JP4977392B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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図9(a)に示すように、特許文献1による従来の電動パワーステアリング装置100は、図示せぬステアリングハンドルにステアリングシャフト及び自在軸継手101を介して回転軸102の一端部102aを連結し、この回転軸102の他端部102bにラックアンドピニオン機構103を介してラック軸104を連結し、このラック軸104に操舵車輪を連結したというものである。回転軸102は、一端部102aを除いて、他の部分だけが2個の軸受105,106を介してハウジング107で支持されたものである。つまり、回転軸102のうち、ラックアンドピニオン機構103のピニオン108の両端部だけを2個の軸受105,106で支持することになる。
この場合、回転軸102の一端部102aは、反力F1による曲げモーメントの作用で発生した撓み角αの影響で撓む。
しかも、自在軸継手101は、回転軸102の一端部102aに連結されることによって、回転軸102の軸方向への移動が規制されている。
回転軸の一端部は、自在軸継手及びステアリングシャフトを介してステアリングハンドルに連結される軸端部分であり、回転軸の他端部は、ラックアンドピニオン機構を介して操舵車輪に連結される軸端部分である電動パワーステアリング装置において、
回転軸のうち磁歪部の近傍は、外輪が自由端用軸受で回転可能に支持され、
この自由端用軸受は、
弾性体を介してハウジングで支持されるとともに、
自由端用軸受の外輪を板ばねによって軸方向に付勢することにより、ハウジングに対して軸方向移動が規制されていることを特徴とする。
請求項2に係る発明では、磁歪部は、回転軸の軸長手方向に間隔を有して配列された2つで有り、回転軸のうち、2つの磁歪部の間が、自由端用軸受によって支持されていることを特徴とする。
ここで、弾性体を弾性的に変形させるのに必要な、径方向の力を「弾性反力」と言う。
ラックアンドピニオン機構25は、ピニオン軸24に形成したピニオン31と、ラック軸26に形成したラック32とからなる。
電動パワーステアリング装置10によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ43の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸26で操舵車輪29,29を操舵することができる。
ラック軸26は、ハウジング51から突出した長手方向両端にボールジョイント52,52を介してタイロッド27,27を連結した軸である。53,53はダストシール用ブーツである。
図3に示すように、電動パワーステアリング装置10は、ピニオン軸24、ラックアンドピニオン機構25、トルクセンサ41及びウォームギヤ機構44をハウジング51に収納し、このハウジング51の上部開口を上部ハウジング54で塞いだものである。以下、「ハウジング51」と言うときには、上部ハウジング54を含むものとする。
一方、ピニオン軸24の他端部24bは、ラックアンドピニオン機構25を介して操舵車輪29に連結される軸端部分である。
なお、ピニオン軸24は、例えば、第2軸受56が4点接触玉軸受(four point contact bearing)にて構成されること等により、ハウジング51に対して軸方向移動が規制されている。
この自由端用軸受61は、環状の軸受保持部材62内に相対回転及び軸方向移動が規制されて、取り付けられている。軸受保持部材62は、外周面62aに環状の溝62bを有しており、この溝62bに環状の弾性体63が嵌合にて取り付けられている。弾性体63は、ラバー等の所定の柔軟性を有する材料からなり、例えばOリングからなる。
言い換えると、トルクセンサ41は、ピニオン軸24に設けた一対の磁歪部81,82と、磁歪部81,82の周囲に設けた一対の検出部83,83とからなる。
コイル85は、ピニオン軸24を包囲するように配置されることになる。カプラ86は、一対のコイル85,85の検出信号を外部へ取り出す端子部分である。
図6及び図7に示すように、変形例の電動パワーステアリング装置10は、ピニオン軸24のうち、セレーション24c(つまり、一端部24a)と磁歪部81,82との間が、自由端用軸受61で支持される構成であることを特徴とする。この自由端用軸受61は、上記図1〜図5に示す構成と同様に、軸受保持部材62及び弾性体63を介して、ハウジング51で支持されている。
他の構成については、上記図3〜図5に示す構成と同様の構成なので、同一符号を付し、その説明を省略する。
従って、寸法δが大きくなった分だけ、一端部24aが径方向へ変位(撓み)する許容範囲を大きくすることができる。よって、加工精度や組立精度などの精度を緩めても、上記図3〜図5に示す実施例の場合と同等の効果を達成することができる。
本発明では、ハウジング51(上部ハウジング54を含む。以下、同じ。)で弾性体63を介して自由端用軸受61を支持したことにより、自由端用軸受61は弾性体63が弾性的に変形可能な分だけ径方向に変位することができる。従って、このような自由端用軸受61で、回転軸24(ピニオン軸24)のうち磁歪部81,82の近傍を支持したことにより、回転軸24のうち磁歪部81,82の近傍の部分は、自由端用軸受61が変位可能な分だけ、径方向に変位することができる。しかも、自由端用軸受61で回転軸を支持するので、回転軸24を円滑に回転させつつ回転軸24を弾性的に支持でき、回転軸24の振動を減衰させることができる。
ここで、弾性体63を弾性的に変形させるのに必要な、径方向の力を「弾性反力」と言う。
このような曲がり変形を矯正する、ピニオン軸の製造方法について、図8に基づき説明する。
先ず、(a)のようにピニオン軸24に機械加工を施してピニオン31等を形成する。
次に、ピニオン軸24において、ピニオン31等の機械的強度を高めるために、浸炭処理や高周波焼入れ等の熱処理を施す。ピニオン軸24は熱処理の影響を受けて、多少曲がり変形が発生し得る。このときのピニオン軸24の中心線はCLbである。
次に、(b)のように、治具Jiにピニオン軸24の両端をセットし、軸直角方向から矯正荷重Fcを付加することによって、曲がり矯正処理を行う。このようにピニオン軸24の曲がり変形を矯正して、(c)に示すように曲がり変形が極力少ないピニオン軸24を得る。
次に、(d)のように、ピニオン軸24の所定位置にメッキ処理を施して磁歪膜81,82を設けて、作業を完了する。
なお、曲がり矯正処理は、メッキ処理の後に実施してもよい。
また、ピニオン軸24の中間部24dの支持については、第3軸受57を設けることなく、第2軸受56だけで支持する構成であってもよい。
また、軸受保持部材62の有無は任意であり、例えば、自由端用軸受61に弾性体63を直接に取り付けてもよい。
Claims (2)
- 一端部が自由端であり中間部及び他端部が軸受を介してハウジングで回転可能に且つ軸方向移動が規制されて支持された回転軸と、
この回転軸の一端部と中間部との間の表面に設けられ、トルクに応じて磁歪特性が変化する磁歪部と、
この磁歪部の近傍に配置され、磁歪部に生じた磁歪効果を検出するコイルとからなる、磁歪式トルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記回転軸の一端部は、自在軸継手及びステアリングシャフトを介してステアリングハンドルに連結される軸端部分であり、
前記回転軸の他端部は、ラックアンドピニオン機構を介して操舵車輪に連結される軸端部分である電動パワーステアリング装置において、
前記回転軸のうち前記磁歪部の近傍は、自由端用軸受で回転可能に支持され、
この自由端用軸受は、
外輪が弾性体を介して前記ハウジングで支持されるとともに、
前記自由端用軸受の外輪を板ばねによって軸方向に付勢することにより、前記ハウジングに対して軸方向移動が規制されていることを特徴とした電動パワーステアリング装置。 - 前記磁歪部は、前記回転軸の軸長手方向に間隔を有して配列された2つで有り、
前記回転軸のうち、前記2つの磁歪部の間が、前記自由端用軸受によって支持されていることを特徴とした請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
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