(57)【要約】【課題】制御部が正確な操舵トルクを検出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。【解決手段】スパイラルケーブル９は、支持部材８の内周に設けられる収容部材に収容されており、渦状で巻回され、且つ内周側にステアリング軸５１が設けられている。また、スパイラルケーブル９は、内周側端部がステアリング軸５１の起歪部５１ａに設けられる歪み検出部２の歪み検出子２１に接続され、外周側端部が制御基板３１の接続部３３ｂに接続されている。この構成により、ステアリング軸５１の捩じれによって歪み検出子２１で生じる歪み量にノイズを重畳させずに制御部３へ伝送させることができる。これにより、制御部３が正確な操舵トルクを検出することができる。【選択図】　　　　図２
2004074962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングと連結され、前記ステアリングに操舵トルクが加わると回転し、自身に捩じれを生じる連結部材と、
回転側の前記連結部材に設けられ、前記連結部材の捩じれによって生じる歪み量を検出する歪み検出部と、
前記歪み検出部で検出した前記歪み量に基づいて、前記操舵トルクを補助駆動させる操舵補助力を決定し、且つ固定側に設けられた制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記歪み検出部と前記制御部との間は、渦状に巻回された伝送線を介して接続されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記歪み検出部で検出した前記歪み量を増幅して電気量に変換し、且つ前記電気量を前記制御部に出力する増幅部を有し、
前記増幅部は、固定側に設けられ、
前記伝送線の内周側に前記連結部材が設けられ、且つ前記伝送線の内周側端部が前記歪み検出部に接続され、且つ前記伝送線の外周側端部が前記増幅部に接続されることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記歪み検出部は、前記歪み量を検出する複数の歪み検出子を有し、
前記歪み検出子は、前記連結部材の外周面の一部分に集中して設けられ、
前記伝送線の内周側端部が前記歪み検出子と接続されることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記制御部及び前記増幅部は、前記連結部材を回転自在に支持する支持部材に支持されることを特徴とする請求項２又は３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記歪み検出部で検出した前記歪み量を増幅して電気量に変換し、且つ前記電気量を前記制御部に出力する増幅部を有し、
前記増幅部は、前記連結部材に設けられ、
前記伝送線の内周側に前記連結部材が設けられ、且つ前記伝送線の内周側端部が前記増幅部に接続され、前記伝送線の外周側端部が前記制御部に接続されることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記伝送線を収容する収容部材を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記連結部材は、一端が前記ステアリングと連結され、他端が転舵輪側と連結されており、一部材で構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の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、車両のステアリングの操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、電動パワーステアリング装置は、特公平７−６２６３９号公報に記載されているように、ステアリングシャフトと連結された連結部材に歪み検出子を設け、操舵トルクがステアリングシャフトに印加されると、連結部材が捩じることで歪み検出子の抵抗値が変化し、その歪み検出子の抵抗値を増幅回路で増幅して制御部に出力している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の電動パワーステアリング装置では、ステアリングシャフトが回転することで、連結部材に設けられた歪み検出子も回転するため、歪み検出子の抵抗値を電気信号としてスリップリングを介して固定側の制御部へ出力させていることから、スリップリングの摺動によるノイズが電気信号に重畳してしまう。そして、ノイズを含んだ電気信号が制御部に伝送されてしまうため、制御部が正確な操舵トルクを検出できないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、制御部が正確な操舵トルクを検出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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、ステアリングと連結され、ステアリングに操舵トルクが加わると回転し、自身に捩じれを生じる連結部材と、回転側の連結部材に設けられ、連結部材の捩じれによって生じる歪み量を検出する歪み検出部と、歪み検出部で検出した歪み量に基づいて、操舵トルクを補助駆動させる操舵補助力を決定し、且つ固定側に設けられた制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、歪み検出部と制御部との間は、渦状に巻回された伝送線を介して接続されることを特徴としている。
【０００６】
この構成により、歪み検出部と制御部との間は、伝送線を介して接続されることから、連結部材の捩じれによって歪み検出部で生じる歪み量にノイズを重畳させずに制御部へ伝送させることができる。また、歪み検出部は、回転側の連結部材に設けられ、且つ制御部は、固定側に設けられており、歪み検出部と制御部とは、渦状に巻回された伝送線を介して接続されることから、連結部材の回転による伝送線の断線の発生を抑制することができる。
【０００７】
また、請求項２では、歪み検出部で検出した歪み量を増幅して電気量に変換し、且つ電気量を制御部に出力する増幅部を有し、増幅部は、固定側に設けられ、伝送線の内周側に連結部材が設けられ、且つ伝送線の内周側端部が歪み検出部に接続され、且つ伝送線の外周側端部が増幅部に接続されることを特徴としている。
【０００８】
この構成により、伝送線の内周側に連結部材を設けることで、電動パワーステアリング装置の径方向の大型化を招かなくすることができる。また、増幅部は、固定側に設けられることから、伝送線の内周側端部を歪み検出部に接続させ、伝送線の外周側端部を増幅部に接続させることで、連結部材の回転による伝送線の断線の発生を抑制することができる。
【０００９】
また、請求項３では、歪み検出部は、歪み量を検出する複数の歪み検出子を有し、歪み検出子は、連結部材の外周面の一部分に集中して設けられ、伝送線の内周側端部が歪み検出子と接続されることを特徴としている。
【００１０】
この構成により、複数の歪み検出子を連結部材の外周面の一部分に集中して設けることで、歪み検出部の連結部材への取付けを容易にすることができる。さらに、伝送線を歪み検出子に接続させ易くすることができる。
【００１１】
また、請求項４では、制御部及び増幅部は、連結部材を回転自在に支持する支持部材に支持されることを特徴としている。
【００１２】
この構成により、連結部材を回転自在に支持する支持部材に制御部及び増幅部を設けることで、制御部及び増幅部を固定側とすることができる。
【００１３】
また、請求項５では、歪み検出部で検出した歪み量を増幅して電気量に変換し、且つ電気量を制御部に出力する増幅部を有し、増幅部は、連結部材に設けられ、伝送線の内周側に連結部材が設けられ、且つ伝送線の内周側端部が増幅部に接続され、伝送線の外周側端部が制御部に接続されることを特徴としている。
【００１４】
この構成により、伝送線を連結部材の外周側に設けることで、電動パワーステアリング装置の径方向の大型化を招かなくすることができる。また、増幅部は、回転側の連結部材に設けられることから、伝送線の内周側端部を増幅部に接続させ、伝送線の外周側端部を制御部に接続させることで、連結部材の回転による伝送線の断線の発生を抑制することができる。
【００１５】
また、請求項６では、伝送線を収容する収容部材を有していることを特徴としている。
【００１６】
この構成により、収容部材に伝送線を収容することで、連結部材の回転により伝送線の径が増加もしくは減少した際に、伝送線が他の部材と接触しないため、信頼性の向上を図ることができる。
【００１７】
また、請求項７では、連結部材は、一端がステアリングと連結され、他端が転舵輪側と連結されており、一部材で構成されていることを特徴としている。
【００１８】
この構成により、連結部材を一部材で構成することで、ステアリングに加わる操舵トルクを転舵輪側へ伝達する際における応答性を向上させることができる。また、連結部材を少なくとも２つの支持部材で支持させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、電動パワーステアリング装置１の一部の軸方向断面図である。図２は、電動パワーステアリング装置１のステアリング軸５１に沿った軸方向断面図である。図３は、スパイラルケーブル９を収容する収容部材の分解斜視図である。図４は、（ａ）は、制御部３の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。図５は、電動パワーステアリング装置１の一部の径方向断面図である。図６は、歪み検出子２１の回路図である。
【００２１】
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、車両の車室内に設けられ、図１及び図２に示すように、歪み検出部２、増幅部１０、制御部３、電動モータ４及び動力伝達部５から構成されており、歪み検出部２と制御部３と動力伝達部５とがハウジング６及びカバー７内に設けられ、電動モータ４がヨーク４９内に設けられている。
【００２２】
ステアリング軸５１は、連結部材を成しており、一端がステアリングと連結され、他端が転舵輪側と連結されている。また、ステアリング軸５１は、ステアリングに操舵力が加わると、回転する。また、ステアリング軸５１は、一部材で構成され、外周面を研削及び研磨して形成された平面状の起歪部５１ａを有している。この起歪部５１ａは、制御部３の内周側の近接した位置に設けられている。
【００２３】
歪み検出部２は、ステアリングに加えられる操舵トルクを検出するものであり、複数の歪み検出子２１を有している。
【００２４】
歪み検出子２１は、箔であって、回転側であるステアリング軸５１の起歪部５１ａの一方側の面に集中して設けられ、且つ接着され、ステアリング軸５１の捩じれによって生じる歪み量を検出するものである。この歪み検出子２１は、図６に示すように、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４から成るホイートストンブリッジ回路２１ａを形成するように結線され、その出力ｅｏがスパイラルケーブル９を介して制御部３に入力される。また、スパイラルケーブル９は、図２及び図３に示すように、収容部材に収容されており、その収容部材は、支持部材８の内周に設けられ、包囲部材２２及び底部材２３から構成されている。
【００２５】
包囲部材２２は、スパイラルケーブル９の軸方向一端側と外周側とを覆っており、外周部分に引っ掛け部２２ａ及びスパイラルケーブル９の外径側端部が挿通される取り出し部２２ｂを有している。
【００２６】
引っ掛け部２２ａは、周方向に３つ設けられ、軸方向の底部材２３側に突出しており、底部材２３の軸方向端面に引っ掛けられる。取り出し部２２ｂには、制御基板３側の軸方向端面に第１の挿通孔２２ｃが形成され、その第１の挿通孔２２ｃにスパイラルケーブル９が挿通される。
【００２７】
底部材２３は、スパイラルケーブル９の軸方向他端側と内周側とを覆っており、スパイラルケーブル９の内径側端部が挿通される第２の挿通孔２３ａを有している。
【００２８】
増幅部１０は、上述の歪み検出部２で検出された歪み量に基づいて、その歪み量を増幅し、且つ電気量に変換するものである。この増幅部１０で変換された電気量は、制御部３に出力される。また、増幅部１０は、図４（ａ）に示すように、固定側である制御部３の制御基板３１に設けられている。
【００２９】
制御部３は、増幅部１０で変換された歪み量に基づいて、電動モータ４へ流れる電流をデューティー制御するものである。
【００３０】
制御基板３１は、板状であって、図４（ａ）に示すように、その平面形状が長方形と半円形とを組み合わせた形状を呈しており、半円形側の中央部に入力軸５１を通すための丸孔３１ａが設けられている。また、制御基板３１には、電動モータ４のモータターミナル４１が接続される貫通孔３１ｂが設けられている。
【００３１】
スイッチングトランジスタ３２は、支持部材８の斜面部８２に直接ネジ止め等により固定されている。このスイッチングトランジスタ３２は、図２に示すように、スイッチングトランジスタ３２の側方に取り出されたターミナルが軸方向のステアリング側に曲げられて制御基板３１に接続されている。
【００３２】
制御基板３１には、図４（ａ）に示すように、制御素子３３、リレー３４、３５及びコンデンサ３６が直接基板上に組み付けられている。
【００３３】
制御素子３３は、マイクロコンピュータ３３ａ等の素子であり、増幅部１０で変換された電気量に応じて、電動モータ４に流す電流を決定し、且つスイッチングトランジスタ３２をデューティー制御するための信号を生成する。
【００３４】
マイクロコンピュータ３３ａは、増幅部１０と接続されており、増幅部１０で変化された電気量が入力され、且つその歪み量をデジタル信号に変換する。リレー３４は、イグニッションスイッチ（図示しない）がオン及びオフされることで電動モータ４へ流れる電流を通電及び遮断させるものである。リレー３５は、電動モータ４の駆動回路がフェ−ルした際に、ステアリングの入力に対して電動モータ４が回転されることで、電動モータ４が発電しないように電動モータ４とスイッチングトランジスタ３２との間に流れる電流を遮断させるものである。コンデンサ３６は、電源電圧の変動を抑制するものである。
【００３５】
スパイラルケーブル９は、伝送線を成し、支持部材８の内周に設けられる上述の収容部材に収容されており、渦状で巻回され、且つ内周側にステアリング軸５１が設けられている。また、スパイラルケーブル９は、内径側端部が歪み検出子２１に接続され、且つ図４（ａ）に示すように、外径側端部が増幅器１０と接続されている制御基板３１の接続部３３ｂに接続される。
【００３６】
電動モータ４は、上述した制御部３で決定されたステアリングの操舵トルクを補助するための操舵補助力をステアリング軸５１に付与するものであり、磁性体のヨーク４９の内周にマグネット４８を有する界磁、この界磁の内周に回転自在に支持されたアーマチャ４７及びこのアーマチャ４７に設けられたコンミテータ４６に摺接するブラシ４３等から構成される直流モータである。また、ブラシ４３をブラシホルダ４３ａ内に設けられたスプリング４４により、内径方向に付勢することで、ブラシ４３をコンミテータ４６に摺接させている。さらに、電動モータ４は、図５に示すように、ヨーク４９の開口端面がハウジング６の側面に当接して組み付けられ、ボルト１８によりフレームエンド７０に固定されている。
【００３７】
また、電動モータ４は、図１に示すように、ピグテール４２を介してブラシ４３と電気的に接続され、ハウジング６内に設けられる金属製のモータターミナル４１を具備し、このモータターミナル４１が例えば樹脂製のホルダプレート１９にインサート成形されたプレート１９ａに抵抗溶接されている。
【００３８】
ホルダプレート１９は、ブラシ４３を摺動自在に保持するブラシホルダ４３ａを固定するもので、図５に示すように、ヨーク４９の開口端部に組み付けられたフレームエンド７０内に組み付けられる。また、電動モータ４のハウジング６への組み付けは、ハウジング６の側面に形成された開口部２０よりハウジング６の内部へ挿入されて行われる。
【００３９】
また、モータターミナル４１は、給電のためのものであって、ほぼ直角に折り曲げられ、図１及び図６に示すように、電動モータ４をハウジング６に組み付けた後、一端が制御部３の制御基板３１に半田を介して接続され、他端がエンドフレーム４３ｄとブラシホルダ４３ａとの間にゴムマウント４３ｂを介して挟持されたターミナルプレート４３ｃに接続されている。
【００４０】
エンドフレーム４３ｄは、鉄板であって、ヨーク４９に固定され、ハウジング６とヨーク４９との間で挟持されている。ゴムマウント４３ｂは、ブラシ４３がコンミテータ４６の外周面上を摺動する時に発生する振動を吸収するものである。ターミナルプレート４３ｃは、樹脂製の部材の内部に金属製のターミナルが保持されており、このターミナルプレート４３ｃ内のターミナルがモータターミナル４１及びピグテール４２と接続されることで、バッテリからブラシ４３に電流を供給している。
【００４１】
そして、制御部３で決定され、スイッチングトランジスタ３２によりデューティー制御された電流がモータターミナル４１、プレート１９ａ、ピグテール４２及びブラシ４３を介してアーマチャ４７に供給される。
【００４２】
動力伝達部５は、上述した電動モータ４から出力される操舵補助力を転舵輪側へ伝達するものであり、ステアリング軸５１、ウォームホイール５２及びウォームギヤ５３から構成されている。
【００４３】
ウォームギヤ５３は、図１に示すように、電動モータ４のアーマチャシャフト４５に伝達部材１６を介して固定され、アーマチャシャフト４５の回転力が伝達されることで回転する。
【００４４】
ウォームホイール５２は、図２に示すように、ステアリング軸５１の外周に固定され、ウォームホイール５２の外周がウォームギヤ５３と噛み合っており、ウォームギヤ５３が回転することで周方向に回転する。
【００４５】
ハウジング６は、アルミニウム製であり、ハウジング６の内部に支持部材８が設けられている。このハウジング６は、ベアリング１２を介してステアリング軸５１を回転自在に支持している。
【００４６】
カバー７は、ハウジング６と同様にアルミニウム製であり、ハウジング６内にトルクセンサ２、増幅部１０、制御部３及び動力伝達部５を収容するために設けられたハウジング６の開口部分を塞ぐと共に、入力軸５１を支持するベアリング１３を固定するためのものである。また、カバー７は、支持部材８をハウジング６の内壁と当接するように支持部材８を押し付ける。また、カバー７は、図５に示すように、ハウジング６に設けられたカバー固定部７１ａ、７１ｂに固定される。このカバー固定部７１ａは、ハウジング６の外壁とヨーク４９の外壁とが接する線に近接する位置に設けられる。カバー固定部７１ｂは、カバー固定部７１ａと軸心の対称位置に設けられる。
【００４７】
支持部材８は、アルミニウム製であって、図２に示すように、軸方向のステアリング側の面で制御部３を支持し、ベアリング１１を介してステアリング軸５１を回転自在に支持している。さらに、支持部材８は、ハウジング６の内壁と当接する当接部８１を有している。また、支持部材８には、図４（ｂ）に示すように、バッテリとの接続するための電源用ターミナルと、車速信号やエンジンの回転数信号等を入力するための信号用ターミナルとを有するコネクタ１５が固定されている。
【００４８】
（本実施形態の効果）
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、歪み検出部２と制御部３とは、スパイラルケーブル９を介して接続されていることから、ステアリング軸５１の捩じれによって歪み検出部２の歪み検出子２１で生じる歪み量にノイズを重畳させずに制御部３へ伝送させることができる。これにより、制御部３が正確な操舵トルクを検出することができる。
【００４９】
また、スパイラルケーブル９は、渦状に巻回され、且つ内周側にステアリング軸５１が設けられることから、電動パワーステアリング装置１の径方向の大型化を招かなくすることができる。
【００５０】
さらに、スパイラルケーブル９の内周側端部をステアリング軸５１に設けられる歪み検出子２１に接続させ、且つ外周側端部を支持部材８に支持される制御基板３１の接続部３３ｂに接続させることで、ステアリング軸５１の回転によるスパイラルケーブル９の断線の発生を抑制することができる。
【００５１】
また、歪み検出子２１は、ステアリング軸５１の起歪部５１ａの一方側に集中して設けられることから、歪み検出子２１の起歪部５１ａへの接着を容易にすることができる。さらに、スパイラルケーブル９の内周側端部と歪み検出子２１との接続を容易にすることができる。
【００５２】
また、スパイラルケーブル９は、収容部材に収容されることから、ステアリング軸５１の回転によりスパイラルケーブル９の径が増加もしくは減少した際に、スパイラルケーブル９が他の部材と接触しないため、信頼性の向上を図ることができる。
【００５３】
さらに、ステアリング軸５１は、一端がステアリングと連結され、他端が転舵輪側と連結されており、一部材で構成されることから、ステアリングに加わる操舵トルクを転舵輪側へ伝達する際における応答性を向上させることができる。また、ステアリング軸５１をベアリング１１、１２のみで支持させることができる。
【００５４】
なお、歪み検出子２１は、箔であってステアリング軸５１の起歪部５１ａに接着しているが、ステアリング軸５１の起歪部５１ａに厚膜抵抗体を印刷もしくは金属抵抗体を蒸着させてもよい。
【００５５】
なお、本実施形態の増幅部１０は、固定側である制御基板３１に設けられているが、回転側であるステアリング軸５１の外周面に設けてもよい。この場合、増幅部１０と制御基板３１の接続部３３ｂとをスパイラルケーブル９によって接続させることで、ステアリング軸５１の回転によるスパイラルケーブル９の断線の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の一部の軸方向断面図である。
【図２】電動パワーステアリング装置のステアリング軸に沿った軸方向断面図である。
【図３】スパイラルケーブルを収容する収容部材の分解斜視図である。
【図４】（ａ）は、制御部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図５】電動パワーステアリング装置の一部の径方向断面図である。
【図６】歪み検出子の回路図である。
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、
２…歪み検出部、
３…制御部、
４…電動モータ、
５…動力伝達部、
６…ハウジング、
７…カバー、
８…支持部材、
９…スパイラルケーブル（伝送線）、
２１…歪み検出子、
３１…制御基板、
５１…ステアリング軸（連結部材）、
５２…ウォームホイール、
５３…ウォームギヤ。
【図１】
2004074962.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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