2のシャフトに挿入する量を調節することにより、トーションバーの捩ることのできる有効長を変更することができる。そのため、運転者の好みに応じたステアリングホイールの剛性感に設定することができる。
ステアリングホイール21が回転操作されると、インプットシャフト23aに操舵トルクτが作用する。操舵トルクτがトーションバー23cを介してインプットシャフト23aからロアシャフト23bに伝達される際に、トーションバー23cには捩れ変形が生じる。インプットシャフト23aとロアシャフト23bとの間に相対的な回転変位が生じると、第1および第2回転ヨーク52,53と多極磁石51の位置関係が変化し、第1および第2ヨーク54,55へ作用する磁束密度も変化する。そのため、ホール素子56へ作用する磁束密度も変化するので、作用する磁束密度に対応してホール素子56から出力されるホール電圧が変化する。ホール電圧からECU40はトーションバー23cの捩れ角を演算する。
(1)センサ素子と検出対象であるロアシャフトの間にインプットシャフトの肉厚分のエアギャップが存在する従来の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置と比べて、エアギャップをより小さく設定することが可能となる。従来の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置であれば、インプットシャフト23aの厚み分だけエアギャップが大きくなる。エアギャップは小さく設定するほど、磁束密度は減衰せずにホール素子等の磁気検出素子に作用する。このため、検出精度をより向上させることができる。
次に、電動パワーステアリング装置の第2実施形態について説明する。ここでは、第1実施形態との違いを中心に説明する。
テーパ面60が設けられていることにより、ピン23dをせん断破壊する荷重Pがインプットシャフト23aに加わるまでは、インプットシャフト23aはロアシャフト23bとは接触しない状態に維持される。2次衝突により荷重Pがインプットシャフト23aに作用してピン23dが破壊されたとき、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに押し込まれる。インプットシャフト23aにがたつきなどが存在する場合には、インプットシャフト23aはテーパ面60と当接する。この場合、インプットシャフト23aはテーパ面60により案内されることにより、円滑に中空部23bhに挿入される。
(1)インプットシャフト23aとロアシャフト23bの接触する位置やテーパ面60の勾配などを調整することにより、衝撃を吸収し始める位置をコントロールすることができる。さらに、テーパ面60は、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに押し込まれる際のガイドとしての役割を果たすことが期待できる。
次に電動パワーステアリング装置の第3実施形態の構成について説明する。
図4に示すように、隙間23fは流体としてのガスで満たされている。ロアシャフト23bの周壁には安全弁61が設けられている。安全弁61はロアシャフト23bの内周面と外周面を貫通するように設けられている。隙間23fが一定の圧力より低いときには安全弁61は閉じるため、ロアシャフト23bの内周面と外周面の間でガスの出入りはない。そのため、隙間23fと外部とでガスは出入りしない。また、隙間23fが一定以上の圧力のときには、安全弁61は開放される。これにより、隙間23fの内部のガスが外部へ放出されて、隙間23fの圧力が下がる。安全弁61が開放されて隙間23fの一定の圧力より低くなると、安全弁61は閉じるため、隙間23fからガスが外部へ放出されることが規制される。
2次衝突によりピン23dがせん断破壊される荷重Pが作用すると、インプットシャフト23aはロアシャフト23bに押し込まれ始める。隙間23fのガスは圧縮されるため、隙間23fの圧力は高くなる。このとき、隙間23fの圧力は、ガスの圧縮を妨げる方向に働くため、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入するのを妨げる方向に働く。その結果、隙間23fに充填されたガスが圧縮されることにより、衝撃荷重が減衰あるいは吸収される。
(1)ガスが圧縮されるときに生じる反発力により、インプットシャフト23aがロアシャフト23bへ押し込まれることが抑制される。そのため、ガスが圧縮されることにより、衝撃荷重は減衰あるいは吸収される。
次に第4実施形態の構成について説明する。本例は、テレスコ機能を持たせた点で第1実施形態と異なる。
運転者とステアリングホイール21の位置が近すぎるときに、運転者はピン64を取り外してステアリングホイール21を軸m方向の奥側(ロアシャフト23b側)へ向けて、一定の力を加えて押し込めばよい。インプットシャフト23aはスプリング63の弾性力に抗してロアシャフト23bに押し込まれる。インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入される際には、スプリング63の弾性力によりインプットシャフト23aが急激に挿入されることが抑制される。
(1)隙間23fが設けられているため、いわゆるテレスコピックステアリングのように、ステアリングホイール21を運転者の好みに合わせてステアリングシャフト22の軸m方向に移動させることができる。
・第1〜第3実施形態では、多極磁石51がインプットシャフト23aに接触するように設けられたが、その接触抵抗(摺動抵抗)は適宜設定してもよい。また、多極磁石51はインプットシャフト23aに接触しないように設けられていてもよい。
・各実施形態では、ピン23d,64によって、インプットシャフト23aとトーションバー23cを固定したが、別の固定方法によって固定されていてもよい。たとえば、セレーション接続やスプライン接続であってもよい。このようにしても、インプットシャフト23aおよびロアシャフト23bは一体回転する。ただし、第1〜第3実施形態では、通常時にはインプットシャフト23aおよびトーションバー23cの軸m方向の移動が規制され、2次衝突時にはインプットシャフト23aとトーションバー23cの軸m方向の移動の規制が解除される必要がある。
・各実施形態では、ホール素子56などの磁気検出素子を利用してトーションバー23cの捩れを検出したが、磁気検出素子に限らない。たとえば、ポテンショメータによって、トーションバー23cの捩れを検出してもよい。この場合も、検出対象の近傍にポテンショメータを設けるほうが精度は向上する。
・各実施形態では、EPS10はDP−EPSの構造をなしていたが、EPS10はどのような種類のEPSであってもよい。
Claims (14)
- 一端が開口し他端が閉じた第1の中空部を有する第1のシャフトと、
一端が開口し他端が閉じた第2の中空部を有する第2のシャフトと、
前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとを連結するトーションバーと、
前記第1および第2のシャフトの外周面の近傍に設けられて操舵トルクの印加に伴う前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとの相対的位置変化を検出するセンサと、を有し、
前記トーションバーの第1の端部は前記第1の中空部に挿入された状態に保持される一方、前記トーションバーの第2の端部は前記第2の中空部の内底面に固定され、
前記第1の中空部に対する前記トーションバーの保持状態が解除されるとき、前記第1のシャフトは前記第2の中空部の内周面と前記トーションバーの外周面との間に形成される空間に進入可能とな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、
前記センサは、前記第1のシャフトまたは前記第2のシャフトの外周面に設けられて磁気を発生させる環状の磁石と、
前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとの相対的位置変化に伴う前記磁気の変化に対応した電気信号を生成する磁気検出素子と、を有する電動パワーステアリング装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記トーションバーと前記第1のシャフトとの間には、前記トーションバーの第1の端部を前記第1の中空部に挿入された状態に保持する保持部材を設け、
前記第1のシャフトに対して前記空間に対する進入方向へ向けた、前記保持部材による保持状態を解除する外力が印加されるとき、前記保持部材による前記第1の中空部に対する前記トーションバーの保持状態が解除され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、
前記保持部材は、前記第1のシャフトと前記トーションバーの第1の端部との半径方向に打ち込まれることにより前記第1のシャフトと前記トーションバーとを連結するピンであって、
前記外力として、前記ピンの破壊強度を超える外力が印加されるとき、前記ピンが破壊されることにより前記第1の中空部に対する前記トーションバーの保持状態が解除される電動パワーステアリング装置。 - 請求項4に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1のシャフトの内周面と前記トーションバーの内周面との境界において、前記第1のシャフトの内周面および前記トーションバーの外周面の少なくとも一方におけるピンの近傍には凹部が設けられてなる電動パワーステアリング装置。 - 請求項2〜5のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記磁石は、前記第2のシャフトの外径よりも細い前記第1のシャフトの外周面に対して前記第1のシャフトの軸線方向に沿って摺動可能に設けられ、
前記磁石は、前記第1のシャフトが前記空間へ挿入される際、前記第2のシャフトの開口端面に当接することにより前記第1のシャフトの挿入方向への移動が抑制され、前記第1のシャフトの外周面に対して前記第1のシャフトの軸線方向に沿って相対的に摺動することによって前記第1のシャフトの挿入を妨げるブレーキとして働く電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1のシャフトの外周面および前記第2のシャフトの内周面の少なくとも一方には、テーパ面を有し、
前記テーパ面を前記第1のシャフトの外周面に設けるとき、前記テーパ面は、前記第1のシャフトの開口している一端に近づくにつれて縮径し、前記テーパ面を前記第2のシャフトの内周面に設けるとき、前記テーパ面は前記第2のシャフトの開口している一端に近づくにつれて拡径する電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記空間には、流体であるガスが封入され、
前記第1のシャフトが前記空間に挿入されることに伴い、前記ガスが圧縮されて生じる反力により前記第1のシャフトの挿入方向への移動が抑制される電動パワーステアリング装置。 - 請求項8に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第2のシャフトの外周面と内周面を貫通するように安全弁が設けられ、
前記ガスが圧縮されることにより前記空間の圧力が前記安全弁の規定値以上になった場合、前記安全弁が開放されることにより、前記空間内部の前記流体が外部に放出される電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記空間には流体であるオイルが封入され、前記第2のシャフトの外周面にはオリフィスが設けられている電動パワーステアリング装置。 - 請求項8〜10のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記流体に外的要因を加えることで前記流体の特性を変化させることにより、前記流体による衝撃吸収性を制御する電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1のシャフトおよび前記第2のシャフトのいずれか一方の軸方向端部にはステアリングホイールが設けられ、
前記第1のシャフトが前記空間に対して相対的に挿入方向または引き抜き方向へ移動されることにより、ステアリングホイールの軸方向における位置が変更される電動パワーステアリング装置。 - 請求項12に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記空間における前記第1の中空部の内底面と第2のシャフトの開口端面との間には、前記トーションバーが挿通された状態でスプリングが設けられ、
前記スプリングは、前記第1のシャフトが前記挿入方向へ移動されるときは、当該挿入方向への移動を緩和する方向へ向けた弾性力を発揮し、前記引き抜き方向へ移動されるときは、当該引き抜き方向への移動を補助する方向へ向けた弾性力を発揮することにより、ステアリングホイールの軸方向の移動をアシストする電動パワーステアリング装置。 - 請求項12または請求項13に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1のシャフトが前記空間に対する挿入方向または引き抜き方向へ移動されることにより、前記トーションバーの捩ることのできる有効長を調節可能とされている電動パワーステアリング装置。
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