JP2016101880A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡管によるセンサハウジングの成形が可能なコラムチューブを用いても、減速機ハウジングに対する連結強度を確保することができるステアリング装置を提供する。
【解決手段】アシストモータの出力回転が、減速機を介してステアリングシャフト３に伝達される。ステアリングシャフト３を支持するコラムチューブ１３の軸方向下部に、塑性変形による拡管によりセンサハウジング１５が形成される。センサハウジング１５はトルクセンサ８を収容する。センサハウジング１５の連結領域ＲＲの内周ＲＲｂに対して、減速機ハウジング１４の筒部（上ハウジング３３の内筒３６）が、圧入係合される。連結領域ＲＲの外周ＲＲａに嵌合された補強筒（補強外筒４１）によって、連結領域ＲＲの拡径が抑制される。
【選択図】図３

Description

本発明はステアリング装置に関する。

特許文献１では、コラムチューブの軸方向下部を塑性変形により拡管することにより、センサハウジングを一体に形成するステアリング装置が提案されている。また、センサハウジングに、減速機ハウジングの筒状の上ハウジングをコラムチューブのセンサハウジングに圧入係合することにより、コラムハウジングと減速機ハウジングとが連結されている。

特開２０１０−２４７７９０号公報

コラムチューブとして、拡管によるセンサハウジングの成形が可能な展性や延性に優れた材料が用いられる。しかしながら、そのような材料は、一般的に硬度や変形強度が低い。そのため、上ハウジング（減速機ハウジング）に対するセンサハウジング（コラムハウジング）の連結強度が低くなる傾向にある。
本発明の目的は、拡管によるセンサハウジングの成形が可能なコラムチューブを用いても、減速機ハウジングに対する当該コラムチューブの連結強度を確保することができるステアリング装置を提供することである。

請求項１の発明は、アシストモータ（６）の回転を減速機（７）により減速してステアリングシャフト（３）に伝達するステアリング装置（１）において、軸方向（Ｘ）を有し、軸方向下部に塑性変形により拡管されたセンサハウジング（１５；１５Ｐ）を含み、前記センサハウジングにトルクセンサ（８）を収容し、前記ステアリングシャフトを軸方向に挿通させて回転可能に支持するコラムチューブ（１３）と、前記センサハウジングの軸方向下端（１５Ｌ）から所定範囲に設けられた連結領域（ＲＲ；ＲＲＰ）の内周（ＲＲｂ）に対して直接又は間接的に圧入係合された筒部（３６）を含み、前記減速機を収容する減速機ハウジング（１４）と、前記コラムチューブの前記連結領域の外周（ＲＲａ）に嵌合され、前記連結領域の拡径を抑制する補強筒（４１；４１Ｐ）と、を備えるステアリング装置（１）を提供する。

請求項２のように、前記補強筒としての補強外筒（４１）と、前記連結領域の内周に圧入係合された補強内筒（４２）と、前記補強外筒と前記補強内筒とを連結する環状壁（４３）とを含む二重筒（４０）を備えていてもよい。
請求項３のように、前記センサハウジングの前記連結領域は、前記補強外筒の内周（４１ｂ）と前記補強内筒の外周（４２ａ）との間に軽圧入されていてもよい。

請求項４のように、前記二重筒の前記環状壁は、前記センサハウジングの軸方向下端に当接し、前記補強内筒は、軸方向上端（４２Ｕ）と、前記軸方向上端から延設されて前記トルクセンサを軸方向に位置決めする位置決め凸縁（４４）とを含んでいてもよい。
請求項５のように、前記位置決め凸縁と前記トルクセンサとの間に介在する弾性体（４５）を備えていてもよい。

請求項６のように、前記トルクセンサから延びる配線（１６）が、前記センサハウジングに設けられた開口部（１７）を通して前記センサハウジング外へ延びており、前記開口部は、前記センサハウジングの軸方向下端に開放されていてもよい。

請求項１の発明によれば、コラムチューブのセンサハウジングの連結領域の内周に対して、減速機ハウジングの筒部が直接または間接的に圧入係合される。一方、連結領域の外周に嵌合された補強筒によって、連結領域の拡径が抑制される。したがって、コラムチューブの材料として、塑性変形による拡管に適した展延性のある材料を用いた場合でも、補強筒によって連結領域の拡径が抑制されるので、減速機ハウジングの筒部に対する連結領域の連結強度が確保される。

請求項２の発明によれば、補強筒としての補強外筒と、連結領域に圧入係合された補強内筒とを含む二重筒が構成されているので、連結領域の拡径を抑制する効果を高くすることができる。
請求項３の発明によれば、センサハウジングと二重筒とをサブアセンブリとして取り扱うことが可能となり、組立性がよい。

請求項４の発明によれば、二重筒の環状壁のセンサハウジングの軸方向下端が当接した状態で、二重筒の補強内筒から延設された位置決め凸縁によって、トルクセンサを軸方向に位置決めすることができる。
請求項５の発明によれば、位置決め凸縁とトルクセンサとの間に介在する弾性体によって、各部品の寸法誤差を吸収することができる。

請求項６の発明によれば、組立時において、トルクセンサをセンサハウジングに装着するときに、同時に、トルクセンサから延びる配線をセンサハウジングの開口部へ装着することができる。これにより、組立性が向上する。

本発明の一実施形態のステアリング装置の要部の概略断面図である。 （ａ）はステアリング装置の要部の分解断面図であり、（ｂ）はセンサハウジングの概略側面図である。 ステアリング装置の要部の拡大断面図である。 （ａ），（ｂ）はコラムチューブとトルクセンサとの断面図であり、トルクセンサをコラムチューブに組み込む動作を順次に示している。 コラムチューブにトルクセンサと二重筒とが組み付けられたサブアセンブリの概略断面図である。 （ａ）は本発明の別の実施形態の補強筒および弾性体の断面図であり、（ｂ）は前記補強筒の端面図であり、（ｃ）は前記補強筒に圧入されるセンサハウジングを軸方向下端側から見た概略図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態のステアリング装置の要部の概略断面図である。図１を参照して、ステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２が一端に連結されたステアリングシャフト３と、インターミディエイトシャフト４を介してステアリングシャフト３と連結された例えばラックアンドピニオン機構等の転舵機構５とを備える。

ステアリング装置１は、電動パワーステアリング装置として構成されている。すなわち、ステアリング装置１は、アシスト力を発生するアシストモータ６と、アシストモータ６の出力回転を減速してステアリングシャフト３に伝達する減速機７とを備える。
また、ステアリング装置１は、操舵トルクを検出するトルクセンサ８と、トルクセンサ８によるトルク検出結果や車速センサ９による車速検出結果に基づいてアシストモータ６を駆動制御（アシスト制御）するＥＣＵ（Electronic Control Unit)１０とを備える。

また、ステアリング装置１は、ステアリングシャフト３を軸方向Ｘに挿通させて回転可能に支持し、車体１１に固定されるステアリングコラム１２を備える。ステアリングコラム１２は、コラムチューブ１３と、コラムチューブ１３の軸方向下部に連結され、減速機７を収容した減速機ハウジング１４とを含む。
コラムチューブ１３は、その軸方向下部に、塑性変形により拡管されトルクセンサ８を収容したセンサハウジング１５を含む。トルクセンサ８は、ステアリングシャフト３を取り囲む環状をなしており、センサハウジング１５の内周１５ｂに嵌合保持されている。

トルクセンサ８には、当該トルクセンサ８の径方向外方へ延びる配線１６が接続されている。配線１６は、センサハウジング１５の開口部１７を通してセンサハウジング１５外へ延び、ＥＣＵ１０に接続されている。トルクセンサ８の出力信号は、配線１６を介して、ＥＣＵ１０に入力される。
分解断面図である図２（ａ）やセンサハウジング１５の概略側面図である図２（ｂ）に示すように、センサハウジング１５の開口部１７は、当該開口部１７からセンサハウジング１５の軸方向下端１５Ｌに軸方向Ｘに延びる連通溝１５１を介して、センサハウジング１５の軸方向下端１５Ｌに開放されている。

トルクセンサ８をコラムチューブ１３のセンサハウジング１５内に組み付ける際には、図４（ａ），（ｂ）に順次に示すように、トルクセンサ８を軸方向Ｘに移動させながら、同時に、配線１６を連通溝１５１を通して開口部１７へ挿入する。したがって、作業性が良い。
これに対して、仮に、開口部がセンサハウジングの軸方向下端に開放されていない従来の場合には、まず、トルクセンサを傾倒させた状態で配線を開口部に挿通させ、その後、トルクセンサを傾倒させた状態から徐々に起こしながらセンサハウジング内に挿通する作業が必要であり、作業性が悪い。

再び図１を参照して、ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸１８と、インターミディエイトシャフト４に連なる出力軸１９と、入力軸１８および出力軸１９を同一軸線上に連結するトーションバー２０とを備えている。入力軸１８に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー２０が弾性的にねじり変形し、これにより、入力軸１８と出力軸１９とが相対回転する。トルクセンサ８は、入力軸１８と出力軸１９との相対回転に基づいて、操舵トルクを検出する。

トルクセンサ８は、入力軸１８および出力軸１９に関連して設けられた磁気回路形成機構２１に生じた磁束に基づいて操舵トルクを検出する。
拡大断面図である図３に示すように、磁気回路形成機構２１は、入力軸１８および出力軸１９の何れか一方に一体回転可能に連結された多極磁石２２と、多極磁石２２の磁界内に配置され、入力軸１８および出力軸１９の他方と一体回転可能に連結された一対の磁気ヨーク２３とを含み、磁気回路を形成する。

トルクセンサ８は、一対の磁気ヨーク２３とそれぞれ磁気的に結合された一対の集磁要素としての集磁リング２４と、一対の集磁リング２４の集磁部（図示せず）間の磁束を検出するホールＩＣ等の磁束検出要素（図示せず）と、これらを保持する樹脂製の環状の本体２６とを備えている。配線１６は、トルクセンサ８の本体２６から径方向外方に延びている。

図１に示すように、減速機７は、アシストモータ６により回転駆動されるウォーム軸等の駆動ギヤ２７と、駆動ギヤ２７と噛み合い、ステアリングシャフト３の出力軸１９の外周に一体回転可能に連結されたウォームホイール等の被動ギヤ２８とを備えている。
減速機ハウジング１４は、駆動ギヤ２７を収容保持する筒状の駆動ギヤ収容部２９と、被動ギヤ２８を収容保持する被動ギヤ収容部３０とを、単一の材料で交差状に一体に形成している。

被動ギヤ収容部３０は、軸方向Ｘに関して被動ギヤ２８の上下に配置された上軸受３１および下軸受３２を介して、ステアリングシャフト３の出力軸１９を回転可能に支持している。
被動ギヤ収容部３０は、互いに連結された上ハウジング３３と下ハウジング３４とを含む。上ハウジング３３が、上軸受３１を介して出力軸１９を回転可能に支持している。下ハウジング３４が、下軸受３２を介して出力軸１９を回転可能に支持している。

図３に示すように、上軸受３１および下軸受３２の各内輪３１ｂ，３２ｂは、出力軸１９に一体回転可能に嵌合されている。
上ハウジング３３は、下ハウジング３４の上部内周に圧入係合された外筒３５と、内周３６ｂに上軸受３１の外輪３１ａを保持する内筒３６と、外筒３５と内筒３６の軸方向下端間を連結する環状壁３７とを備えている。上ハウジング３３の外筒３５が、下ハウジング３４の上部の内周に圧入されることで、上ハウジング３３の内筒３６が縮径されている。

減速機ハウジング１４の上ハウジング３３の内筒３６（筒部に相当）が、コラムチューブ１３のセンサハウジング１５の軸方向下端１５Ｌから所定範囲に設けられた連結領域ＲＲに対して間接的に圧入係合されている。
具体的には、ステアリング装置１は、コラムチューブ１３の連結領域ＲＲを補強するための二重筒４０を備えている。二重筒４０は、連結領域ＲＲの外周ＲＲａに嵌合され、連結領域ＲＲの拡径を抑制する補強筒としての補強外筒４１と、補強内筒４２と、補強外筒４１と補強内筒４２との軸方向下端間を連結する環状壁４３とを含む。補強内筒４２は、連結領域ＲＲの内周ＲＲｂに圧入係合されている。

図２（ａ）および図３に示すように、センサハウジング１５の連結領域ＲＲは、補強外筒４１の内周４１ｂと補強内筒４２の外周４２ａとの間に軽圧入されている。二重筒４０の環状壁４３は、センサハウジング１５の軸方向下端１５Ｌに当接している。
補強内筒４２は、軸方向上端４２Ｕと、軸方向上端４２Ｕから延設されてトルクセンサ８を軸方向Ｘに位置決めする位置決め凸縁４４とを含む。位置決め凸縁４４は、補強内筒４２の軸方向上端４２Ｕから径方向内方に延設された例えば環状フランジである。

位置決め凸縁４４は、トルクセンサ８の一端面８ａ（本体２６の端面に相当）に対向する対向面４４ａを有している。位置決め凸縁４４の対向面４４ａとトルクセンサ８の一端面８ａとの間には、ゴムまたは樹脂からなる弾性体４５が介在している。弾性体４５は、位置決め凸縁４４の対向面４４ａに、接着されていてもよい。その接着は、弾性体４５がゴムの場合、加硫接着であってもよい。弾性体４５は、トルクセンサ８の一端面８ａに接着されていてもよい。

図４（ｂ）に示すように、センサハウジング１５の内周１５ｂには、トルクセンサ８の他端面８ｂに当接して、トルクセンサ８を軸方向Ｘに位置決めする位置決め突起１５２が形成されている。
本実施形態によれば、コラムチューブ１３において塑性変形による拡管により形成されたセンサハウジング１５の連結領域ＲＲの内周ＲＲｂに対して、減速機ハウジング１４の筒部（上ハウジング３３の内筒３６）が、間接的に圧入係合される。

一方、連結領域ＲＲの外周ＲＲａに嵌合された補強筒（補強外筒４１）が、連結領域ＲＲの拡径を抑制する。したがって、コラムチューブ１３の材料として、塑性変形による拡管に適した展延性のある材料を用いた場合でも、補強筒（補強外筒４１）によって、連結領域ＲＲの拡径が抑制されるので、減速機ハウジング１４の筒部（内筒３６）に対する連結領域ＲＲの連結強度が確保される。

また、補強筒としての補強外筒４１と、連結領域ＲＲの内周ＲＲｂに圧入係合された補強内筒４２とを含んで二重筒４０が構成されているので、連結領域ＲＲの拡径を抑制する効果を高くすることができる。
また、センサハウジング１５の連結領域ＲＲは、補強外筒４１の内周４１ｂと補強内筒４２の外周４２ａとの間に軽圧入されている。したがって、組立時において、センサハウジング１５と二重筒４０とをサブアセンブリＳＡ（図５参照）として取り扱うことが可能となり、組立性がよい。

また、図３に示すように、二重筒４０の環状壁４３は、センサハウジング１５の軸方向下端１５Ｌに当接した状態で、二重筒４０の補強内筒４２から延設された位置決め凸縁４４によって、トルクセンサ８を軸方向Ｘに位置決めすることができる。
また、位置決め凸縁４４とトルクセンサ８との間に介在する弾性体４５によって、各部品の寸法誤差を吸収することができる。

また、センサハウジング１５の開口部１７が、連通溝１５１を介してセンサハウジング１５の軸方向下端１５Ｌに開放している。したがって、図４（ａ），（ｂ）に示すように、組立時において、トルクセンサ８をセンサハウジング１５に軸方向Ｘに装着するときに、同時に、トルクセンサ８から延びる配線１６をセンサハウジング１５の開口部１７へ装着することができる。これにより、組立性が向上する。

また、センサハウジング１５の軸方向下端１５Ｌに連通溝１５１が形成されていても、補強筒（補強外筒４１）で補強されるので、連結強度の低下を抑制することができる。特に、センサハウジング１５の連結領域ＲＲの内外に嵌合する二重筒４０を用いるので、高い連結強度を確保することができる。
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、補強内筒を廃止し、減速機ハウジングの筒部（上ハウジングの内筒）が、センサハウジングの連結領域の内周に直接圧入係合されてもよい。

その場合、図６（ａ），（ｂ）に示すように、補強外筒に相当する単一の補強筒４１Ｐの軸方向字上端４１ＰＵと位置決め凸縁４４とを連結する複数の連結部４６を周方向に等間隔で設け、隣接する連結部４６間に、周方向に並ぶ複数の円弧状の挿通孔４７を形成してもよい。
また、図６（ｃ）に示すように、センサハウジング１５Ｐの連結領域ＲＲＰは、対応する挿通孔４７を通して補強筒４１Ｐに圧入される複数の円弧状の部分１５３に分割される。隣接する円弧状の部分１５３の間には、センサハウジング１５Ｐの軸方向下端から軸方向に延びるスリット１５４が形成される。

また、補強内筒を廃止する場合、環状壁は、図６（ａ），（ｂ）に示すように廃止されてもよいが、図５と同じく環状壁を設けておいて、該環状壁によってセンサハウジングに対する軸方向の位置決め機能を果たさせてもよい。
また、トルクセンサ８において、ホールＩＣに代えて磁気抵抗素子を用いてもよい。その他、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１…ステアリング装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、４…インターミディエイトシャフト、５…転舵機構、６…アシストモータ、７…減速機、８…トルクセンサ、８ａ…一端面、１０…ＥＣＵ、１２…ステアリングコラム、１３…コラムチューブ、１４…減速機ハウジング、１５；１５Ｐ…センサハウジング、１５ｂ…内周、１５Ｌ…軸方向下端、１５１…連通溝、１６…配線、１７…開口部、１８…入力軸、１９…出力軸、２０…トーションバー、２１…磁気回路形成機構、３０…被動ギヤ収容部、３１…上軸受、３２…下軸受、３３…上ハウジング、３４…下ハウジング、３５…外筒、３６…内筒（筒部）、３６ｂ…内周、４０…二重筒、４１…補強外筒、４１Ｐ…補強筒、４１ｂ…内周、４２…補強内筒、４２ａ…外周、４２Ｕ…軸方向上端、４３…環状壁、４４…位置決め凸縁、４５…弾性体、ＲＲ；ＲＲＰ…連結領域、ＲＲａ…外周、ＲＲｂ…内周、ＳＡ…サブアセンブリ、Ｘ…軸方向

Claims (6)

1. アシストモータの回転を減速機により減速してステアリングシャフトに伝達するステアリング装置において、
   軸方向を有し、軸方向下部に塑性変形により拡管されたセンサハウジングを含み、前記センサハウジングにトルクセンサを収容し、前記ステアリングシャフトを軸方向に挿通させて回転可能に支持するコラムチューブと、
   前記センサハウジングの軸方向下端から所定範囲に設けられた連結領域の内周に対して直接又は間接的に圧入係合された筒部を含み、前記減速機を収容する減速機ハウジングと、
   前記コラムチューブの前記連結領域の外周に嵌合され、前記連結領域の拡径を抑制する補強筒と、を備えるステアリング装置。
2. 請求項１において、前記補強筒としての補強外筒と、前記連結領域の内周に圧入係合された補強内筒と、前記補強外筒と前記補強内筒とを連結する環状壁とを含む二重筒を備えるステアリング装置。
3. 請求項２において、前記センサハウジングの前記連結領域は、前記補強外筒の内周と前記補強内筒の外周との間に軽圧入されているステアリング装置。
4. 請求項２または３において、前記二重筒の前記環状壁は、前記センサハウジングの軸方向下端に当接し、
   前記補強内筒は、軸方向上端と、前記軸方向上端から延設されて前記トルクセンサを軸方向に位置決めする位置決め凸縁とを含むステアリング装置。
5. 請求項４において、前記位置決め凸縁と前記トルクセンサとの間に介在する弾性体を備えるステアリング装置。
6. 請求項１から５の何れか一項において、前記トルクセンサから延びる配線が、前記センサハウジングに設けられた開口部を通して前記センサハウジング外へ延びており、
   前記開口部は、前記センサハウジングの軸方向下端に開放されているステアリング装置。

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