KR20150106393A

KR20150106393A - 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조 및 이것을 이용한 파워 스티어링 장치

Info

Publication number: KR20150106393A
Application number: KR1020157006662A
Authority: KR
Inventors: 오사무 요시다; 다츠요시 마루야마; 기요타카 시라쿠보
Original assignee: 히타치 오토모티브 시스템즈 스티어링 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-09-21
Also published as: US20150307126A1; US9694847B2; CN104641209A; DE112014000966T5; CN104641209B; KR101702249B1; WO2014141738A1; JP6189416B2; JPWO2014141738A1

Abstract

입력축(1)과 제1 출력축(3)을 토션 바(2)로 연결하여 이루어지는 조타축을 피봇 지지하는 볼 베어링(14)을, 상기 조타축의 외주부에 배치되는 영구 자석(21)과 제1, 제2 요크 부재(31, 32)와 자기 센서(60)로 주로 구성되는 토크 센서(TS)의 센서 본체의 최대 외경(X6)보다 큰 내경(Y1)을 갖는 로크 너트(18)로 체결하는 것이 제시된다. 이러한 구성에 있어서, 토크 센서(TS)와 로크 너트(18)를 직경 방향으로 서로 중첩되게 함으로써 장치의 소형화가 도모되고, 또한, 토크 센서(TS)의 외주 측을 통과하는 형태로 로크 너트(18)를 조립함으로써 구성 부품의 일방향으로부터의 부착을 실현할 수 있어, 장치의 조립 작업성의 향상을 도모할 수 있게 된다.

Description

파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조 및 이것을 이용한 파워 스티어링 장치{TORQUE DETECTION STRUCTURE FOR POWER STEERING DEVICE, AND POWER STEERING DEVICE USING SAME}

본 발명은, 예컨대 자동차의 파워 스티어링 장치에 적용되어, 운전자의 조타 토크를 검출하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조 및 이것을 이용한 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

예컨대 자동차의 파워 스티어링 장치에 적용되는 종래의 토크 검출 구조로서는, 이하의 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다.

개략적으로 설명하면, 이 토크 검출 구조에서는, 토션 바를 통해 상대 회전 가능하게 연결되는 2개의 축 부재로 이루어지는 조타축 중 한쪽의 축 부재의 외주에 결합되어, 둘레 방향에서 복수의 자극을 갖는 자성 부재와, 상기 2개의 축 중 다른 쪽 축 부재의 외주에 소정의 홀더를 통해 연결되는 연자성체로 이루어지는 한 쌍의 환상 부재로서, 각각 직경 방향 내측에 연설(延設)된 복수의 발톱부를 지니고, 축 방향에서 서로 대향하도록 배치되는 제1, 제2 요크 부재와, 이들 각 요크 부재의 둘레 방향 일부의 범위에 양 요크 부재 사이에서 (축 방향으로) 서로 대향하는 형태로 설치되어, 양자 사이에 자계를 발생시키는 한 쌍의 제1, 제2 집자(集磁) 부재와, 이들 집자 부재 사이에 형성되는 에어 갭 내에 수용 배치되어, 상기 집자 부재 사이를 통과하는 자속을 검출하는 자기 센서를 구비한 토크 센서를 이용하여, 상기 자기 센서에 의해서 검출되는 자속(자속 밀도)의 변화에 따라서 조타축에 입력된 토크를 검출하는 것이다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2004-309463호 공보

그런데, 상기 특허문헌에는 개시되어 있지 않지만, 파워 스티어링 장치의 조타축을 지지함에 있어서, 하우징 내에서 조타축의 중간부(상기 2개의 축 부재의 연결부 근방)에 베어링을 배치하는 경우가 있다. 이 경우에는, 상기 하우징 내에서 베어링의 외측 레이스를 고정하기 위한 고정 부재가 별도로 필요하게 되는데, 상기 고정 부재와 토크 센서의 치수 관계나 배치 관계에 따라서는 여러 가지 문제점을 초래하게 된다.

즉, 예컨대 상기 고정 부재의 내경에 대하여 토크 센서의 외경을 상대적으로 크게 설정한 경우에는, 상기 토크 센서와 고정 부재가 축 방향으로 직렬로 나란하게 되어, 하우징이 축 방향으로 대형화되어 버리고, 이로 인해 장치 전체가 대형화되어 버린다고 하는 문제를 일으킨다.

또한, 상기 토크 센서는 조타축과 일체화된 후에 하우징 내에 삽입 배치하게 되기 때문에, 전술한 치수 관계에 있어서 베어링을 토크 센서의 삽입 방향 반대쪽에 배치하는 것으로 한 경우에는, 조타축 및 토크 센서를 하우징 내에 삽입 배치한 후에 그 삽입 방향의 반대쪽에서 베어링을 삽입 배치하지 않으면 안 된다. 이와 같이, 조타축 및 토크 센서와 베어링을 축 방향 한쪽에서 삽입 배치할 수 없으므로, 그 조립 작업이 번잡하게 되어 버린다.

본 발명은, 이러한 기술적 과제를 감안하여 안출된 것으로, 장치의 소형화 내지 조립 작업성의 향상을 실현할 수 있는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조 등을 제공하는 것이다.

본원 발명은, 차량에 탑재되는 파워 스티어링 장치에 있어서 운전자의 조타 토크를 검출하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서, 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 입력축과, 토션 바를 통해 상기 입력축과 접속되어, 그 입력축의 회전을 전타륜(轉舵輪)에 전달하는 출력축으로 구성되는 조타축과, 상기 조타축의 회전축의 축 방향 한쪽에 개구 형성되어, 내부에 상기 출력축을 수용하는 하우징과, 내측 레이스, 볼 및 외측 레이스로 구성되고, 상기 한쪽 개구부로부터 삽입되어 상기 하우징 내에 수용 배치됨으로써, 상기 하우징 내에서 상기 출력축을 자유롭게 회전 가능하도록 지지하는 볼 베어링과, 원호형 또는 원환형을 띠고, 상기 한쪽 개구부에서 상기 하우징 내에 삽입 배치되고, 그 일단이 상기 외측 레이스에 접촉한 상태에서 상기 하우징에 고정됨으로써 상기 외측 레이스를 상기 하우징에 고정하는 고정 부재와, 상기 고정 부재보다 작은 외경으로 설정되어, 상기 토션 바의 비틀림 정도에 따라서 변화되는 전기 신호를 출력하는 토크 센서를 구비한 것을 특징으로 한다.

본원 발명에 따르면, 고정 부재와 토크 센서의 직경 방향에 있어서의 상호 간섭을 피할 수 있다. 이에 따라, 예컨대 고정 부재와 토크 센서를 직경 방향으로 서로 중첩되게 배치함으로써 장치의 소형화가 도모되고, 또한, 토크 센서의 외주 측을 통과시키는 형태로 고정 부재를 조립함으로써 장치의 조립 작업성의 향상을 도모할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 토크 검출 구조의 제1 실시형태를 나타낸 도면으로, 도 1에 도시하는 조타계(제1 랙·피니언 기구 근방)의 종단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 토크 센서 일대의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 토크 센서의 분해 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시한 토크 센서 근방의 주요부 확대도이다.
도 6은 도 4에 도시한 링 어셈블리 단일체의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태를 나타낸, 도 2에 상당하는 조타계의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시형태를 나타낸, 도 2에 상당하는 조타계의 종단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조 및 이것을 이용한 파워 스티어링 장치의 각 실시형태에 관해서 도면에 기초하여 상술한다. 한편, 이하의 각 실시형태에서는, 이 토크 검출 구조 등을 자동차의 랙·피니언식 전동 파워 스티어링 장치에 적용한 것을 예로 설명한다.

도 1~도 6은 본 발명에 따른 토크 검출 구조 등의 제1 실시형태를 나타내고 있으며, 상기 토크 검출 구조의 적용 대상인 전동 파워 스티어링 장치는, 도 1에 도시하는 것과 같이, 일단측이 스티어링 휠(SW)에 연계되는 입력축(1)과, 일단측이 상기 입력축(1)에 토션 바(2)를 통해 상대 회전 가능하게 연결되는 제1 출력축(3)(본 발명에 따른 출력축에 상당)으로 이루어지는 조타축이, 차체 폭 방향 한쪽에 설치되는 제1 랙·피니언 기구(RP1)를 통해 전타륜(WR, WL)에 연계되는 동시에, 상기 조타축의 외주에 배치되는 토크 센서(TS)의 출력 신호에 기초하여 ECU(4)에 의해서 구동 제어되는 전동 모터(M)에 웜 기어 등 소정의 감속 기구(5)를 통해 연계되는 제2 출력축(6)이, 차체 폭 방향 다른 쪽에 설치되는 제2 랙·피니언 기구(RP2)를 통해 전타륜(WR, WL)에 연계되도록 함으로써 구성되어 있다.

여기서, 상기 제1 랙·피니언 기구(RP1)는, 제1 출력축(3)의 타단측에 설치되는 피니언 치형부(3a)와, 각 끝이 타이 로드(7, 7)를 통해 각각 전타륜(WR, WL)에 연계되는 랙 바(8)의 일단측의 소정 범위에 설치되는 제1 랙 치형부(8a)로 구성되고, 제2 랙·피니언 기구(RP2)는, 제2 출력축(6)의 선단 측에 설치되는 제2 피니언 치형부(6a)와, 상기 랙 바(8)의 타단측의 소정 범위에 설치되는 제2 랙 치형부(8b)로 구성되어 있다.

그리고, 상술한 것과 같은 구성으로, 스티어링 휠(SW)에서 입력축(1)으로 입력된 조타 토크에 기초하여 토션 바(2)가 비틀림 변형되고, 이 비틀림 변형에 따라 상기 토션 바(2)의 복원 시에 생기는 회전 토크에 기초하여 회전하는 제1 출력축(3)의 회전 운동이 상기 제1 랙·피니언 기구(RP1)를 통해 랙 바(8)의 직선 운동으로 변환되는 동시에, 상기 조타 토크에 기초하여 전동 모터(M)에서 발생되는 조타 어시스트 토크에 기초하여 회전하는 제2 출력축(6)의 회전 운동이 상기 제2 랙·피니언 기구(RP2)를 통해 랙 바(8)의 직선 운동으로 변환됨으로써, 상기 전동 모터(M)에 의한 조타 보조를 달성하면서 전타륜(WR, WL)의 방향이 변경되게 된다.

상기 조타축은, 특히 도 2에 도시하는 것과 같이, 입력축(1)의 타단측과 제1 출력축(3) 전체가, 상하 2 분할로 구성되는 하우징(10) 내에 수용된다. 여기서, 상기 하우징(10)은, 상기 제1 랙·피니언 기구(RP1)를 수용하는 하우징 본체(11)와, 이 하우징 본체(11)의 상단 개구부를 폐색하도록 설치되며, 입력축(1)의 지지를 위해 제공되는 커버 부재(12)가, 그 둘레 방향으로 배치된 복수의 볼트(13)에 의해서 체결되도록 함으로써 구성되어 있다.

그리고, 상기 조타축은, 하우징 본체(11) 내에 수용된 제1 출력축(3)의 타단부가, 주지된 니들 베어링인 출력측 베어링(B1)과, 커버 부재(12) 내에 수용된 주지된 니들 베어링인 입력측 베어링(B2)으로 지지되는 동시에, 상기 조타축의 중간부인 상기 입력축(1) 및 출력축(3)의 연결부 근방, 즉 제1 출력축(3)의 일단부 근방이 양 베어링(B1. B2)에 대하여 비교적 대직경으로 구성된 볼 베어링(14)에 의해서 자유롭게 회전 가능하도록 지지되어 있다.

상기 입력축(1)은, 그 일단측이 소정의 링크 부재(도시하지 않음)를 통해 스티어링 휠(SW)에 연계되는 한편, 그 타탄 측에는 토션 바 수용부(1a)가 축 방향을 따라서 천설(穿設)되어, 이 토션 바 수용부(1a) 내에 토션 바(2)의 거의 전체가 수용되도록 되어 있다. 그리고, 이 입력축(1)의 타단부는, 제1 출력축(3)의 후술하는 축 방향 구멍(3e) 내에 감삽(嵌揷)되는 비교적 소직경의 감삽부(1b)로서 구성되고, 이 감삽부(1b)와 이 감삽부(1b)에서 돌출되는 상기 토션 바(2)의 하단부가, 함께 후술하는 제1 출력축(3)의 축 방향 구멍(3e) 내에 수용되고, 토션 바(2)를 통해 입력축(1)과 제1 출력축(3)이 연결되어 있다. 또한, 이 감삽부(1b)의 상부에는, 토크 센서(TS)[후술하는 제1, 제2 요크 부재(31, 32)]의 부착에 사용되는 비교적 대직경의 요크 부착부(1c)가, 상기 감삽부(1b)에 대하여 단차 직경 확장형으로 인설(隣設)되어 있다.

상기 제1 출력축(3)은, 그 일단부에 설치되고, 상기 요크 부착부(1c)의 외경(X1)보다 큰 외경(X2)으로 설정되어, 후술하는 자성 부재(20)의 고정에 사용되는 최대 직경 형상의 대직경부(3b)와, 이 대직경부(3b)에서 타단측으로 향해서 단차 직경 축소형으로 형성되어, 상기 볼 베어링(14)에 의한 피봇 지지에 사용되는 중직경부(3c)와, 그 타단부에 설치되어, 상기 출력측 베어링(B1)에 의한 피봇 지지에 사용되는 최소 직경 형상의 소직경부(3d)와, 이 소직경부(3d)와 상기 중직경부(3c) 사이에 형성된 상기 피니언 치형부(3a)를 갖고 있다. 또한, 이 제1 출력축(3)의 일단측에는, 입력축(1)의 삽입부와 토션 바(2)의 하단부를 수용하는 축 방향 구멍(3e)이 천설되어 있고, 이 축 방향 구멍(3e)에 있어서, 입력축(1)의 타단부가 상대 회전 가능하게 수용되는 동시에, 토션 바(2)의 하단부가 일체로 회전 가능하게 고정되어 있다.

상기 하우징 본체(11)는, 도 2, 도 3에 도시하는 것과 같이, 알루미늄계 재료에 의해, 거의 원통형이며 개구부 측에서 아래쪽으로 향해서 단차 직경 축소형으로 형성되어, 제1 랙·피니언 기구(RP1) 중 피니언 측[제1 출력축(3)]을 수용하는 피니언 수용부(15)와, 이 피니언 수용부(11a)의 하단부에서 상기 피니언 수용부(11a)와 거의 직교하는 형태로 설치되어, 제1 랙·피니언 기구(RP1) 중 랙 측[랙축(8)]을 수용하는 통 형상의 랙 수용부(11b)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 피니언 수용부(11a)에서는, 상기 개구부 측의 대직경부(15) 내에, 상기 토크 센서(TS) 및 볼 베어링(14)이 수용 배치되는 동시에, 반개구부(反開口部) 측의 소직경부(16) 내에, 제1 출력축(3)의 타단부가 수용 배치되어 있다.

상기 대직경부(15)는, 그 내단부(內端部)(상기 개구부의 반대쪽)에 형성되고, 볼 베어링(14)을 수용하는 베어링 수용부(15a)와, 이 베어링 수용부(15a)에서 상기 개구부 측으로 약간 직경 확장형으로 구성되어, 후술하는 로크 너트(18)의 나착(螺着)에 사용되는 암나사부(15b)와, 이 암나사부(15b)에서 상기 개구부 측으로 더욱 단차 직경 확장형으로 형성되어, 후술하는 링 어셈블리(RA)의 부착[후술하는 절연부(53)의 감합(嵌合)]에 사용되는 링 감합부(15c)와, 이 링 감합부(15c)에서 상기 개구부 측으로 단차 직경 확장형으로 형성되고, 커버 부재(12)의 감합에 사용되는 하우징 감합부(15d)를 갖고 있다. 또한, 상기 하우징 감합부(15d)의 개구 단부 외주 영역에는, 상기 각 볼트(13)가 나착함에 따른 상기 하우징 본체(11)와 커버 부재(12)의 체결에 사용되는 암나사 구멍(15e)이 오목하게 형성되어 있다.

상기 커버 부재(12)는, 상기 하우징 본체(11)와 같은 알루미늄계 재료로 이루어지고, 그 중심부에 입력축(1)의 삽입 관통에 사용되는 축 삽통 구멍(12a)이 관통 형성되는 동시에, 그 외주 측에 연설된 플랜지부(12b)에, 각 볼트(13)가 삽통하는 복수의 볼트 삽통 구멍(12c)이 관통 형성되어 있다. 또한, 이 커버 부재(12)의 하우징 본체(11)에 대한 대향면에는, 상기 하우징 감합부(15d)에 감합할 수 있는 감합 볼록부(12d)가 돌출 형성되어 있고, 이 감합 볼록부(12d)를 하우징 감합부(15d)에 감삽함으로써, 상기 하우징 본체(11, 12)의 동축성(同軸性), 즉 양 부재(11, 12)에 의한 상기 조타축의 동축 지지가 확보되도록 되어 있다.

상기 볼 베어링(14)은, 제1 출력축(3)의 중직경부(3c)에 있어서 그 하단부에 부착되는 C 링(17)과 대직경부(15)와의 사이에 협지 상태로 고정되는 내측 레이스(14a)와, 상기 베어링 수용부(15a) 내에 수용 배치되어, 거의 통 형상으로 구성된 고정 부재인 로크 너트(18)에 의해서 상기 베어링 수용부(15a)의 내단벽(內端壁)과의 사이에서 협지 상태로 고정된 외측 레이스(14b)와, 이 외측 레이스(14b)와 상기 내측 레이스(14a)와의 사이에 자유롭게 회전 가능하도록 설치된 복수의 전동체(轉動體)인 볼(14c)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 로크 너트(18)는, 소정의 아연 재료에 의해서 형성되고, 그 내경(Y1)이 거의 일정하게 되도록 형성되는 동시에, 그 외경이 단차 직경 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 그 축 방향 중간부가 최대 직경이 되도록 가장 두껍게 형성되고, 이 중간부에는 상기 암나사부(15b)에 나합(螺合)하는 수나사부(18a)가 형성되어 있다. 그리고, 이 수나사부(18a)의 상단 측이 상기 수나사부(18a)보다 얇게 형성됨으로써, 후술하는 절연부(53)의 내주 측에 수용 배치되는 동시에, 상기 수나사부(18a)의 하단 측이며 상기 외측 레이스(14b)를 압박 고정하는 압박부(18b)가 가장 얇게 형성되어 있다.

상기 토크 센서(TS)는, 도 2~도 6에 도시하는 것과 같이, 거의 원통형으로 구성되고, 제1 출력축(3)의 대직경부(3b)에 부착 고정됨으로써 상기 제1 출력축(3)과 일체로 회전 가능하게 설치되는 자성 부재(20)와, 모두 연자성체에 의해서 거의 원통형으로 구성되어, 함께 입력축(1)의 요크 부착부(1c)에 고정됨으로써 상기 입력축(1)과 일체로 회전 가능하게 설치되고, 일단측(도 2에서의 하단 측)이 그 직경 방향에 있어서 상기 자성 부재(20)와 대향하면서 또한 서로 이격되도록(직접 접속되지 않도록) 설치된 한 쌍의 제1, 제2 요크 부재(31, 32)와, 이들 요크 부재(31, 32)의 타단측에 있어서 양 요크 부재(31, 32) 사이에 형성되는 직경 방향 간극(C1)에 수용 배치되어, 상기 양 요크 부재(31, 32)의 타단측으로 누설된 상기 자성 부재(20)에 의한 자계(자속)를 소정 범위로 집약하는 거의 원환형으로 형성된 한 쌍의 제1, 제2 집자 링(51, 52)과, 이들 양 집자 링(51, 52) 사이(직경 방향 사이)에 소정 간극인 에어 갭(C2)을 통해 수용 배치되고, 양 집자 링(51, 52) 사이를 통과하는 상기 자속을 검출하는 한 쌍의 자기 센서(60, 60)로 주로 구성되어 있다.

상기 자성 부재(20)는, 자성 재료에 의해서 원환형으로 형성되고, 둘레 방향으로 다른 자극(N극, S극)이 교대로 복수 배치되어 이루어지는 영구 자석(21)과, 소정의 금속 재료에 의해 거의 원통형으로 형성되고, 일단측이 상기 영구 자석(21)의 내주부에 소정의 수지 재료로 이루어지는 절연부(22)를 통해 절연 상태로 연결된 슬리브(23)로 구성되고, 이들 양자(21, 23)가 상기 수지 재료에 의해서 일체로 몰드 성형된 것으로, 제1 출력축(3)의 대직경부(3b)에 외측에서 끼워져 슬리브(23)의 선단을 둘레 방향을 따라서 레이저 용접함으로써, 상기 슬리브(23)를 통해 제1 출력축(3)의 외주에 고정되어 있다.

보다 구체적으로는, 상기 슬리브(23)가 상기 입력축(1)의 최대 외경[상기 요크 부착부(1c)의 외경](X1)보다 큰 최소 내경[후술하는 타단부(23c)의 내경](Y2)을 갖는 단차 직경 형상으로 형성되고, 상기 슬리브(23) 중 단차형으로 직경 확장 형성된 대직경의 일단부(23a)가, 그 단부(段部)(23b)를 제1 출력축(3)의 대직경부(3b)의 단부면에 접촉시키는 형태로 입력축(1) 측에서부터 상기 대직경부(3b)에 외측에서 끼워지는 동시에, 상기 일단부(23a)에 대하여 직경 방향 내측으로 직경 축소되는 소직경의 타단부(23c)의 외주에 상기 영구 자석(21)이 고정 설치되어 있다. 그리고, 이 영구 자석(21)의 외경(X3), 즉 상기 영구 자석(21)을 포함하는 상기 일단부(23a)의 외경(X3)이 제1 출력축(3)의 대직경부(3b)의 외경(X2)보다 작게 설정됨으로써, 상기 영구 자석(21)과 상기 대직경부(3b)가 축 방향으로 완전히 서로 겹치는 구성으로 되어 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 제1 출력축(3)의 대직경부(3b)에 의해서 요크 부착부(1c) 둘레에 형성되는 데드 스페이스(dead space)를 유효하게 활용할 수 있게 되어, 토크 센서(TS)의 직경 방향의 소형화에 이바지하고 있다. 또한, 슬리브(23)의 단부(23b)를 제1 출력축(3)의 대직경부(3b)의 단부면에 부딪치게 하는 형태로 상기 일단부(23a)를 상기 대직경부(3b)에 외측에서 끼우게 상기 자성 부재(20)를 구성함으로써, 다른 구성 부재[예컨대 제1, 제2 요크 부재(31, 32) 등]와 마찬가지로, 상기 자성 부재(20)를 입력축(1) 측에서 조립 고정할 수 있게 되어, 후술하는 장치의 조립 작업성의 향상에도 이바지하고 있다.

상기 제1 요크 부재(31)는, 일단측이 비교적 대직경이면서 또한 타단측이 비교적 소직경으로 되는 크랭크형의 종단면으로 형성된 것으로, 일단측에 있어서 직경 방향 외측으로 직경 확장되는 거의 역L자형의 종단면을 갖게 되도록, 또한, 자성 부재(20)의 외주 영역에 있어서 소정의 둘레 방향 간격을 두는 형태로 상기 조타축[회전축(Z)]의 동심원 상에 나란하게 형성된 복수의 제1 발톱부(41)와, 타단측에 있어서 상기 회전축(Z)의 둘레 방향을 따라서 연속되면서 또한 상기 회전축(Z)의 축 방향 한쪽(도 2에서 상측)을 따라서 뻗어 나오는 원환형으로 형성되고, 상기 각 제1 발톱부(41)의 베이스부에 접속됨으로써 상기 각 제1 발톱부(41)끼리를 서로 접속시키는 제1 원환부(43)에 의해서 구성되어 있다. 여기서, 상기 제1 원환부(43)는, 그 외경(X4)이 제1 발톱부(41) 및 제2 발톱부(42)의 외경(X5)보다 작게 설정되어 있다.

상기 제2 요크 부재(32)는, 일단측이 비교적 소직경이면서 타단측이 비교적 대직경으로 되는 크랭크형의 종단면으로 형성된 것으로, 일단측에 있어서 직경 방향 내측으로 직경 축소되는 거의 역L자형의 종단면을 갖게 되도록, 또한, 자성 부재(20)의 외주 영역에 있어서 상기 회전축(Z)의 동심원 상에 있으며 상기 각 제1 발톱부(41)의 둘레 방향 사이에 상기 각 제1 발톱부(41)와 동일 원주 상에 교대로 나란하게 소정의 둘레 방향 간격을 두는 형태로 형성된 복수의 제2 발톱부(42)와, 타단측에 있어서 상기 회전축(Z)의 둘레 방향을 따라서 연속되면서 또한 상기 회전축(Z)의 축 방향 한쪽(도 2에서 상측)을 따라서 뻗어 나오는 원환형으로 형성되고, 상기 각 제2 발톱부(42)의 베이스부에 접속됨으로써 상기 각 제2 발톱부(42)끼리를 서로 접속시키는 제2 원환부(44)로 구성되어 있다. 여기서, 상기 제2 원환부(44)는, 그 외경(X6)이, 상기 제1 발톱부(41) 및 제2 발톱부(42)의 외경(X5)보다 크면서 또한 상기 로크 너트(18)의 내경(Y1)보다 작아지도록 설정되는 동시에, 그 적어도 일부(본 실시형태에서는 하단부)가 로크 너트(18)와 직경 방향으로 서로 겹치는, 즉 상기 로크 너트(18)의 내주 측에 수용되는 구성으로 되어 있다.

그리고, 이러한 제1 요크 부재(31)와 제2 요크 부재(32)는, 상기 각 제1 발톱부(41)와 상기 각 제2 발톱부(42)가 동일 원주 상에 교대로 정렬하도록, 또한, 제1 원환부(43)의 외주 측에 있어서 제2 원환부(44)가 직경 방향으로 이격 대향하도록 배치된 상태에서, 인접하는 상기 각 발톱부(41, 42)끼리가 상기 자성 부재(20)와 같은 수지 재료로 이루어지는 절연부(33)를 통해 연결되는 동시에, 상기 절연부(33)를 통해 제1 원환부(43)의 내주 측에 소정의 금속 재료로 거의 원통형으로 형성되어 이루어지는 슬리브(34)가 연결되고(이하, 이러한 연결체를 「요크 어셈블리(YA)」라고 함), 상기 슬리브(34)를 통해 입력축(1)의 외주에 고정되어 있다. 구체적으로는, 상기 슬리브(34)가 요크 부착부(1c)의 외경(X1)보다 작은 내경으로 설정된 축 삽통 구멍(34a)을 갖는 덮개를 지닌 원통형으로 구성되고, 그 상단벽(上端壁)(34b)을 입력축(1)의 요크 부착부(1c)의 상단면에 부딪치게 하는 형태로 상기 입력축(1)의 일단측에서 요크 부착부(1c)에 외측에서 끼운 상태에서, 상기 자성 부재(20)와 마찬가지로, 입력축(1)의 요크 부착부(1c)에 외측에서 끼운 슬리브(34)의 선단을 둘레 방향을 따라서 레이저 용접함으로써, 상기 슬리브(34)를 통해 제1 출력축(3)의 외주에 고정되어 있다.

또한, 상기 제1 발톱부(41) 및 제2 발톱부(42)는, 각각 상기 회전축(Z)의 축 방향을 따라서 연설되어 직경 방향에 있어서 영구 자석(21)과 대향하는 제1, 제2 축 방향 연장부(41a, 42a)와, 이 각 축 방향 연장부(41a, 42a)로부터 꺾여 구부리도록 상기 회전축(Z)의 직경 방향을 따라서 연설된 제1, 제2 직경 방향 연장부(41b, 42b)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 제2 원환부(44)의 외경(X6)의 설정에 기초하여, 제2 직경 방향 연장부(42b)와 영구 자석(21)이 축 방향에서 서로 겹치는 구성으로 되어 있다.

제1, 제2 집자 링(51, 52)은, 모두 둘레 방향으로 단이 형성된 원호형이면서 또한 180도를 넘는 소정의 둘레 방향 범위를 가지고서 상기 회전축(Z)를 포위하도록 구성되는 동시에, 제1 집자 링(51)을 내주 측으로, 그리고 제2 집자 링(52)을 외주 측으로 하여 양 집자 링(51, 52)이 직경 방향에서 서로 겹치도록 배치되고, 그 둘레 방향의 일부에 각각 대향 형성된 제1 평탄부(51a) 및 제2 평탄부(52a)에 의해 형성되는 직경 방향 간극(C2)에 한 쌍의 자기 센서(60, 60)가 수용 배치되도록 되어 있다.

그리고, 제1, 제2 집자 링(51, 52)은, 상기 자성 부재(20)나 상기 요크 어셈블리(YA)와 같은 유형의 소정 수지 재료로 이루어지는 링 유지 부재인 거의 원통형의 절연부(53)를 통해 서로 연결되어 있다(이하, 이러한 연결체를 「링 어셈블리(RA)」라고 함). 한편, 이 절연부(53)는, 상기 로크 너트(18)보다 대직경의 상기 링 감합부(15c)에 감합 가능한 외경(X7)으로 설정됨으로써, 상기 암나사부(15b)와의 간섭을 피할 수 있게 되어 있다. 즉, 간섭에 의한 상기 절연부(53)의 손상을 방지할 수 있어, 하우징 본체(11)에 대한 제1, 제2 집자 링(51, 52)[상기 링 어셈블리(RA)]의 양호한 부착이 확보된다.

아울러, 상기 링 어셈블리(RA)는, 적어도 절연부(53)의 축 방향 범위의 일부가 로크 너트(18)를 포위하는 형태로 상기 로크 너트(18)와 직경 방향으로 서로 겹치도록, 하우징 본체(11)의 링 감합부(15c)에 의해 감합 고정되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 상기 절연부(53)의 탄성을 이용한, 소위 스냅 피트 구조를 가지고서, 상기 링 어셈블리(RA)를 하우징 본체(11)에 계지(係止) 고정하고 있다. 이와 같이 하여, 상기 절연부(53)와 로크 너트(18)를 직경 방향으로 서로 중첩되게 배치함으로써, 장치의 소형화, 특히 축 방향의 소형화를 도모할 수 있게 되어, 후술하는 장치의 소형화에 이바지하고 있다.

또한, 상기 링 어셈블리(RA)를 감합 고정함에 있어서, 상기 절연부(53)의 외주부에는, 도 6에 도시하는 것과 같이, 상기 링 감합부(15c)의 내주면에 상기 회전축(Z)의 축 방향을 따라서 절결 형성된 피계합부인 위치 결정 오목부(도시하지 않음)에 계합할 수 있는 계합부인 위치 결정 볼록부(53a)가 돌출 형성되어 있고, 이들 양자의 요철 결합을 이용하여 상기 링 어셈블리(RA)에 관한 회전 방향의 위치 결정을 할 수 있게 되는 결과로서, 토크 센서(TS)의 조립 작업성의 향상에 이바지하게 된다.

한 쌍의 자기 센서(60, 60)는, 특히 도 4, 도 5에 도시한 것과 같이, 모두 제1 집자 링(51)과 제2 집자 링(52) 사이의 직경 방향 간극(C2)에 수용 배치되고, 그 내부에 수용되는 홀 소자에 의해서 양 집자 링(51, 52)[양 평탄부(51a, 52a)] 사이를 통과하는 자계(자속)를 검출하는 홀 IC인 검출부(61)와, 이 검출부(61)를 상기 토크 센서(TS)의 상측에 배치되는 제어 기판(63)에 접속하기 위한 접속 단자(62)로 구성되어 있다. 즉, 이 자기 센서(60, 60) 자체는, 각각 개별 접속 단자(62, 62)를 통해 제어 기판(63)에 접속됨으로써 고정되고, 상기 직경 방향 간극(C2) 내에서는, 각 집자 링(51, 52)[각 평탄부(51a, 52a)] 사이에 소정의 에어 갭을 개재시키는 형태로 수용 배치되어 있다. 그리고, 양 자기 센서(60, 60)는, 상기 홀 소자에 의한 홀 효과를 이용함으로써 각 검출부(61, 61)에 의해 양 집자 링(51, 52) 사이를 통과하는 자속 밀도를 검출하고, 이 자속 밀도에 따라서 변화되는 각 검출부(61, 61)로부터의 출력 신호를 이용하는 제어 기판(63)에 있어서의 토크 연산에 사용된다.

이상과 같은 구성에 기초하여, 본 실시형태에서는, 상기 영구 자석(21), 그리고 제1, 제2 요크 부재(31, 32) 및 이들 양 요크 부재(31, 32) 사이에 배치되는 한 쌍의 자기 센서(60, 60)로 구성되는 토크 센서(TS)의 센서 본체의 최대 외경에 상당하는 상기 제2 원환부(44)의 외경(X6)이 상기 로크 너트(18)의 내경(Y1)보다 작게 설정됨으로써, 상기 센서 본체의 축 방향 범위(L)의 거의 전체가 로크 너트(18)의 내주 측에 수용되어, 이들 양자가 직경 방향으로 서로 겹치게 배치된 구성으로 되어 있다.

이하, 상기 파워 스티어링 장치의 조립 순서에 관해서 도 3~도 5에 기초하여 설명한다.

우선, 상기 조타축을 구성한다. 즉, 입력축(1)의 토션 바 수용부(3a) 내에 토션 바(2)의 상단 측을 수용 고정한 후, 상기 입력축(1)의 타단부인 감삽부(1b)와 토션 바(2)의 하단부를 제1 출력축(3)의 축 방향 구멍(3e) 내에 삽입하는 동시에, 토션 바(2)의 하단부를 제1 출력축(3)에 고정한다.

이어서, 이 완성된 조타축에 볼 베어링(14) 및 토크 센서(TS)를 조립한다. 즉, 우선, 제1 출력축(3)의 타단측에서 볼 베어링(14)을 중직경부(3c)에 감삽하고, 상기 볼 베어링(14)의 내측 레이스(14a) 내단면(內端面)을 제1 출력축(3)의 대직경부(3b)의 내단면에 부딪치게 한 상태에서 상기 내측 레이스(14a)의 외단면(外端面)을 C 링(17)으로 빠짐 방지함으로써, 상기 볼 베어링(14)을 제1 출력축(3)에 부착 고정한다.

그 후, 상기 제1 출력축(3)의 대직경부(3b)에 대하여 입력축(1)의 일단측에서부터 어셈블리화된 자성 부재(20)를 피감(被嵌)하도록 감삽하고, 슬리브(23)의 단부(23b)를 대직경부(3b)의 외단면에 부딪치게 하도록, 상기 자성 부재(20)를 제1 출력축(3)의 대직경부(3b)에 부착 고정한다.

그리고, 이러한 자성 부재(20)의 조립 후에, 상기 입력축(1)의 요크 부착부(1c)에 대하여 상기 입력축(1)의 일단측에서부터 요크 어셈블리(YA)를 피감하도록 감삽하고, 슬리브(34)의 상단벽(34b)을 요크 부착부(1c)의 상단면에 부딪치게 하도록, 상기 요크 어셈블리(YA)를 입력축(1)의 요크 부착부(1c)에 부착 고정한다.

이어서, 상술한 것과 같이 하여 볼 베어링(14) 및 토크 센서(TS)를 조립하여 이루어지는 조타축 어셈블리를, 상기 랙축(8)이 삽통 배치된 하우징 본체(11)의 피니언 수용부(11a) 내에 삽입 배치한다. 구체적으로는, 제1 출력축(3)의 소직경부(3d)를, 하우징 본체(11)의 소직경부(16) 내에 배치된 출력측 베어링(B1)에 압입하는 동시에, 볼 베어링(14)의 외측 레이스(14b)의 하단면이 하우징 본체(11)의 베어링 수용부(15a)의 내단벽에 부딪치도록 압입함으로써, 상기 피니언 수용부(11a) 내에서 조타축이 자유롭게 회전 가능하도록 볼 베어링(14)을 수용한다.

그 후, 상기 로크 너트(18)를, 그 내주 측에 입력축(1) 및 토크 센서(TS)를 삽통하는 형태로 상기 입력축(1)의 일단측에서 감삽하고, 상기 압박부(18b)로 외측 레이스(14b)를 상기 베어링 수용부(15a)의 내단벽에 압박하도록 상기 암나사부(15b)에 나착함으로써, 상기 로크 너트(18)에 의해 상기 볼 베어링(14)[외측 레이스(14b)]을 하우징 본체(11)에 체결한다.

그리고, 이 로크 너트(18)의 조립 후, 상기 로크 너트(18)에 대하여 상기 링 어셈블리(RA)를 피감하도록, 이 링 어셈블리(RA)를 입력축(1)의 일단측에서부터 상기 링 감합부(15c) 내에 감삽함으로써, 상기 링 어셈블리(RA)를 하우징 본체(11)에 계지 고정한다.

마지막으로, 커버 부재(12)의 감합 볼록부(12d)가 상기 하우징 본체(11)의 하우징 감합부(15d)에 감삽되도록, 하우징 본체(11)에 대하여 입력축(1)의 일단측으로부터 상기 커버 부재(12)를 피감한다. 그리고, 각 볼트 삽통 구멍(12c)을 통해 각 볼트(13)를 암나사 구멍(15e)에 나착함으로써, 상기 하우징 본체(11)와 커버 부재(12)를 체결함으로써, 장치의 조립이 완료된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 파워 스티어링 장치에서는, 상기 토크 센서(TS)에 있어서의 센서 본체의 최대 외경(X6)이 상기 로크 너트(18)의 내경(Y1)보다 작게 설정됨으로써, 상기 센서 본체와 로크 너트(18)의 직경 방향에 있어서의 상호 간섭을 피할 수 있다.

특히, 본 실시형태의 경우에는, 상기 센서 본체의 축 방향 범위(L)의 거의 전체에서 상기 센서 본체와 로크 너트(18)가 직경 방향으로 서로 겹치는 형태로 배치되는, 즉 상기 센서 본체의 축 방향 범위(L)의 거의 전체가 로크 너트(18)의 내주 측에 수용되는 구성으로 되어 있기 때문에, 상기 장치의 상기 회전축(Z)의 축 방향의 대형화를 억제할 수 있게 되어, 상기 장치의 소형화에 이바지한다.

또한, 상술한 것과 같은 센서 본체와 로크 너트(18)의 치수 관계로 형성함으로써, 상기 센서 본체의 외주 측을 통과시키는 형태로 로크 너트(18)를 하우징 본체(11)에 조립할 수 있게 되고, 이에 따라, 상기 토크 센서(TS) 둘레의 모든 구성 부품을 하우징 본체(11)의 한쪽(상측)에서 조립할 수 있게 된다. 그 결과, 장치의 조립 시에, 하우징 본체(11)의 반전을 동반하지 않고서, 상기 구성 부품을 용이하고 또한 효율적으로 조립할 수 있기 때문에, 상기 장치의 조립 작업성의 향상에도 이바지한다.

더구나, 상기 토크 센서(TS)는 특이한 구조, 즉 상기 자성 부재(20)나 제1, 제2 요크 부재(31, 32) 등의 각 구성 부품이 상기 회전축(Z)의 직경 방향으로 서로 겹치는 구조이며, 각각이 상기 회전축(Z)의 축 방향으로 뻗어 나오는 구성으로 되어 있기 때문에, 상기 로크 너트(18)와의 치수 관계를 보다 효과적으로 구축할 수 있다. 즉, 토크 센서(TS)를 종래와 같은 직경 방향으로 뻗어 나오게 하는 구성으로 하지 않고, 상술한 것과 같이 축 방향으로 뻗어 나오는 구성으로 함으로써, 로크 너트(18)와의 중첩 배치를 보다 컴팩트하게 실현할 수 있어, 상기 센서 본체와 로크 너트(18)의 특이한 치수 관계에 의한 장치의 소형화를 실효성 있게 도모할 수 있게 된다.

특히 주된 요인으로서, 본 실시형태에 따른 토크 센서(TS)에서는, 검출부의 구성에 사용되는 제1, 제2 원환부(43, 44)를 모두 상기 회전축(Z)의 축 방향 한쪽으로 뻗어 나오게 하는 구성으로 함으로써, 종래와 같이 상기 회전축(Z)의 직경 방향(방사 방향)으로 뻗어 나오게 한 경우와 비교하여, 상기 제1, 제2 원환부(43, 44)를 로크 너트(18) 내주 측에 효율적으로 수용하는 것이 가능하게 되어, 전술한 중첩 배치의 컴팩트화에 이바지한다.

또한, 이러한 양 원환부(43, 44)를 구성함에 있어서, 제1 원환부(43)의 외경(X4)이 양 발톱부(41, 42)의 외경(X5)보다 작게 설정되는 동시에, 제2 원환부(44)의 외경(X6)이 상기 양 발톱부(41, 42)의 외경(X5)보다 크면서 또한 로크 너트(18)의 내경(Y1)보다 작게 설정됨으로써, 상기 토크 센서(TS)에 있어서 최대 직경이 되는 부분도 로크 너트(18)의 내주 측에 수용할 수 있게 되어, 장치의 소형화를 한층 더 도모할 수 있게 된다.

또한, 상기 제2 요크 부재(32)[제2 원환부(44)]를 직경 방향 외측으로 뻗어 나오게 함에 있어서, 이와 관련한 제2 발톱부(42)의 직경 방향 연장부(42b)와 영구 자석(21)이 상기 회전축(Z)의 축 방향으로 서로 겹치는 구성으로 되어 있으므로, 제1 원환부(43)의 소형화가 한층 더 도모되어, 장치의 소형화에 한층 더 기여할 수 있다.

아울러, 상기 자성 부재(20)를 배치함에 있어서, 상기 영구 자석(21)을 양 축(1, 3) 사이에 구획되는 데드 스페이스에 배치하는 구성으로 함으로써, 상기 영구 자석(21) 둘레의 직경 방향의 소형화에 따라 각 발톱부(41, 42)의 외경을 보다 작게 설정할 수 있게 되기 때문에, 장치의 소형화를 한층 더 도모할 수 있게 된다.

또한, 상기 볼 베어링(14)의 고정 수단으로서 통 형상을 이루는 로크 너트(18)를 채용함으로써, 상기 로크 너트(18)의 내주 측에 토크 센서(TS)를 수용할 수 있게 되기 때문에, 전술한 장치의 소형화를 실효성 있게 도모할 수 있다.

나아가서는, 상기 로크 너트(18)와 관련하여, 볼 베어링(14)을 압박하는 상기 압박부(18b)가 상기 수나사부(18a)의 형성 영역에 대하여 충분히 얇게 형성되어 있으므로, 상기 로크 너트(18) 체결 시에 있어서 상기 압박부(18b)의 탄성 변형을 촉진시킬 수 있게 된다. 이 결과, 예컨대 고온일 때 등 상기 로크 너트(18)의 체결 토크의 저하가 생긴 경우라도, 외측 레이스(14b)의 유지력 저하를 억제할 수 있다.

아울러, 상기 로크 너트(18)는, 상기 하우징 본체(11)의 구성 재료인 알루미늄보다 선 팽창 계수가 큰 아연 재료로 형성되기 때문에, 고온일 때 등 하우징 본체(11)가 팽창했을 때의 외측 레이스(14b)의 유지력 저하를 보다 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 토크 검출 구조 등의 제2 실시형태를 도시한 것으로, 상기 제1 실시형태에서의 볼 베어링(14)의 고정 수단을 변경한 것이다. 한편, 상기 고정 수단을 제외한 기본적 구성에 관해서는 상기 제1 실시형태와 마찬가지이므로, 상기 제1 실시형태와 같은 구성에는 동일한 부호를 부여함으로써 구체적인 설명은 생략한다.

즉, 본 실시형태에서는, 상기 볼 베어링(14)의 고정 수단으로서, 상기 제1 실시형태와 같은 로크 너트(18)가 아니라, 주지된 스냅 링(70)을 채용한 것이다. 한편, 본 실시형태에서는, 일례로서 상기 스냅 링(70)을 개시하고 있지만, 소위 C 링 등, 원호형을 이루는 계지 고정 부재이면 된다.

구체적으로는, 상기 하우징 본체(11)에 있어서의 상기 제1 실시형태의 암나사부(15b)에 상당하는 부위가, 이것에 인접하는 상기 베어링 수용부(15a)와 거의 동일한 내경을 갖는 통상의 관통 구멍이며 상기 볼 베어링(14)의 삽입에 사용되는 베어링 삽입부(15f)로서 구성되고, 이 베어링 삽입부(15f)의 하단에 절결 형성된 링 계지 홈(15g)에 계지하는 상기 스냅 링(70)에 의해서, 볼 베어링(14)이 계지 고정되어 있다.

이상과 같은 구성이므로, 본 실시형태에 의해서도, 기본적으로 상기 제1 실시형태와 같은 작용 효과가 발휘되는 것은 물론, 특히 본 실시형태의 경우에는, 상기 스냅 링(70)을 채용함으로써, 상기 로크 너트(18)와 같은 체결 작업을 동반하는 일 없이 상기 스냅 링(70) 자체를 원터치로 부착 고정할 수 있으므로, 장치의 조립 작업의 간소화·용이화를 도모할 수 있다고 하는 장점이 있다.

도 8은 본 발명에 따른 토크 검출 구조 등의 제3 실시형태를 도시한 것이며, 상기 제1 실시형태에서의 볼 베어링(14)의 고정 수단을 변경한 것이다. 한편, 본 실시형태에서도, 상기 고정 수단을 제외한 기본적 구성에 관해서는 상기 제1 실시형태와 마찬가지이므로, 상기 제2 실시형태와 마찬가지로, 상기 제1 실시형태와 같은 구성에는 동일한 부호를 부여함으로써, 구체적인 설명은 생략한다.

즉, 본 실시형태에서는, 상기 볼 베어링(14)의 고정 수단으로서, 상기 제1 실시형태에 따른 로크 너트(18)와 같은 하우징 본체(11)와 별체(別體)의 부재(별도의 부재)를 이용하는 것이 아니라, 하우징 본체(11) 그 자체로 상기 고정 수단을 구성한 것이다.

구체적으로는, 상기 제1 실시형태의 하우징 본체(11)가, 이것을 상하 2 분할하여 복수의 볼트(19)에 의해서 체결하여 이루어지는 제1 하우징(71)과 제2 하우징(72)으로 구성되고, 각 하우징(71, 72)의 접합 단부에 각각 대향 형성된 한 쌍의 제1, 제2 베어링 유지부(71a, 72a)에 의해, 이들 양 하우징(71, 72)으로 볼 베어링(14)이 협지 고정되어 있다.

이상과 같은 구성이므로, 본 실시형태에 의해서도, 기본적으로 상기 제1 실시형태와 같은 작용 효과가 발휘되는 것은 물론, 특히 본 실시형태의 경우에는, 상기 양 하우징(71, 72)에 의한 협지 구조를 채용함으로써, 하우징 본체(11)에 상기 암나사부(15b)나 링 계지 홈(15g)을 추가 가공할 필요가 없어지기 때문에, 가공 공정수의 삭감 등 장치 생산성의 향상을 도모할 수 있다고 하는 장점이 있다.

본 발명은, 이상의 실시형태 등의 구성에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 본 발명의 특징과는 직접 관계되지 않는 어시스트 방식(피니언 어시스트나 랙 어시스트 등)을 포함하는 조타 기구나 토크 센서(TS) 자체 등의 구체적 구성은 물론, 본 발명의 특징이 되는 고정 수단인 상기 로크 너트(18)나 스냅 링(70), 분할 하우징[제1, 제2 하우징(71, 72)]과 같은 구성의 구체적 형상에 관해서도, 상기 작용 효과를 발휘할 수 있는 형태라면, 적용하는 토크 검출 구조 등이나 탑재하는 차량의 사양 등에 따라서 자유롭게 변경할 수 있는 것은 물론이다.

이상의 각 실시형태로부터 파악되는, 특허청구범위에 기재한 것 이외의 기술적 사상에 관해서 이하에 설명한다.

(a) 청구항 3에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 제1 원환부 및 제2 원환부는, 함께 상기 회전축의 축 방향 한쪽으로 향해 연설된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이러한 구성으로 함으로써, 제1, 제2 원환부를 회전축의 직경 방향(방사 방향)으로 연설한 경우와 비교하여, 상기 제1, 제2 원환부를 고정 부재의 내주 측에 배치할 수 있게 되기 때문에, 장치의 소형화에 이바지한다.

(b) 상기 (a)에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 제1 원환부의 외경이, 상기 제1 발톱부 및 제2 발톱부의 외경보다 작게 설정되고,

상기 제2 원환부의 외경이, 상기 제1 발톱부 및 제2 발톱부의 외경보다 크면서 또한 상기 고정 부재의 내경보다 작게 설정되고,

상기 제2 원환부와 상기 고정 부재가, 상기 회전축의 직경 방향으로 서로 겹치는 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이러한 구성으로 함으로써, 토크 센서에 있어서 최대 직경이 되는 부분도 고정 부재의 내주 측에 수용되게 되어, 장치의 소형화에 한층 더 이바지한다.

(c) 상기 (b)에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 제1 발톱부의 기단 측을 직경 방향 내측으로 꺾어 구부려 이루어지는 직경 방향 연장부와 상기 자성 부재가, 상기 회전축의 축 방향으로 서로 중첩되는 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이러한 구성으로 함으로써, 제1 원환부의 소직경화가 도모되어, 장치의 소형화에 한층 더 이바지한다.

(d) 청구항 2에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 입력축 및 출력축 중 한쪽은, 그 다른 쪽에 있어서의 상기 회전축의 축 방향 한쪽으로부터 천설된 축 방향 구멍에 삽입되는 동시에, 이 축 방향 구멍의 개구단 위치에 있어서의 외경이 상기 다른 쪽의 외경보다 작게 설정되고,

상기 자성 부재는, 상기 입력축 및 출력축 중 상기 한쪽의 외주에 배치되는 동시에, 그 내경이 상기 입력축 및 출력축 중 상기 한쪽의 외경보다 크면서 또한 상기 입력축 및 출력축 중 상기 다른 쪽의 외경보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이러한 구성으로 함으로써, 상기 입력축과 출력축 사이에 형성되는 단차부에 기초하여 구획되는 데드 스페이스 내에 자성 부재를 배치할 수 있게 되고, 이러한 데드 스페이스의 효과적인 활용에 의한 자성 부재 주변의 공간 효율의 향상이 도모되어, 장치의 소형화에 이바지한다.

(e) 상기 (d)에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 자성 부재의 외경이, 상기 축 방향 구멍의 개구단 위치에 있어서의 상기 입력축 및 출력축 중 상기 다른 쪽의 외경보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이러한 구성으로 함으로써, 자성 부재를 상기 데드 스페이스 내에 완전히 수용할 수 있기 때문에, 상기 자성 부재 주변의 공간 효율의 향상이 한층 더 도모되어, 장치의 소형화에 한층 더 이바지한다.

(f) 청구항 2에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 고정 부재는, 그 외주에, 상기 하우징의 내주 측에 형성된 암나사부에 나합하는 수나사부를 지니고, 이 수나사부가 상기 암나사부에 나착됨으로써 상기 외측 레이스를 고정하는 로크 너트인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이와 같이, 고정 부재를 로크 너트로서 구성함으로써, 통 형상의 로크 너트의 내주 측에 토크 센서를 수용할 수 있어, 장치의 소형화(특히 회전축의 축 방향의 소형화)에 이바지한다.

(g) 상기 (f)에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 제1 원환부와 상기 자기 센서 사이에 개재되어, 상기 제1 원환부의 자계의 변화를 상기 자기 센서에 전달하는 자성 재료로 이루어지는 제1 집자 링과,

상기 제2 원환부와 상기 자기 센서 사이에 개재되어, 상기 제2 원환부의 자계의 변화를 상기 자기 센서에 전달하는 자성 재료로 이루어지는 제2 집자 링과,

상기 하우징의 내주에 있어서 상기 암나사부보다 상기 개구부 측에 형성되는 오목부와 감합하는 볼록부를 외주 측에 지니고, 상기 제1 집자 링 및 제2 집자 링의 유지에 사용되는 링 유지 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이러한 구성으로 함으로써, 링 유지 부재의 볼록부와 암나사부의 간섭을 피할 수 있게 되어, 간섭에 의한 볼록부의 손상을 방지할 수 있다.

(h) 상기 (g)에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 링 유지 부재의 볼록부는, 상기 고정 부재를 포위하도록 원통형으로 형성되는 동시에, 그 적어도 일부가 상기 고정 부재와 상기 회전축의 직경 방향으로 서로 겹치는 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이러한 구성으로 함으로써, 장치의 소형화, 특히 축 방향의 소형화를 도모할 수 있다.

(i) 상기 (h)에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 링 유지 부재는, 상기 하우징에 대한 회전 방향의 위치 결정을 하는 계합부를 지니고,

상기 하우징은, 상기 계합부가 계합하는 피계합부를 갖는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이러한 구성으로 함으로써, 링 유지 부재의 회전 방향의 위치 결정을 할 수 있어, 장치의 조립 작업성의 향상에 이바지한다.

(j) 상기 (f)에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 고정 부재로서의 로크 너트는, 상기 수나사부보다 상기 볼 베어링 측의 영역이 상기 수나사부의 형성 영역보다 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이와 같이, 외측 레이스와의 접촉부 근방을 체결부보다 얇게 형성함으로써, 상기 로크 너트 체결 시에 있어서의 상기 접촉부의 탄성 변형을 촉진시킬 수 있다. 이 결과, 예컨대 고온일 때 등 로크 너트의 체결 토크의 저하가 생긴 경우에도, 외측 레이스의 유지력 저하를 억제할 수 있다.

(k) 상기 (j)에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 고정 부재는 아연 재료에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.

아연은 일반적으로 하우징을 구성하는 알루미늄 또는 철과 비교하여 큰 선팽창 계수를 갖기 때문에, 상기 구성으로 함으로써, 고온 시(하우징 팽창 시)에 있어서의 외측 레이스의 유지력 저하를 억제할 수 있다.

(l) 청구항 1에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 하우징은, 그 내주면에, 원호형 또는 환상의 계합 홈을 지니고,

상기 고정 부재는, 상기 계합 홈에 계합하는 C 링 또는 스냅 링인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이와 같이, 고정 부재를 C 링 등으로 구성함으로써, 상기 고정 부재 자체의 조립 작업의 용이화가 도모되어, 장치의 조립 작업성의 향상에 이바지한다.

(m) 청구항 1에 기재한 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,

상기 하우징은, 상기 볼 베어링보다 상기 개구부 측에 분할면을 갖는 제1 하우징 및 제2 하우징에 의해서 구성되고,

상기 고정 부재는, 상기 개구부 측에 배치되는 제2 하우징에 의해 구성되고, 상기 제2 하우징이 상기 제1 하우징과의 사이에서 상기 볼 베어링을 협지 고정하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.

이러한 구성으로 함으로써, 하우징에 암나사부나 계합 홈 등을 형성할 필요가 없기 때문에, 가공 공정수의 삭감 등 생산성의 향상에 이바지한다.

(n) 청구항 5에 기재한 파워 스티어링 장치로서,

상기 토크 센서는,

상기 출력축과 일체로 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축과 동심원 상에 있으며 둘레 방향으로 다른 자극이 교대로 배치되어 이루어지는 자성 부재와,

상기 회전축과 동심원 상에 있으며 상기 회전축의 직경 방향으로 상기 자성 부재와 대향하도록 배치된 복수의 제1 발톱부와, 이 제1 발톱부끼리를 접속시키는 제1 원환부를 지니고, 상기 입력축과 일체로 회전 가능하게 설치된 자성재로 이루어지는 제1 요크 부재와,

상기 회전축과 동심원 상에 있으며 상기 각 제1 발톱부의 둘레 방향 사이에 교대로 나란하게 상기 회전축의 직경 방향에 있어서 상기 자성 부재와 대향하도록 배치된 복수의 제2 발톱부와, 상기 제1 원환부와 이격 대향하는 형태로 배치되어, 상기 각 제2 발톱부끼리를 접속시키는 제2 원환부를 지니고, 상기 제1 요크 부재와 함께 상기 입력축과 일체로 회전 가능하게 설치된 자성재로 이루어지는 제2 요크 부재와,

상기 토션 바의 비틀림에 의해서 생기는 상기 제1 발톱부 및 제2 발톱부와 상기 자성 부재의 상대 각도 변화에 따른 상기 제1 원환부와 상기 제2 원환부 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 갖는 자기 센서

로 구성되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.

이러한 구성으로 함으로써, 토크 센서의 직경 방향의 소형화가 도모되어, 고정 부재와의 직경 방향 간섭을 억제하면서, 장치의 소형화(특히 직경 방향의 소형화)를 도모할 수 있다.

(o) 상기 (n)에 기재한 파워 스티어링 장치로서,

상기 고정 부재와 상기 토크 센서는, 상기 회전축의 직경 방향으로 서로 중첩되는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.

이러한 구성으로 함으로써, 장치의 소형화, 특히 축 방향의 소형화에 이바지한다.

1: 입력축 2: 토션 바
3: 제1 출력축(출력축) 11: 하우징 본체(하우징)
14: 볼 베어링 14a: 내측 레이스
14b: 외측 레이스 14c: 볼, 18: 로크 너트(고정 부재)
SW: 스티어링 휠 WR, WL: 전타륜
TS: 토크 센서 Z: 회전축(조타축의 회전축)

Claims

차량에 탑재되는 파워 스티어링 장치에서 운전자의 조타 토크를 검출하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조로서,
스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 입력축과, 토션 바를 통해 상기 입력축과 접속되어, 상기 입력축의 회전을 전타륜에 전달하는 출력축으로 구성되는 조타축과,
상기 조타축의 회전축의 축 방향 한쪽에 개구 형성되어, 내부에 상기 출력축을 수용하는 하우징과,
내측 레이스, 볼 및 외측 레이스로 구성되고, 상기 한쪽의 개구부로부터 삽입되어 상기 하우징 내에 수용 배치됨으로써, 상기 하우징 내에서 상기 출력축을 자유롭게 회전 가능하도록 지지하는 볼 베어링과,
원호형 또는 원환형을 띠고, 상기 한쪽 개구부로부터 상기 하우징 내에 삽입 배치되고, 그 일단이 상기 외측 레이스에 접촉한 상태에서 상기 하우징에 고정됨으로써 상기 외측 레이스를 상기 하우징에 고정하는 고정 부재와,
상기 고정 부재보다 작은 외경으로 설정되고, 상기 토션 바의 비틀림 정도에 따라서 변화되는 전기 신호를 출력하는 토크 센서
를 구비한 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제1항에 있어서, 상기 토크 센서는,
상기 출력축과 일체로 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축과 동심원 상에 있으며 둘레 방향으로 다른 자극이 교대로 배치되어 이루어지는 자성 부재와,
상기 회전축과 동심원 상에 있으며 상기 회전축의 직경 방향으로 상기 자성 부재와 대향하도록 배치된 복수의 제1 발톱부와, 이 제1 발톱부끼리를 접속시키는 제1 원환부를 지니고, 상기 입력축과 일체로 회전 가능하게 설치된 자성재로 이루어지는 제1 요크 부재와,
상기 회전축과 동심원 상에 있으며 상기 각 제1 발톱부의 둘레 방향 사이에 교대로 나란하게 상기 회전축의 직경 방향으로 상기 자성 부재와 대향하도록 배치된 복수의 제2 발톱부와, 상기 제1 원환부와 이격 대향하는 형태로 배치되어, 상기 각 제2 발톱부끼리를 접속시키는 제2 원환부를 지니고, 상기 제1 요크 부재와 함께 상기 입력축과 일체로 회전 가능하게 설치된 자성재로 이루어지는 제2 요크 부재와,
상기 토션 바의 비틀림에 의해서 생기는 상기 제1 발톱부 및 제2 발톱부와 상기 자성 부재의 상대 각도 변화에 따른 상기 제1 원환부와 상기 제2 원환부 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 갖는 자기 센서
로 구성되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제2항에 있어서, 상기 고정 부재와 상기 토크 센서는, 상기 회전축의 직경 방향으로 서로 중첩되는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제3항에 있어서, 상기 제1 원환부 및 제2 원환부는, 함께 상기 회전축의 축 방향 한쪽을 향해 연설(延設)된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제4항에 있어서,
상기 제1 원환부의 외경이, 상기 제1 발톱부 및 제2 발톱부의 외경보다 작게 설정되고,
상기 제2 원환부의 외경이, 상기 제1 발톱부 및 제2 발톱부의 외경보다 크게 그리고 상기 고정 부재의 내경보다 작게 설정되고,
상기 제2 원환부와 상기 고정 부재가, 상기 회전축의 직경 방향으로 서로 중첩되는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제5항에 있어서, 상기 제1 발톱부의 기단 측을 직경 방향 내측으로 꺾어 구부려 이루어지는 직경 방향 연장부와 상기 자성 부재가, 상기 회전축의 축 방향으로 서로 중첩되는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제2항에 있어서,
상기 입력축 및 출력축 중 한쪽은, 다른 쪽에 있어서의 상기 회전축의 축 방향 한쪽으로부터 천설(穿設)된 축 방향 구멍에 삽입되는 동시에, 상기 축 방향 구멍의 개구단 위치에서의 외경이 상기 다른 쪽의 외경보다 작게 설정되고,
상기 자성 부재는, 상기 입력축 및 출력축 중 상기 한쪽의 외주에 배치되는 동시에, 그 내경이 상기 입력축 및 출력축 중 상기 한쪽의 외경보다 크게 그리고 상기 입력축 및 출력축 중 상기 다른 쪽의 외경보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제7항에 있어서, 상기 자성 부재의 외경이, 상기 축 방향 구멍의 개구단 위치에서의 상기 입력축 및 출력축 중 상기 다른 쪽의 외경보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제2항에 있어서, 상기 고정 부재는, 그 외주에, 상기 하우징의 내주 측에 형성된 암나사부에 나합(螺合)하는 수나사부를 지니고, 이 수나사부가 상기 암나사부에 나착(螺着)됨으로써 상기 외측 레이스를 고정시키는 로크 너트인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제9항에 있어서,
상기 제1 원환부와 상기 자기 센서 사이에 개재되어, 상기 제1 원환부의 자계의 변화를 상기 자기 센서에 전달하는 자성 재료로 이루어지는 제1 집자 링과,
상기 제2 원환부와 상기 자기 센서 사이에 개재되어, 상기 제2 원환부의 자계의 변화를 상기 자기 센서에 전달하는 자성 재료로 이루어지는 제2 집자 링과,
상기 하우징의 내주에서 상기 암나사부보다 상기 개구부 측에 형성되는 오목부와 감합하는 볼록부를 외주 측에 지니고, 상기 제1 집자 링 및 제2 집자 링의 유지에 사용되는 링 유지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제10항에 있어서, 상기 링 유지 부재의 볼록부는, 상기 고정 부재를 포위하도록 원통형으로 형성되는 동시에, 그 적어도 일부가 상기 고정 부재와 상기 회전축의 직경 방향으로 서로 중첩되는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제11항에 있어서,
상기 링 유지 부재는, 상기 하우징에 대한 회전 방향의 위치 결정을 하는 계합부를 지니고,
상기 하우징은, 상기 계합부가 계합하는 피계합부를 갖는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제9항에 있어서, 상기 고정 부재로서의 로크 너트는, 상기 수나사부보다 상기 볼 베어링 측의 영역이 상기 수나사부의 형성 영역보다 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제13항에 있어서, 상기 고정 부재는 아연 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제2항에 있어서,
상기 입력축은, 상기 출력축에서의 상기 회전축의 축 방향 한쪽으로부터 천설된 축 방향 구멍에 삽입되는 동시에, 상기 축 방향 구멍의 개구단 위치에서의 외경이 상기 출력축의 외경보다 작게 설정되고,
상기 자성 부재는, 상기 출력축에서의 상기 회전축의 축 방향 일단면과 접촉하는 형태로 상기 출력축에 고정되는 동시에, 그 내경이 상기 입력축의 외경보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제1항에 있어서,
상기 하우징은, 그 내주면에 원호형 또는 환상의 계합 홈을 지니고,
상기 고정 부재는, 상기 계합 홈에 계합하는 C 링 또는 스냅 링인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
제1항에 있어서,
상기 하우징은, 상기 볼 베어링보다 상기 개구부 측에 분할면을 갖는 제1 하우징 및 제2 하우징으로 구성되고,
상기 고정 부재는, 상기 개구부 측에 배치되는 제2 하우징에 의해 구성되고, 이 제2 하우징이 상기 제1 하우징과의 사이에서 상기 볼 베어링을 협지 고정하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 토크 검출 구조.
스티어링 휠의 조타 조작에 따라 회전하는 입력축과, 이 입력축과 토션 바를 통해 연결됨으로써 상기 입력축의 회전이 전달되는 출력축으로 구성되는 조타축과, 상기 출력축의 회전을 전타륜의 전타 조작으로 변환하는 변환 기구로 구성되는 조타 기구와,
상기 조타축의 회전축의 축 방향 한쪽에 개구 형성되어, 내부에 상기 출력축을 수용하는 하우징과,
내측 레이스, 볼 및 외측 레이스로 구성되고, 상기 한쪽의 개구부로부터 삽입되어 상기 하우징 내에 수용 배치됨으로써, 상기 하우징 내에서 상기 출력축을 자유롭게 회전 가능하도록 지지하는 볼 베어링과,
원호형 또는 원환형을 띠고, 상기 한쪽 개구부로부터 상기 하우징 내에 삽입 배치되어, 그 일단이 상기 외측 레이스에 접촉한 상태에서 상기 하우징에 고정됨으로써 상기 외측 레이스를 상기 하우징에 고정하는 고정 부재와,
상기 고정 부재보다 작은 외경으로 설정되고, 상기 토션 바의 비틀림 정도에 따라서 변화되는 전기 신호를 출력함으로써 상기 입력축에 입력된, 상기 조타 조작에 따른 운전자의 조타 토크를 검출하는 토크 센서와,
상기 토크 센서의 출력 신호에 기초하여 상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터
를 구비한 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제18항에 있어서, 상기 토크 센서는,
상기 출력축과 일체로 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축과 동심원 상에 있으며 둘레 방향으로 다른 자극이 교대로 배치되어 이루어지는 자성 부재와,
상기 회전축과 동심원 상에 있으며 상기 회전축의 직경 방향으로 상기 자성 부재와 대향하도록 배치된 복수의 제1 발톱부와, 이 제1 발톱부끼리를 접속시키는 제1 원환부를 지니고, 상기 입력축과 일체로 회전 가능하게 설치된 자성재로 이루어지는 제1 요크 부재와,
상기 회전축과 동심원 상에 있으며 상기 각 제1 발톱부의 둘레 방향 사이에 교대로 나란하게 상기 회전축의 직경 방향으로 상기 자성 부재와 대향하도록 배치된 복수의 제2 발톱부와, 상기 제1 원환부와 이격 대향하는 형태로 배치되어, 상기 각 제2 발톱부끼리를 접속시키는 제2 원환부를 지니고, 상기 제1 요크 부재와 함께 상기 입력축과 일체로 회전 가능하게 설치된 자성재로 이루어지는 제2 요크 부재와,
상기 토션 바의 비틀림에 의해서 생기는 상기 제1 발톱부 및 제2 발톱부와 상기 자성 부재의 상대 각도 변화에 따른 상기 제1 원환부와 상기 제2 원환부 사이의 자계의 변화를 검출하는 홀 소자를 갖는 자기 센서
로 구성되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제19항에 있어서, 상기 고정 부재와 상기 토크 센서는, 상기 회전축의 직경 방향으로 서로 중첩되는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.