JPWO2010013490A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記目的を達成するため、本発明の一態様は、操舵部材に連結されたステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムチューブと、上記コラムチューブの軸方向に関する下部を拡径して構成された筒状のセンサハウジングと、上記センサハウジング内に収容され、操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用の電動モータの回転を上記ステアリングシャフトに伝達する減速機構と、上記減速機構を収容するギヤハウジングと、上記減速機構を挟んだ上下に配置され、上記ステアリングシャフトを回転可能に支持する上軸受および下軸受と、を備える電動パワーステアリング装置を提供する。上記ギヤハウジングは、上記下軸受を介して上記ステアリングシャフトを回転可能に支持する筒状の下ハウジングと、上ハウジングとを含み、上記上ハウジングは、内筒と、外筒と、上記内筒および上記外筒間を連結する環状の連結壁と、を有し、上記外筒が、上記下ハウジングの上部の内周に圧入され、上記内筒が、上記上軸受を介して上記ステアリングシャフトを回転可能に支持し、上記内筒が、上記センサハウジングの軸方向に関する下部の内周に圧入されることにより、上記内筒が縮径され、その結果、上記上軸受の外輪が上記内筒によってタイトフィットで保持されている。
また、上ハウジング、下ハウジング、および上軸受の位置決めのために、熟練を要しない圧入を用いているので、組立が容易である。その結果、製造コストを安価にできる。また、例えば、組立時に、センサハウジングへの圧入により縮径される前の内筒に、上軸受を容易に取り付けることが可能となる。その結果、製造コストをより一層安価にすることができる。
さらに好ましくは、上記内筒の端部が上記トルクセンサの上記本体の端面に当接することにより、上記トルクセンサが、上記センサハウジングの軸方向に位置決めされている。この場合、トルクセンサの本体の位置決めのために、内筒を利用できるので、製造コストをより一層安価にできる。
好ましくは、上記トルクセンサの上記本体の上記外周の一部と上記センサハウジングの上記内周との間に隙間が設けられ、上記弾性部材の一部が、上記センサハウジングの径方向に弾性的に圧縮された状態で、上記隙間に収容されていてもよい。この場合、トルクセンサを径方向に安定して支持することができる。
この場合、例えば、組み立てるときに、トルクセンサを、センサハウジングの軸方向端部の開口からセンサハウジング内に入れる。このとき、トルクセンサの配線が挿通孔を通された状態で、トルクセンサの本体がセンサハウジング内で回転することにより、本体とセンサハウジングとが互いに同心に配置される。
また、上記内筒および上記トルクセンサの上記本体によって上記挿通孔が封止されていてもよい。この場合、センサハウジングの外部にある異物が、挿通孔を通じて、センサハウジングの内部に入ることを防止できる。しかも、挿通孔の封止のために、内筒およびトルクセンサ本体を利用するので、これら以外の封止用の部材を簡素化したり、廃止したりできる。その結果、構造を簡素化できるので、製造コストを安価にできる。
ステアリングシャフト3は、操舵部材2に連なる入力軸17と、ピニオンシャフト7に連なる出力軸18とに分割されている。これら入力軸17および出力軸18はトーションバー19を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸17に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー19が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸17および出力軸18が相対回転するようになっている。
ウォーム26は、電動モータ23の出力軸(図示せず)と同心に配置されており、電動モータ23により回転駆動される。
また、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングシャフト3を回転可能に支持するステアリングコラム28を有している。ステアリングコラム28は、第1および第2のブラケット29,30を介して、車体12に支持されている。
コラムチューブ31は、ステアリングシャフト3の軸方向A1に関するステアリングコラム28の上部および中間部を構成している。コラムチューブ31は、金属、例えば、鋼により形成されている。コラムチューブ31は、ステアリングシャフト3を回転可能に支持している。コラムチューブ31は、車体12に第1のブラケット29を介して固定されている。
また、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングシャフト3の出力軸18を支持する上軸受40および下軸受41を有している。
下軸受41は、転がり軸受であり、また密封軸受としてのシール軸受である。下軸受41は、内輪47と、外輪48と、転動体としての複数の玉49とを有している。
出力軸18は、上軸受40の内輪43が嵌合している第1の嵌合部51と、ウォームホイール27が嵌合している第2の嵌合部52と、下軸受41の内輪47が嵌合している第3の嵌合部53と、第2および第3の嵌合部52,53を互いに接続する段部54と、第3の嵌合部53に隣接する雄ねじ部55とを有している。雄ねじ部55には、ナット56がねじ嵌合している。
ステアリングシャフト3の軸方向A1に関する下ハウジング37の上部は、ウォーム26を収容するための第1の筒状部分62と、ウォームホイール27を収容するための第2の筒状部分63と、上ハウジング36と連結するための筒状の連結部64とを有している。連結部64は、内周としての嵌合面65を有している。
図4は、図3に示す要部の分解図である。図5は、図3に示す要部の分解斜視図である。図4および図5を参照して、上ハウジング36は、内筒67と、外筒68と、内筒67および外筒68間を連結する環状の連結壁69とを含んでいる。内筒67および外筒68は、互いに同心に配置されている。
センサハウジング34の下端73は、連結壁69に当接している。センサハウジング34の下端73は、環状をなし、開口74を有している。
また、外筒68の外周76には、ステアリングシャフト3の周方向B1に延びる1または複数の溝77が形成されている。この溝77は無端状に形成された周溝であってもよいし、有端状の溝であってもよい。また、溝77は、両端が閉塞された螺旋溝であってもよい。
図3,図4および図5を参照して、トルクセンサ20は、環状の本体81と、この本体81から延びる配線82とを有している。本体81は、外周83と、ステアリングシャフト3の軸方向A1に関する両側に形成された端面84,85を有している。配線82は、本体81の外周83の一部から径方向外方へ延びている。
センサハウジング34の上部89の内周90には、位置決め部としての複数の突起91が形成されている。各突起91は、内周90から径方向内方に突出している。複数の突起91は、センサハウジング34の周方向(ステアリングシャフト3の周方向B1に一致する。)に関して互いに離隔して、例えば、均等に配置されている。なお、突起91は、少なくとも1箇所に配置されていればよい。本実施形態では、突起91が2箇所に設けられている場合に則して説明する。
また、センサハウジング34の上部89には、単一の挿通孔92が形成されている。この挿通孔92には、トルクセンサ20の配線82がセンサハウジング34の外部に挿通されている。センサハウジング34の軸方向A2に関して、挿通孔92の寸法L1は、トルクセンサ20の本体81の端面84,85間の寸法L2よりも長く形成されている(L2<L1)。
また、2つの突起91には、トルクセンサ20の本体81の端面85が当接している。トルクセンサ20の本体81は、内筒67の端部95と、上記位置決め部としての突起91との間に挟持されている。これにより、トルクセンサ20の本体81が、センサハウジング34の軸方向A2の両側に位置決めされている。
センサハウジング34の軸方向A2に関する挿通孔92の上部が、トルクセンサ20の本体81の一部により塞がれている。また、センサハウジング34の軸方向A2に関する挿通孔92の下部が、上ハウジング36の内筒67の一部により塞がれている。これにより、挿通孔92が封止されている。
図4および図7を参照して、次に、第1の部分組立品101に、上ハウジング36が取り付けられる。これにより、第2の部分組立品102が得られる。具体的には、下ハウジング37の連結部64の嵌合面65に、上ハウジング36の外筒68の外周76を圧入する。これとともに、上ハウジング36の内筒67の内周と、上軸受40の外輪44の外周とを、互いに嵌合する。
図4および図7を参照して、また、センサハウジング34に、トルクセンサ20を組み付ける。これにより第3の部分組立品103を得る。第3の部分組立品103は、センサハウジング34と、トルクセンサ20とを有している。
センサハウジング34の軸方向A2に関して、挿通孔92の寸法L1が、本体81の寸法L2よりも大きいので、配線82を挿通孔92に通し易い。
図7を参照して、第2の部分組立品102に第3の部分組立品103を組み付ける。これにより、図3に示した状態となる。なお、第2の部分組立品102の組立と、第3の部分組立品103の組立とは、いずれが先でもよいし、同時でもよい。
従って、ステアリングシャフト3が、上軸受40を介して、上ハウジング36の内筒67の内周の中心位置に位置決めされる。また、上ハウジング36と下ハウジング37とは、互いに圧入嵌合されているので、互いに同心に配置されている。従って、下ハウジング37と、ステアリングシャフト3とは、上ハウジング36および上軸受40を介して、同心に配置されている。この状態で、下軸受41を下ハウジング37に固定することにより、ステアリングシャフト3は、下軸受41を介して下ハウジング37に同心に位置決めされる。
永久磁石111は、円筒形状をなし、出力軸18に同心に且つ同行回転するように固定されている。永久磁石111の外周は、複数、例えば、24極の磁極を有している。これら複数の磁極は、互いに同数(12極)のN極およびS極を含んでいる。N極およびS極は、当該永久磁石111の周方向に交互に、且つ等間隔に配置されている。
なお、永久磁石111が、入力軸17に固定され、且つ第1および第2の磁気ヨーク112,113が出力軸18に固定されるようにしてもよい。
第1および第2の磁気ヨーク112,113の環状板114同士が、ステアリングシャフト3の軸方向A1に所定間隔を隔てて互いに対向し且つ互いに同心に配置されている。第1および第2の磁気ヨーク112,113の爪115同士は互いに近づく向きに突出し、環状板114の周方向に互いにずれて交互に均等に配置されている。
第1および第2の集磁リング117,118のそれぞれは、環状の主体部121と、一対の集磁突起としての爪片122,123とを有している。各爪片122,123は、主体部121から、この主体部121の径方向外方へ向けて延びている。
第1および第2の磁気ヨーク112,113に生じた磁束は、第1および第2の集磁リング117,118の相対向する爪片122,123間に誘導され、互いに対向する爪片122間および爪片123間に漏れ出す。漏れだした磁束の密度が、第1および第2の磁気センサ119,120により検出される。
また、上ハウジング36、下ハウジング37、および上軸受40の位置決めのために、熟練を要しない圧入を用いているので、組立が容易である。その結果、製造コストを安価にできる。
また、図3を参照して、本実施形態では、トルクセンサ20は、センサハウジング34の内周90に嵌合された環状の本体81を含んでいる。内筒67の端部95がトルクセンサ20の本体81の端面84に当接することにより、トルクセンサ20が、センサハウジング34の軸方向A2に位置決めされている。この場合、トルクセンサ20の本体81の位置決めのために、内筒67を利用できるので、製造コストをより一層安価にできる。
この場合、例えば、組み立てるときに、本体81と配線82とが一体となった状態のトルクセンサ20を、センサハウジング34の軸方向端部の開口74からセンサハウジング34内に入れる。このとき、トルクセンサ20の配線82が挿通孔92を通された状態で、トルクセンサ20の本体81がセンサハウジング34内で回転することにより、本体81とセンサハウジング34とが互いに同心に配置される。回転するときに本体81の外周83の球面がセンサハウジング34の内周90につかえないので、作業が容易になる。
この場合、センサハウジング34の外部にある異物が、挿通孔92を通じて、センサハウジング34の内部に入ることを防止できる。しかも、挿通孔92の封止のために、内筒67およびトルクセンサ20の本体81を利用するので、これら以外の封止用の部材を簡素化したり、廃止したりできる。その結果、構造を簡素化できるので、製造コストを安価にできる。
また、本実施形態では、連結壁69には、内筒67に沿う環状溝75が形成されており、センサハウジング34の下端73は、環状溝75内に挿入されている。
例えば、図9は、本発明の第2の実施形態の電動パワーステアリング装置1の要部の断面図である。図10は、上記要部の拡大断面図である。図9に示す本実施形態では、ステアリングコラム28A、ギヤハウジング32A、上ハウジング36A、内筒67A、およびこれの端部95Aが、図3に示す第1の実施形態において対応する各部、すなわち、ステアリングコラム28、ギヤハウジング32、上ハウジング36、内筒67、およびこれの端部95に代えて設けられており、第1の実施形態の対応する構成に対して以下の点で異なり、他の構成については同じとされている。
図9および図10を参照して、スペーサ200が設けられるのに伴い、本実施形態の上ハウジング36Aの内筒67Aの端部95Aは、スペーサ200を保持できるようになっている。すなわち、軸方向A1に関して上側にある内筒67Aの端部95Aは、軸方向A1にスペーサ200を受ける受け部951と、上ハウジング36Aの径方向にスペーサ200を位置決めする位置決め部952とを有している。位置決め部952は、環状の段部により形成されている。
スペーサ200は、環状の弾性部材201と、この弾性部材201が固着された環状の芯金202とを含んでいる。弾性部材201がトルクセンサ20の本体81の端面84に当接している。芯金202が、内筒67Aの端部95Aの受け部951および位置決め部952により保持されており、具体的には、芯金202は、内筒67Aの端部95Aの受け部951および位置決め部952に当接した状態で固定されている。
また、本実施形態では、スペーサ200は、弾性部材201が固着された環状の芯金202を含んでいる。この場合、芯金202によって、弾性部材201の過度な変形を抑制することができる。従って、本電動パワーステアリング装置1を組み立てるときに、スペーサ200の弾性部材201の組み付け不良の発生を防止することができる。
また、内筒67Bは、端部95Aを有している。端部95Aには、スペーサ200が取り付けられている。
第2の拡径部212は、軸方向A2に関するセンサハウジング34Bの下部71の内周として形成されている。第2の拡径部212に、上ハウジング36Bの内筒67Bの外周206が圧入されている。
また、センサハウジング34Bの挿通孔92は、第1の拡径部211から第2の拡径部212へ延びる長孔を含んでいる。
複数の突起832は、本体81Bの周方向B2に互いに均等な間隔を隔てて互いに離隔して配置されている。各突起832は、円筒面831から径方向外方に所定の突出量で突出している。各突起832の突出量は、例えば、数10μm程度に設定されている。
図16を参照して、本実施形態の電動パワーステアリング装置1は、例えば、以下の手順で組み立てることができる。先ず、上述した第1の部分組立品101が組み立てられる。第1の部分組立品101は、ステアリングシャフト3、減速機構24、下ハウジング37、上軸受40、下軸受41、磁気回路形成部材80等を有している。
図16および図18を参照して、センサハウジング34Bに、トルクセンサ20Bを組み付ける。これにより第3の部分組立品103Bを得る。第3の部分組立品103Bは、センサハウジング34Bと、トルクセンサ20Bとを有している。
そして、センサハウジング34Bの内周210の第2の拡径部212の内側で、トルクセンサ20Bの本体81Bの中心軸線810をセンサハウジング34Bの中心軸線840に対して斜めにした状態から、トルクセンサ20Bの本体81Bを回転させて、センサハウジング34Bの中心軸線810とトルクセンサ20Bの本体81Bの中心軸線810とを互いに平行に、または一致させる。
図16を参照して、本実施形態によれば、上述の第1および第2の実施形態と同じ効果に加えて、下記の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、トルクセンサ20Bの本体81Bが嵌合される第1の拡径部211よりも径が大きい第2の拡径部212が設けられるので、トルクセンサ20Bをセンサハウジング34Bに組み付けるときに、第2の拡径部212の径方向内方において、トルクセンサ20Bの本体81Bを回転させて、本体81Bとセンサハウジング34Bとの同心配置を容易に達成することができる。
なお、第3の実施形態において、スペーサ200を廃止することも考えられる。
また、上述の第1および第2の実施形態において、センサハウジング34内でのトルクセンサ20の位置決め用の位置決め部としては、突起91に代えて、例えば、センサハウジング34に固定された止め輪を利用してもよいし、内周90に形成された段部を用いてもよい。また、トルクセンサ20の位置決めのために、内筒67に代えて、他の位置決め部材を用いてもよい。これと同様の変形例を、第3の実施形態に適用してもよい。
以上、本発明を具体的な態様により詳細に説明したが、上記の内容を理解した当業者は、その変更、改変及び均等物を容易に考えられるであろう。したがって、本発明はクレームの範囲とその均等の範囲とするべきである。
Claims (15)
- 操舵部材に連結されたステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムチューブと、
上記コラムチューブの軸方向に関する下部を拡径して構成された筒状のセンサハウジングと、
上記センサハウジング内に収容され、操舵トルクを検出するトルクセンサと、
操舵補助用の電動モータの回転を上記ステアリングシャフトに伝達する減速機構と、
上記減速機構を収容するギヤハウジングと、
上記減速機構を挟んだ上下に配置され、上記ステアリングシャフトを回転可能に支持する上軸受および下軸受と、を備え、
上記ギヤハウジングは、上記下軸受を介して上記ステアリングシャフトを回転可能に支持する筒状の下ハウジングと、上ハウジングと、を含み、
上記上ハウジングは、内筒と、外筒と、上記内筒および上記外筒間を連結する環状の連結壁と、を有し、
上記外筒が、上記下ハウジングの上部の内周に圧入され、
上記内筒が、上記上軸受を介して上記ステアリングシャフトを回転可能に支持し、
上記内筒が、上記センサハウジングの軸方向に関する下部の内周に圧入されることにより、上記内筒が縮径され、その結果、上記上軸受の外輪が上記内筒によってタイトフィットで保持されている電動パワーステアリング装置。 - 上記トルクセンサは、上記センサハウジングの内周に嵌合された環状の本体を含む、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- 上記内筒の端部が上記トルクセンサの上記本体の端面に当接することにより、上記トルクセンサが、上記センサハウジングの上記軸方向に位置決めされている請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 上記センサハウジングは、上記センサハウジング内に突出する位置決め部を含み、
上記トルクセンサの上記本体は、上記内筒の上記端部と上記位置決め部との間に挟持されている、請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。 - 上記上ハウジングの上記内筒の端部と上記トルクセンサの上記本体の端面との間に、環状のスペーサが介在しており、
上記スペーサは、軸方向に弾性的に圧縮された環状の弾性部材を含み、
上記センサハウジングは、上記センサハウジング内に突出する位置決め部を含み、
上記トルクセンサの上記本体および上記スペーサは、上記内筒の上記端部と上記位置決め部との間に挟持されている、請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。 - 上記スペーサは、上記弾性部材が固着された環状の芯金を含む、請求項5に記載の電動パワーステアリング装置。
- 上記トルクセンサの上記本体の上記外周の一部と上記センサハウジングの上記内周との間に隙間が設けられ、
上記弾性部材の一部が、上記センサハウジングの径方向に弾性的に圧縮された状態で、上記隙間に収容されている、請求項5に記載の電動パワーステアリング装置。 - 上記トルクセンサは、上記本体の外周の一部から延びる配線を含み、
上記センサハウジングには、上記配線を上記センサハウジングの外部に挿通させる挿通孔が形成されている、請求項2から7の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 上記トルクセンサの上記本体の上記外周は、球面の一部を含む、請求項8に記載の電動パワーステアリング装置。
- 上記内筒および上記トルクセンサの上記本体によって上記挿通孔が封止されている、請求項8に記載の電動パワーステアリング装置。
- 上記連結壁には、上記内筒に沿う環状溝が形成されており、
上記センサハウジングの上記軸方向の下端は、上記環状溝内に挿入されている、請求項2から7の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 上記外筒の外周には、上記外筒の周方向に延びる溝が形成されている、請求項2から7の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 上記センサハウジングの上記内周は、第1の拡径部と、上記第1の拡径部よりも径の大きい第2の拡径部と、を含み、
上記第1の拡径部に、上記トルクセンサの上記本体の外周が嵌合され、
上記第2の拡径部に、上記上ハウジングの上記内筒の上記外周が圧入されている、請求項2から7の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 上記トルクセンサは、上記本体の外周の一部から延びる配線を含み、
上記センサハウジングには、上記配線を上記センサハウジングの外部に挿通させる挿通孔が形成されており、
上記挿通孔は、上記センサハウジングの上記第1の拡径部から上記第2の拡径部へ延びる長孔を含む、請求項13に記載の電動パワーステアリング装置。 - 上記トルクセンサの上記本体の上記外周は、合成樹脂により形成され、
上記トルクセンサの上記本体の上記外周に、弾性変形可能な複数の突起が、上記本体の周方向に間隔を隔てて設けられており、
各上記突起は、上記第1の拡径部に弾性的に係止している、請求項13に記載の電動パワーステアリング装置。
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