JP5364066B2 - パワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法 - Google Patents

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Description

本発明は、パワーステアリング装置に関する。
従来、運転者の操舵力をアシストするパワーステアリング装置が知られている。例えば特許文献1に開示される装置は、操舵軸の回転状態を検出するセンサコイルに基板が接続されており、この基板は、センサハウジングの外周面に開口するように形成された開口部から組み付けられるようになっている。よって、センサの調整作業はこの開口部から行うことが可能となる。
特開2009−298246号公報
しかし、上記従来装置では、この開口部を蓋部材等で閉塞する必要があるため、装置の構造が複雑化するという問題がある。本発明の目的とするところは、パワーステアリング装置をより簡素な構造することにある。
上記目的を達成するため、本発明のパワーステアリング装置は、好ましくは、操舵軸を収容するステアリングハウジングは、センサを収容する第1ハウジング部に第2ハウジング部が結合されることで構成され、上記結合時には第1ハウジング部の第1開口部と第2ハウジング部の第2開口部とが対向し、第1ハウジング部には、センサの調整回路が設けられた基板が第1開口部側に露出するように設けられ、センサの調整方法は、第1開口部が第2ハウジング部によって閉塞されない状態において抵抗器の抵抗値を調整する調整機器を調整回路と接続する第1の工程と、調整機器によって抵抗器の抵抗値を調整する第2の工程と、第1開口部を閉塞するように第1ハウジング部と第2ハウジング部とを結合する第3の工程と、を有する。

よって、パワーステアリング装置をより簡素な構造とすることができる。
パワーステアリング装置の軸方向断面図である。 センサハウジングの側面図である。 センサ基板が組み付けられたセンサハウジングの軸方向における部分断面を示す(図4のI−I視断面)。 センサ基板が組み付けられたセンサハウジングをその開口部側から見た図である。 センサを調整するために用いる外部の調整機器の軸方向断面を示す。 センサハウジングを調整機器に設置した状態の軸方向断面を示す。 実施例2のセンサ基板が組み付けられたセンサハウジングの軸方向断面図である(図9のII−II視断面)。 図7の部分Aの拡大図である。 実施例2のセンサ基板が組み付けられたセンサハウジングをその開口部側から見た図である。 実施例3のセンサ基板の一側面の正面図である。 実施例4のセンサハウジングを調整機器に設置した状態の軸方向における部分断面を示す。
以下、本発明のパワーステアリング装置を実現する形態を、図面に基づき説明する。
[実施例1]
[実施例1の構成]
本実施例1のパワーステアリング装置1(以下、装置1という。)は、自動車の操舵装置に設けられ、運転者の操舵力を補助する操舵力補助装置である。図1は、装置1の軸方向断面図(操舵軸2の軸心を通る平面で切った断面)であり、システム構成を併せて示す。操舵装置は、運転者の操舵力が回転力として入力される操舵力入力手段としてのステアリングホイールと、ステアリングホイールから回転力が伝達される操舵軸(ステアリングシャフト)2と、操舵軸2の回転力を変換・増大して車輪に転舵力として伝達するギヤ機構としてのラック&ピニオン機構3と、を有している。操舵軸2は、入力軸20と出力軸21を有している。入力軸20は、ステアリングホイールに接続されており、ステアリングホイールからの回転力が伝達される。出力軸21は、トーションバー22を介して入力軸20と接続されると共に、ラック&ピニオン機構3を介して車輪(転舵輪)に接続されており、転舵輪に上記回転力を伝達する。装置1は、運転者の操舵状態を検出する操舵状態検出手段としてのセンサ4と、運転者の操舵力をアシストする操舵補助力を発生する動力源としての電動機5と、センサ4から出力される検出信号に基づき電動機5を駆動制御する操舵補助力制御手段としての電子制御ユニットECUと、を有している。
センサ4は、操舵軸2の回転状態(回転量)、具体的には入力軸20と出力軸21の間の相対回転量(相対回転変位すなわち捻れ量)を運転者の操舵トルクとして検出するトルクセンサであり、センサコイル40と、磁路抵抗可変部材41と、センサ基板42と、を有している。なお、センサ4は、操舵軸2の回転状態(回転量)を検出するものであればよく、本実施例1のようなトルクセンサに限らず、例えば操舵角センサであってもよい。すなわち、本実施例1の装置1は、検出した操舵トルクを用いて操舵アシスト量を決定するが、検出した操舵角を用いて操舵アシスト量を決定してもよい。電動機5は、センサ4の出力信号に基づき駆動制御され、転舵輪に操舵補助力を付与する電動モータであり、例えばブラシレスモータを用いることができる。
このように装置1は、電動機5を用いる所謂電動式であるが、オイルポンプを電動機5で駆動して補助力としての油圧力を発生する所謂電動油圧式であってもよいし、電動機5がステアリングギヤ等を直接駆動して補助力とする所謂電動直結式であってもよい。電動油圧式の場合は、例えばラック軸31に設けたパワーピストンを駆動するためのパワーシリンダ内の油圧を(例えば双方向の)ポンプにより加圧することで操舵補助力を発生する形式のものを採用することができ、電動機5はこのポンプを駆動するために用いられる。また、電動直結式の場合は、ラック軸31に電動機5を取付けてこれを駆動し、ラック軸31の移動に対して補助動力を与えるラックアシスト式を採用することができる。この場合、電動機5とラック軸31との間に減速歯車(減速ギヤ機構)を設け、電動機5の回転力を変換・増大してラック軸31に伝達する。
(操舵軸)
以下、操舵軸2が延びる方向にx軸を設け、ステアリングホイールの側を正方向とする。入力軸20の内部には、孔200がx軸方向に貫通形成されている。入力軸20のx軸正方向側の端部には、ピンPINが挿通する孔201が入力軸20の径方向に貫通形成されている。入力軸20の軸方向中間部位には、外径が他の部位よりも若干大きく設けられたインナリング保持部202が形成されている。入力軸20のx軸負方向端には、その外径が他の部位よりも小さく設けられた被支持部203が形成されている。トーションバー22のx軸正方向側の端部221は、その外径が入力軸20の貫通孔200の内周と略同径に設けられており、ピンPINが挿通する孔223がトーションバー22の径方向に貫通形成されている。トーションバー22の本体部220は比較的小径に設けられている。
出力軸21のx軸正方向側の端部には、x軸負方向側に向かって順に、アウタリング保持部210と、第1軸受保持部211と、第1被支持部212とが設けられている。アウタリング保持部210は、その内径が入力軸20の(被支持部203を除く)x軸負方向側部分の外径よりも大きく設けられた円筒状部分である。第1軸受保持部211は、その外径がアウタリング保持部210の外径よりも小さく設けられると共に、その内径が入力軸20の被支持部203の外径よりも大きく設けられた円筒状部分であり、第1軸受保持部211の内周側には、第1軸受としてのニードルベアリング(針状ころ軸受)61が設置・保持される。第1軸受保持部211の内周側の底面からx軸負方向側に所定深さまで、(ニードルベアリング61の内径よりも小径の)嵌合孔213が設けられている。第1被支持部212は、その外径が第1軸受保持部211の外径よりも小さく設けられ、その内周側に上記嵌合孔213が設けられた円筒状部分である。出力軸21のx軸負方向側の外周には歯が形成されており、ピニオン軸30を構成している。言い換えると、出力軸21にはピニオン軸30が一体に連結されている。出力軸21のx軸負方向端には、その外径が他の部位よりも小さく設けられた第2被支持部214が形成されている。
トーションバー22は、入力軸20の貫通孔200に収装されており、x軸正方向側の端部221においてピンPINを介して入力軸20に固定されると共に、x軸負方向側で貫通孔200から突出し、この突出する端部222が出力軸21の嵌合孔213に嵌合している。端部222が嵌合孔213にセレーション嵌合することで、トーションバー22が出力軸21に連結する。入力軸20の被支持部203は出力軸21の軸受保持部211に設置・保持されたニードルベアリング61により回転自在に支持される。ラック軸31の歯はピニオン軸30の歯と噛合ってラック&ピニオン機構3を構成している。なお、ギヤ機構はラック&ピニオン型に限らず、例えば可変ギヤ比型であってもよい。
(ハウジング)
装置1は、操舵軸2等の各構成部品を内部に収容するハウジング部材としてのステアリングハウジング7を有している。ステアリングハウジング7は、入力軸20やセンサ4を収装する第1ハウジング部としてのセンサハウジング70と、出力軸21(ピニオン軸30)やラック&ピニオン機構3を収装する第2ハウジング部としてのギヤハウジング71とに分割されており、これらのハウジング70,71が結合されることで構成されている。センサハウジング70は、樹脂材料で形成されており、x軸方向に延びる略円筒状の本体部70aと、本体部70aのx軸負方向側に本体部70aよりも大径の鍔状に設けられ、ギヤハウジング71と接合する接合部70bとを一体に有している。図2は、センサハウジング70をある径方向から見た側面図である。センサハウジング70には、コネクタ取付部708が一体に設けられている。コネクタ取付部708は、センサハウジング70と同時かつ一体に型成形される。
図1に示すように、センサハウジング70の本体部70aのx軸正方向端は開口しており、センサハウジング70に設置された入力軸20はこの開口部700からx軸正方向側に突出する。接合部70bはx軸負方向側で開口しており、この開口部(第1開口部)701から入力軸20がx軸負方向側に突出する。センサハウジング70の内部(内周側)には、x軸負方向側に向かって順に、第2軸受保持部702と、コイル保持部703と、基板保持部704とが設けられている。第2軸受保持部702は、本体部70aの開口部700付近に、比較的小径の略円筒状に設けられている。第2軸受保持部702の内周側には、入力軸20を回転自在に支持する第2軸受としてのニードルベアリング62が設置・保持される。なお、センサハウジング70には、第2軸受保持部702のx軸正方向側にダストシール保持部705が設けられており、ダストシール保持部705には防塵用のダストシール65が設置・保持されて開口部700を閉塞する。コイル保持部703は、センサハウジング70(本体部70a及び接合部70b)の内周側に第2軸受保持部702よりも大径の略円筒状に設けられており、このコイル保持部703の内周側には、センサ4のセンサコイル40(コイルユニット40a,40b)が設置・保持される。基板保持部704は、センサハウジング70(接合部70b)の内周側にコイル保持部703よりも大径の略円筒状に設けられており、この基板保持部704の内周側には、センサ4のセンサ基板42が設置・保持される。接合部70bのx軸負方向側端部には、環状のシール面706と、シール面706の内周側からx軸負方向側に略円筒状に伸びる嵌合凸部707とが設けられている。嵌合凸部707は、接合部70bの本体部分の外径よりも小さい外径を有する一方、基板保持部704と略同じ内径を有しており、基板保持部704の一部を構成している。シール面706より僅かにx軸負方向側の嵌合凸部707の内周にセンサ基板42が設置・保持される。
図3は、センサ基板42が組み付けられた状態のセンサハウジング70をある径方向から見た図であり、その開口部付近の軸方向断面を示す。図4は、センサ基板42が組み付けられた状態のセンサハウジング70をその開口部側(x軸負方向側)から見た図であり、図3は図4のI−I視断面に略相当する。接合部70bには、周方向略等間隔位置に、ギヤハウジング71とセンサハウジング70とをボルト締結するための3つのボルト孔70c〜70eがx軸方向に貫通形成されている。
図1に示すように、コネクタ取付部708には、コネクタ43cが設けられている。コネクタ43cは、車両に搭載される外部の電子機器(ECU、バッテリ)とケーブルを介して接続される接続端子である。センサハウジング70には、センサ基板42とコネクタ43cとを接続する電気配線43bが設けられている。電気配線43bは、インサート成形により、センサハウジング70と同時かつ一体に型成形される。電気配線43bの一端はセンサハウジング70の内部(コイル保持部703のx軸負方向端面)から第1開口部701側に突出してセンサ基板42に接続される端子となり、電気配線43bの他端はセンサハウジング70の内部からコネクタ取付部708の内周側に突出してコネクタ43cの相手方(ケーブル)に接続される端子となる。
ギヤハウジング71は、金属材料により形成されており、x軸方向に延びる略有底円筒状の出力軸保持部71aと、出力軸保持部71aのx軸負方向側に設けられたラック軸保持部71bとを一体に有している。出力軸保持部71aのx軸正方向側端は開口しており、センサハウジング70に設置された出力軸21は、この開口部(第2開口部)711からx軸正方向側に突出する。この開口部711の外周には、センサハウジング70と接合する接合部71cが設けられている。接合部71cのx軸正方向側端部には、内周側にシール溝713が形成された環状の接合面712と、シール溝713の内周側からx軸負方向側に延びるように略円筒状に形成された嵌合凹部714とが設けられている。シール溝713にはシール部材としてのOリング66が設置される。嵌合凹部714の内径は、センサハウジング70の嵌合凸部707の外径よりも僅かに大きく設けられている。ラック軸保持部71bは、x軸に対して略直角方向に延びてラック軸31を収容するラック軸収容孔と、ラック軸収容孔及びx軸に対して略直角方向に延びてラックガイド310及びスプリング311を収容するガイド収容孔710とを有している。ガイド収容孔710の外部への開口は、スプリング311のリテーナとして機能する蓋部材312により封止される。
出力軸保持部71aの内部(内周側)には、x軸負方向側に向かって順に、第3軸受保持部715と、出力軸収容孔718と、第4軸受保持部719とが設けられている。第3軸受保持部715は、出力軸保持部71aのx軸正方向側開口部(第2開口部711)付近に、嵌合凹部714の底面からx軸負方向側に延びる比較的大径の略円筒状に設けられている。第3軸受保持部715には、出力軸21を回転自在に支持する第3軸受としてのボールベアリング(球軸受)63が設置・保持される。第3軸受保持部715は、x軸正方向側に設けられた比較的大径の孔716と、x軸負方向側に設けられた比較的小径の孔717とを有している。軸受保持部715の本体としての小径孔717の内周側にはボールベアリング63の外輪631が嵌合し、大径孔716の内周側には外輪631をx軸方向で固定するためのリテーナ632がx軸正方向側から嵌合する。出力軸収容孔718は、第3軸受保持部715(小径孔716)よりも小径の略円筒状に設けられており、この出力軸収容孔718のx軸負方向側にはガイド収容孔710が開口してラック軸31の歯面が露出する。第4軸受保持部719は、出力軸収容孔718よりも小径の略有底円筒状に設けられており、この第4軸受保持部719の内周側には、出力軸21を回転自在に支持する第4軸受としてのニードルベアリング64が設置・保持される。
(組み付け状態)
センサハウジング70とギヤハウジング71とは、センサハウジング70に設けられた第1開口部701とギヤハウジング71に設けられた第2開口部711とがx軸方向で対向するように配置されることにより結合される。具体的には、両ハウジング70,71の接合部70b, 71c同士が対向して接合し、センサハウジング70(接合部70b)の嵌合凸部707がギヤハウジング71(接合部71c)の嵌合凹部714に嵌合する。このとき、センサハウジング70(接合部70b)のシール面706がギヤハウジング71(接合部71c)のOリング66に当接し、これを圧縮することで、両ハウジング70,71(接合部70b,71c)間の隙間がシールされる。結合されたステアリングハウジング7の内部には、操舵軸2が、第1開口部701及び第2開口部711を貫通するように収容される。操舵軸2のx軸正方向側(入力軸20のx軸正方向側)は、センサハウジング70においてニードルベアリング(第2軸受)62により回転自在に支持される。操舵軸2のx軸方向中間部位(出力軸21のx軸正方向側)は、ギヤハウジング71に設けられた第3軸受保持部715に保持されるボールベアリング(第3軸受)63により回転自在に支持される。ボールベアリング63は、センサ基板42とラック&ピニオン機構3の間に設けられ、ステアリングハウジング7に対して出力軸21を回転自在に支持する。操舵軸2のx軸負方向端(出力軸21のx軸負方向端)は、ギヤハウジング71においてニードルベアリング(第4軸受)64により回転自在に支持される。ラック軸31は、ラックガイド310により保持されると共に、スプリング311によりピニオン軸30に押し付けられる。
(センサ)
センサコイル40は、2つのコイルユニット40a,40bを有しており、センサハウジング70内において、操舵軸2(入力軸20)の外周を包囲するように配置されると共に、コイル保持部703に包囲されるように保持されている。2つのコイルユニット40a,40bは、円筒状の保持部材400の内周側に一体に保持されており、これらコイルユニット40a,40bを保持した状態の保持部材400がx軸負方向側からコイル保持部703の内周に圧入固定されることで、ガタを防止しつつ軸方向の位置決めが成される。センサコイル40は通電により磁束を発生する。入力軸20は磁性材料から形成されており、センサコイル40が発生する磁束により磁界を形成する。
センサ4は所謂磁歪式であり、磁路抵抗可変部材41を有している。磁路抵抗可変部材41は、操舵軸2に設けられ、入力軸20と出力軸21の間の相対回転量の変化に伴いセンサコイル40の発生する磁界の磁路抵抗を変化させるように形成された部材である。具体的には、磁路抵抗可変部材41は、アルミ等の導電性かつ非磁性の材料により形成されており、第1円筒部材としてのインナリング411と、第2円筒部材としてのアウタリング412とを有している。インナリング411及びアウタリング412は、夫々x軸方向に複数個設けられた窓(中空部分)を有している。インナリング411は、入力軸20のインナリング保持部202に固定されており、入力軸20と一体に回転する。具体的には、インナリング411は、入力軸20とセンサコイル40との間に、その内周面がインナリング保持部202の外周面に対向するように保持されている。アウタリング412は、出力軸21のアウタリング保持部210に保持されており、出力軸21と一体に回転する。具体的には、アウタリング412は、そのx軸負方向端がアウタリング保持部210に固定されると共に、その本体部の内周面がインナリング411の外周面に対向し、その本体部の外周面がセンサコイル40の内周面に対向するように、入力軸20とセンサコイル40との間に保持されている。
図4に示すように、センサ基板42は、環状(ドーナツ状)に形成されており、操舵軸2が貫通される貫通孔420を有している。センサ基板42はセンサハウジング70に保持されており、センサ基板42の表面(x軸正方向側の面421及びx軸負方向側の面422)がx軸(操舵軸2)に対して略直角となるように、センサ基板42の外周が基板保持部704の内周面に嵌合する。センサ基板42は、センサハウジング70においてセンサコイル40よりもx軸負方向側(第1開口部701側)に配置され、そのx軸負方向側の面422が第1開口部701側に露出する。また、センサコイル40とセンサ基板42とを接続する電気配線43a(図6参照)が設けられている。
センサコイル40は、操舵軸2の左右回転量、具体的には入力軸20と出力軸21の間の相対回転量を、電気的信号、具体的にはインピーダンス値の変化として検出する。すなわち、運転者が操舵操作を行うと、入・出力軸20,21間に固定されているトーションバー22の捩れに伴い、インナリング411の窓とアウタリング412の窓との重なり具合が変化し、これらの窓を通過する磁束の量が増減する。この磁束の増減は、センサコイル40のインピーダンスの変化として現れる。センサコイル40に発生したインピーダンス変化は電気配線43aを介してセンサ基板42に入力され、この入力に基づきセンサ基板42により入力軸20と出力軸21の相対回転量(操舵トルク)が演算される。このように、センサコイル40は、磁路抵抗可変部材41による磁路抵抗の変化に応じて変化するインピーダンス値の変化を入力軸20と出力軸21の相対回転量として検出する。
ここで、操舵トルクは、操舵軸2の中立点におけるインピーダンス値を基準として演算される。ここで中立点とは、操舵軸2の左右回転方向への回転量、具体的には入力軸20と出力軸21の相対回転量が、基準値以下(零付近)である状態をいう。この中立点におけるインピーダンス値は、装置1の製造時等に中立点調整回路44によって予め調整される。演算された操舵トルクは電気配線43b及びコネクタ43cを介してECUに入力される。ECUはこの入力に基づきに操舵トルクを軽減する操舵補助トルクを演算し、演算した操舵補助トルクを発生する駆動電流を電動機5に供給する。電動機5は、センサ4の出力信号(中立点調整回路44によって調整されたセンサコイル40の出力信号)に基づき駆動制御され、転舵輪に操舵補助力を付与する
センサ基板42には、中立点調整回路44が設けられている。中立点調整回路44は、抵抗値を可変に調整可能に設けられた抵抗器(可変抵抗器)を有しており、センサコイル40に接続されている。中立点調整回路44は、その抵抗器の抵抗値を可変に調整することで、中立点におけるセンサコイル40のインピーダンス値を調整(キャリブレーション)可能なように設けられている。抵抗器として、本実施例1では、電気信号(電圧値)を印加することでその抵抗値を調整可能な素子を用いる。図3及び図4に示すように、中立点調整回路44は、その抵抗器の抵抗値を調整するための電気信号が入力される端子として、接続点441を備えている。接続点441は、センサ基板42のx軸負方向側の面422に配置されている。接続点441には、中立点調整回路44の抵抗器の抵抗値を調整するための外部の調整機器8が接続される。
図5は、調整機器8の軸方向断面を示す。図6は、操舵軸2及びセンサ4が組み付けられた状態のセンサハウジング70のユニットを調整機器8に設置したものの軸方向断面を示す。調整機器8は、センサ基板42(中立点調整回路44の抵抗器)と接続する電気配線9と、装置1のギヤハウジング71と同様の構成(治具部)とを有している。調整機器8(治具部)は、ギヤハウジング71の第2開口部711、接合面712、シール溝713、嵌合凹部714、第3軸受保持部715(大径孔716、小径孔717)、出力軸収容孔718、及び第4軸受保持部719に夫々対応する構成として、第2開口部81、接合面82、シール溝83、嵌合凹部84、第3軸受保持部85(大径孔86、小径孔87)、出力軸収容孔88、及び第4軸受保持部89を有している。第3軸受保持部85には、ギヤハウジング71と同様、ボールベアリング63が設置されている。調整機器8は、作業床面に設置される台座80を有しており、その軸中心を通る断面形状が凸状の有段円筒形であり、第2開口部81が鉛直上方に開口するように床面に設置される。
調整機器8(治具部)は、センサハウジング70がギヤハウジング71に組み付けられた完成品相当の状態で装置1のセンサ4を調整するための治具である。すなわち、中立点調整時には、操舵軸2及びセンサ4が組み付けられた状態のセンサハウジング70を、ギヤハウジング71に組み付けるときと同様に、調整機器8に組み付ける。具体的には、センサハウジング70と調整機器8とを、それらの第1開口部701と第2開口部81とがx軸方向で対向するように配置し、嵌合凸部707を嵌合凹部84に嵌合することにより、両者を結合する。このとき調整機器8の内部(出力軸収容孔88)には操舵軸2の出力軸21が収容され、出力軸21は、第3軸受保持部85においてボールベアリング63により回転自在に支持され、第4軸受保持部89においてニードルベアリング64により回転自在に支持される。このときセンサ基板42のx軸負方向側の面422は、センサハウジング70の第1開口部701側、言い換えると調整機器8の第2開口部81に向かって露出する。
図6に示すように、センサ基板42の接続点441は、ボールベアリング63(の外輪630)よりも径方向外側(操舵軸2の軸心から離れる側)に位置するように設けられている。電気配線9の一端は、x軸方向から見て接続点441と重なる位置に、調整機器8の内部をx軸方向に延びるように設置されており、ボールベアリング63(の外輪630)よりも径方向外側、具体的には第3軸受保持部85内をx軸方向に延び、リテーナ632の径方向外側で嵌合凹部84の底面から突出している。この突出する電気配線9の一端は、接続点441と接続される調整用の端子90を有している。端子90は、x軸方向から見て接続点441と重なる位置(装置1の軸心に対して略同じ径方向位置)に設けられており、図6の設置状態で、嵌合凹部84の底面側からx軸正方向に延びて接続点441と接続している。端子90は、付勢部材、具体的には弾性部材としてのコイルばねを有しており、接続点441に向かってx軸方向に付勢されるように設けられている。電気配線9の他端は調整機器8の内部から径方向に延びて調整機器8の側面から突出し、中立点調整作業の作業者側に連絡しており、調整作業者の手元にある入力装置、例えばパソコンに接続される。作業者があるインピーダンス値(ないしこれに対応する電圧値)を入力すると電気配線9を介して電気信号(電圧)が中立点調整回路44の抵抗器に印加され、その抵抗値(インピーダンス値)を所望の値に調整することが可能に設けられている。すなわち、調整機器8は、電子的に抵抗値の調整を行う電子的調整手段を構成している。
[センサの中立点調整方法]
装置1のセンサ4の中立点調整方法は、第1〜第3の工程を有している。第1の工程は、中立点調整前の準備工程であり、センサハウジング70に操舵軸2やセンサ4(センサ基板42等の各部品)を組み付けた状態のユニットを構成する。このユニットは、入力軸20にトーションバー22を介して出力軸21が接続され、かつ、センサコイル40及び磁路抵抗可変部材41が操舵軸2に組み付けられた状態である。このユニットを、治具としての調整機器8に設置する(図6参照)。その際、調整機器8の電気配線9(端子90)を、上記ユニットの中立点調整回路44(接続点441)と接続する。第2の工程は、中立点調整工程であり、電子的調整手段としての調整機器8により、(入力軸20と出力軸21の相対回転量の変化に応じて変化する)センサコイル40のインピーダンス値を調整するように、中立点調整回路44の抵抗器の抵抗値を調整する。図6に示すように、完成品の装置1と同等の状態で、操舵中立状態(左右回転量ゼロ)でのセンサコイル40のインピーダンス値を検出し、これを調整する。なお、必ずしも操舵中立状態(左右回転量ゼロ)で中立点のインピーダンス値を検出、調整する必要はなく、左右回転させたときの平均点を中立点のインピーダンス値として検出、調整することとしてもよい。第3の工程は、中立点調整後における装置1の組み付け工程であり、上記ユニットを調整機器8から取り外し、上記ユニットの第1開口部701を閉塞するようにギヤハウジング71を結合する。
[実施例1の作用]
次に、装置1の作用を説明する。
(装置の簡素化)
従来、例えば上記特許文献1に開示されるパワーステアリング装置は、操舵状態を検出するセンサに接続される制御基板を有しており、この制御基板は、センサハウジングの外周面(軸方向におけるギヤハウジングとの接合部ではなく径方向側面)に開口するように形成された開口部から組み付けられるようになっている。よって、センサの調整作業はこの開口部から行うことが可能となる。しかし、この開口部を蓋部材等で閉塞する必要がある。また、パワーステアリング装置に防水性が要求される場合、蓋部材にも防水構造が必要となるため、装置の構造が複雑化するという問題があった。これに対し、本実施例1の装置1では、中立点調整回路44が搭載されたセンサ基板42が、(ギヤハウジング71の第2開口部711と対向して配置される)センサハウジング70の第1開口部701に露出するように配置されているため、中立点調整作業を第1開口部701から行うことができる。すなわち、センサハウジング70をギヤハウジング71に結合する前に、センサハウジング70の開口部701からセンサ4の中立点調整作業を行うことができる。この第1開口部701は、センサハウジング70とギヤハウジング71とを結合することにより閉塞されるため、中立点調整作業用に別途ハウジング7(センサハウジング70)に開口部を設ける必要がない。よって、装置1の構造を簡素化することができる。なお、センサ4として本実施例1のようなトルクセンサに限らず、例えば操舵角センサを用いても、上記構成により上記作用効果を得ることができる。
また、装置1の製造時には、センサハウジング70に操舵軸2やセンサ4(センサ基板42等の各部品)を組み付けたユニットを構成し、このユニットをギヤハウジング71に結合する前に、上記ユニットの開口部701からセンサ4の中立点調整作業を行うことができる。このように、製造過程におけるユニットの開口部701から中立点調整作業を行い、この調整作業を終えたユニットをそのままギヤハウジング71に組み付けて完成品とすることができるため、装置1の製造工数を削減することができる。なお、完成品の装置1においてセンサ4の中立点調整作業を再度行う際には、装置1からギヤハウジング71を取り外し、この状態でセンサハウジング70の開口部701から作業を行うことができる。
(調整精度の向上)
本実施例1では、装置1の製造過程におけるユニットの開口部701から中立点調整作業を行うため、調整精度を向上させることができる。例えば、実際に装置1に用いられるセンサコイル40及び磁路抵抗可変部材41が組み付けられた状態で中立点調整作業を行い、この状態のインピーダンス値を調整するように抵抗値を調整する。これにより、実際の部品の特性に応じた調整を行うことができ、調整精度を向上させることができる。また、実際の製品に用いられるトーションバー22及び出力軸21が組み付けられた状態で中立点調整作業を行い、この状態の抵抗値を調整することで、調整精度を向上させることができる。すなわち、操舵トルクは入力軸20と出力軸21の相対回転量とトーションバー22のばね定数の積に相当する。実際の製品のトーションバー22のばね定数は、部品としての個体差や、入・出力軸20,21との組み付け状態によっても微妙に異なる。このばね定数が変化すると、入・出力軸20,21の相対回転量と操舵トルクとの関係も変化する。よって、中立点調整回路44の抵抗値は、実際の製品が有するばね定数に基づき調整されるのが好ましい。本実施例1では、実際に装置1に用いられるトーションバー22及び出力軸21が組み付けられた状態で中立点調整作業を行うことにより、実際の製品の特性をより反映した抵抗値の調整を行うことができ、調整精度を向上させることができる。
なお、本実施例1では、外部の調整機器8を用いて電子的・自動的に中立点調整回路44の抵抗器の抵抗値を調整することとしたが、調整機器8を用いずに手動的に上記抵抗値を調整することとしてもよい。例えば、抵抗器の可動端子(つまみ)を手作業で動かすことで抵抗値を調整することとしてもよい。本実施例1では、電子的調整手段としての調整機器8を用いて電子的に抵抗値の調整を行うこととしたため調整精度(センサ4の信頼性)を向上でき、また遠隔操作により自動的に調整を行うこととしたため、工数を削減して作業能率を向上できる。また、治具としての調整機器8においてギヤハウジング71と同様の構成(第3軸受保持部85やボールベアリング63等)を設け、完成品の装置1と同様の状態でセンサ4の中立点調整作業を行うこととしたため、実際の製品の特性をより反映した抵抗値の調整を行うことができ、調整精度を向上させることができる。このように、装置1の製造過程において生じるセンサハウジング70の上記ユニットを調整機器8に設置するだけで中立点調整作業を高精度で効率良く行うことができ、この調整後のユニットをそのままギヤハウジング71に組み付ければ装置1を完成することができるため、工数を大幅に削減できる。
センサ基板42は、操舵軸2に対して直角の平面内ではなく、この平面に対して若干傾いて設けてもよい。本実施例1では、センサ基板42は、操舵軸2に対して略直角に配置される。よって、ハウジング7の軸方向寸法(操舵軸2が延びるx軸方向での寸法)を小型化することができる。また、センサ基板42の形状は必ずしも環状に限らず、例えば操舵軸2を中心とする周方向において一部が切れていてもよい。本実施例1では、センサ基板42は、操舵軸2が貫通される貫通孔420を有する環状に形成されている。よって、操舵軸2を中心とした装置1の径方向寸法(操舵軸2に対して略直角方向の寸法)の小型化と、センサ基板42の搭載面積の確保との両立を図ることができる。すなわち、センサ基板42は周方向全範囲で切れ目のない環状に設けられているため、センサ基板42の径方向寸法を小さくしても、センサ基板42の面積(電子部品が搭載される領域)を必要な大きさだけ確保することが容易である。また、センサ基板42は円環状に設けられているため、例えば矩形状とした場合に比べ、省スペース化を図りつつ搭載面積を向上することが容易である。
(接続作業上の利点)
本実施例1では、センサ基板42は操舵軸2に対して略直角に配置され、かつ、中立点調整回路44の接続点441はセンサ基板42のx軸負方向側(出力軸21の側)の面422に配置される。よって、接続点441が出力軸21側(第1開口部701側)に向かって露出する。したがって、外部の調整機器8と接続点441との接続作業がより容易となる。例えば、調整機器8の端子90を、x軸方向から見て接続点441と重なる位置(装置1の軸心に対して略同じ径方向位置)に設ければ、調整機器8の嵌合凹部84にセンサハウジング70の嵌合凸部707を嵌合させつつ、x軸正方向側から調整機器8にセンサハウジング70を載置する際、端子90と接続点441をx軸方向で対向させることができるため、端子90を接続点441に接続することが容易である。なお、接続点441は、センサ基板42のx軸正方向側(入力軸20の側)の面421に配置されることとしてもよく、この場合も、第1開口部701から調整機器8と接続点441とを接続して中立点調整作業を行うことは可能である。また、接続点441が出力軸21側に向かって露出していればよく、必ずしも接続点441がセンサ基板42上に設けられている必要はない。例えば、後述する実施例4のように、センサハウジング70の基板保持部704(嵌合凸部707)のx軸負方向端面に接続点441が露出するように設けてもよい。本実施例1では、接続点441をセンサ基板42上に設けたため、基板保持部704(嵌合凸部707)の径方向寸法の増大を抑制し、装置1の径方向小型化を図ることができる。
本実施例1では、接続点441がセンサ基板42のx軸負方向側の面422に配置され、かつ調整機器8の端子90が接続点441に向かって付勢されている。このため、調整機器8と接続点441との接続作業がより容易となる。すなわち、調整機器8の嵌合凹部84にセンサハウジング70の嵌合凸部707を嵌合させるように、x軸正方向側から調整機器8にセンサハウジング70を載置する際、端子90が接続点441に対して接触しつつ圧縮される。このように端子90が接続点441に圧接するように付勢力を付与することで、調整機器8にセンサハウジング70を載置するだけで、調整機器8と接続点441が通電可能に接続されることになる。よって、両者を電気的に接続する作業が別途不要となり、接続作業の手間を省略できる。また、接続点441に対して端子90の位置が径方向又は軸方向で多少ずれていた場合でも、端子90が弾性部材(コイルばね)により構成されているため、端子90が若干弾性変形することで上記位置ズレを吸収することができ、これによってより確実に接続を可能とすることができる。
装置1では、ボールベアリング(第3軸受)63が、ギヤ機構であるラック&ピニオン機構3とセンサ基板42との間に設けられている。よって、ラック&ピニオン機構3の潤滑剤(グリース等)が飛散しても、ボールベアリング63が壁となって、センサ基板42側に浸入しにくくなる。このため、上記潤滑剤がx軸負方向側からセンサ基板42の側に浸入し異物として付着してセンサ4の機能に影響する、といった事態を抑制することができる。ここで、接続点441は、ボールベアリング63よりも径方向外側に設けられている。よって、出力軸21とボールベアリング63が組み付けられた状態で抵抗器の抵抗値を調整する場合でも、ボールベアリング63と干渉せずに外部の調整機器8と接続点441とを接続させることができる。すなわち、図6に示すように、ボールベアリング63をかいくぐるように調整機器8の電気配線9を配置しなくて済み、接続作業がより容易となる。
(成形上の利点)
センサハウジング70は樹脂材料で形成される。よって、センサハウジング70の製造性向上、及び装置1の軽量化・コスト削減を図ることができる。コネクタ取付部708(コネクタ43c)はセンサハウジング70と一体成形されるため、部品点数や組立て工数を削減できると共に、センサハウジング70とコネクタ取付部708(コネクタ43c)との間に防水構造を設ける必要がない。また、センサ基板42とコネクタ43cとを接続する電気配線43bもセンサハウジング70と一体成形されるため、防水構造を別途設ける必要がない。よって、装置1の簡素化及び製造性向上を図ることができる。本実施例1では、ギヤハウジング71を金属材料で形成すると共に、このギヤハウジング71にボールベアリング(第3軸受)63の軸受保持部715(小径孔716)を設けている。一方、センサハウジング70を樹脂材料で形成すると共に、このセンサハウジング70にはボールベアリング63の軸受保持部を設けない。言い換えると、樹脂製のセンサハウジング70ではなく金属製のギヤハウジング71によりボールベアリング63を支持することとした。よって、軸受保持部715(小径孔716)に必要とされる強度を容易に確保することができる。また、センサハウジング70の複雑化を抑制して成形性を向上させることができると共に、センサハウジング70の大型化を抑制できる。
[実施例1の効果]
以下、実施例1の装置1、及びセンサ4の中立点調整方法が奏する効果を列挙する。
(1)装置1は、ステアリングホイールからの回転力が伝達される操舵軸2と、操舵軸2の外周に設けられ、操舵軸2の回転量をインピーダンス値の変化として検出するセンサコイル40と、センサコイル40を包囲する第1ハウジング部(センサハウジング70)と、第1ハウジング部と結合される第2ハウジング部(ギヤハウジング71)と、から構成されるハウジング部材であって、第1ハウジング部と第2ハウジング部とは、第1ハウジング部に設けられた第1開口部701と第2ハウジング部に設けられた第2開口部711とが対向するように配置されることにより結合され、操舵軸2が第1開口部701及び第2開口部711を貫通するように収容されるステアリングハウジング7と、第1ハウジング部に設けられ、第1開口部701側に露出するようにセンサコイル40よりも第1開口部701側に配置されたセンサ基板42と、センサ基板42に設けられ、センサコイル40と接続される抵抗器であって、操舵軸2の左右回転方向への回転量が零である中立点におけるインピーダンス値を調整可能なように抵抗器の抵抗値を可変に調整可能に設けられた中立点調整回路44と、中立点調整回路44によって調整されたセンサコイル40の出力信号に基づき駆動制御され、転舵輪に操舵補助力を付与する電動機5と、を有する。
よって、中立点におけるセンサコイル40のインピーダンス値を調整可能としつつ、装置1の構造を簡素化することができる。
(1−1)上記(1)において、操舵軸2は、ステアリングホイールからの回転力が伝達される入力軸20と、トーションバー22を介して入力軸20と接続されると共に転舵輪に回転力を伝達する出力軸21と、から構成され、センサコイル40は、入力軸20と出力軸21の間の相対回転量をインピーダンス値の変化として検出し、中立点調整回路44は、入力軸20と出力軸21の相対回転量が零である中立点におけるインピーダンス値を調整可能なように抵抗器の抵抗値を可変に調整可能に設けられる。
よって、入力軸20と出力軸21の間の相対回転量を検出するトルクセンサ4を用いた場合に、上記(1)の効果を得ることができる。
(2)装置1は、操舵軸2に設けられ、入力軸20と出力軸21の間の相対回転量の変化に伴いセンサコイル40の発生する磁界の磁路抵抗を変化させるように形成された磁路抵抗可変部材41を備え、センサコイル40は、磁路抵抗の変化に応じて変化するインピーダンス値の変化を入力軸20と出力軸21の相対回転量として検出し、中立点調整回路44の抵抗値は、第1ハウジング部(センサハウジング70)にセンサコイル40及び磁路抵抗可変部材41が組み付けられた状態で調整される。
よって、磁歪式のトルクセンサ4を用いた場合に、調整精度を向上させることができる。
(3)中立点調整回路44の抵抗値は、入力軸20にトーションバー22を介して出力軸21が接続された状態において、入力軸20と出力軸21の相対回転量の変化に応じて変化するインピーダンス値を調整するように調整される。
よって、トルクセンサ4の調整精度を向上させることができる。
(4)出力軸21に設けられ、出力軸21の回転力を転舵輪に伝達するギヤ機構(ラック&ピニオン機構3)と、センサ基板42とギヤ機構の間に設けられ、ステアリングハウジング7に対して出力軸21を回転自在に支持する軸受(ボールベアリング63)を備える。
よって、センサ4の機能低下を抑制することができる。
(5)第1ハウジング部(センサハウジング70)は樹脂材料で形成され、第2ハウジング部(ギヤハウジング71)は金属材料で形成され、軸受(ボールベアリング63)は、第2ハウジング部に設けられた軸受保持部715に保持された状態で出力軸21を回転自在に保持するように設けられる。
よって、ステアリングハウジング7の必要強度を確保しつつ、製造性を向上させることができる。
(6)中立点調整回路44は、抵抗器の抵抗値を調整するための外部の調整機器8が接続される接続点441を備え、接続点441は、軸受(ボールベアリング63)よりも径方向外側に設けられる。
よって、出力軸21と軸受が組み付けられた状態で抵抗値を調整することで調整精度を向上させつつ、調整機器8と中立点調整回路44との接続作業を容易化できる。
(7)センサ基板42は、操舵軸2に対して直角に配置される。
よって、装置1を小型化することができる。
(8)接続点441は、センサ基板42の出力軸21側の面422に配置される。
よって、調整機器8と中立点調整回路44との接続作業を容易化できる。
(9)外部の調整機器8は、接続点441と接続される部分(端子90)が、接続点441側に向かって軸方向付勢されるように設けられる。
よって、調整機器8と中立点調整回路44との接続作業を容易化できる。
(10)第1ハウジング部(センサハウジング70)は樹脂材料によって形成される。
よって、装置1の軽量化及び第1ハウジング部の製造性向上を図ることができる。
(11)装置1は、第1ハウジング部(センサハウジング70)と同時かつ一体に型成形されたコネクタ取付部708と、コネクタ取付部708に設けられ、車両に搭載される外部の電子機器(ECU、バッテリ)と接続される接続端子であるコネクタ43cと、コネクタ43cとセンサ基板42とを接続する電気配線43bと、を有する。
よって、装置1の簡素化及び製造性向上を図ることができる。
(12)センサ基板42は、操舵軸2が貫通される貫通孔420を有する環状に形成される。
よって、装置1の径方向寸法の小型化と、センサ基板42の搭載面積の確保の両立を図ることができる。
(13)装置1のトルクセンサ4の中立点調整方法であって、装置1は、ステアリングホイールからの回転力が伝達される入力軸20と、トーションバー22を介して入力軸20と接続されると共に転舵輪に回転力を伝達する出力軸21と、から構成される操舵軸2と、操舵軸2の外周に設けられ、入力軸20と出力軸21の間の相対回転量をインピーダンス値の変化として検出するセンサコイル40と、センサコイル40を包囲する第1ハウジング部(センサハウジング70)と、第1ハウジング部と結合される第2ハウジング部(ギヤハウジング71)と、から構成されるハウジング部材であって、第1ハウジング部と第2ハウジング部とは、第1ハウジング部に設けられた第1開口部701と第2ハウジング部に設けられた第2開口部711とが対向するように配置されることにより結合され、操舵軸2が第1開口部701及び第2開口部711を貫通するように内部に収容されるステアリングハウジング7と、第1ハウジング部に設けられ、第1開口部701側に露出するようにセンサコイル40よりも第1開口部701側に配置されたセンサ基板42と、センサ基板42に設けられ、センサコイル40と接続される抵抗器である中立点調整回路44と、中立点調整回路44によって調整されたセンサコイル40の出力信号に基づき駆動制御され、転舵輪に操舵補助力を付与する電動機5と、を備え、第1開口部701が第2ハウジング部によって閉塞されない状態において抵抗器の抵抗値を調整する調整機器8を中立点調整回路44と接続する第1の工程と、調整機器8によって抵抗器の抵抗値を調整する第2の工程と、第1開口部701を閉塞するように第1ハウジング部と第2ハウジング部とを結合する第3の工程と、を有する。
よって、装置1の構造を簡素化しつつ、センサコイル40のインピーダンス値を調整することができる。
(14)装置1は、操舵軸2に設けられ、入力軸20と出力軸21の間の相対回転量の変化に伴いセンサコイル40の発生する磁界の磁路抵抗を変化させるように形成された磁路抵抗可変部材41を備え、センサコイル40は、磁路抵抗の変化に応じて変化するインピーダンス値の変化を入力軸20と出力軸21の相対回転量として検出し、第1の工程及び第2の工程は、磁路抵抗可変部材41が操舵軸2に組み付けられた状態で行われる。
よって、実際の部品の特性に応じた調整を行うことができ、調整精度を向上させることができる。
(15)第1の工程及び第2の工程は、入力軸20にトーションバー22を介して出力軸21が接続された状態において、入力軸20と出力軸21の相対回転量の変化に応じて変化するインピーダンス値を調整するように行われる。
よって、実際の製品の特性を反映した抵抗値の調整を行うことができ、調整精度を向上させることができる。
(16)中立点調整回路44は、調整機器8が接続される接続点441を備え、調整機器8は、接続点441と接続される部分(端子90)が、接続点441側に向かって軸方向付勢されるように設けられる。
よって、調整機器8と中立点調整回路44との接続作業を容易化できる。
[実施例2]
実施例2の装置1は、センサ基板42が所謂熱かしめによりセンサハウジング70に固定されている点が実施例1と異なる。図7は、実施例2のセンサ基板42が組み付けられたセンサハウジング70をその軸心を通る平面で切った断面図である。図8は、図7の部分Aの拡大図である。図9は、実施例2のセンサ基板42が組み付けられたセンサハウジング70をx軸負方向側から見た図である。図7は、図9のII−II視断面に略相当する。
図9に示すように、センサ基板42には、貫通孔420の中心と接続点441とを通る直線に関して略対称位置に、2つの貫通孔423がx軸方向に貫通形成されている。センサハウジング70は、熱可塑性樹脂によって形成されており、2つのかしめ固定部709を備えている。図8に示すように、かしめ固定部709は、接合部70bにおける基板保持部704のx軸正方向側の底面からx軸正方向側に突出するピン状に設けられた突出部であり、センサハウジング70と一体に熱可塑性樹脂によって形成されている。かしめ固定部709は、x軸方向から見てセンサ基板42の貫通孔423と重なる位置(略同じ径方向位置)に設けられており、貫通孔423に挿入されることにより、センサ基板42をセンサハウジング70に固定する。センサ基板42は熱かしめによりセンサハウジング70に固定される。具体的には、センサ基板42をセンサハウジング70に固定する工程は、かしめ固定部709をセンサ基板42の貫通孔423の一方側(x軸正方向側)から貫通させる工程と、貫通孔423の他方側(x軸負方向側)から突出したかしめ固定部709の突出部分αを溶融し(熱変形させ)、突出部分αの外径が貫通孔423の内径よりも大きくなるように変形させる工程と、溶融された突出部分αを冷却固化する工程と、を有する。他の構成は実施例1と同様であるため、説明を省略する。
本実施例2では、センサ基板42を熱かしめによってセンサハウジング70に固定することにより、別途ビスやねじ等の固定部材が不要となる。よって、部品点数やコストを削減できる。また、かしめ固定部709はセンサハウジング70と一体成形されるため、かしめ固定部709の形成が容易となり、製造性を向上できる。なお、かしめ固定部709の個数や位置や形状は適宜変更可能である。本実施例2では、かしめ固定部709をセンサ基板42の貫通孔423を貫通させる構成としたため、センサハウジング70に対するセンサ基板42の周方向位置決めと固定とを同一の工程で行うことが可能となり、これにより工数を削減できる。
[実施例2の効果]
(17)装置1は、実施例1の上記(1)の各構成を有し、第1ハウジング部(センサハウジング70)は、熱可塑性樹脂によって形成され、センサ基板42は、貫通孔423を備え、第1ハウジング部は、第1ハウジング部と一体に熱可塑性樹脂によって形成されセンサ基板42の貫通孔423に挿入されることによりセンサ基板42を第1ハウジング部に固定するかしめ固定部709を備え、かしめ固定部709は、センサ基板42の貫通孔423の一方側から貫通した後、他方側から突出した突出部分αが溶融され、突出部分αがセンサ基板42の貫通孔423の内径よりも外径が大きくなるように変形した後、冷却固化することにより、センサ基板42を第1ハウジング部に固定する。
よって、部品点数やコストを削減しつつ、製造性を向上できる。
(18)装置1のトルクセンサ4の中立点調整方法であって、実施例1の上記(13)の各構成を有し、第1ハウジング部(センサハウジング70)は、熱可塑性樹脂によって形成され、センサ基板42は、貫通孔423を備え、第1ハウジング部は、第1ハウジング部と一体に熱可塑性樹脂によって形成されたかしめ固定部709を備え、センサ基板42を第1ハウジング部に固定する工程は、かしめ固定部709をセンサ基板42の貫通孔423の一方側から貫通させる工程と、センサ基板42の貫通孔423の他方側から突出したかしめ固定部709の突出部分αが貫通孔423の内径よりも大きくなるように溶融する工程と、溶融されたかしめ固定部709の突出部分αを冷却固化する工程と、を有する。
よって、部品点数やコストを削減しつつ、製造性を向上できる。
[実施例3]
実施例3の装置1は、センサ基板42にコーティングが施されている点が実施例1と異なる。図10は、実施例3のセンサ基板42をx軸負方向側(接続点441が設けられた側)から見た正面図である。センサ基板42のx軸負方向側(ギヤハウジング71の内部に面する側)の面422は、接続点441を除く部分が、非導電性材料によりコーティングされている。具体的には、接続点441を除く部分が樹脂製の被膜(皮膜)424によって被覆されている。他の構成は実施例1と同様であるため、説明を省略する。
よって、センサ基板42等を組み付けた状態のセンサハウジング70を調整機器8に設置する際、調整機器8側の部品や水分等がセンサ基板42における接続点441以外の電子機器に接触することを抑制し、これらの電子機器に悪影響を及ぼす事態の発生を抑制することができる。また、完成品の装置1においては、ラック&ピニオン機構3の潤滑剤(グリース等)がギヤハウジング71の側から浸入し、センサ基板42のx軸負方向側の面422に付着した場合でも、電子機器への悪影響を抑制することができる。したがって、センサ4の機能の信頼性を向上することができる。なお、本実施例3では、面422における接続点441を除く全ての部分を被覆することとしたが、面422における必要な部分のみ被覆することとしてもよい。
[実施例3の効果]
(19)装置1は、実施例1の上記(1)の各構成を有し、中立点調整回路44は、抵抗器の抵抗値を調整するための外部の調整機器8が接続される接続点441を備え、センサ基板42は、接続点441を除く部分が樹脂被膜424によって被覆される。
よって、センサ4の信頼性を向上することができる。
[実施例4]
実施例4の装置1は、接続点441がセンサハウジング70の基板保持部704(嵌合凸部707)のx軸負方向端面に露出するように設けられている点が実施例1と異なる。図11は、実施例4のセンサ基板42が組み付けられたセンサハウジング70を調整機器8に設置した状態の軸方向部分断面を示す。センサハウジング70の嵌合凸部707は、その径方向寸法が(接続点441を設けることができる程度に)大きく設けられている。
中立点調整回路44は、調整用の端子440を有している。調整機器8が接続される接続点441は端子440に設けられている。端子440は、センサ基板42のx軸正方向側の面421からx軸正方向に延び、途中で折れ曲がって外径方向に延び、センサハウジング70の接合部70bの内部に進入する。端子440は、接合部70b内で折れ曲がってx軸負方向に延び、接合部70b(嵌合凸部707)のx軸負方向端面、言い換えると基板保持部704のx軸負方向端面において、ボールベアリング63よりも径方向外側に露出する。この端子440の露出部に接続点441が設けられている。端子440は、インサート成形により、センサハウジング70と同時かつ一体に型成形される。調整機器8において、電気配線9の端子90は、x軸方向から見て接続点441と重なる位置に設けられており、嵌合凹部84の底面側からx軸正方向に延びて接続点441と接続する。端子90は、実施例1と同様、接続点441に向かってx軸方向に付勢されるように設けられている。なお、本実施例4では、実施例1と異なり、リテーナ632が省略されており、これにより装置1の軸方向短縮化が図られている。他の構成は実施例1と同様であるため、説明を省略する。
よって、実施例1と同様、接続点441が出力軸21側に向かって露出するため、調整機器8と接続点441との接続作業がより容易となる。端子90が接続点441に向かって付勢されること、又は接続点441がボールベアリング63よりも径方向外側に設けられることで、接続作業がより容易となる点も、実施例1と同様である。
[実施例4の効果]
(20)装置1は、実施例1の上記(1)の各構成を有し、中立点調整回路44は、抵抗器の抵抗値を調整するための外部の調整機器8が接続される接続点441を備え、接続点441は、第2ハウジング部(ギヤハウジング71)の第2開口部711と対向する第1ハウジング部(センサハウジング70)の面(基板保持部704のx軸負方向端面)に配置される。
よって、調整機器8と中立点調整回路44との接続作業を容易化できる。
(21)接続点441は、軸受(ボールベアリング63)よりも径方向外側に設けられる。
よって、出力軸21と軸受が組み付けられた状態で抵抗値を調整することで調整精度を向上させつつ、調整機器8と中立点調整回路44との接続作業を容易化できる。
[他の実施例]
以上、本発明を実現するための形態を、実施例1〜4に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例1〜4に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、実施例1〜4の構成を適宜組み合わせることとしてもよい。
また、実施例1〜4では、パワーステアリング装置の形式として、電動直結式の場合にラックアシスト式を採用することとしたが、他の形式、すなわち出力軸21に電動機5を取付けてこれを駆動し、出力軸21の回転に対して補助動力を与えるピニオンアシスト式ないしコラムアシスト式を採用してもよい。この場合、電動機5の回転力を変換・増大して出力軸21に伝達するために、電動機5と出力軸21との間にウォームギヤ等の減速歯車(減速ギヤ機構)を設け、この減速歯車をステアリングハウジング7(ギヤハウジング71)に収容することとなるが、ステアリングハウジング7に対して出力軸21を回転自在に支持するボールベアリング63を、センサ基板42と上記減速歯車の間に設けることが好ましい。この場合も、上記減速歯車の潤滑剤がセンサ基板42側に浸入することをボールベアリング63によって抑制することができる。
以下、上記各実施例から把握される発明を列挙する。
[A1]ステアリングホイールからの回転力が伝達される入力軸と、トーションバーを介して前記入力軸と接続されると共に転舵輪に回転力を伝達する出力軸と、から構成される操舵軸と、
前記操舵軸の外周に設けられ、前記入力軸と前記出力軸の間の相対回転量をインピーダンス値の変化として検出するセンサコイルと、
前記センサコイルを包囲する第1ハウジング部と、第1ハウジング部と結合される第2ハウジング部と、から構成されるハウジング部材であって、前記第1ハウジング部と前記第2ハウジング部とは、前記第1ハウジング部に設けられた第1開口部と前記第2ハウジング部に設けられた第2開口部とが対向するように配置されることにより結合され、前記操舵軸が前記第1開口部及び前記第2開口部を貫通するように内部に収容されるステアリングハウジングと、
前記第1ハウジング部に設けられ、前記第1開口部側に露出するように前記センサコイルよりも前記第1開口部側に配置されたセンサ基板と、
前記センサ基板に設けられ、前記センサコイルと接続される抵抗器であって、前記入力軸と前記出力軸の相対回転量が零である中立点における前記インピーダンス値を調整可能なように前記抵抗器の抵抗値を可変に調整可能に設けられた中立点調整回路と、
前記中立点調整回路によって調整された前記センサコイルの出力信号に基づき駆動制御され、前記転舵輪に操舵補助力を付与する電動機と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
[A2]
[A1]に記載のパワーステアリング装置において、
前記操舵軸に設けられ、前記入力軸と前記出力軸の間の相対回転量の変化に伴い前記センサコイルの発生する磁界の磁路抵抗を変化させるように形成された磁路抵抗可変部材を備え、
前記センサコイルは、前記磁路抵抗の変化に応じて変化する前記インピーダンス値の変化を前記入力軸と前記出力軸の相対回転量として検出し、
前記中立点調整回路の前記抵抗値は、前記第1ハウジング部に前記センサコイル及び前記磁路抵抗可変部材が組み付けられた状態で調整される
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A3]
[A2]に記載のパワーステアリング装置において、
前記中立点調整回路の抵抗値は、前記入力軸に前記トーションバーを介して前記出力軸が接続された状態において、前記入力軸と前記出力軸の相対回転量の変化に応じて変化するインピーダンス値を調整するように調整される
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A4]
[A1]に記載のパワーステアリング装置において、
前記出力軸と前記電動機の間に設けられ、前記電動機の回転力を前記出力軸に伝達する減速歯車と、
前記センサ基板と前記減速歯車の間に設けられ、前記ステアリングハウジングに対して前記出力軸を回転自在に支持する軸受を備える
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A5]
[A4]に記載のパワーステアリング装置において、
前記第1ハウジング部は樹脂材料で形成され、
前記第2ハウジング部は金属材料で形成され、
前記軸受は、前記第2ハウジング部に設けられた軸受保持部に保持された状態で前記出力軸を回転自在に保持するように設けられる
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A6]
[A5]に記載のパワーステアリング装置において、
前記中立点調整回路は、前記抵抗器の抵抗値を調整するための外部の調整機器が接続される接続点を備え、
前記接続点は、前記軸受よりも径方向外側に設けられる
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A7]
[A1]に記載のパワーステアリング装置において、
前記センサ基板は、前記操舵軸に対して直角に配置される
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A8]
[A7]に記載のパワーステアリング装置において、
前記中立点調整回路は、前記抵抗器の抵抗値を調整するための外部の調整機器が接続される接続点を備え、
前記接続点は、前記センサ基板の前記出力軸側の面に配置される
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A9]
[A8]に記載のパワーステアリング装置において、
前記外部の調整機器は、前記外部の調整機器の前記接続点と接続される部分が、前記接続点側に向かって軸方向付勢されるように設けられる
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A10]
[A1]に記載のパワーステアリング装置において、
前記第1ハウジング部は樹脂材料によって形成される
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A11]
[A10]に記載のパワーステアリング装置において、
前記第1ハウジング部と同時かつ一体に型成形されたコネクタ取付部と、
前記コネクタ取付部に設けられ、車両に搭載される外部の電子機器と接続される接続端子であるコネクタと、
前記コネクタと前記センサ基板とを接続する電気配線と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
[A12]
[A10]に記載のパワーステアリング装置において、
前記第1ハウジング部は、熱可塑性樹脂によって形成され、
前記センサ基板は、貫通孔を備え、
前記第1ハウジング部は、前記第1ハウジング部と一体に熱可塑性樹脂によって形成され前記センサ基板の前記貫通孔に挿入されることにより前記センサ基板を前記第1ハウジング部に固定するかしめ固定部を備え、
前記かしめ固定部は、前記センサ基板の貫通孔の一方側から貫通した後、他方側から突出した突出部分が溶融され、前記突出部分が前記センサ基板の貫通孔の内径よりも外径が大きくなるように変形した後、冷却固化することにより、前記センサ基板を前記第1ハウジング部に固定する
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A13]
[A10]に記載のパワーステアリング装置において、
前記センサ基板は、前記操舵軸が貫通される貫通孔を有する環状に形成される
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[A14]
[A1]に記載のパワーステアリング装置において、
前記中立点調整回路は、前記抵抗器の抵抗値を調整するための外部の調整機器が接続される接続点を備え、
前記センサ基板は、前記接続点を除く部分が樹脂被膜によって被覆される
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
[B1]ステアリングホイールからの回転力が伝達される操舵軸と、
前記操舵軸の外周に設けられ、前記操舵軸の回転量をインピーダンス値の変化として検出するセンサコイルと、
前記センサコイルを包囲する第1ハウジング部と、前記第1ハウジング部と結合される第2ハウジング部と、から構成されるハウジング部材であって、前記第1ハウジング部と前記第2ハウジング部とは、前記第1ハウジング部に設けられた第1開口部と前記第2ハウジング部に設けられた第2開口部とが対向するように配置されることにより結合され、前記操舵軸が前記第1開口部及び前記第2開口部を貫通するように収容されるステアリングハウジングと、
前記第1ハウジング部に設けられ、前記第1開口部側に露出するように前記センサコイルよりも前記第1開口部側に配置されたセンサ基板と、
前記センサ基板に設けられ、前記センサコイルと接続される抵抗器であって、前記操舵軸の左右回転方向への回転量が零である中立点における前記インピーダンス値を調整可能なように前記抵抗器の抵抗値を可変に調整可能に設けられた中立点調整回路と、
前記中立点調整回路によって調整された前記センサコイルの出力信号に基づき駆動制御され、前記転舵輪に操舵補助力を付与する電動機と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
[C1]パワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法であって、
前記パワーステアリング装置は、
ステアリングホイールからの回転力が伝達される入力軸と、トーションバーを介して前記入力軸と接続されると共に転舵輪に前記回転力を伝達する出力軸と、から構成される操舵軸と、
前記操舵軸の外周に設けられ、前記入力軸と前記出力軸の間の相対回転量をインピーダンス値の変化として検出するセンサコイルと、
前記センサコイルを包囲する第1ハウジング部と、前記第1ハウジング部と結合される第2ハウジング部と、から構成されるハウジング部材であって、前記第1ハウジング部と前記第2ハウジング部とは、前記第1ハウジング部に設けられた第1開口部と前記第2ハウジング部に設けられた第2開口部とが対向するように配置されることにより結合され、前記操舵軸が前記第1開口部及び前記第2開口部を貫通するように内部に収容されるステアリングハウジングと、
前記第1ハウジング部に設けられ、前記第1開口部側に露出するように前記センサコイルよりも前記第1開口部側に配置されたセンサ基板と、
前記センサ基板に設けられ、前記センサコイルと接続される抵抗器である中立点調整回路と、
前記中立点調整回路によって調整された前記センサコイルの出力信号に基づき駆動制御され、前記転舵輪に操舵補助力を付与する電動機と、を備え、
前記第1開口部が前記第2ハウジング部によって閉塞されない状態において前記抵抗器の抵抗値を調整する調整機器を前記中立点調整回路と接続する第1の工程と、
前記調整機器によって前記抵抗器の抵抗値を調整する第2の工程と、
前記第1開口部を閉塞するように前記第1ハウジング部と前記第2ハウジング部とを結合する第3の工程と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法。
[C2]
[C1]に記載のパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法において、
前記パワーステアリング装置は、前記操舵軸に設けられ、前記入力軸と前記出力軸の間の相対回転量の変化に伴い前記センサコイルの発生する磁界の磁路抵抗を変化させるように形成された磁路抵抗可変部材を備え、
前記センサコイルは、前記磁路抵抗の変化に応じて変化するインピーダンス値の変化を前記入力軸と前記出力軸の相対回転量として検出し、
前記第1の工程及び前記第2の工程は、前記磁路抵抗可変部材が前記操舵軸に組み付けられた状態で行われる
ことを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法。
[C3]
[C2]に記載のパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法において、
前記第1の工程及び前記第2の工程は、前記入力軸に前記トーションバーを介して前記出力軸が接続された状態において、前記入力軸と前記出力軸の相対回転量の変化に応じて変化するインピーダンス値を調整するように行われる
ことを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法。
[C4]
[C1]に記載のパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法において、
前記中立点調整回路は、前記調整機器が接続される接続点を備え、
前記調整機器は、前記調整機器の前記接続点と接続される部分が、前記接続点側に向かって軸方向付勢されるように設けられる
ことを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法。
[C5]
[C1]に記載のパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法において、
前記第1ハウジング部は、熱可塑性樹脂によって形成され、
前記センサ基板は、貫通孔を備え、
前記第1ハウジング部は、前記第1ハウジング部と一体に熱可塑性樹脂によって形成されたかしめ固定部を備え、
前記センサ基板を前記第1ハウジング部に固定する工程は、
前記かしめ固定部を前記センサ基板の貫通孔の一方側から貫通させる工程と、
前記センサ基板の貫通孔の他方側から突出した前記かしめ固定部の突出部分が前記貫通孔の内径よりも大きくなるように溶融する工程と、
前記溶融された前記かしめ固定部の突出部分を冷却固化する工程と、
を有する
ことを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法。
1 パワーステアリング装置
2 操舵軸
20 入力軸
21 出力軸
22 トーションバー
4 センサ
40 センサコイル
42 センサ基板
44 中立点調整回路
5 電動機
7 ステアリングハウジング
70 センサハウジング(第1ハウジング部)
71 ギヤハウジング(第2ハウジング部)
701 第1開口部
711 第2開口部

Claims (5)

  1. ワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法であって、
    前記パワーステアリング装置は、
    ステアリングホイールからの回転力が伝達される入力軸と、トーションバーを介して前記入力軸と接続されると共に転舵輪に前記回転力を伝達する出力軸と、から構成される操舵軸と、
    前記操舵軸の外周に設けられ、前記入力軸と前記出力軸の間の相対回転量をインピーダンス値の変化として検出するセンサコイルと、
    前記センサコイルを包囲する第1ハウジング部と、前記第1ハウジング部と結合される第2ハウジング部と、から構成されるハウジング部材であって、前記第1ハウジング部と前記第2ハウジング部とは、前記第1ハウジング部に設けられた第1開口部と前記第2ハウジング部に設けられた第2開口部とが対向するように配置されることにより結合され、前記操舵軸が前記第1開口部及び前記第2開口部を貫通するように内部に収容されるステアリングハウジングと、
    前記第1ハウジング部に設けられ、前記第1開口部側に露出するように前記センサコイルよりも前記第1開口部側に配置されたセンサ基板と、
    前記センサ基板に設けられ、前記センサコイルと接続される抵抗器である中立点調整回路と、
    前記中立点調整回路によって調整された前記センサコイルの出力信号に基づき駆動制御され、前記転舵輪に操舵補助力を付与する電動機と、を備え、
    前記第1開口部が前記第2ハウジング部によって閉塞されない状態において前記抵抗器の抵抗値を調整する調整機器を前記中立点調整回路と接続する第1の工程と、
    前記調整機器によって前記抵抗器の抵抗値を調整する第2の工程と、
    前記第1開口部を閉塞するように前記第1ハウジング部と前記第2ハウジング部とを結合する第3の工程と、
    を有することを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法
  2. 請求項1に記載のパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法において、
    前記パワーステアリング装置は、前記操舵軸に設けられ、前記入力軸と前記出力軸の間の相対回転量の変化に伴い前記センサコイルの発生する磁界の磁路抵抗を変化させるように形成された磁路抵抗可変部材を備え、
    前記センサコイルは、前記磁路抵抗の変化に応じて変化するインピーダンス値の変化を前記入力軸と前記出力軸の相対回転量として検出し、
    前記第1の工程及び前記第2の工程は、前記磁路抵抗可変部材が前記操舵軸に組み付けられた状態で行われる
    ことを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法
  3. 請求項2に記載のパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法において、
    前記第1の工程及び前記第2の工程は、前記入力軸に前記トーションバーを介して前記出力軸が接続された状態において、前記入力軸と前記出力軸の相対回転量の変化に応じて変化するインピーダンス値を調整するように行われる
    ことを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法
  4. 請求項1に記載のパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法において、
    前記中立点調整回路は、前記調整機器が接続される接続点を備え、
    前記調整機器は、前記調整機器の前記接続点と接続される部分が、前記接続点側に向かって軸方向付勢されるように設けられる
    ことを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法
  5. 請求項1に記載のパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法において
    前記第1ハウジング部は、熱可塑性樹脂によって形成され、
    前記センサ基板は、貫通孔を備え、
    前記第1ハウジング部は、前記第1ハウジング部と一体に熱可塑性樹脂によって形成されたかしめ固定部を備え、
    前記センサ基板を前記第1ハウジング部に固定する工程は、
    前記かしめ固定部を前記センサ基板の貫通孔の一方側から貫通させる工程と、
    前記センサ基板の貫通孔の他方側から突出した前記かしめ固定部の突出部分が前記貫通孔の内径よりも大きくなるように溶融する工程と、
    前記溶融された前記かしめ固定部の突出部分を冷却固化する工程と、を有する
    ことを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサの中立点調整方法。
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