JP4362792B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【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１１０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し、前記調節手段が、前記一方の軸に嵌合する前記他方の軸に形成されたすり割りと、前記他方の軸の周囲に配置されたリテーナリング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。
又、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れば、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１ｃ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２３ａ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、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。
又、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れば、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 (7)

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し、
   前記調節手段が、前記一方の軸に嵌合する前記他方の軸に形成されたすり割りと、前記他方の軸の周囲に配置されたリテーナリングとを有する電動式パワーステアリング装置。
2. 前記リテーナリングは周方向の一部を切り欠いたリング状である請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 前記凸部と前記凹部のうち少なくとも一方に樹脂をコーティングしてなることを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング装置。
4. 前記検出装置はコイルを含み、前記第１の軸の最大外径は、前記コイルの内径より小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。
5. 前記センサハウジングと前記コラムチューブとはボルトにより連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。
6. 前記コラムチューブは、車両の衝突時に縮長することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。
7. 前記コラムチューブは、テレスコピック機構を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。

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