JP2000318626A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コストを大幅に増大させることなく、大径のキ
ーロックカラーなどを備えたインプットシャフトを容易
に組み付け可能なステアリング装置を提供する。 【解決手段】センサシャフト２３に設けられた雄セレー
ション部２３ａと、インプットシャフト２０に設けられ
た雌セレーション部２０ａとを係合する際に、すり割２
０ｂがかかる係合を容易にすると共に、リテーナリング
２５の弾性力を変更して押し込み荷重を調整することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動式パワーステ
アリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年において、燃費向上などの観点か
ら、特に小排気量の車両には、エンジンから直接動力を
取り出すことなく、補助操舵力を発生することができる
電動式パワーステアリング装置が装着されるようになっ
てきている。このような電動式パワーステアリング装置
の１タイプとして、コラムチューブの下部に補助操舵力
出力部を設け、かかる補助操舵力出力部に、コラムチュ
ーブ内を下方に向かって延在するインプットシャフトを
直接連結したものがある。

【０００３】図５は、かかる電動式パワーステアリング
装置の従来例を示す図である。図５において、かかる構
成においては、不図示のステアリングホイールから操舵
力を受けるインプットシャフト１０２と、車輪に操舵力
を伝達する出力軸１０３との間をトーションバー１０５
で連結し、かかるトーションバー１０５のネジレを検出
することによって、補助操舵力出力制御に必要な操舵ト
ルクを検出できるようになっている。

【０００４】操舵トルクを検出する検出装置１０６は、
たとえば特開平９−１０１２１２号に開示されており、
コラムチューブ１０１下方のセンサハウジング１０１ａ
内に配置され、インプットシャフト１０２に付与された
操舵トルクに応じて、コイル１０６ｃのインピーダンス
を変化させ、それに基づき操舵トルクを検出するように
なっている。

【０００５】インプットシャフト１０２は、通常コラム
チューブ１０１ｃがセンサハウジング１０１ａに固定さ
れ、更に検出装置１０６のコイル１０６ｃが組み付けら
れた後、センサハウジング１０１ａ側からコラムチュー
ブ１０１ｃ内へと挿通されることによって組み付けられ
るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両盗難等
を防止するため、車両には通常盗難防止機構が設けられ
ている。かかる盗難防止機構によれば、運転者がキーを
抜くと、インプットシャフトがコラムチューブに対して
回転固定されて、ステアリングホイールを回転できない
ようにしたり、あるいはインプットシャフトの回転に抵
抗を与えて、操舵するのに大きな力を必要とするように
している。

【０００７】このような盗難防止機構は、インプットシ
ャフトの中央に設けた、いわゆるキーロックカラーと呼
ばれる円筒部材を備えている。キーロックカラーの外周
面には、孔が形成されており、運転者がキーを抜くと、
コラムチューブ側から半径方向に延在するシャフトが、
キーロックカラーの孔に嵌合して、インプットシャフト
の回転制限を行っている。

【０００８】しかるに、例えば図５において、インプッ
トシャフト１０２の中央にキーロックカラー１１０を取
り付けた場合、これをコラムチューブ１０１ｃ内へと挿
入するためには、センサハウジング１０１ａに既に組み
付けられている検出装置１０６のコイル１０６ｃ内を通
過させなくてはならない。従って、キーロックカラー外
径φＢは、コイル１０６ｃの外径φＡに対して小さく
（φＢ＜φＡ）する必要がある。

【０００９】ところで、キーロックカラー１１０の回転
制限という機能を確保するためには、その外径は大きい
方が好ましい。また、キーロックカラー１１０とインプ
ットシャフト１０２との間に、抵抗力を付与するための
抵抗リングなどを設けることもあるが、かかる場合、キ
ーロックカラー１１０の外径はより大きくなることが多
い。従って、このように大径化したキーロックカラー１
１０を、小径のコイル１０６ｃの内側に配置するための
何らかの方策が必要となる。

【００１０】かかる問題に対し、単純に検出装置１０６
のコイル１０６ｃの内径を増大させれば良いという考え
もあるが、コイルを新設計するとなると相当の手間がか
かり、電動式パワーステアリング装置のコストが増大す
るという新たな問題が生じる。一方、インプットシャフ
ト１０２を２分割しておき、互い対向する方向に挿通
し、ハウジング内でボルトなどの締結手段を用いて結合
させればよいという考えもあるが、部品点数が増加する
ばかりでなく、軸同士をハウジング内で結合させること
には相当に手間がかかるという問題がある。

【００１１】そこで本発明は、コストを大幅に増大させ
ることなく、大径のキーロックカラーなどを備えたイン
プットシャフトを容易に組み付け可能なステアリング装
置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明のステアリング装置は、センサハウジングと
コラムチューブとからなるハウジング手段と、前記セン
サハウジング内に設けられ、開口部を有する検出装置
と、一端側が前記検出装置の開口部に挿通可能である第
１の軸と、第２の軸と、前記第１の軸の前記一端側と、
前記第２の軸とを一体的に回転できるように前記コラム
チューブ内で連結する連結手段とからなり、前記連結手
段が、前記第１の軸と前記第２の軸との一方に設けられ
た凸部と、他方に設けられ、前記第１の軸と前記第２の
軸とを連結するときに前記凸部に対して摺動しつつ係合
する凹部と、前記凸部と前記凹部との間に生じる摺動抵
抗を調整する調節手段とを有するものである。

【００１３】

【作用】本発明の電動式パワーステアリング装置によれ
ば、前記連結手段が、前記第１の軸と前記第２の軸との
一方に設けられた凸部と、他方に設けられ、前記第１の
軸と前記第２の軸とを連結するときに前記凸部に対して
摺動しつつ係合する凹部と、前記凸部と前記凹部との間
に生じる摺動抵抗を調整する調節手段とを有するので、
前記第１の軸を前記検出装置の開口部に挿通した後に、
前記連結手段によって前記第１の軸と前記第２の軸とを
容易に連結することができ、それにより、前記第１の軸
と前記第２の軸とが一体であるならば、前記開口部を通
過できないため取り付け不能であったような例えば大型
のキーロックカラーなども、前記第２の軸の外周に取り
付けることができる。尚、前記調節手段としては、例え
ばリテーナリングや、樹脂コーティングされたセレーシ
ョンなどが考えられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を、
図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本発明
による第１の実施の形態である電動式のパワーステアリ
ング装置を示す軸線方向断面図である。

【００１５】図１において、下方に配置されたセンサハ
ウジング１ａと蓋部材１ｂとからなる下部ハウジング１
内を、上下方向に出力軸３が延在している。下部ハウジ
ング１の上端と、細長円筒形のコラムチューブ１ｃの下
端とは、ボルト２４によって連結されており、そのコラ
ムチューブ１ｃ内を、後述するようにして直列的に連結
されたインプットシャフト２０とセンサシャフト２３と
が延在している。下部ハウジング１とコラムチューブ１
ｃとで、ハウジング手段を形成する。

【００１６】中空であるインプットシャフト２０の上端
には、不図示のステアリングホイールが取り付けられる
ようになっている。下部ハウジング１とコラムチューブ
１ｃは不図示のブラケットを介して、不図示の車台に取
り付けられるようになっている。

【００１７】インプットシャフト２０は、軸受２２によ
り、コラムチューブ１ｃに対して回転自在に支持されて
おり、出力軸３は、軸受１４，１５により下部ハウジン
グ１に対して回転自在に支持されている。中空である出
力軸３内を延在しているトーションバー５の上端は、セ
ンサシャフト２３の下端に連結され、トーションバー５
の下端は、出力軸３の下端に連結されている。

【００１８】出力軸３の上端周囲において、受けたトル
クに比例して弾性変形部材であるトーションバー５がね
じれることに基づき、操舵トルクを検出する検出装置す
なわちトルクセンサ６が設けられている。このトルクセ
ンサ６は、ロータリー式非接触トルクセンサであって、
コイルが巻き付けられる２つのコイルボビン６ａと、コ
イルボビン６ａを内側に収容する円筒状の２つのコイル
ヨーク６ｂと、コイル内に発生した電流を検出する回路
基板６ｃと、出力軸３に取り付けられたスリーブ６ｅと
から構成されている。

【００１９】下部ハウジング１の内周面には、円筒状の
凹部１ｄが形成されており、かかる凹部１ｄにコイルヨ
ーク６ｂが嵌め込まれている。トルクセンサ６は、トー
ションバー５のねじれに基づくセンサシャフト２３と出
力軸３との相対角度変位を、所定の磁気回路におけるイ
ンピーダンスの変化としてコイルにより検出し、電気信
号として不図示の制御回路へ出力するものであり、たと
えば特開平９−１０１２１２号に開示されているので、
以下に詳細は記載しない。

【００２０】出力軸３の中央部外周には、ウォームホイ
ール１３が圧入等により固定的に取り付けられている。
ウォームホイール１３は、不図示の電動モータの回転軸
３０に連結されたウォーム３０ａと噛合している。この
電動モータは、不図示の制御回路に連結されているが、
かかる制御回路は、トルクセンサ６の出力や車速等の情
報を入力し、所定の電力を電動モータに供給して適切な
補助トルクを発生させるものである。

【００２１】出力軸３におけるウォームホイール１３の
上側には、上方軸受１４が嵌合し、更に、ウオームホイ
ール１３の下側には下方軸受１５が嵌合している。下方
軸受１５の内輪は、ロックナット１７を出力軸３に対し
てねじ込むことにより、出力軸３に対して取り付けられ
るようになっている。出力軸３の下方端は、ラックアン
ドピニオン機構など不図示の操舵装置に接続されてい
る。

【００２２】図２は、図１の構成をＩＩ−ＩＩ線で切断
して矢印方向に見た図である。中空のインプットシャフ
ト２０は、図１における下端から軸線に対して平行に延
在する、４本の細長い切欠であるすり割２０ｂが形成さ
れている。更に、インプットシャフト２０の下端内周に
は、凹部としての雌セレーション部２０ａが形成されて
いる。一方、センサシャフト２３の図１における上端外
周には、凸部としての雄セレーション部２３ａが形成さ
れている。雌セレーション部２０ａに雄セレーション部
２３ａを係合させることによって、インプットシャフト
２０とセンサシャフト２３とは相対回転不能に連結され
ている。

【００２３】更に、インプットシャフト２０の外周に
は、周方向の一部を切り欠いたリング状をなしており、
ばね鋼などから形成されるリテーナリング２５が配置さ
れている。リテーナリング２５は、その弾性力により、
インプットシャフト２０の雌セレーション部２０ａを、
センサシャフト２３の雄セレーション部２３ａに向かっ
て押圧するようになっている。

【００２４】尚、本実施の形態においては、インプット
シャフト２０の中央外周に、円筒形状を有する車両盗難
防止用のキーロックカラー２６が一体的に取り付けられ
ており、その外径はφＤとなっている。

【００２５】次に、本発明による実施の形態の動作につ
き、図１を参照して以下に説明する。車両が直進状態に
あり、図示しないステアリングホイールおよびステアリ
ングシャフト２０を介して、インプットシャフト２０に
操舵力が入力されていないとすると、トルクセンサ６は
出力信号を発生せず、従って電動モータは補助操舵力を
発生しない。

【００２６】車両がカーブを曲がろうとするときに運転
者が不図示のステアリングホイールを操舵すると、イン
プットシャフト２０を介して伝達された操舵力に応じて
トーションバー５がねじれ、センサシャフト２０と出力
軸３との間で相対回動が発生する。トルクセンサ６は、
この相対回動の方向および量に応じて信号を出力する。
この信号に基づき、電動モータは回転して補助操舵力を
発生する。かかる電動モータの回転は、ウォームギヤ機
構３０ａ、１３により減速されて出力軸３に伝達され、
不図示の操舵機構の動作を支援することとなる。

【００２７】次に、本実施の形態にかかる電動式パワー
ステアリング装置の組立態様について説明する。まず、
図１を参照して、コラムチューブ１ｃと結合される前の
下部ハウジング１内の凹部１ｄに、トルクセンサ６を組
み込む。ここで、本実施の形態のトルクセンサ６のコイ
ル内径はφＣであり、上述したキーロックカラー２６の
外径φＤとの関係は、φＣ＜φＤとなっている。従っ
て、かかる寸法関係によれば、キーロックカラー２６が
取り付けられたインプットシャフト２０を、センサシャ
フト２３に結合した状態で、トルクセンサ６が組み込ま
れた下部ハウジング１側から挿通することはできない。

【００２８】そこで、本実施の形態においては、第１の
軸としてのセンサシャフト２３を、第２の軸としてのイ
ンプットシャフト２０に結合させる前に、単独で下部ハ
ウジング１に挿通させるようにしている。センサシャフ
ト２３の最大外径は、トルクセンサ６のコイル内径φＣ
より小さいため、かかる挿通は容易に行われる。これに
より、センサシャフト２３の上端は、下部ハウジング１
内から上方へと突出することとなる。

【００２９】上述の工程と並行して、インプットシャフ
ト２０の中央にキーロックカラー２６を取り付け、その
下端にリテーナリング２５をはめ込み、その後、インプ
ットシャフト２０を、コラムチューブ１ｃ内に挿通す
る。このようにして形成された組立体を、上方から下部
ハウジング１に向かって一体的に下降させ、上方に突出
しているセンサシャフト２３の雄セレーション部２３ａ
を、インプットシャフト２０の雌セレーション部２０ａ
に嵌合させ、そのまま相対滑動させる。

【００３０】このとき、インプットシャフト２０にはす
り割２０ｂが形成されているので、インプットシャフト
２０の下端は半径方向外方に開きやすくなっており、た
とえ挿入時にインプットシャフト２０とセンサシャフト
２３とに傾きや芯ズレなどがあっても、雄セレーション
部２３ａと雌セレーション部２０ａとの嵌合を容易に行
うことができる。

【００３１】一方、一旦雄セレーション部２３ａと雌セ
レーション部２０ａとの嵌合が行われた後には、リテー
ナリング２５の弾性力によって、雄セレーション部２３
ａと雌セレーション部２０ａとが近接する方向に押され
て、その間のガタが排除されるようになっている。

【００３２】尚、リテーナリング２５の厚みなどを変え
ることによって、その弾性力を変更できるため、インプ
ットシャフト２０をセンサシャフト２３に嵌合させると
きの押し込み荷重は、かかる弾性力を変更することによ
って調整できる。すなわち、リテーナリング２５が調整
手段を構成する。

【００３３】その後、ボルト２４を用いて、コラムチュ
ーブ１ｃを下部ハウジング１に連結し、その他の部品を
組み付けることにより、電動式パワーステアリング装置
の組み付けが終了する。

【００３４】このように、本実施の形態によれば、従来
技術では不可能であった、コイル内径φＣより大きい外
径φＤのキーロックカラー２６を取り付けたインプット
シャフト２０を、容易にコラムチューブ１ｃ内に組み込
むことができる。

【００３５】図３は、本実施の形態の変形例を示す図１
と同様な断面図である。図３の変形例が、図１の実施の
形態と異なる点は、コラムチューブの形状にある。すな
わち、図３に示すステアリング装置は、いわゆるコラプ
シブルステアリング装置と呼ばれるものであり、車両の
衝突時にコラムチューブが縮長することによって、運転
者に対する衝撃を緩和するように機能するものである。

【００３６】具体的には、コラムチューブは、下部コラ
ムチューブ１ｃと上部コラムチューブ１ｅとを入れ子式
に連結した形状となっている。車両の衝突などによっ
て、上下方向に大荷重を受けると、下部コラムチューブ
１ｃと上部コラムチューブ１ｅとの連結がはずれ、コラ
ムチューブは縮長するようになっている。

【００３７】以上より明らかであるが、本実施の形態に
かかる電動式パワーステアリング装置は、コラムチュー
ブを変更することによって、例えば図１に示すタイプに
も、又は図３に示すタイプにも作り替えることができ、
それにより異なる車種間における部品の共通化を図れ、
コスト低減に寄与することとなる。尚、他の変形例とし
て、テレスコピック機構を設けたコラムチューブに交換
すれば、テレスコピック式ステリング装置とすることも
できる。

【００３８】図４は、第２の実施の形態を示す図１と同
様な断面図である。第２の実施の形態が、図１の実施の
形態と異なる点は、リテーナリングおよびすり割を設け
る代わりに、セレーション部に調整手段としての樹脂コ
ーティングを施している点である。

【００３９】より具体的には、雄セレーション部２３ａ
と雌セレーション部２０ａとの双方（一方のみでも可）
に、表面の摩擦係数を低下させることができる樹脂を全
体的にコーティングしている。本実施の形態によれば、
雄セレーション部２３ａと雌セレーション部２０ａとの
嵌合時における摺動抵抗を、コーティングされた樹脂が
低減させるので、すり割などを設けることなく容易に組
み付けができる。

【００４０】以上、実施の形態を参照して本願発明を詳
細に説明してきたが、本願発明は上記実施の形態に限定
して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で
適宜変更、改良可能であることはもちろんである。たと
えば、従来技術によれば、インプットシャフトを回転自
在に支持する軸受は、インプットシャフトに対してスキ
マ嵌めの状態にあったが、インプットシャフトは予めコ
ラムチューブ及び軸受に対して組み込んでおけるので、
インプットシャフトに対し軸受を締まり嵌めとすること
ができる。また、インプットシャフトに雄セレーション
部を形成し、中空としたセンサシャフトに雌セレーショ
ン部を設けても良い。いずれの組み合わせにおいても、
コラム側ベアリング内輪と、インプットシャフトを締ま
り嵌めとすることができるため、ステアリングホイール
のガタ感を減少させることができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の電動式パワーステアリング装置
によれば、連結手段が、第１の軸と第２の軸との一方に
設けられた凸部と、他方に設けられ、前記第１の軸と前
記第２の軸とを連結するときに前記凸部に対して摺動し
つつ係合する凹部と、前記凸部と前記凹部との間に生じ
る摺動抵抗を調整する調節手段とを有するので、前記第
１の軸を前記検出装置の開口部に挿通した後に、前記連
結手段によって前記第１の軸と前記第２の軸とを容易に
連結することができ、それにより、前記第１の軸と前記
第２の軸とが一体であるならば、前記開口部を通過でき
ないため取り付け不能であったような例えば大型のキー
ロックカラーなども、前記第２の軸の外周に取り付ける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施の形態である電動式の
パワーステアリング装置を示す軸線方向断面図である。

【図２】図１の構成をＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向
に見た図である。

【図３】本実施の形態の変形例を示す図１と同様な断面
図である。

【図４】第２の実施の形態を示す図１と同様な断面図で
ある。

【図５】電動式パワーステアリング装置の従来例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 下部ハウジング １ｃ コラムチューブ ３ 出力軸 ６ トルクセンサ ２０ インプットシャフト ２０ａ 雌セレーション部 ２０ｂ すり割 ２３ センサシャフト ２３ａ 雄セレーション部 ２５ リテーナリング ２６ キーロックカラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサハウジングとコラムチューブとか
   らなるハウジング手段と、 前記センサハウジング内に設けられ、開口部を有する検
   出装置と、 一端側が前記検出装置の開口部に挿通可能である第１の
   軸と、 第２の軸と、 前記第１の軸の前記一端側と、前記第２の軸とを一体的
   に回転できるように前記コラムチューブ内で連結する連
   結手段とからなり、 前記連結手段が、前記第１の軸と前記第２の軸との一方
   に設けられた凸部と、他方に設けられ、前記第１の軸と
   前記第２の軸とを連結するときに前記凸部に対して摺動
   しつつ係合する凹部と、前記凸部と前記凹部との間に生
   じる摺動抵抗を調整する調節手段とを有する電動式パワ
   ーステアリング装置。