JP6007131B2

JP6007131B2 - 操舵角センサおよびこれを用いた電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP6007131B2
Application number: JP2013040326A
Authority: JP
Inventors: 尚樹高柳; 辰義丸山; 白窪　清隆; 清隆白窪
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2016-10-12
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Description

本発明は、例えば電動パワーステアリング装置においてステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサに関する。

この種の操舵角センサとして例えば特許文献１に記載のものが知られている。

この特許文献１に記載の技術では、操舵軸に連結されて一体回転する第１歯車と、それぞれ磁石を有し、上記第１歯車と噛合して回転する互いに歯数の異なる第２，第３歯車と、を備え、これら第２，第３歯車の磁石に付設されたＭＲセンサの電圧変化に基づいてステアリングホイールの中立位置からの回転量である操舵角（操舵絶対角）を検出するようになっている。

特表２００１−５０５６６７号公報

しかしながら、上記従来の技術では、上記第１歯車は、操舵軸に直接固定されることによって操舵軸と一体回転するようになっている。そのため、例えばステアリングホイールの操作等により操舵軸が傾いた場合、上記第１歯車は上記操舵軸傾倒に追従して傾き、この第１歯車の傾倒によって第１歯車の回転が変化して上記第２，第３歯車へと伝達されるため、上記第２，第３歯車によって検出されたステアリングホイールの操舵角と、実際のステアリングホイールの操舵角（操舵実舵角）との間に誤差が生じてしまうおそれがある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みて案出されたものであり、操舵軸が傾いた場合であっても検出誤差の発生を抑制し得る操舵角センサを提供するものである。

本発明は、とりわけ、ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する操舵軸の外周面と上記操舵軸を包囲するように形成された第１歯車の本体部の内周面との間に圧縮変形可能な弾性部材を介装し、第２歯車の回転角である第１回転角と、第３歯車の回転角である第２回転角との組み合わせによって、ステアリングホイールの中立位置からの回転量である操舵絶対角を求めることを特徴としている。

本発明によれば、操舵軸の外周面と第１歯車の本体部の内周面との間に圧縮変形可能な弾性部材を介装することで、上記操舵軸に傾きが生じた場合であっても、上記弾性部材がその操舵軸の傾倒による変位を自己の圧縮変形をもって吸収させることができ、これによって上記操舵軸に追従して発生する第１歯車の傾きを抑制することが可能となる。その結果、第１歯車の回転位相が第２，第３歯車側へとより正確に伝達されて、操舵角の検出精度の向上を図ることができる。

本発明に係る操舵角センサが適用される車両の電動パワーステアリング装置の構成を示す概略図である。図１のハウジングに収容された操舵角センサの縦断面図である。図２の操舵角センサについて回路基板を外した状態を示す斜視図である。図３の操舵角センサについて第１歯車を外した状態を示す斜視図である。図２において第１歯車を操舵軸に取り付ける前の状態を示す縦断面図である。第１歯車を第２歯車側に付勢してなる操舵角センサの検出誤差を示すグラフである。本発明に係る操舵角センサの検出誤差を示すグラフである。

以下、本発明に係る操舵角センサおよびこれを用いた電動パワーステアリングの実施形態を図面に基づいて説明する。

すなわち、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、車両の運転室内に配置されたステアリングホイール１と、車両の前輪である転舵輪２，３とが、操舵機構によって機械的に連結されている。この操舵機構は、中間軸４および自在継手５を介して一体的に回転可能に連結された操舵軸６と、この操舵軸６に図示外のトーションバーを介してトルク伝達可能に連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の外周に設けられたピニオン７Ａに噛み合うラック８Ａが外周に設けられたラックバー８と、を備えてなるもので、これらのピニオン軸７とラックバー８とによってラック＆ピニオン機構からなる転舵機構が構成されている。そして、ラックバー８の両端部は、それぞれボールジョイント９，１０、タイロッド１１，１２およびナックルアーム１３，１４等を介して対応する転舵輪２，３に連結されている。

このような構成により、運転者がステアリングホイール１を回動操作すると、これに伴って中間軸４および操舵軸６が軸回りに回転して上記トーションバーが捩られ、これにより生じるトーションバーの弾性力によって、ピニオン軸７が操舵軸６に追従して回転する。すると、このピニオン軸７の回転運動が上記のラック＆ピニオン機構によりラックバー８の軸方向に沿う直線運動に変換され、ボールジョイント９，１０およびタイロッド１１，１２を介してナックルアーム１３，１４が車幅方向へと引っ張られることによって、転舵輪２，３の転舵が行われる。

また、上記操舵軸６およびピニオン軸７の周囲を囲うハウジング１６には、各種の操舵情報を検出するセンサ部材として、操舵軸６の操舵角度を検出する後述の操舵角センサ１７と、上記トーションバーの捩れによる操舵軸６とピニオン軸７の相対回転角度差を利用して操舵軸６に入力された操舵トルクを検出する図示外のトルクセンサと、が収容されている。

制御部としての制御ユニット（ＥＣＵ）１８は、電動モータ１９と一体的に構成され、各種制御処理を記憶および実行する機能を有し、上記操舵角，操舵トルクおよび車速等の操舵情報に基づいて、上記操舵機構に操舵アシスト力を付与する電動モータ１９を駆動制御する。

電動モータ１９は、その出力軸２０の先端部外周にプーリ２１が固設され、このプーリ２１がラックバー８の外周に固設されたプーリ２２とベルト１５を介してラックバー８と連係されている。そして、上記プーリ２２とラックバー８の間には減速機構である図示外のボールねじ機構が介装されることによって、ベルト１５を介して伝達される電動モータ１９の回転が減速されながらラックバー８の直線運動へと変換されるようになっている。

操舵角センサ１７は、図２〜４に示すように、操舵軸６に一体回転可能に連結された第１歯車２４と、該第１歯車２４に噛合する第２歯車２５と、該第２歯車２５に噛合する第３歯車２６とを有し、これら第１〜第３歯車２４〜２６の上方を覆うかたちで、上記制御ユニット１８と電気的に接続される回路基板２７が配置されている。

また、第１〜第３歯車２４〜２６と回路基板２７とを収容する歯車ケースとして、下側のロアケース２８と上側のアッパケース（図示外）とが設けられ、これらのケースは図示外の複数のボルトによってハウジング１６に固定され、センサハウジング１６の一部として機能している。

上記ロアケース２８には、第１歯車２４を位置決めして回転可能に支持する第１歯車支持部２８Ａと、第２歯車２５を位置決めして回転可能に支持する第２歯車支持部２８Ｂと、第３歯車２６を位置決めして回転可能に支持する第３歯車支持部２８Ｃと、がそれぞれ軸方向に同じ高さをもって突出形成されている。これら第１〜第３歯車支持部２８Ａ〜２８Ｃの先端面は、それぞれ操舵軸６の回転軸に直交する方向に平面状に形成され、当該平面状の第１〜第３歯車支持部２８Ａ〜２８Ｃの先端面に平歯車である上記第１〜第３歯車２４〜２６が操舵軸と平行な姿勢で回転可能に支持されている。

なお、第１歯車２４（詳しくは後述する本体部２４Ａ）と第１歯車支持部２８Ａの間には、第１歯車２４の回転に対するロアケース２８の干渉を防ぐため、所定の径方向隙間Ｃ１（図２参照）が設けられている。この径方向隙間Ｃ１の寸法は、第１歯車２４と第２歯車のバックラッシュよりも小さくなるように設定されている。

第１〜第３歯車２４〜２６は、軽量化や噛み合い音の低減等の目的から合成樹脂材料によって一体に成形されており、各歯車２４〜２６の外周側にはそれぞれ複数の歯が形成されている。そして、検出用歯車としての第２，第３歯車２５，２６については、その歯数が互いに割り切れない所定の減速比を有するように設定されている。

また、この第２，第３歯車２５，２６には、それぞれ径方向にＮ極およびＳ極が着磁された磁性部材２９，３０が取り付けられ、各磁性部材２９，３０と対向するかたちで、磁気抵抗素子である第１ＭＲ素子３１と図示外の第２ＭＲ素子とがそれぞれ回路基板２７の裏面側に装着されている。この両ＭＲ素子は、それぞれ対向する磁性部材２９，３０の発生する磁界の変化を抵抗素子の抵抗値の変化として検出することで、対応する第２，第３歯車２５，２６の回転角である第１回転角および第２回転角を検出するものである。

このようにして検出された第１，第２回転角に基づいて、ステアリングホイール１の操舵角（操舵絶対角）が検出される。詳しくは、第１回転角と第２回転角の組み合わせに基づいて求められた、転舵輪２，３が直進方向を向くときのステアリングホイール１の回転位置である中立位置からのステアリングホイール１の回転量である操舵絶対角が検出される。

つまり、第２，第３歯車２５，２６の第１回転角と第２回転角は、歯車が１回転するたびにゼロにリセットされるものの、第１回転角と第２回転角の組み合わせは操舵角に対応する操舵軸の回転角に対して一組しか存在しないので、第１回転角と第２回転角の組み合わせから操舵角を求めることができる。このようにして検出された操舵角（操舵絶対角）は、制御ユニット１８へと送られ、上述したような電動モータ１９による操舵アシスト制御等に用いられる。

次に、本発明の要部をなす操舵軸６と第１歯車２４との連結構造について説明する。

すなわち、図２に示すように、第１歯車２４は、操舵軸６を包囲するように環状に形成された本体部２４Ａと、この本体部２４Ａの軸方向ほぼ中央部より径方向外方へ突出し、その外周側に複数の歯が形成された歯部２４Ｂと、を有している。

そして、本体部２４Ａの内周面と操舵軸６の外周面とは、互いに径方向にてｔ１（所定距離）だけ離間するように構成されるとともに、当該両面間には、弾性部材としてのＯリング２３が圧縮変形可能に介装、すなわち弾装されて、当該Ｏリング２３を介して第１歯車２４が操舵軸６に連結されている。

より詳しくは、図２、図５に示すように、縦断面ほぼ矩形状をなす溝部６Ａが操舵軸６の外周面に沿って円環状に形成されるとともに、この溝部６Ａには、縦断面円形状のＯリング２３が嵌合保持されている。このＯリング２３は、例えば合成ゴム材料や合成樹脂材料によって形成されるもので、取付状態を安定させるべく自己の緊縛力に基づいて溝部６Ａ内に収容保持されている。

また、図５に示すように、第１歯車２４を取り付ける前のＯリング２３の直径ｔ２は、上記本体部２４Ａ内周面と操舵軸６外周面の径方向離間距離ｔ１と、溝部６Ａの深さｔ３との和よりも大きくなる、「ｔ２＞ｔ１＋ｔ３」の関係が成立するように設定されている。これによって、Ｏリング２３は、操舵軸６と本体部２４Ａの両方に弾接するように溝部６Ａ内に収容保持されるとともに、その外周面が縦断面円弧状の面でもって本体部２４Ａの内周面と接触する構成となっている。

このように、上記Ｏリング２３は、操舵軸６と本体部２４Ａの両方に弾接するように溝部６Ａ内にて収容保持されることで、操舵軸６の回転時に本体部２４Ａと操舵軸６との間で摩擦抵抗を発生させ、これによって操舵軸６の回転が本体部２４Ａへと伝達されることとなる。言い換えると、操舵軸６の回転時に第１歯車２４と第２歯車２５の噛み合いにより発生する摩擦抵抗よりも大きな摩擦抵抗を発生させるように弾装されたＯリングとの摩擦力に基づいて、操舵軸６と第１歯車２４とが締結（以下、「摩擦締結」と略称する。）されている。

さらに、上記Ｏリング２３は、本体部２４Ａにおける内周面の軸方向範囲のうち、図１のハウジング１６において操舵軸６の軸受など軸支部材（図示外）に近い軸方向位置に配置されている。

また、本体部２４Ａの下端部内周には、開口側に向かって漸次拡径する円錐テーパ状のテーパ部２４Ｃが形成されている。かかる構成から、図５の矢印で示すように、第１歯車２４の組付の際Ｏリング２３に対して上方から装着する当該第１歯車２４の上記テーパ部２４ＣによってＯリング２３を徐々に圧縮させることが可能となり、これによってＯリング２３の溝部６Ａからの脱落や溝部６Ａ内における捩れ等が抑制されている。

また、操舵軸６と第１歯車２４との物理的な連結構造として、上記Ｏリング２３とは別に、図３に示すように、操舵軸６に設けられた第１係合部としての係合ピン３２と第１歯車２４に設けられた第２係合部としての係合溝部２４Ｄとによる係合構造が設けられている。

すなわち、係合ピン３２は、図３、図４に示すように、円柱状を呈し、その一端側が操舵軸６の外周面に穿設されたピン孔（図示外）に圧入固定されるとともに、その他端側が操舵軸６の外周面よりも径方向外側へと突出するように設けられ、操舵軸６と一体に回転するように当該操舵軸６と一体的に構成されている。

一方、係合溝部２４Ｄは、本体部２４Ａの軸方向下端から軸方向のほぼ中央位置にかけて切欠形成されたスリット状に構成され、その幅寸法（周方向寸法）は、係合ピン３２の直径よりも若干大きく設定されている。

このように、係合ピン３２と係合溝部２４Ｄとは上述した若干の周方向隙間を経て係合するように構成されていて、操舵軸６とＯリング２３との間に滑りが生じて操舵軸６と第１歯車２４とが相対回転してしまった場合であっても、係合ピン３２の外周面と溝部６Ａの周壁とが速やかに当接することによって、操舵軸６の回転を物理的な係合構造でもって第１歯車２４へと伝達し、操舵軸６と第１歯車２４の一体回転を確保することが可能となっている。こうして、Ｏリング２３による上記摩擦締結を構成しながらも、操舵軸６と第１歯車２４の回転位相ずれの抑制が担保されている。

以上のように、本実施形態に係る操舵角センサ１７では、第１歯車２４の内周面と操舵軸６の外周面との間に弾性部材としてのＯリング２３が弾裝された構成となっているため、例えばステアリングホイール１の操舵操作によって、操舵軸６について図２中の矢印ｒ１又はｒ２側への傾きが生じた場合であっても、その傾倒による変位をＯリング２３の圧縮変形によって吸収させることができる。これにより、当該操舵軸６の傾倒の第１歯車２４への伝達が抑制可能となり、操舵軸６に第１歯車２４を直接的に固定した従来と比べて、操舵軸６に追従する第１歯車２４の傾倒を抑制することができる。

こうして、操舵軸６に傾きが生じた場合であっても、第１歯車２４の姿勢は安定した状態で維持されて、操舵軸６の回転位相が第２，第３歯車２５，２６側へとより正確に伝達されることとなる。その結果、上記操舵絶対角と実際の操舵実舵角との間の誤差発生が抑制されて、操舵角センサ１７の検出精度の向上を図ることができる。

しかも、Ｏリング２３は、縦断面円形状に形成され、その外周面が本体部２４Ａの内周面に対し円弧状の曲面でもって接触するように構成されていることから、上記操舵軸６に傾きが生じた際には、上記円弧面からＯリング２３へと力が入力されることで当該Ｏリング２３の圧縮変形が促進され、このＯリング２３による上述した操舵軸６の変位吸収効果を向上させることが可能となる。その結果、上記第１歯車２４の姿勢をより安定したものとすることができる。

さらに、本体部２４Ａ内周面の軸方向範囲のうち上記軸支部材側にＯリング２３を配置したことによって、上記内周面の軸方向範囲において、操舵軸６に傾きが生じた場合に発生する操舵軸６と本体部２４Ａとの間における径方向の相対変位量が小さい側にＯリング２３が位置する構成となるため、該Ｏリング２３の圧縮変形許容量内における上記操舵軸６の変位吸収効果のさらなる向上が図れる。

また、Ｏリング２３は、本体部２４Ａの内周面と操舵軸６の外周面との間で圧縮変形することにより、本体部２４Ａと操舵軸６の両方に弾接し、当該弾接により発生する摩擦抵抗をもって操舵軸６の回転を本体部２４Ａに伝達可能となるため、操舵軸６の回転方向が途中で変化した場合、例えばステアリングホイール１を切り込み途中で切り戻した場合であっても、操舵軸６に対する第１歯車２４の回転位相ずれを抑制することができる。言い換えれば、当該Ｏリング２３を介在させることなく操舵軸６と第１歯車２４とを例えばキー結合によって結合した場合には、操舵軸６の回転中において当該回転方向が変化すると、キーとキー溝との間のバックラッシュによって操舵軸６に対する第１歯車２４の回転位相ずれが発生してしまい、この回転位相ずれによっても上記検出誤差を生じてしまうところ、本実施形態のような構成とすることで、上記キー結合のようなバックラッシュによる回転位相ずれを生ずることもなく、当該バックラッシュに起因する検出誤差の発生についても抑制可能となる。

さらに、弾性部材を、合成ゴム材料や合成樹脂材料からなるＯリング２３で構成したことから、材料本来の弾性特性を容易に得ることができる。つまり、Ｏリング２３のような弾性部材を例えば金属材料によって形成する場合には、スプリング状など弾性を発揮可能な形状に別途加工する必要があるところ、本実施形態ではこのような別途加工を施すことなく弾性作用を得ることができるため、生産効率の向上やコストの削減に寄与できるメリットもある。

加えて、上記Ｏリング２３については、操舵軸６の外周面に形成された溝部６Ａに嵌合保持されることから、当該Ｏリング２３の操舵軸における位置決めが容易となって、また、その位置ずれも抑制可能となるため、Ｏリング２３自体の組付作業も良好なものとすることができる。

しかも、上記溝部６Ａについても、操舵軸６の外周面に形成する構成としたため、例えばこの溝部６Ａを本体部２４Ａの内周面に形成する場合と比べて、その形成作業も容易なものとなっている。

また、本実施形態では本体部２４Ａと第１歯車支持部２８Ａとの隙間Ｃ１の寸法を、第１歯車２４と第２歯車のバックラッシュの大きさよりも小さくなるように設定したことにより、例えば操舵軸６の傾きに起因して第１歯車２４が第２歯車２５側へと径方向移動した場合であっても、第１歯車２４と第２歯車２５とのバックラッシュが詰まる前に本体部２４Ａと第１歯車支持部２８Ａとが当接して、当該第１歯車２４の第２歯車２５側への径方向移動が規制されることとなる。これにより、第１歯車２４が第２歯車２５に強く押し付けられることが緩和され、両歯車２４，２５の歯の損傷を抑制することもできる。

以上、本実施形態に係る操舵角センサ１７の検出誤差の抑制効果について説明したが、当該操舵角センサの検出誤差を抑制する手段として、本実施形態のほか、上記第１歯車２４と第２歯車２５のバックラッシュを少なくすることで第１歯車と第２歯車の回転位相差を低減することが考えられる。具体的な方法としては、例えば第１歯車２４をコイルスプリング等の付勢部材を用いて外周側から第２歯車２５側へと押し付けることが考えられる。そこで、かかる手段と本実施形態の検出誤差の比較について、図６、図７に基づき以下に説明する。なお、図６は上述したバックラッシュ低減による検出誤差、図７は本実施形態の検出誤差をそれぞれ示し、両図面とも、ステアリングの中立位置から一方向へ２回転した後、他方向へ２回転して再び上記中立位置に戻したときの実舵角と検出舵角（操舵絶対角）の誤差を表している。

まず、上記第１歯車２４を第２歯車２５側へと付勢する構成を採用した場合については、これら両歯車２４，２５のバックラッシュを低減したとしても、結局、操舵軸６の傾き自体は第１歯車２４に直接伝達されてしまうことになるため、図６のグラフに示すように、比較的大きな検出誤差を招来してしまう。

一方、本実施形態のように、操舵軸６と第１歯車２４の間にＯリング２３を介装した場合には、上述したように操舵軸６の傾き（変位）自体を吸収できることから、図７のグラフに示すように、上記バックラッシュ低減による場合と比べて、その検出誤差を比較的小さく抑えることができる。

ここで、上記実施形態から把握される発明であって、特許請求の範囲に記載していないものを以下に記載する。

〔請求項ａ〕請求項３に記載の操舵角センサにおいて、
上記操舵軸と上記第１歯車の間に、
上記操舵軸と一体に回転するように該操舵軸に設けられた第１係合部と、
上記第１歯車に設けられ、上記第１係合部と係合することによって上記操舵軸の回転を上記第１歯車へと伝達可能な第２係合部と、
からなる係合構造を設けたことを特徴とする操舵角センサ。

この発明によれば、弾性部材が操舵軸と第１歯車の間で滑りを生じた場合であっても、操舵軸側の第１係合部と第１歯車側の第２係合部とが係合することによって操舵軸の回転を第１歯車へと伝達できることとなり、弾性部材による上記摩擦締結を構成しながらも、操舵軸と第１歯車の間の回転位相差の発生を抑制することができる。

〔請求項ｂ〕請求項２に記載の操舵角センサにおいて、
上記ハウジングは、上記第１歯車の本体部との間に所定の径方向隙間を隔てて設けられるとともに、上記第１歯車を回転自在に支持する支持部を有し、
上記本体部と上記支持部との間の隙間寸法は、上記第１歯車と上記第２歯車との間に形成されるバックラッシュよりも小さくなるように設定されることを特徴とする操舵角センサ。

この発明によれば、第１歯車が径方向に位置ずれを生じた場合であっても、第１歯車と第２歯車との間のバックラッシュが詰まる前に第１歯車の本体部が支持部へと当接するため、第１歯車が第２歯車へと強く押し付けられることが緩和され、これら両歯車の歯の損傷を抑制することができる。

〔請求項ｃ〕請求項２に記載の操舵角センサにおいて、
上記弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする操舵角センサ。

この発明によれば、弾性部材を自己の緊縛力でもって操舵軸に保持させることが可能であり、取付作業の容易化や取付状態の安定化を図ることができる。

〔請求項ｄ〕請求項ｃに記載の操舵角センサにおいて、
上記第１歯車の本体部の内周面に対し上記弾性部材の外周面がほぼ円弧状の曲面で接触するように構成されていることを特徴とする操舵角センサ。

この発明によれば、弾性部材がほぼ円弧状の曲面でもって上記第１歯車の本体部と接触することになるため、上記操舵軸に傾きが生じた際に作用する力が当該弾性部材の全体へと及びやすく、当該傾きによる変位をより効果的に吸収することができる。

〔請求項ｅ〕請求項２に記載の操舵角センサにおいて、
上記操舵軸の外周に、上記弾性部材を保持する円環状の保持溝を設けたことを特徴とする操舵角センサ。

この発明によれば、操舵軸に対する弾性部材の位置決めが容易となり、当該弾性部材の組付作業の容易化が図れるとともに、第１歯車組付時の弾性部材の位置ずれが抑制され、第１歯車の組付姿勢の安定化を図ることができる。言い換えれば、第１歯車の本体部内周面に保持溝を設けて当該保持溝に弾性部材を組み付ける場合と比べて、保持溝の形成作業を容易なものとすることができる。

〔請求項ｆ〕請求項２に記載の操舵角センサにおいて、
上記弾性部材は、上記第１歯車の本体部内周面の軸方向範囲のうち、上記操舵軸が傾いた場合に発生する上記操舵軸と上記本体部との間における径方向の相対変位量が小さい側に配置されることを特徴とする操舵角センサ。

この発明によれば、弾性部材が自己の圧縮変形の範囲内でより確実に操舵軸の傾きを吸収できることになり、第１歯車の傾き抑制効果を向上させることができる。

〔請求項ｇ〕請求項５に記載の電動パワーステアリング装置において、
上記弾性部材は、合成ゴム材料または合成樹脂材料によって形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

この発明によれば、弾性部材をゴム系材料または樹脂系材料で形成することによって、弾性特性を容易に得ることができる。なお、弾性部材を例えば金属材料によって形成する場合にはスプリング状にするなど別途加工する必要が生じるが、ゴム系材料または樹脂系材料で形成することによって、上述のような特別な加工を施すことなく材料本来の弾性特性を発揮させることができる。

〔請求項ｈ〕請求項ｇに記載の電動パワーステアリング装置において、
上記弾性部材は、上記操舵軸と上記第１歯車の両方と弾接し、該弾接により発生する摩擦抵抗をもって上記操舵軸の回転を上記第１歯車へと伝達するように構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

この発明によれば、操舵軸の回転方向が途中で変化した場合であっても、操舵軸に対する第１歯車の回転位相ずれを抑制することができる。

〔請求項ｉ〕請求項ｈに記載の電動パワーステアリング装置において、
上記操舵軸と上記第１歯車の間に、
上記操舵軸と一体に回転するように該操舵軸に設けられた第１係合部と、
上記第１歯車に設けられ、上記第１係合部と係合することによって上記操舵軸の回転を上記第１歯車へと伝達可能な第２係合部と、
からなる係合構造を設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

この発明によれば、弾性部材が操舵軸と第１歯車の間で滑りを生じた場合であっても、操舵軸側の第１係合部と第１歯車側の第２係合部とが係合することによって操舵軸の回転を第１歯車へと伝達できることとなり、弾性部材による上記摩擦締結を構成しながらも、操舵軸と第１歯車の間の回転位相差の発生を抑制できる。

〔請求項ｊ〕請求項ｈに記載の電動パワーステアリング装置において、
上記弾性部材は、上記第１歯車と上記第２歯車との噛み合いにより発生する摩擦抵抗よりも大きな摩擦抵抗をもって上記操舵軸の回転を上記第１歯車へと伝達するように構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

この発明によれば、上記弾性部材との摩擦抵抗によって操舵軸と第１歯車の間の滑りを抑制することが可能となり、これによって操舵軸と第１歯車の回転位相差の発生を抑制することができる。

〔請求項ｋ〕請求項ｇに記載の電動パワーステアリング装置において、
上記ハウジングは、上記第１歯車の本体部との間に所定の径方向隙間を隔てて設けられるとともに、上記第１歯車を回転自在に支持する支持部を有し、
上記本体部と上記支持部との間の隙間寸法は、上記第１歯車と上記第２歯車との間に形成されるバックラッシュよりも小さくなるように設定されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

〔請求項ｌ〕請求項ｇに記載の電動パワーステアリング装置において、
上記弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

〔請求項ｍ〕請求項ｌに記載の電動パワーステアリング装置において、
上記第１歯車の本体部の内周面に対し上記弾性部材の外周面がほぼ円弧状の曲面で接触するよう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。

〔請求項ｎ〕請求項ｇに記載の電動パワーステアリング装置において、
上記操舵軸の外周に、上記弾性部材を保持する円環状の保持溝を設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

〔請求項ｏ〕請求項ｇに記載の電動パワーステアリング装置において、
上記弾性部材は、上記第１歯車の本体部内周面の軸方向範囲のうち、上記操舵軸が傾いた場合に発生する上記操舵軸と上記本体部との間における径方向の相対変位量が小さい側に配置されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

１…ステアリングホイール
２…転舵輪
３…転舵輪
６…操舵軸
８…ラックバー
１６…ハウジング
１７…操舵角センサ
１８…制御ユニット（制御部）
１９…電動モータ
２３…Ｏリング（弾性部材）
２４…第１歯車
２４Ａ…本体部
２５…第２歯車
２６…第３歯車
２９…磁性部材
３０…磁性部材
３１…第１ＭＲ素子

Claims

ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する操舵軸と、
上記操舵軸の周囲を囲うハウジングと、
上記ハウジング内に回転自在に設けられ、上記操舵軸を包囲するように環状に形成された本体部と該本体部の外周側に形成された複数の歯とを備え、その内周面が上記操舵軸の外周面と径方向に所定距離離間するように形成された第１歯車と、
上記ハウジングに回転自在に設けられ、その径方向にＮ極およびＳ極が着磁された磁性部材と上記第１歯車の歯と噛合するようにその外周側に形成された複数の歯とを有する第２歯車と、
上記ハウジングに回転自在に設けられ、その径方向にＮ極およびＳ極が着磁された磁性部材と上記第１歯車または上記第２歯車の歯と噛合し且つ上記第２歯車と互いに割り切れない所定の減速比を有するようにその外周側に形成された複数の歯とを有する第３歯車と、
上記第２歯車の磁性部材の発生する磁界の変化を抵抗素子の抵抗値の変化として検出することによって上記第２歯車の回転角である第１回転角を検出する第１ＭＲ素子と、
上記第３歯車の磁性部材の発生する磁界の変化を抵抗素子の抵抗値の変化として検出することによって上記第３歯車の回転角である第２回転角を検出する第２ＭＲ素子と、
合成ゴム材料または合成樹脂材料によって形成され、上記操舵軸の外周面と上記第１歯車の本体部の内周面との間に圧縮変形可能に介装された弾性部材と、
を備え、
上記ハウジングは、上記第１歯車の本体部との間に所定の径方向隙間を隔てて設けられ上記第１歯車を回転自在に支持する支持部を有し、上記本体部と上記支持部との間の隙間寸法が上記第１歯車と上記第２歯車との間に形成されるバックラッシュよりも小さくなるように設定され、
上記第１回転角と上記第２回転角の組み合わせによって、上記ステアリングホールの中立位置からの回転量である操舵絶対角が求められることを特徴とする操舵角センサ。
請求項１に記載の操舵角センサにおいて、
上記弾性部材は、上記操舵軸と上記第１歯車の両方と弾接し、該弾接により発生する摩擦抵抗をもって上記操舵軸の回転を上記第１歯車へと伝達するように構成されることを特徴とする操舵角センサ。
請求項２に記載の操舵角センサにおいて、
上記弾性部材は、上記第１歯車と上記第２歯車との噛み合いにより発生する摩擦抵抗よりも大きな摩擦抵抗をもって上記操舵軸の回転を上記第１歯車へと伝達するように構成されることを特徴とする操舵角センサ。
ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する操舵軸と、該操舵軸の回転に伴い転舵輪を転舵させるラックバーとから構成される操舵機構と、
上記操舵機構に操舵アシストトルクを付与する電動モータと、
上記ステアリングホイールの中立位置からの回転量である操舵絶対角を検出する操舵角センサと、
上記操舵角センサからの情報に基づき上記電動モータを駆動制御する制御部と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、
上記操舵角センサは、
上記操舵軸の周囲を囲うハウジングと、
上記ハウジング内に回転自在に設けられ、上記操舵軸を包囲するように環状に形成された本体部と該本体部の外周側に形成された複数の歯とを備え、その内周面が上記操舵軸の外周面と径方向に所定距離離間するように形成された第１歯車と、
上記ハウジングに回転自在に設けられ、その径方向にＮ極およびＳ極が着磁された磁性部材と上記第１歯車の歯と噛合するようにその外周側に形成された複数の歯とを有する第２歯車と、
上記ハウジングに回転自在に設けられ、その径方向にＮ極およびＳ極が着磁された磁性部材と上記第１歯車または上記第２歯車の歯と噛合し且つ上記第２歯車と互いに割り切れない所定の減速比を有するようにその外周側に形成された複数の歯とを有する第３歯車と、
上記第２歯車の磁性部材の発生する磁界の変化を抵抗素子の抵抗値の変化として検出することによって上記第２歯車の回転角である第１回転角を検出する第１ＭＲ素子と、
上記第３歯車の磁性部材の発生する磁界の変化を抵抗素子の抵抗値の変化として検出することによって上記第３歯車の回転角である第２回転角を検出する第２ＭＲ素子と、
合成ゴム材料または合成樹脂材料によって形成され、上記操舵軸の外周面と上記第１歯車の本体部の内周面との間に圧縮変形可能に介装された弾性部材と、
を備え、
上記ハウジングは、上記第１歯車の本体部との間に所定の径方向隙間を隔てて設けられ上記第１歯車を回転自在に支持する支持部を有し、上記本体部と上記支持部との間の隙間寸法が上記第１歯車と上記第２歯車との間に形成されるバックラッシュよりも小さくなるように設定され、
上記第１回転角と上記第２回転角の組み合わせによって、上記操舵絶対角を検出するように構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。