JP4127074B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助力の発生源としてモータを用いる電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
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モータを用いる電動パワーステアリング装置は、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式パワーステアリング装置と比較して、車速の高低,操舵の頻度等、走行状態に応じた補助力特性の制御が容易に行えるという利点を有することから、近年、その適用範囲が拡大する傾向にある。
【0003】
この電動パワーステアリング装置は、舵取りのために操舵輪に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて前記モータを駆動し、該モータの回転力を操舵手段に伝えて操舵を補助するように構成されている。
【0004】
また、電動パワーステアリング装置及び油圧式パワーステアリング装置においては、操舵輪の操舵角中点からの操舵手段の回転角度を検出するための回転角度検出器が用いられている。
この回転角度検出器は、一般的には、別個の装置として構成されており、自動車メーカの組立てラインで例えば、コンビスイッチユニット等の一部として組み込まれている。
【0005】
この回転角度検出器は例えば特許文献1、2に記載されているように、操舵輪に繋がる回転軸の周面に嵌合固定される環状駆動ギヤと、該環状駆動ギヤに噛合して従動回転され、磁石を有する2つの従動ギヤと、環状駆動ギヤの回転に伴って回転角度情報を生成する回路構成要素を有し、回転軸と一体に回転する環状駆動ギヤの回転角度を検出する検出部と、該検出部を支持する支持ハウジングとを備えている。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−159037号公報
【特許文献2】
特表2001−505667号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように電動パワーステアリング装置と別個の装置として構成されている回転角度検出器を電動パワーステアリング装置に組み込む場合、例えば回転軸としての操舵軸に前記環状駆動ギヤを嵌合固定し、操舵軸を回転自在に支持するハウジングに前記支持ハウジングを取付けることになるため、次のような課題がある。
路面からの逆入力が操舵軸に伝動され、該操舵軸が振れる場合、操舵軸とハウジングとが相対変位するため、操舵軸に嵌合された環状駆動ギヤが大きく撓むことになり、検出部での検出悪化を来すことになり、また、回転角度検出器の破損を招くことになる。
【0008】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は路面からの逆入力が操舵手段に伝動される場合においても、検出部での検出を正確にできるとともに、回転角度検出器の破損を防ぐことができる電動パワー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】
第1発明に係る電動パワーステアリング装置は、支持部材に回転可能に支持された回転軸を有し、操舵補助用のモータの回転により回転する操舵手段、及び該操舵手段の回転角度を検出する回転角度検出器を備え、前記モータの回転により操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記回転軸の外周部に嵌合する弾性嵌合部材を備え、前記回転角度検出器は、回転輪と、該回転輪の周方向へ離隔して配され該回転輪に噛合して遊転する二つの遊転輪と、該遊転輪夫々の回転角度を検出し、検出した結果に応じて前記回転輪の回転角度を検出する検出部と、該検出部を保持し、前記支持部材に固定された保持部とを有し、前記回転輪は前記弾性嵌合部材を介して前記回転軸に嵌合されることを特徴とする。
【0010】
第1発明にあっては、回転輪及び該回転輪に噛合する二つの遊転輪を有する回転角度検出器の回転輪が弾性嵌合部材を介して操舵手段の回転軸と嵌合されているため、路面からの逆入力が操舵手段の回転軸に伝動された場合、前記逆入力により弾性嵌合部材が撓み、前記逆入力を吸収することができる。従って、前記逆入力による悪影響を少なくすることができ、検出部での検出を正確にできるとともに、回転角度検出器の破損を防ぐことができる。
【0011】
第2発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記弾性嵌合部材は回転軸の周面に嵌合された弾性環からなることを特徴とする。
第2発明にあっては、回転軸の周面に弾性環を挿嵌することにより弾性嵌合部材を設けることができるため、操舵手段の組立て後に回転角度検出器を簡易に組み込むことができる。
【0012】
【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は本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す断面図、図2は回転角度検出器部分の拡大断面図、図3は図2のIII −III 線の断面図である。
【0013】
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パワーステアリング装置であり、操舵輪Aに連結される入力軸1と、該入力軸1にトーションバー2を介して同軸的に連結される回転軸としての出力軸3と、入力軸1に加わるトルクを検出するトルクセンサ4と、該トルクセンサ4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5と、該モータ5の回転を出力軸3に伝動する減速歯車機構6と、出力軸3の回転角度を検出する回転角度検出器7と、出力軸3をラックピニオン式の舵取機構(図示せず)に連動連結するユニバーサルジョイント等の伝動軸(図示せず)とを備えている。尚、入力軸1、トーションバー2、出力軸3及び伝動軸が操舵手段を構成している。
【0014】
入力軸1はトーションバー2の一端部が挿入されたセンサ支持筒1aと、該センサ支持筒1aの外周に嵌合固定されたターゲット8とを有しており、センサ支持筒1aの一端がニードル軸受9を介して支持部材としてのハウジング10内に支持されている。
【0015】
出力軸3はセンサ支持筒1aの他端部及びトーションバー2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3の一端部にはターゲット8と隣り合うターゲット11を有しており、他端部の外周部にねじ部3a及び該ねじ部3aに連なるセレーションからなる凹凸条3b(外周部)が設けられている。この凹凸条3b部分に弾性嵌合部材としての弾性環12が嵌合されており、後記する転がり軸受13に軸長方向の予圧を加えるためのナット14がねじ部3aに螺着されている。また、出力軸3の軸長方向の途中には減速歯車機構6のウォームホイール6aが嵌合固定されており、該ウォームホイール6aの両側部が転がり軸受13,15を介してハウジング10内に支持されている。
【0016】
このハウジング10はトルクセンサ4が内装された円筒形の第1収容部10aと、該第1収容部10aの一端に連なりウォームホイール6aが収容された略椀形の第2収容部10bと、該第2収容部10bの一側に連なりモータ5の出力軸に繋がるウォーム6bが収容された第3収容部10cとを有する。第2収容部10b及び第3収容部10cは一体に成形されており、第2収容部10bに第1収容部10aの他端が嵌合され、ボルト等の連結手段により連結されている。また、第1収容部10aの他端部、及び第2収容部10bの第1収容部10aと反対側端部に嵌合孔10d,10eが設けられており、該嵌合孔10d,10eに転がり軸受13,15の外輪が嵌合固定されており、該転がり軸受13,15の内輪に出力軸3が嵌合支持されている。尚、嵌合孔10eに嵌合された転がり軸受13は、ねじ部3aに螺着されるナット14の締込みにより内輪が軸長方向へ押圧され、内輪及び外輪間の隙間による転がり軸受13のガタつきをなくすることがで、該転がり軸受13が支持した出力軸3の軸長方向への変位をなくすることができる。
【0017】
第2収容部10bの第1収容部10aと反対側端には出力軸3の回転中心とほぼ直交する支持面10fを有する台座を設け、支持面10fに回転角度検出器7がボルト等の取付手段により着脱可能に取付けられている。
【0018】
この回転角度検出器7は弾性環12の外周部に弾性的に嵌合されその外周部に歯数nの歯を有する大径の回転輪71と、該回転輪71の周方向に離隔して配置され回転輪71に噛合して遊転する小径の2つの遊転輪72,73と、各遊転輪72,73の回転中心部に固定された磁石74,74と、回転輪71の回転に伴って回転角度情報を生成する回路構成要素を有し、回転輪71の回転角度を検出する検出部75と、該検出部75を保持し、支持面10fに固定された保持部76とを有する。
【0019】
回転輪71の内周部で周方向に離隔した位置には複数の溝71aが設けられている。1つの遊転輪72は歯数mの歯を有しており、他の1つの遊転輪73は歯数m+1の歯を有している。
【0020】
検出部75は異方性磁気抵抗素子(AMR素子)等、磁界の作用により電気的特性(抵抗)が変化する可変抵抗特性を有し遊転輪72,73の磁石側端部と向き合う2つの素子75a,75a及び該素子75a,75aを支持する回路基板75bを備えており、素子75a,75aが外部磁界内で向けられた方向の関数としてその抵抗値を変化させ、遊転輪72,73の回転角度の関数である電圧を発生するように構成されている。各素子75a,75aは夫々の遊転輪72,73が1回転するとき、約180°の角度の間に上昇する電圧変化が発生し、その後、電圧は約180°の角度の間に再び低下し、遊転輪72,73が360°回転した後、この電圧変化が反復される。この場合、遊転輪72,73の歯数が異なるため、各素子75a,75aに異なる電圧変化が与えられる。この電圧は遊転輪72,73の回転角度と等価である。この結果、検出部75は遊転輪72,73の回転角度に応じて検出した検出信号を回転角度として出力部から出力する。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(図示せず)に与えられている。制御部では遊転輪72,73の回転角度の差(検出信号の差)から出力軸3と一体回転する回転輪71の回転角度を求める。
【0021】
保持部76は回転輪71の一端部が回転自在に挿入された貫通孔を有する椀形のケース76aと、該ケース76aの開放部を閉じ回転輪71の他端部が回転自在に挿入された貫通孔を有する蓋体76bとを備えており、ケース76a及び蓋体76bが小ねじ等の連結手段により連結された状態でハウジング10の支持面10fに取付けられている。蓋体76bには遊転輪72,73が回転自在に支持されている。尚、蓋体76bと支持面10fとの間には回転角度検出器7の取付位置を決める位置決め用の凸部及び凹部を設けてもよい。
【0022】
弾性環12は可撓性を有する合成ゴム、合成樹脂等の弾性材料からなり、凹凸条3bに嵌合された内周部は凹凸条3bに対応して撓み、凹凸条3bを介して出力軸3と一体に回転するようにしてある。弾性環12の外周部で周方向に離隔した位置には溝71aに係合する凸部12bが突設されており、凸部12bと溝71aとの係合により回転輪71が弾性環12と連動して回転するようにしてある。また、弾性環12の一側にはナット14に対応する大きさの凹部12aが設けられている。
【0023】
尚、トルクセンサ4は操舵輪Aの操舵により入力軸1に加わるトルクをトーションバー2に生じる捩れによって検出するものであり、該トルクセンサ4が検出したトルク等に基づいて操舵補助用のモータ5が駆動制御されるように構成されている。
【0024】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置は、第2収容部10bの嵌合孔10eに嵌合固定された転がり軸受13の内輪に、ウォームホイール6a及びターゲット11が嵌合固定された出力軸3の他端部を挿入し、該出力軸3のねじ部3aにナット14を螺着して転がり軸受13に軸長方向の予圧を加える。また、トルクセンサ4が収容され、嵌合孔10dに転がり軸受15が嵌合固定された第1収容部10aを第2収容部10bに連結し、出力軸3の途中を転がり軸受15の内輪に挿入し、2つの転がり軸受13,15を介して出力軸3をハウジング10内に支持する。そして、出力軸3の凹凸条3bに弾性環12を嵌合し、該弾性環12を出力軸3に固定するとともに、回転角度検出器7の回転輪71の内周部を弾性環12の外周部に弾性的に嵌合し、さらに、保持部76を第2収容部10bの支持面10fに取付けることにより回転角度検出器7を装着することができる。
【0025】
このように出力軸3は弾性環12を介して回転角度検出器7の回転輪71を弾性環12に弾性的に嵌合してあるため、路面からの逆入力が舵取機構及び伝動軸を介して出力軸3に伝動され、該出力軸3が振れる場合、前記逆入力により弾性環12が撓み、逆入力による出力軸3の振れを弾性環12により吸収することができる。従って、逆入力による悪影響を少なくすることができ、検出部75での検出を正確にできるとともに、回転角度検出器7の破損を防ぐことができる。
また、操舵輪Aの操舵により入力軸1及びトーションバー2を介して出力軸3が回転する場合、該出力軸3の回転力が弾性環12を介して回転輪71に伝動され、該回転輪71が出力軸3と連動して回転するため、この回転輪71の回転角度、ひいては出力軸3の回転角度を回転角度検出器7によって検出することができる。
【0026】
また、回転角度検出器7の回転輪71を支持する出力軸3は軸方向への変位がないように転がり軸受13により支持されており、さらに、この転がり軸受13はナット14の締込みにより軸長方向へのガタつきがないようにしてあるため、回転角度検出器7の軸長方向への変位を低減でき、検出精度を高めることができるとともに、回転角度検出器7の耐久性を高めることができる。
また、出力軸3の回転輪支持部はセレーションからなる凹凸条3bを設けてあるため、この凹凸条3bを含む出力軸3の全体を転造等の非切削加工により形成することができ、出力軸3の加工コスト、ひいては電動パワーステアリング装置のコストを低減できる。
【0027】
尚、以上説明した実施の形態では出力軸3の外周部に凹凸条3bを設け、内側を円形周面とした弾性環12を凹凸条3bに嵌合したが、その他、凹凸条3bに対応する凹凸条を弾性環12の内周部に設け、凹凸条同士を噛合させる構成としてもよいし、また、出力軸3を円形周面とし、弾性環12の内周部にセレーション等の凹凸条を設け、この凹凸条部分を出力軸3の円形周面に弾性的に嵌合するように構成してもよいのであり、また、弾性環12を加硫接着等の接着手段により結合してもよいのであり、弾性環12の出力軸との結合構造は特に制限されない。
【0028】
また、弾性環12からなる弾性嵌合部材としたが、その他、この弾性嵌合部材は例えば周方向に離隔し加硫接着等の接着手段により結合された複数の凸条としてもよいのであり、弾性嵌合部材の形状は特に制限されない。
【0029】
【発明の効果】
以上詳述したように第1発明によれば、路面からの逆入力による悪影響を少なくすることができ、検出部での検出を正確にできるとともに、回転角度検出器の破損を防ぐことができる。
【0030】
第2発明によれば、操舵手段の組立て後に回転角度検出器を簡易に組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す断面図である。
【図2】本発明に係る電動パワーステアリング装置の回転角度検出器部分の拡大断面図である。
【図3】図2のIII −III 線の断面図である。
【符号の説明】
1 入力軸(操舵手段)
2 トーションバー(操舵手段)
3 出力軸(回転軸、操舵手段)
3b 凹凸条(外周部)
5 モータ
7 回転角度検出器
71 回転輪
75 検出部
76 保持部
10 ハウジング(支持部材)
12 弾性環(弾性嵌合部材)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus using a motor as a generation source of steering assist force.
[0002]
[Prior art]
The electric power steering device using a motor as a source of steering assist force to reduce the burden on the driver for steering is compared with a hydraulic power steering device using a hydraulic actuator as a source of steering assist force. In recent years, the range of application tends to be expanded because it has the advantage of easily controlling the assisting force characteristics according to the running state such as the vehicle speed and the steering frequency.
[0003]
The electric power steering device is configured to drive the motor based on a detection result of a steering torque applied to the steered wheels for steering and transmit the rotational force of the motor to steering means to assist steering. Yes.
[0004]
In the electric power steering device and the hydraulic power steering device, a rotation angle detector for detecting the rotation angle of the steering means from the steering angle midpoint of the steered wheels is used.
The rotation angle detector is generally configured as a separate device, and is incorporated as a part of, for example, a combination switch unit in an assembly line of an automobile manufacturer.
[0005]
As described in
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-159037 A [Patent Document 2]
JP-T-2001-505667 Publication [0007]
[Problems to be solved by the invention]
When a rotation angle detector configured as a separate device from the electric power steering device is incorporated in the electric power steering device in this way, for example, the annular drive gear is fitted and fixed to a steering shaft as a rotation shaft, and the steering shaft is Since the support housing is attached to a housing that is rotatably supported, there are the following problems.
When the reverse input from the road surface is transmitted to the steering shaft and the steering shaft swings, the steering shaft and the housing are relatively displaced, so that the annular drive gear fitted to the steering shaft is greatly bent, and the detection unit This will cause deterioration in detection at the point of time, and will also cause damage to the rotation angle detector.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances. The main object of the present invention is to accurately detect the detection unit even when the reverse input from the road surface is transmitted to the steering means. An object of the present invention is to provide an electric power steering device that can prevent damage.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention has a rotating shaft that is rotatably supported by a support member, and rotates by detecting a rotation angle of the steering means that rotates by rotation of a steering assist motor. An electric power steering apparatus including an angle detector and assisting steering by rotation of the motor, further comprising an elastic fitting member that is fitted to an outer peripheral portion of the rotation shaft, and the rotation angle detector includes a rotating wheel and , Two idler wheels which are arranged apart from each other in the circumferential direction of the rotating wheel and mesh with the rotating wheel and rotate freely, and the rotation angle of each of the idler wheels is detected, and the rotation according to the detected result A detecting unit that detects a rotation angle of the wheel; and a holding unit that holds the detecting unit and is fixed to the support member, and the rotating wheel is fitted to the rotating shaft via the elastic fitting member. It is characterized by being.
[0010]
In the first invention, the rotating wheel of the rotation angle detector having the rotating wheel and the two idler wheels meshing with the rotating wheel is fitted to the rotating shaft of the steering means via the elastic fitting member. Therefore, when the reverse input from the road surface is transmitted to the rotating shaft of the steering means, the elastic fitting member is bent by the reverse input, and the reverse input can be absorbed. Therefore, adverse effects due to the reverse input can be reduced, the detection by the detection unit can be accurately performed, and the rotation angle detector can be prevented from being damaged.
[0011]
The electric power steering apparatus according to a second aspect of the invention is characterized in that the elastic fitting member comprises an elastic ring fitted on a peripheral surface of a rotating shaft.
In the second invention, since the elastic fitting member can be provided by inserting and fitting the elastic ring to the peripheral surface of the rotating shaft, the rotation angle detector can be easily incorporated after the steering means is assembled.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a rotation angle detector portion, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
[0013]
The steering apparatus shown in FIG. 1 is an electric power steering apparatus that uses a motor as a generation source of steering assist force. The input shaft 1 is connected to the steered wheels A, and is coaxial with the input shaft 1 via a
[0014]
The input shaft 1 has a sensor support cylinder 1a into which one end of a
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
A pedestal having a support surface 10f that is substantially orthogonal to the rotation center of the
[0018]
The
[0019]
A plurality of grooves 71 a are provided at positions separated in the circumferential direction at the inner peripheral portion of the
[0020]
The
[0021]
The holding
[0022]
The
[0023]
The torque sensor 4 detects the torque applied to the input shaft 1 by the steering of the steered wheels A by the torsion generated in the
[0024]
The electric power steering apparatus configured as described above has an output shaft in which the worm wheel 6a and the target 11 are fitted and fixed to the inner ring of the rolling
[0025]
Thus, since the
Further, when the
[0026]
The
Moreover, since the rotating wheel support part of the
[0027]
In the embodiment described above, the ridges 3b are provided on the outer periphery of the
[0028]
Moreover, although it was set as the elastic fitting member which consists of the
[0029]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first invention, adverse effects due to reverse input from the road surface can be reduced, detection at the detection unit can be performed accurately, and damage to the rotation angle detector can be prevented.
[0030]
According to the second invention, the rotation angle detector can be easily incorporated after the steering means is assembled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a rotation angle detector portion of the electric power steering apparatus according to the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Input shaft (steering means)
2 Torsion bar (steering means)
3 Output shaft (rotating shaft, steering means)
3b Concave and convex strip (outer periphery)
5
12 Elastic ring (elastic fitting member)
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