JPWO2014103556A1

JPWO2014103556A1 - パワーステアリング装置

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Publication number: JPWO2014103556A1
Application number: JP2014554233A
Authority: JP
Inventors: 敏郎與田; 卓也石原
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2033-11-18
Also published as: JP6228929B2; US20150298728A1; US9452777B2; DE112013006261T5; WO2014103556A1; CN104884334B; CN104884334A

Abstract

入力軸１１から出力軸１２へと伝達された操舵（回転）トルクが出力軸１２の外周にボールねじ機構２０を介して配設されるピストン１６の軸方向移動をもってセクタシャフト１７の回動へと変換されることによって転舵を行う操舵機構を有するパワーステアリング装置本体ＤＢと、入力軸１１外周に連結され、車載カメラ等からの走行支援情報に基づいて通電制御される中空モータ３０と、を備えたパワーステアリング装置において、入力軸１１と中空モータ３０とを、入力軸１１の外周部に突設したキー２５と、中空モータ３０を構成するロータ３１の内周面に切欠形成したキー溝３９ｅと、からなるキー結合をもって連結するようにした。

Description

本発明は、運転者の操舵力を液圧によってアシストするパワーステアリング装置のうち、液圧制御に供するロータリバルブをモータにより制御可能とした自動操舵可能なパワーステアリング装置に関する。

従来の自動操舵可能なパワーステアリング装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

概略を説明すれば、このパワーステアリング装置は、ラック・ピニオン型の油圧パワーステアリング装置であって、ステアリングホイールに接続する入力軸の下端側外周部に、当該入力軸とこれにトーションバーを介し相対回転可能に連結される出力軸との間にロータリバルブが設けられると共に、前記入力軸の上端側外周部に、中空モータが取り付けられている。

そして、かかる構成より、通常運転時は、運転者による操舵トルクに基づきロータリバルブが開弁することによって操舵アシストトルクが発生する一方、自動運転時は、ＥＣＵにより駆動制御される中空モータの駆動トルクをもってロータリバルブが開弁することで、これにより発生する操舵アシストトルクに基づいた自動操舵が行えるようになっている。

特開２００５−６９７６７号公報

しかしながら、前記従来のパワーステアリング装置では、前記中空モータと装置本体とが一体に構成されていることから、装置の組付作業性が悪く、生産性の低下や製造コストの高騰といった問題を招来していた。

本発明は、前記従来のパワーステアリング装置の実情に鑑みて案出されたものであり、組付作業性を向上し得るパワーステアリング装置を提供することを目的としている。

本発明は、ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、トーションバーを介して前記入力軸と接続される出力軸と、ピストンにより隔成された１対の圧力室を有し、該圧力室に作用する液圧に基づいて操舵アシスト力を発生させるパワーシリンダと、前記入力軸と前記出力軸との相対回転に応じて外部の油圧源より供給される作動液を前記１対の圧力室に選択的に供給するロータリバルブと、前記入力軸の少なくとも軸方向の一部分を包囲するように設けられ、車両の運転状況に基づいて前記入力軸の回転を制御する中空モータと、前記入力軸の外周と前記中空モータの内周とに設けられ、前記入力軸と前記中空モータのロータとの間で、軸方向の相対移動を許容し、かつ、回転方向の相対移動を規制するように構成された入力軸側係合部及びロータ側係合部と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、回転方向の相対移動を規制しつつ軸方向の相対移動を可能にする連結構造をもって入力軸と中空モータのロータとを連結する構成としたことから、モータアッセンブリ状態での装置本体への組み付けが可能となり、装置の組付作業性の向上に供される。

本発明に係るパワーステアリング装置の縦断面図である。図１に示す中空モータ周辺の拡大断面図である。（ａ）は図１に示す入力軸とロータの係合部近傍の拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１に示すパワーステアリング装置のシステム構成図である。図２に示す中空モータのシステム構成図である。図２に示す中空モータの組立の説明に供する分解断面図である。図１に示すパワーステアリング装置の組立の説明に供する分解断面図である。本発明に係るパワーステアリング装置の第２実施形態を示す図であって、図２に相当する中空モータの縦断面図である。同実施形態に係る要図であり、（ａ）は図８に示す入力軸とロータの係合部近傍の拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。本発明に係るパワーステアリング装置の第３実施形態を示す図であって、図２に相当する中空モータの縦断面図である。同実施形態に係る要図であり、（ａ）は図１０に示す入力軸とロータの係合部近傍の拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

以下、本発明に係るパワーステアリング装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、下記の各実施形態では、このパワーステアリング装置を大型車両等に用いられるインテグラル型のパワーステアリング装置として適用した例を示している。

図１〜図７は本発明に係るパワーステアリング装置の第１の実施形態を示し、このパワーステアリング装置は、図１に示すように、一端側が図示外のステアリングホイールに連係され、他端側がハウジング１３内に収容配置される入力軸１１と、全体がハウジング１３内に収容配置され、一端側が前記入力軸１１の他端側にトーションバー１０を介して接続される出力軸１２と、図示外の転舵輪に連係され、前記出力軸１２の他端側外周に設けられたピストン１６の軸方向移動に伴って転舵を行うセクタシャフト１７と、前記ハウジング１３内においてほぼ筒状のピストン１６により隔成される１対の圧力室Ｐ１，Ｐ２を有し、操舵トルクを補助するアシストトルクの生成に供するパワーシリンダ１８と、前記両軸１１，１２間に設けられ、これら両軸１１，１２の相対回転に応じて図示外の液圧源（ポンプ）より供給される作動液を前記１対の圧力室Ｐ１，Ｐ２へと選択的に供給するロータリバルブ１９とを有し、操舵機構を構成するパワーステアリング装置本体（以下、単に「装置本体」と略称する。）ＤＢと、後述する円筒状のロータ３１が入力軸１１の一端側外周に嵌着されるかたちで設けられ、当該入力軸１１に対してトルクを付与することで後述の自動運転等に供する中空モータ３０と、車両運転状況に応じて前記中空モータ３０を駆動制御する後述の複数の制御回路４０ａ，４０ｂ（図５参照）を有するモータ用ＥＣＵ４０と、から主として構成されている。

前記ハウジング１３は、一端側が開口し他端側が閉塞されてなる筒状を呈し、前記圧力室Ｐ１，Ｐ２の構成に供する第１ハウジング１４と、この第１ハウジング１４の一端開口部を閉塞するように取り付けられ、内部にロータリバルブ１９を収容するバルブハウジングたる第２ハウジング１５と、から構成され、前記両ハウジング１４，１５同士は、所定の周方向位置に配置される図示外の複数のボルトをもって締結されている。

前記第１ハウジング１４の内部には、前記両軸１１，１２の回転軸Ｚ方向に沿って形成されたシリンダ構成部１４ａと、このシリンダ構成部１４ａとほぼ直交するように、かつ、その一部が当該シリンダ構成部１４ａへと臨むように形成されたシャフト収容部１４ｂと、が設けられていて、前記シリンダ構成部１４ａ内には、出力軸１２他端側及びその外周にボールねじ機構２０を介して相対移動可能に嵌着されるピストン１６が収容され、該ピストン１６をもって一端側の第１圧力室Ｐ１と他端側の第２圧力室Ｐ２とに隔成される一方、前記シャフト収容部１１ｂ内には、一端側がピストン１６に連係し、かつ、他端側が図示外のピットマンアームを介して前記図示外の転舵輪に連係されるセクタシャフト１７が収容されている。

ここで、前記ピストン１６の外周部及びセクタシャフト１７の外周部には、それぞれ相互に噛合可能な歯部１６ａ，１７ａが設けられていて、これらが噛合することによってピストン１６の軸方向移動に伴ってセクタシャフト１７が回動し、これによって前記図示外のピットマンアームが車体幅方向に引っぱられることで、前記図示外の転舵輪の向きが変更される構成となっている。また、この際、前記シャフト収容部１４ｂには、第１圧力室Ｐ１の作動液が導かれる構成となっていて、これによって前記両歯部１６ａ，１７ａ間の潤滑に供されている。

前記第２ハウジング１５の内周側には、一端側から他端側へと回転軸Ｚ方向に沿って段差縮径状に設けられた軸挿通孔１５ａが貫通形成されている。そして、この軸挿通孔１５ａには、入力軸１１の他端側が挿通配置されると共に、当該入力軸１１の他端側外周にトーションバー１０が収装された出力軸１２の一端側が重合配置されることで、該両軸１１，１２の重合部により構成されるロータリバルブ１９が収容配置されている。

また、前記軸挿通孔１５ａにおける他端側の縮径部には、図示外の導入通路を通じて前記図示外の液圧源と接続され、出力軸１２の一端側（前記重合部）に設けられた第１給排通路Ｌ１を介して外部からの作動液の導入に供する導入ポート２１と、径方向外側に延設される第２給排通路Ｌ２を介して第２圧力室Ｐ２への作動液の給排に供する給排ポート２２と、図示外の排出通路を通じて前記図示外のリザーバタンクと接続され、前記各圧力室Ｐ１，Ｐ２内の作動液の排出に供する排出ポート２３と、がそれぞれ所定の軸方向位置に設けられている。

前記ロータリバルブ１９は、ステアリング中立時には開弁状態が維持されて導入ポート２１と排出ポート２３とが連通し、操舵時に発生する入力軸１１と出力軸１２の相対回転に応じて、一方向側に開弁し、他方向側に閉弁するような構成となっている。

以上のような構成から、前記パワーステアリング装置は、前記図示外のステアリングホイールが操舵されると、前記図示外の液圧源より圧送された作動液がロータリバルブ１９を介して操舵方向に応じた一方側の圧力室Ｐ１，Ｐ２に供給されると共に、他方側の圧力室Ｐ１，Ｐ２から前記供給量に対応する作動液（余剰分）が前記図示外のリザーバタンクへと排出され、当該液圧によってピストン１６が駆動される結果、当該ピストン１６に作用する液圧に基づいたアシストトルクがセクタシャフト１７へと付加されることとなる。

前記中空モータ３０は、いわゆる３相交流式のブラシレスモータであって、図１、図２に示すように、前記ハウジング１３外に臨む入力軸１１の外周部に後述するキー結合をもって一体回転可能に外嵌されるロータ３１と、該ロータ３１の外周側に所定の微小径方向隙間を隔てて配置されるステータ３２とから構成されるモータ要素と、該モータ要素を収容し、一端側がハウジング１３に取付固定される筒状のモータハウジング３３と、該モータハウジング３３内に収容され、ロータ３１の一端側及び他端側をそれぞれ回転自在に支持する第１軸受Ｂ１及び第２軸受Ｂ２と、前記モータハウジング３３の他端部に開口形成された筒状のレゾルバ収容部３４ｂ内に収容配置され、入力軸１１の回転位置の検出に供するレゾルバ３６と、前記レゾルバ収容部３４ｂの端部開口（外端部開口）を閉塞し、外部からの水分や粉塵の侵入を抑制するカバー部材３７と、を備えている。

前記モータハウジング３３は、アルミニウム合金など所定の金属材料により２分割に構成されてなるもので、一端側が前記モータ要素の収容に、他端側がレゾルバ３６の収容に供するハウジング本体に相当する第１モータハウジング３４と、かかる第１モータハウジング３４の一端側開口部を閉塞すると共に、当該モータハウジング３３の前記ハウジング１３との接続に供する接続部材に相当する第２モータハウジング３５と、から構成されている。

前記第１モータハウジング３４は、一端側に前記モータ要素の収容に供するモータ要素収容部３４ａが設けられると共に、他端側にレゾルバ３６の収容に供する前記レゾルバ収容部３４ｂが設けられ、当該両収容部３４ａ，３４ｂが中央部に軸挿通孔３８ａを有する隔壁３８をもって隔成されることにより構成されている。そして、この第１モータハウジング３４は、前記軸挿通孔３８ａに入力軸１１及びその外周側に重合するロータ３１（後述する接続部材３９）の他端部が挿通した状態で、一端部における所定の周方向位置にて径方向に延設された取付部３４ｃを介して複数のボルト２４によって第２ハウジング１５の一端面に取付固定される。

前記モータ要素収容部３４ａは、隔壁３８側へと向かって段差縮径状に形成されていて、中間部に有する段部へと突き当てられるかたちでステータ３２が収容配置される構成となっている。この際、ステータ３２は、当該モータ要素収容部３４ａに対し、焼き嵌めなど所定の手段により固定される。また、隔壁３８の当該モータ要素収容部３４ａ側の面（一側面）における軸挿通孔３８ａの孔縁には、前記第１軸受Ｂ１の収装に供する円筒状の第１軸受収容部３８ｂが突出形成されている。

前記レゾルバ収容部３４ｂは、隔壁３８の他側面における軸挿通孔３８ａの孔縁を拡径してなるレゾルバ受容部３８ｃと共に一体に構成されていて、当該レゾルバ受容部３８ｃ内に後述のレゾルバステータ３６ｂの軸方向一部が嵌挿固定されると共に、このレゾルバステータ３６ｂの内周側において後述のレゾルバロータ３６ａがロータ３１（後述する接続部材３９）外周部に嵌着されることで、全体がレゾルバ収容部３４ｂ内に収容される構成となっている。

前記第２モータハウジング３５は、多少の凹凸が形成されてなるほぼ板状を呈し、その中央部には、入力軸１１及びその外周側に重合するロータ３１（後述する接続部材３９）の一端部の挿通に供する軸挿通孔３５ａが貫通形成されている。そして、この第２モータハウジング３５は、その外周部における所定の周方向位置に突設された取付部３５ｂを介して前記複数のボルト２４により第１モータハウジング３４と一緒に第２ハウジング１５の一端面に共締め固定されている。

さらに、前記第２モータハウジング３５の外側面の中央位置に、第２ハウジング１５の外側面に突設された凸部１５ｃと嵌合可能な凹部３５ｃが凹設されていて、かかる両部１５ｃ，３５ｃの嵌合をもって中空モータ３０とロータリバルブ１９との相対的な位置決めが行えるようになっている。また、前記凹部３５ｃの内側面における軸挿通孔３５ａの孔縁には、前記第２軸受Ｂ２の収装に供する円筒状の第２軸受収容部３５ｄが突出形成されている。

前記ロータ３１は、ハウジング１３の外部へと突出した入力軸１１の外周部に嵌着固定され、該入力軸１１と一体回転可能に接続される円筒状の接続部材３９と、該接続部材３９の外周に嵌着され、磁性体によって形成されるロータコア３１ａと、該ロータコア３１ａの外周に接着される複数のマグネット３１ｂと、から構成されている。なお、当該ロータ３１としては、前記複数のマグネット３１ｂをロータコア３１ａの内部に埋め込んでなるＩＰＭモータのような構成を採ることも可能である。

ここで、前記接続部材３９は、その軸方向両端側が比較的小径の第１、第２小径部３９ａ，３９ｂとして構成され、第１小径部３９ａが第１軸受Ｂ１に、第２小径部３９ｂが第２軸受Ｂ２にそれぞれ回転自在に支持され、前記両小径部３９ａ，３９ｂ間に構成される大径部３９ｃの外周面に前記ロータコア３１ａが圧入固定される構成となっている。

また、前記第１小径部３９ａについては、その先端部がさらに段差状に縮径形成され、後述するレゾルバロータ３６ａの取付に供する第３小径部３９ｄとして構成されている。このようにして、当該第３小径部３９ｄを前記第１軸受Ｂ１の取付に供する第１小径部３９ａよりもさらに小径化することによって、レゾルバロータ３６ａを当該接続部材３９（第３小径部３９ｄ）に嵌着させた状態での外径をより小径に構成可能となる結果、当該レゾルバロータ３６ａの外周に配置されるレゾルバステータ３６ｂの外径についても小径化でき、これによって、レゾルバ３６全体の小型化に供されることとなる。

そして、かかる接続部材３９は、図２、図３に示すように、入力軸１１の外周面に軸方向に沿って切欠形成された溝状の凹部１１ａに金属片たるキー２５が圧入固定されてなる入力軸側係合部に、その内周部において一端側開口より前記大径部３９ｃと全域でオーバーラップするように軸方向に沿って切欠形成されたキー溝３９ｅからなるロータ側係合部を係合させてなる、いわゆるキー結合をもって、入力軸１１の外周に嵌着固定されている。

なお、かかるキー結合は、周知のキー結合のごとくキー溝３９ｅにキー２５を圧入することによって入力軸１１とロータ３１とを固定するようなものではなく、本実施形態では、キー２５とキー溝３９ｅとが、キー２５（入力軸１１）に対してロータ３１が着脱自在となるような寸法関係に設定されている。より具体的には、前記両者２５，３９ｅ間における不要ながたつきを排除しつつ、一度係合させた両者２５，３９ｅを再び係合し直すことが容易な寸法関係に設定されている。

前記ステータ３２は、図２に示すように、複数のステータコア３２ａを積層し円形に構成してなるものがモータ要素収容部３４ａに圧入又は焼き嵌め固定されると共に、これら各ステータコア３２ａの内周部に突設されるティース（図示外）に３相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）のステータコイルＳＣ（ＳＣ１，ＳＣ２）が巻回されることによって構成されている。

この際、前記ステータコイルＳＣは、異なる制御回路４０ａ，４０ｂに接続された別系統の第１、第２ステータコイルＳＣ１，ＳＣ２によって構成されると共に、これら両ステータコイルＳＣ１，ＳＣ２が共に同一のティースに巻回される構成となっている。これにより、１つのモータ３０で多重系の制御回路４０ａ，４０ｂを構成でき、その結果、一方の制御回路４０ａ，４０ｂが失陥してしまった場合であっても、他方の制御回路４０ａ，４０ｂによってモータ３０の駆動制御が可能となっている（図５参照）。

前記レゾルバ３６は、ロータ３１の極対数に応じた複数の回転突極を備え、その外径Ｒ０が第１、第２モータハウジング３４，３５の両軸挿通孔３８ａ，３５ａの内径Ｒ１，Ｒ２よりも小さくなるように接続部材３９の他端側外周に嵌着固定されるレゾルバロータ３６ａと（図６参照）、レゾルバ収容部３４ｂ内に保持されることで前記レゾルバロータ３６ａの外周側に微小の径方向隙間を隔てて非接触状態に配置され、それぞれ異なる制御回路４０ａ，４０ｂに接続されるセンサコイル３６ｃ，３６ｄが巻回されたレゾルバステータ３６ｂと、から主として構成されている。

前記第１、第２軸受Ｂ１，Ｂ２は、いずれもボールベアリングによって構成されると共に、そのうちの少なくとも一方は、ロータ３１の軸方向移動を規制可能に構成されている。これによって、中空モータ３０の安定した駆動が確保されている。

前記カバー部材３７は、ほぼ板状を呈し、その中央部には、入力軸１１の他端部の挿通に供する軸挿通孔３７ａが貫通形成されている。また、このカバー部材３７の内側面における前記軸挿通孔３７ａの孔縁には、段差拡径状に形成されたシール収容部３７ｂが凹設され、このシール収容部３７ｂには、入力軸１１とカバー部材３７との間を液密にシールするシール部材２６が嵌着されていて、前記軸挿通孔３７ａを通じての外部からの水分や粉塵の侵入が抑制されている。

前記モータ用ＥＣＵ４０は、図４に示すように、運転者による操舵トルクＴｍとは別に、例えば車両走行方向における前方の車両もしくは道路上の白線を認識するカメラやカーナビゲーションシステム等の各種支援情報把握手段５０により与えられる走行支援情報Ｉｂと、例えば車速センサや舵角センサ、ヨーレイトセンサなど各種センサの検出値に基づく車載のメインＥＣＵ５１からの車両運転情報Ｉｄと、に基づいて演算された自動運転用ＥＣＵ５２からのトルク指令信号Ｓｔや前記レゾルバ３６からの回転角度信号Ｓθを基に中空モータ３０に制御電流Ｃｅを付与することによって当該モータ３０を駆動制御する。

具体的には、前記モータ用ＥＣＵ４０は、図５に示すように、複数（本実施形態では２つ）の制御回路である第１制御回路４０ａと第２制御回路４０ｂとによって構成され、当該各制御回路４０ａ，４０ｂに与えられる前記自動運転用ＥＣＵ５２（図４参照）からのトルク指令信号Ｓｔ及びレゾルバ３６からの回転角度信号Ｓθに基づき演算された制御電流ＣｅがそれぞれステータコイルＳＣ１，ＳＣ２に通電されることとなる。

以上のような構成から、前記パワーステアリング装置では、前述したような運転者の操舵トルクＴｍに基づいた手動操舵のほか、例えば居眠り運転時等により車両が走行レーンを逸脱しそうになった場合には、図１、図４に示すように、前記各種支援情報把握手段からの走行支援情報Ｉｂ及び各種センサからの車両運転情報Ｉｄを基に中空モータ３０が駆動制御され、これにより発生した操舵トルクＴｏでもって入力軸１１を回転させることにより前記走行レーン内の走行を維持する、といった自動操舵を行うことが可能となっている。

なお、前記中空モータ３０への通電による駆動制御は、操舵時のみならず、直進時にも行われる。すなわち、左右の操舵のために操舵トルクを発生させる場合のみならず、入力軸１１の回転を抑制するための保舵トルクを発生させる場合にも、当該中空モータ３０が駆動制御されうる。

以下、本実施形態に係るパワーステアリング装置の組立手順について、図６、図７に基づいて説明する。

まず、前記パワーステアリング装置のうち装置本体ＤＢの組立として、入力軸１１と出力軸１２をトーションバー１０により連結してなるシャフトアッセンブリの一端側にピストン１６を連結すると共に、他端側を軸受２７を介して第２ハウジング１５に挿通固定した後、ピストン１６と一緒に入力軸１１の一端側を第１ハウジング１４内へと収容すると共に、第２ハウジング１５を第１ハウジング１４に嵌挿して固定する。このとき、併せて、前記両歯部１６ａ，１７ａを噛み合わせるように、セクタシャフト１７についても第１ハウジング１４に収容組付する。

また、前記装置本体ＤＢの組立とは別工程で、中空モータ３０の組立を行う。すなわち、まず、図６に示すように、第１モータハウジング３４の内周面に、ステータコイルＳＣが巻回されたステータコア３２ａを嵌着固定する。同時に、ロータ３１側についても、接続部材３９の大径部３９ｃの外周面にロータコア３１ａを嵌着した後、接続部材３９の第１小径部３９ａの外周面に第１軸受Ｂ１を、第３小径部３９ｄの外周面にレゾルバロータ３６ａをそれぞれ嵌着すると共に、当該接続部材３９の第２小径部３９ｂの外周面に、第２軸受Ｂ２を嵌着固定する。その後、このロータ３１を、前記第１モータハウジング３４に組み付けられたステータ３２の内周側に第１小径部３９ａ側から挿通して、第１軸受Ｂ１を介して第１モータハウジング３４に組付固定する。

このように、本実施形態では、第１、第２モータハウジング３４，３５の各軸挿通孔３８ａ，３５ａの内径Ｒ１，Ｒ２に対しレゾルバロータ３６ａの外径Ｒ０が大きく設定されているため、レゾルバロータ３６ａをロータ３１（接続部材３９）へ組み付けた状態でモータハウジング３３内へと収容配置することが可能となって、当該レゾルバロータ３６ａを後からロータ３１に組み付けるかたちでモータハウジング３３内へと収容配置する場合に比べて、装置の組立作業性の向上を図ることができる。

続いて、前述のようにして前記モータ要素が収容配置された第１モータハウジング３４の一端側開口を第２モータハウジング３５によって閉塞する。その後、当該第１モータハウジング３４の他端側から、レゾルバステータ３６ｂをレゾルバ受容部３８ｃに嵌挿して組み付けた後、当該他端側開口をカバー部材３７によって閉塞し、前記中空モータ３０の組立が完了する。当該組立完了後、この組み立てた中空モータ３０を回転駆動することにより、作動試験等を行う。

最後に、前記キー２５を入力軸１１へと組み付けた後、前記試験が完了したモータアッセンブリたる中空モータ３０を、図７に示すように、そのロータ３１を入力軸１１の他端側外周に嵌着するようにしてハウジング１３（第２ハウジング１５）に組み付けることで、前記パワーステアリング装置の組立が完了する。具体的には、入力軸１１外周のキー２５をロータ３１（接続部材３９）内周のキー溝３９ｅ内に嵌挿させながら入力軸１１他端側を接続部材３９内周へと嵌挿させることによって中空モータ３０を入力軸１１外周に嵌着させると共に、第２ハウジング１５の凸部１５ｃを第２モータハウジング３５の凹部３５ｃ内へと嵌挿させた後、当該中空モータ３０を、前記両取付部３４ｃ，３５ｂを介して複数のボルト２４によって第２ハウジング１５に締結する。

この際、本実施形態では、前記キー２５の係合に供するキー溝３９ｅは接続部材３９の一端側開口からロータ３１に対しての動力伝達に必要な軸方向位置までのみに形成され、残余の部分は接続部材３９に対し最小限の径方向隙間を介して嵌合するような構成となっていることから、前記入力軸１１と接続部材３９の両係合部間にがたつきが生じたとしても、前記残余の部分によって当該がたつきを抑制することが可能となっている。

以上のように、本実施形態に係るパワーステアリング装置によれば、入力軸１１に設けたキー２５と、ロータ３１（接続部材３９）内周面に設けたキー溝３９ｅとからなる、回転方向の相対移動を規制しつつ軸方向の相対移動を可能にする係合構造をもって入力軸１１とロータ３１を連結させる構成としたことで、中空モータ３０をアッセンブリ状態でもって装置本体ＤＢへと組み付けることが可能となり、装置の組付作業性の向上を図ることができる。

また、かかる中空モータ３０のアッセンブリ供給化にあたって、当該モータ３０では、ロータ（接続部材３９）の両端部がモータハウジング３３内で第１、第２軸受Ｂ１，Ｂ２によって回転自在に支持される構成となっていることから、当該モータ３０単独で前記作動試験等を行うことができ、装置の組立作業性についての自由度の向上が図れる。すなわち、中空モータ３０単独でもって前記作動試験等が可能となっていることにより、当該モータ３０を装置本体ＤＢとは別工程で組み立てたり、外部から購入して利用したりすることが可能となり、装置の製造コストの低減化にも寄与できる。

なお、上記第１、第２軸受Ｂ１，Ｂ２によるロータ３１の両端部軸受構造の採用に際し、本実施形態では、当該両軸受Ｂ１，Ｂ２が、ステータコイルＳＣがロータ３１の両端よりも軸方向外側に延出することによってその内周側に形成されるデッドスペース状の空間部Ｓ１，Ｓ２に配置されることになるため、中空モータ３０内のスペースを有効活用でき、当該モータ３０の大型化、ひいては装置の大型化の抑制に供される。

しかも、本実施形態では、前記中空モータ３０につき、レゾルバ３６が第１軸受Ｂ１よりも軸方向外側に配置されるようになっていることから、当該第１軸受Ｂ１を前記デッドスペース状の空間部Ｓ１に配置することが可能となり、その結果、部品レイアウトを最適化でき、装置の小型化を図ることができる。

加えて、本実施形態では、前記中空モータ３０につき、レゾルバ３６をロータリバルブ１９の反対側に配置するようになっていることから、当該レゾルバ３６と第２モータハウジング３５（凹部３５ｃ）との干渉を回避できる結果、良好な部品レイアウト構成に供される。

さらに、前記中空モータ３０のアッセンブリ供給化にあたって、当該モータ３０につき、そのロータリバルブ１９側（装置本体ＤＢへと組み付ける側）についても第２モータハウジング３５により閉塞する構成となっていることから、当該モータ３０単独でもって所定の防塵性も確保されることとなる。

図８、図９は本発明に係るパワーステアリング装置の第２実施形態を示し、前記第１実施形態における入力軸１１とロータ３１（接続部材３９）との係合構造を変更したものである。なお、以下では、前記第１実施形態と異なる構成についてのみ説明することとし、前記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付すことで具体的な説明は省略する。

すなわち、本実施形態では、入力軸１１の他端側外周の所定範囲（接続部材３９の大径部３９ｃと重合する範囲）に雄セレーション部４１が設けられると共に、ロータ３１の接続部材３９内周の前記雄セレーション部４１と対向する位置に雌セレーション部４２が設けられていて、当該入力軸１１とロータ３１とが前記両セレーション部４１，４２を介して係合する構成となっている。

この際、前記接続部材３９内周の第２小径部３９ｂと重合する範囲（前記雌セレーション部４２よりも一端側の範囲）は、前記雄セレーション部４１と干渉しない所定の内径からなる平坦部４３として構成されている。このように、前記雌セレーション部４２をトルク伝達に必要な所定の軸方向範囲のみに形成することで、接続部材３９内周における雄セレーション部４１の嵌挿範囲全域に雌セレーション部４２を形成する場合に比べて、係合範囲を最小限に止めることが可能となる結果、当該係合に係る組付作業（係合作業）の容易化が図れ、装置の生産性の向上に供されることとなる。

さらに、本実施形態における上記セレーション結合は、圧入のような強固な係合ではなく、前記両部材１１，３９の相対移動が比較的容易に行えるような構成となっていて、装置本体ＤＢへの組み付け時において係合作業のやり直しが可能となっている。この結果、中空モータ３０を装置本体ＤＢに組み付けた後に不具合が生じても、両者を分解して再組み付けすることができ、歩留まりの向上に供されている。

そして、かかる所定隙間を介した係合構造を採用するにあたり、本実施形態では、前記両セレーション部４１，４２間に所定の樹脂材料が充填される構成となっている。これによって、上記歩留まりの向上を確保しつつも、その組み付け後における前記両セレーション部４１，４２間のがたつきを抑制し、良好なトルク伝達が可能となっている。

以上のような構成から、本実施形態においても、前記セレーションをもって、入力軸１１とロータ３１とが、その回転方向の相対移動を規制しつつ軸方向の相対移動が可能となるように係合され、前記第１実施形態と同様の作用効果が奏せられる。

特に、本実施形態に係る前記セレーション結合は、前記第１実施形態に係るキー結合に比べて回転方向の接触面積が増大し、より一層良好なトルク伝達に供されることとなる。

図１０、図１１は本発明に係るパワーステアリング装置の第３実施形態を示し、前記第１実施形態における入力軸１１とロータ３１（接続部材３９）との係合構造を変更したものである。なお、以下では、前記第１実施形態と異なる構成についてのみ説明することとし、前記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付すことで具体的な説明は省略する。

すなわち、本実施形態では、入力軸１１の他端側外周の所定範囲（接続部材３９の大径部３９ｃと重合する範囲）に、円環状の基部４４と当該基部４４の外周面に設けられた複数の突条部４５とからなる周知のトレランスリングＴＲが嵌着され、当該トレランスリングＴＲにより構成されるトルクリミッタを介して入力軸１１とロータ３１（接続部材３９）とが係合する構成となっている。

具体的には、前記基部４４の内周面が入力軸１１の外周面に嵌着すると共に、前記各突条部４５の先端面４５ａが接続部材３９の内周面３９ｆに所定の面圧でもって圧接することにより、これら両面３９ｆ，４４ａ間に生ずる摩擦力をもって入力軸１１とロータ３１とが一体回転可能となっている。

以上のような構成から、本実施形態においても、前記トレランスリングＴＲによって構成されるトルクリミッタをもって、入力軸１１とロータ３１とが、その回転方向の相対移動を規制しつつ軸方向の相対移動が可能となるように係合され、前記第１実施形態と同様の作用効果が奏せられる。

特に、本実施形態に係る前記トルクリミッタによる結合構造によれば、中空モータ３０から入力軸１１へと過大なトルクが入力された場合には、前記両者１１（ＴＲ），３９間に滑りが生ずることによって前記過大トルクを逃がすことができ、当該両者１１（ＴＲ），３９間の係合部に破損が生じてしまうおそれがない。

また、前記トレランスリングＴＲを採用することで、接続部材３９の内周面が比較的ラフな精度の平坦面で構成できるため加工コストの低減が図れるうえ、入力軸１１と接続部材３９の熱膨張率の違いにより生ずる寸法変化の補償にも供される。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、該各実施形態に係るインテグラル型のパワーステアリング装置以外にも、例えば普通乗用車等に用いられるラック・ピニオン型のパワーステアリング装置等、前記パワーシリンダ１８やロータリバルブ１９（コントロールバルブ）等といった本発明の発明特定事項を具備するものであれば、他の形式のパワーステアリング装置にも適用可能である。

さらには、上記構成を採用することにより、各種の液圧パワーステアリング装置において、例えば前記外部の液圧源であるポンプや当該ポンプと装置本体ＤＢとを接続する配管等の失陥によって装置本体ＤＢに作動液が供給されなくなってしまった場合でも、前記中空モータ３０を駆動させることで操舵力補助が行えるようになるといったメリットも得られ、車両の安全性のさらなる向上に供されることとなる。

以下に、前記各実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した発明以外の技術的思想について説明する。

（ａ）請求項５に記載のパワーステアリング装置において、
前記ロータの前記レゾルバロータが設けられる領域は、前記第１軸受が設けられる領域よりも小さい外径に設定されることを特徴とするパワーステアリング装置。

このように、ロータの外径を小さく設定することで、その外周側のレゾルバロータについて小径化されると共に、さらにその外周側のレゾルバステータについても小径化され、レゾルバ全体の小型化に供される。

（ｂ）請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
少なくとも前記第１軸受又は第２軸受の一方は、前記ロータの軸方向の移動を規制する機能を有するボールベアリングにより構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、ロータの軸方向位置を規制することができる。

（ｃ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記中空モータは、ほぼ円筒状に形成されたロータと、該ロータの外周側に配置されるステータと、前記ロータ及びステータを収容するモータハウジングと、から構成され、
前記モータハウジングは、前記ステータの径方向外側に設けられた筒状部と、該筒状部の前記ロータリバルブ側の端部を閉塞するように設けられた軸方向端閉塞部と、から構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

このように、モータハウジングについてロータリバルブ側も閉塞する構成とすることで、モータ単独における所定の防塵性を確保することができる。

（ｄ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記中空モータは、ほぼ円筒状に形成されたロータと、該ロータの外周側に配置されるステータと、前記ロータ及びステータを収容するモータハウジングと、前記ロータに対して前記ロータリバルブの軸方向反対側に配置され、前記ロータの回転位置検出に供するレゾルバと、から構成されるブラシレスモータであって、
前記モータハウジングの前記ロータリバルブと対向する軸方向端側に、前記入力軸を包囲するように構成される凹状嵌合部を設ける一方、
前記ロータリバルブを収容するバルブハウジングの前記モータハウジングと対向する面に、前記凹状嵌合部と嵌合可能な凸状嵌合部を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。

このように、凹状嵌合部と凸状嵌合部とを嵌合させることで、中空モータとロータリバルブとの相対的な位置決めが可能となり、装置の組付作業性を向上させることができる。

加えて、レゾルバをロータリバルブの軸方向反対側に配置することで、凹状嵌合部とレゾルバとの干渉も回避可能となり、装置の軸方向寸法の小型化にも供される。

（ｅ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記入力軸側係合部及びロータ側係合部は、前記ロータの軸方向範囲のうち前記ロータリバルブ側部分のみ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。

かかる構成とすることで、ロータの軸方向範囲の全域に上記係合部を設ける場合に比べて、当該係合に係る組付作業の容易化が図れる。

（ｆ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記入力軸側係合部とロータ側係合部とは、互いにセレーションによって係合されることを特徴とするパワーステアリング装置。

これにより、中空モータと入力軸の軸方向における相対移動を許容しつつ、当該両者間のトルク伝達が可能となる。

（ｇ）前記（ｆ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記入力軸側係合部と前記ロータ側係合部の間には樹脂材料が充填されることを特徴とするパワーステアリング装置。

これにより、入力軸とロータの間のがたつきが抑制され、良好なトルク伝達に供される。

（ｈ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記入力軸側係合部及びロータ側係合部は、前記ロータの軸方向範囲のうち所定範囲にのみ形成され、
残余の部分は、全周において平坦面同士が当接可能に構成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、両係合部間にがたつきが生じても、残余の部分によって当該がたつきを抑制することが可能となる。

（ｉ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記入力軸側係合部と前記ロータ側係合部の間にはトルクリミッタが設けられることを特徴とするパワーステアリング装置。

これにより、過大なトルク入力時における両係合部の破損を抑制することができる。

（ｊ）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記中空モータは、ほぼ円筒状に形成されたロータと、該ロータの外周側にコイルが巻回された複数のステータと、から構成され、
前記複数のステータは、それぞれ互いに異なる通電回路に係る複数のコイルが巻回されることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、モータを複数設けることなく多重系の電気回路を構成することが可能となる。

（ｋ）請求項７に記載のパワーステアリング装置において、
前記中空モータは、ほぼ円筒状に形成されたロータと、該ロータの外周側に配置されるステータと、前記ロータ及びステータを収容するモータハウジングと、該モータハウジングに設けられ、前記ロータの軸支に供する第１軸受及び第２軸受と、から構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、モータ単独でキャリブレーション等の回転検査を行うことが可能となり、より自由度の高い装置の製造に供される。

（ｌ）前記（ｋ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記ロータに、前記入力軸の回転軸方向の中間部に前記ステータと対向するように配置された大径部と、該大径部の軸方向一方側及び他方側に前記大径部よりも小径となるように縮径形成された第１小径部及び第２小径部と、を設け、
前記ステータを、前記ロータの大径部よりも軸方向一方側及び他方側に延設すると共に、
前記第１軸受を前記第１小径部と前記ステータの間に、前記第２軸受を前記第２小径部と前記ステータの間に、それぞれ配置したことを特徴とするパワーステアリング装置。

かかる構成とすることで、両軸受がロータの小径部とステータとの間に形成されるいわゆるデッドスペースに配置されることとなり、装置の大型化の抑制に供される。

（ｍ）前記（ｌ）に記載のパワーステアリング装置において、
前記中空モータを、前記ロータの回転位置の検出に供するレゾルバを備えたブラシレスモータとして構成すると共に、
前記レゾルバを、前記第１軸受よりも軸方向外側に配設したことを特徴とするパワーステアリング装置。

このように、第１軸受を前記デッドスペースへと配置し、その軸方向外側にレゾルバを配置することにより、部品レイアウトの最適化が図れ、装置の小型化に供される。

１０…トーションバー
１１…入力軸
１２…出力軸
１６…ピストン
１８…パワーシリンダ
１９…ロータリバルブ（コントロールバルブ）
２５…キー（入力軸側係合部）
３０…中空モータ
３９ｅ…キー溝（ロータ側係合部）
３９ｆ…内周面（ロータ側係合部）
４１…雄セレーション部（入力軸側係合部）
４２…雌セレーション部（ロータ側係合部）
４５ａ…突条部の先端面（入力軸側係合部）
Ｐ１…第１圧力室（一対の圧力室）
Ｐ２…第２圧力室（一対の圧力室）

Claims

ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、
トーションバーを介して前記入力軸と接続される出力軸と、
ピストンにより隔成された１対の圧力室を有し、該圧力室に作用する液圧に基づいて操舵アシスト力を発生させるパワーシリンダと、
前記入力軸と前記出力軸との相対回転に応じて外部の油圧源より供給される作動液を前記１対の圧力室に選択的に供給するロータリバルブと、
前記入力軸の少なくとも軸方向の一部分を包囲するように設けられ、車両の運転状況に基づいて前記入力軸の回転を制御する中空モータと、
前記入力軸の外周と前記中空モータの内周とに設けられ、前記入力軸と前記中空モータのロータとの間で、軸方向の相対移動を許容し、かつ、回転方向の相対移動を規制するように構成された入力軸側係合部及びロータ側係合部と、
を備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
前記中空モータは、ほぼ円筒状に形成されたロータと、該ロータの外周側に配置されるステータと、前記ロータ及びステータを収容するモータハウジングと、該モータハウジングに設けられ、前記ロータの軸支に供する第１軸受及び第２軸受と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記ロータに、前記入力軸の回転軸方向の中間部に前記ステータと対向するように配置された大径部と、該大径部の軸方向一方側及び他方側に前記大径部よりも小径となるように縮径形成された第１小径部及び第２小径部と、を設け、
前記ステータを、前記ロータの大径部よりも軸方向一方側及び他方側に延設すると共に、
前記第１軸受を前記第１小径部と前記ステータの間に、前記第２軸受を前記第２小径部と前記ステータの間に、それぞれ配置したことを特徴とする請求項２に記載のパワーステアリング装置。
前記中空モータを、前記ロータの回転位置の検出に供するレゾルバを備えたブラシレスモータとして構成すると共に、
前記レゾルバを、前記第１軸受よりも軸方向外側に配設したことを特徴とする請求項３に記載のパワーステアリング装置。
前記モータハウジングの内周側に、前記第１軸受を保持する第１軸受保持部を設け、
前記レゾルバを、前記ロータの外周側に配置されるレゾルバロータと、該レゾルバロータの外周側に配置されるレゾルバステータと、によって構成すると共に、
前記レゾルバロータの外径を、前記第１軸受保持部の内径よりも小さく設定したことを特徴とする請求項４に記載のパワーステアリング装置。
前記ロータの前記レゾルバロータが設けられる領域は、前記第１軸受が設けられる領域よりも小さい外径に設定されることを特徴とする請求項５に記載のパワーステアリング装置。
少なくとも前記第１軸受又は第２軸受の一方は、前記ロータの軸方向の移動を規制する機能を有するボールベアリングにより構成されることを特徴とする請求項２に記載のパワーステアリング装置。
前記中空モータは、ほぼ円筒状に形成されたロータと、該ロータの外周側に配置されるステータと、前記ロータ及びステータを収容するモータハウジングと、から構成され、
前記モータハウジングは、前記ステータの径方向外側に設けられた筒状部と、該筒状部の前記ロータリバルブ側の端部を閉塞するように設けられた軸方向端閉塞部と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記中空モータは、ほぼ円筒状に形成されたロータと、該ロータの外周側に配置されるステータと、前記ロータ及びステータを収容するモータハウジングと、前記ロータに対して前記ロータリバルブの軸方向反対側に配置され、前記ロータの回転位置検出に供するレゾルバと、から構成されるブラシレスモータであって、
前記モータハウジングの前記ロータリバルブと対向する軸方向端側に、前記入力軸を包囲するように構成される凹状嵌合部を設ける一方、
前記ロータリバルブを収容するバルブハウジングの前記モータハウジングと対向する面に、前記凹状嵌合部と嵌合可能な凸状嵌合部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記入力軸側係合部及びロータ側係合部は、前記ロータの軸方向範囲のうち前記ロータリバルブ側部分のみに形成されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記入力軸側係合部とロータ側係合部とは、互いにセレーションによって係合されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記入力軸側係合部と前記ロータ側係合部の間に樹脂材料が充填されたことを特徴とする請求項１１に記載のパワーステアリング装置。
前記入力軸側係合部及びロータ側係合部は、前記ロータの軸方向範囲のうち所定範囲にのみ形成され、
残余の部分は、全周において平坦面同士が当接可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記入力軸側係合部と前記ロータ側係合部の間にトルクリミッタが設けられたことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記中空モータは、ほぼ円筒状に形成されたロータと、該ロータの外周側にコイルが巻回された複数のステータと、から構成され、
前記複数のステータは、それぞれ互いに異なる通電回路に係る複数のコイルが巻回されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記出力軸と前記ピストンとの間に設けられ、前記出力軸の回転を前記ピストンの軸方向運動に変換するボールねじ機構と、前記ピストンに一体に設けられたラック歯と、該ラック歯と噛合し、その軸方向運動に伴って回転運動すると共に、該回転運動をピットマンアームを介して転舵輪に伝達するセクタギヤと、をさらに備え、
前記ロータリバルブを前記中空モータと前記パワーシリンダの間に配置したことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸と、
トーションバーを介して前記入力軸と接続される出力軸と、
ピストンにより隔成された１対の圧力室を有し、該圧力室に作用する液圧に基づいて操舵アシスト力を発生させるパワーシリンダと、
前記入力軸と前記出力軸との相対回転に応じて外部の油圧源より供給される作動液を前記１対の圧力室に選択的に供給するロータリバルブと、
前記入力軸の少なくとも軸方向の一部分を包囲するように設けられ、車両の運転状況に基づいて前記入力軸の回転を制御する中空モータと、
前記入力軸の外周と前記中空モータの内周とに設けられ、前記入力軸と前記中空モータのロータとの間で、軸方向の相対移動を許容し、かつ、回転方向の相対移動を規制するように構成された入力軸側係合部及びロータ側係合部と、
車両走行方向の前方の車両もしくは道路上の白線を認識するカメラの情報、カーナビゲーションシステムの情報、又は、車両に発生するヨーモーメントを検出するヨーレイトセンサの情報に基づき前記中空モータを駆動制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
前記中空モータは、ほぼ円筒状に形成されたロータと、該ロータの外周側に配置されるステータと、前記ロータ及びステータを収容するモータハウジングと、該モータハウジングに設けられ、前記ロータの軸支に供する第１軸受及び第２軸受と、から構成されることを特徴とする請求項１７に記載のパワーステアリング装置。
前記ロータに、前記入力軸の回転軸方向の中間部に前記ステータと対向するように配置された大径部と、該大径部の軸方向一方側及び他方側に前記大径部よりも小径となるように縮径形成された第１小径部及び第２小径部と、を設け、
前記ステータを、前記ロータの大径部よりも軸方向一方側及び他方側に延設すると共に、
前記第１軸受を前記第１小径部と前記ステータの間に、前記第２軸受を前記第２小径部と前記ステータの間に、それぞれ配置したことを特徴とする請求項１８に記載のパワーステアリング装置。
前記中空モータを、前記ロータの回転位置の検出に供するレゾルバを備えたブラシレスモータとして構成すると共に、
前記レゾルバを、前記第１軸受よりも軸方向外側に配設したことを特徴とする請求項１９に記載のパワーステアリング装置。