(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに連なる入力軸を有する入力軸機構部と、前記入力軸及び該入力軸にトーションバーを介して連結される出力軸の相対変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサを有するトルクセンサ機構部と、前記トルクセンサの検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータの回転に連動して回転する対のギヤを有し、前記電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する減速機構部とを備え、前記出力軸に連なる舵取機構の動作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、前記トルクセンサ機構部は、前記減速機構部よりも前記舵取機構側に配置されており、前記減速機構部の前記ギヤの一つは、厚さ方向に貫通する挿通孔を有し、且つ前記出力軸に設けられており、該一つのギヤの挿通孔に挿通して前記入力軸の回転を前記トルクセンサに伝達する入力伝達体を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助力の発生源として電動モータを用いてなる電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の舵取りは、車室の内部に配されたステアリングホイールの回転操作を、舵取用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
自動車用の電動パワーステアリング装置としては、図４に示すように、ステアリングホイール（図示せず）に連なる入力軸Ａを有する入力軸機構部Ｈ１と、前記入力軸Ａ及び該入力軸ＡにトーションバーＣを介して連結される出力軸Ｂの相対変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサＤを有するトルクセンサ機構部Ｈ２と、前記トルクセンサＤの検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータＭの回転を減速機構Ｅにより減速して前記出力軸Ｂに伝達する減速機構部Ｈ３とを備え、ステアリングホイールの回転に応じた舵取機構の動作を前記電動モータＭの回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００４】
また、前記入力軸Ａは、一端部がステアリングホイールに連なり、他端部に嵌合筒部ａを有する第１入力軸Ａ１と、一端部が前記嵌合筒部ａに摺動自在に挿嵌され、他端部が前記トーションバーＣに連結される第２入力軸Ａ２と、これら第１入力軸Ａ１及び第２入力軸Ａ２間に設けられ、自動車の前面衝突によって運転者がステアリングホイールに当たって受ける軸長方向の衝撃エネルギーにより破断する合成樹脂製の剪断ピンＡ３と、第１入力軸Ａ１の第２入力軸Ａ２への相対移動により衝撃エネルギーを吸収する波形のエネルギー吸収板ＳＡと、前記第２入力軸Ａ２の他端部に連結される筒状の第３入力軸Ａ４とを備え、衝突安全性を高めるように構成されている。
【０００５】
そして、以上の如く構成された電動パワーステアリング装置は、図５に示す如く前記入力軸機構部Ｈ１と、前記トルクセンサ機構部Ｈ２と、前記減速機構部Ｈ３と、該減速機構部Ｈ３と舵取機構との間に設けられるステアリングジョイント部Ｈ４及びピニオン軸部Ｈ５とがステアリングホイールＳ側から順次配置されるレイアウト構成とされている。即ち、入力軸機構部Ｈ１と、減速機構部Ｈ３との間にトルクセンサ機構部Ｈ２が配置されるレイアウト構成とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上の如く構成された従来の電動パワーステアリング装置によれば、自動車の前面衝突によってステアリングホイールに衝撃力が加わった場合、前記剪断ピンＡ３が破断すると共に第１入力軸Ａ１が第２入力軸Ａ２に対し軸長方向に摺動してエネルギー吸収板ＳＡにより前記衝撃を吸収することができるのであるが、近年は、衝突安全性をさらに向上するためにエネルギー吸収ストロークＳを長くすることが要求されている。
【０００７】
そして、このエネルギー吸収ストロークＳを長くするには、入力軸機構部Ｈ１の全長を長くし、剪断ピンＡ３が破断した場合の第１入力軸Ａ１及び第２入力軸Ａ２の相対摺動長さ、即ち、エネルギー吸収ストロークＳがさらに長くなるように構成する必要がある。
【０００８】
ところが、従来の電動パワーステアリング装置は、入力軸機構部Ｈ１と、トルクセンサ機構部Ｈ２と、減速機構部Ｈ３と、ステアリングジョイント部Ｈ４とがステアリングホイールＳＴ側から順次配置された構成となっているため、前記エネルギー吸収ストロークＳをさらに長くすることは、レイアウト上限界がある。
【０００９】
つまり、電動パワーステアリング装置は、図５に示すレイアウト構成とされているが、ステアリングホイールＳＴ及び第１入力軸Ａ１の連結点となる座標Ｏ１と、出力軸Ｂ及びステアリングジョイント上端の連結点となる座標Ｏ２と、ステアリングジョイント下端及びピニオン軸の連結点となる座標Ｏ３と、ピニオン軸のピニオン及びラックの噛合中心となる座標Ｏ４とは、ユーザから指示要求されて変更することができないし、しかも、前記入力軸機構部Ｈ１、トルクセンサ機構部Ｈ２及び減速機構部Ｈ３を車体に取付ける前記座標Ｏ１，Ｏ２間のコラムマウントポイントＬと、操舵補助用の電動モータＭのマウントポイントとが夫々ユーザから指示要求されて変更することができないため、前記入力軸機構部Ｈ１・トルクセンサ機構部Ｈ２・減速機構部Ｈ３の軸長方向寸法は必然的に設定される。従って、図５に示すレイアウト構成において、ユーザにより指示要求されるコラムマウントポイントＬに前記電動モータＭのマウントポイントを考慮して入力軸機構部Ｈ１の限られた軸長寸法でエネルギー吸収ストロークＳを最大限とることができるように検討した場合、前記エネルギー吸収ストロークＳをさらに長くすることは困難であった。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トルクセンサ機構部を、減速機構部よりも舵取機構側に配置したレイアウト構成とすることにより、操舵補助用の電動モータのマウントポイント及びコラムマウントポイントを変えることなく、エネルギー吸収ストロークをさらに長くすることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに連なる入力軸を有する入力軸機構部と、前記入力軸及び該入力軸にトーションバーを介して連結される出力軸の相対変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサを有するトルクセンサ機構部と、前記トルクセンサの検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータの回転に連動して回転する対のギヤを有し、前記電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する減速機構部とを備え、前記出力軸に連なる舵取機構の動作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、前記トルクセンサ機構部は、前記減速機構部よりも前記舵取機構側に配置されており、前記減速機構部の前記ギヤの一つは、厚さ方向に貫通する挿通孔を有し、且つ前記出力軸に設けられており、該一つのギヤの挿通孔に挿通して前記入力軸の回転を前記トルクセンサに伝達する入力伝達体を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、トルクセンサ機構部を、減速機構部よりも舵取機構側に配置したレイアウト構成としているから、操舵補助用の電動モータのマウントポイント及びコラムマウントポイントを変えることなく、エネルギー吸収ストロークをさらに長くすることができる。しかも、減速機構部のギヤに厚さ方向に貫通する挿通孔を設け、該挿通孔に入力伝達体を挿通して入力軸の回転をトルクセンサに伝達するようにしたから、従来とほぼ同じ構成のトルクセンサを用いることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る自動車の電動パワーステアリング装置の要部の断面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は電動パワーステアリング装置の全体を示す断面図である。
【００１６】
電動パワーステアリング装置は、図１，図２，図３に示すように、舵取りのためのステアリングホイール（図示せず）に連なる入力軸１と、車体の前部に左右方向に延設されたラック軸及び該ラック軸の中途部に噛合するピニオンを有する舵取機構（図示せず）の前記ピニオンが形成されたピニオン軸及びステアリングジョイント２を介して連なる筒状の出力軸３と、これら入力軸１及び出力軸３を同軸上に連結し、ステアリングホイールに加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー４と、該トーションバー４の捩れに応じた入力軸１及び出力軸３の相対変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該トルクセンサ５の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ６と、該電動モータ６の回転を前記出力軸３に伝達する減速機構７とを備えている。
【００１７】
入力軸１は、一端部がステアリングホイールに連なり、他端部に嵌合筒部１１ａを有する第１入力軸１１と、一端部が前記嵌合筒部１１ａに摺動自在に挿嵌され、他端部が前記トーションバー４に連結される第２入力軸１２と、前記嵌合筒部１１ａ及び第２入力軸１２間に設けられ、自動車の前面衝突によって運転者がステアリングホイールに当って受ける軸長方向の衝撃エネルギーによって破断する二つの合成樹脂製の剪断ピン１３，１３とを備えている。また、前記嵌合筒部１１ａの内奥には、波形に屈曲する金属板１４を内装して、前記剪断ピン１３，１３が破断した後、第１入力軸１１が摺動する際に塑性変形して、該第１入力軸１１に作用する衝撃エネルギーが吸収されるようにしている。また、入力軸１の外側には、車体に取付けられる第１取付ブラケット８を介して軸長方向に摺動可能に支持される円筒状の軸ハウジング９が套嵌され、該軸ハウジング９の一端部に軸受１０を介して前記第１入力軸１１の中途部を支持している。
【００１８】
第２入力軸１２の他端部は、有底筒状の嵌合凹部１２ａが設けられ、該嵌合凹部１２ａに、前記出力軸３の一端部が軸受１６を介して回転自由に嵌合支持され、さらにトーションバー４の一端部が嵌合されてダウエルピン１７により連結されている。
【００１９】
出力軸３は、筒状に形成され、その軸孔３ａ内に前記トーションバー４が挿通され、該トーションバー４の他端部がダウエルピン１８により連結されている。
【００２０】
減速機構７は、前記電動モータ６の駆動軸６ａ端部に一体に形成された小径ギヤ７１と、前記出力軸３の中途部外周に嵌合される軸孔７２ａと外周歯部７２ｂとを有する円板状の大径ギヤ７２とを備え、前記電動モータ６の回転を減速して出力軸３に伝達するようにしている。
【００２１】
トルクセンサ５は、図１に示すように前記減速機構７よりも舵取機構側（ステアリングホイールと反対側）に配置するのである。また、このトルクセンサ５は、出力軸３の中途部外周に回転自在に支持され、後記する入力伝達体２７を介して前記入力軸１に連動する第１検出リング５１と、出力軸３の中途部外周に嵌合固定される第２検出リング５２及び第３検出リング５３と、これら第１〜第３検出リング５１〜５３の外側に配置され、磁性材料からなる保持筒５４ａ，５４ｂを介して後記するセンサハウジング２１に保持されるトルク検出コイル５５及び温度補償コイル５６とを備えている。
【００２２】
第１〜第３検出リング５１〜５３は、何れも磁性材料からなり、第１及び第２検出リング５１，５２の対向端面と、第３検出リング５３の第２検出リング５２との対向端面とには、矩形状の複数個の歯部が等ピッチで周方向に形成されている。トルク検出コイル５５及び温度補償コイル５６が発振器に接続されている。そして、トルク検出コイル５５の発生磁束により保持筒５４ａ，第１検出リング５１，及び第２検出リング５２で第１の磁気回路を構成し、温度補償コイル５６の発生磁束により保持筒５４ｂ，第２検出リング５２，及び第３検出リング５３で第２の磁気回路を構成する。このため、ステアリングホイールに操舵トルクが加えられ、前記トーションバー４が捩じれた場合、第１検出リング５１の歯部と第２検出リング５２の歯部との対向面積が変化してトルク検出コイル５５のインピーダンスが変化し、その変化に応じて出力される電圧によりトーションバー４に作用したトルクを検出することができる。
【００２３】
さらに第１検出リング５１は、非磁性材料からなる鍔付受動体５８の外周に嵌合固定され、軸受５７を介して出力軸３に回転自在に支持されている。
【００２４】
そして、第２入力軸１２の他端部回りから出力軸３の他端部回りにかけて、前記トルクセンサ５及び減速機構７を覆うハウジング２０が配設されている。このハウジング２０は、トルクセンサ５の回りを覆うセンサハウジング２１と、減速機構７の回りを覆うギヤハウジング２２と、第２入力軸１２の他端部回りを覆うハウジング２３とを備えている。
【００２５】
センサハウジング２１は、円筒状に形成されて、その内周に前記保持筒５４ａ，５４ｂを支持し、センサハウジング２１の一端部に軸受２４を介して前記出力軸３の中途部を支持している。
【００２６】
ギヤハウジング２２は、前記センサハウジング２１の他端部と一体に形成され、前記大径ギヤ７２の一側部を覆う側壁２２ａと、該側壁２２ａの端縁と一体に形成され、前記大径ギヤ７２の外周部を覆う周壁部２２ｂと、前記ハウジング２３の一端部と一体に形成され、前記大径ギヤ７２の他側部を覆う側壁２２ｃとを備え、該側壁２２ｃの端部が前記周壁部２２ｂに着脱可能に連結されている。ギヤハウジング２２の周壁部２２ｂには、前記電動モータ６が連結され、該電動モータ６の駆動軸６ａ端部に一体に形成された小径ギヤ７１が周壁部２２ｂからギヤハウジング２２内に突入している。また、前記側壁２２ａに、車体に取付けられる第２取付ブラケット２６を取付ねじなどの取付手段により着脱可能に取付けている。
【００２７】
ハウジング２３は、他端部外周に前記軸ハウジング９の他端部が嵌合され、中途部の内周に第２入力軸１２の他端部が軸受３０を介して回転自在に支持されている。
【００２８】
入力伝達体２７は、４本の金属製または硬質合成樹脂製のロッドを用いてなり、前記大径ギヤ７２の軸孔７２ａと外周歯部７２ｂとの中途部に、厚さ方向に貫通する４つの挿通孔７３を周方向に等間隔を隔てて設け、これら挿通孔７３に各入力伝達体２７を挿通し、その一端部を、前記第２入力軸１２の他端部から径方向外向きに突出する鍔部１９に設けられた４つの嵌合孔１９ａに挿嵌して連動させ、他端部を、前記鍔付受動体５８の鍔部５８ａに穿設された４つの嵌合孔５８ｂに挿嵌して連動させ、入力軸１の回転を、各入力伝達体２７を介して第１検出リング５１に伝達するようにしている。
【００２９】
また、前記軸ハウジング９は、図３に示すようにその他端部側に、略蛇腹状の衝撃エネルギー吸収部９１を設けて、前記剪断ピン１３，１３の破断により第１入力軸１１が摺動するとき、第１入力軸１１の中途部に設けた止め輪１５が前記軸受１０に当接し、これら止め輪１５及び軸受１０を介して軸ハウジング９に衝撃エネルギーが作用し、該衝撃エネルギーにより前記衝撃エネルギー吸収部９１を塑性変形させて、その衝撃エネルギーを吸収するようにしている。
【００３０】
以上のようにトルクセンサ５を減速機構７よりも舵取機構側に配置してなる電動パワーステアリング装置は、第１及び第２取付ブラケット８，２６により車体に取付けられるのである。これら第１及び第２取付ブラケット８，２６間には、入力軸１を有する入力軸機構部Ｈ１と、電動モータ６及び減速機構７を有する減速機構部Ｈ３とが配置され、トルクセンサ５を有するトルクセンサ機構部Ｈ２及びステアリングジョイント部Ｈ４は、前記取付ブラケット８，２６間の外側、即ち、減速機構部Ｈ３よりも舵取機構側に配置されるレイアウト構成とされる。従って、第１及び第２取付ブラケット８，２６間のコラムマウントポイント間長さＬを、ユーザの指示要求により変更することができないにも拘らず、減速機構部Ｈ３よりもステアリングホイール側にトルクセンサ機構部Ｈ２が配置されている従来のトルクセンサ機構部Ｈ２の軸長方向長さに見合う分だけ入力軸機構部Ｈ１の長さを長くすることができ、衝突安全性をより一層向上することができる。
【００３１】
つまり、減速機構７よりもステアリングホイール側にトルクセンサ機構部Ｈ２が配置されている従来のものにあっては、コラムマウントポイント間Ｌにトルクセンサ機構部Ｈ２が配置されたレイアウト構成であったが、上述のようにトルクセンサ機構部Ｈ２を、減速機構７よりも舵取機構側に配置してコラムマウントポイントＬの外側に出すレイアウト構成とすることにより、従来におけるトルクセンサ機構部Ｈ２の軸長方向長さを、入力軸機構部Ｈ１の軸長方向長さとして使用することができ、エネルギー吸収ストロークＳをユーザの要求に応じてさらに長くすることができ、衝突安全性をさらに向上することができる。
【００３２】
また、減速機構７の大径ギヤ７２に挿通孔７３を設け、該挿通孔７３に挿通する入力伝達体２７により入力軸１の回転をトルクセンサ５の第１検出リング５１に連動させているから、トルクセンサ５を減速機構７よりも舵取機構側に配置しているレイアウト構成でありながら、従来のトルクセンサ５を用いることができ、安価に構成することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、トルクセンサ機構部を、減速機構部よりも舵取機構側に配置したレイアウト構成としているから、操舵補助用の電動モータのマウントポイント及びコラムマウントポイントを変えることなく、エネルギー吸収ストロークをさらに長くすることができ、衝突安全性をさらに向上することができる。しかも、減速機構のギヤに厚さ方向に貫通する挿通孔を設け、該挿通孔に入力伝達体を挿通して入力軸の回転をトルクセンサに伝達するようにしたから、トルクセンサ機構部を、減速機構部よりも舵取機構側に配置したレイアウト構成であるにも拘らず、トルクセンサの検出精度を低下させることなく、構造を簡単にでき、安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体を示す断面図である。
【図４】従来例を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図５】従来例における電動パワーステアリング装置のレイアウト構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１    入力軸
３    出力軸
４    トーションバー
５    トルクセンサ
６    電動モータ
７    減速機構
７２  大径ギヤ
７３  挿通孔
２７  入力伝達体
【図１】
0003678548.tif 000002
【図２】
0003678548.tif 000003
【図３】
0003678548.tif 000004
【図４】
0003678548.tif 000005
【図５】
0003678548.tif 000006