(57)【要約】【課題】  ハウジングへのコイルユニットの挿入性を向上させると共に、装置の小型化を図ることができるパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】  トルク検出手段によって検出されたトルクに基づき、操舵輪に操舵アシスト力を付与するアクチュエータを備えたパワーステアリング装置において、前記ハウジングは、側部に前記コイルユニット挿入孔が設けられ、前記端子部とトルク検出手段とは、このコイルユニット挿入孔を介して接続されることとした。【選択図】        図１
2005247225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向孔を有するハウジングと、
前記ハウジングに収容され、トーションバーによって接続された回転軸と、
前記ハウジングに収容され、前記回転軸を包囲するように設けられると共に、コイル巻線を有する円筒状のコイルユニットと、
前記コイルユニットの径方向外側に設けられ、前記コイル巻線の両端部をコイルユニット外部に取り出すための端子部と、
前記ハウジングに収容され、前記回転軸に作用するトルクの変化に応じて前記コイル巻線のインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段と、
前記端子部に接続され、前記コイル巻線のインピーダンス変化に基づき、前記回転軸に発生するトルクを検出するトルク検出手段と、
前記トルク検出手段によって検出されたトルクに基づき、操舵輪に操舵アシスト力を付与するアクチュエータと、
を備えたパワーステアリング装置において、
前記ハウジングは、前記コイルユニットを径方向外側から挿入可能なコイルユニット挿入孔を有し、前記端子部と前記トルク検出手段とを前記コイルユニット挿入孔を介して接続することを特徴とする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し、特に入力軸及び出力軸の相対回転変位に基づいてトルクを検出するトルクセンサを備えたパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワーステアリング装置として、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、ハウジングに設けられた軸方向孔内に入出力軸及び入出力端子を有するコイルユニットが収容されている。このハウジングは軸方向に二分割可能な構成とされており、この分割面に開口する軸方向孔開口部からコイルユニットを挿入し、組立てるよう構成されている。
【特許文献１】特開２００３−３０７４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のパワーステアリング装置にあっては、コイルユニットの径方向外側に突出した入出力端子を有するため、この入出力端子が軸方向孔開口部に干渉し、挿入性が悪いという問題がある。この問題を解決するため、軸方向貫通孔開口部を拡大し、入出力端子が干渉しないようにすることもできるが、この場合装置が大型化するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ハウジングへのコイルユニットの挿入性が向上すると共に、装置の小型化を図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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、軸方向孔を有するハウジングと、前記ハウジングに収容され、トーションバーによって接続された回転軸と、前記ハウジングに収容され、前記回転軸を包囲するように設けられると共に、コイル巻線を有する円筒状のコイルユニットと、前記コイルユニットの径方向外側に設けられ、前記コイル巻線の両端部をコイルユニット外部に取り出す端子部と、前記ハウジングに収容され、前記回転軸に作用するトルクの変化に応じて前記コイル巻線のインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段と、前記端子部に接続され、前記コイル巻線のインピーダンス変化に基づき、前記回転軸に発生するトルクを検出するトルク検出手段と、前記トルク検出手段によって検出されたトルクに基づき、操舵輪に操舵アシスト力を付与するアクチュエータと、を備えたパワーステアリング装置において、前記ハウジングは、前記コイルユニットを径方向外側から挿入可能なコイルユニット挿入孔を有し、前記端子部と前記トルク検出手段とを前記コイルユニット挿入孔を介して接続した。
【０００６】
よって、挿入時にコイルユニットの入出力端子とハウジング開口部の干渉を回避することが可能となり、ハウジングへのコイルユニットの挿入性が向上すると共に、装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のパワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、実施例１におけるパワーステアリング装置に設けられたトルクセンサ近傍の構成を表す断面図である。
【０００９】
パワーステアリング装置は、図外のステアリングホイールに接続された入力軸６と、操舵輪を操作するラック&ピニオン機構に接続された出力軸７と、入力軸６と出力軸７の接続部に設けられたトルクセンサTSから構成されている。
【００１０】
入力軸６，出力軸７及びトルクセンサTSは、センサハウジング１及びラック&ピニオンハウジング（以下、R&P・Hと記載する。）１６内に収装されている。  入力軸６の軸心にはトーションバー８を収装する貫通孔６ａが設けられている。また、入力軸６のステアリングホイール側にはトーションバー８を入力軸６に固定するピン９が設けられている。
【００１１】
さらに、センサハウジング１には第１ベアリング１２により入力軸６を支持する第１支持部１ａが設けられている。
また、入力軸６には後述するインナリング１３を保持する肉厚部６ｃと、トーションバー８によって回転可能に支持される摺動部６ｂが設けられている。
尚、入力軸は磁性材料から構成され、コイルユニットにより磁界を形成する。
【００１２】
出力軸７の入力軸６側端部であって径方向内側には、入力軸６と所定角度相対回転し、それ以上の回転を規制するフェールストッパー部７ａと、フェールストッパー部７ａ内であってトーションバー８とセレーション嵌合するトーションバー収装孔７ｂが設けられている。また、出力軸７の入力軸６側端部の外周には、アウタリング保持部７ｃと、ピニオン７ｄと、第３ベアリング支持部７ｆと、第２ベアリング支持部７ｅとが設けられている。
アウタリング保持部７ｃは後述するアウタリング１４を保持する。第２ベアリング支持部７ｅ及び第３ベアリング支持部７ｆは、夫々第２ベアリング１５及び第３ベアリング１９を支持する。これにより、出力軸７はR&P・H１６に回転可能に支持される。
【００１３】
また、ピニオン７ｄには、ラック軸２０がリテーナアッシー２１により付勢された状態で噛合されている。
このリテーナアッシー２１は、スプリング２３とアジャストプラグ２２から構成され、アジャストプラグ２２によってピニオン７ｄとラック軸２０との接触位置を調整している。出力軸７が回転すると、ピニオン７ｄにより出力軸周りの回転が、ラック軸２０の軸方向移動に変換され、所望の操舵角を達成する。
【００１４】
トルクセンサTSは、径方向外周側に突出した端子部２ｄを有する２つのコイルユニット２（第１コイルユニット２，第２コイルユニット２）と、入力軸６と一体に回転するインナリング１３と、出力軸７と一体に回転するアウタリング１４から構成されている。
【００１５】
インナリング１３及びアウタリング１４は、導電性且つ非磁性材料（本実施例ではアルミ系材料）から成り、それぞれ軸方向に複数個設けられた窓を有する。
【００１６】
コイルユニット２はセンサハウジング１内に収容され、入力側に設けられた弾性部材４によって軸方向出力側に付勢されると共に、出力側から圧入された円筒状の保持部材３により固定され、ガタを防止しつつ軸方向の位置決めがなされる。
【００１７】
端子部２ｄの径方向外側には、トルクセンサ基板５がスクリュー２４によってセンサハウジング１に固定されている。トルクセンサ基板５の更に径方向外側はガスケット２５を介してカバー２６がスクリュー２７によってセンサハウジング１に取り付けられている。
【００１８】
運転者が操舵操作を行うと、入出力軸間に固定されているトーションバー８の捩れに伴い、インナリング１３の窓とアウタリング１４の窓との重なり具合が変化する。このとき、コイルユニット２に発生したインピーダンス変化から操舵トルクが演算される。演算結果に基づいて操舵トルクを軽減する操舵補助トルクを発生する駆動電流が図外の電動モータに供給される。
【００１９】
センサハウジング１の軸方向出力側には、R&P・H１６がＯリング１８を介して取り付けられている。R&P・H１６の入力側開口部には、出力軸７の入力側端部を第２ベアリング１５を介して支持する第１支持部１６ａが設けられている。
【００２０】
また、R&P・H１６の出力軸端部の有底部には、第２支持部１６ｂ及びリテーナ保持部１６ｃが設けられている。第２支持部１６ｂは出力軸７の出力側端部をベアリング１９を介して支持し、リテーナ保持部１６ｃはリテーナアッシー２１を保持する。
【００２１】
［センサハウジングの構成］
図２はセンサハウジング１の断面図、図３はセンサハウジング１のカバー２６側から見た平面図である。センサハウジング１には、入力軸６が挿入されるハウジング入力側開口部１０１と、コイルユニット２をセンサハウジング１内に挿入するコイルユニット挿入開口部１０２（特許請求の範囲のコイルユニット挿入開口部に相当）と、出力軸７が挿入されるハウジング出力側開口部１０３が設けられている。
また、ハウジング出力側開口部１０３（図１参照）においてR&P・H１６と接続している。
【００２２】
ハウジング入力側開口部１０１とハウジング出力側開口部１０３とは、軸方向に貫通した一体の円筒を形成し、入力軸６と出力軸７がハウジング出力側開口部１０３側から挿入され、回転可能に支持される。入力軸６と出力軸７の回転軸が同一となるよう、ハウジング入出力側開口部１０１，１０３の中心軸は同一に設けられている。
【００２３】
ハウジング入力側開口部１０１には３つの段部が設けられ、開口部から順にダストシール保持部１０１ａ、第１ベアリング支持部１０１ｂ、及び弾性部材係止部１０１ｃを形成している。また、ハウジング出力側開口部１０３には２つの段部が設けられ、開口部から順に第２ベアリング支持部１０３ａ，保持部材係止部１０３ｂを形成している。
【００２４】
図１及び図２に示すように、第２ベアリング１５は、センサハウジング１とR&P・H１６を付き合わせた際にハウジング出力側開口部１０３に設けられた第２ベアリング支持部１０３ａと、R&P・H１６に設けられた第１支持部１６ａにより支持される。
【００２５】
図中下方のコイルユニット挿入開口部１０２はコイルユニット２を挿入する開口部である。このコイルユニット挿入開口部１０２はセンサハウジング１の中心軸、すなわち、入力軸６に対し直角に開口している。また、コイルユニット挿入開口部１０２付近にはトルクセンサ基板５を締結により固定する基板固定部１０２ａが設けられている。
【００２６】
コイルユニット挿入開口部１０２であってセンサハウジング１内部側にはさらに挿入口１０６及び端子開口部１０５が設けられ、センサハウジング１内部のコイルユニット格納部１０４と連通されている。
【００２７】
図３は、センサハウジング１におけるコイルユニット挿入開口部１０２の平面図である。挿入口１０６は軸方向幅がコイルユニット２の軸方向長さとほぼ同じく形成されている。また、端子開口部１０５はコイルユニット２の径方向幅よりも狭く、且つ端子部２ｄの径方向幅よりもやや広く設けられている。さらに、センサハウジング１における挿入口１０６及び端子開口部１０５の開口内部には、２つのコイルユニットを格納可能なコイルユニット格納部１０４が設けられている。
【００２８】
［保持部材の詳細］
図４は、保持部材３の正面図及び断面図である。
保持部材３は断面Ｌ字型の円筒部材である。保持部材３の軸方向一端には、内周方向に向けＬ字型に形成されコイルユニット２を係止するコイルユニット係止部３ａが設けられている。また、他の一端には、第２ベアリング１５に係止される被係止部３ｂが設けられている。
【００２９】
図１及び図４に示すように、保持部材３のコイルユニット係止部３ａはコイルユニットに当接し、被係止部３ｂは第２ベアリング１５に当接する。保持部材３はセンサハウジング１内に軽く圧入されることにより保持されているが、その他端が第２ベアリング１５に係止されることにより、コイルユニット２を確実に係止することができる。
【００３０】
［コイルユニットの詳細］
図５は、コイルユニット２の側面図、正面図、及び断面図である。コイルユニット２はコイル２ａ、ケーシング２ｂ、リング２ｃからなる円筒形部材であり、コイル２ａはケーシング２ｂとリング２ｃにより格納されている。また、コイル２ａの内周はアウタリング１４が挿入できる大きさに設けられている。
【００３１】
また、コイル２ａの巻線両端部はケーシング２ｂから突出した端子部２ｄに接続し、端子部２ｄはケーシング２ｂの円筒外周の軸方向端部、すなわちリング２ｃが設けられている側から突出している。端子部２ｄはケーブル２ｅを介してトルクセンサ基板５と接続されている。
【００３２】
［コイルユニット挿入作用］
図６は、コイルユニット２挿入時におけるコイルユニット挿入開口部１０２の平面図である。弾性部材４及びコイルユニット２は、順にセンサハウジング１に設けられたコイルユニット挿入開口部１０２から、ハウジング入力側開口部１０１の中心軸に対し挿入される。
【００３３】
センサハウジング１におけるコイルユニット挿入開口部１０２は、入力軸６に対し直角に開口しているため、コイルユニット２は入力軸６に対し直角に挿入される。
【００３４】
挿入口１０６は軸方向幅がコイルユニット２の軸方向長さとほぼ同じく形成されており、まず２つのコイルユニットのうち１つを先にコイルユニット格納部１０４へ挿入する。続いてディスタンスプレート２８及びもう１つのコイルユニット２を挿入するため、先にセンサハウジング１内へ挿入されたコイルユニット２を図中左方に移動させる。以下、先に挿入されたコイルユニットを第１コイルユニット２Ａ、後に挿入されるコイルユニットを第２コイルユニット２Ｂとする。
【００３５】
挿入した第１コイルユニット２Ａを図中左方に移動させる際、端子部２ｄがセンサハウジング１と干渉しないよう、予め端子部２ｄを挿入口１０６に向け、且つ第１コイルユニット２Ａのリング２ｃを図中右方向に向けて挿入する。
【００３６】
挿入後、第１コイルユニット２Ａを図中左方に移動させ、コイルユニット格納部１０４へ格納する。端子開口部１０５の開口により、端子部２ｄとセンサハウジング１が干渉することなく、第１コイルユニット２Ａをコイルユニット格納部１０４へ格納することができる。
【００３７】
図７は、第１、第２コイルユニット２Ａ，２Ｂを格納したセンサハウジング１をコイルユニット挿入開口部１０２から見た平面図である。図６の説明で示したように、まず第１コイルユニット２Ａを、センサハウジング１に設けられた挿入口１０６から挿入する。このとき、予め端子部２ｄを開口面に向け、且つ端子部２ｄが設けられているリング２ｃを図中右方向に向けて挿入する。
【００３８】
挿入後、第１コイルユニット２Ａを図中左方に移動させ、ディスタンスプレート２８及び第２コイルユニット２Ｂを順に挿入口１０６からセンサハウジング１内部に挿入する。このとき、第２コイルユニット２Ｂに設けられた端子部２ｄが図中左方を向くよう、第２コイルユニット２Ｂに設けられたリング２ｃを左側に向けて挿入する。
【００３９】
第２コイルユニット２Ｂをセンサハウジング１内部に挿入し、図中左方に移動させた後、保持部材３をハウジング出力側開口部１０３より圧入する。
これにより、第２コイルユニット２Ｂは保持部材３により係止され、ハウジング出力側開口部１０３は閉塞される。また、端子開口部１０５の開口により、端子部２ｄはセンサハウジング１と干渉することなくコイルユニット格納部１０４へ格納される。
【００４０】
（従来例におけるパワーステアリング装置との対比）
図８は、従来例と本願実施例のパワーステアリング装置におけるセンサハウジングの斜視図を比較した図である。図８(a)は従来例、図８(b)は本願実施例のセンサハウジングの概略構成を示す。
従来例のパワーステアリング装置においては、ハウジングに入出力軸及びコイルユニットが収容されている。ハウジングは軸方向に二分割され、この分割面に開口する軸方向孔開口部からコイルユニットが挿入、組立されるようになっている。
【００４１】
しかしながら、コイルユニットは径方向外側に入出力軸端子を有するため、従来の構成にあっては、この入出力端子がハウジングの軸方向孔開口部に干渉し、挿入性が悪い。そのため、軸方向貫通孔開口部を拡大し入出力端子が干渉しないようにすることもできるが、この場合装置が大型化するという問題がある。さらに、トルク検出を行う基板と入出力力端子をケーブルにより接続するため、径方向にも開口部を設ける必要があった。
【００４２】
これに対し、本実施例のパワーステアリング装置にあっては、センサハウジング１の側部にコイルユニット２を挿入するコイルユニット挿入開口部１０２を設け、このコイルユニット挿入開口部１０２に基板固定部１０２ａ，挿入口１０６、及び端子開口部１０５を設けている。また、コイルユニット挿入開口部１０２に基板固定部１０２ａを設け、端子部２ｄとトルクセンサ基板５とを、端子開口部１０５を介したケーブル２ｅを用いて接続する。
【００４３】
よって、挿入時にコイルユニットの入出力端子とハウジング開口部の干渉を回避することが可能となり、ハウジングへのコイルユニットの挿入性が向上すると共に、装置の小型化を図ることができる。また、コイルユニットの挿入開口部とケーブル設置開口部を共用化することが可能となり、加工工数の削減を図ることができる（請求項１に対応）。
【００４４】
また、軸方向からコイルユニットを挿入する場合、入出力端子が干渉しないように軸方向孔開口部を拡大変形すると、シール性を確保するためのガスケット等の形状が複雑となるためコストの増大を招き、さらに開口部の拡大に伴ってベアリングを大きくしなければならない。しかしながら、本願においてはそのような必要性がなく、装置を小型で簡易なものとすることができる。さらに、挿入口１０６の軸方向長さをコイルユニット２の軸方向長さとほぼ同じくしたことで、センサハウジング１の軸方向長さを最小限に抑えることができる。
【００４５】
［他の実施例］
実施例１においてはトルクセンサ基板５をセンサハウジング１のコイルユニット挿入開口部１０２に設けたが、図９のように、ハウジング外部に設けてもよい。
【００４６】
更に、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００４７】
（イ）  請求項１記載のパワーステアリング装置において、
前記コイルユニットは、同形に形成される第１コイルユニットと、第２コイルユニットとから構成され、この第１コイルユニットと第２コイルユニットとは軸方向に並んで配置されると共に、
前記コイルユニット挿入孔の軸方向長さは、前記第１、第２コイルユニットの軸方向長さとほぼ同じ長さに形成される。
【００４８】
コイルユニット挿入孔の軸方向長さを最小限に抑えることができる。
【００４９】
（ロ）  請求項１記載のパワーステアリング装置において、
前記コイルユニット挿入孔は、前記コイルユニットの直径より大きい周方向幅を有するコイルユニット挿入部と、
このコイルユニット挿入部と連続して軸方向に併設され、コイルユニット挿入部よりも小さい周方向幅を有し、コイルユニット組付状態において前記端子部が貫通される端子部貫通部と、を有する。
【００５０】
コイルユニット組付状態においては、コイルユニットは端子部貫通部において保持される。端子部貫通部の周方向幅はコイルユニット挿入部よりも小さく形成されているため、軸方向孔内におけるコイルユニットの保持性が向上する。
【００５１】
（ハ）  請求項１記載のパワーステアリング装置において、
前記パワーステアリング装置は、前記ハウジングの軸方向孔内において前記コイルユニットと軸方向に併設され、コイルユニットの軸方向移動を規制する円筒状の保持部材を更に備え、
前記保持器材は、前記コイルユニット挿入部を閉塞する。
【００５２】
軸方向孔内に充填されるグリース等が、コイルユニット挿入部に漏洩するのを防止することができる。
【００５３】
（ニ）  請求項１記載のパワーステアリング装置において、
前記ハウジングは、軸方向に第１ハウジングと第２ハウジングに分割される分割部を有し、この第１ハウジングと第２ハウジングの夫々の付き合せ面には、前記回転軸を軸支するベアリングの突き当て面が形成される。
【００５４】
特別な部材を設けることなく、ベアリングを軸方向に保持することができる。
【００５５】
（ホ）  請求項１及び前記（ニ）記載のパワーステアリング装置において、
前記第１ハウジングに形成される軸方向孔内にコイルユニット及び保持部材が設けられ、この保持部材の軸方向一方端は、コイルユニットに当接し、他方端は、ベアリングに当接する。
【００５６】
ベアリングによって保持部材の軸方向移動を規制することができる。よって、コイルユニットの軸方向位置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１における電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。
【図２】実施例１におけるハウジングの断面図である。
【図３】実施例１におけるコイルユニット挿入開口部の平面図である。
【図４】実施例１における保持部材の正面図及び断面図である。
【図５】実施例１におけるコイルユニットの側面図、正面図、及び断面図である。
【図６】実施例１において、コイルユニット挿入したときのコイルユニット挿入開口部の平面図である。
【図７】２つのコイルユニットを格納したセンサハウジングをコイルユニット挿入開口部から見た平面図である。
【図８】従来例と本願実施例のパワーステアリング装置におけるセンサハウジングの斜視図を比較した図である。
【図９】本願電動パワーステアリング装置の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  センサハウジング
１ａ  第１支持部
２  コイルユニット
２ａ  コイル
２ｂ  ケーシング
２ｃ  リング
２ｄ  端子部
２ｅ  ケーブル
３  保持部材
４  弾性部材
５  トルクセンサ基板
６  入力軸
６ａ  貫通孔
６ｂ  摺動部
６ｃ  肉厚部
７  出力軸
７ａ  フェールストッパー部
７ｂ  トーションバー装収孔
７ｃ  アウタリング保持部
７ｄ  ピニオン
７ｅ  第２ベアリング支持部
７ｆ  第３ベアリング支持部
８  トーションバー
９  ピン
１１  ダストシール
１２  第１ベアリング
１３  インナリング
１４  アウタリング
１５  第２ベアリング
１６  ラック&ピニオンハウジング
１６ａ  第１支持部
１６ｂ  第２支持部
１６ｃ  リテーナ保持部
１８  Ｏリング
１９  第３ベアリング
２０  ラック軸
２１  リテーナアッシー
２２  アジャストプラグ
２３  スプリング
２４  スクリュー
２５  ガスケット
２６  カバー
２７  スクリュー
２８  ディスタンスプレート
１０１  ハウジング入力側開口部
１０１ａ  ダストシール保持部
１０１ｂ  ベアリング支持部
１０１ｃ  弾性部材係止部
１０２  コイルユニット挿入開口部
１０２ａ  基板固定部
１０３  ハウジング出力側開口部
１０３ａ  ベアリング支持部
１０３ｂ  保持部材係止部
１０４  コイルユニット格納部
１０５  端子開口部
１０６  挿入口
【図１】
2005247225.tif 000003
【図２】
2005247225.tif 000004
【図３】
2005247225.tif 000005
【図４】
2005247225.tif 000006
【図５】
2005247225.tif 000007
【図６】
2005247225.tif 000008
【図７】
2005247225.tif 000009
【図８】
2005247225.tif 000010
【図９】
2005247225.tif 000011