(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に連なるステアリングシャフトと同軸に設けられた電動モータと、
ステアリングシャフトを回転可能に支持するジャケットとを備え、
このジャケットは、互いに嵌合され、車両の衝突のときに軸方向に相対移動することにより衝撃を吸収するアッパージャケットおよびロアージャケットを含み、
電動モータは、支持部材を介してステアリングシャフトと一体回転可能に支持された中空円筒状のロータを含み、
このロータの径方向内方に、ステアリングシャフトの周囲を取り囲む環状の空間が設けられ、
車両の衝突のときに、アッパージャケットが上記環状の空間内に進入するようにしてあ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、上記電動モータは、ロータの回転位置を検出するためのレゾルバを含み、レゾルバの少なくとも一部が、上記ロータとステアリングシャフトとの間の環状の空間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３】
請求項１または２において、上記ステアリングシャフトに関連して操舵トルクを検出するためのトルクセンサを収容したセンサハウジングを備え、
このセンサハウジングは、ステアリングシャフトが挿通された筒状部を含み、
この筒状部は、ロアージャケットの端部が嵌め合わされた端部を含み、
筒状部の少なくとも一部は、電動モータのロータの径方向内方に配置され、
上記環状の空間は、センサハウジングの筒状部の外周と電動モータのロータの内周との間に区画され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、電動モータにより操舵を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。
また、下記特許文献１には、ステアリングホイール等の操舵部材に連なる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提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１０３６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電動パワーステアリング装置には、通常、ステアリングシャフトおよびこれを回転可能に支持する筒状のジャケットを軸方向に収縮させることにより車両の衝突のときに運転者から操舵部材に加えられた衝撃を吸収する衝撃吸収機構が備えられている。したがって、特許文献１記載の電動パワーステアリング装置に衝撃吸収機構を設けた場合、電動モータが、ステアリングシャフトおよびジャケットの軸方向スペースの一部を占有しているので、衝撃吸収機構の収縮ストローク（衝撃吸収ストローク）を十分に確保することができなくなるおそれがある。
【０００４】
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、衝撃吸収ストローク量を十分に確保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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明は、操舵部材（２）に連なるステアリングシャフト（３）と同軸に設けられた電動モータ（６）と、ステアリングシャフトを回転可能に支持するジャケット（１５）とを備え、このジャケットは、互いに嵌合され、車両の衝突のときに軸方向（Ｘ１）に相対移動することにより衝撃を吸収するアッパージャケット（１７）およびロアージャケット（１８）を含み、電動モータは、支持部材（２５）を介してステアリングシャフトと一体回転可能に支持された中空円筒状のロータ（２６）を含み、このロータの径方向（Ｙ１）内方に、ステアリングシャフトの周囲を取り囲む環状の空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が設けられ、車両の衝突のときに、アッパージャケットが上記環状の空間内に進入するようにしてあることを特徴とする車両用操舵装置（１）である。
【０００６】
本発明によれば、車両の衝突のときに、電動モータの内部である上記環状の空間にアッパージャケットが進入できるようにしてあるので、衝撃を吸収するための操舵部材のストローク量を十分に確保することができる。ひいては、衝撃を確実に吸収することができる。
また、本発明において、上記電動モータは、ロータの回転位置を検出するためのレゾルバ（２８）を含み、レゾルバの少なくとも一部が、上記ロータとステアリングシャフトとの間の環状の空間に配置されている場合がある。この場合、レゾルバの一部を上記環状の空間に配置することにより、電動モータを軸方向に小型化することができる。これにより、衝撃吸収のときの操舵部材のストローク量を十分に確保することができる。また、上記レゾルバを、アッパージャケットが環状の空間に進入してくる側とは反対側に配置することが好ましく、その場合には、アッパージャケットを電動モータの内部に進入させることが容易になる。
【０００７】
また、本発明において、上記ステアリングシャフトに関連して操舵トルクを検出するためのトルクセンサ（２０）を収容したセンサハウジング（２１）を備え、このセンサハウジングは、ステアリングシャフトが挿通された筒状部を含み、この筒状部は、ロアージャケットの端部（４３）が嵌め合わされた端部（３２）を含み、筒状部の少なくとも一部は、電動モータのロータの径方向内方に配置され、上記環状の空間（Ｓ２）は、センサハウジングの筒状部の外周と電動モータのロータの内周との間に区画されている場合がある。この場合、センサハウジングの一部をロータの内部に配置することにより、軸方向にさらに小型化することができる。また、アッパージャケットが進入する環状の空間を、センサハウジングとロータとによって区画することにより操舵部材のストローク量を十分に確保することができる。
【０００８】
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】
【０００９】
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る。また、図２は、上記電動パワーステアリング装置１に備えられたアッパージャケット１７の下端部を示す概略図であり、図２（ａ）は、当該端部をステアリングシャフト３の径方向Ｙ１から見た図であり、図２（ｂ）は、当該端部をステアリングシャフト３の軸方向Ｘ１から見た図である。
【００１０】
図１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が連結されたステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３を回転可能に支持するステアリングコラム４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５と、ステアリングシャフト３と同軸に設けられた操舵補助用の電動モータ６とを備える。
【００１１】
ステアリングシャフト３は、アッパーシャフト７、ロアーシャフト８、入力軸９および出力軸１０を含み、これらのシャフト７，８および軸９，１０は、操舵部材２からステアリング機構５に向けて、上記の順番で配置されている。また、アッパーシャフト７、ロアーシャフト８、入力軸９および出力軸１０は、それぞれ、筒状にされており、同一軸線上に配置されている。
【００１２】
ロアーシャフト８の一部は、アッパーシャフト７の内部に嵌合しており、アッパーシャフト７およびロアーシャフト８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。
入力軸９の一部は、出力軸１０の内部に嵌合しており、入力軸９および出力軸１０は、両軸の内部を挿通するトーションバー１１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１１の一方の端部は、当該端部および入力軸９をステアリングシャフト３の径方向Ｙ１に貫通するピン１２によって入力軸９に連結されており、トーションバー１１の他方の端部は、当該端部および出力軸１０を径方向Ｙ１に貫通するピン１３によって出力軸１０に連結されている。
【００１３】
また、入力軸９の一部は、ロアーシャフト８の内部に嵌合しており、ロアーシャフト８および入力軸９は、ピン１２によって連結されている。すなわち、ロアーシャフト８、入力軸９およびトーションバー１１は、共通のピン１２によって連結されている。
ステアリングコラム４は、複数の軸受１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ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、アッパーシャフト７およびロアーシャフト８を回転可能に支持する筒状のジャケット１５と、電動モータ６の一部である筒状のモータハウジング１６とによって構成されている。
【００１４】
ジャケット１５は、互いに嵌合されたアッパージャケット１７およびロアージャケット１８を含む。アッパージャケット１７は、軸受１４ａを介してアッパーシャフト７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７およびアッパージャケット１７は、軸方向Ｘ１に一体移動可能となっている。また、図２に示すように、アッパージャケット１７の下端部には、軸方向Ｘ１に延びる複数のスリット１９がその周方向に所定間隔を隔てて形成されている。
【００１５】
再び図１を参照して、ロアージャケット１８の一部は、アッパージャケット１７の内部に嵌合しており、アッパージャケット１７は、たとえば車両の衝突のときに、ロアージャケット１８に対して軸方向Ｘ１に移動して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１７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、これらかしめ突起は、ロアージャケット１８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１７，１８が軸方向Ｘ１に相対移動することにより吸収できるようになっている。
【００１６】
モータハウジング１６の内部には、入力軸９および出力軸１０が挿通しており、モータハウジング１６は、入力軸９および出力軸１０の周囲に配置されたトルクセンサ２０を収容する筒状のセンサハウジング２１を介してロアージャケット１８と連結されている。
アッパージャケット１７およびモータハウジング１６は、それぞれ取付部材２２，２３を介して車体の一部２４に取り付けられている。アッパージャケット１７を車体の一部２４に取り付ける取付部材２２は、例えば上記２次衝突のときに、一定値以上の衝撃が取付部材２２に加わるとアッパージャケット１７と車体の一部２４との固定を解除して、操舵部材２、アッパーシャフト７およびアッパージャケット１７を軸方向Ｘ１に移動できるようにしている。具体的には、取付部材２２は、破断可能な合成樹脂製のピン（図示せず）を含んでいる。
【００１７】
図３は、電動モータ６およびその近傍を示す拡大断面図である。また、図４は、電動モータ６に備えられた支持部材２５を軸方向Ｘ１から見た概略的な平面図であり、図５は、モータハウジング１６とセンサハウジング２１との嵌合部を軸方向Ｘ１から見た概略図である。なお、図５では、モータハウジング１６およびセンサハウジング２１以外の構成を省略して図示している。
【００１８】
図３を参照して、本実施形態で用いられる電動モータ６は、いわゆるダイレクトドライブブラシレスモータであり、ステアリングシャフト３に対して電動モータ６の出力をダイレクトに伝達できるようになっている。
電動モータ６は、上記モータハウジング１６と、支持部材２５を介して出力軸１０と一体回転可能に支持された中空円筒状のロータ２６と、径方向Ｙ１に所定間隔を隔ててロータ２６と対向する中空円筒状のステータ２７と、ロータ２６の回転位置を検出するためのレゾルバ２８とを備える。また、図示はしないが、ロータ２６の外周には、永久磁石による複数の磁極が形成されており、ステータ２７は、環状のステータコアにコイルを巻回してなる。
【００１９】
モータハウジング１６は、一端が開放された筒状の主体部５０と、主体部５０の一端を閉塞するとともに当該一端に嵌合され固定されている蓋部材５１とを有する。
主体部５０は、中空円筒状の円筒部５２と、円筒部５２の一端から径方向Ｙ１内方に延設された環状の端壁５３とを含む。上記支持部材２５、ロータ２６、ステータ２７、レゾルバ２８、トルクセンサ２０およびセンサハウジング２１の一部は、円筒部５２の内方に配置されている。
【００２０】
図３および図５を参照して、端壁５３の内周には、複数の切り欠き３１がその周方向に所定間隔を隔てて形成されている。上記センサハウジング２１は、端壁５３の内周に嵌合しており、端壁５３およびセンサハウジング２１は、例えば圧入によって互いに固定されている。端壁５３に形成された複数の切り欠き３１には、アッパージャケット１７の櫛状をなす下端部が入り込めるようになっている。また、端壁５３から操舵部材２側に突出するセンサハウジング２１の端部３２の外周には、ロアージャケット１８の端部４３が嵌め合わされ固定されている。
【００２１】
センサハウジング２１の端部３２の外周には、環状段部２９が設けられ、この環状段部２９にロアージャケット１８の端部４３の端面が突き当てられている。これにより、センサハウジング２１に対するロアージャケット１８の軸方向Ｘ１下方への移動が確実に規制されている。
蓋部材５１の中央部には、主体部５０の内方に向けて延びる筒状部５４が形成されている。この筒状部５４の内周には、出力軸１０が挿通するとともに、出力軸１０を回転可能に支持する軸受１４ｂを保持する軸受保持部５５と、レゾルバ２８の一部（後述するレゾルバステータ３６）を保持するレゾルバステータ保持部５６とが設けられている。出力軸１０は、軸受保持部５５に保持された軸受１４ｂと、センサハウジング２１の内周に保持された軸受１４ｃとによって回転自在に支持されている。
【００２２】
ロータ２６は、径方向Ｙ１に所定間隔を隔てて入力軸９および出力軸１０を取り囲んでおり、ロータ２６と入力軸９および出力軸１０との間には、環状の空間Ｓ１が設けられている。支持部材２５、トルクセンサ２０、センサハウジング２１の一部およびレゾルバ２８の一部はこの環状の空間Ｓ１に配置されている。
具体的には、支持部材２５は、軸方向Ｘ１に関して、トルクセンサ２０およびセンサハウジング２１と、レゾルバ２８との間に配置されている。レゾルバ２８は、支持部材２５を挟んでセンサハウジング２１とは反対側、すなわち、アッパージャケット１７とは反対側に配置されている。ロータ２６とセンサハウジング２１との間には、上記複数の切り欠き３１を通ってモータハウジング１６内に進入してきたアッパージャケット１７の端部が入り込むための環状の空間Ｓ２が区画されている。この環状の空間Ｓ２は、上記環状の空間Ｓ１の一部を構成している。また、上記蓋部材５１に形成された筒状部５４の一部は、環状の空間Ｓ１に配置されている。
【００２３】
図３および図４を参照して、支持部材２５は、所定の厚み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３３が設けられている。支持部材２５の内周には、出力軸１０が嵌合しており、支持部材２５および出力軸１０は、例えば圧入によって互いに一体回転可能に固定されている。また、支持部材２５は、ロータ２６に嵌合しており、支持部材２５およびロータ２６は、例えば圧入によって互いに一体回転可能に固定されている。
【００２４】
これにより、ロータ２６と出力軸１０とが一体回転可能となっており、ロータ２６に対して操舵補助力としての回転駆動力をステータ２７から与えることにより、運転者の操舵を補助することができる。
再び図３を参照して、レゾルバ２８は、出力軸１０と一体回転可能に連結されたレゾルバロータ３５と、径方向Ｙ１に所定間隔を隔ててレゾルバロータ３５に対向するレゾルバステータ３６とを含む。
【００２５】
レゾルバステータ３６は、上述のように筒状部５４に設けられたレゾルバステータ保持部５６に保持されている。また、レゾルバロータ３５は、軸方向Ｘ１に関して、レゾルバステータ３６に対応する位置で出力軸１０に連結されている。レゾルバロータ３５の一部およびレゾルバステータ３６の一部は、ロータ２６の内方に設けられた環状の空間Ｓ１に配置されている。
【００２６】
また、電動モータ６を組み立てるときには、まず、レゾルバステータ３６および軸受１４ｂが蓋部材５１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１４ｂを出力軸１０に嵌合させつつ、サブアセンブリＳＡの蓋部材５１が主体部５０に固定される。次いで、レゾルバロータ３５が出力軸１０に嵌合された後、筒状部５４の一端を閉塞するカバー５７が例えばボルト４０によって筒状部５４に固定される。
【００２７】
図６は、操舵部材２の衝撃吸収ストロークについて説明するための図であり、図６（ａ）は、操舵部材２がストロークする前の状態を示し、図６（ｂ）は、操舵部材２がストロークした後の状態を示している。
図６（ａ）を参照して、車両が衝突を起こしていない通常時では、操舵部材２は軸方向Ｘ１のほぼ定位置に保持されている。
【００２８】
この状態から、車両が衝突（１次衝突）して運転者が操舵部材２に衝突（２次衝突）すると、運転者から操舵部材２に衝撃が加えられる。そして、操舵部材２に加えられた衝撃は、ステアリングシャフト３やアッパージャケット１７等を介して取付部材２２に伝達される。
取付部材２２に加えられた衝撃が、一定値を超えると、上述のように操舵部材２、アッパーシャフト７およびアッパージャケット１７は、軸方向Ｘ１に移動可能となる。これにより、操舵部材２、アッパーシャフト７およびアッパージャケット１７がロアージャケット１８等に対して軸方向Ｘ１に移動する。操舵部材２、アッパーシャフト７およびアッパージャケット１７は、図６（ｂ）に示すように、アッパージャケット１７の端部が端壁５３に形成された複数の切り欠き３１を通ってモータハウジング１６内に進入し、ロータ２６とセンサハウジング２１との間に区画された環状の空間Ｓ２に入り込むまで移動可能となっている。すなわち、操舵部材２の衝撃吸収ストロークが十分に確保されている。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、アッパージャケット１７の端部がモータハウジング１６の内部（環状の空間Ｓ２）にまで進入できるようになっているので、操舵部材２の衝撃吸収ストロークを十分に確保することができる。
また、トルクセンサ２０、センサハウジング２１の一部およびレゾルバ２８の一部をロータ２６の内方に配置することにより、上記衝撃吸収ストロークをさらに十分確保することができる。また、レゾルバ２８は、アッパージャケット１７と反対側に配置されているので、アッパージャケット１７をモータハウジング１６内に容易に進入させることができる。
【００３０】
図７は、本発明の別の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の一部を示す拡大断面図である。この図７において、上述の図３に示された各部と同等の構成部分については、図３と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図７を参照して、本実施の形態が上述の実施形態と主に相違するのは、モータハウジング１６の端壁５３の内周に軸方向Ｘ１下方（図７では左方）に延びる筒状の延設部４１が設けられており、この延設部４１の底に設けられた環状の底部４２にセンサハウジング２１が例えば圧入により固定されていることにある。延設部４１は、ロータ２６とセンサハウジング２１との間に配置されており、アッパージャケット１７の端部は、延設部４１とセンサハウジング２１との間の環状の空間Ｓ３に進入できるようになっている。
【００３１】
この実施形態によれば、端壁５３およびアッパージャケット１７にそれぞれ切り欠き３１およびスリット１９を形成しなくてもよいので、端壁５３およびアッパージャケット１７の加工が容易である。また、アッパージャケット１７を延設部４１とセンサハウジング２１との間の環状の空間Ｓ３に進入させることにより、操舵部材２の衝撃吸収ストロークを十分に確保することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、電動パワーステアリング装置を一例として説明したが、他の車両用操舵装置にも本発明を適用することが可能である。例えば、操舵部材の操舵角に対する車両の転舵角の比を変更可能な車両用操舵装置を挙げることができる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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】上記電動パワーステアリング装置に備えられたアッパージャケットの下端部を示す概略図である。
【図３】電動モータおよびその近傍を示す拡大断面図である。
【図４】電動モータに備えられた支持部材を軸方向から見た概略的な平面図である。
【図５】モータハウジングとセンサハウジングとの嵌合部を軸方向から見た概略図である。
【図６】操舵部材の衝撃吸収ストロークについて説明するための図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の一部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
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、６・・・電動モータ、１５・・・ジャケット、１７・・・アッパージャケット、１８・・・ロアージャケット、２０・・・トルクセンサ、２１・・・センサハウジング、２５・・・支持部材、２６・・・ロータ、２８・・・レゾルバ、３２・・・センサハウジングの端部、４３・・・ロアージャケットの端部、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３・・・環状の空間、Ｘ１・・・軸方向、Ｙ１・・・径方向
【図１】
0004784828.tif 000002
【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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【図７】
0004784828.tif 000008