(57)【要約】【課題】ステアリングシャフトの径方向および軸方向に小型化された車両用操舵装置を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置に備えられた電動モータ１４は、円筒状のロータコア３０を有している。ロータコア３０は、入力軸７および出力軸８と同軸に配置されており、その径方向Ｙ１内方には、両軸７，８を取り囲む環状の収容空間Ｓ１が形成されている。操舵部材に入力された操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１２は、両軸７，８と同軸に配置されており、収容空間Ｓ１内に収容されている。また、ロータコア３０は、電磁的なノイズの通過を阻止する鉄等の電磁シールド部材によって形成されており、収容空間Ｓ１内に配置されたトルクセンサ１２は、ロータコア３０の周囲で発生した電磁ノイズの影響を受けることなく安定した動作を行うことができる。【選択図】図２
2008017549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に入力された操舵トルクを検出するためのトルクセンサと、
このトルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいて動力を発生する電動モータとを備え、
この電動モータは、操舵部材に連なるステアリングシャフトを同軸的に取り囲み且つステアリングシャフトと一体回転可能な円筒状のロータコアを含み、
このロータコアの径方向内方に、ステアリングシャフトの周囲を取り囲む環状の収容空間が設けられ、
上記トルクセンサの少なくとも一部が上記収容空間内に配置されていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記ロータコアは電磁シールド部材を含み、上記収容空間が電磁シールド空間を構成していることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両に用いられる車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の操舵装置として、操舵部材に入力された操舵トルクを検出するためのトルクセンサと、上記操舵トルクに基づき動力を発生する電動モータとを備える電動パワーステアリング装置が知られている。
例えば、下記特許文献１では、電動モータと、電動モータの出力を増幅してステアリングシャフトに伝達する減速機とを備える電動パワーステアリング装置が開示されている。減速機の一部はステアリングシャフトと同軸に設けられており、電動モータは減速機の周囲に配置されている。
【０００３】
また、下記特許文献２には、ステアリングシャフトと同軸に設けられた電動モータを備える電動パワーステアリング装置が開示されている。電動モータの出力は直接的にステアリングシャフトに伝達されるようになっており、上記トルクセンサは電動モータのフレーム外においてステアリングシャフトと同軸に配置されている。
【特許文献１】特開２００６−４６３７６号公報
【特許文献２】特開２００５−１４５４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２記載の電動パワーステアリング装置では、減速機を廃止することにより、ステアリングシャフトの径方向に関して装置を小型化できるという特徴がある。
しかしながら、減速機を廃止することにより、高出力で大型の電動モータが必要となり、電動パワーステアリング装置がステアリングシャフトの軸方向に関して大型化するという問題がある。
【０００５】
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、ステアリングシャフトの径方向および軸方向に小型化された車両用操舵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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、操舵部材（２）に入力された操舵トルクを検出するためのトルクセンサ（１２）と、このトルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいて動力を発生する電動モータ（１４）とを備え、この電動モータは、操舵部材に連なるステアリングシャフト（３）を同軸的に取り囲み且つステアリングシャフトと一体回転可能な円筒状のロータコア（３０）を含み、このロータコアの径方向（Ｙ）内方に、ステアリングシャフトの周囲を取り囲む環状の収容空間（Ｓ１）が設けられ、上記トルクセンサの少なくとも一部が上記収容空間内に配置されていることを特徴とする車両用操舵装置（１）である。
【０００７】
本発明によれば、ステアリングシャフトの軸方向スペースの一部を占有するトルクセンサを電動モータの内部空間の一部である収容空間内に配置することにより、装置を軸方向に小型化することができる。これにより、衝撃吸収機構の吸収ストロークを所望量確保できる。
トルクセンサは、その一部が収容空間内に配置されていてもよく、その全部が収容空間内に配置されていてもよい。装置をより軸方向に小型化できる点で、トルクセンサの全部を収容空間内に配置することが好ましい。
【０００８】
また、本発明において、上記ロータコアは電磁シールド部材を含み、上記収容空間が電磁シールド空間（Ｓ１）を構成している場合がある。この場合、電磁シールド部材を含むロータコアによって、ロータコアの周囲で発生する電磁的なノイズが収容空間内に進入することを阻止できるので、上記ノイズによるトルクセンサの誤動作等を防止することができる。
【０００９】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を模式的に示す断面図であり、図２は、電動パワーステアリング装置１に備えられた電動モータ１４およびその近傍を示す拡大断面図である。
図１および図２を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と、操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、図示しない中間軸を介してステアリングシャフト３に連結された例えばラックアンドピニオン機構等のステアリング機構４とを備える。
【００１１】
ステアリングシャフト３は、筒状のアッパーシャフト５、ロアーシャフト６、入力軸７および出力軸８を含み、これらのシャフト５，６および軸７，８は、同一軸線上に配置されている。
ロアーシャフト６の一部は、アッパーシャフト５の内部に嵌合しており、アッパーシャフト５およびロアーシャフト６は、ステアリングシャフト３の軸方向Ｘ１に相対移動可能に且つ一体回転可能に連結されている。
【００１２】
入力軸７の一部は、出力軸８の内部に嵌合しており、入力軸７および出力軸８は、両軸７，８の内部を挿通するトーションバー９を介して相対回転可能に連結されている。
具体的には、トーションバー９の一方の端部は、当該端部および入力軸７をステアリングシャフト３の径方向Ｙ１に貫通するピン１０によって入力軸７に連結されており、トーションバー９の他方の端部は、当該端部および出力軸８を径方向Ｙ１に貫通するピン１１によって出力軸８に連結されている。
【００１３】
また、入力軸７および出力軸８の嵌合部の周囲には、両軸７，８の相対回転量に応じて変化する磁気抵抗に基づき操舵部材２に入力された操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１２が両軸７，８と同軸に配置されている。トルクセンサ１２は、筒状のセンサハウジング１３内に収容されている。なお、トルクセンサとしては、他の種類のものであってもよい。
【００１４】
また、入力軸７の一部は、ロアーシャフト６の内部に嵌合しており、ロアーシャフト６および入力軸７は、ピン１０によって連結されている。すなわち、ロアーシャフト６、入力軸７およびトーションバー９は、共通のピン１０によって連結されている。
ステアリングシャフト３に関連して、ステアリングシャフト３の周囲には、ステアリングシャフト３に動力を伝達するための電動モータ１４と、ステアリングシャフト３を回転可能に支持する筒状のステアリングコラム１５とが配置されている。
【００１５】
本実施形態では、電動モータ１４としてブラシレスモータが用いられており、電動モータ１４は、トルクセンサ１２によって検出された操舵トルクに基づいて動力を発生するようになっている。電動モータ１４は、ステアリングシャフト３に同軸に連結されており、電動モータ１４の発する動力は、ステアリングシャフト３に対して直接的に伝達されるようになっている。
【００１６】
ステアリングコラム１５は、複数の軸受１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを介してステアリングシャフト３を回転可能に支持しており、筒状のジャケット１７と、電動モータ１４の一部である円筒状のフレーム１８とによって構成されている。
ジャケット１７は、互いに嵌合された筒状のアッパージャケット１９およびロアージャケット２０を含む。アッパージャケット１９は、軸受１６ａを介してアッパーシャフト５を回転可能に且つ軸方向Ｘ１に一体移動可能に支持している。すなわち、操舵部材２、アッパーシャフト５およびアッパージャケット１９は、軸方向Ｘ１に一体移動可能となっている。
【００１７】
また、ロアージャケット２０の一部は、アッパージャケット１９の内部に嵌合しており、アッパージャケット１９は、たとえば車両の衝突のときに、ロアージャケット２０に対して軸方向Ｘ１に移動して上記衝突による衝撃を吸収できるようになっている。
具体的には、アッパージャケット１９の内周には、複数のかしめ突起（図示せず）が形成されており、これらのかしめ突起は、ロアージャケット２０の外周にかしめ付けられている。これにより、車両が衝突（１次衝突）した後、運転者が操舵部材２に衝突（２次衝突）して、運転者から操舵部材２に加えられた衝撃を、両ジャケット１９，２０の軸方向Ｘ１への相対移動による抵抗によって吸収することができる。
【００１８】
フレーム１８は、一端が開放された円筒状の主体部２１と、主体部２１の一端を閉塞する環状の蓋部材２２とを有する。
主体部２１は、第１の円筒部２４と、第１の円筒部２４の一端から径方向Ｙ１内方に向けて延設された環状の端壁２３とを含む。端壁２３の中央部には、端壁２３の内周から軸方向Ｘ１下方（ステアリング機構４側）に向けて延設された第２の円筒部２３ａが設けられている。上記センサハウジング１３は、端壁２３に設けられた第２の円筒部２３ａの内周に、例えば圧入によって連結されている。
【００１９】
また、ロアージャケット２０は、端壁２３よりも操舵部材２側に突出するセンサハウジング１３の端部２６に嵌合されている。ロアージャケット２０の端部２５は、センサハウジング１３の端部２６に設けられた環状段部２７に突き当てられており、これによって、センサハウジング１３に対するロアージャケット２０の軸方向Ｘ１下方への移動が確実に規制されている。
【００２０】
また、電動パワーステアリング装置１は、アッパージャケット１９に固定された取付部材５０と、フレーム１８に固定された取付部材５１とを介して車体の一部Ｂに取り付けられている。アッパージャケット１９に取り付けられた取付部材５０は、破断可能な合成樹脂製のピン（図示せず）を含んでいる。
したがって、例えば上記２次衝突のときに、所定値以上の衝撃が取付部材５０に加わると、上記合成樹脂製のピンが破断してアッパージャケット１９と車体の一部Ｂとの固定が解除され、操舵部材２、アッパーシャフト５およびアッパージャケット１９は、車体の一部Ｂに対して軸方向Ｘ１に移動可能となる。
【００２１】
次に図２を参照して、電動モータ１４の構成について詳細に説明する。
電動モータ１４は、出力軸８に一体回転可能に連結された円筒状のロータ２８と、径方向Ｙ１に所定間隔を隔ててロータ２８を取り囲む円筒状のステータ３１と、ロータ２８の回転位置を検出するためのレゾルバ３２とを備える。ロータ２８およびステータ３１は、上記フレーム１８内に収容されている。
【００２２】
ロータ２８は、円筒状のロータコア３０と、ロータコア３０の外周に保持された複数の永久磁石２９とを有する。複数の永久磁石２９は、ロータコア３０の周方向に互いに間隔を隔ててロータコア３０の外周に一体回転可能に保持されている。ロータ２８の外周は、Ｎ極およびＳ極が周方向に交互に入れ替わる磁極となっている。
ロータコア３０は、ロータコア３０の径方向（図２では、径方向Ｙ１と同一方向）に所定間隔を隔てて入力軸７および出力軸８を取り囲んでおり、ロータコア３０の径方向Ｙ１内方には、両軸７，８を取り囲む環状の収容空間Ｓ１が形成されている。この収容空間Ｓ１には、上記トルクセンサ１２全体と、ロータコア３０および出力軸８を一体回転可能に連結する環状の連結部材３３と、上記レゾルバ３２の一部とが配置されている。
【００２３】
具体的には、連結部材３３は、軸方向Ｘ１に関して、トルクセンサ１２と、レゾルバ３２との間に配置されている。レゾルバ３２は、連結部材３３を挟んでトルクセンサ１２と反対側に配置されている。
連結部材３３は、所定の厚みを有する環状にされており、その内周と外周との間には、複数の肉抜き部３４が設けられている。連結部材３３および出力軸８は、例えば圧入によって互いに一体回転可能に連結されており、連結部材３３およびロータコア３０は、例えば圧入によって互いに一体回転可能に連結されている。したがって、ロータコア３０および出力軸８は、連結部材３３を介して一体回転可能に連結されている。
【００２４】
また、ロータコア３０は、電磁的なノイズの通過を阻止する電磁シールド部材によって形成されている。したがって、ロータコア３０の周囲に配置された電子部品（図示せず）等が発する電磁ノイズは、ロータコア３０を通過して収容空間Ｓ１内に進入できないようになっている。すなわち、収容空間Ｓ１は、電磁ノイズの進入が阻止された電磁シールド空間を構成している。これにより、収容空間Ｓ１内に配置されたトルクセンサ１２は、電磁ノイズによる影響を受けることなく、安定した動作を行うことができる。
【００２５】
電磁シールド部材としては、鉄、パーマロイその他の高透磁率の金属が挙げられる。ロータコア３０を鉄等の電磁シールド部材によって形成し、さらに、ロータコア３０の径方向Ｙ１の厚みを所定の厚みとすることにより、電磁ノイズの進入を効果的に阻止することができる。
ステータ３１は、環状のステータコア３５と、このステータコア３５に巻回されたコイル（図示せず）とを有する。ステータコア３５は、例えば圧入嵌合によって、フレーム１８の第１の円筒部２４内に固定されている。
【００２６】
レゾルバ３２は、出力軸８と一体回転可能に連結されたレゾルバロータ３６と、径方向Ｙ１に所定間隔を隔ててレゾルバロータ３６を取り囲むレゾルバステータ３７とを含む。レゾルバステータ３７は、蓋部材２２の中央に設けられた筒状部３８に保持されており、レゾルバロータ３６は、軸方向Ｘ１に関して、レゾルバステータ３７に対応する位置で出力軸８に連結されている。
【００２７】
具体的には、筒状部３８は、軸方向Ｘ１上方に向かって延びており、その内周には、軸受保持部３９と、レゾルバステータ保持部４０とが設けられている。レゾルバステータ３７は、レゾルバステータ保持部４０に保持されており、出力軸８は、軸受保持部３９に保持された軸受１６ｂと、センサハウジング１３の内周に保持された軸受１６ｃとによって回転自在に支持されている。また、筒状部３８の一部は、収容空間Ｓ１内に配置されている。
【００２８】
電動モータ１４を組み立てるときには、まず、レゾルバステータ３７および軸受１６ｂが蓋部材２２に組み付けられたサブアセンブリＳＡが組み立てられる。次いで、軸受１６ｂを出力軸８に嵌合させつつ、サブアセンブリＳＡの蓋部材２２が主体部２１に固定される。次いで、レゾルバロータ３６が出力軸８に嵌合された後、筒状部３８の一端を閉塞するカバー４１が例えばボルト４２によって筒状部３８に固定される。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、減速機を廃止して、電動モータ１４をステアリングシャフト３と同軸に連結することにより、電動パワーステアリング装置１を径方向Ｙ１に小型化することができる。さらに、トルクセンサ１２を電動モータ１４の内部空間の一部である収容空間Ｓ１内に配置することにより、電動パワーステアリング装置１を軸方向Ｘ１に小型化することができる。これにより、衝撃吸収機構の吸収ストロークを所望量確保できる。
【００３０】
また、ロータコア３０は、電磁的なノイズの進入を阻止する電磁シールド部材によって形成されているので、収容空間Ｓ１内に配置されたトルクセンサ１２は、ロータコア３０の周囲で発生した電磁ノイズによる影響を受けることなく安定した動作を行うことができる。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、車両用操舵装置が電動パワーステアリング装置１である場合について説明したが、電動パワーステアリング装置１以外の車両用操舵装置にも本発明を適用することができる。例えば、自動操舵装置や、操舵部材の操舵角に対する車輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変操舵装置等にも本発明を適用することができる。
【００３１】
また、上述の実施形態では、ロータコア３０と連結部材３３とが別々に設けられている場合について説明したが、ロータコア３０および連結部材３３は、単一の材料によって一体に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】電動パワーステアリング装置に備えられた電動モータおよびその近傍を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、２・・・操舵部材、３・・・ステアリングシャフト、１２・・・トルクセンサ、１４・・・電動モータ、３０・・・ロータコア、Ｓ１・・収容空間（電磁シールド空間）、Ｙ１・・・径方向
【図１】
2008017549.tif 000003
【図２】
2008017549.tif 000004