(57)【要約】【課題】入力軸の傾動による打音発生を防止する。【解決手段】操舵部材２００からの操舵トルクが伝達される入力軸１１４と、操舵トルクを検出するトルクセンサ１４１と、入力軸１１４が挿通される開口部１４３を有し、トルクセンサ１４１を収容するセンサハウジング１４２と、入力軸１１４に圧入される円環形状であり、径方向において開口部１４３との間に所定の隙間をあけて配置されるスペーサ１５０とを備え、センサハウジング１４２とスペーサ１５０とは同材種で形成されるパワーステアリング装置１００。【選択図】図２
2019217892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材からの操舵トルクが伝達される入力軸と、
前記入力軸に少なくとも一部が取り付けられ、前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力軸が挿通される開口部を有し、前記トルクセンサを収容するセンサハウジングと、
前記入力軸に圧入される環形状であり、径方向において前記開口部との間に所定の隙間をあけて配置されるスペーサとを備え、
前記センサハウジングと前記スペーサとは同材種で形成される
パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記スペーサと前記センサハウジングとの隙間を覆うカバー部材を備える
請求項１に記載のパワーステアリング装置。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記センサハウジングの外方において前記入力軸に取り付けられ、前記開口部を覆う
請求項２に記載のパワーステアリング装置。
【請求項４】
前記カバー部材は、前記スペーサと一体に形成される
請求項２または３に記載の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、パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーステアリング装置は、操舵トルクに応じたアシストトルクを発生させるため、運転者が操舵部材を操舵した際の操舵トルクを検出するトルクセンサを備えている。また、当該トルクセンサを保護するため、トルクセンサを収容するセンサハウジングも備えている。
【０００３】
特許文献１に記載のパワーステアリング装置においては、センサハウジング内の気密を保つため、操舵トルクが伝達される入力軸とセンサハウジングとの間に配置されるシール部材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４９７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、入力軸とセンサハウジングとの間に、気密性を高めるシール部材を取り付けると、入力軸とセンサハウジングとの間に摩擦が発生し、トルクセンサの測定精度に悪影響を与える可能性がある。特に、センサハウジング周辺の環境温度によっては、入力軸、センサハウジング、およびシール部材の膨張率の違いにより摩擦力が変動し、トルクセンサの測定精度が環境温度によって変化するという問題が発生する。
【０００６】
また、摩擦力の変動を防止するため、入力軸とセンサハウジングとの間に隙間を形成すると、環境温度によっては隙間が広がり、振動などによって入力軸とセンサハウジングとが接触する際に無視できない打音が発生することを発明者は見出している。
【０００７】
本発明は、上記知見に鑑みなされたものであり、振動などにより発生する打音を抑制することができるパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の１つであるパワーステアリング装置は、操舵部材からの操舵トルクが伝達される入力軸と、前記入力軸に少なくとも一部が取り付けられ、前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記入力軸が挿通される開口部を有し、前記トルクセンサを収容するセンサハウジングと、前記入力軸に圧入される環形状であり、径方向において前記開口部との間に所定の隙間をあけて配置されるスペーサとを備え、前記センサハウジングと前記スペーサとは同材種で形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明よれば、入力軸の径方向において、スペーサと、その外側に配置されるセンサハウジングの開口部とが、同材種によって形成されているため、環境温度の変化によってスペーサと開口部との間隔に大きな変動は発生しない。従って、入力軸と一体に傾動するスペーサとハウジングとの間隔が安定し、振動などによるスペーサとセンサハウジングとの間の打音を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係るパワーステアリング装置を示す図である。
【図２】図２は、パワーステアリング装置のトルクセンサ近傍を示す断面図である。
【図３】図３は、検出ユニットの近傍を示す断面斜視図である。
【図４】図４は、スペーサ、カバー部材の別例１を示す断面図である。
【図５】図５は、カバー部材の別例２を示す断面図である。
【図６】図６は、スペーサの別例３を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【００１３】
図１は、実施形態に係るパワーステアリング装置を示す図である。図２は、パワーステアリング装置のトルクセンサ近傍を示す断面図である。これらの図に示すように、パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイールなどと称される操舵部材２００に接続され、操舵部材２００による運転者の操舵に基づき、転舵輪２１０を転舵させる装置である。パワーステアリング装置１００は、伝達機構１１０と、転舵機構１２０と、アシスト機構１３０と、検出ユニット１４０とを備えている。
【００１４】
伝達機構１１０は、運転者が操舵部材２００を回転させることによる発生する操舵トルクを転舵機構１２０に伝達する機構である。本実施の形態の場合、伝達機構１１０は、操舵トルクの伝達方向における上流側から順にステアリングシャフト１１１、インターミディエイトシャフト１１２、およびピニオンシャフト１１３を備えており、それぞれのシャフトは自在継手（図示せず）を介して連結されている。ステアリングシャフト１１１の先端には操舵部材２００が取り付けられており、ステアリングシャフト１１１の中間部にはアシスト機構１３０、および検出ユニット１４０が取り付けられている。ステアリングシャフト１１１は、図２に示すように、操舵トルクを検出するため、上流側の入力軸１１４と出力軸１１５に分割され、入力軸１１４と出力軸１１５とは、トーションバー１１６により連結されている。なお、分割されるシャフトはステアリングシャフト１１１に限定されるものではなく、ステアリングシャフト１１１の他、インターミディエイトシャフト１１２、またはピニオンシャフト１１３も入力軸と出力軸に分割されてトーションバーに連結されても構わない。
【００１５】
伝達機構１１０を構成するステアリングシャフト１１１、インターミディエイトシャフト１１２、およびピニオンシャフト１１３などの材種は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、アルミニウムを主として含む合金によって形成されている。
【００１６】
転舵機構１２０は、伝達機構１１０により伝達されたトルクを転舵輪２１０の転舵に変換する機構であり、ラックシャフト１２１、および一対のタイロッド１２２を備えている。ラックシャフト１２１は、ピニオンシャフト１１３に同軸で接続されるピニオン１２３に噛み合わされ、ピニオンの回転をラックシャフト１２１の往復動に変換する。ラックシャフト１２１の端部にそれぞれ連結されるタイロッド１２２は、ナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪２１０に連結されている。
【００１７】
アシスト機構１３０は、検出ユニット１４０から取得した操舵トルクを示す信号に基づきアシストトルクを発生させて伝達機構１１０、または転舵機構１２０に付与する機構であり、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１３１と、電動モータ１３２と、減速機１３３とを備えている。
【００１８】
ＥＣＵ１３１は、電動モータ１３２を備えるインバータ、インバータを制御する制御手段などを備えた装置であり、検出ユニット１４０から取得した操舵トルクを示す信号を処理し、車速などを考慮してアシストトルクを算出する。また、ＥＣＵ１３１は、算出したアシストトルクが伝達機構１１０などに付与できるように電動モータ１３２を制御する。
【００１９】
減速機１３３は、電動モータ１３２の回転速度を減速してトルクを増幅させ、伝達機構１１０等にトルクを付与する機構であれば、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、減速機１３３としては、図２に示すように、ウォームシャフト１３４と、ウォームシャフト１３４と噛み合うウォームホイール１３５とを備えるウォーム減速機が採用されている。ウォームシャフト１３４は、電動モータ１３２の回転軸と継手を介して同軸状に連結されている。ウォームホイール１３５は、出力軸１１５に一体回転可能に連結されている。ギヤハウジング１３６は、ブラケットなどを介して車体に固定されている。
【００２０】
図３は、検出ユニット１４０の近傍を示す断面斜視図である。検出ユニット１４０は、操舵トルクを検出するための装置であり、トルクセンサ１４１と、センサハウジング１４２と、スペーサ１５０と、カバー部材１６０とを備えている。
【００２１】
トルクセンサ１４１は、入力軸１１４に少なくとも一部が取り付けられ、操舵部材２００から入力軸１１４に伝達された操舵トルクを検出するセンサである。トルクセンサ１４１のセンシング方法は特に限定されるものではなく、磁歪式、ひずみゲージ式などを例示することができる。本実施の形態の場合、トルクセンサ１４１は、トーションバー１１６の上流側端部と下流側端部との相対的な捩れ量を磁気的に読み出すエンコーダである。
【００２２】
センサハウジング１４２は、入力軸１１４が挿通される開口部１４３を有し、トルクセンサ１４１を収容する筐体である。センサハウジング１４２の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、入力軸１１４の下流側端部と、出力軸１１５の上流側端部を覆う円筒形状であり、開口部１４３と反対側の端部は、減速機１３３のギヤハウジング１３６に固定されている。センサハウジング１４２は、出力軸１１５に対する入力軸１１４の傾動に対し、ギヤハウジング１３６を介して入力軸１１４を支えることができる剛性を備えている。なおセンサハウジング１４２の剛性は、材質的剛性、およびリブなどの構造的剛性の少なくとも一方により満たされていればよい。
【００２３】
センサハウジング１４２に設けられる開口部１４３の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、開口部１４３の内周面は円周面を形成し、開口部１４３の開口端面は、入力軸１１４の軸方向に垂直な面と平行に配置されている。なお、開口部１４３の内周面や開口端面は、凹凸などを備えても構わない。たとえば、開口端面、および内周面の少なくとも一方にグリスを溜める陥凹状のグリス溜まりを備えてもよい。
【００２４】
スペーサ１５０は、入力軸１１４に圧入される環形状であり、径方向において開口部１４３との間に所定の隙間をあけて配置され、センサハウジング１４２と同材種で形成される部材である。本実施の形態の場合、スペーサ１５０は、断面矩形の円環形状である。センサハウジング１４２、およびスペーサ１５０の材種は、特に限定されるものではなく、アルミニウムなどの金属等を例示することができる。本実施の形態の場合、センサハウジング１４２、およびスペーサ１５０は、同材種の樹脂により形成されている。なお、同材種とは、完全に同じ材料であることを意味するのではなく、同程度の線膨張係数を備える材料であれば、組成の比率や、添加剤などの量などは異なっても構わない。
【００２５】
スペーサ１５０は、圧入された入力軸１１４と一体となって回転し、また傾動する。特に、入力軸１１４が出力軸１１５に対して傾動した場合、入力軸１１４と共に傾動するスペーサ１５０がセンサハウジング１４２の開口部１４３と当接することで、入力軸１１４が大きく傾動することを防止する。
【００２６】
また、スペーサ１５０とセンサハウジング１４２とは同材種で形成されているため、センサハウジング１４２が配置されている環境の温度が変化した場合でもスペーサ１５０と開口部１４３との隙間は大きく広がることがないため、入力軸１１４の傾動によりスペーサ１５０と開口部１４３とが衝突して発生する打音の音量を所定の値以下に収めることが可能となる。
【００２７】
カバー部材１６０は、スペーサ１５０とセンサハウジング１４２との隙間を覆う部材である。本実施の形態の場合、カバー部材１６０は、前記センサハウジングの外方において入力軸１１４に取り付けられ、センサハウジング１４２の開口部１４３の端面を所定の隙間をあけて覆う傘型の部材である。また、カバー部材１６０は、スペーサ１５０と一体に形成されている。
【００２８】
カバー部材１６０は、センサハウジング１４２と接触することなく所定の間隔で配置されているため、入力軸１１４に伝達される操舵トルクに影響を与えることなくスペーサ１５０とセンサハウジング１４２との隙間を覆い、埃や砂などがスペーサ１５０とセンサハウジング１４２との隙間に進入することを防止している。また、カバー部材１６０とスペーサ１５０とを一体にすることで、部品点数を減少させ、入力軸１１４にカバー部材１６０、およびスペーサ１５０を圧入する工程を簡素化することができる。
【００２９】
以上に記載したとおり、本実施の形態にかかるパワーステアリング装置１００によれば、入力軸１１４に圧入されるスペーサ１５０とトルクセンサ１４１を収容するセンサハウジング１４２とを同材種で形成しているため、センサハウジング１４２の周囲の環境温度が上昇した場合でも、スペーサ１５０とトルクセンサ１４１との間隔がほぼ一定に維持される。従って、出力軸１１５に対して入力軸１１４が傾き、スペーサ１５０とセンサハウジング１４２とが当接したとしても、大きな打音が発生することを抑制できる。特に、センサハウジング１４２が操舵部材２００の近傍、即ち運転者の近傍に配置されている場合などにおいても、運転者に不快感を与えるような打音の発生を防止することが可能である。
【００３０】
また、カバー部材１６０は、センサハウジング１４２と所定の間隔となるように配置されているため、センサハウジング１４２との接触により打音が発生することを防止できる。従って、操舵部材２００の近傍である車室内にセンサハウジング１４２を配置しても運転者に不快感を発生させることなく、車室内で発生する埃や砂などのセンサハウジング１４２の内方への進入を有効に防止することができる。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００３２】
例えば、スペーサ１５０とカバー部材１６０とは、図４に示すように別体であっても構わない。また、図５に示すように、カバー部材１６０は、出力軸１１５に対する入力軸１１４の傾動に抗することのない程度の柔らかさを備え、入力軸１１４、およびセンサハウジング１４２の両方に常時当接するが、入力軸１１４に伝達される操舵トルクにほぼ影響を与えない回転シールなどであってもよい。また、図４に示すような傘型のカバー部材１６０、および、図５に示す回転シールタイプのカバー部材１６０をパワーステアリング装置１００が備えていてもよい。
【００３３】
また、スペーサ１５０は、図６に示すように、カバー部材１６０を介して入力軸１１４に圧入され、センサハウジング１４２の開口部１４３の外周との間に所定の隙間をあけて配置される円筒状の部材であっても構わない。
【００３４】
また、上記実施の形態ではアシスト機構１３０、検出ユニット１４０をステアリングシャフト１１１に適用したＣ−ＥＰＳを例示して説明したが、ピニオンシャフト１１３に適用するＰ−ＥＰＳ、ＤＰ−ＥＰＳなどであっても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、自動車、農業機械、建設機械などの車両に搭載されるパワーステアリング装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１００…パワーステアリング装置、１１０…伝達機構、１１１…ステアリングシャフト、１１２…インターミディエイトシャフト、１１３…ピニオンシャフト、１１４…入力軸、１１５…出力軸、１１６…トーションバー、１２０…転舵機構、１２１…ラックシャフト、１２２…タイロッド、１２３…ピニオン、１３０…アシスト機構、１３２…電動モータ、１３３…減速機、１３４…ウォームシャフト、１３５…ウォームホイール、１３６…ギヤハウジング、１４０…検出ユニット、１４１…トルクセンサ、１４２…センサハウジング、１４３…開口部、１５０…スペーサ、１６０…カバー部材、２００…操舵部材、２１０…転舵輪
【図１】
2019217892.tif 000003
【図２】
2019217892.tif 000004
【図３】
2019217892.tif 000005
【図４】
2019217892.tif 000006
【図５】
2019217892.tif 000007
【図６】
2019217892.tif 000008