JP6335730B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
車両へ衝撃荷重が作用した場合に、運転者がステアリングホイールへと衝突する、いわゆる2次衝突が起きる。2次衝突を緩和するために、たとえば特許文献1に示すように、一定以上の衝撃が加わった際には、ステアリングシャフトの構成要素であるインプットシャフトがその軸方向に移動することによって、衝撃を吸収する衝撃吸収式の電動パワーステアリング装置(EPS)が開発されている。たとえば、衝撃により移動するインプットシャフトは、センサハウジングに設けられるトルクセンサの内側に進入する。 When an impact load is applied to the vehicle, a so-called secondary collision occurs in which the driver collides with the steering wheel. In order to alleviate the secondary collision, for example, as shown in Patent Document 1, when an impact of a certain level or more is applied, the input shaft, which is a component of the steering shaft, moves in the axial direction. An absorbing shock absorbing electric power steering device (EPS) has been developed. For example, an input shaft that moves due to an impact enters the inside of a torque sensor provided in the sensor housing.
ところが、インプットシャフトをトルクセンサの内部に進入させる構成を採用する場合、ロアシャフトの外側にはインプットシャフトが入り込むためのスペースが設けられる。このため、トルクセンサのセンサ素子と、その検出対象であるロアシャフトの間にエアギャップと呼ばれるインプットシャフトの肉厚分のスペースが生じる。たとえば、センサ素子に磁気検出素子を用いる場合には、検出対象との距離が離れるほどセンサ素子の検出精度が低下する。そのため、センサ素子と検出対象との間のエアギャップをより小さく設定することができる構成が望まれている。 However, when adopting a configuration in which the input shaft enters the inside of the torque sensor, a space for the input shaft to enter is provided outside the lower shaft. For this reason, a space corresponding to the wall thickness of the input shaft called an air gap is generated between the sensor element of the torque sensor and the lower shaft that is the detection target. For example, when a magnetic detection element is used as the sensor element, the detection accuracy of the sensor element decreases as the distance from the detection target increases. Therefore, the structure which can set the air gap between a sensor element and a detection target smaller is desired.
上記目的を達成しうる電動パワーステアリング装置は、一端が開口し他端が閉じた第1の中空部を有する第1のシャフトと、一端が開口し他端が閉じた第2の中空部を有する第2のシャフトと、前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとを連結するトーションバーと、前記第1および第2のシャフトの外周面の近傍に設けられて操舵トルクの印加に伴う前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとの相対的位置変化を検出するセンサと、を有している。前記トーションバーの第1の端部は前記第1の中空部に挿入された状態に保持される一方、前記トーションバーの第2の端部は前記第2の中空部の内底面に固定されている。前記第1の中空部に対する前記トーションバーの保持状態が解除されるとき、前記第1のシャフトは前記第2の中空部の内周面と前記トーションバーの外周面との間に形成される空間に進入可能となる。 An electric power steering apparatus that can achieve the above object has a first shaft having a first hollow portion that is open at one end and closed at the other end, and a second hollow portion that is open at one end and closed at the other end. A second shaft, a torsion bar that connects the first shaft and the second shaft, and the first shaft that is provided in the vicinity of the outer peripheral surface of the first and second shafts and that is applied when steering torque is applied. And a sensor for detecting a relative position change between the first shaft and the second shaft. The first end of the torsion bar is held in a state of being inserted into the first hollow part, while the second end of the torsion bar is fixed to the inner bottom surface of the second hollow part. Yes. When the holding state of the torsion bar with respect to the first hollow portion is released, the first shaft is a space formed between the inner peripheral surface of the second hollow portion and the outer peripheral surface of the torsion bar. Can enter.
この構成によれば、第2のシャフトは第1のシャフトを挿入するための空間を有しているため、第1の中空部に対するトーションバーの保持状態が解除されることにより、第2のシャフトは第1のシャフトに挿入または引き抜き方向への移動が可能である。センサは第1のシャフトと第2のシャフトの近傍でそれらの相対的位置変化を検出することができる。従来であれば、第1のシャフトの厚さだけセンサは第2のシャフトから離れた位置に設けられていたため、エアギャップは第1のシャフトの厚み分だけ大きくなっていた。本実施形態では、センサを検出対象により近い位置に設けることができ、センサと検出対象との間のエアギャップを小さく設定することができる。 According to this configuration, since the second shaft has a space for inserting the first shaft, the holding state of the torsion bar with respect to the first hollow portion is released, whereby the second shaft Is movable in the direction of insertion or withdrawal from the first shaft. The sensor can detect changes in their relative positions in the vicinity of the first shaft and the second shaft. Conventionally, since the sensor is provided at a position away from the second shaft by the thickness of the first shaft, the air gap is increased by the thickness of the first shaft. In the present embodiment, the sensor can be provided at a position closer to the detection target, and the air gap between the sensor and the detection target can be set small.
前記センサは、前記第1のシャフトまたは前記第2のシャフトの外周面に設けられて磁気を発生させる環状の磁石と、前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとの相対的位置変化に伴う前記磁気の変化に対応した電気信号を生成する磁気検出素子と、を有していてもよい。 The sensor is provided on an outer peripheral surface of the first shaft or the second shaft, and an annular magnet that generates magnetism, and a relative position change between the first shaft and the second shaft. A magnetic detection element that generates an electrical signal corresponding to the change in magnetism.
この構成によれば、第1のシャフトおよび第2のシャフトの相対的位置変化による磁気の変化を磁気検出素子は検出して、磁気の変化に対応した電気信号を生成することができる。特に磁気検出素子の場合は、磁気は距離の2乗に反比例して減衰するため、エアギャップが大きいほど磁気検出素子の検出精度は低くなる。磁気検出素子を採用する場合に、エアギャップを小さく設定することは精度を向上させる上での効果が大である。 According to this configuration, the magnetic detection element can detect a change in magnetism due to a relative position change between the first shaft and the second shaft, and can generate an electrical signal corresponding to the change in magnetism. In particular, in the case of a magnetic detection element, the magnetism attenuates in inverse proportion to the square of the distance, so that the detection accuracy of the magnetic detection element becomes lower as the air gap is larger. When the magnetic detection element is employed, setting the air gap small has a great effect on improving accuracy.
前記トーションバーと前記第1のシャフトとの間には、前記トーションバーの第1の端部を前記第1の中空部に挿入された状態に保持する保持部材を設けている。前記第1のシャフトに対して前記空間に対する進入方向へ向けた、前記保持部材による保持状態を解除する外力が印加されるとき、前記保持部材による前記第1の中空部に対する前記トーションバーの保持状態が解除される。 A holding member is provided between the torsion bar and the first shaft to hold the first end of the torsion bar inserted in the first hollow portion. The holding state of the torsion bar with respect to the first hollow portion by the holding member when an external force that releases the holding state by the holding member toward the entry direction with respect to the space is applied to the first shaft. Is released.
この構成によれば、保持解除部の保持状態を解除する外力が印加されると、第1のシャフトは空間に進入する。外力の発生原因としては、たとえば、2次衝突が挙げられる。2次衝突に起因して、運転者がステアリングホイールに衝突しても、第1のシャフトが空間に進入することにより、運転者に負荷が加わることを軽減することができる。第1のシャフトの挿入分だけ、ステアリングホイールが本来の位置から第1のシャフトの挿入方向へ移動するからである。 According to this configuration, when an external force that releases the holding state of the holding release unit is applied, the first shaft enters the space. As a cause of generation of the external force, for example, a secondary collision can be cited. Even if the driver collides with the steering wheel due to the secondary collision, the load on the driver can be reduced by the first shaft entering the space. This is because the steering wheel moves from the original position in the insertion direction of the first shaft by the amount of insertion of the first shaft.
前記保持部材は、前記第1のシャフトと前記トーションバーの第1の端部との半径方向に打ち込まれることにより前記第1のシャフトと前記トーションバーとを連結するピンである。前記外力として、前記ピンの破壊強度を超える外力が印加されるとき、前記ピンが破壊されることにより前記第1の中空部に対する前記トーションバーの保持状態が解除される。 The holding member is a pin that connects the first shaft and the torsion bar by being driven in a radial direction between the first shaft and the first end portion of the torsion bar. When an external force exceeding the breaking strength of the pin is applied as the external force, the holding state of the torsion bar with respect to the first hollow portion is released by breaking the pin.
前記第1のシャフトの内周面と前記トーションバーの内周面との境界において、前記第1のシャフトの内周面および前記トーションバーの外周面の少なくとも一方におけるピンの近傍には凹部が設けられることが好ましい。 A recess is provided in the vicinity of the pin on at least one of the inner peripheral surface of the first shaft and the outer peripheral surface of the torsion bar at the boundary between the inner peripheral surface of the first shaft and the inner peripheral surface of the torsion bar. It is preferred that
これらの構成によれば、保持解除部としてピンを設けることにより、第1のシャフトとトーションバーの第1の端部とを連結することができる。さらに、凹部が設けられることにより、ピンが曲がって折れやすくすることができる。このようにして設けられた保持解除部の保持状態を解除する外力が印加された場合には、第1の中空部に対するトーションバーの保持状態が解除される。 According to these configurations, the first shaft and the first end portion of the torsion bar can be connected by providing the pin as the holding release portion. Furthermore, by providing the recess, the pin can be bent and easily broken. When an external force is applied to release the holding state of the holding release portion provided in this way, the holding state of the torsion bar with respect to the first hollow portion is released.
前記磁石は、前記第2のシャフトの外径よりも細い前記第1のシャフトの外周面に対して前記第1のシャフトの軸線方向に沿って摺動可能に設けられることが好ましい。前記磁石は、前記第1のシャフトが前記空間へ挿入される際、前記第2のシャフトの開口端面に当接することにより前記第1のシャフトの挿入方向への移動が抑制され、前記第1のシャフトの外周面に対して前記第1のシャフトの軸線方向に沿って相対的に摺動することによって前記第1のシャフトの挿入を妨げるブレーキとして働く。 The magnet is preferably provided so as to be slidable along the axial direction of the first shaft with respect to the outer peripheral surface of the first shaft that is thinner than the outer diameter of the second shaft. When the first shaft is inserted into the space, the magnet is prevented from moving in the insertion direction of the first shaft by contacting the opening end surface of the second shaft. It acts as a brake that prevents insertion of the first shaft by sliding relative to the outer peripheral surface of the shaft along the axial direction of the first shaft.
この構成によれば、第1のシャフトが挿入方向へ移動する際に、磁石と第1のシャフトとの間に摩擦力が生じる。この摩擦力は第1のシャフトの挿入を妨げる方向に働き、第1のシャフトの挿入方向への移動を抑制する。第1のシャフトに加わる外力を吸収あるいは減衰させることができる。 According to this configuration, when the first shaft moves in the insertion direction, a frictional force is generated between the magnet and the first shaft. This frictional force acts in a direction that prevents insertion of the first shaft, and suppresses movement of the first shaft in the insertion direction. An external force applied to the first shaft can be absorbed or attenuated.
前記第1のシャフトの外周面および前記第2のシャフトの内周面の少なくとも一方には、テーパ面を有している。前記テーパ面を前記第1のシャフトの外周面に設けるとき、前記テーパ面は、前記第1のシャフトの開口している一端に近づくにつれて縮径し、前記テーパ面を前記第2のシャフトの内周面に設けるとき、前記テーパ面は前記第2のシャフトの開口している一端に近づくにつれて拡径する。 At least one of the outer peripheral surface of the first shaft and the inner peripheral surface of the second shaft has a tapered surface. When the tapered surface is provided on the outer peripheral surface of the first shaft, the tapered surface is reduced in diameter as it approaches one end of the first shaft that is open, and the tapered surface is formed inside the second shaft. When provided on the peripheral surface, the tapered surface expands in diameter as it approaches one end of the second shaft that is open.
この構成によれば、テーパ面は第1のシャフトが空間に挿入される際のガイドとして働く。そのため、円滑に第1のシャフトを空間に挿入することができる。
前記空間には、流体であるガスが封入されている。前記第1のシャフトが前記空間に挿入されることに伴い、前記ガスが圧縮されて生じる反力により前記第1のシャフトの挿入方向への移動が抑制される。
According to this configuration, the tapered surface serves as a guide when the first shaft is inserted into the space. Therefore, the first shaft can be smoothly inserted into the space.
A gas that is a fluid is sealed in the space. As the first shaft is inserted into the space, movement of the first shaft in the insertion direction is suppressed by a reaction force generated by compressing the gas.
この構成によれば、第1のシャフトが挿入されるための空間にガスが封入されることにより、第1のシャフトが空間に挿入される際に、ガスの圧縮により反力が生じる。この反力は、ガスの圧縮を妨げる方向に働くため、第1のシャフトが空間に挿入されることを抑制する。この反力により、第1のシャフトに加わる外力が吸収あるいは減衰される。 According to this configuration, when the first shaft is inserted into the space, the reaction force is generated due to the compression of the gas by sealing the gas in the space for inserting the first shaft. Since this reaction force acts in a direction that prevents gas compression, the first shaft is prevented from being inserted into the space. This reaction force absorbs or attenuates the external force applied to the first shaft.
前記流体としてガスを採用する場合、前記第2のシャフトの外周面と内周面を貫通するように安全弁が設けられることが好ましい。前記ガスが圧縮されることにより前記空間の圧力が前記安全弁の規定値以上になった場合、前記安全弁が開放されることにより、前記空間内部の前記流体が外部に放出される。 When gas is employed as the fluid, it is preferable that a safety valve is provided so as to penetrate the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the second shaft. When the pressure of the space becomes equal to or higher than the specified value of the safety valve due to the compression of the gas, the fluid inside the space is released to the outside by opening the safety valve.
この構成によれば、第1のシャフトが空間に挿入されることによりガスが圧縮された場合、空間での圧力が高まりすぎると、それ以上インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入されなくなりうる。空間内の圧力が安全弁の規定値以上になったとき、安全弁が開くことにより空間内のガスが外部へ放出される。これにより、空間内部の圧力を下げることができる。そのため、衝撃吸収ストロークを十分に確保することができる。 According to this configuration, when the gas is compressed by inserting the first shaft into the space, if the pressure in the space is too high, the input shaft 23a may not be inserted into the lower shaft 23b any more. When the pressure in the space exceeds the specified value of the safety valve, the gas in the space is released to the outside by opening the safety valve. Thereby, the pressure inside the space can be lowered. Therefore, a sufficient shock absorbing stroke can be ensured.
前記空間には流体であるオイルが封入されていてもよい。前記第2のシャフトの外周面にはオリフィスが設けられている。
流体としては、具体的にはオイルやガスが用いられる。たとえば、オイルの粘性抵抗によって、保持解除部の保持状態を解除するような外力を減衰させることができる。
Oil that is a fluid may be sealed in the space. An orifice is provided on the outer peripheral surface of the second shaft.
Specifically, oil or gas is used as the fluid. For example, an external force that releases the holding state of the holding release unit can be attenuated by the viscous resistance of the oil.
前記流体に外的要因を加えることで前記流体の特性を変化させることにより、前記流体による衝撃吸収性を制御することも可能である。
この構成によれば、たとえば電気などの外的要因によって流体の圧縮特性などを変化させることにより、衝撃吸収特性をコントロールすることができる。
It is also possible to control shock absorption by the fluid by changing the characteristics of the fluid by adding an external factor to the fluid.
According to this configuration, the shock absorption characteristic can be controlled by changing the compression characteristic of the fluid by an external factor such as electricity.
前記第1のシャフトおよび前記第2のシャフトのいずれか一方の軸方向端部にはステアリングホイールが設けられている。前記第1のシャフトが前記空間に対して相対的に挿入方向または引き抜き方向へ移動されることにより、ステアリングホイールの軸方向における位置が変更される。 A steering wheel is provided at the axial end of one of the first shaft and the second shaft. The position of the steering wheel in the axial direction is changed by moving the first shaft in the insertion direction or the drawing direction relative to the space.
この構成によれば、第1のシャフトが挿入または引き抜き方向に移動されることによって、第1のシャフトの軸上に設けられているステアリングホイールを軸方向に移動することができる。そのため、運転者の要求に応じてテレスコピックステアリングとして用いることが可能となる。 According to this configuration, the steering wheel provided on the axis of the first shaft can be moved in the axial direction by moving the first shaft in the insertion or extraction direction. Therefore, it can be used as telescopic steering according to the driver's request.
前記空間における前記第1の中空部の内底面と第2のシャフトの開口端面との間には、前記トーションバーが挿通された状態でスプリングを設けてもよい。前記スプリングは、前記第1のシャフトが前記挿入方向へ移動されるときは、当該挿入方向への移動を緩和する方向へ向けた弾性力を発揮し、前記引き抜き方向へ移動されるときは、当該引き抜き方向への移動を補助する方向へ向けた弾性力を発揮することにより、ステアリングホイールの軸方向の移動をアシストする。 A spring may be provided in a state where the torsion bar is inserted between the inner bottom surface of the first hollow portion and the opening end surface of the second shaft in the space. When the first shaft is moved in the insertion direction, the spring exerts an elastic force in a direction that relaxes the movement in the insertion direction, and when the first shaft is moved in the extraction direction, the spring The axial movement of the steering wheel is assisted by exerting an elastic force in a direction assisting the movement in the pulling direction.
この構成によれば、スプリングの弾性力により、ステアリングホイールの軸方向への移動がアシストをされる。このため、運転者はステアリングホイールの位置調節を円滑に行うことが可能である。 According to this configuration, the movement of the steering wheel in the axial direction is assisted by the elastic force of the spring. For this reason, the driver can smoothly adjust the position of the steering wheel.
前記第1のシャフトが前記空間に対する挿入方向または引き抜き方向へ移動されることにより、前記トーションバーの捩ることのできる有効長を調節可能とされている。
この構成によれば、第1のシャフトを第2のシャフトに挿入する量を調節することにより、トーションバーの捩ることのできる有効長を変更することができる。そのため、運転者の好みに応じたステアリングホイールの剛性感に設定することができる。
The effective length of the torsion bar that can be twisted can be adjusted by moving the first shaft in the insertion direction or the extraction direction with respect to the space.
According to this configuration, the effective length that the torsion bar can be twisted can be changed by adjusting the amount of insertion of the first shaft into the second shaft. Therefore, the rigidity of the steering wheel can be set according to the driver's preference.
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、センサ素子と検出対象との間のエアギャップをより小さく設定することができる。 According to the electric power steering device of the present invention, the air gap between the sensor element and the detection target can be set smaller.
以下、車両の電動パワーステアリング装置の一実施形態について説明する。ここでは、いわゆるデュアルピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置(DP−EPS)を例に挙げる。 Hereinafter, an embodiment of an electric power steering device for a vehicle will be described. Here, a so-called dual pinion assist type electric power steering device (DP-EPS) is taken as an example.
図1に示すように、EPS10は運転者のステアリングホイール21の操作に基づいて転舵輪29を転舵させる操舵機構20、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構30、およびステアリングホイール21に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ50を備えている。 As shown in FIG. 1, the EPS 10 is provided to the steering mechanism 20 that steers the steered wheels 29 based on the operation of the driver's steering wheel 21, the assist mechanism 30 that assists the driver's steering operation, and the steering wheel 21. A torque sensor 50 for detecting a steering torque.
操舵機構20は、ステアリングホイール21およびステアリングホイール21と一体回転するステアリングシャフト22を備えている。ステアリングシャフト22は、ステアリングホイール21と連結されたコラムシャフト23と、コラムシャフト23の下端部に連結されたインターミディエイトシャフト24、およびインターミディエイトシャフト24の下端部に連結された第1ピニオンシャフト25を有している。第1ピニオンシャフト25の下端部は、第1ピニオンシャフト25に交わる方向へ延びるラックシャフト26(正確にはそのラック歯26a)に噛合っている。したがって、ステアリングシャフト22の回転運動は、第1ピニオンシャフト25およびラックシャフト26からなる第1ラックアンドピニオン機構27を介してラックシャフト26の軸方向の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト26の両端にそれぞれ連結されたタイロッド28を介して左右の転舵輪29にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪29の転舵角が変化する。 The steering mechanism 20 includes a steering wheel 21 and a steering shaft 22 that rotates integrally with the steering wheel 21. The steering shaft 22 includes a column shaft 23 connected to the steering wheel 21, an intermediate shaft 24 connected to the lower end portion of the column shaft 23, and a first pinion shaft 25 connected to the lower end portion of the intermediate shaft 24. Have. The lower end portion of the first pinion shaft 25 meshes with a rack shaft 26 (more precisely, the rack teeth 26a) extending in the direction intersecting the first pinion shaft 25. Therefore, the rotational motion of the steering shaft 22 is converted into a reciprocating linear motion in the axial direction of the rack shaft 26 via the first rack and pinion mechanism 27 including the first pinion shaft 25 and the rack shaft 26. The reciprocating linear motion is transmitted to the left and right steered wheels 29 via tie rods 28 respectively connected to both ends of the rack shaft 26, whereby the steered angle of the steered wheels 29 changes.
アシスト機構30は、アシスト力の発生源であるモータ31、モータ31に連結されるウォームシャフト32、ウォームシャフト32と噛み合うウォームホイール33、およびウォームホイール33と一体的に回転する第2ピニオンシャフト34、およびモータ31を制御するECU40を備えている。第2ピニオンシャフト34の下端部はラックシャフト26(正確にはそのラック歯26b)に噛合っている。したがって、第2ピニオンシャフト34の回転運動は、第2ピニオンシャフト34およびラックシャフト26からなる第2ラックアンドピニオン機構27aを介してラックシャフト26の軸方向の往復直線運動に変換される。すなわち、モータ31によりラックシャフト26の軸方向のアシスト力が付与されることにより、運転者のステアリング操作は補助される。ECU40は、たとえばアシスト機構30の構成要素を収容するハウジングに設けられ、トルクセンサ50の検出結果に基づいてモータ31を制御する。 The assist mechanism 30 includes a motor 31 that is a source of assist force, a worm shaft 32 coupled to the motor 31, a worm wheel 33 that meshes with the worm shaft 32, and a second pinion shaft 34 that rotates integrally with the worm wheel 33, And an ECU 40 for controlling the motor 31. The lower end portion of the second pinion shaft 34 meshes with the rack shaft 26 (more precisely, the rack teeth 26b). Therefore, the rotational motion of the second pinion shaft 34 is converted into a reciprocating linear motion in the axial direction of the rack shaft 26 via the second rack and pinion mechanism 27 a including the second pinion shaft 34 and the rack shaft 26. That is, the steering operation of the driver is assisted by applying an assist force in the axial direction of the rack shaft 26 by the motor 31. The ECU 40 is provided, for example, in a housing that houses components of the assist mechanism 30 and controls the motor 31 based on the detection result of the torque sensor 50.
トルクセンサ50は、コラムシャフト23に設けられている。トルクセンサ50は、運転者のステアリング操作に伴いステアリングシャフト22に付与される操舵トルクτを検出する。 The torque sensor 50 is provided on the column shaft 23. The torque sensor 50 detects a steering torque τ applied to the steering shaft 22 in accordance with the driver's steering operation.
図2(a)に示すように、コラムシャフト23は、ステアリングホイール21側のインプットシャフト23aと、インターミディエイトシャフト24側のロアシャフト23bとを、トーションバー23cの両端に接続した構造からなる。インプットシャフト23aおよびロアシャフト23bはそれぞれ一端が開口した中空状の円筒をなしている。インプットシャフト23aおよびロアシャフト23bはそれぞれ中空部23ah,23bhを有している。これら中空部23ah,23bhは、インプットシャフト23aおよびロアシャフト23bの一端に開放されている。また、トーションバー23cは中実状の棒からなる。インプットシャフト23aの内径はトーションバー23cの外径よりわずかに大きく設定され、インプットシャフト23aの外径はロアシャフト23bの中空部23bhの内径よりわずかに小さく設定されている。ロアシャフト23bの中空部23bhにはトーションバー23cが挿入されている。トーションバー23cは、中空部23bhの内底面に固定されている。なお、トーションバー23cは、ロアシャフト23bと同軸である。インプットシャフト23aの中空部23ah側の端部が、ロアシャフト23bの中空部23bhに挿入されることにより、トーションバー23cはインプットシャフト23aの中空部23ahに挿入されている。ただし、インプットシャフト23aはロアシャフト23bに完全には挿入されず、インプットシャフト23aとロアシャフト23b(中空部23bhの内底面)との間には、それらの軸方向において隙間23fが存在する。また、そのときトーションバー23cとインプットシャフト23a(中空部23ah)との間には、それらの軸方向において隙間23gが存在する。隙間23fおよび隙間23gは、インプットシャフト23aをロアシャフト23bに挿入するためのスペースである。インプットシャフト23aの外周面はロアシャフト23bの内周面と接触している。トーションバー23cの外周面はインプットシャフト23aの内周面と接触している。インプットシャフト23aはロアシャフト23bに対して相対的に回転する。 As shown in FIG. 2A, the column shaft 23 has a structure in which an input shaft 23a on the steering wheel 21 side and a lower shaft 23b on the intermediate shaft 24 side are connected to both ends of the torsion bar 23c. Each of the input shaft 23a and the lower shaft 23b has a hollow cylindrical shape with one end opened. The input shaft 23a and the lower shaft 23b have hollow portions 23ah and 23bh, respectively. These hollow portions 23ah and 23bh are opened to one end of the input shaft 23a and the lower shaft 23b. The torsion bar 23c is a solid bar. The inner diameter of the input shaft 23a is set slightly larger than the outer diameter of the torsion bar 23c, and the outer diameter of the input shaft 23a is set slightly smaller than the inner diameter of the hollow portion 23bh of the lower shaft 23b. A torsion bar 23c is inserted into the hollow portion 23bh of the lower shaft 23b. The torsion bar 23c is fixed to the inner bottom surface of the hollow portion 23bh. The torsion bar 23c is coaxial with the lower shaft 23b. The end of the input shaft 23a on the hollow portion 23ah side is inserted into the hollow portion 23bh of the lower shaft 23b, whereby the torsion bar 23c is inserted into the hollow portion 23ah of the input shaft 23a. However, the input shaft 23a is not completely inserted into the lower shaft 23b, and a gap 23f exists in the axial direction between the input shaft 23a and the lower shaft 23b (the inner bottom surface of the hollow portion 23bh). At that time, a gap 23g exists between the torsion bar 23c and the input shaft 23a (hollow portion 23ah) in the axial direction. The gap 23f and the gap 23g are spaces for inserting the input shaft 23a into the lower shaft 23b. The outer peripheral surface of the input shaft 23a is in contact with the inner peripheral surface of the lower shaft 23b. The outer peripheral surface of the torsion bar 23c is in contact with the inner peripheral surface of the input shaft 23a. The input shaft 23a rotates relative to the lower shaft 23b.
図2(b)に示すように、インプットシャフト23aおよびトーションバー23cはたとえば金属製のピン23dによって固定されている。ピン23dは、インプットシャフト23aとトーションバー23cとをそれらの半径方向(軸mに垂直な方向)に貫通するピン孔23hに圧入されている。ピン23dによってインプットシャフト23aの軸m方向の移動が規制される。インプットシャフト23aの内周面において、ピン孔23hの開口付近には、凹部23eが設けられている。凹部23eは軸m方向における中空部23bhに対するインプットシャフト23aの挿入方向と反対側に(図中の右側)に設けることが好ましい。凹部23eは、インプットシャフト23aに対してロアシャフト23bへ向けた荷重Pが作用した際に、ピン23dが折れ曲がるためのスペースとして働く。凹部23eの形状は、たとえば曲面が設定される。 As shown in FIG. 2B, the input shaft 23a and the torsion bar 23c are fixed by, for example, metal pins 23d. The pin 23d is press-fitted into a pin hole 23h that passes through the input shaft 23a and the torsion bar 23c in the radial direction (direction perpendicular to the axis m). The movement of the input shaft 23a in the axis m direction is restricted by the pin 23d. On the inner peripheral surface of the input shaft 23a, a recess 23e is provided near the opening of the pin hole 23h. The recess 23e is preferably provided on the opposite side to the insertion direction of the input shaft 23a with respect to the hollow portion 23bh in the axis m direction (right side in the figure). The recess 23e serves as a space for the pin 23d to bend when a load P directed to the lower shaft 23b is applied to the input shaft 23a. For example, a curved surface is set as the shape of the recess 23e.
図2(a)に示すように、インプットシャフト23aの外周面には、N極およびS極の各磁極が周方向に交互に配置される円筒状の多極磁石51が設けられている。多極磁石51はインプットシャフト23aの外周面に圧入状態で固定されている。また、インプットシャフト23aの外周面には円筒状の第1回転ヨーク52が、ロアシャフト23bの外周面には円筒状の第2回転ヨーク53が圧入状態で固定されている。第1回転ヨーク52と第2回転ヨーク53は、多極磁石51を軸m方向において挟むように、かつ隙間を空けて互いに対向して設けられている。そのため、多極磁石51、第1回転ヨーク52はインプットシャフト23aと一体回転する。第2回転ヨーク53はロアシャフト23bと一体となって回転する。ロアシャフト23bおよび第2回転ヨーク53は、多極磁石51に対して摺動回転する。 As shown in FIG. 2A, a cylindrical multipolar magnet 51 in which the magnetic poles of the N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction is provided on the outer peripheral surface of the input shaft 23a. The multipolar magnet 51 is fixed to the outer peripheral surface of the input shaft 23a in a press-fitted state. A cylindrical first rotary yoke 52 is fixed to the outer peripheral surface of the input shaft 23a, and a cylindrical second rotary yoke 53 is fixed to the outer peripheral surface of the lower shaft 23b in a press-fit state. The first rotating yoke 52 and the second rotating yoke 53 are provided so as to face each other with a gap therebetween so as to sandwich the multipolar magnet 51 in the axis m direction. Therefore, the multipolar magnet 51 and the first rotating yoke 52 rotate integrally with the input shaft 23a. The second rotating yoke 53 rotates integrally with the lower shaft 23b. The lower shaft 23 b and the second rotating yoke 53 are slidably rotated with respect to the multipolar magnet 51.
第1回転ヨーク52の外周面に対してわずかな隙間(エアギャップ)を隔てて円筒状の第1固定ヨーク54が設けられ、第2回転ヨーク53の外周面に対してわずかな隙間(エアギャップ)を隔てて円筒状の第2固定ヨーク55が設けられている。第1および第2固定ヨーク54,55は軸m方向において互いに対向している。第1固定ヨーク54および第2固定ヨーク55は、たとえば図示しないセンサハウジングに設けられる。そして、第1固定ヨーク54と第2固定ヨーク55の間(正確には、それらの外周面に設けられた2つの突片の間)には、磁気検出素子(センサ素子)の一例としてのホール素子56が設けられている。ホール素子56の検出対象はインプットシャフト23aとロアシャフト23bとの相対的な回転変位に対応して磁束密度を変化させる第1および第2回転ヨーク52,53である。 A cylindrical first fixed yoke 54 is provided with a slight gap (air gap) with respect to the outer peripheral surface of the first rotating yoke 52, and a slight gap (air gap) with respect to the outer peripheral surface of the second rotating yoke 53. A cylindrical second fixed yoke 55 is provided at a distance. The first and second fixed yokes 54 and 55 face each other in the direction of the axis m. The first fixed yoke 54 and the second fixed yoke 55 are provided, for example, in a sensor housing (not shown). A hole as an example of a magnetic detection element (sensor element) is provided between the first fixed yoke 54 and the second fixed yoke 55 (more precisely, between two projecting pieces provided on the outer peripheral surface thereof). An element 56 is provided. The detection target of the hall element 56 is the first and second rotary yokes 52 and 53 that change the magnetic flux density in accordance with the relative rotational displacement between the input shaft 23a and the lower shaft 23b.
以上、説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置の作用について説明する。
ステアリングホイール21が回転操作されると、インプットシャフト23aに操舵トルクτが作用する。操舵トルクτがトーションバー23cを介してインプットシャフト23aからロアシャフト23bに伝達される際に、トーションバー23cには捩れ変形が生じる。インプットシャフト23aとロアシャフト23bとの間に相対的な回転変位が生じると、第1および第2回転ヨーク52,53と多極磁石51の位置関係が変化し、第1および第2ヨーク54,55へ作用する磁束密度も変化する。そのため、ホール素子56へ作用する磁束密度も変化するので、作用する磁束密度に対応してホール素子56から出力されるホール電圧が変化する。ホール電圧からECU40はトーションバー23cの捩れ角を演算する。
The operation of the electric power steering device of the present embodiment described above will be described.
When the steering wheel 21 is rotated, a steering torque τ acts on the input shaft 23a. When the steering torque τ is transmitted from the input shaft 23a to the lower shaft 23b via the torsion bar 23c, torsional deformation occurs in the torsion bar 23c. When a relative rotational displacement occurs between the input shaft 23a and the lower shaft 23b, the positional relationship between the first and second rotating yokes 52 and 53 and the multipolar magnet 51 changes, and the first and second yokes 54, The magnetic flux density acting on 55 also changes. Therefore, since the magnetic flux density acting on the Hall element 56 also changes, the Hall voltage output from the Hall element 56 changes corresponding to the acting magnetic flux density. From the hall voltage, the ECU 40 calculates the torsion angle of the torsion bar 23c.
インプットシャフト23aとロアシャフト23bとの回転変位に対応して多極磁石51から第1および第2回転ヨーク52,53に付与される磁束密度は、第1および第2回転ヨーク52,53からわずかに隔てて配置されている第1および第2固定ヨーク54,55へとエアギャップがほとんどない状態で作用する。 Corresponding to the rotational displacement of the input shaft 23a and the lower shaft 23b, the magnetic flux density applied from the multipolar magnet 51 to the first and second rotary yokes 52, 53 is slightly lower than that of the first and second rotary yokes 52, 53. The first and second fixed yokes 54 and 55 arranged apart from each other act with almost no air gap.
ここで、たとえばロアシャフト23bとホール素子56との間にインプットシャフト23aが入る構成を採用することも考えられるところ、この場合には第1および第2回転ヨーク52,53と第1および第2固定ヨーク54,55との間に、インプットシャフト23aの厚み分だけエアギャップを設ける必要がある。この点、本実施形態では、インプットシャフト23aの厚みによるエアギャップは存在しない。そのため、第1および第2固定ヨーク54,55の間に設けられているホール素子56には、エアギャップがほとんどない状態で第1および第2回転ヨーク52,53で生じた磁束密度が作用する。そのため、トーションバー23cの捩れ角を精度よく検出することができる。 Here, for example, a configuration in which the input shaft 23a is inserted between the lower shaft 23b and the hall element 56 may be adopted. In this case, the first and second rotary yokes 52 and 53 and the first and second It is necessary to provide an air gap between the fixed yokes 54 and 55 by the thickness of the input shaft 23a. In this regard, in the present embodiment, there is no air gap due to the thickness of the input shaft 23a. Therefore, the magnetic flux density generated in the first and second rotating yokes 52 and 53 acts on the Hall element 56 provided between the first and second fixed yokes 54 and 55 with almost no air gap. . Therefore, the torsion angle of the torsion bar 23c can be detected with high accuracy.
特にセンサ素子として磁気検出素子を用いる場合に、エアギャップが小さいことは重要である。磁気検出素子が検出する物理量である磁束密度は、距離の2乗に反比例するためである。検出対象との距離が離れてしまうと、より小さな磁束密度の変化を検出しなければならなくなる。そのため、ノイズなどで磁束密度にある誤差が加わった場合には、磁気検出素子の検出結果へのノイズの影響はより大きくなる。 In particular, when a magnetic detection element is used as the sensor element, it is important that the air gap is small. This is because the magnetic flux density, which is a physical quantity detected by the magnetic detection element, is inversely proportional to the square of the distance. If the distance to the detection target is increased, a smaller change in magnetic flux density must be detected. Therefore, when an error in the magnetic flux density is added due to noise or the like, the influence of noise on the detection result of the magnetic detection element becomes larger.
たとえば車両が前方の障害物と衝突すると、その反作用として車両の運転者を前方へ押し出す力が作用する。そのため、車両の運転者がステアリングホイール21に衝突する、いわゆる2次衝突が発生する。2次衝突により、ステアリングホイール21に荷重Pが作用したのち、インプットシャフト23aへ荷重Pが作用する。 For example, when the vehicle collides with an obstacle in front, a force that pushes the driver of the vehicle forward acts as a reaction. For this reason, a so-called secondary collision occurs in which the driver of the vehicle collides with the steering wheel 21. Due to the secondary collision, the load P acts on the steering wheel 21, and then the load P acts on the input shaft 23a.
トーションバー23cはロアシャフト23bに固定されており、ロアシャフト23bはインターミディエイトシャフト24および第1ピニオンシャフト25を介してラックハウジング26cに支持されている。このため、基本的にロアシャフト23bの位置は変化しない。そのため、図2(b)に示すように、2次衝突などによって荷重Pがインプットシャフト23aに作用した場合、インプットシャフト23aとトーションバー23cを固定しているピン23dにはせん断応力が作用する。荷重Pが一定以上であるとき、ピン23dは破壊される。インプットシャフト23aに設けられた凹部23eにより、せん断応力が作用したときに、ピン23dは壊れやすい。この凹部23eは荷重Pが作用したときに、ピン23dが変形することのできるスペースとして働く。凹部23eが設けられているためその部分にはインプットシャフト23aの中実部分が存在しないので、荷重Pが作用したときにピン23dはインプットシャフト23aを押しのけて変形しなくてよい。そのため、凹部23eを設けない場合よりもピン23dを折れやすくすることができる。荷重Pが作用したときにピン23dが壊れるように凹部23eの形状を設定することにより、衝撃吸収し始める荷重Pをコントロールすることができる。 The torsion bar 23c is fixed to the lower shaft 23b, and the lower shaft 23b is supported by the rack housing 26c via the intermediate shaft 24 and the first pinion shaft 25. For this reason, the position of the lower shaft 23b basically does not change. Therefore, as shown in FIG. 2B, when a load P acts on the input shaft 23a due to a secondary collision or the like, a shear stress acts on the pin 23d that fixes the input shaft 23a and the torsion bar 23c. When the load P is above a certain level, the pin 23d is destroyed. The pin 23d is easily broken when a shearing stress is applied by the recess 23e provided in the input shaft 23a. The recess 23e functions as a space where the pin 23d can be deformed when the load P is applied. Since the concave portion 23e is provided, the solid portion of the input shaft 23a does not exist in that portion. Therefore, the pin 23d does not have to be deformed by pushing the input shaft 23a when the load P is applied. Therefore, the pin 23d can be easily broken compared with the case where the recess 23e is not provided. By setting the shape of the recess 23e so that the pin 23d is broken when the load P is applied, the load P at which shock absorption starts can be controlled.
そのため、通常時はピン23dによって規制されていたインプットシャフト23aの軸m方向の移動は、ピン23dが破壊されることによって可能となる。さらに、隙間23fおよび隙間23gが形成されているため、インプットシャフト23aが軸m方向に伸縮するスペースも確保されている。そのため2次衝突時に一定以上の荷重Pが作用した場合には、図2(c)に示すように、インプットシャフト23aはロアシャフト23bの内部に進入する。 Therefore, the movement of the input shaft 23a in the direction of the axis m, which is normally restricted by the pin 23d, can be performed by breaking the pin 23d. Further, since the gap 23f and the gap 23g are formed, a space for the input shaft 23a to expand and contract in the direction of the axis m is also secured. For this reason, when a load P exceeding a certain level is applied during the secondary collision, the input shaft 23a enters the lower shaft 23b as shown in FIG. 2 (c).
このとき、トーションバー23cは、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入される際のガイドとしても働き、インプットシャフト23aは隙間23fへと円滑に挿入される。インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入されることに伴い、インプットシャフト23aの外周面とロアシャフト23bの内周面との間には摩擦力が生じる。また、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入されることに伴い、インプットシャフト23aの内周面とトーションバー23cの外周面との間にも摩擦力が生じる。これらの摩擦力は、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入されるのを妨げる方向に作用する。そのため、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入されるにつれて、インプットシャフト23aに作用する荷重Pは低減(減衰)されて、運転者への負荷(衝撃の反作用として作用する荷重)が軽減される。 At this time, the torsion bar 23c also functions as a guide when the input shaft 23a is inserted into the lower shaft 23b, and the input shaft 23a is smoothly inserted into the gap 23f. As the input shaft 23a is inserted into the lower shaft 23b, a frictional force is generated between the outer peripheral surface of the input shaft 23a and the inner peripheral surface of the lower shaft 23b. As the input shaft 23a is inserted into the lower shaft 23b, a frictional force is also generated between the inner peripheral surface of the input shaft 23a and the outer peripheral surface of the torsion bar 23c. These frictional forces act in a direction that prevents the input shaft 23a from being inserted into the lower shaft 23b. Therefore, as the input shaft 23a is inserted into the lower shaft 23b, the load P acting on the input shaft 23a is reduced (damped), and the load on the driver (load acting as an impact reaction) is reduced.
さらに、多極磁石51によっても荷重Pを軽減することが期待できる。インプットシャフト23aに荷重Pが作用した際、多極磁石51の軸m方向への移動はロアシャフト23bによって規制される。このため、インプットシャフト23aは多極磁石51の内周面に対して摺動しながらロアシャフト23bに進入する。ピン23dが壊れてインプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入されはじめると、多極磁石51とインプットシャフト23aとの間には摩擦力が生じる。この摩擦力も、インプットシャフト23aの挿入を妨げる方向に作用する。図2(c)に示すようにインプットシャフト23aは、インプットシャフト23aがロアシャフト23bの底面に衝突するまでに停止することが好ましい。 Furthermore, it can be expected that the load P is reduced by the multipolar magnet 51. When the load P acts on the input shaft 23a, the movement of the multipolar magnet 51 in the direction of the axis m is restricted by the lower shaft 23b. For this reason, the input shaft 23 a enters the lower shaft 23 b while sliding with respect to the inner peripheral surface of the multipolar magnet 51. When the pin 23d is broken and the input shaft 23a starts to be inserted into the lower shaft 23b, a frictional force is generated between the multipolar magnet 51 and the input shaft 23a. This frictional force also acts in a direction that prevents insertion of the input shaft 23a. As shown in FIG. 2C, the input shaft 23a is preferably stopped before the input shaft 23a collides with the bottom surface of the lower shaft 23b.
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
(1)センサ素子と検出対象であるロアシャフトの間にインプットシャフトの肉厚分のエアギャップが存在する従来の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置と比べて、エアギャップをより小さく設定することが可能となる。従来の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置であれば、インプットシャフト23aの厚み分だけエアギャップが大きくなる。エアギャップは小さく設定するほど、磁束密度は減衰せずにホール素子等の磁気検出素子に作用する。このため、検出精度をより向上させることができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The air gap can be set smaller than that of a conventional shock absorbing electric power steering device in which an air gap corresponding to the thickness of the input shaft exists between the sensor element and the lower shaft to be detected. It becomes. In the case of a conventional shock absorbing electric power steering device, the air gap is increased by the thickness of the input shaft 23a. As the air gap is set smaller, the magnetic flux density is not attenuated and acts on a magnetic detection element such as a Hall element. For this reason, detection accuracy can be further improved.
(2)一定以上の荷重Pが作用した際に、ピン23dが壊れることにより、インプットシャフト23aはロアシャフト23bに挿入することができるようになる。インプットシャフト23aが挿入されることにより、衝撃吸収するためのストロークをより長く確保することができる。また、一定の衝撃吸収ストロークを確保するために別個に衝撃吸収機構を設けなくてもよいため、ステアリングシャフト22の長さを短く設定することができ、EPS10を小型化することができる。そのため、車両スペースをより有効に活用することができる。 (2) When the load P exceeding a certain level is applied, the pin 23d is broken, whereby the input shaft 23a can be inserted into the lower shaft 23b. By inserting the input shaft 23a, it is possible to secure a longer stroke for absorbing the impact. Further, since it is not necessary to provide a separate shock absorbing mechanism in order to ensure a constant shock absorbing stroke, the length of the steering shaft 22 can be set short, and the EPS 10 can be downsized. Therefore, the vehicle space can be utilized more effectively.
(3)衝撃吸収ストローク中に作用するインプットシャフト23aとロアシャフト23bの間に作用する摩擦力により、2次衝突による衝撃を吸収することができる。さらに、多極磁石51とインプットシャフト23aの間に作用する摩擦力により、2次衝突による衝撃を吸収することができる。そのため、運転者へと作用する負荷をより軽減することができる。 (3) The impact caused by the secondary collision can be absorbed by the frictional force acting between the input shaft 23a and the lower shaft 23b acting during the shock absorbing stroke. Furthermore, the impact caused by the secondary collision can be absorbed by the frictional force acting between the multipolar magnet 51 and the input shaft 23a. Therefore, the load acting on the driver can be further reduced.
<第2の実施形態>
次に、電動パワーステアリング装置の第2実施形態について説明する。ここでは、第1実施形態との違いを中心に説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the electric power steering device will be described. Here, the difference from the first embodiment will be mainly described.
図3に示すように、一例として、ロアシャフト23bにおける中空部23bhには、テーパ面60が設けられている。テーパ面60は、ロアシャフト23bにおける中空部23bhの開口端面から中空部23bhの内底面へ向けた一定の範囲にわたって設けられている。テーパ面60は中空部23bhの内底面に向かうにつれて縮径する。一定の範囲にあるテーパ面60を除いたロアシャフト23bの内径は、インプットシャフト23aの外径よりわずかに大きく設定される。インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入される際には、インプットシャフト23aの外周面とロアシャフト23bの内周面は互いに摺動する。ピン23dによってインプットシャフト23aがトーションバー23cに固定されている状態においては、インプットシャフト23aはロアシャフト23bに接触しないようにテーパ面60の軸mに対する傾斜角度が設定されている。 As shown in FIG. 3, as an example, a tapered surface 60 is provided in the hollow portion 23bh of the lower shaft 23b. The tapered surface 60 is provided over a certain range from the open end surface of the hollow portion 23bh to the inner bottom surface of the hollow portion 23bh in the lower shaft 23b. The taper surface 60 decreases in diameter toward the inner bottom surface of the hollow portion 23bh. The inner diameter of the lower shaft 23b excluding the tapered surface 60 in a certain range is set slightly larger than the outer diameter of the input shaft 23a. When the input shaft 23a is inserted into the lower shaft 23b, the outer peripheral surface of the input shaft 23a and the inner peripheral surface of the lower shaft 23b slide with each other. In a state where the input shaft 23a is fixed to the torsion bar 23c by the pin 23d, the inclination angle of the tapered surface 60 with respect to the axis m is set so that the input shaft 23a does not contact the lower shaft 23b.
次に本実施形態の作用について説明する。なお、第1実施形態と同じ作用については省略する。
テーパ面60が設けられていることにより、ピン23dをせん断破壊する荷重Pがインプットシャフト23aに加わるまでは、インプットシャフト23aはロアシャフト23bとは接触しない状態に維持される。2次衝突により荷重Pがインプットシャフト23aに作用してピン23dが破壊されたとき、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに押し込まれる。インプットシャフト23aにがたつきなどが存在する場合には、インプットシャフト23aはテーパ面60と当接する。この場合、インプットシャフト23aはテーパ面60により案内されることにより、円滑に中空部23bhに挿入される。
Next, the operation of this embodiment will be described. In addition, about the same effect | action as 1st Embodiment, it abbreviate | omits.
By providing the tapered surface 60, the input shaft 23a is maintained in a state of not contacting the lower shaft 23b until a load P that shears and breaks the pin 23d is applied to the input shaft 23a. When the load P acts on the input shaft 23a due to the secondary collision and the pin 23d is broken, the input shaft 23a is pushed into the lower shaft 23b. When the input shaft 23a has rattling or the like, the input shaft 23a contacts the tapered surface 60. In this case, the input shaft 23a is smoothly inserted into the hollow portion 23bh by being guided by the tapered surface 60.
インプットシャフト23aが中空部23bhに挿入されることに伴い、インプットシャフト23aの外周面とロアシャフト23bの内周面との間で生じる摩擦力、およびインプットシャフト23aの内周面とトーションバー23cの外周面との間で生じる摩擦力により2次衝突に伴う衝撃が吸収される。 As the input shaft 23a is inserted into the hollow portion 23bh, the frictional force generated between the outer peripheral surface of the input shaft 23a and the inner peripheral surface of the lower shaft 23b, and the inner peripheral surface of the input shaft 23a and the torsion bar 23c The impact caused by the secondary collision is absorbed by the frictional force generated between the outer peripheral surface and the outer peripheral surface.
次に本実施形態の効果について説明する。
(1)インプットシャフト23aとロアシャフト23bの接触する位置やテーパ面60の勾配などを調整することにより、衝撃を吸収し始める位置をコントロールすることができる。さらに、テーパ面60は、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに押し込まれる際のガイドとしての役割を果たすことが期待できる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
(1) By adjusting the position where the input shaft 23a and the lower shaft 23b are in contact with each other, the gradient of the tapered surface 60, and the like, it is possible to control the position where the impact is to be absorbed. Further, the tapered surface 60 can be expected to serve as a guide when the input shaft 23a is pushed into the lower shaft 23b.
<第3の実施形態>
次に電動パワーステアリング装置の第3実施形態の構成について説明する。
図4に示すように、隙間23fは流体としてのガスで満たされている。ロアシャフト23bの周壁には安全弁61が設けられている。安全弁61はロアシャフト23bの内周面と外周面を貫通するように設けられている。隙間23fが一定の圧力より低いときには安全弁61は閉じるため、ロアシャフト23bの内周面と外周面の間でガスの出入りはない。そのため、隙間23fと外部とでガスは出入りしない。また、隙間23fが一定以上の圧力のときには、安全弁61は開放される。これにより、隙間23fの内部のガスが外部へ放出されて、隙間23fの圧力が下がる。安全弁61が開放されて隙間23fの一定の圧力より低くなると、安全弁61は閉じるため、隙間23fからガスが外部へ放出されることが規制される。
<Third Embodiment>
Next, the structure of 3rd Embodiment of an electric power steering apparatus is demonstrated.
As shown in FIG. 4, the gap 23f is filled with a gas as a fluid. A safety valve 61 is provided on the peripheral wall of the lower shaft 23b. The safety valve 61 is provided so as to penetrate the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the lower shaft 23b. When the clearance 23f is lower than a certain pressure, the safety valve 61 is closed, so that no gas enters and exits between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the lower shaft 23b. Therefore, gas does not enter and exit between the gap 23f and the outside. In addition, when the gap 23f is at a certain pressure or higher, the safety valve 61 is opened. As a result, the gas inside the gap 23f is released to the outside, and the pressure in the gap 23f decreases. When the safety valve 61 is opened and becomes lower than a certain pressure in the gap 23f, the safety valve 61 is closed, so that the release of gas from the gap 23f is restricted.
インプットシャフト23aの外周面とロアシャフト23bの内周面とは十分に接触しており、隙間23fは密封されている。インプットシャフト23aの外周面と、ロアシャフト23bの内周面との間に何らかの密封装置を設けてもよい。そのため、隙間23fの内部と外部のガスの出入りは安全弁61のみでなされる。 The outer peripheral surface of the input shaft 23a and the inner peripheral surface of the lower shaft 23b are in sufficient contact, and the gap 23f is sealed. A certain sealing device may be provided between the outer peripheral surface of the input shaft 23a and the inner peripheral surface of the lower shaft 23b. For this reason, the gas inside and outside the gap 23f enters and exits only by the safety valve 61.
次に本実施形態の作用について説明する。
2次衝突によりピン23dがせん断破壊される荷重Pが作用すると、インプットシャフト23aはロアシャフト23bに押し込まれ始める。隙間23fのガスは圧縮されるため、隙間23fの圧力は高くなる。このとき、隙間23fの圧力は、ガスの圧縮を妨げる方向に働くため、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入するのを妨げる方向に働く。その結果、隙間23fに充填されたガスが圧縮されることにより、衝撃荷重が減衰あるいは吸収される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the load P at which the pin 23d is sheared and broken by the secondary collision acts, the input shaft 23a starts to be pushed into the lower shaft 23b. Since the gas in the gap 23f is compressed, the pressure in the gap 23f increases. At this time, the pressure in the gap 23f acts in a direction that prevents gas compression, and thus acts in a direction that prevents the input shaft 23a from being inserted into the lower shaft 23b. As a result, the gas filled in the gap 23f is compressed, so that the impact load is attenuated or absorbed.
さらに、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに押し込まれることにより、隙間23fに充填されたガスが大きく圧縮されると、隙間23fでの圧力が高まるおそれがある。隙間23fでの圧力が高まりすぎると、それ以上インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入されなくなるおそれがある。その結果、隙間23fの衝撃吸収ストロークを十分に活かして衝撃を吸収することができない。しかし、隙間23fが一定の圧力以上になると、安全弁61が開くことにより、隙間23fに充填されているガスは外部に放出される。そのため、インプットシャフト23aの隙間23fでの衝撃吸収ストロークを十分に確保することができる。 Furthermore, if the gas filled in the gap 23f is greatly compressed by the input shaft 23a being pushed into the lower shaft 23b, the pressure in the gap 23f may increase. If the pressure in the gap 23f is too high, the input shaft 23a may not be inserted into the lower shaft 23b any more. As a result, the shock cannot be absorbed by fully utilizing the shock absorbing stroke of the gap 23f. However, when the gap 23f reaches a certain pressure or higher, the safety valve 61 is opened, and the gas filled in the gap 23f is released to the outside. Therefore, it is possible to ensure a sufficient shock absorbing stroke in the gap 23f of the input shaft 23a.
次に本実施形態の効果について説明する。
(1)ガスが圧縮されるときに生じる反発力により、インプットシャフト23aがロアシャフト23bへ押し込まれることが抑制される。そのため、ガスが圧縮されることにより、衝撃荷重は減衰あるいは吸収される。
Next, the effect of this embodiment will be described.
(1) The repulsive force generated when the gas is compressed prevents the input shaft 23a from being pushed into the lower shaft 23b. Therefore, the impact load is attenuated or absorbed by the gas being compressed.
(2)隙間23fのガスが十分に圧縮されることにより、隙間23fが一定の圧力以上になると、安全弁61により隙間23fの圧力を下げることができる。そのため、隙間23fでのインプットシャフト23aの衝撃吸収ストロークを十分に確保することができる。 (2) When the gas in the gap 23f is sufficiently compressed so that the gap 23f becomes a certain pressure or higher, the pressure of the gap 23f can be lowered by the safety valve 61. Therefore, it is possible to sufficiently ensure the shock absorbing stroke of the input shaft 23a in the gap 23f.
<第4の実施形態>
次に第4実施形態の構成について説明する。本例は、テレスコ機能を持たせた点で第1実施形態と異なる。
<Fourth Embodiment>
Next, the configuration of the fourth embodiment will be described. This example differs from the first embodiment in that it has a telescopic function.
図5(a)に示すように、インプットシャフト23aに設けられた隙間23gには、スプリング62が設けられている。スプリング62は軸m方向に沿って設けられ、スプリング62の両端はそれぞれインプットシャフト23a(中空部23ahの内底面)とトーションバー23cに接続されている。スプリング62の径は、中空部23ahの内径より小さく設定されている。また、インプットシャフト23aとロアシャフト23bとの間に設けられた隙間23fには、スプリング63が設けられている。スプリング63は軸m方向に沿って設けられ、スプリング63の両端はそれぞれインプットシャフト23a(中空部23ahの内底面)とロアシャフト23bに接続されている。スプリング63の径は、トーションバー23cの外径より大きく、中空部23bhの内径より小さく設定されている。 As shown in FIG. 5A, a spring 62 is provided in the gap 23g provided in the input shaft 23a. The springs 62 are provided along the direction of the axis m, and both ends of the springs 62 are connected to the input shaft 23a (the inner bottom surface of the hollow portion 23ah) and the torsion bar 23c, respectively. The diameter of the spring 62 is set smaller than the inner diameter of the hollow portion 23ah. A spring 63 is provided in a gap 23f provided between the input shaft 23a and the lower shaft 23b. The spring 63 is provided along the direction of the axis m, and both ends of the spring 63 are connected to the input shaft 23a (the inner bottom surface of the hollow portion 23ah) and the lower shaft 23b, respectively. The diameter of the spring 63 is set larger than the outer diameter of the torsion bar 23c and smaller than the inner diameter of the hollow portion 23bh.
インプットシャフト23aの外周面とロアシャフト23bの内周面は接触しているが、それらの間の摩擦抵抗はなるべく小さく設定されることが好ましい。また、第1実施形態では、多極磁石51はインプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入されるときに、その挿入を妨げる方向に摩擦力を作用させる効果があったが、本実施形態の多極磁石51はインプットシャフト23aとの間にほとんど摩擦力が作用しないように、わずかにインプットシャフト23aから離して設けられている。 Although the outer peripheral surface of the input shaft 23a and the inner peripheral surface of the lower shaft 23b are in contact with each other, it is preferable that the frictional resistance between them is set as small as possible. In the first embodiment, when the input shaft 23a is inserted into the lower shaft 23b, the multipolar magnet 51 has an effect of applying a frictional force in a direction that prevents the input shaft 23a from being inserted. The magnet 51 is provided slightly apart from the input shaft 23a so that almost no frictional force acts between the magnet 51 and the input shaft 23a.
また、インプットシャフト23aおよびトーションバー23cは軸mに垂直な方向に設けられたピン64によって固定されている。ロアシャフト23bには複数の孔部65が軸m方向に沿って設けられている。孔部65はロアシャフト23bの半径方向において貫通している。インプットシャフト23aには複数の孔部66が軸m方向に沿って設けられている。孔部66はインプットシャフト23aの半径方向において貫通している。トーションバー23cには複数の孔部67が軸m方向に沿って設けられている。孔部67はトーションバー23cの半径方向において貫通している。各孔部65〜67の軸m方向におけるピッチ(配置間隔)は同じである。ロアシャフト23bに対するインプットシャフト23aの挿入深さを調節することにより、各孔部65〜67は軸mに垂直な方向において一直線に並ぶ。ピン64は軸m方向において一致する孔部65〜67に挿入される。ピン64を挿入する位置を調節することで、インプットシャフト23aとトーションバー23cが固定される位置を調節することができる。 The input shaft 23a and the torsion bar 23c are fixed by pins 64 provided in a direction perpendicular to the axis m. The lower shaft 23b is provided with a plurality of holes 65 along the direction of the axis m. The hole 65 penetrates in the radial direction of the lower shaft 23b. The input shaft 23a is provided with a plurality of holes 66 along the direction of the axis m. The hole 66 penetrates in the radial direction of the input shaft 23a. The torsion bar 23c is provided with a plurality of holes 67 along the axis m direction. The hole 67 penetrates in the radial direction of the torsion bar 23c. The pitches (arrangement intervals) in the direction of the axis m of the holes 65 to 67 are the same. By adjusting the insertion depth of the input shaft 23a with respect to the lower shaft 23b, the holes 65 to 67 are aligned in a direction perpendicular to the axis m. The pin 64 is inserted into the holes 65 to 67 that coincide in the direction of the axis m. By adjusting the position where the pin 64 is inserted, the position where the input shaft 23a and the torsion bar 23c are fixed can be adjusted.
次に本実施形態の作用について説明する。
運転者とステアリングホイール21の位置が近すぎるときに、運転者はピン64を取り外してステアリングホイール21を軸m方向の奥側(ロアシャフト23b側)へ向けて、一定の力を加えて押し込めばよい。インプットシャフト23aはスプリング63の弾性力に抗してロアシャフト23bに押し込まれる。インプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入される際には、スプリング63の弾性力によりインプットシャフト23aが急激に挿入されることが抑制される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the driver and the steering wheel 21 are too close to each other, the driver removes the pin 64 and directs the steering wheel 21 toward the back side in the direction of the axis m (the lower shaft 23b side) with a certain force applied. Good. The input shaft 23 a is pushed into the lower shaft 23 b against the elastic force of the spring 63. When the input shaft 23a is inserted into the lower shaft 23b, the sudden insertion of the input shaft 23a due to the elastic force of the spring 63 is suppressed.
運転者とステアリングホイール21の位置が遠すぎるとき、運転者はピン64を取り外してステアリングホイール21を軸m方向の手前側(運転者側)へ向けて、一定の力を加えて引き寄せればよい。インプットシャフト23aがロアシャフト23bから引き抜き方向へ移動するときには、スプリング63の弾性力によりインプットシャフト23aが急激に引き抜き方向へ移動することが抑制される。ステアリングホイール21の位置を調節した後、再びピン64によりインプットシャフト23aとロアシャフト23bとを固定する。 When the position of the driver and the steering wheel 21 is too far, the driver only needs to remove the pin 64 and pull the steering wheel 21 toward the front side (driver side) in the direction of the axis m by applying a certain force. . When the input shaft 23a moves from the lower shaft 23b in the pulling direction, the elastic force of the spring 63 suppresses the input shaft 23a from moving suddenly in the pulling direction. After adjusting the position of the steering wheel 21, the input shaft 23 a and the lower shaft 23 b are fixed again by the pins 64.
また、ステアリングホイール21の位置調節ではなく、つぎの観点でインプットシャフト23aとロアシャフト23bとの固定位置が変更されることもある。すなわち、ピン64を挿入する孔部65,66,67を調節することによって、インプットシャフト23aとトーションバー23cが固定される位置、つまりトーションバー23cの捩ることのできる長さLは変更される。そのため、図5(a)のようにトーションバー23cの捩ることのできる長さを長さL2と設定することもできるし、図5(b)のように長さL3と設定することもできる。なお、L2はL3より長く設定されている。 In addition to the position adjustment of the steering wheel 21, the fixing position of the input shaft 23a and the lower shaft 23b may be changed from the following viewpoint. That is, by adjusting the holes 65, 66, and 67 into which the pins 64 are inserted, the position where the input shaft 23a and the torsion bar 23c are fixed, that is, the twistable length L of the torsion bar 23c is changed. Therefore, the length that the torsion bar 23c can be twisted as shown in FIG. 5 (a) can be set as the length L2, or as shown in FIG. 5 (b). L2 is set longer than L3.
トーションバー23cの捩ることのできる長さLを調節することによって、トーションバー23cのスプリングレート(ばね定数)を変更することができる。スプリングレートとは、そのスプリングの硬さであり、長さLが短いほどスプリングレートは大きくなり、変形しにくくなる。スプリングレートが大きいほど、ステアリングホイール21を操舵したときの剛性感は大きくなる。 The spring rate (spring constant) of the torsion bar 23c can be changed by adjusting the twistable length L of the torsion bar 23c. The spring rate is the hardness of the spring. The shorter the length L, the greater the spring rate and the less likely it is to be deformed. The greater the spring rate, the greater the rigidity when the steering wheel 21 is steered.
次に本実施形態の効果について記載する。
(1)隙間23fが設けられているため、いわゆるテレスコピックステアリングのように、ステアリングホイール21を運転者の好みに合わせてステアリングシャフト22の軸m方向に移動させることができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
(1) Since the gap 23f is provided, the steering wheel 21 can be moved in the direction of the axis m of the steering shaft 22 in accordance with the driver's preference like so-called telescopic steering.
(2)スプリング62,63が設けられることにより、テレスコピック操作により、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに対して急激に挿入および引き寄せられることを抑制することができる。 (2) By providing the springs 62 and 63, it is possible to prevent the input shaft 23a from being suddenly inserted into and pulled from the lower shaft 23b by a telescopic operation.
(3)運転者の好みによって、トーションバー23cのスプリングレートを変更し、ステアリングホイール21を操舵する際の剛性感を変更することができる。そのため、運転者の好みに応じて操舵特性を変化させることができる。 (3) The rigidity of the steering wheel 21 can be changed by changing the spring rate of the torsion bar 23c according to the driver's preference. Therefore, the steering characteristics can be changed according to the driver's preference.
なお、各実施形態は次のように変更してもよい。なお、以下の他の実施の形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・第1〜第3実施形態では、多極磁石51がインプットシャフト23aに接触するように設けられたが、その接触抵抗(摺動抵抗)は適宜設定してもよい。また、多極磁石51はインプットシャフト23aに接触しないように設けられていてもよい。
Each embodiment may be changed as follows. The following other embodiments can be combined with each other within a technically consistent range.
In the first to third embodiments, the multipolar magnet 51 is provided so as to contact the input shaft 23a, but the contact resistance (sliding resistance) may be set as appropriate. Further, the multipolar magnet 51 may be provided so as not to contact the input shaft 23a.
・各実施形態では、ECU40はアシスト機構30に設けられたが、車内のどこに設けられていてもよい。
・各実施形態では、ピン23d,64によって、インプットシャフト23aとトーションバー23cを固定したが、別の固定方法によって固定されていてもよい。たとえば、セレーション接続やスプライン接続であってもよい。このようにしても、インプットシャフト23aおよびロアシャフト23bは一体回転する。ただし、第1〜第3実施形態では、通常時にはインプットシャフト23aおよびトーションバー23cの軸m方向の移動が規制され、2次衝突時にはインプットシャフト23aとトーションバー23cの軸m方向の移動の規制が解除される必要がある。
In each embodiment, the ECU 40 is provided in the assist mechanism 30, but may be provided anywhere in the vehicle.
In each embodiment, the input shaft 23a and the torsion bar 23c are fixed by the pins 23d and 64, but may be fixed by another fixing method. For example, serration connection or spline connection may be used. Even in this case, the input shaft 23a and the lower shaft 23b rotate integrally. However, in the first to third embodiments, the movement of the input shaft 23a and the torsion bar 23c in the direction of the axis m is restricted during normal times, and the movement of the input shaft 23a and the torsion bar 23c in the direction of the axis m is restricted during a secondary collision. It needs to be released.
・第2実施形態では、テーパ面60をロアシャフト23bの内周面に設けたが、インプットシャフト23aの外周面に設けてもよい。また、テーパ面60でなくても、図6に示すように曲面68であってもよい。曲面68も、ロアシャフト23bの開口端面に向かうにつれて拡径する。 -In 2nd Embodiment, although the taper surface 60 was provided in the inner peripheral surface of the lower shaft 23b, you may provide in the outer peripheral surface of the input shaft 23a. Further, instead of the tapered surface 60, it may be a curved surface 68 as shown in FIG. The curved surface 68 also increases in diameter toward the opening end surface of the lower shaft 23b.
・第1〜第3実施形態では、ピン23dをせん断破壊しやすくするための凹部23eをインプットシャフト23aに設けたが、トーションバー23cに凹部23eが設けられてもよい。また、凹部23eは設けなくてもよく、たとえば、ピン23dにせん断破壊されやすいような部分を設けてもよい。また、第1〜第3実施形態では、ピン23dがせん断破壊されると述べたが、異なる破壊の態様もあり得る。たとえば、ピン23dが引張破壊によって破壊されることもあり得る。また、ピン23dが破壊されるのではなく、ピン23dが脱落するなどして、インプットシャフト23aとトーションバー23cの固定が解除される構成であってもよい。 In the first to third embodiments, the recess 23e for facilitating the shear failure of the pin 23d is provided in the input shaft 23a, but the recess 23e may be provided in the torsion bar 23c. Further, the recess 23e may not be provided, and for example, a portion that is easily broken by shear may be provided in the pin 23d. Further, in the first to third embodiments, the pin 23d is described as being sheared, but there may be different modes of destruction. For example, the pin 23d may be broken by tensile fracture. In addition, the pin 23d may not be destroyed, but the pin 23d may come off, and the input shaft 23a and the torsion bar 23c may be unfixed.
・第3実施形態において、隙間23fに満たされた流体の圧縮特性などの物性を電気などの外的要因によって変化させることにより、衝撃吸収性をコントロールしてもよい。たとえば、図7に示すように、ロアシャフト23bの内周壁には2つの電極69,70がトーションバー23cを間に挟んで対向するように設けられている。2つの電極69,70はそれぞれ電源71に接続されている。通常時は、2つの電極69,70の間には電源71による電位差がないように設定される。2次衝突により荷重Pが作用した際には、2つの電極69,70の間に電源71による所定の電圧が印加される。すると、隙間23fの内部の流体には電場が作用する。一例として、隙間23fに満たされている流体が電解液であるとき、電解液が電気分解されることにより気体が発生する。この場合、電解液が電気分解される量は、電源71の電位差に密接な関係がある。一般に、液体に比べて気体は密度が低いため、隙間23fの内部の圧力は高められる。その結果、隙間23fの流体を圧縮されるときに生じる反発力を高めることができ、インプットシャフト23aがロアシャフト23bに押し込まれる際の衝撃を吸収できる。この場合、電極69,70の間に印加される電圧を調節することにより、気体の発生量を調節することができ、衝撃吸収性をコントロールすることができる。 In the third embodiment, the shock absorption may be controlled by changing the physical properties such as the compression characteristics of the fluid filled in the gap 23f by an external factor such as electricity. For example, as shown in FIG. 7, two electrodes 69 and 70 are provided on the inner peripheral wall of the lower shaft 23b so as to face each other with the torsion bar 23c interposed therebetween. The two electrodes 69 and 70 are each connected to a power source 71. Normally, the two electrodes 69 and 70 are set so that there is no potential difference due to the power source 71. When the load P is applied due to the secondary collision, a predetermined voltage by the power source 71 is applied between the two electrodes 69 and 70. Then, an electric field acts on the fluid inside the gap 23f. As an example, when the fluid filled in the gap 23f is an electrolyte, gas is generated by electrolysis of the electrolyte. In this case, the amount by which the electrolytic solution is electrolyzed is closely related to the potential difference of the power source 71. In general, since the density of gas is lower than that of liquid, the pressure inside the gap 23f is increased. As a result, the repulsive force generated when the fluid in the gap 23f is compressed can be increased, and the impact when the input shaft 23a is pushed into the lower shaft 23b can be absorbed. In this case, by adjusting the voltage applied between the electrodes 69 and 70, the amount of gas generated can be adjusted, and the shock absorption can be controlled.
・第3実施形態では、たとえば流体としてのオイルを用いて積極的に衝撃を緩和する構成であってもよい。具体的には、ショックアブソーバやガススプリングのような構造をとることが考えられる。その場合、まず、2次衝撃によりインプットシャフト23aがロアシャフト23bに挿入されて、隙間23fのオイルが圧縮されて隙間23f内の圧力が高まる。次に、オイルはたとえばロアシャフト23bに設けられたオリフィスから放出され、その際のオイルの粘性抵抗により衝撃エネルギーを熱エネルギーに変換する。オイルの粘性抵抗を調節することにより、衝撃吸収性は調節することができる。なお、衝撃吸収するための減衰力は粘性抵抗に限らない。 -In 3rd Embodiment, the structure which relieves an impact actively, for example using the oil as a fluid may be sufficient. Specifically, it can be considered to have a structure such as a shock absorber or a gas spring. In that case, first, the input shaft 23a is inserted into the lower shaft 23b by the secondary impact, the oil in the gap 23f is compressed, and the pressure in the gap 23f increases. Next, the oil is discharged from, for example, an orifice provided in the lower shaft 23b, and impact energy is converted into thermal energy by the viscous resistance of the oil at that time. By adjusting the viscosity resistance of the oil, the shock absorption can be adjusted. The damping force for absorbing the impact is not limited to viscous resistance.
・第3実施形態では、隙間23fにあらかじめガスが満たされていなくてもよい。たとえば、隙間23fに流体を密封した密封容器を設けてもよい。密封容器は一定以上の荷重が負荷されることによって破壊され、密封容器に封入されているガスが外部へ放出される。 In the third embodiment, the gap 23f may not be filled with gas in advance. For example, a sealed container in which a fluid is sealed may be provided in the gap 23f. The sealed container is broken when a load of a certain level or more is applied, and the gas sealed in the sealed container is released to the outside.
・第1〜第3実施形態では、隙間23fおよび隙間23gにゴムなどの弾性部材を設けることにより、さらに衝撃吸収性を高めてもよい。また、第4実施形態では、スプリング62,63により急激な挿入や引き抜きを抑制したが、ゴムなどの弾性部材によって抑制してもよい。 In the first to third embodiments, the shock absorption may be further improved by providing an elastic member such as rubber in the gap 23f and the gap 23g. Moreover, in 4th Embodiment, although rapid insertion and extraction were suppressed with the springs 62 and 63, you may suppress with elastic members, such as rubber | gum.
・各実施形態では、磁気検出素子の一例としてホール素子56を設けたが、MRセンサであってもよいし、レゾルバであってもよい。
・各実施形態では、ホール素子56などの磁気検出素子を利用してトーションバー23cの捩れを検出したが、磁気検出素子に限らない。たとえば、ポテンショメータによって、トーションバー23cの捩れを検出してもよい。この場合も、検出対象の近傍にポテンショメータを設けるほうが精度は向上する。
In each embodiment, the Hall element 56 is provided as an example of the magnetic detection element. However, an MR sensor or a resolver may be used.
In each embodiment, the twist of the torsion bar 23c is detected using a magnetic detection element such as the Hall element 56, but is not limited to the magnetic detection element. For example, the twist of the torsion bar 23c may be detected by a potentiometer. Also in this case, the accuracy is improved by providing a potentiometer in the vicinity of the detection target.
・各実施形態では、インプットシャフト23aはロアシャフト23bに挿入されるように設けられたが、逆にロアシャフト23bがインプットシャフト23aに挿入される構成であってもよい。その場合、多極磁石51はロアシャフト23bの外周面に設けられる。 -In each embodiment, although the input shaft 23a was provided so that it might be inserted in the lower shaft 23b, the structure where the lower shaft 23b is inserted in the input shaft 23a conversely may be sufficient. In that case, the multipolar magnet 51 is provided on the outer peripheral surface of the lower shaft 23b.
・第1〜第3実施形態では、衝撃荷重として主に2次衝突を想定したが、軸m方向に沿った衝撃であればどのような衝撃荷重であってもよい。
・各実施形態では、EPS10はDP−EPSの構造をなしていたが、EPS10はどのような種類のEPSであってもよい。
In the first to third embodiments, the secondary collision is mainly assumed as the impact load, but any impact load may be used as long as the impact is along the axis m direction.
In each embodiment, the EPS 10 has a DP-EPS structure, but the EPS 10 may be any type of EPS.
10…EPS、20…操舵機構、21…ステアリングホイール、22…ステアリングシャフト、23…コラムシャフト、23a…インプットシャフト、23b…ロアシャフト、23c…トーションバー、23d…ピン、23e…凹部、23f,23g…隙間、23h…ピン孔、24…インターミディエイトシャフト、25…第1ピニオンシャフト、25a…ピニオン歯、26…ラックシャフト、26a…ラック歯、26b…ラック歯、26c…ラックハウジング、27…第1ラックアンドピニオン機構、27a…第2ラックアンドピニオン機構、28…タイロッド、29…転舵輪、30…アシスト機構、31…モータ、32…ウォームシャフト、33…ウォームホイール、34…第2ピニオンシャフト、34a…ピニオン歯、40…ECU、50…トルクセンサ、51…多極磁石、52…第1回転ヨーク、53…第2回転ヨーク、54…第1固定ヨーク、55…第2固定ヨーク、56…ホール素子、60…テーパ面、61…安全弁、62,63…スプリング、64…ピン、65,66,67…孔部、68…曲面、69,70…電極、71…電源。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... EPS, 20 ... Steering mechanism, 21 ... Steering wheel, 22 ... Steering shaft, 23 ... Column shaft, 23a ... Input shaft, 23b ... Lower shaft, 23c ... Torsion bar, 23d ... Pin, 23e ... Recess, 23f, 23g ... gap, 23h ... pin hole, 24 ... intermediate shaft, 25 ... first pinion shaft, 25a ... pinion teeth, 26 ... rack shaft, 26a ... rack teeth, 26b ... rack teeth, 26c ... rack housing, 27 ... first Rack and pinion mechanism, 27a ... second rack and pinion mechanism, 28 ... tie rod, 29 ... steering wheel, 30 ... assist mechanism, 31 ... motor, 32 ... worm shaft, 33 ... worm wheel, 34 ... second pinion shaft, 34a ... pinion teeth, 40 ... ECU, DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 ... Torque sensor, 51 ... Multipolar magnet, 52 ... 1st rotation yoke, 53 ... 2nd rotation yoke, 54 ... 1st fixed yoke, 55 ... 2nd fixed yoke, 56 ... Hall element, 60 ... Tapered surface, 61 ... Safety valve, 62, 63 ... Spring, 64 ... Pin, 65, 66, 67 ... Hole, 68 ... Curved surface, 69, 70 ... Electrode, 71 ... Power source.
Claims (14)
一端が開口し他端が閉じた第2の中空部を有する第2のシャフトと、
前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとを連結するトーションバーと、
前記第1および第2のシャフトの外周面の近傍に設けられて操舵トルクの印加に伴う前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとの相対的位置変化を検出するセンサと、を有し、
前記トーションバーの第1の端部は前記第1の中空部に挿入された状態に保持される一方、前記トーションバーの第2の端部は前記第2の中空部の内底面に固定され、
前記第1の中空部に対する前記トーションバーの保持状態が解除されるとき、前記第1のシャフトは前記第2の中空部の内周面と前記トーションバーの外周面との間に形成される空間に進入可能となる電動パワーステアリング装置。 A first shaft having a first hollow portion open at one end and closed at the other end;
A second shaft having a second hollow portion open at one end and closed at the other end;
A torsion bar connecting the first shaft and the second shaft;
A sensor that is provided in the vicinity of the outer peripheral surfaces of the first and second shafts and detects a relative position change between the first shaft and the second shaft accompanying application of steering torque;
The first end of the torsion bar is held in a state of being inserted into the first hollow part, while the second end of the torsion bar is fixed to the inner bottom surface of the second hollow part,
When the holding state of the torsion bar with respect to the first hollow portion is released, the first shaft is a space formed between the inner peripheral surface of the second hollow portion and the outer peripheral surface of the torsion bar. Electric power steering device that can enter the vehicle.
前記センサは、前記第1のシャフトまたは前記第2のシャフトの外周面に設けられて磁気を発生させる環状の磁石と、
前記第1のシャフトと前記第2のシャフトとの相対的位置変化に伴う前記磁気の変化に対応した電気信号を生成する磁気検出素子と、を有する電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
The sensor is an annular magnet that is provided on an outer peripheral surface of the first shaft or the second shaft and generates magnetism;
An electric power steering apparatus comprising: a magnetic detection element that generates an electric signal corresponding to the change in magnetism associated with a change in relative position between the first shaft and the second shaft.
前記トーションバーと前記第1のシャフトとの間には、前記トーションバーの第1の端部を前記第1の中空部に挿入された状態に保持する保持部材を設け、
前記第1のシャフトに対して前記空間に対する進入方向へ向けた、前記保持部材による保持状態を解除する外力が印加されるとき、前記保持部材による前記第1の中空部に対する前記トーションバーの保持状態が解除される電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to claim 1 or 2,
Provided between the torsion bar and the first shaft is a holding member that holds the first end portion of the torsion bar in a state inserted in the first hollow portion;
The holding state of the torsion bar with respect to the first hollow portion by the holding member when an external force that releases the holding state by the holding member toward the entry direction with respect to the space is applied to the first shaft. Electric power steering device that is released.
前記保持部材は、前記第1のシャフトと前記トーションバーの第1の端部との半径方向に打ち込まれることにより前記第1のシャフトと前記トーションバーとを連結するピンであって、
前記外力として、前記ピンの破壊強度を超える外力が印加されるとき、前記ピンが破壊されることにより前記第1の中空部に対する前記トーションバーの保持状態が解除される電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to claim 3,
The holding member is a pin that connects the first shaft and the torsion bar by being driven in a radial direction between the first shaft and the first end of the torsion bar;
When an external force exceeding the breaking strength of the pin is applied as the external force, the electric power steering device in which the holding state of the torsion bar with respect to the first hollow portion is released by breaking the pin.
前記第1のシャフトの内周面と前記トーションバーの内周面との境界において、前記第1のシャフトの内周面および前記トーションバーの外周面の少なくとも一方におけるピンの近傍には凹部が設けられてなる電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus according to claim 4,
A recess is provided in the vicinity of the pin on at least one of the inner peripheral surface of the first shaft and the outer peripheral surface of the torsion bar at the boundary between the inner peripheral surface of the first shaft and the inner peripheral surface of the torsion bar. An electric power steering device.
前記磁石は、前記第2のシャフトの外径よりも細い前記第1のシャフトの外周面に対して前記第1のシャフトの軸線方向に沿って摺動可能に設けられ、
前記磁石は、前記第1のシャフトが前記空間へ挿入される際、前記第2のシャフトの開口端面に当接することにより前記第1のシャフトの挿入方向への移動が抑制され、前記第1のシャフトの外周面に対して前記第1のシャフトの軸線方向に沿って相対的に摺動することによって前記第1のシャフトの挿入を妨げるブレーキとして働く電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 2 to 5,
The magnet is provided to be slidable along the axial direction of the first shaft with respect to the outer peripheral surface of the first shaft that is thinner than the outer diameter of the second shaft,
When the first shaft is inserted into the space, the magnet is prevented from moving in the insertion direction of the first shaft by contacting the opening end surface of the second shaft. An electric power steering apparatus that acts as a brake that prevents insertion of the first shaft by sliding relative to the outer peripheral surface of the shaft along the axial direction of the first shaft.
前記第1のシャフトの外周面および前記第2のシャフトの内周面の少なくとも一方には、テーパ面を有し、
前記テーパ面を前記第1のシャフトの外周面に設けるとき、前記テーパ面は、前記第1のシャフトの開口している一端に近づくにつれて縮径し、前記テーパ面を前記第2のシャフトの内周面に設けるとき、前記テーパ面は前記第2のシャフトの開口している一端に近づくにつれて拡径する電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 6,
At least one of the outer peripheral surface of the first shaft and the inner peripheral surface of the second shaft has a tapered surface,
When the tapered surface is provided on the outer peripheral surface of the first shaft, the tapered surface is reduced in diameter as it approaches one end of the first shaft that is open, and the tapered surface is formed inside the second shaft. The electric power steering device having a diameter that increases when approaching one end of the second shaft that is open when the tapered surface is provided on a peripheral surface.
前記空間には、流体であるガスが封入され、
前記第1のシャフトが前記空間に挿入されることに伴い、前記ガスが圧縮されて生じる反力により前記第1のシャフトの挿入方向への移動が抑制される電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 6,
The space is filled with a gas that is a fluid,
An electric power steering apparatus in which movement of the first shaft in the insertion direction is suppressed by a reaction force generated by the gas being compressed as the first shaft is inserted into the space.
前記第2のシャフトの外周面と内周面を貫通するように安全弁が設けられ、
前記ガスが圧縮されることにより前記空間の圧力が前記安全弁の規定値以上になった場合、前記安全弁が開放されることにより、前記空間内部の前記流体が外部に放出される電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 8,
A safety valve is provided so as to penetrate the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the second shaft;
An electric power steering apparatus in which, when the pressure of the space becomes equal to or greater than a specified value of the safety valve due to the compression of the gas, the fluid in the space is released to the outside by opening the safety valve.
前記空間には流体であるオイルが封入され、前記第2のシャフトの外周面にはオリフィスが設けられている電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 6,
An electric power steering apparatus in which oil which is a fluid is sealed in the space, and an orifice is provided on an outer peripheral surface of the second shaft.
前記流体に外的要因を加えることで前記流体の特性を変化させることにより、前記流体による衝撃吸収性を制御する電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 8 to 10,
An electric power steering apparatus that controls shock absorption by the fluid by changing the characteristics of the fluid by adding an external factor to the fluid.
前記第1のシャフトおよび前記第2のシャフトのいずれか一方の軸方向端部にはステアリングホイールが設けられ、
前記第1のシャフトが前記空間に対して相対的に挿入方向または引き抜き方向へ移動されることにより、ステアリングホイールの軸方向における位置が変更される電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 3,
A steering wheel is provided at the axial end of one of the first shaft and the second shaft,
An electric power steering apparatus in which the position of the steering wheel in the axial direction is changed by moving the first shaft in the insertion direction or the drawing direction relative to the space.
前記空間における前記第1の中空部の内底面と第2のシャフトの開口端面との間には、前記トーションバーが挿通された状態でスプリングが設けられ、
前記スプリングは、前記第1のシャフトが前記挿入方向へ移動されるときは、当該挿入方向への移動を緩和する方向へ向けた弾性力を発揮し、前記引き抜き方向へ移動されるときは、当該引き抜き方向への移動を補助する方向へ向けた弾性力を発揮することにより、ステアリングホイールの軸方向の移動をアシストする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 12,
Between the inner bottom surface of the first hollow portion and the opening end surface of the second shaft in the space, a spring is provided in a state where the torsion bar is inserted,
When the first shaft is moved in the insertion direction, the spring exerts an elastic force in a direction that relaxes the movement in the insertion direction, and when the first shaft is moved in the extraction direction, the spring An electric power steering device that assists in the axial movement of a steering wheel by exerting an elastic force in a direction assisting movement in a pulling direction.
前記第1のシャフトが前記空間に対する挿入方向または引き抜き方向へ移動されることにより、前記トーションバーの捩ることのできる有効長を調節可能とされている電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to claim 12 or 13,
An electric power steering device in which the effective length that the torsion bar can be twisted can be adjusted by moving the first shaft in an insertion direction or a drawing direction with respect to the space.
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