(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトをコラムチューブに挿入し、
ステアリングシャフトに入力される操舵トルクを検出するトルクセンサをセンサハウジングに内蔵し、
トルクセンサの検出結果に応じて駆動されて操舵アシストトルクを出力する電動モータを有し、
ステアリングシャフトを上下に分割したアッパシャフトとロアシャフトを相対回転不能かつ伸縮自在に嵌合し、アッパシャフトをコラムチューブに回転自在に支持するとともに、ロアシャフトをトルクセンサのセンサハウジングに回転自在に支持し、
ステアリングシャフトに作用する衝撃により、ステアリングシャフトのアッパシャフトとコラムチューブが軸方向に同行して移動可能にされてなる衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、
センサハウジングの内部で、トルクセンサの内周側に、衝撃により移動してくるアッパシャフトを潜り込み可能にするシャフト進入空間部を備えてなることを特徴とする衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記トルクセンサが、センサハウジングに挿着されるセンサケースと、センサケースに格納される励磁コイルと検出コイルとを有し、ロアシャフトの表面に付与された磁歪膜のトルクに応じた磁歪効果による磁界の変化を検出する請求項１に記載の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衝撃吸収式電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
衝撃吸収式電動パワーステアリング装置として、特許文献１に記載の如く、ステアリングシャフトをコラムチューブに挿入し、ステアリングシャフトに入力される操舵トルクを検出するトルクセンサをセンサハウジングに内蔵し、トルクセンサの検出結果に応じて駆動されて操舵アシストトルクを出力する電動モータを有し、ステアリングシャフトを上下に分割したアッパシャフトとロアシャフトを相対回転不能かつ伸縮自在に嵌合し、アッパシャフトをコラムチューブに回転自在に支持するとともに、ロアシャフトをトルクセンサのセンサハウジングに回転自在に支持してなるものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置では、車両が前方障害物に衝突し、車両の運転者がステアリングホイールに衝突することによる衝撃がステアリングシャフトに作用したとき、ステアリングシャフトのアッパシャフトとコラムチューブを軸方向に同行して移動可能にしている。そして、それらのステアリングシャフトのアッパシャフトとコラムチューブの移動過程で、衝撃エネルギを吸収可能にしている。
【０００４】
このとき、コラムチューブがセンサハウジングの内周に対する相対移動の最大ストロークは、コラムチューブの端面がロアシャフトの外周突出部に接するまでの距離とされている。この距離がステアリングシャフトのアッパシャフトとコラムチューブの移動過程で得られる衝撃エネルギの吸収ストロークになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許3883761
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置では、コラムチューブの端面がロアシャフトの外周突出部に接するまでの距離が、ステアリングシャフトに作用する衝撃エネルギの吸収ストロークになる。このとき、ロアシャフトの外周突出部は、センサハウジングの内周に設けた軸受であって、センサハウジングに内蔵したトルクセンサより軸方向の上端側（ステアリングホイール側）に設けた軸受に支持されている。従って、コラムチューブの端面は衝撃吸収のための移動時に、センサハウジングに内蔵したトルクセンサの側にまで進入することがなく、電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトの軸方向に沿う全長の範囲内でコラムチューブの最大移動ストロークを増大させ、ひいては衝撃エネルギの吸収ストロークを増大させることに困難がある。
【０００７】
本発明の課題は、電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトの軸方向に沿う全長の範囲内でステアリングシャフトとコラムチューブが衝撃エネルギを吸収するために同行して移動し得る衝撃吸収ストロークを増大し、ひいてはステアリングシャフトに一定の衝撃吸収ストロークを確保するに必要な電動パワーステアリング装置の全長の小型化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、ステアリングシャフトをコラムチューブに挿入し、ステアリングシャフトに入力される操舵トルクを検出するトルクセンサをセンサハウジングに内蔵し、トルクセンサの検出結果に応じて駆動されて操舵アシストトルクを出力する電動モータを有し、ステアリングシャフトを上下に分割したアッパシャフトとロアシャフトを相対回転不能かつ伸縮自在に嵌合し、アッパシャフトをコラムチューブに回転自在に支持するとともに、ロアシャフトをトルクセンサのセンサハウジングに回転自在に支持し、ステアリングシャフトに作用する衝撃により、ステアリングシャフトのアッパシャフトとコラムチューブが軸方向に同行して移動可能にされてなる衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、センサハウジングの内部で、トルクセンサの内周側に、衝撃により移動してくるアッパシャフトを潜り込み可能にするシャフト進入空間部を備えてなるようにしたものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、ステアリングシャフトをコラムチューブに挿入し、ステアリングシャフトに入力される操舵トルクを検出するトルクセンサをセンサハウジングに内蔵し、トルクセンサの検出結果に応じて駆動されて操舵アシストトルクを出力する電動モータを有し、ステアリングシャフトを上下に分割したアッパシャフトとロアシャフトを相対回転不能かつ伸縮自在に嵌合し、アッパシャフトをコラムチューブに回転自在に支持するとともに、ロアシャフトをトルクセンサのセンサハウジングに回転自在に支持し、ステアリングシャフトに作用する衝撃により、ステアリングシャフトのアッパシャフトとコラムチューブが軸方向に同行して移動可能にされてなる衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、センサハウジングの内部で、トルクセンサの軸方向の側傍に、衝撃により移動してくるアッパシャフトがトルクセンサを押し込み可能にするセンサ進入空間部を備えてなるようにしたものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において更に、前記トルクセンサが、センサハウジングに挿着されるセンサケースと、センサケースに格納される励磁コイルと検出コイルとを有し、ロアシャフトの表面に付与された磁歪膜のトルクに応じた磁歪効果による磁界の変化を検出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
（請求項１）
(a)ステアリングシャフトに作用する衝撃により、ステアリングシャフトのアッパシャフトとコラムチューブが軸方向に同行して移動可能にされてなる衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、センサハウジングの内部で、トルクセンサの内周側に、衝撃により移動してくるアッパシャフトを潜り込み可能にするシャフト進入空間部を備えた。従って、ステアリングシャフトの衝撃吸収のための移動時に、ステアリングシャフトのアッパシャフトをトルクセンサの内周側のシャフト進入空間部にまで潜り込ませることができる。これにより、電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトの軸方向に沿う全長の範囲内でステアリングシャフトとコラムチューブが衝撃エネルギを吸収するために同行して移動し得る衝撃吸収ストロークを増大させることができる。よって、ステアリングシャフトに一定の衝撃吸収ストロークを確保するに必要な電動パワーステアリング装置の全長の小型化を図ることができる。
【００１２】
（請求項２）
(b)ステアリングシャフトに作用する衝撃により、ステアリングシャフトのアッパシャフトとコラムチューブが軸方向に同行して移動可能にされてなる衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、センサハウジングの内部で、トルクセンサの軸方向の側傍に、衝撃により移動してくるアッパシャフトがトルクセンサを押し込み可能にするセンサ進入空間部を備えた。従って、ステアリングシャフトの衝撃吸収のための移動時に、ステアリングシャフトのアッパシャフトを、トルクセンサを押し込み可能にするセンサ進入空間部にまで移動させることができる。これにより、電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトの軸方向に沿う全長の範囲内でステアリングシャフトとコラムチューブが衝撃エネルギを吸収するために同行して移動し得る衝撃吸収ストロークを増大させることができる。よって、ステアリングシャフトに一定の衝撃吸収ストロークを確保するに必要な電動パワーステアリング装置の全長の小型化を図ることができる。
【００１３】
（請求項３）
(c)トルクセンサは、センサケースと、センサケースに格納される励磁コイルと検出コイルとを有し、ロアシャフトの表面に付与された磁歪膜のトルクに応じた磁歪効果による磁界の変化を検出するものになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は実施例１の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図２】図２は図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は電動パワーステアリング装置の衝撃吸収状態を示す断面図である。
【図４】図４は実施例２の衝撃吸収式電動パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図５】図５は電動パワーステアリング装置の衝撃吸収状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例１）（図１〜図３）
図１〜図３に示した衝撃吸収式電動パワーステアリング装置１は、運転者がステアリングホイールに加える操舵トルクが入力されるステアリングシャフト１０を有する。ステアリングシャフト１０は、上下に分割されたアッパシャフト１１とロアシャフト１２を、それらの嵌合軸、本実施例では雌スプライン軸１１Ａと雄スプライン軸１２Ａにより相対回転不能かつ伸縮自在に雄雌嵌合されている。運転者が最適な運転姿勢を得るようにステアリングホイールの位置を軸方向に移動し、その位置を調整するために、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１とロアシャフト１２をそれらのスプライン軸１１Ａ、１２Ａにより相対回転不能かつ伸縮自在に雄雌嵌合してなるものである。
【００１６】
尚、本実施例において、ロアシャフト１２は上ロアシャフト１２Ｕと下ロアシャフト１２Ｄに２分割されている。ロアシャフト１２は、雄スプライン軸１２Ａが形成された上ロアシャフト１２Ｕと、後述する磁歪膜５９Ａ、５９Ｂが付与された下ロアシャフト１２Ｄとを同軸上で圧入一体化して構成される。
【００１７】
ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１はコラムチューブ２０の上端側（ステアリングホイール側）の内周に設けた軸受１３に回転自在に支持されている。軸受１３は内輪と外輪のそれぞれをアッパシャフト１１の外周とコラムチューブ２０の内周のそれぞれに圧入されて固定される。アッパシャフト１１の外周における軸方向で軸受１３の内輪に対する上端側（ステアリングホイール側）、かつ軸受１３の内輪の近傍には、止め輪１４が係着されている。これにより、運転者とステアリングホイールとの衝突によってステアリングシャフト１０に作用する衝撃により、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１とコラムチューブ２０が止め輪１４、軸受１３を介して軸方向に一体となり、互いに同行して移動できる。
【００１８】
ステアリングシャフト１０のロアシャフト１２は後述する操舵アシストユニット３０のギヤハウジング３１とセンサハウジング３２のそれぞれの内周に設けた軸受１５、１６に回転自在に支持される。
【００１９】
コラムチューブ２０の下端側の外周にはアッパブラケット２１が取付けられている。コラムチューブ２０はこのアッパブラケット２１により車体フレーム（不図示）に支承される。アッパブラケット２１はステアリングシャフト１０に作用する衝撃がコラムチューブ２０を介して加わったとき、車体フレームから外れる。
【００２０】
コラムチューブ２０の下端部は、周方向の一部に不図示のスリ割りが設けられており、センサハウジング３２の外周に嵌合されるとともに、締め込み部材２２によってセンサハウジング３２の外周に対して締め込み又は締め込み解除される。これにより、締め込み部材２２がコラムチューブ２０に及ぼす締め込みを解除したとき、コラムチューブ２０と軸方向に一体化されているステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１の雌スプライン軸１１Ａがロアシャフト１２の雄スプライン軸１２Ａに沿って摺動し、アッパシャフト１１とロアシャフト１２を伸縮可能にする。
【００２１】
電動パワーステアリング装置１は、操舵アシストユニット３０を構成するギヤハウジング３１とセンサハウジング３２をボルト結合して備える。操舵アシストユニット３０はギヤハウジング３１に取付けられているロアブラケット３３により車体フレーム（不図示）に支持される。ギヤハウジング３１とセンサハウジング３２は、前述の軸受１５、１６を介してステアリングシャフト１０のロアシャフト１２を回転自在に支持する。
【００２２】
ギヤハウジング３１には電動モータ４０が取付けられ、電動モータ４０の回転軸に結合されているウォームギヤ４１と噛合うウォームホイール４２がステアリングシャフト１０のロアシャフト１２に圧入されて固定される。
【００２３】
センサハウジング３２にはトルク検出手段５０のトルクセンサ５１が内蔵されている。トルクセンサ５１は、センサケース５２と、センサケース５２に格納されるボビン５３と、ボビン５３に巻回された励磁コイル５４と検出コイル５５Ａ、５５Ｂとを有する。トルクセンサ５１はセンサケース５２をセンサハウジング３２の内周にギヤハウジング３１との接続側から嵌合し、センサケース５２の一端をセンサハウジング３２の内周の奥側（ステアリングホイール側）に設けられている内径段差部５６に突き当て、センサケース５２の他端をセンサハウジング３２の内周のギヤハウジング３１との接続側であって軸受１６の外輪が装填される位置の側傍に係着された止め輪５７に、エンドリング５８を介して位置決め保持される。
【００２４】
トルク検出手段５０は、トルクセンサ５１により囲まれるロアシャフト１２の表面に、上下２ヵ所でそれぞれ逆方向の磁気異方性となるように軸方向所定幅をなす磁歪膜５９Ａ、５９Ｂをメッキして付与している。検出コイル５５Ａは磁歪膜５９Ａに対応し、検出コイル５５Ｂは磁歪膜５９Ｂに対応して設けられる。ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１、ロアシャフト１２に操舵トルクが作用したとき、磁歪膜５９Ａ、５９Ｂにも操舵トルクが作用し、このトルクに応じて磁歪膜５９Ａ、５９Ｂに磁歪効果が生じる。そこで、電圧供給源から励磁コイル５４に高周波の交流電圧（励磁電圧）を供給し、操舵トルクに応じた磁歪膜５９Ａ、５９Ｂの磁歪効果による磁界の変化を検出コイル５５Ａ、５５Ｂによりインピーダンス又は誘導電圧の変化として検出する。このインピーダンス又は誘導電圧に基づいてステアリングシャフト１０に加えられた操舵トルクを検出する。
【００２５】
電動モータ４０は、不図示の制御装置により、トルクセンサ５１が検出した上述の操舵トルクに応じて駆動制御され、操舵アシストトルクを出力する。
【００２６】
従って、電動パワーステアリング装置１において、運転者がステアリングホイールを操作して加える操舵トルクは、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１、ロアシャフト１２を経て、不図示のラックアンドピニオン式操舵装置を介して、不図示の転舵輪に伝えられる。また、電動モータ４０の出力はウォームギヤ４１、ウォームホイール４２を介してステアリングシャフト１０のロアシャフト１２に伝達され、電動モータ４０の回転力及び回転方向を適宜制御することによって、ロアシャフト１２に適切な操舵アシストトルクを付与できる。
【００２７】
また、電動パワーステアリング装置１において、車両が前方の障害物と衝突し、次に車両の運転者がステアリングホイールに衝突すると、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１、ひいてはコラムチューブ２０に衝撃が作用する。続いてコラムチューブ２０のアッパブラケット２１が車体フレームから外れ、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１とコラムチューブ２０が軸方向に同行して移動する。尚、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１はその雌スプライン軸１１Ａをロアシャフト１２の雄スプライン軸１２Ａに摺動させてロアシャフト１２の外周まわりを移動し、コラムチューブ２０はセンサハウジング３２の外周に沿って摺動する。ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１がその移動過程で、不図示の衝撃吸収プレートをしごきながら移動することで衝撃エネルギが吸収される。
【００２８】
しかるに、電動パワーステアリング装置１にあっては、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１とコラムチューブ２０が衝撃エネルギを吸収するために同行して移動する衝撃吸収ストロークを増大するため、以下の構成を具備する。
【００２９】
即ち、電動パワーステアリング装置１は、センサハウジング３２の内周に嵌合されて保持されているトルクセンサ５１におけるセンサケース５２の内周側に、運転者がステアリングホイールに衝突した衝撃により、ロアシャフト１２の外周まわりを移動してくるアッパシャフト１１を潜り込み可能にするシャフト進入空間部６０を備えた（図１、図２）。シャフト進入空間部６０は、センサケース５２に格納されたボビン５３の内周と、ロアシャフト１２の磁歪膜５９Ａ、５９Ｂが付与された外周との間の環状間隙により形成される。
【００３０】
アッパシャフト１１は、該アッパシャフト１１の先端を構成している雌スプライン軸１１Ａの下端部がロアシャフト１２の雄スプライン軸１２Ａの下端部を通り過ぎ、更に一定距離を移動した後にシャフト進入空間部６０に潜り込むものになる（図３）。
【００３１】
本実施例によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)ステアリングシャフト１０に作用する衝撃により、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１とコラムチューブ２０が軸方向に同行して移動可能にされてなる衝撃吸収式電動パワーステアリング装置１において、センサハウジング３２の内部で、トルクセンサ５１の内周側に、衝撃により移動してくるアッパシャフト１１を潜り込み可能にするシャフト進入空間部６０を備えた。従って、ステアリングシャフト１０の衝撃吸収のための移動時に、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１をトルクセンサ５１の内周側のシャフト進入空間部６０にまで潜り込ませることができる。これにより、電動パワーステアリング装置１におけるステアリングシャフト１０の軸方向に沿う全長の範囲内でステアリングシャフト１０とコラムチューブ２０が衝撃エネルギを吸収するために同行して移動し得る衝撃吸収ストロークを増大させることができる。よって、ステアリングシャフト１０に一定の衝撃吸収ストロークを確保するに必要な電動パワーステアリング装置１の全長の小型化を図ることができる。
【００３２】
(b)トルクセンサ５１は、センサケース５２と、センサケース５２に格納される励磁コイル５４と検出コイル５５Ａ、５５Ｂとを有し、ロアシャフト１２の表面に付与された磁歪膜５９Ａ、５９Ｂのトルクに応じた磁歪効果による磁界の変化を検出するものになる。
【００３３】
（実施例２）（図４、図５）
実施例２が実施例１と異なる点は、センサハウジング３２の内周に嵌合されて保持されているトルクセンサ５１におけるセンサケース５２の軸方向の側傍であって、該センサケース５２を位置決め保持している止め輪５７のギヤハウジング３１との接続側の近傍に、運転者がステアリングホイールに衝突した衝撃により、ロアシャフト１２の外周まわりを移動してくるアッパシャフト１１が該センサケース５２を押し込み可能にするセンサ進入空間部７０を備えた（図４）。センサ進入空間部７０は、センサハウジング３２の内周に設けた止め輪５７が軸受１６との間になす軸方向間隔Ｌ（図４）により形成される。
【００３４】
アッパシャフト１１は、該アッパシャフト１１の先端を構成している雌スプライン軸１１Ａの下端部がロアシャフト１２の雄スプライン軸１２Ａの下端部を通り過ぎ、更に一定距離を移動した後にセンサケース５２（ボビン５３）の上端面に当たり、該センサケース５２をセンサ進入空間部７０に押し込むものになる（図５）。
【００３５】
本実施例によれば、ステアリングシャフト１０に作用する衝撃により、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１とコラムチューブ２０が軸方向に同行して移動可能にされてなる衝撃吸収式電動パワーステアリング装置１において、センサハウジング３２の内部で、トルクセンサ５１の軸方向の側傍に、衝撃により移動してくるアッパシャフト１１がトルクセンサ５１を押し込み可能にするセンサ進入空間部７０を備えた。従って、ステアリングシャフト１０の衝撃吸収のための移動時に、ステアリングシャフト１０のアッパシャフト１１を、トルクセンサ５１を押し込み可能にするセンサ進入空間部７０にまで移動させることができる。これにより、電動パワーステアリング装置１におけるステアリングシャフト１０の軸方向に沿う全長の範囲内でステアリングシャフト１０とコラムチューブ２０が衝撃エネルギを吸収するために同行して移動し得る衝撃吸収ストロークを増大させることができる。よって、ステアリングシャフト１０に一定の衝撃吸収ストロークを確保するに必要な電動パワーステアリング装置１の全長の小型化を図ることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明は、磁歪式トルクセンサ以外のトルクセンサを用いる衝撃吸収式電動パワーステアリング装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、ステアリングシャフトをコラムチューブに挿入し、ステアリングシャフトに入力される操舵トルクを検出するトルクセンサをセンサハウジングに内蔵し、トルクセンサの検出結果に応じて駆動されて操舵アシストトルクを出力する電動モータを有し、ステアリングシャフトを上下に分割したアッパシャフトとロアシャフトを相対回転不能かつ伸縮自在に嵌合し、アッパシャフトをコラムチューブに回転自在に支持するとともに、ロアシャフトをトルクセンサのセンサハウジングに回転自在に支持し、ステアリングシャフトに作用する衝撃により、ステアリングシャフトのアッパシャフトとコラムチューブが軸方向に同行して移動可能にされてなる衝撃吸収式電動パワーステアリング装置において、センサハウジングの内部で、トルクセンサの内周側に、衝撃により移動してくるアッパシャフトを潜り込み可能にするシャフト進入空間部を備えた。これにより、電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトの軸方向に沿う全長の範囲内でステアリングシャフトとコラムチューブが衝撃エネルギを吸収するために同行して移動し得る衝撃吸収ストロークを増大し、ひいてはステアリングシャフトに一定の衝撃吸収ストロークを確保するに必要な電動パワーステアリング装置の全長の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  電動パワーステアリング装置
１０  ステアリングシャフト
１１  アッパシャフト
１２  ロアシャフト
２０  コラムチューブ
３２  センサハウジング
４０  電動モータ
５１  トルクセンサ
５２  センサケース
５４  励磁コイル
５５Ａ、５５Ｂ  検出コイル
５９Ａ、５９Ｂ  磁歪膜
６０  シャフト進入空間部
７０  センサ進入空間部
【図１】
0005947615.tif 000002
【図２】
0005947615.tif 000003
【図３】
0005947615.tif 000004
【図４】
0005947615.tif 000005
【図５】
0005947615.tif 000006