JP3815994B2

JP3815994B2 - ステアリング装置

Info

Publication number: JP3815994B2
Application number: JP2001305789A
Authority: JP
Inventors: 欣智徳本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2021-10-01
Also published as: JP2003104218A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の回転に伴って発生する回転角度、トルク等の情報を検出すべきセンサを備えたステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のステアリング装置としては、舵取りのための運転者の労力負担を軽減すべく操舵補助力の発生源として油圧アクチュエータを用いる油圧パワーステアリング装置と、モータを用いる電動式パワーステアリング装置とが知られている。
【０００３】
電動式パワーステアリング装置は、操舵輪に連結される入力軸と、該入力軸にトーションバーを介して連結される出力軸と、操舵輪を操舵することによって入力軸に加わる回転トルクを前記トーションバーに生じる捩れによって検出するトルクセンサと、前記入力軸の舵角中点からの回転角度、即ち、舵角を検出する角度センサと、前記トルクセンサが検出した操舵トルクに基づいて駆動される前記モータとを備え、該モータの回転を減速歯車機構を介して前記出力軸及び該出力軸に連結される伝達手段を介して舵取機構に伝達するように構成されている。
【０００４】
また、前記入力軸及び出力軸の複数の周方向位置には軸長方向に対して夫々が略等角度傾斜する磁性体製の第１及び第２のターゲットが並設されており、該ターゲットに対して入力軸及び出力軸のラジアル方向外側に前記トルクセンサが配置されている。
【０００５】
このトルクセンサは、前記ターゲットの夫々に向き合う二つの検出部と、該検出部の両側となる位置に取付用のボルトが挿入される二つの挿入孔を有し、前記検出部を保持する保持部と、検出したトルクを出力する出力部とを備えている。このように構成されたトルクセンサは、前記入力軸及び出力軸を支持するためのハウジングに取付けられる。このハウジングには前記トルクセンサの保持部と向き合う取付座と、前記ボルトが螺合されるように前記取付座に穿設され、前記挿入孔に対応する二つのねじ孔とを有している。
【０００６】
トルクセンサの取付けは、前記保持部を前記取付座に載置し、保持部の二つの挿入孔から取付座のねじ孔にボルトを挿入し、該ボルトを緊締することにより前記ハウジングに固定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、以上のように取付けられる取付構造にあっては、ボルトの緊締によってトルクセンサの取付位置が決まる。ところが、トルクセンサは単に取付座に載置されるだけで、取付座に対して位置ずれし易いし、さらに、トルクセンサに穿設された挿入孔は前記ボルトの挿入を容易にすべくボルトの外径寸法よりも比較的大きな寸法に形成されているため、トルクセンサの取付時、該トルクセンサを前記ターゲットに対して最適となる位置に取付けることが難しく、改善策が要望されていた。ところで、このようにトルクセンサが最適位置に取付けられない場合、検出部で検出した検出信号のトルクの値が不鮮明となり、適正な操舵補助力を得ることができなくなる。
また、前記保持部に穿設された二つの挿入孔は前記検出部を中心とする両側の形状が対称となる位置に設けられているため、トルクセンサの取付時、該トルクセンサが正規の状態に対して１８０°位相がずれた不正状態で取付けられることがあり、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的はセンサの被取付体に対する位置ずれを簡単に防止することができ、センサを最適位置に容易に取付けることができるステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るステアリング装置は、操舵輪に連結される回転軸と、該回転軸を支持するハウジングと、前記回転軸の回転に伴って回転軸に加わるトルク及び回転軸の回転角度の少なくとも一方を検出する検出部を有するセンサと、前記回転軸の回転を舵取機構に伝達する伝達手段とを備えるステアリング装置において、前記ハウジングは、二つの方向へ貫通し、前記回転軸が挿通支持される第１の貫通孔及び前記センサが挿入される第２の貫通孔を有し、前記センサは、前記検出部が前記回転軸の周方向一箇所と向き合うように該検出部を保持し、前記第２の貫通孔に挿入される棒状の保持部及び該保持部を前記ハウジングの外部に取付ける取付部を有することを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、センサを容易に取付けることができ、取付作業の能率を向上できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るステアリング装置の構成を示す断面図である。
図１に示したステアリング装置は操舵補助力の発生源としてモータを用いる電動式パワーステアリング装置であり、操舵輪１に連結される入力軸２と、該入力軸２にトーションバー３を介して同軸的に連結される出力軸４と、前記操舵輪１を回転することによって前記入力軸２に加わるトルクを前記トーションバー３に生じる捩れによって検出するセンサ５と、該センサ５が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用のモータ６とを備え、該モータ６の回転を減速歯車機構７を介して前記出力軸４及び該出力軸４に連結される伝達手段を介して舵取機構（図示せず）に伝達するように構成されている。
【００１５】
入力軸２は前記トーションバー３の一端部が挿入された筒部２ａと、該筒部２ａの外周面に嵌合固定されたターゲット８とを有しており、前記筒部２ａの一端がニードル軸受９を介してハウジング１０内に回転可能に支持されている。
【００１６】
出力軸４は前記筒部２ａの他端部及び前記トーションバー３の他端部が挿入された筒形に形成されている。この出力軸４の一端部には前記ターゲット８と隣り合うターゲット１１を有しており、軸長方向の途中が転がり軸受１２，１３を介して前記ハウジング１０内に回転可能に支持されている。
【００１７】
ターゲット８，１１は入力軸２，出力軸４の回転方向に略等間隔で突設された磁性体製の凸起からなる。尚、このターゲット８，１１は入力軸２，出力軸４に外嵌固定された磁性体製の環体に形成されているが、その他、前記入力軸２，出力軸４を磁性体製とし、該入力軸２，出力軸４の周面を切削加工することにより形成されてもよい。また、ターゲット８，１１は例えば、インボリュート歯形を有する磁性体製の平歯車の歯からなるが、その形状は特に制限されない。
【００１８】
図２はハウジングのセンサ取付部を示す拡大側面図、図３はセンサの検出部及びハウジングのセンサ取付部を示す斜視図、図４はセンサの取付構造を示す断面図である。
ハウジング１０は図１に示すように前記入力軸２及び出力軸４の軸長方向に貫通する第１の貫通孔を有し、入力軸２及び出力軸４を支持する支持部材と、前記センサ５を取付けるための被取付体とになるもので、前記ターゲット８，１１に対して入力軸２及び出力軸４のラジアル方向外側に前記センサ５の検出部側が挿入される第２の貫通孔１０ａと、該貫通孔１０ａの外側縁に連なる平坦な取付座１０ｂとが設けられている。この取付座１０ｂにおける前記貫通孔１０ａの両側にはボルト等のおねじ１４が螺合されるねじ孔１０ｃ，１０ｄが穿設されており、さらに、取付座１０ｂにおける貫通孔１０ａの一側には前記センサ５の取付位置を決める位置決め凹部１５が設けられている。
【００１９】
図５はセンサの構成を示すもので、(a) は正面図、(b) は底面図、(c) は側面図、(d) は一部を省略した平面図である。
センサ５は磁気センサからなり、図５及び図１に示すように前記ターゲット８，１１に向き合う検出部５ａ，５ｂと、検出部５ａ，５ｂが入力軸２及び出力軸４の周方向一箇所でターゲット８，１１と向き合うように該検出部５ａ，５ｂを保持する棒状の保持部５ｅと、該保持部５ｅを前記取付座１０ｂに取付ける取付部（以下取付鍔という）５ｇ，５ｇと、検出部５ａ，５ｂが検出したトルクを出力する出力部５ｆとを備えており、前記取付鍔５ｇ，５ｇに前記おねじ１４が挿入される複数の挿入孔５ｃ，５ｄが設けられている。
【００２０】
検出部５ａ，５ｂは磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により電気的特性（抵抗）が変化する特性を有する素子からなり、該検出部５ａ，５ｂとターゲット８，１１とが対向する対向部では磁界が強くなり、非対向部では磁界が弱くなり、強磁界部と弱磁界部とが周期的に発生することになる。この結果、センサ５は前記ターゲット８，１１の通過に応じてサイン波に近似した検出信号を検出したトルクとして出力部５ｆから出力する。この検出信号はマイクロプロセッサを用いてなる制御部１６に与えられている。この制御部１６の出力部には前記モータ６の駆動回路１７が接続されている。
【００２１】
保持部５ｅの一端には前記取付座１０ｂと向き合う取付鍔５ｇ，５ｇが設けられており、該取付鍔５ｇ，５ｇに前記挿入孔５ｃ，５ｄと、前記位置決め凹部１５に嵌合されて前記センサ５の位置ずれを防止する位置決め凸部１８とが設けられている。
【００２２】
この位置決め凸部１８と前記位置決め凹部１５とは、センサ５の取付姿勢を一つに規制するように、一方のねじ孔１０ｃ及び一方の挿入孔５ｃの近傍位置に配設されている。尚、位置決め凸部１８と前記位置決め凹部１５とが夫々一つである場合、前記検出部５ａ，５ｂの周りに位置決め凸部１８と位置決め凹部１５とを設けることにより、センサ５の取付姿勢を一つに規制することができるが、位置決め凸部１８と位置決め凹部１５とが夫々複数である場合、保持部５ｅにおける検出部５ａ，５ｂの周りの形状が検出部５ａ，５ｂの位置に対して対称にならないように位置決め凸部１８と位置決め凹部１５とを配設する。
【００２３】
尚、減速歯車機構７は、前記モータ６の出力軸に繋がるウォーム７ａと、該ウォーム７ａに噛合し、前記出力軸４の途中に嵌合されるウォームホイール７ｂとを備えている。また、前記伝達手段は前記出力軸４にユニバーサルジョイント等の連結軸を介して連結されるピニオン軸と、該ピニオン軸のピニオンに噛合するラック歯を有し、左右の操向輪に舵取機構を介して連結されるラック軸とを備えている。また、前記舵取機構は前記ラック軸の両端に連結されたナックルアームを備え、ラック軸の車体左右方向への移動によりナックルアームを押し引きし、該ナックルアームに支持された操向輪を左右に操向させるものである。
【００２４】
以上のように構成された電動式パワーステアリング装置において、センサ５をハウジング１０に取付ける場合、取付鍔５ｇ，５ｇをハウジング１０の取付座１０ｂと向き合わせつつ保持部５ｅを取付座１０ｂの貫通孔１０ａに挿入し、さらに、位置決め凸部１８を位置決め凹部１５に嵌合する。この嵌合によりセンサ５の位置ずれを防止することができ、センサ５の取付姿勢を一つに規制することができる。この状態では検出部５ａ，５ｂがターゲット８，１１に向き合い、取付鍔５ｇ，５ｇが取付座１０ｂに当接し、センサ５が取付座１０ｂに載置される。
【００２５】
図６はセンサのアジマス角を説明する図である。取付座１０ｂに載置された状態で取付鍔５ｇ，５ｇの挿入孔５ｃ，５ｄから取付座１０ｂのねじ孔１０ｃ，１０ｄにおねじ１４を挿入し、該おねじ１４を緊締することによりセンサ５を最適位置、換言すれば、図６に示すように入力軸２及び出力軸４の回転中心線Ｘに対するセンサ５のアジマス角θが指定角度となる位置に容易に取付けることができる。この結果、センサ５で検出したトルクの値が不鮮明になることを防ぐことができ、適正な操舵補助力を得ることができる。
【００２６】
また、以上のようにセンサ５が取付けられるとき、位置決め凸部１８と前記位置決め凹部１５とは、センサ５の取付姿勢を一つに規制する位置、換言すればセンサ５の取付位置が最適となり得る位置で嵌合し、取付位置が最適とならない位置では位置決め凸部１８を前記位置決め凹部１５に嵌合することができないため、作業員による取付けの間違いをなくすることができ、つまり、センサ５の取付姿勢が例えば１８０°位相ずれした状態で取付けられることがなく、作業員の熟練度に関係なく確実に適正状態で取付けることができる。
【００２７】
また、以上のように構成された電動式パワーステアリング装置において、操舵輪１の操舵により入力軸２，出力軸４が軸回りに回転した場合、センサ５は、検出部５ａ，５ｂと向き合うターゲット８，１１が検出部５ａ，５ｂとの対向位置を通過する間、入力軸２，出力軸４の回転角度の変化に応じてサイン波に近似した検出信号を検出したトルクとして出力部５ｆから出力する。検出信号は制御部１６で演算処理され、目標とするモータ電流指令値が制御部１６から駆動回路１７に出力され、モータ６が駆動される。また、センサ５の検出信号は、検出部５ａ，５ｂに対応するターゲット８，１１が設けられた入力軸２，出力軸４の回転角度に対応するものとなり、制御部１６は、センサ５の検出信号から入力軸２，出力軸４の回転角度を算出することができる。
【００２８】
尚、以上説明した実施の形態では、入力軸２，出力軸４に加わるトルクを検出するためのセンサ５の取付構造について説明したが、その他、センサとしては入力軸２，出力軸４等の回転体の回転角度を検出する角度センサであってもよい。
【００２９】
また、以上説明した実施の形態のセンサ５は、入力軸２が有するターゲット８に対応した一つの検出部５ａと、出力軸４が有するターゲット１１に対応した一つの検出部５ｂとを有する構成としてあるが、その他、前記センサ５は、入力軸２が有するターゲット８の周方向に異なる部位に対向する二つの検出部５ａ，５ａと、出力軸４が有するターゲット１１の周方向に異なる部位に対向する二つの検出部５ｂ，５ｂとを有する構成としたものであってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、センサを容易に取付けることができ、取付作業の能率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るステアリング装置のハウジングのセンサ取付部を示す拡大側面図である。
【図３】本発明に係るステアリング装置のセンサの検出部及びハウジングのセンサ取付部を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るセンサの取付構造を示す断面図である。
【図５】本発明に係るステアリング装置のセンサの構成を示すもので、(a) は正面図、(b) は底面図、(c) は側面図、(d) は一部を省略した平面図である。
【図６】本発明に係るステアリング装置のセンサのアジマス角を説明する図である。
【符号の説明】
２入力軸
４出力軸
５センサ
５ａ，５ｂ検出部
５ｃ，５ｄ挿入孔
５ｅ保持部
５ｆ出力部
１０ハウジング（支持部材、被取付体）
１０ｃ，１０ｄねじ孔
１４おねじ
１５位置決め凹部
１８位置決め凸部

Claims

操舵輪に連結される回転軸と、該回転軸を支持するハウジングと、前記回転軸の回転に伴って回転軸に加わるトルク及び回転軸の回転角度の少なくとも一方を検出する検出部を有するセンサと、前記回転軸の回転を舵取機構に伝達する伝達手段とを備えるステアリング装置において、前記ハウジングは、二つの方向へ貫通し、前記回転軸が挿通支持される第１の貫通孔及び前記センサが挿入される第２の貫通孔を有し、前記センサは、前記検出部が前記回転軸の周方向一箇所と向き合うように該検出部を保持し、前記第２の貫通孔に挿入される棒状の保持部及び該保持部を前記ハウジングの外部に取付ける取付部を有することを特徴とするステアリング装置。