(57)【要約】【課題】  ステアリングコラムのハウジング内の寸法公差が比較的大きい場合であっても、トルクセンサに作動障害が発生することなく、前記トルクセンサを前記ハウジング内に収容することが可能な電動パワーステアリング装置用ステアリングコラムを提供すること。【解決手段】  入力軸１１と、出力軸１２と、入力軸１１と出力軸１２とを相互に連結するトーションバー１３と、トーションバー１３のねじれ変形により発生する、入力軸１１に対する出力軸１２の相対回転変位を検出するトルクセンサ２と、トルクセンサ２を収容するハウジング３と、を備える電動パワーステアリング装置用ステアリングコラムＡ１であって、トルクセンサ２とハウジング３との間に弾性部材４が配置され、弾性部材４によって、トルクセンサ２はハウジング３内において支持される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸とを相互に連結するトーションバーと、
前記トーションバーのねじれ変形により発生する、前記入力軸に対する前記出力軸の相対回転変位を検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサを収容するハウジングと、を備える電動パワーステアリング装置用ステアリングコラムであって、
前記トルクセンサと前記ハウジングとの間に弾性部材が配置され、
前記弾性部材によって、前記トルクセンサは前記ハウジング内において支持されることを特徴とする、電動パワーステアリング装置用ステアリングコラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置用ステアリングコラム内に収容されるトルクセンサの支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の電動パワーステアリング装置のうち、コラムアシスト型は、ステアリングコラムに操舵補助用の電動モータおよび減速機が備えられたものである。このうち、前記減速機を構成するウォームホイールが、前記ステアリングコラム内に収容された操舵軸に固定されている。前記電動モータおよび前記減速機が駆動することで、前記操舵軸のトルクが増加し、運転者の操舵労力の負担軽減が図られる。
【０００３】
前記電動モータおよび前記減速機は、前記ステアリングコラム内に収容されたトルクセンサの検出結果などに基づきＥＣＵ（電子制御ユニット）において出力された制御信号に応じて駆動する。前記トルクセンサは、前記操舵軸の相対回転変位を検出する装置である。前記トルクセンサには、たとえば特許文献１に開示されている、合成樹脂ケース内にロータおよびステータが収容されているものがある。前記ステアリングコラムの組立における前記トルクセンサの収容にあたっては、一般的に、前記ケースは前記ステアリングコラムのハウジングに、前記ロータおよび前記ステータは前記操舵軸にそれぞれ固定される。この場合、加工時における前記ステアリングコラムの前記ハウジング内面の寸法公差が比較的大きいときは、前記操舵軸直角方向において前記トルクセンサの前記ケースと、前記ロータおよび前記ステータとの間隔に偏りが生じる。したがって、車両走行時の振動などにより、前記ケースと、前記ロータおよび前記ステータとが接触し、前記トルクセンサの作動障害が発生するおそれがある。
【０００４】
また、前記トルクセンサは、磁束の変化を利用して前記操舵軸の相対回転変位を検出る。ゆえに、外部からの意図しない磁気などの影響により、前記トルクセンサの検出精度の低下が示唆される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１１３８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、ステアリングコラムのハウジング内の寸法公差が比較的大きい場合であっても、トルクセンサに作動障害が発生することなく、前記トルクセンサを前記ハウジング内に収容することが可能な電動パワーステアリング装置用ステアリングコラムを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される電動パワーステアリング装置用ステアリングコラムは、入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを相互に連結するトーションバーと、前記トーションバーのねじれ変形により発生する、前記入力軸に対する前記出力軸の相対回転変位を検出するトルクセンサと、前記トルクセンサを収容するハウジングと、を備える電動パワーステアリング装置用ステアリングコラムであって、前記トルクセンサと前記ハウジングとの間に弾性部材が配置され、前記弾性部材によって、前記トルクセンサは前記ハウジング内において支持されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前記トルクセンサのケースは、前記弾性部材を介して前記ハウジング内において支持されている。よって、前記ハウジングの内面に前記ケースが接していない状態で、前記トルクセンサは前記ハウジング内に収容されている。仮に、加工時における前記ハウジング内の寸法公差が比較的大きくなっても、前記弾性部材が前記ハウジングの内面の形状に追随して変形し、該変形により前記寸法公差が吸収される。このとき、前記ハウジング内に収容された前記トルクセンサにおいて、前記ケースと、前記トルクセンサのロータおよびステータとの操舵軸直角方向の間隔は、該軸の周方向にわたって一定に確保される。したがって、前記ハウジング内の前記寸法公差が比較的大きくなっても、前記トルクセンサに作動障害が発生することなく、前記トルクセンサを前記ハウジング内に収容することができる。
【０００９】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかるステアリングコラムを示す縦断面図である。
【図２】図１のステアリングコラムのトルクセンサを示す要部斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図１のステアリングコラムの弾性部材を示す要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るステアリングコラムの実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図４に基づき、本発明にかかるステアリングコラムＡ１について説明する。本実施形態のステアリングコラムＡ１は、操舵軸１、トルクセンサ２、ハウジング３、弾性部材４および減速装置５を備えている。図１は、ステアリングコラムＡ１の操舵軸１方向（図１のＮ１−Ｎ２方向）の縦断面図である。図２は、ステアリングコラムＡ１を構成するトルクセンサ２を示す要部斜視図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、ステアリングコラムＡ１を構成する弾性部材４を示す要部正面図である。本実施形態においては、ステアリングコラムＡ１が、コラムアシスト型電動パワーステアリング装置の主要構成となっている。
【００１３】
操舵軸１は、ステアリングホイール（図示略）より入力された操舵力を、ラック・ピニオン機構によるステアリングギア（図示略）に伝達するための回転軸である。前記ステアリングギアによって、操舵軸１回りの回転運動が、車両の左右方向に沿った直線運動に変換される。これにより、車輪（図示略）の転舵が達成される。操舵軸１は、入力軸１１、出力軸１２およびトーションバー１３を有している。
【００１４】
入力軸１１は、操舵軸１の入力側Ｎ１に位置し、入力側Ｎ１の端に前記ステアリングホイールが連結されている。出力軸１２は、操舵軸１の出力側Ｎ２に位置し、出力側Ｎ２の端に前記ステアリングギアに繋がる中間軸（図示略）が、自在継手（図示略）を介して連結されている。トーションバー１３は、入力軸１１と出力軸１２とが相対回転するための部材で、入力軸１２と出力軸１３との間に位置している。トーションバー１３により、入力軸１１および出力軸１２は、同一軸上に相互に連結されている。本実施形態においては、トーションバー１３は、入力軸１１および出力軸１２に内包されている。入力軸１１に前記ステアリングホイールからの操舵力が入力されたときに、トーションバー１３が弾性ねじり変形することで、入力軸１１と出力軸１２とが相対回転する。
【００１５】
トルクセンサ２は、操舵軸１のトーションバー１３の弾性ねじり変形により発生する、操舵軸１の入力軸１１に対する出力軸１２の相対回転変位を検出する装置である。トルクセンサ２は、ケース２１、ロータ２２、ステータ２３、コレクタ２４および回路基板２５を有している。トルクセンサ２は、操舵軸１の入力軸１１の出力側Ｎ２と、出力軸１２の入力側Ｎ１との、それぞれの端部に固定されている。
【００１６】
ケース２１は、ロータ２２、ステータ２３、コレクタ２４および回路基板２５を収容する部材である。ケース２１は、上部ケース２１ａおよび下部ケース２１ｂを備えている。上部ケース２１ａと下部ケース２１ｂは、各々の中央に操舵軸１を貫通させるための孔が形成されている。上部ケース２１ａおよび下部ケース２１ｂは、互いに係合してケース２１となる。ケース２１は、たとえば合成樹脂からなる。
【００１７】
ロータ２２およびステータ２３は、ともに磁石を備えた円形の回転部材である。また、ロータ２２およびステータ２３は、各々の中心が操舵軸１の軸Ｘ上となるように配置されている。ロータ２２は、第１磁石部２２ａおよび第１係合部２２ｂを有している。第１磁石部２２ａは、ロータ２２の外周面に沿って配置されている、円筒状の磁石である。第１係合部２２ｂは、ロータ２２の内縁に沿って、かつ軸Ｘ方向に突出した部位であり、操舵軸１の端部が該部位に固定される。本実施形態においては、操舵軸１の出力軸１２の入力側Ｎ１の端部が、第１係合部２２ｂに固定される。
【００１８】
ステータ２３は、第２磁石部２３ａおよび第２係合部２３ｂを有している。第２磁石部２３ａは、ステータ２３の内周面に沿って、櫛歯状に配置されている磁石である。第２係合部２３ｂは、ステータ２３の前記内周よりも径が小さい内縁に沿って、かつ軸Ｘ方向に突出した部位であり、操舵軸１の端部が該部位に固定される。本実施形態においては、操舵軸１の入力軸１１の出力側Ｎ２の端部が、第２係合部２３ｂに固定される。
【００１９】
ロータ２２およびステータ２３は、ケース２１内において、ロータ２２の外周面を、ステータ２３の内周面が覆うように配置されている。よって、ロータ２２の第１磁石部２２ａとステータ２３の第２磁石部２３ａとは、互いに面している。また、第１磁石部２２ａと第２磁石部２３ａとは、互いに非接触状態で配置されているため、該磁石部との間に隙間が形成されている。ロータ２２およびステータ２３は、操舵軸１と一体となって回転するため、ロータ２２とステータ２３とが相対回転する。該相対回転により、第１磁石部２２ａと第２磁石部２３ａとの間に形成される磁束に変化が生じる。
【００２０】
コレクタ２４および回路基板２５は、前記磁束の変化を基に操舵軸１の相対回転変位を検出し、該検出結果を電圧信号としてＥＣＵ（図示略）に入力する部品である。前記ＥＣＵには、該検出結果以外に、自動車の走行速度および前記ステアリングホイールの回転角などの検出結果が入力される。コレクタ２４は、前記磁束の変化を集約する機能を果たす金属片である。コレクタ２４は、ステータ２３の外縁の一部に沿った形状をなして、ケース２１の下部ケース２１ｂの内面に配置されている。回路基板２５は、下部ケース２１ｂ側に固定されている。回路基板２５に、ホール素子２５ａが搭載されている。ホール素子２５ａは、コレクタ２４により集約された前記磁束の変化を、電圧信号に変換する機能を有する。ホール素子２５ａとコレクタ２４とは、ケース２１内において、互いに非接触状態にて近接配置されている。
【００２１】
ハウジング３は、操舵軸１、トルクセンサ２、弾性部材４および減速装置５を収容する部材である。本実施形態においては、減速装置５はトルクセンサ２の出力側Ｎ２に配置されている。
【００２２】
弾性部材４は、トルクセンサ２とハウジング３との間に配置された、ハウジング３内においてトルクセンサ２を支持するための部材である。本実施形態においては、弾性部材４は、曲線部を有した板ばねとなっている。また、本実施形態においては、弾性部材４の材質は、たとえば軟鋼である。弾性部材４は、それぞれ一対の第１支持部４１および第２支持部４２を有する。
【００２３】
図３および図４に示すとおり、弾性部材４の第１支持部４１は、トルクセンサ２のケース２１の外面を挟持する部位であり、その形状は平たんである。また、弾性部材４の第２支持部４２は、ハウジング３の内面と当接する部位であり、その形状は弾性部材４の外側に向かって山形に突出している。なお、トルクセンサ２のロータ２２およびステータ２３は、操舵軸１の入力軸１１および出力軸１２にそれぞれ固定されているため、弾性部材４はトルクセンサ２のケース２１を支持している。図４は、外力が作用していない状態における弾性部材４を示している。該状態において、第１支持部４１の離間距離ｌａよりも、第２支持部４２の離間距離ｌｂの方が長く設定されている。
【００２４】
ハウジング３内における、弾性部材４によるトルクセンサ２の支持手順について説明する。最初に、操舵軸１の入力軸１１および出力軸１２に、トルクセンサ２のロータ２２およびステータ２３をそれぞれ固定する。次いで、弾性部材４の端部に、該部材の曲線部が閉じる方向に外力を作用させ、弾性部材４の第１支持部４１でトルクセンサ２のケース２１の外面を挟持する。このとき、弾性部材４において、第１支持部４１の離間距離ｌａと、第２支持部４２の離間距離ｌｂとがともに短くなる。
【００２５】
次いで、弾性部材４に前記外力を作用させたまま、ハウジング３内にトルクセンサ２および弾性部材４を収容する。次いで、前記外力の作用を終了すると、弾性部材４の復元力により、第２支持部４２がハウジング３の内面に当接する。このとき、第１支持部４１は、ケース２１を挟持した状態を保持している。以上の手順により、ハウジング３内において、弾性部材４によりトルクセンサ２が支持される。
【００２６】
減速装置５は、操舵補助のための電動駆動装置である。減速装置５は、電動モータ５１および減速機５２を有している。電動モータ５１は、前記ＥＣＵから出力された制御信号に応じて駆動する、操舵補助力を発生させるための駆動源である。本実施形態においては、電動モータ５１は、操舵軸１に対して上方に配置されている。
【００２７】
減速機５２は、電動モータ５１の出力回転を減速し、操舵軸１の出力軸１２のトルクを増加させる機構である。減速機５２は、ウォーム５２ａおよびウォームホイール５２ｂを備えている。ウォーム５２ａは、電動モータ５１の出力軸（図示略）と同心に連結され、電動モータ５１の出力回転をウォームホイール５２ｂに伝達する。ウォームホイール５２ｂは、ウォーム５２ａと噛み合うことで電動モータ５１の出力回転を減速し、出力軸１２のトルクを増加させる。ウォームホイール５２ｂの中心に設けられた孔に出力軸１２が貫通し、ウォームホイール５２ｂは、嵌合により出力軸１２に固定されている。本実施形態においては、ウォーム５２ａは金属製、ウォームホイール５２ｂは合成樹脂製である。
【００２８】
次に、ステアリングコラムＡ１の作用効果について説明する。
【００２９】
本実施形態によれば、トルクセンサ２のケース２１は、弾性部材４を介してハウジング３内において支持されている。よって、ハウジング３の内面にケース２１が接していない状態で、トルクセンサ２はハウジング３内に収容されている。仮に、加工時におけるハウジング３内の寸法公差が比較的大きくなっても、弾性部材４がハウジング３の内面の形状に追随して変形し、該変形により前記寸法公差が吸収される。このとき、ハウジング３内に収容されたトルクセンサ２において、ケース２１と、トルクセンサ２のロータ２２およびステータ２３との操舵軸１直角方向の間隔は、該軸の周方向にわたって一定に確保される。したがって、ハウジング３内の前記寸法公差が比較的大きくなっても、トルクセンサ２に作動障害が発生することなく、トルクセンサ２をハウジング３内に収容することができる。
【００３０】
弾性部材４の材質を軟鋼などの磁性体とすることで、弾性部材４は、外部からの意図しない磁気などに対する磁気シールドとしての機能を発揮する。したがって、前記磁気などの影響により、トルクセンサ２の検出精度が低下することを抑制することができる。
【００３１】
本発明にかかるステアリングコラムは、先述した実施の形態に限定されるものではない。本発明にかかるステアリングコラムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ１：ステアリングコラム
１：操舵軸
１１：入力軸
１２：出力軸
１３：トーションバー
２：トルクセンサ
２１：ケース
２１ａ：上部ケース
２１ｂ：下部ケース
２２：ロータ
２２ａ：第１磁石部
２２ｂ：第１係合部
２３：ステータ
２３ａ：第２磁石部
２３ｂ：第２係合部
２４：コレクタ
２５：回路基板
２５ａ：ホール素子
３：ハウジング
４：弾性部材
４１：第１支持部
４２：第２支持部
５：減速装置
５１：電動モータ
５２：減速機
５２ａ：ウォーム
５２ｂ：ウォームホイール
Ｎ１：入力側
Ｎ２：出力側
Ｘ：軸
ｌａ，ｌｂ：離間距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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