WO2004004992A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2004004992A1
WO2004004992A1 PCT/JP2003/005001 JP0305001W WO2004004992A1 WO 2004004992 A1 WO2004004992 A1 WO 2004004992A1 JP 0305001 W JP0305001 W JP 0305001W WO 2004004992 A1 WO2004004992 A1 WO 2004004992A1
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steering
electric power
shaft
rotation angle
power steering
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PCT/JP2003/005001
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French (fr)
Inventor
Kazuo Chikaraishi
Toshiyuki Onizuka
Shuji Endo
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Nsk Ltd.
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/1987—Rotary bodies
    • Y10T74/19888—External and internal teeth

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering apparatus that applies a steering assist force by a motor to a steering system of an automobile or a vehicle, and more particularly to a rotation angle sensor for detecting a rotation angle (steering angle) of a steering shaft.
  • Vehicles are usually equipped with electric power steering devices to reduce driver fatigue and drive safely.
  • an auxiliary load is applied to a steering shaft by a driving force of a motor through a transmission mechanism such as a gear of a speed reducer.
  • FIG. 1 a schematic structure of a steering system is generally shown in FIG.
  • a steering shaft 1 having a steering wheel at the tip (right side in FIG. 1) is rotatably supported by a ball bearing 3 in a coaxial steering column 2 and extends in the axial direction.
  • the steering shaft 1 includes a cylindrical outer shaft 4 and an inner shaft 5 fitted in the outer shaft 4.
  • the steering column 2 is formed by connecting a cylindrical outer column 6 and an inner column 7 which is press-fitted and fixed in the outer column 6.
  • An input shaft 9 and a substantially cylindrical output shaft 10 are connected via a torsion bar 8 to the base end side (the left side in FIG. 1) of the inner shaft 5.
  • the transmission chamber 8 is passed through the output shaft 10, one end of which is press-fitted and fixed to the input shaft 9, and the other end is fixed to the output shaft 10 by a pin 11.
  • a reduction gear unit 12 is provided with a pair of ball bearings 13, 1
  • the speed reducer unit 12 includes a worm wheel 14 fixedly mounted on the outer periphery of the output shaft 10 by press-fitting, a arm 15 mating with the worm wheel 14, and the worm 15
  • the motor is mounted on an output shaft 16, and the driving of the motor reduces the rotation of the motor via the worm 15 and the worm wheel 14 to transmit torque.
  • a torque sensor 17 is disposed on the tip side (the right side in FIG. 1) of the speed reducer unit 12.
  • the torque sensor 17 is provided with a torque bar 8 and a splice formed at the tip of the output shaft 10.
  • An electromagnetic yoke 20 accommodating a coil winding 19 is provided on the outer periphery of the shaft groove 18, and a magnetic angle is generated by generating a torsion angle according to the torque generated in the steering shaft 1. Detected by the coil winding 19 inside.
  • a rotation angle sensor (steering angle sensor) 21 is arranged on the base end side (left side in FIG. 1) of the reduction gear unit 12, and the rotation angle sensor 21 is arranged on the outer periphery of the output shaft 10.
  • a casing 23 for rotatably supporting the hollow member 22 for rotatably supporting the hollow member 22.
  • a projection 24 extends inward from the inner peripheral surface of the hollow member 22, and engages with a locking hole 25 provided on the outer peripheral surface of the output shaft 10 to form the hollow member 2. 2 rotates integrally with the output shaft 10. For this reason, the relative displacement between the casing 23 and the hollow member 22 is detected by the detecting means 26 provided in the casing 23, and the rotation angle of the output shaft 10 is detected. As a result, the steering state of the steering wheel is detected from the rotation angle (steering angle).
  • 27 is a universal joint for connecting to the intermitt shaft
  • 28 is a bracket for attaching the steering device to the vehicle body.
  • the steering shaft 1 and the steering column 2 are respectively composed of two members (the outer shaft 4 and the inner shaft 5 and the outer column 6 and the inner column 7).
  • the outer shaft 4 and the column 6 can be moved in the axial direction within a certain range (stroke. This allows the steering column 2 and the like to undergo plastic deformation during movement, and the occupant is deformed by the deformation energy. It is designed to absorb energy when colliding with the steering wheel.
  • the amount of energy absorption is determined by the product of the force applied by the impact and the stroke t.To reduce the impact force on the occupant and reduce the injury, it is necessary to make the stroke t as long as possible. is important.
  • an object of the present invention is to provide an electric power steering device that can mount a rotation angle sensor on a steering shaft in a limited space without impairing an energy absorbing function for protecting an occupant.
  • An object of the present invention is to provide an electric power which assists a steering force of a steering shaft through a transmission mechanism such as a gear of a speed reducer by a rotational force of an electric motor based on a steering torque detected by a torque sensor.
  • the steering apparatus further includes a rotation angle sensor that detects a steering state of a steering wheel, a detected portion of the rotation angle sensor is provided in the reduction gear, and a detection unit of the rotation angle sensor is disposed in a radial direction of the steering shaft. This is achieved effectively by providing it outside the reduction gear bearings.
  • the above object is effectively achieved by disposing the detected part on a worm wheel in a speed reducer, and detecting the rotation of the worm wheel by the detecting part.
  • the above object is effectively achieved by mounting the detecting section in a concave groove formed on one side in the worm wheel in the reduction gear.
  • the above object is achieved by arranging a detection unit at a position facing a side surface of the detected portion, and detecting an angle signal magnetically or optically from the detected portion, effectively. Is achieved.
  • the above object is achieved in such a manner that the detected portion is constituted by a groove formed on one side of a worm wheel in the speed reducer, and comprises a small gear provided on an inner peripheral surface of the groove.
  • a rotation angle sensor comprising: a ring-shaped detected portion provided on a side surface of a worm wheel in the speed reducer; and a detecting portion provided at a position facing the detected portion. This is achieved effectively.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional electric power steering device.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a rotation angle sensor provided on a reduction gear unit of the electric power steering device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electric power steering device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view illustrating a mechanism for detecting the rotation angle of the output shaft according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electric power steering device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic structure of a rotation angle sensor according to the third embodiment. . Explanation of Signs
  • FIG. 2 shows the first embodiment of the present invention, and is a diagram showing a schematic configuration of a steering system.
  • the steering shaft 31 that rotates based on the operation of the steering wheel is connected to a cylindrical outer shaft 32 by press-fitting and fixing an inner shaft 33 having a solid cylindrical shaft shape.
  • the steering shaft 31 is rotatably supported at the end of the steering column 35 by a bearing 34 such as a deep groove ball bearing.
  • the steering column 35 is connected by press-fitting and fixing an inner column 37 to a cylindrical outer column 36.
  • each of the steering shaft 31 and the steering column 35 moves the outer shaft 32 along the inner shaft 33 within the range of the stroke t in the axial direction and the outer shaft.
  • the column 36 moves in the axial direction along the inner column 37 to be plastically deformed. That is, each of the steering shaft 31 and the steering column 35 is composed of a combination of two members 32 and 33 and 36 and 37.
  • An energy absorbing mechanism is configured to reduce the impact on the driver's body that collides with the vehicle.
  • the steering shaft 31 and the steering column 35 absorb energy by plastic deformation during relative movement between the two members, but the steering column 35 and the steering column 35 are fixed to the vehicle body. It is also possible to absorb energy by plastic deformation between the bracket 75 and the bracket 75.
  • An input shaft 40 and a substantially cylindrical output shaft 41 are connected to a base end side (the left side in FIG. 1) of the steering shaft 31 via a torsion bar 39.
  • the torsion bar 39 passes through the output shaft 41, one end of which is press-fitted and fixed to the input shaft 40, and the other end of which is fixed to the output shaft 41 by the pin 41a. I have.
  • a reduction gear unit 42 is supported by a pair of ball bearings 43, 43, and on the tip side (the right side in FIG. 1) of the reduction gear unit 42, Torque sensor 4 4 is provided.
  • the torque sensor 44 is disposed on the outer periphery of a torsion bar 39 and a spline groove 45 formed at the end of the output shaft 41, and an electromagnetic yoke 4 containing a coil winding 46.
  • the reduction gear includes a worm wheel 48 fixedly mounted on the outer periphery of the output shaft 41 by press fitting, a worm 49 matching the worm wheel 48, and the worm 49 connected to the output shaft 50.
  • the motor is mounted, and the motor is driven to reduce the rotation of the motor via the worm 49 and the worm wheel 48 to transmit torque.
  • the rotation angle sensor 51 includes a thin disk-shaped detection target 52 having a smaller diameter than the worm wheel 48 provided in the reduction gear unit 42, and a steering shaft 31; It comprises a detector 53 provided outside the bearing 43 in the radial direction of the output shaft 41.
  • the detecting portion 53 is disposed at a position facing the side surface of the detected portion 52, and is connected to the output shaft 41 in a concave groove 54 formed on one side in the worm wheel 48. They can be attached together.
  • the detecting section 53 detects the rotation angle of the output shaft 41 by detecting an angle signal from the detected section 52 magnetically, optically, or in an electric resistance type or a capacitance type. It has become.
  • the detected portion 52 of the rotation angle sensor 51 is provided in the reduction gear unit 42, and the detecting portion 53 is located outside the ball bearing 43 in the radial direction of the output shaft 41.
  • the rotation angle sensor was not necessary to provide a dedicated space for mounting the rotation angle sensor on the steering shaft 31 as in the related art.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
  • the worm wheel 48 includes a substantially annular core boss 61, a gear base 62 integrally formed of resin on the outer peripheral side of the core boss 61, and a gear base 6.
  • a resin gear 6 3 formed on the outer peripheral side of 2 and mating with the worm 49 It is composed of Further, a concave groove is formed on the worm wheel 48 on the left side in the figure, and a detected part 64 composed of a small gear is formed on the inner peripheral side of the gear base 62 in the concave groove.
  • the rotation angle sensor 65 for the output shaft 41 is composed of the detected portion 64 and the detection portion 67 for detecting the rotation of the output shaft 41.
  • the detecting portion 67 is a protruding shaft extending from the main body 68 disposed outside the reduction gear unit 42 through the through hole 70 of the housing cover 69 into the reduction gear unit 42. 7 and a detection gear 72 attached to the tip of the protruding shaft 71.
  • the rotation angle sensor 65 is moved from the detection gear 72 by the combination of the detection gear 72 of the detection section 67 and the small gear forming the detected section 64, as shown in an enlarged view in FIG.
  • the rotation of the output shaft 41 is detected by the main body 68 via the protruding shaft 71.
  • the detected part 64 of the rotation angle sensor 65 is provided in the reduction gear unit 42, and the detection part 67 is provided in the bearing 43 of the reduction gear unit 42 in the radial direction of the output shaft 41. It is provided outside. Therefore, even if the rotation angle sensor 65 is provided on the steering shaft 31, the stroke t of the energy absorbing mechanism can be sufficiently ensured, and the energy absorbing ability is not sacrificed. Therefore, also in the second embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
  • the rotation angle sensor 65 includes an annular detection part 64 provided on the side surface on the tip side (the right side in FIG. 6) of the worm wheel 48, and the detection part 6. And a detection unit 67 provided at a position opposite to 4.
  • the detected part 64 of the rotation angle sensor 65 is provided in the reduction gear unit 42.
  • the detection part 67 is provided in the radial direction of the output shaft 41 in the bearing 4 of the reduction gear unit 42. Provided outside of 3. Therefore, even if the rotation angle sensor 65 is provided on the steering shaft 31, the stroke t of the energy absorbing mechanism can be sufficiently ensured, and the energy absorbing ability is not sacrificed. Therefore, also in the third embodiment, the same operation and effect as those in the first and second embodiments can be obtained.
  • reference numeral 74 denotes a universal joint for connecting to the intermediary shaft
  • reference numeral 75 denotes a bracket for attaching the steering device to the vehicle body.
  • the detected part is provided with the gear in the reduction gear.
  • the detection unit is provided outside the reduction gear bearing in the radial direction of the steering shaft.

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Abstract

本発明は、トルクセンサで検出された操舵トルクに基づいて、電動モータの回転力によって、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関する。そして、ステアリングシャフトの回転角を検出するための回転角センサに関し、回転角センサの被検出部を前記減速機内に設けるとともに、前記回転角センサの検出部を前記ステアリングシャフトの半径方向で前記減速機の軸受より外側に設けた。

Description

明細書
電動パワーステアリング装置 技術分野
本発明は、 自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電 動パワーステアリング装置に関し、 特にステアリングシャフトの回転角 （操舵角） を検 出するための回転角センサに関する。 背景技術
車両には、 通常、 運転者の疲労を軽減し、 安全に運転するために、 電動パワーステ ァリング装置が搭載される。 この電動パワーステアリング装置は、 モ一夕の駆動力によ り減速機のギアなどの伝達機構を介して、 ステアリングシャフトを補助負荷付勢するよ うになつている。
従来の電動パワーステアリング装置として、 ステアリング系の概略構造は、 一般に、 図 1に示される。 同図において、 先端 （図 1右側） にステアリングホイールを有するス テアリングシャフト 1は、 同軸のステアリングコラム 2内で玉軸受 3によって回転自在 に支持され、 軸方向に延びている。 このステアリングシャフト 1は、 筒状のアウターシ ャフト 4と、 該ァウタ一シャフト 4内に嵌着されるインナ一シャフト 5とからなる。 ま た、 ステァリングコラム 2は、 筒状のアウターコラム 6と、 該アウターコラム 6内に圧 入固定されるインナ一コラム 7とを結合してなる。 そして、 衝突時に、 圧縮方向に衝撃 荷重が作用すると、 アウターシャフト 4やアウターコラム 6が、 基端側 （図 1左側） に 押し込まれて、 前長を縮めることによってエネルギを吸収し、 ステアリングホイールに 衝突した運転者の身体に加わる衝撃を緩和するようになっている。
また、 前記インナーシャフト 5の基端側 （図 1左側） には、 トーシヨンバー 8を介 して入力軸 9と略筒状の出力軸 1 0が連結されている。 この卜一シヨンバ一 8は、 出力 軸 1 0内に揷通されていて、 その一端が入力軸 9に圧入固定され、 他端がピン 1 1によ つて出力軸 1 0に固定されている。 また、 出力軸 1 0の中央部外周には、 減速機ユニット 1 2がー対の玉軸受 1 3 , 1
3で支持されている。 この減速機ユニット 1 2は、 出力軸 1 0の外周に圧入により固定 的に取り付けられたウォームホイール 1 4と、 該ウォームホイ一ル 1 4に嚙合するゥォ ーム 1 5と、 該ウォーム 1 5を出力軸 1 6に取りつけたモータとからなり、 モータの駆 動により、 ウォーム 1 5およびウォームホイール 1 4を介して、 モータの回転を減速し てトルクを伝達するようになっている。
また、 減速機ュニット 1 2の先端側 （図 1右側） には、 トルクセンサ 1 7が配され、 該トルクセンサ 1 7は、 ト一シヨンバー 8と、 出力軸 1 0の先端に形成されたスプライ ン溝 1 8の外周に、 コイル卷線 1 9を収納した電磁ヨーク 2 0とを備え、 ステアリング シャフト 1に生じるトルクに応じて捩れ角を発生させることによって、 磁気的な変化を 電磁ヨーク 2 0内のコイル卷線 1 9で検出するようになっている。
そして、 減速機ユニット 1 2の基端側 （図 1左側） には、 回転角センサ （舵角セン サ） 2 1が配され、 該回転角センサ 2 1は、 出力軸 1 0の外周に配された筒状の中空部 材 2 2と、 該中空部材 2 2を回転自在に支持するケ一シング 2 3とからなる。 ここで、 中空部材 2 2には、 内周面から内側に突起 2 4が延びていて、 出力軸 1 0の外周面に設 けられた係止孔 2 5と係合して、 中空部材 2 2が出力軸 1 0と一体に回転するようにな つている。 そのため、 ケーシング 2 3と中空部材 2 2との相対変位を、 ケ一シング 2 3 に設けられた検出手段 2 6によって検出して、 出力軸 1 0の回転角を検出するようにな つている。 これにより、 回転角 （操舵角） から、 ステアリングホイールの操舵状態を検 出するようになつている。
なお、 2 7は、 インタミシャフトに連結するためのユニバーサルジョイントであり、 2 8は、 ステアリング装置を車体に取り付けるためのブラケットである。
ところで、 ステアリングコラム 2には、 車両の衝突時、 乗員を保護するために、 法 規上若しくは安全上、 エネルギ吸収機構を備える必要があった。 そのため、 上記従来の ものでも、 ステアリングシャフト 1やステアリングコラム 2を、 それぞれ、 2つの部材 (アウターシャフト 4とィンナ一シャフト 5、 並びにアウターコラム 6とィンナ一コラ ム 7 ) から構成し、 衝突時、 アウターシャフト 4ゃァゥ夕一コラム 6を軸方向に、 ある 範囲 （ストロークお で移動可能になっている。 これにより、 移動時にステアリングコ ラム 2などを塑性変形させて、 その変形エネルギによって乗員がステアリングホイール に衝突する際のエネルギを吸収するようになっている。 ちなみに、 エネルギの吸収量は、 衝撃によって作用する力とストローク tの積で決ま るので、 乗員への衝撃力を小さくして、 傷害を軽減するには、 ストローク tをできるだ け長くすることが重要である。
ところが、 コラム型の電動パワーステアリング装置では、 ステアリングシャフト 1の 軸方向には、 減速機やトルクセンサ 1 7を設ける必要があるとともに、 回転角センサ 2 1を、 ユニバーサルジョイント 2 7と減速機ュニット 1 2との間でステアリングシャフ ト、 すなわち出力軸 1 0が露出するスペースを設けなければならない。 そのため、 スト ローク tは、 車体のスペースから一定長さに制限されてしまい、 限られたスペースの中 で、 エネルギ吸収機構のストローク tを十分な長さに確保するのが難しいという問題が あった。
そこで、 本発明の目的は、 限られたスペースの中で、 乗員を保護するためのエネルギ 吸収機能を損なうことなく、 ステアリングシャフトに、 回転角センサを装着することが できるような電動パワーステアリング装置を提供することにある。 発明の開示
本発明の上記目的は、 トルクセンサで検出された操舵トルクに基づいて、 電動モータ の回転力により減速機のギアなどの伝達機構を介して、 ステアリングシャフトの操舵力 を補助するようにした電動パワーステアリング装置において、 ステアリングホイールの 操舵状態を検出する回転角センサを備え、 該回転角センサの被検出部を前記減速機内に 設けるとともに、 前記回転角センサの検出部を前記ステアリングシャフトの半径方向で 前記減速機の軸受より外側に設けたことにより、 効果的に達成される。
また、 上記目的は、 被検出部を、 減速機内のウォームホイールに配し、 前記検出部で 該ウォームホイールの回転を検出するようにしたことにより、 効果的に達成される。
また、 上記目的は、 検出部を、 減速機内のウォームホイール内でいずれか一方の側に 形成された凹溝内に取り付けることにより、 効果的に達成される。
また、 上記目的は、 検出部を、 前記被検出部の側面に対向する位置に配し、 該被検出 部からの磁気的或いは光学的に角度信号を検出するようにしたことにより、 効果的に達 成される。
また、 上記目的は、 被検出部を、 前記減速機内のウォームホイール内のいずれか一方 の側に形成された凹溝で構成し、 該凹溝の内周面に設けられた小ギアからなるようにし たことにより、 効果的に達成される,
また、 上記目的は、 回転角センサを、 前記減速機内のウォームホイールの側面に設け られた環状の前記被検出部と、 該被検出部に対向する位置に設けられた検出部とから構 成したことにより、 効果的に達成される。
さらに、 上記目的は、 減速機を、 複数の軸受によって支持することにより、 より効果 的に達成される。 図面の簡単な説明 図 1は、 従来の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す断面図である。
図 2は、 本発明の第 1実施例に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図で あ O
図 3は、 上記電動パワーステアリング装置の減速機ュニッ卜に設けられた回転角センサ を示す説明図である。
図 4は、 本発明の第 2実施例に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図で ある。
図 5は、 第 2実施例の出力軸の回転角の検出機構を説明する拡大図である。
図 6は、 本発明の第 3実施例に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図で ある。
図 7は、 第 3実施例に係るの回転角センサの概略構造を示す図である。 . 符号の説明
3 1 卜
3 5 ステアリングコラム
3 9 ト一ションバー
4 0 入力軸
4 1 出力軸
4 2 減速機ュニッ卜
4 3 軸受
4 4 トルクセンサ コイル卷線 電磁ヨーク ウォームホイール ウォーム 回転角センサ 被検出部 検出部 芯金ボス部 ギア基部 樹脂ギア 被検出部 回転角センサ 検出部 検出ギア
発明の実施の形態 以下、 図面を参照しながら、 本発明の実施形態を説明する。
図 2は、 本発明の第 1 実施例を示し、 操舵系の概略構成を示す図である。 ステアリン グホイールの操作に基づいて回転するステアリングシャフト 3 1は、 筒状のアウターシ ャフト 3 2に中実円筒軸状のインナ一シャフト 3 3を圧入固定することによって結合さ れている。 また、 ステアリングシャフト 3 1は、 深溝型の玉軸受などの軸受 3 4によつ て、 ステアリングコラム 3 5の端部で回転自在に支持されている。 ステアリングコラム 3 5は、 筒状のアウターコラム 3 6にインナ一コラム 3 7を圧入固定することによって 結合されている。
このステアリングシャフト 3 1およびステアリングコラム 3 5は、 軸方向に大きな荷 重が作用すると、 軸方向にストローク tの範囲内で、 ァウタ一シャフト 3 2がインナ一 シャフト 3 3に沿って、 および、 アウターコラム 3 6がインナーコラム 3 7に沿って、 それぞれ軸方向に移動して塑性変形するようになっている。 すなわち、 ステアリングシ ャフト 3 1およびステアリングコラム 3 5は、 いずれも、 2つの部材 3 2と 3 3， 3 6と 3 7を組み合わせてなり、 衝突時に、 圧縮方向に衝擊荷重が加わると、 ステアリングホ ィ一ルに衝突した運転者の身体に加わる衝搫を緩和するようにしたエネルギ吸収機構を 構成している。
なお、 上記実施例では、 ステアリングシャフト 3 1やステアリングコラム 3 5を、 2 部材間の相対移動時の塑性変形でエネルギを吸収するが、 ステアリングコラム 3 5と、 該ステアリングコラム 3 5を車体に固定するためのブラケット 7 5との間の塑性変形で エネルギを吸収することも可能である。
また、 ステアリングシャフト 3 1の基端側 （図 1左側） には、 ト一シヨンバ一 3 9を 介して入力軸 4 0と略円筒状の出力軸 4 1が連結されている。 このト一ションバ一 3 9 は、 出力軸 4 1内に揷通されていて、 その一端が入力軸 4 0に圧入固定され、 他端がピ ン 4 1 aによって出力軸 4 1に固定されている。
また、 出力軸 4 1の外周には、 減速機ユニット 4 2がー対の玉軸受 4 3， 4 3で支持さ れるとともに、 該減速機ユニット 4 2の先端側 （図 1右側） には、 トルクセンサ 4 4が 配されている。 このトルクセンサ 4 4は、 トーシヨンバー 3 9と、 出力軸 4 1の先端に 形成されたスプライン溝 4 5の外周に配され、 コイル巻線 4 6を収納した電磁ヨーク 4 7とを備え、 ステアリングシャフト 3 1に生じるトルクに応じてトーシヨンバ一 3 9に 捩れを発生させることによって、 磁気的な変化を電磁ヨーク 4 7内のコイル巻線 4 6で 検出するようになっている。
さらに、 減速機は、 出力軸 4 1の外周に圧入によって固定的に取り付けられたウォー ムホイール 4 8と、 該ウォームホイール 4 8に嚙合するウォーム 4 9と、 該ウォーム 4 9を出力軸 5 0に取り付けたモー夕とからなり、 モ一夕の駆動により、 ウォーム 4 9お よびウォームホイ一ル 4 8を介して、 モ一夕の回転を減速してトルクを伝達するように なっている。
そして、 回転角センサ 5 1は、 図 3に示すように、 減速機ユニット 4 2内に設けられ たウォームホイール 4 8より小径の薄円盤状の被検出部 5 2と、 ステアリングシャフト 3 1、 すなわち出力軸 4 1の半径方向で軸受 4 3より外側に設けられた検出部 5 3とか らなる。 この検出部 5 3は、 被検出部 5 2の側面に対向する位置に配され、 ウォームホ ィ一ル 4 8内でいずれか一方の側に形成された凹溝 5 4内で出力軸 4 1に一体に取り付 けられる。 また、 検出部 5 3は、 磁気的或いは光学的、 若しくは電気抵抗式或いは静電 容量式に、 被検出部 5 2からの角度信号を検出することにより、 出力軸 4 1の回転角を 検出するようになっている。
従って、 上記第 1実施例では、 回転角センサ 5 1の被検出部 5 2を減速機ユニット 4 2内に設けるとともに、 検出部 5 3を出力軸 4 1の半径方向で玉軸受 4 3より外側に設 けた。 そのため、 従来のように、 ステアリングシャフト 3 1上に、 回転角センサを取り 付けるための専用スペースを設ける必要がない。 その結果、 エネルギ吸収機構のスト口 一り t、 すなわちステアリングコラム 3 5のアウターコラム 3 6がィンナーコラム 3 7 に沿って移動する軸方向の距離を長くとることができる。 その結果、 コラム型の電動パ ワーステアリング装置などのように、 ステアリングシャフト 3 1上における軸方向長さ が制限される場合でも、 ステアリングシャフト 3 1に回転角センサ 5 1を設けても、 軸 方向に十分なストロ一ク tを確保することができ、 衝搫荷重に対するエネルギ吸収能力 を犠牲にすることがない。
また、 図 4は、 本発明の第 2実施例を示し、 第 1実施例と同一の部材は同一の符号を 付して、 その説明を省略する。 同図において、 ウォームホイール 4 8は、 略円環状の芯 金ボス部 6 1と、 該芯金ボス部 6 1の外周側に一体に樹脂で成形されたギア基部 6 2と、 該ギア基部 6 2のさらに外周側に形成され、 ウォーム 4 9に嚙合する樹脂ギア 6 3とか ら構成される。 また、 ウォームホイール 4 8には、 同図左側に凹溝が形成され、 該凹溝 内でギア基部 6 2の内周側に小ギアで構成される被検出部 6 4が形成されている。 よつ て、 被検出部 6 4と、 出力軸 4 1の回転を検出するための検出部 6 7とから出力軸 4 1 の回転角センサ 6 5が構成されている。 また、 検出部 6 7は、 減速機ユニット 4 2の外 側に配された本体 6 8から、 ハウジングカバ一 6 9の揷通孔 7 0を介して減速機ュニッ ト 4 2内に延びる突軸 7 1と、 突軸 7 1の先端に取り付けられた検出ギア 7 2とを備え る。 これにより、 回転角センサ 6 5は、 図 5に拡大して示すように、 検出部 6 7の検出 ギア 7 2と被検出部 6 4を構成する小ギアとの嚙合により、 検出ギア 7 2から突軸 7 1 を介して本体 6 8で出力軸 4 1の回転を検出するようになっている。
従って、 回転角センサ 6 5の被検出部 6 4は、 減速機ユニット 4 2内に設けられると ともに、 検出部 6 7は、 出力軸 4 1の半径方向で減速機ユニット 4 2の軸受 4 3より外 側に設けられる。 そのため、 ステアリングシャフト 3 1に回転角センサ 6 5を設けても、 エネルギ吸収機構のストローク tを十分に確保することができ、 エネルギ吸収能力を犠 牲にすることがない。 よって、 第 2実施例でも、 上記第 1実施例と同じような作用およ び効果を奏することができる。
また、 図 6は、 本発明の第 3実施例を示し、 第 1 実施例と同一の部材は同一の符合を 付して、 その説明を省略する。 同図において、 回転角センサ 6 5は、 図 7に示すように、 ウォームホイール 4 8の先端側 （図 6右側） の側面に設けられた環状の被検出部 6 4と、 該被検出部 6 4に対向する位置に設けられた検出部 6 7とから構成される。
従って、 回転角センサ 6 5の被検出部 6 4は、 減速機ユニット 4 2内に設けられると. ともに、 検出部 6 7は、 出力軸 4 1の半径方向で減速機ユニット 4 2の軸受 4 3より外 側に設けられる。 そのため、 ステアリングシャフト 3 1に回転角センサ 6 5を設けても、 エネルギ吸収機構のストローク tを十分に確保することができ、 エネルギ吸収能力を犠 性にすることがない。 よって、 第 3実施例でも、 上記第 1実施例および第 2実施例と同 じょうな作用および効果を奏することができる。
なお、 図 2，図 4 ,および図 6において、 7 4は、 インタミシャフトに連結するための ユニバーサルジョイントであり、 7 5は、 ステアリング装置を車体に取り付けるための ブラケットである。
以上のように、 本発明に係る電動パワーステアリング装置によると、 ステアリングホ ィ一ルの操舵状態を検出する回転角センサを設ける場合、 被検出部を減速機内のウォー ムホイールなどに設けるとともに、 検出部をステアリングシャフトの半径方向で減速機 の軸受よりも外側に設けるようにした。 これにより、 減速機のウォームホイールを利用 し、 磁気的や光学的などの手法を用いてウォームホイールに設けられた被検出部からの 角度信号を検出部で検出して、 ステアリングシャフトの回転角を検出するようにした。 その結果、 ステアリングシャフトの軸方向には、 回転角センサを設けるための専用のス ペースを設ける必要がなくなり、 エネルギ吸収機構のストロークを有効に利用すること ができる。 よって、 コラム型の電動パヮ一ステアリング装置などのように、 ステアリン グシャフトの軸方向に限られたスペースの中で回転角センサを設けても、 エネルギ吸収 能力を犧牲にすることがなく、 車両の衝突時などに生じる衝撃荷重に対して安全性を保 つことができる。

Claims

請求の範囲
1 . トルクセンサで検出された操舵トルクに基づいて、 電動モータの回転力により 減 速機のギアなどの伝達機構を介して、 ステアリングシャフトの操舵力を捕助するよ うにした電動パワーステアリング装置において、' ステアリングホイールの操舵状態を検 出する回転角センサを備え、 該回転角センサの被検出部を前記減速機内に設けるととも に、 前記回転角センサの検出部を前記ステアリングシャフトの半径方向で前記減速機の 軸受より外側に設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2 . 前記被検出部は、 前記減速機内のウォームホイールに配され、 前記検出部で 該ウォームホイールの回転を検出するようにした請求項 1に記載の電動パワース テアリング装置。
3 . 前記検出部は、 前記減速機内のウォームホイール内でいずれか一方の側に形 成された凹溝内に取り付けられることを特徵とする請求項 1に記載の電動パワー ステアリング装置。
4 . 前記検出部は、 前記被検出部の側面に対向する位置に配され、 該被検出部か らの磁気的或いは光学的に角度信号を検出するようにした請求項 1に記載の電動 パワーステアリング装置。
5 . 前記被検出部は、 前記減速機内のウォームホイール内のいずれか一方の側に 形成された凹溝であって、 該凹溝の内周面に形成された小ギアからなる請求項 1 に記載の電動パワーステアリング装置。 .
6 . 前記回転角センサは、 前記減速機内のウォームホイールの側面に設けられた 環状の前記被検出部と、 該被検出部に対向する位置に設けられた検出部とから構 成される請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。
7 . 前記減速機は、 複数の軸受によって支持される請求項 1に記載の電動パワー ステァリング装置。
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