JP4251566B2 - 車両用電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
図5(a),(b)は従来の車両用電動パワーステアリング装置の構成図であり、(a)は車両用電動パワーステアリング装置の断面構成を示し、(b)は磁歪式操舵トルクセンサの要部を断面した構成を示す。
さらに車両用電動パワーステアリング装置200は、操舵トルクを磁歪式操舵トルクセンサ202にて検出し、操舵トルクに応じた補助トルクを電動モータ206にて発生し、補助トルクをギヤ機構207を介してピニオン軸203に伝達することで、操舵トルクに補助トルクを付加することができる。
図6は一般的な磁歪式操舵トルクセンサの模式的回路図である。磁歪式操舵トルクセンサは、回転軸の表面に軸長手方向で一対の磁気異方性部材を設けたものである。これらの磁気異方性部材は、回転軸の軸長手方向に互いに逆方向の残留歪みが付与された磁歪膜からなる。以下、これらの磁歪膜を第1残留歪み部、第2残留歪み部と言うことにする。
トルク検出電圧VT3は、次の(1)式によって求めることができる。但し、kは係数、Voは基準電圧である(例えば、全範囲が0〜5ボルトの場合には2.5ボルト)。
VT3=k×(VT1−VT2)+Vo ・・・・・・(1)
|VTF|=|VT1+VT2|−Vo ・・・・・・(2)
図7(a)は、横軸を操舵トルクとし縦軸を電圧として、磁歪式操舵トルクセンサが外部から磁気的な影響を受けていない通常時における、第1・第2検出電圧VT1,VT2の特性を表したものである。
磁歪式操舵トルクセンサの故障検出しきい値は、2本の破線にて示す範囲である。故障検出電圧VTFは、上記(2)式から明らかなように水平又はほぼ水平な特性である。故障検出しきい値の範囲内に故障検出電圧VTFが入っている場合には、磁歪式操舵トルクセンサが正常であると判定する。一方、故障検出しきい値の範囲から外れている場合には、磁歪式操舵トルクセンサが故障しているとの判定になる。
このことからも、磁歪式操舵トルクセンサが外部から強い磁気的な影響を受けたときには、磁歪式操舵トルクセンサが正常であるにもかかわらず、故障していると誤った判定をしてしまうことが判る。従って、このような磁気的な影響を受けないための配慮が必要である。
このため、磁歪式操舵トルクセンサの検出精度を高め且つ安定させるとともに、磁歪式操舵トルクセンサの故障検出の精度に与える磁気的な影響を排除して、安定した故障検出をすることができる。
しかも、磁気シールドをハウジングよりも下位に配置したので、特に、車両が走行する路面に磁石が有る等、最も影響が大きい、車両の下方からラック軸やピニオン軸を介して、磁歪式操舵トルクセンサに与える磁気的な影響を極力抑制することができる。
図1は本発明に係る車両用電動パワーステアリング装置の模式図である。車両用電動パワーステアリング装置10は、車両11のステアリングハンドル21から車両11の操舵車輪(例えば前輪)29,29に至るステアリング系20と、このステアリング系20に補助トルクを加える補助トルク機構40とからなる。
このように、ステアリングハンドル21に、各々磁性体からなるステアリングシャフト22及びその連結部材(ステアリングシャフト22とピニオン軸24とを連結する自在軸継手23,23や中間軸等)を介してピニオン軸24を連結することができる。
すなわち、ステアリング系20に、ステアリングハンドル21で発生した操舵トルクを検出する磁歪式操舵トルクセンサ41と、この磁歪式操舵トルクセンサ41の検出信号に応じた補助トルクを発生してステアリング系20のうちステアリングハンドル21とピニオン31との間に付加する電動モータ43とを備える。
ラック軸26は、ハウジング51から突出した長手方向両端にボールジョイント52,52を介してタイロッド27,27を連結した軸である。53,53はダストシール用ブーツである。
車両用電動パワーステアリング装置10は、ピニオン軸24、ラックアンドピニオン機構25、磁歪式操舵トルクセンサ41及び伝動機構44をハウジング51に収納し、このハウジング51の上部開口を上部カバー部54で塞いだものである。磁歪式操舵トルクセンサ41は、上部カバー部54に取付けたものである。
本出願においては、上部カバー部54もハウジング51の一部であるとする。従って、磁歪式操舵トルクセンサ41はハウジング51に収納されていると、いうことができる。
すなわち、磁歪膜は、歪みの変化に対して磁束密度の変化の大きい材料からなる膜であり、例えば、ピニオン軸24の外周面に気相メッキ法で形成したNi−Fe系の合金膜である。
第1・第2多層ソレノイド巻きコイル66,67は、検出コイルである。以下、第1多層ソレノイド巻きコイル66のことを第1検出コイル66と言い換え、第2多層ソレノイド巻きコイル67のことを第2検出コイル67と言い換えることにする。
このような磁気シールド80は、細長いシールド本体81と、シールド本体81から下方へ膨出した下部シールド部82と、シールド本体81から側方へ膨出した側部シールド部83(図3参照)と、シールド本体81の上端から上方へ延びた複数の取付部84・・・とからなる一体成形品である。
例えば、ハウジング51の側部に突出した複数の取付ボス91(図3参照)に、複数の取付部84・・・をボルト92・・・にて取付けることで、ハウジング51に磁気シールド80を取り外し可能に取付けることができる。
しかも、磁気シールド80をハウジング51よりも下位に配置したので、特に、図1に示すように、車両11が走行する路面Grに磁石Mgが有る等、最も影響が大きい、車両11の下方からラック軸26、ラックアンドピニオン機構25やピニオン軸24を介して、磁歪式操舵トルクセンサ41に与える磁気的な影響を極力抑制することができる。
また、本発明は請求項2では、磁気シールド80をハウジング51よりも下位に配置する構成であればよく、ハウジング51の下半分を磁気シールド80にて覆う構成に限定されるものではない。さらにまた、ハウジング51のうち、ラックアンドピニオン機構25の位置及びその周辺のみを磁気シールド80にて覆う構成に限定されるものではない。
また、磁歪式操舵トルクセンサ41は、ステアリングハンドル21に加えたステアリング系20の操舵トルクを検出する構成であればよく、ピニオン軸24における操舵トルクを検出する構成に限定されるものではない。
例えば、磁歪式操舵トルクセンサ41を、各々磁性体からなるピニオン軸24、ラック軸26、連結部材(ステアリングシャフト22とピニオン軸24とを連結する自在軸継手23,23や中間軸等)又はステアリングシャフト22に設け、その部位における操舵トルクを検出する構成であってもよい。
また、磁歪式操舵トルクセンサ41を電動モータ43や伝動機構44の周囲に配置してもよい。
さらにまた、操舵トルクセンサ41は磁歪式の構成であればよく、上記構成に限定されるものではない。
Claims (2)
- 車両のステアリングハンドルから操舵車輪に至るステアリング系に、ステアリングハンドルに各々磁性体からなるステアリングシャフト及びその連結部材を介して連結した磁性体のピニオン軸と、操舵車輪に連結した磁性体のラック軸と、からなるラックアンドピニオン機構を備え、前記ステアリングハンドルに加えたステアリング系の操舵トルクを磁歪式操舵トルクセンサにて検出し、前記操舵トルクに応じた補助トルクを電動モータにて発生し、前記補助トルクを前記ピニオン軸又は前記ラック軸に伝達するようにした車両用電動パワーステアリング装置において、
前記磁歪式操舵トルクセンサを、前記ピニオン軸、前記ラック軸、前記連結部材又は前記ステアリングシャフトに設け、
前記ピニオン軸及びラック軸をハウジングに収納し、このハウジングの周囲に、磁性材料からなる磁気シールドを配置したことを特徴とする車両用電動パワーステアリング装置。 - 前記磁気シールドは、前記ハウジングよりも下位に配置することで、ハウジングの下部のみを遮蔽したことを特徴とする請求項1記載の車両用電動パワーステアリング装置。
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