JP2013195333A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力軸および出力軸を回転可能に支持するとともに入力軸および出力軸の周囲を覆うハウジング170と、入力軸および出力軸に設けられる磁石およびヨークと、磁石およびヨークの変化に基づいて入力軸と出力軸との間の相対回転角度を検出する磁気センサを含み、ハウジング170に装着されるセンサユニット80と、を備え、センサユニット80は、ハウジング170に対して一つの向きでのみ装着可能に構成されている。
【選択図】図8
Description
例えば、特許文献1に記載のトルク検出装置は、トーションバーで同軸に連結された入力軸(第1軸)および出力軸(第2軸)に、永久磁石および2つの磁気ヨーク(軟磁性体)が、それぞれ同軸に固設されて磁気結合し、磁気センサ(ホールIC)(検出器)が、2つの磁気ヨーク(軟磁性体)に磁気結合した集磁リング(補助軟磁性体)の誘導磁束を検出する。そして、入力軸(第1軸)に加えられたトルクを磁気センサの出力に基づき検出する。
本発明は、センサが正しい向きとは異なる向きに組み付けられることを抑制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。
また、前記ハウジングの前記2つのねじ孔の中心を結ぶ中心線は、前記挿入孔の中心を通る中心線に対して、前記入力軸側ではなく前記出力軸側にずれているとよい。
図1は、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、自動車に適用した構成を例示している。この本実施の形態に係るステアリング装置100は、いわゆるコラムアシストトタイプの装置である。
トルク検出装置10については後で詳述する。
ECU130は、各種演算処理を行うCPUと、CPUにて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたROMと、CPUの作業用メモリ等として用いられるRAMとを用いて、トルク検出装置10からの出力値を基に電動モータ110の作動を制御する。
また、ステアリング装置100は、ステアリングホイール101に加わった衝撃を吸収する衝撃吸収機能を有している。この衝撃吸収機能については後で詳述する。
次に、自動車の衝突時の衝撃吸収機能について詳述する。
ステアリング装置100は、自動車の衝突時に運転者がステアリングホイール101に衝突(二次衝突)するときの衝撃を吸収するための衝撃吸収機能を有している。衝撃吸収機能は、後述するように収縮可能なステアリングシャフト102およびステアリングコラム150と、ステアリングコラム150の後述するアウタージャケット162を支持する上部支持構造180と、ステアリングコラム150の後述するハウジング170の下端部を支持する下部ブラケット190と、により実現される。
入力軸141は、アッパーシャフト140側の部位は円柱状でありその外周面にスプラインが形成され、アッパーシャフト140の内周面に形成されたスプラインとスプライン結合されている。これにより、入力軸141は、アッパーシャフト140と共に回転しつつ、軸方向には、互いに相対移動可能である。また、入力軸141におけるトーションバー142側の端部には、端面から軸方向に円柱状に形成された凹部141aが形成されており、その凹部141aの最深部にはスプラインが形成されている。
コラムジャケット160は、内側に配置されたインナージャケット161と、インナージャケット161の外側に配置されたアウタージャケット162とを有している。アウタージャケット162と、インナージャケット161とは、この順で軸方向上側から下側へ並んでおり、インナージャケット161の軸方向上端の外周が、アウタージャケット162の軸方向下端の内周に、軸方向に相対移動可能に嵌め込まれている。
第1ハウジング171は、出力軸143を回転可能に支持する軸受け171aを、軸方向の一方の端部側(図2においては下側)に有し、軸方向の他方の端部側(図2においては上側)が開口した部材である。第1ハウジング171には電動モータ110が装着され、第1ハウジング171は、電動モータ110の回転軸に装着されたウォームギヤ121を含んで構成される伝達機構120を収納する。軸受け171aは、出力軸143の第4円筒部143dに形成された雄ねじにねじ込まれた固定ナット145により軸方向の一方の端部側への移動が規制される。
下部ブラケット190は、ハウジング170の第1ハウジング171における軸方向の一方の端部を自動車の車体Sに連結する。
以上のように構成されたステアリング装置100においては、自動車の衝突時に運転者がステアリングホイール101に衝突(二次衝突)した場合には、ステアリングコラム150のアウタージャケット162がインナージャケット161に対して軸方向に相対移動するとともに、ステアリングシャフト102のアッパーシャフト140が入力軸141に対して軸方向に相対移動する。これにより、自動車の衝突時の衝撃が緩和される。
トルク検出装置10は、入力軸141と出力軸143との相対回転角度を検出する相対角度検出部20と、相対角度検出部20が検出した相対回転角度に基づいて操舵トルクを検出するトルク検出部50と、を有している。
図4は、図2におけるIV部の拡大図である。図5は、相対角度検出部20の主要部品の概略構成図である。図6は、相対角度検出部20を、図4におけるVI方向から見た図である。なお、図6においては、後述する入力側ブラケット22、出力側ブラケット33は省略している。
相対角度検出部20は、入力軸141に取り付けられる硬磁性体の一例としての磁石21と、磁石21が形成する磁界内に配置された軟磁性体のヨーク30と、ヨーク30から磁束を集める軟磁性体の集磁部材35とを有している。また、相対角度検出部20は、磁石21、ヨーク30および集磁部材35にて形成される磁気回路中の磁束密度を検出する磁気センサ40を有している。また、相対角度検出部20は、磁石21と入力軸141との間に介在する入力側ブラケット22と、ヨーク30と出力軸143との間に介在する出力側ブラケット33とを有している。
第1ヨーク31は、磁石21の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第1円環部31aと、この第1円環部31aから入力軸141の軸方向に伸びるように形成された複数の第1突起部31bとを有している。第1突起部31bは、磁石21の周方向には、この磁石21の外周面に沿うように湾曲している。
第2ヨーク32は、磁石21の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第2円環部32aと、この第2円環部32aから軸方向に伸びるように形成された複数の第2突起部32bとを有している。第2突起部32bは、磁石21の周方向には、この磁石21の外周面に沿うように湾曲している。
第1集磁部材36は、第1ヨーク31の第1円環部31aの上端面の上方に配置されるとともに、円周方向の所定角度に渡ってこの第1円環部31aの上端面に沿うように形成された第1平板状部36aを有している。また、第1集磁部材36は、第1平板状部36aにおける最外部から軸方向に下方に伸びるように形成された第1軸方向部36bと、第1軸方向部36bの最下端部から軸方向に直交する方向に外側に突出した第1突出部36cとを有している。
トルク検出部50は、ステアリングホイール101に操舵トルクが付与されておらず、トーションバー142に捩れが生じていない中立状態のときの磁気センサ40の出力値である基準値と、磁気センサ40の出力値とに基づいて操舵トルクに応じた電気信号を出力する。トルク検出部50は、電気信号として、磁気センサ40から取得した値と基準値との差に応じた値であり、かつ相関関係がある2つの電圧信号である、第1トルク信号T1および第2トルク信号T2を出力する。
図7においては、横軸に操舵トルクT、縦軸に第1トルク信号T1の第1電圧V1および第2トルク信号T2の第2電圧V2を示している。横軸は、操舵トルクTが零の状態、言い換えれば、トーションバー142の捩れ量が零の状態を中点にし、右方向の操舵トルクTをプラス、左方向の操舵トルクTをマイナスとしている。
そして、トルク検出部50は、図7に示すように、第1トルク信号T1が示す第1電圧V1および第2トルク信号T2が示す第2電圧V2が、最大電圧VHiと最小電圧VLoとの間で変化するように出力する。なお、最大電圧VHiは、トルク検出部50が第1トルク信号T1,第2トルク信号T2として出力可能な出力上限値よりわずかに低く、最小電圧VLoは、出力可能な出力下限値よりわずかに高く設定される。
さらに、操舵トルクTの変化に対する第1トルク信号T1の変化の割合と第2トルク信号T2の変化の割合(絶対値)は等しく、同じ操舵トルクTを示す第1トルク信号T1の第1電圧V1と第2トルク信号T2の第2電圧V2を合計した合計電圧が常に予め定められた所定電圧(2Vc)となる特性を有する。
センサユニット80は、集磁部材35を保持するセンサハウジング81と、このセンサハウジング81に装着される検出用基板60と、この検出用基板60に接続される磁気センサ40およびターミナル61とを含んで構成される。
また、センサハウジング81には、ECU130との接続に用いられるワイヤハーネスのコネクタが連結される連結部81eを有している。連結部81eは、対向部81cに対して、嵌合部81bと反対側に設けられ、センサユニット80がハウジング170に装着された場合に、ハウジング170の外に突出するように形成されている。
センサユニット80を、2つの締付ボルト90にてハウジング170の第2ハウジング172に締め付ける。つまり、センサハウジング81に形成されたボルト孔81dにねじ部および軸部が通された締付ボルト90が、第2ハウジング172のねじ孔172eにねじ込まれることで、センサユニット80が第2ハウジング172に締め付けられる。
先ず、磁石21が取り付けられた入力軸141と、ヨーク30が取り付けられた出力軸143とを、トーションバー142を介して連結する。その際、磁石21の磁極と、ヨーク30の第1突起部31bおよび第2突起部32bとが上述した関係となるように位置決めする。
そして、センサユニット80を、締付ボルト90にて第2ハウジング172に締め付ける。また、入力軸141と、ステアリングコラム150のコラムジャケット160が取り付けられたアッパーシャフト140とをスプライン結合する。
Claims (3)
- 入力軸および出力軸を回転可能に支持するとともに当該入力軸および当該出力軸の周囲を覆うハウジングと、
前記入力軸および前記出力軸に設けられる検出体と、
前記検出体の変化に基づいて前記入力軸と前記出力軸との間の相対回転角度を検出するセンサを含み、前記ハウジングに装着されるセンサ構造体と、
を備え、
前記センサ構造体は、前記ハウジングに対して一つの向きでのみ装着可能に構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記センサ構造体は、前記センサが前記ハウジング内に前記入力軸の軸方向に交差する方向に挿入されるように当該ハウジングに装着され、
前記ハウジングには、前記センサ構造体を締め付けるための2つのねじ孔と、当該センサ構造体の前記センサが挿入される挿入孔とが形成され、当該2つのねじ孔の中心を結ぶ中心線と、当該挿入孔の中心を通る中心線とがずれていることを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記ハウジングの前記2つのねじ孔の中心を結ぶ中心線は、前記挿入孔の中心を通る中心線に対して、前記入力軸側ではなく前記出力軸側にずれていることを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
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