(57)【要約】【課題】検出対象であるステアリングシャフトの回転運動をマグネット（着磁部）の回転運動に変換する伝達機構の構造を簡素化することにより、部品点数の削減および製造コストの軽減を図り、かつ、設置レイアウトを改良することにより、異音の軽減および耐久性の向上を図った角度センサを提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置に搭載され、操舵角を検出する角度センサにおいて、ステアリングシャフトと一体に回転するように設けられた回転部材の外歯ギヤに噛合する角度センサギヤと、角度センサギヤが基端部に固定され、角度センサギヤと一体に回転する角度センサシャフトと、角度センサシャフトの先端部に固定され、角度センサギヤおよび角度センサシャフトと一体に回転するマグネットと、マグネットの磁界変化に基づいて操舵角を検出する角度センサ基板とを備え、ウォームホイールを収容するギヤボックスのカバー部材に搭載されるようにした。【選択図】図２
2008190978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵角に応じて駆動する電動モータの回転力を、減速機構を介してステアリングシャフトに伝達することにより操舵補助が行われる電動パワーステアリング装置に搭載され、前記操舵角を検出する角度センサであって、
前記ステアリングシャフトと一体に回転するように設けられた回転部材の外歯ギヤに噛合する角度センサギヤと、
前記角度センサギヤが基端部に固定され、前記角度センサギヤと一体に回転する角度センサシャフトと、
前記角度センサシャフトの先端部に固定され、前記角度センサギヤおよび前記角度センサシャフトと一体に回転するマグネットと、
前記マグネットの磁界変化に基づいて前記操舵角を検出する角度センサ基板とを備え、
前記減速機構を収容するギヤボックスのカバー部材に搭載されることを特徴とする角度センサ。
【請求項２】
前記角度センサギヤと前記マグネットとは、前記ギヤボックスのカバー部材を介して前記角度センサシャフトの基端部と先端部とに配される請求項１に記載の角度センサ。
【請求項３】
前記角度センサ基板および前記マグネットは、前記ギヤボックスのカバー部材の外側面に形成された角度センサ凹部内に格納される請求項１または２に記載の角度センサ。
【請求項４】
前記角度センサギヤと前記回転部材の外歯ギヤとのギヤ比は、前記ステアリングシャフトの３回転が前記マグネットの１回転になるように設定されている請求項１ないし３の何れかに記載の角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵補助トルクの発生源として電動モータを用いた電動パワーステアリング装置に関し、より詳細には、操舵機構の回転角（操舵角）を検出する角度センサのレイアウトの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイールの回転に応じて回転角度情報を生成する角度センサ（舵角センサ）が搭載されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
図４は、従来の角度センサが搭載された電動パワーステアリング装置のウォームホイールを示す要部断面図であり、図５は、従来の角度センサの内部構造を示す要部断面図である。
【０００４】
図４において、ステアリングホイール（図示せず）に連結されたステアリングシャフト１０１の外周には、減速機構を構成するウォームホイール１０２が圧入固定されている。このウォームホイール１０２の側面には、略円管状の凹溝部１０３が形成され、該凹溝部１０３の外側内周面には、内歯ギヤ１０４が形成されている。そして、この内歯ギヤ１０４には、角度センサ１０５のセンサ棒１０６の先端に取り付けられたピニオン１０７が噛合している。
【０００５】
角度センサ１０５は、図５に示すように、センサ棒１０６の基端側に形成されたセンサウォーム１０８に噛合するセンサホイール１０９を備え、ウォームホイール１０２からピニオン１０７およびセンサ棒１０６を介して、ステアリングシャフト１０１の回転をセンサホイール１０９に伝達するようになっている。また、センサホイール１０９の一側面には、Ｎ極磁石１１０とＳ極磁石１１１とからなる着磁部１１２が設けられ、各磁石１１０，１１１がステアリングシャフト１０１の回転と同期しつつ一定の周期で回転するようになっている。
【０００６】
また、角度センサ１０５は、ケースの一部に固定され、着磁部１１２からの磁界変化を検出するための磁気抵抗素子部１１３を備え、該磁気抵抗素子部１１３によって得られた磁界変化に基づいて、ステアリングシャフト１０１の回転角（操舵角）を算出するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開平２００５−９１１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の角度センサ１０５では、ウォームホイールの回転運動をピニオン１０７およびセンサウォーム１０８を介して直線運動に変換し、さらにその後、センサホイール１０９による回転運動に変換して着磁部（マグネット）１１２を回転させる構造になっていた。そのため、非常に変換効率が悪く、かつ、部品点数も多いことにより製造コストが嵩んでしまう、という問題があった。
【０００９】
また、従来の角度センサ１０５のケースは、一般的に樹脂製（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂材）であり、センサウォーム１０８とセンサホイール１０９の噛合いによって生じる異音（ギヤ噛合音）が外部に放射し易い構造になっていた。そのため、この樹脂製ケースに消音のためのリブや熱かしめを施す必要があり、これらの処理も製造コストを増加させる要因の一つになっていた。
【００１０】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、検出対象であるステアリングシャフトの回転運動をマグネット（着磁部）の回転運動に変換する伝達機構の構造を簡素化することにより、部品点数の削減および製造コストの軽減を図り、かつ、設置レイアウトを改良することにより、異音の軽減および耐久性の向上を図った角度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、操舵角に応じて駆動する電動モータの回転力を、減速機構を介してステアリングシャフトに伝達することにより操舵補助が行われる電動パワーステアリング装置に搭載され、前記操舵角を検出する角度センサにおいて、前記ステアリングシャフトと一体に回転するように設けられた回転部材の外歯ギヤに噛合する角度センサギヤと、前記角度センサギヤが基端部に固定され、前記角度センサギヤと一体に回転する角度センサシャフトと、前記角度センサシャフトの先端部に固定され、前記角度センサギヤおよび前記角度センサシャフトと一体に回転するマグネットと、前記マグネットの磁界変化に基づいて前記操舵角を検出する角度センサ基板とを備え、前記減速機構を収容するギヤボックスのカバー部材に搭載されることにより、達成される。
【００１２】
また、上記目的は、前記角度センサギヤと前記マグネットとが、前記ギヤボックスのカバー部材を介して前記角度センサシャフトの基端部と先端部とに配されることにより、効果的に達成される。
【００１３】
また、上記目的は、前記角度センサ基板および前記マグネットが、前記ギヤボックスのカバー部材の外側面に形成された角度センサ凹部内に格納されることにより、効果的に達成される。
【００１４】
さらに、上記目的は、前記角度センサギヤと前記回転部材の外歯ギヤとのギヤ比が、前記ステアリングシャフトの３回転が前記マグネットの１回転になるように設定されていることにより、効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る角度センサによると、従来の樹脂製ケースより剛性の高いギヤボックスのカバー部材に内蔵されるレイアウトにしたことにより、角度センサのケースがギヤボックスのカバー部材と共通化され、角度センサギヤや角度センサシャフトを支持する部分の剛性を向上させることができ、従来は角度センサの樹脂製ケースから放射されていた異音を軽減することができる。この結果、消音のためのリブや熱かしめを施す必要がなくなり、製造コストの軽減を図ることができる。
【００１６】
また、検出対象であるステアリングシャフトの回転運動が、角度センサギヤおよび角度センサシャフトを介してマグネットに伝達される構造になっているので、従来の伝達機構より構造が簡素化され、部品点数および製造コストの軽減を図ることができる。
【００１７】
さらに、角度センサギヤと回転部材の外歯ギヤとのギヤ比を、ステアリングシャフトの３回転がマグネットの１回転になるように設定することにより、ステアリングホイールの絶対角出力が可能になり、検出精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照にしながら本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の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示す機構図である。同図において、電動パワーステアリング装置１の操舵機構は、先端部に取り付けられたステアリングホイール２の操舵操作に応じて回転するステアリングシャフト３と、該ステアリングシャフト３の他端部側にユニバーサルジョイント４，５を介して連結され、ステアリングシャフト２の回転運動をラック軸の直線運動に変換するラック・ピニオン機構６と、該ラック・ピニオン機構６のラック軸の動きを操向車輪に伝達するタイロッド７とから構成されている。
【００２０】
また、電動パワーステアリング装置１のコラム部には、ステアリングホイール２を介してステアリングシャフト３に入力された操舵トルクを検出するトルクセンサ８と、操舵機構の回転角（操舵角）を検出する角度センサ９と、減速機構１０を介してステアリングシャフト３に連結された操舵補助用の電動モータ１１とが設けられている。
【００２１】
電動モータ１１の駆動は、制御回路などを搭載したコントロールユニット（ＥＣＵ）１２によって制御される。このコントロールユニット１２には、バッテリ１３から電力が供給されるとともに、イグニションキー１４からイグニションキー信号が入力される。そして、コントロールユニット１２は、トルクセンサ８で検出された操舵トルク値Ｔ、角度センサ９で検出された操舵角Ｓ、および車速センサ１５で検出された車速Ｖなどに基づいて、操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに応じて電動モータ１１に供給する駆動電流を制御する。
【００２２】
［第１実施形態］
図２は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置のコラム部を概略的に示す展開図である。同図において、ウォーム（図示せず）およびウォームホイール１０ａからなる減速機構１０は、コラム部に設けられたギヤボックス１６内に収容される。このギヤボックス１６は、大別すると、電動モータ１１が取り付けられるギヤボックス取付部１６ａと、電動モータ１１の回転軸に連結されたウォームを回転自在に支持するウォーム収容部１６ｂと、該ウォーム収容部１６ｂに収容されたウォームに噛合するウォームホイール１０ａを収容するウォームホイール収容部１６ｃとから構成されている。また、ウォームホイール収容部１６ｃの開口は、カバー部材１７がボルト締結などによって取り付けられることにより閉塞される。
【００２３】
減速機構１０を構成するウォームホイール１０ａは、ステアリングシャフト３の外周に嵌合固定され、ステアリングシャフト３と同軸に回転する。すなわち、電動モータ１１による操舵補助力は、ウォームおよびウォームホイール１０ａからなる減速機構１０を介して、ステアリングシャフト３に伝達される。
【００２４】
また、ウォームホイール１０ａの先端側（図２右側）には、外周面に外歯ギヤ１８ａを有し、ステアリングシャフト３と一体に回転するように設けられた回転部材１８が配されている。角度センサ９は、この回転部材１８の外歯ギヤ１８ａに噛合し、回転部材１８の回転に連動して回転する角度センサギヤ１９と、該角度センサギヤ１９の中心に形成された挿入孔に基端部（図２左側）が嵌合固定され、角度センサギヤ１９と一体に回転する角度センサシャフト２０と、該角度センサシャフト２０の先端部（図２右側）の外周に固定され、角度センサギヤ１９および角度センサシャフト２０と一体に回転するマグネット（着磁部）２１と、該マグネット２１の磁界変化に基づいて操舵機構（ステアリングシャフト３）の回転角を検出する角度センサ基板２２とを備えている。そして、これらの構成部品からなる角度センサ９は、ギヤボックス１６のカバー部材１７に搭載される。このカバー部材１７は、ギヤボックス１６と同様、比較的剛性の高い金属素材（例えば、ＪＩＳ  ＡＤＣ１２のアルミニウム合金材）などにより形成されている。
【００２５】
また、カバー部材１７の外側面には、マグネット２１および角度センサ基板２２を格納する角度センサ凹部１７ａが形成され、該角度センサ凹部１７ａの底面には、角度センサシャフト孔１７ｂが穿設されている。マグネット２１は、この角度センサシャフト孔１７ｂに角度センサシャフト２０の先端が挿通された後に、角度センサシャフト２０の先端部に取り付けられる。すなわち、本実施形態に係る角度センサ９では、角度センサギヤ１９とマグネット２１とがカバー部材１７を介して角度センサシャフトの基端部と先端部とに配される構造になっている。角度センサ凹部１７ａの開口は、マグネット２１およびセンサ基板２２が格納された後にネジ締結などによって取り付けられる角度センサカバー２３により閉塞される。
【００２６】
以上のように、本実施形態に係る角度センサ９は、従来の樹脂製ケースより剛性の高いカバー部材１７に内蔵される構造になっているので、角度センサギヤ１９や角度センサシャフト２０を支持する部分の剛性を向上させることができる。これにより、従来は角度センサの樹脂製ケースから放射されていた異音を軽減することができるとともに、角度センサの耐久性の向上を図ることができる。
【００２７】
また、ステアリングシャフト３が、カバー部材１７の中心に穿設されたステアリングシャフト孔１７ｃに挿通されるとともに、角度センサシャフト２０が、カバー部材１７の角度センサ凹部１７ａの底面に穿設された角度センサシャフト孔１７ｂに挿通される構造により、ステアリングシャフト３と角度センサシャフト２０の芯出しを１つのカバー部材１７で共有させることができる。これにより、角度センサ９の組み立て作業を容易化することができ、製造コストおよび労力の軽減を図ることができる。
【００２８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００２９】
図３は、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置のコラム部を概略的に示す展開図である。なお、同図において、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３０】
本実施形態に係る角度センサ９´では、角度センサギヤ１９´と回転部材１８´の外歯ギヤ１８ａ´とのギヤ比が、ステアリングシャフト３の３回転がマグネット２１´の１回転になるように設定されている。これにより、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得られることはもとより、操舵機構の絶対角出力が可能になり、検出精度の向上を図ることができる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の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示す機構図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置のコラム部を概略的に示す展開図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置のコラム部を概略的に示す展開図である。
【図４】従来の角度センサが搭載された電動パワーステアリング装置のウォームホイールを示す要部断面図である。
【図５】従来の角度センサの内部構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    電動パワーステアリング装置
３    ステアリングシャフト
９    角度センサ
１０    減速機構
１０ａ  ウォームホイール
１１    電動モータ
１６    ギヤボックス
１７    カバー部材
１７ａ  角度センサ凹部
１８    回転部材
１８ａ  外歯ギヤ
１９    角度センサギヤ
２０    角度センサシャフト
２１    マグネット（着磁部）
２２    角度センサ基板
【図１】
2008190978.tif 000003
【図２】
2008190978.tif 000004
【図３】
2008190978.tif 000005
【図４】
2008190978.tif 000006
【図５】
2008190978.tif 000007