JP2024063348A

JP2024063348A - 操舵装置

Info

Publication number: JP2024063348A
Application number: JP2022171217A
Authority: JP
Inventors: 篤志生田; 茂雄篠原; 彰伸中村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2024-05-13

Abstract

【課題】ステータと集磁ヨークとの軸方向距離が変化しにくいトルクセンサを備える操舵装置を提供すること。【解決手段】操舵装置８０は、第１段差部２１０を有するハウジング２００と、第２段差部２２０および第３段差部２３０を有するシャフト３００と、第１軸受７０と、第２軸受７７と、シャフト３００に固定されるカバー１３０と、シャフト３００に固定されるステータ５０と、ハウジング２００に固定される集磁ヨーク４３とを含むトルクセンサ１０と、を備える。シャフト３００をハウジング２００に組み付けた状態で、シャフト３００において、第１軸受７０の内周側に位置する部位と第２軸受７７の内周側に位置する部位との間の領域には、Ｄ方向に縮む圧縮力Ｐ１、Ｐ２が作用する。【選択図】図１３

Description

本開示は、操舵装置に関する。

操舵装置は、ハウジングと、ハウジングの内側に配置され且つ軸方向に延びるシャフトと、シャフトに固定されるステータとハウジングに固定される集磁ヨークとを含むトルクセンサと、を備える。ステータは、フランジ部を有し、当該フランジ部は、集磁ヨークに対して、軸方向に隙間をおいて重なる。シャフトは、スタブシャフトと、ピニオン軸と、トーションバーとを備え、トーションバーを介してスタブシャフトとピニオン軸とが連結される。トルクセンサは、スタブシャフトとピニオン軸との相対的なねじれ角度を検出する。ＥＣＵは、トルクセンサで検出されたねじれ角度を、トーションバーのばね定数に基づいてトルクに換算する。

特開２０１６－１７９７６０号公報

特許文献１では、複数の軸受を介してシャフトがハウジングに対して回転可能に支持されるが、複数の軸受のうち軸方向の外力を受ける軸受は１つのみである。このため、シャフトを軸方向で支持する剛性が低く、シャフトに対して軸方向の外力が入力された時にシャフトが軸方向に変位しやすくなる。よって、シャフトに固定されるステータとハウジングに固定される集磁ヨークとの軸方向の距離が変化しやすいため、特許文献１の操舵装置では、トルクセンサの出力特性にバラツキが生じ、安定した検出トルクを得にくい可能性がある。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ステータと集磁ヨークとの軸方向の距離が変化しにくいトルクセンサを備える操舵装置を提供することを目的とする。

本開示の操舵装置は、第１方向に延びる内面を有し、当該内面は、第１内面部と当該第１内面部よりも小さい内径を有する第２内面部と前記第１内面部と前記第２内面部とを接続する接続部とを有し且つ第１方向の一方側に位置する第１段差部を備えるハウジングと、前記ハウジングの内側に配置されて第１方向に沿った軸方向に延び、且つ、外周面に、第１方向において前記第１段差部に対応する第２段差部と当該第２段差部に対して第１方向の他方側に位置する第３段差部と、を有するシャフトと、前記ハウジングの前記第１段差部と前記シャフトの前記第２段差部とに組み付けられ且つ前記シャフトを前記ハウジングに対して回転可能に支持する第１軸受と、前記シャフトの前記第３段差部と前記ハウジングの部位のうち第１方向において当該第３段差部に対応する部位とに組み付けられ且つ前記シャフトを前記ハウジングに対して回転可能に支持する第２軸受と、前記第２軸受に対して第１方向の他方側に位置し前記ハウジングに固定され且つ前記第２軸受が軸方向に移動することを阻止する固定部材と、前記シャフトの径方向外側に突出するフランジ部を有し且つ前記シャフトに固定されるステータと、前記ハウジングに固定され且つ第１方向に隙間をおいて前記ステータの前記フランジ部と重なる集磁ヨークと、を含むトルクセンサと、を備え、前記シャフトの前記第２段差部は、第１外周面部と当該第１外周面部よりも大きい外径を有する第２外周面部と前記第１外周面部と前記第２外周面部とを接続する接続部とを有し、前記シャフトの前記第３段差部は、第３外周面部と当該第３外周面部よりも大きい外径を有する第４外周面部と前記第３外周面部と前記第４外周面部とを接続する接続部とを有し、前記トルクセンサは、前記第１軸受よりも第１方向の一方側または前記第２軸受よりも第１方向の他方側に配置され、前記シャフトを前記ハウジングに組み付けた状態で、前記シャフトにおいて、前記第１軸受の内周側に位置する部位と前記第２軸受の内周側に位置する部位との間の領域には、第１方向に縮む圧縮力が作用する。

前述したように、特許文献１では、複数の軸受を介してシャフトがハウジングに対して回転可能に支持されているものの、軸方向の外力を受ける軸受は１つのみであるため、シャフトを軸方向で支持する剛性が低く、軸方向の外力が入力された時にシャフトが軸方向に変位し、シャフトに固定されるステータとハウジングに固定される集磁ヨークとの軸方向の距離が変化しやすい。

これに対して、本開示では、第１軸受および第２軸受がシャフトとハウジングとに組み付けられ、軸方向の外力に対しシャフトを２つの軸受で支持するため、特許文献１よりもシャフトを軸方向で支持する剛性が大きい。また、本開示では、シャフトに対して軸方向（第１方向）に圧縮力が作用しているため、シャフトの軸方向の剛性が特許文献１よりも大きい。以上より、特許文献１のように、シャフトに対して軸方向に圧縮力が作用しておらず、且つ、１つの軸受でシャフトの軸方向の支持を行う場合と比較すると、本開示のシャフトの方が、シャフトの回転時における軸方向の変位がより抑制されて軸方向に移動しにくくなる。ここで、トルクセンサにおけるステータは、シャフトに固定され、集磁ヨークはハウジングに固定される。従って、本開示の方が特許文献１よりも、シャフトの軸方向の変位が抑制され、ステータのフランジ部と集磁ヨークとの軸方向の距離が変化しにくくなり、トルクセンサでより安定した検出トルクを検出することができる。

望ましい形態として、前記第１軸受は前記第２段差部の前記接続部に対して第１方向の一方側に位置し、前記第２軸受は前記第３段差部の前記接続部に対して第１方向の他方側に位置しており、前記シャフトを前記ハウジングに組み付ける前の状態において、前記第１軸受の第１方向の高さを第１距離とし、前記第２軸受の第１方向の高さを第２距離とし、前記シャフトにおける前記第２段差部の前記接続部と前記第３段差部の前記接続部との第１方向に沿った距離を第３距離とし、前記ハウジングにおける前記第１段差部の前記接続部と前記ハウジングに固定される前記固定部材の位置との第１方向に沿った距離を第４距離とした場合、前記第１距離と前記第２距離と前記第３距離との合計距離は、前記第４距離よりも大きい。

シャフトをハウジングに組み付ける前の状態においては、第１距離と第２距離と第３距離との合計距離は、第４距離よりも大きい。これに対して、シャフトをハウジングに組み付けた後の状態においては、第１距離と第２距離と第３距離との合計距離に相当する距離は、第４距離に相当する距離と同一である。

即ち、シャフトをハウジングに組み付けることにより、シャフトには、第１方向に縮む圧縮力が作用し、シャフトは、無負荷状態よりも第１方向に縮んで弾性変形する。これに対して、ハウジングには、引張力が作用し、無負荷状態よりも第１方向に延びて弾性変形する。このように、上記の寸法関係の構成部品で操舵装置を組み立てれば、シャフトに対して第１方向に縮む圧縮力が作用し、ハウジングには、第１方向に延びる引張力が作用することにより、第１軸受および第２軸受のそれぞれにおける内輪、外輪および転動体等の構成部品が軸方向の外力を受けることで、当該外力の入力時におけるシャフトの軸方向の変位がより抑制され、シャフトが軸方向に移動しにくくなる。

本開示の操舵装置は、第１方向に延びる内面を有し、当該内面は、第１内面部と当該第１内面部よりも小さい内径を有する第２内面部と前記第１内面部と前記第２内面部とを接続する接続部とを有し且つ第１方向の一方側に位置する第１段差部を備えるハウジングと、前記ハウジングの内側に配置されて第１方向に沿った軸方向に延び、且つ、外周面に、第１方向において前記第１段差部に対応する第２段差部と当該第２段差部に対して第１方向の他方側に位置する第３段差部と、を有するシャフトと、前記ハウジングの前記第１段差部と前記シャフトの前記第２段差部とに組み付けられ且つ前記シャフトを前記ハウジングに対して回転可能に支持する第１軸受と、前記シャフトの前記第３段差部と前記ハウジングの部位のうち第１方向において当該第３段差部に対応する部位とに組み付けられ且つ前記シャフトを前記ハウジングに対して回転可能に支持する第２軸受と、前記第２軸受に対して第１方向の他方側に位置し前記ハウジングに固定され且つ前記第２軸受が軸方向に移動することを阻止する固定部材と、前記シャフトの径方向外側に突出するフランジ部を有し且つ前記シャフトに固定されるステータと、前記ハウジングに固定され且つ第１方向に隙間をおいて前記ステータの前記フランジ部と重なる集磁ヨークと、を含むトルクセンサと、を備え、前記シャフトの前記第２段差部は、第１外周面部と当該第１外周面部よりも大きい外径を有する第２外周面部と前記第１外周面部と前記第２外周面部とを接続する接続部とを有し、前記シャフトの前記第３段差部は、第３外周面部と当該第３外周面部よりも大きい外径を有する第４外周面部と前記第３外周面部と前記第４外周面部とを接続する接続部とを有し、前記トルクセンサは、前記第１軸受よりも第１方向の一方側または前記第２軸受よりも第１方向の他方側に配置され、前記第１軸受は前記第２段差部の前記接続部に対して第１方向の一方側に位置し、前記第２軸受は前記第３段差部の前記接続部に対して第１方向の他方側に位置しており、前記シャフトを前記ハウジングに組み付ける前の状態において、前記第１軸受の第１方向の高さを第１距離とし、前記第２軸受の第１方向の高さを第２距離とし、前記シャフトにおける前記第２段差部の前記接続部と前記第３段差部の前記接続部との第１方向に沿った距離を第３距離とし、前記ハウジングにおける前記第１段差部の前記接続部と前記ハウジングに固定される前記固定部材の位置との第１方向に沿った距離を第４距離とした場合、前記第１距離と前記第２距離と前記第３距離との合計距離は、前記第４距離よりも大きい。

このように、上記の寸法関係の構成部品で操舵装置を組み立てれば、シャフトに対して第１方向に縮む圧縮力が作用し、ハウジングには、第１方向に延びる引張力が作用することにより、第１軸受および第２軸受のそれぞれにおける内輪、外輪および転動体等の構成部品が軸方向の外力を受けることで、当該外力の入力時におけるシャフトの軸方向の変位がより抑制され、シャフトが軸方向に移動しにくくなる。

望ましい形態として、前記第１軸受および前記第２軸受は、内輪と外輪と転動体とをそれぞれ備え、前記第１軸受の前記外輪における第１方向の一方側の端面は、前記第１段差部の前記接続部に当接し、前記第１軸受の前記内輪における第１方向の他方側の端面は、前記第２段差部の前記接続部に当接し、前記第２軸受の前記内輪における第１方向の一方側の端面は、前記第３段差部の前記接続部に当接し、前記第２軸受の前記外輪における第１方向の他方側の端面は、前記固定部材に当接する。

従って、固定部材をハウジング端部の内周側に締結すると、固定部材が第２軸受を介してシャフトを第１方向の一方側に押圧するが、シャフトは、第１軸受の反力によって第１方向の他方側にも押圧される。よって、シャフトには、第１方向の圧縮力が作用する。また、ハウジングには、固定部材の締結による引張力が第１方向の他方側に向けて作用し、第１軸受がハウジングを第１方向の一方側に押すため、ハウジングには、引張力が第１方向の一方側に向けて作用する。このように、ハウジングには、第１方向の引張力が作用する。以上より、本開示では、シャフトには、第１方向の圧縮力が作用し、ハウジングには、第１方向の引張力が作用する。

望ましい形態として、前記第１軸受は、前記シャフトにしまり嵌めの状態で取り付けられ、前記第２軸受は、前記シャフトにすきま嵌めの状態で取り付けられる。従って、例えば、シャフトに第１軸受を圧入した状態でハウジングに挿入したのち、シャフトの第１方向の他方側の端部に第２軸受を取り付けることにより、シャフトをハウジングに組み付けることができる。

望ましい形態として、前記ハウジングの内面には、第１方向において前記第３段差部に対応する第４段差部が設けられ、当該第４段差部は、前記第２軸受の外周側に位置する第４内面部と当該第４内面部に対して第１方向の他方側に位置し且つ前記第４内面部よりも大きい内径を有する第３内面部と前記第３内面部と前記第４内面部とを接続する接続部とを備え、前記第３内面部には雌ねじ部が設けられ、前記固定部材は、外周に、前記雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が設けられる締結部材であり、前記締結部材は、前記第２軸受の前記外輪と前記接続部とに当接する。このように、固定部材が、第２軸受の外輪と接続部との双方に当接するため、固定部材の締めすぎによる外輪への過度な押圧を抑制することができる。

望ましい形態として、前記ハウジングは、第１ハウジングと、当該第１ハウジングに対して第１方向の一方側に隣接し且つ当該第１ハウジングに取り付けられる第２ハウジングと、を含み、前記シャフトは、前記第１ハウジングに対して、前記第１軸受および前記第２軸受を介して回転可能に支持され、前記集磁ヨークは、前記第２ハウジングに固定され、前記第１段差部の前記接続部は、前記第２ハウジングにおける第１方向の他方側の端面であり、前記接続部が、前記第１軸受の前記外輪の前記端面を押圧している。このように、集磁ヨークが固定された第２ハウジングで第１軸受の外輪を押圧することにより、第１軸受を予圧すると共に、ステータに対する集磁ヨークの軸方向の位置決めをより正確に行うことができる。

望ましい形態として、前記締結部材は、前記第２軸受の前記外輪と前記接続部とに当接する厚肉部と、当該厚肉部の内周側に設けられ且つ第１方向の厚さが前記厚肉部よりも薄い薄肉部とを備え、前記薄肉部における第１方向の他方側の端面は、前記厚肉部における第１方向の他方側の端面よりも第１方向の一方側に位置する。従って、固定部材の第１方向の厚みをより薄くすることができ、ひいては操舵装置をより小型化することが可能となる。

望ましい形態として、前記締結部材における第１方向の他方側の面に、第１方向の一方側に凹み且つ工具の先端部が嵌合可能な凹部が設けられ、当該凹部に対応する部位が前記薄肉部となる。従って、例えば六角レンチ等の工具を凹部に嵌合して回転させることにより、固定部材をハウジング端部に取り付ける作業が容易になる。

望ましい形態として、前記第４段差部の前記接続部には、第１方向の一方側に凹む凹溝が設けられ、当該凹溝にはシール部材が嵌合される。従って、固定部材とハウジング端部との合わせ部分から水や粉塵等が侵入することが抑制される。

望ましい形態として、前記締結部材の外周には、径方向内側に凹む凹溝が設けられ、当該凹溝にはシール部材が収容される。従って、固定部材とハウジング端部との合わせ部分から水や粉塵等が侵入することが抑制される。

本開示によれば、ステータと集磁ヨークとの軸方向距離が変化しにくいトルクセンサを備える操舵装置を提供することができる。

図１は、実施形態の操舵装置を説明するための模式図である。図２は、実施形態に係る操舵装置の要部斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図４は、図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。図５は、トルクセンサの模式図である。図６は、図３のトルクセンサ周りの拡大部である。図７は、図３のカバー周りの拡大部である。図８は、操舵装置を組み立てる工程の一部を示す模式図である。図９は、操舵装置を組み立てる工程の一部を示す模式図である。図１０は、操舵装置を組み立てる工程の一部を示す模式図である。図１１は、操舵装置を組み立てる工程の一部を示す模式図である。図１２は、操舵装置を組み立てる工程の一部を示す模式図である。図１３は、操舵装置の構成部品に作用する力を概略的に示す模式図である。図１４は、変形例１に係る操舵装置のカバー周りの拡大部である。図１５は、変形例２に係る操舵装置のカバー周りの拡大部である。図１６は、変形例３に係る操舵装置のカバー周りの拡大部である。

以下、本開示につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

［実施形態］
まず、本発明の実施形態を説明する。図１は、実施形態の操舵装置８０を説明するための模式図である。図２は、実施形態に係る操舵装置８０の要部斜視図である。なお、図２は、ラックバー８８ｂを図示するため電動モータ１０２と第２ピニオン軸８８ｃの図示は省略している。図１に示すように、操舵装置８０は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、ユニバーサルジョイント８４と、インタミシャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、スタブシャフト８７と、ステアリングギア８８と、タイロッド８９とを備える。また、操舵装置８０は、制御装置（以下、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）という。）１００と、トルクセンサ１０と、電動モータ１０２を備える。車速センサ１０１は、車両に備えられ、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）通信により車速信号ＶをＥＣＵ１００に出力する。

ステアリングシャフト８２は、一方の端部でステアリングホイール８１に連結され、他方の端部でユニバーサルジョイント８４に連結される。インタミシャフト８５は、一方の端部でユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部でユニバーサルジョイント８６に連結される。スタブシャフト８７は、一方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結され、他方の端部が、トーションバー８７ａ（図４参照）を介して第１ピニオン軸８８ａに連結される。トルクセンサ１０は、スタブシャフト８７に取り付けられる。

詳しくは、第１ピニオン軸８８ａは、スタブシャフト８７に連結される側の反対側の端部に、後述するギア８８ａｇ（図３参照）が形成される軸状の部材である。ギア８８ａｇは、ラックバー８８ｂと噛み合う（図３参照）。スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとは、トーションバー８７ａ（図３参照）を介して連結されている。トーションバー８７ａは、一端がスタブシャフト８７に連結され、他端が第１ピニオン軸８８ａに連結され、トーションバー８７ａは、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとの間で回転トルクを伝達する。

トルクセンサ１０は、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとの間で伝達される回転トルクを検出する。即ち、トーションバー８７ａを介して連結されるスタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとは、トルクセンサ１０によってトルクを検出する際における検出対象のシャフトになっている。

ステアリングギア８８は、第１ピニオン軸８８ａと、ラックバー８８ｂと、第２ピニオン軸８８ｃとを備える。第１ピニオン軸８８ａは、トーションバー８７ａを介してスタブシャフト８７に連結される。ラックバー８８ｂは、ラック歯８８ｂｇ（図３参照）が第１ピニオン軸８８ａのギア８８ａｇ（図３参照）に噛み合う。また、ラックバー８８ｂは、第１ピニオン軸８８ａとは異なる位置で第２ピニオン軸８８ｃに噛み合う。

第２ピニオン軸８８ｃには、図示しないウォーム減速装置を介して、電動モータ１０２が連結されている。第２ピニオン軸８８ｃは、電動モータ１０２から伝達される駆動力により回転する。電動モータ１０２は、図示しないウォーム減速装置を介して、第２ピニオン軸８８ｃを回転させる。電動モータ１０２は、例えばブラシレスモータであるが、ブラシ（摺動子）及びコンミテータ（整流子）を備えるモータであってもよい。

ステアリングギア８８は、第１ピニオン軸８８ａや第２ピニオン軸８８ｃに伝達された回転運動を、ラックハウジング９０の内側に配置されるラックバー８８ｂで直進運動に変換する。本実施形態に係る操舵装置８０は、ラックバー８８ｂが第１ピニオン軸８８ａや第２ピニオン軸８８ｃから伝達される回転運動により直進運動を行うデュアルピニオンアシスト方式である。タイロッド８９は、ラックバー８８ｂに連結される。すなわち、操舵装置８０は、ラックアンドピニオン式の電動パワーステアリング装置である。

トルクセンサ１０は、ステアリングホイール８１を介してステアリングシャフト８２に伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ１０１は、操舵装置８０が搭載される車両の走行速度（車速）を検出する。電動モータ１０２と、トルクセンサ１０と、車速センサ１０１とがＥＣＵ１００に、電気的に接続される。

ＥＣＵ１００は、電動モータ１０２の動作を制御する。また、ＥＣＵ１００は、トルクセンサ１０及び車速センサ１０１のそれぞれから信号を取得する。すなわち、ＥＣＵ１００は、トルクセンサ１０から操舵トルクＴを取得し、かつ車速センサ１０１から車両の車速信号Ｖを取得する。ＥＣＵ１００は、イグニッションスイッチ１０３がオンの状態で、電源装置（例えば車載のバッテリ）１０４から電力が供給される。ＥＣＵ１００は、操舵トルクＴと車速信号Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、その算出された補助操舵指令値に基づいて電動モータ１０２へ供給する電力値Ｘを調節する。ＥＣＵ１００は、電動モータ１０２から誘起電圧の情報又は電動モータ１０２に設けられたレゾルバ等の回転検出装置から出力される情報を動作情報Ｙとして取得する。

ステアリングホイール８１に入力された操作者（運転者）の操舵力は、第１ピニオン軸８８ａに伝達される。第１ピニオン軸８８ａに伝達された操舵力は、ステアリングギア８８を介してタイロッド８９に伝達され、車輪を変位させる。

また、ステアリングホイール８１に入力された操作者の操舵力は、ステアリングホイール８１から第１ピニオン軸８８ａまでの操舵力の伝達経路に配置されるトルクセンサ１０に伝わる。このとき、ＥＣＵ１００は、操舵トルクＴをトルクセンサ１０から取得し、かつ車速信号Ｖを車速センサ１０１から取得する。そして、ＥＣＵ１００は、電動モータ１０２の動作を制御する。電動モータ１０２が作り出した補助操舵トルクは、第２ピニオン軸８８ｃに伝達される。

第２ピニオン軸８８ｃに伝達された補助操舵トルクは、ステアリングギア８８を介してタイロッド８９に伝達され、車輪を変位させる。すなわち、操舵装置８０は、第１ピニオン軸８８ａを介してラックバー８８ｂに伝達された操作者の操舵力に加え、第２ピニオン軸８８ｃを介してラックバー８８ｂに伝達された電動モータ１０２の補助操舵トルクも用いて車輪を変位させる。

図１に示すように、操舵装置８０は、第２ピニオン軸８８ｃにアシスト力が付与されるデュアルピニオン方式であるがこれに限定されない。操舵装置８０は、例えば、ステアリングシャフト８２にアシスト力が付与されるコラムアシスト方式や、第１ピニオン軸８８ａにアシスト力が付与されるシングルピニオンアシスト方式の電動パワーステアリング装置でもよい。また、ボールねじによりラックバー８８ｂにアシスト力を付与するボールねじ式など、ピニオンを介さずにラックバー８８ｂにアシスト力を付与する種類のラックアシスト式の電動パワーステアリング装置でもよい。

図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図４は、図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。図５は、トルクセンサの模式図である。図６は、図３のトルクセンサ周りの拡大部である。図７は、図３のカバー周りの拡大部である。

なお、以下の説明では、スタブシャフト８７や第１ピニオン軸８８ａの軸方向（Ｄ方向）を、トルクセンサ１０においても軸方向（Ｄ方向）として説明する。即ち、スタブシャフト８７、第１ピニオン軸８８ａ、トルクセンサ１０は、全て、同一の中心軸ＡＸを有する。また、軸方向（Ｄ方向）において、他方側（Ｄ２側）は、第１ピニオン軸８８ａ側であり、一方側（Ｄ１側）は、スタブシャフト８７側である。つまり、第１ピニオン軸８８ａは、スタブシャフト８７に対して軸方向の他方側（Ｄ２側）に位置する。軸方向（Ｄ方向）は、第１方向とも称され、軸方向の一方側（Ｄ１側）は第１方向の一方側、および、軸方向の他方側（Ｄ２側）は第１方向の他方側とも称される。

なお、同様に、スタブシャフト８７や第１ピニオン軸８８ａにおける中心軸ＡＸの軸回りの周方向を、トルクセンサ１０においても周方向として説明し、スタブシャフト８７や第１ピニオン軸８８ａの中心軸ＡＸを中心とする径方向を、トルクセンサ１０においても径方向として説明する。

本実施形態に係るシャフト３００は、スタブシャフト８７と、トーションバー８７ａと、第１ピニオン軸８８ａと、を備える。スタブシャフト（シャフト）８７におけるトーションバー（シャフト）８７ａとの嵌合部、および、第１ピニオン軸（シャフト）８８ａの外周側には、ハウジング２００が配置されている。ハウジング２００は、第１ハウジング２０と、第２ハウジング３０と、を備える。第１ハウジング２０は、ハウジング２００における軸方向（Ｄ方向）の他方側（Ｄ２側）に配置され、第２ハウジング３０は、第１ハウジング２０における軸方向の一方側（Ｄ１側）に配置される。即ち、第１ハウジング２０は、主に第１ピニオン軸８８ａを収容する。

第２ハウジング３０は、主にスタブシャフト８７とトーションバー８７ａとの嵌合部およびトルクセンサ１０を収容する。第１ハウジング２０は、軸方向の一方側（Ｄ１側）の端部にフランジ２１を備える。フランジ２１は、径方向外側に拡径する。フランジ２１には、Ｄ方向に貫通する雌ねじ部２１ａが設けられる。第２ハウジング３０は、軸方向の他方側（Ｄ２側）の端部にフランジ３１を備える。フランジ３１は、Ｄ方向に貫通孔３１ａが貫通する。フランジ３１は、径方向外側に拡径する。貫通孔３１ａと雌ねじ部２１ａとは貫通して設けられ、取付けボルト３７によってフランジ２１とフランジ３１とを結合する。具体的には、取付けボルト３７の雄ねじ部３７ａは、雌ねじ部２１ａに噛み合っている。また、第２ハウジング３０は、Ｄ２側に突出する環状のインロー凸部３２を有する。インロー凸部３２は、環状のインロー凹部２２に嵌合する。

第１ハウジング２０と第２ハウジング３０は、車体に対して回転不可の状態で取り付けられ、軸受７５、第１軸受７０および第２軸受７７によって、スタブシャフト８７や第１ピニオン軸８８ａを回転可能に支持する。なお、本実施形態では、第１軸受７０および第２軸受７７は、深溝玉軸受を図示しているが、アンギュラ玉軸受を適用してもよい。また、図３等において、第１軸受７０の転動体７０ｃの中心付近、または、第２軸受７７の転動体７７ｃの中心付近を通って斜め４５度の方向に延びる斜めの直線が図示されているが、これは、第１軸受７０、第２軸受７７が予圧されていることを示している。

即ち、第１ピニオン軸８８ａは、第１ハウジング２０に回転可能に支持され、スタブシャフト８７は、第２ハウジング３０に回転可能に支持される。よって、トーションバー８７ａを介して連結される第１ピニオン軸８８ａとスタブシャフト８７とは、一体となって第１ハウジング２０と第２ハウジング３０とに回転可能に支持される。

また、スタブシャフト８７と第２ハウジング３０との間には、シール部材７６が配置されている。シール部材７６は、軸方向において軸受７５に対して第１ピニオン軸８８ａが位置する側の反対側の位置で、スタブシャフト８７と第２ハウジング３０との間に配置されている。シール部材７６は、第２ハウジング３０の上側から水等が第２ハウジング３０内に入り込むことを抑制する。

第１ピニオン軸８８ａは、軸方向（第１方向、Ｄ方向）に延びる。第１ピニオン軸８８ａは、軸方向に沿って、大径部８８ａａと、ギア８８ａｇと、小径部８８ａｂと、を備える。

大径部８８ａａの外周側には、第１軸受７０が組み付けられる。第１軸受７０は、内輪７０ａと、外輪７０ｂと、転動体７０ｃと、を有する。詳細には、図６に示すように、大径部８８ａａの外周面には、第２段差部２２０が設けられる。第２段差部２２０は、第１外周面部２２１と、第２外周面部２２２と、接続部２２３と、を有する。第２外周面部２２２は、第１外周面部２２１よりも大きい外径を有する。接続部２２３は、第１外周面部２２１と第２外周面部２２２とを接続する。接続部２２３は、中心軸ＡＸに直交する平面部である。接続部２２３は、第１軸受７０の内輪７０ａにおけるＤ２側の端面と当接する。第１外周面部２２１は、第１軸受７０の内輪７０ａにおける内周面と当接する。換言すると、第１軸受７０は、第１外周面部２２１にしまり嵌めの状態で嵌合される。

図６に示すように、第１ハウジング２０と第２ハウジング３０との境界部の内面は、第１段差部２１０を有する。第１段差部２１０は、軸方向において第２段差部２２０と対応する。第１段差部２１０は、第１内面部２１１と、第２内面部２１２と、接続部２１３と、を有する。第２内面部２１２は、第１内面部２１１よりも小さい内径を有する。接続部２１３は、第１内面部２１１と第２内面部２１２とを接続する。接続部２１３は、中心軸ＡＸに直交する平面部である。第１内面部２１１は、第１ハウジング２０のフランジ２１の内面である。第２内面部２１２は、第２ハウジング３０のインロー凸部３２の内面である。第１内面部２１１は、外輪７０ｂの外周面との間に間隙１１１を有する。接続部２１３は、外輪７０ｂにおけるＤ１側の端面と当接する。なお、フランジ２１には、第１内面部２１１のＤ２側の端から径方向内側に延びる端面２６０が設けられる。端面２６０は、外輪７０ｂにおけるＤ２側の端面との間に間隙１１２を有する。

ギア８８ａｇは、ラックバー８８ｂのラック歯８８ｂｇと噛み合う。第１ハウジング２０の部位のうち、ギア８８ａｇの径方向外側には、ハウジング本体２３が配置される。また、ハウジング本体２３には、ラックバー８８ｂにおける第１ピニオン軸８８ａのギア８８ａｇに噛み合う側の反対側の位置に、筒部２６が設けられる。筒部２６には、押圧部材９１と、ばね９２と、封止部材９３とが収容されている。押圧部材９１は、ラックバー８８ｂにおける第１ピニオン軸８８ａが位置する側の反対側から、ラックバー８８ｂに当接している。封止部材９３は、筒部２６の開口部に配置されて開口部を封止している。

ばね９２は、圧縮ばねからなり、封止部材９３と押圧部材９１との間で押し縮められた状態で封止部材９３と押圧部材９１との間に配置されている。このため、押圧部材９１は、ばね９２からの付勢力によりラックバー８８ｂに押し付けられており、ラックバー８８ｂは、押圧部材９１からの付勢力により、ラック歯８８ｂｇが形成される面が、第１ピニオン軸８８ａのギア８８ａｇに押し付けられている。これにより、ラックバー８８ｂは、ラック歯８８ｂｇが第１ピニオン軸８８ａのギア８８ａｇに対して隙間なく噛み合う状態が維持される。

図７に示すように、第１ピニオン軸８８ａにおいて、ギア８８ａｇのＤ２側には、小径部８８ａｂが隣接して配置される。小径部８８ａｂの外径は、ギア８８ａｇの外径よりも小さい。また、第１ピニオン軸８８ａにおけるＤ２側の端部には、第３段差部２３０が設けられる。第３段差部２３０は、第３外周面部２３１と、第４外周面部２３２と、接続部２３３と、を有する。ギア８８ａｇは、第４外周面部２３２に設けられ、小径部８８ａｂは、第３外周面部２３１である。よって、第４外周面部２３２は、第３外周面部２３１よりも大きい外径を有する。接続部２３３は、第３外周面部２３１と第４外周面部２３２とを接続する。接続部２３３は、中心軸ＡＸに直交する平面部である。なお、第１ハウジング２０には、Ｄ方向において第３段差部２３０に対応する部位に、第４段差部２４０が設けられる。第４段差部２４０は、第３内面部２４１と、第４内面部２４２と、接続部２４３と、を有する。第４内面部２４２は、第３内面部２４１に対してＤ１側に隣接して配置される。第４内面部２４２は、第３内面部２４１よりも小さい内径を有する。接続部２４３は、第３内面部２４１と第４内面部２４２とを接続する。接続部２４３は、中心軸ＡＸに直交する平面部である。また、第４内面部２４２におけるＤ１側の端から径方向内側に向けて平面部２５３が延びており、平面部２５３の径方向内側の端からＤ１側に向けて内面部２５２が設けられる。

第２軸受７７は、内輪７７ａと、外輪７７ｂと、転動体７７ｃと、を有する。内輪７７ａにおけるＤ１側の端面と接続部２３３とは、当接する。内輪７７ａの内周面と小径部８８ａｂ（第３外周面部２３１）との間には、径方向に間隙１１５が設けられる。なお、外輪７７ｂにおけるＤ１側の端面と平面部２５３との間には、軸方向に間隙１１４が設けられる。外輪７７ｂにおける外周面と第４内面部２４２との間には、間隙１１３が設けられる。

図７に示すように、第１ハウジング２０のハウジング端部２４の内周側には、カバー１３０が取り付けられる。カバー１３０は、取付部１３１と、蓋部１３２とを備える。取付部１３１は、中心軸ＡＸの軸回りの周方向に沿って延びる円環状の形状を有する。取付部１３１の外周面には、雄ねじ部１３１ａが設けられる。ここで、第３内面部２４１には、雌ねじ部２４ａが設けられる。換言すると、ハウジング端部２４の内周側には、雌ねじ部２４ａが設けられる。取付部１３１の雄ねじ部１３１ａは、ハウジング端部２４の雌ねじ部２４ａに噛み合う。蓋部１３２は、取付部１３１におけるＤ方向の開口を封止する。また、接続部２４３と、外輪７７ｂにおけるＤ２側の端面とは、カバー１３０の取付部１３１における端面１３１ｂに当接する。

次に、トルクセンサ１０について説明する。図６に示すように、トルクセンサ１０は、第２ハウジング３０内に配置される。トルクセンサ１０は、スタブシャフト８７と、第１ピニオン軸８８ａの大径部８８ａａとに配置されている。スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとは、いずれも中空となる部分を有する軸になっており、一方の軸の端部が、他方の軸の端部から当該軸の内側に入り込んでいる。本実施形態では、スタブシャフト８７が、第１ピニオン軸８８ａの内側に入り込んでいる。

トーションバー８７ａは、スタブシャフト８７の内側から第１ピニオン軸８８ａの内側に亘って配置されており、一端がスタブシャフト８７に連結され、他端が第１ピニオン軸８８ａに連結されている。第１ピニオン軸８８ａのＤ１側の端部には、Ｄ２側に凹む凹部８８ａｊが設けられる。この凹部８８ａｊに、トーションバー８７ａのＤ２側の端部が嵌まることにより、トーションバー８７ａと第１ピニオン軸８８ａとが連結される。つまり、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとは、直接連結されておらず、軸状の部材であるトーションバー８７ａを介して連結されている。このため、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａは相対回転が可能になっており、トーションバー８７ａに捩じれが発生した際には、トーションバー８７ａの捩じれに伴って、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとは相対回転をする。

トルクセンサ１０は、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとの相対回転の角度を検出することにより、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとの間で作用するトルクを検出することが可能になっている。

図５に示すように、トルクセンサ１０は、マグネット５５と、ステータ５０と、集磁ヨーク４３とを有している。マグネット５５とステータ５０とは、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとに分かれてそれぞれ取り付けられている。集磁ヨーク４３は、集磁ヨークアッセンブリ４０に含まれている。集磁ヨークアッセンブリ４０が第２ハウジング３０に固定されている。このように、ステータ５０は、第１ピニオン軸８８ａに固定され、集磁ヨーク４３は、ハウジング２００に固定される。トルクセンサ１０は、トーションバー８７ａが捩じれてスタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとが相対回転をした際における磁束の変化に基づいて、トルクの検出を行うことが可能になっている。

トルクセンサ１０が有するマグネット５５とステータ５０とは、一方がスタブシャフト８７に取り付けられており、他方が第１ピニオン軸８８ａに取り付けられる。本実施形態では、マグネット５５は、スタブシャフト８７に取り付けられており、ステータ５０は、第１ピニオン軸８８ａに取り付けられている。このうち、マグネット５５は、略円筒状の形状で形成されており、複数のＮ極とＳ極とが周方向に交互に配置された多極磁石になっている。

ステータ５０は、フランジ部５１と、ティース部５２とを有している。フランジ部５１は、厚み方向が軸方向となる、円環状の板状の形状で形成されている。ティース部５２は、円環状のフランジ部５１の内周部分からフランジ部５１の軸方向に向かって延出し、板の厚み方向がフランジ部５１の径方向となる向きとなる板状の形状で形成されている。また、ティース部５２は、複数のティース部５２が間隔をあけてフランジ部５１の周方向に並んで配置されている。

このように形成されるステータ５０は、同等の形状で形成される一対のステータ５０である第１ステータ５０ａと第２ステータ５０ｂとを有しており、第１ステータ５０ａと第２ステータ５０ｂとは、それぞれフランジ部５１とティース部５２とを有している。即ち、第１ステータ５０ａは、円環状の第１フランジ部５１ａと複数の第１ティース部５２ａとを有しており、第２ステータ５０ｂは、円環状の第２フランジ部５１ｂと複数の第２ティース部５２ｂとを有している。第１ステータ５０ａと第２ステータ５０ｂとは、双方のフランジ部５１が同軸上に位置し、且つ、フランジ部５１が他方のステータ５０から離れる方向に位置する向きで、いずれも同じ軸に取り付けられ、本実施形態ではいずれも第１ピニオン軸８８ａに取り付けられる。

つまり、第１ステータ５０ａは、第１ティース部５２ａが第１フランジ部５１ａから第２ステータ５０ｂ側に向かって延出する向きで配置される。第２ステータ５０ｂは、第２ティース部５２ｂが第２フランジ部５１ｂから第１ステータ５０ａ側に向かって延出する向きで配置される。その際に、第１ティース部５２ａと第２ティース部５２ｂとは、いずれも複数が間隔をあけて第１フランジ部５１ａや第２フランジ部５１ｂに設けられるため、第１ステータ５０ａと第２ステータ５０ｂとは、周方向において他方のステータ５０のティース部５２が位置しない部分に、自己のステータ５０のティース部５２が位置するように組み合わされる。

スタブシャフト８７に取り付けられるマグネット５５は、このように組み合わされる第１ステータ５０ａと第２ステータ５０ｂとの内側に配置される。また、マグネット５５とステータ５０とは、軸方向がスタブシャフト８７や第１ピニオン軸８８ａの軸方向と一致する向きで配置される。これらのため、マグネット５５とステータ５０とは、マグネット５５の外周面がステータ５０のティース部５２に対して対向する位置関係となる状態で、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとに取り付けられて配置される。マグネット５５とステータ５０とは、これらの位置関係で配置されることにより、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとの間でトーションバー８７ａを介してトルクが伝達されてスタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとが相対的に微小に回転をした際には、マグネット５５とステータ５０との相対的な位置関係が変化することに伴って、マグネット５５からステータ５０に作用する磁束が変化する。

また、ステータ５０の近傍には、集磁ヨークアッセンブリ４０が有する集磁ヨーク４３が配置される。集磁ヨーク４３は、マグネット５５からステータ５０に作用する磁束の変化を検出するための部材になっており、ステータ５０が有するフランジ部５１の近傍に配置される。ステータ５０は、前述のように、第１ステータ５０ａと第２ステータ５０ｂとが一対で設けられている。これに対応して集磁ヨーク４３も、第１集磁ヨーク４３ａと第２集磁ヨーク４３ｂとが一対で設けられている。即ち、集磁ヨーク４３は、第１ステータ５０ａが有する第１フランジ部５１ａの近傍には第１集磁ヨーク４３ａが配置され、第２ステータ５０ｂが有する第２フランジ部５１ｂの近傍には第２集磁ヨーク４３ｂが配置されている。

一対の集磁ヨーク４３は、ステータ５０が有する２箇所のフランジ部５１同士の間に位置しており、軸方向において隙間を有してステータ５０のフランジ部５１と重なっている。つまり、第１集磁ヨーク４３ａは、第１フランジ部５１ａにおける第２フランジ部５１ｂ側に対向する。第２集磁ヨーク４３ｂは、第２フランジ部５１ｂにおける第１フランジ部５１ａ側に対向する。このように、フランジ部５１の近傍に集磁ヨーク４３が位置することにより、集磁ヨーク４３は、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとが相対的に微小に回転をした際における、マグネット５５からステータ５０に作用する磁束が変化を検出することが可能になっている。

さらに、２つの集磁ヨーク４３の間には、ホールＩＣ４４が配置されている。ホールＩＣ４４は、集磁ヨーク４３におけるステータ５０のフランジ部５１の近傍に位置する部分から離れた位置で、集磁ヨーク４３同士の間に配置されている。ホールＩＣ４４は、２つの集磁ヨーク４３に作用する磁束密度の変化を検出し、検出した磁束密度の変化を電気信号に変換して電気信号として出力することが可能になっている。なお、ホールＩＣに代えて、磁気抵抗効果やトンネル磁気抵抗効果を応用した磁気センサを用いることができる。要するに、集磁ヨーク４３の間に生じる磁束密度の変化を、電気信号として出力することができればよい。

次に、操舵装置８０の組立て手順を簡単に説明する。まず、図３に示すトーションバー８７ａを第１ピニオン軸８８ａの凹部８８ａｊに圧入（嵌合）した後、トーションバー８７ａにスタブシャフト８７を挿入する。その後、スタブシャフト８７の回転位置を、回転ストッパ８７ａａ（図９参照）の中立位置に合わせる。回転ストッパ８７ａａは、スタブシャフト８７と第１ピニオン軸８８ａとの相対的な回転方向（周方向）の位置決めを行う。そして、スタブシャフト８７とトーションバー８７ａとの双方に貫通孔１４１を形成する。貫通孔１４１は、後述するピン１４０が挿入可能である。そして、スタブシャフト８７を取り外して、スタブシャフト８７にマグネット５５を圧入する。

こののち、図８に示すように、第１ピニオン軸８８ａに第１軸受７０を圧入した後、第１ピニオン軸８８ａにステータ５０を取り付ける。そして、図９に示すように、スタブシャフト８７をトーションバー８７ａに挿入する。ここで、図１０に示すように、スタブシャフト８７の貫通孔１４１とトーションバー８７ａの貫通孔１４１との軸心を合わせたのちピン１４０を圧入する。これにより、スタブシャフト８７と、トーションバー８７ａと、第１ピニオン軸８８ａとを含むアセンブリ品が作製される。このアセンブリ品を、図１１に示すように、第１ハウジング２０に挿入する。その後、図１２に示すように、第１ピニオン軸８８ａの小径部８８ａｂ（図７参照）に第２軸受７７を挿入し、第１ハウジング２０のハウジング端部２４の内周側（図７参照）にカバー１３０を組み付ける。これにより、操舵装置８０の組立てが完了する。

次いで、操舵装置８０の構成部品の寸法、当該構成部品に作用する力を説明する。図１３は、操舵装置の構成部品に作用する力を概略的に示す模式図である。

まず、図１３を参照して、構成部品の寸法を説明する。シャフト３００をハウジング２００に組み付ける前の状態における、第１距離Ｈｂ１、第２距離Ｈｂ２、第３距離Ｈs１２、第４距離Ｈｃ１２を以下のように設定する。

第１距離Ｈｂ１は、第１軸受７０のＤ方向の高さである。第２距離Ｈｂ２は、第２軸受７７のＤ方向の高さである。第３距離Ｈｓ１２は、シャフト３００をハウジング２００に組み付ける前の状態で、シャフト３００における第２段差部２２０の接続部２２３（図６参照）と第３段差部２３０の接続部２３３（図７参照）とのＤ方向に沿った距離である。第４距離Ｈｃ１２は、シャフト３００をハウジング２００に組み付ける前の状態で、ハウジング２００における第１段差部２１０の接続部２１３（図６参照）とカバー１３０の端面１３１ｂとのＤ方向に沿った距離である。第１距離Ｈｂ１と第２距離Ｈｂ２と第３距離Ｈｓ１２との合計距離は、第４距離Ｈｃ１２よりも大きい。

次に、操舵装置８０の構成部品に作用する力を説明する。まず、大まかに説明すると、図１３に示すように、第１ピニオン軸８８ａには、Ｄ方向（軸方向、第１方向）に縮む圧縮力Ｐ１、Ｐ２が作用し、第１ハウジング２０には、Ｄ方向に延びる引張力Ｐ３、Ｐ４が作用する。そして、第１軸受７０および第２軸受７７のそれぞれには、Ｄ方向に縮む圧縮力が作用する。以下、詳細に説明する。

カバー１３０の取付部１３１の雄ねじ部１３１ａをハウジング端部２４の雌ねじ部２４ａに締結すると、カバー１３０は、第２軸受７７の外輪７７ｂをＤ１側に押す。これにより、カバー１３０から外輪７７ｂに力Ｐ１０が加えられ、内輪７７ａがシャフト３００の接続部２３３（図７参照）をＤ１側に押す。このため、接続部２３３から内輪７７ａに対して反力として、Ｄ２側へ向かう力Ｐ１１が加えられる。また、内輪７７ａがシャフト３００の接続部２３３をＤ１側に押すことにより、シャフト３００には、圧縮力Ｐ１が作用する。

これにより、シャフト３００はＤ１側に移動しようとするため、接続部２１３（図６参照）が第１軸受７０の内輪７０ａを力Ｐ１２でＤ１側へ押す。第１軸受７０の外輪７０ｂが接続部２１３（図６参照）に当接しているため、接続部２１３から外輪７０ｂに対して、反力としてＤ２側へ力Ｐ１３が作用し、この力Ｐ１３に基づき、シャフト３００には、圧縮力Ｐ２が作用する。このように、シャフト３００には、Ｄ方向の圧縮力Ｐ１、Ｐ２が作用する。また、第１軸受７０には、Ｄ方向に圧縮する方向に力Ｐ１２と力Ｐ１３とが作用する。第２軸受７７には、Ｄ方向に圧縮する方向に力Ｐ１０と力Ｐ１１とが作用する。なお、図７に示すように、外輪７７ｂと平面部２５３との間には、軸方向に間隙１１４が設けられるため、カバー１３０を締結する際に、外輪７７ｂと接続部２４３とが当接せず、カバー１３０の締結によるシャフト３００への力の伝達が阻害されない。

これに対して、第１ハウジング２０におけるＤ２側のハウジング端部２４には、カバー１３０が締結され、第１軸受７０の外輪７０ｂが接続部２１３（図６参照）に当接している。ここで、シャフト３００に圧縮力Ｐ１、Ｐ２が作用すると、その反力として、第１ハウジング２０には、Ｄ方向に延びる引張力Ｐ３、Ｐ４が作用する。

以上説明したように、本実施形態に係る操舵装置８０は、第１内面部２１１と第２内面部２１２と接続部２１３とを有する第１段差部２１０を備えるハウジング２００と、第２段差部２２０および第３段差部２３０を有するシャフト３００と、第１段差部２１０と第２段差部２２０とに組み付けられる第１軸受７０と、第３段差部２３０とハウジング２００における第３段差部２３０に対応する部位とに組み付けられる第２軸受７７と、ハウジング２００に固定され且つ第２軸受７７が軸方向に移動することを阻止するカバー（固定部材）１３０と、シャフト３００に固定されるステータ５０と、ハウジング２００に固定され且つＤ方向（第１方向）に隙間をおいてステータ５０のフランジ部５１と重なる集磁ヨーク４３と、を含むトルクセンサ１０と、を備える。シャフト３００をハウジング２００に組み付けた状態で、シャフト３００において、第１軸受７０の内周側に位置する部位と第２軸受７７の内周側に位置する部位との間の領域には、Ｄ方向に縮む圧縮力が作用する。

前述したように、特許文献１では、複数の軸受を介してシャフトがハウジングに対して回転可能に支持されているものの、軸方向の外力を受ける軸受は１つのみであるため、シャフトの軸方向の剛性が低く、軸方向の外力が入力された時にシャフトが軸方向に変動し、シャフトに固定されるステータとハウジングに固定される集磁ヨークとの軸方向の距離が変化しやすい。

これに対して、本実施形態では、第１軸受７０および第２軸受７７の両方でシャフト３００を軸方向で支持するため、特許文献１よりもシャフト３００の軸方向の支持剛性が大きくなる。また、シャフト３００に対して軸方向に圧縮力が作用しているため、本実施形態のシャフト３００の方が引用文献１のシャフトよりもシャフト３００の軸方向の剛性が大きくなり、シャフト３００に対して軸方向の外力が作用した時の軸方向の変位がより抑制されて軸方向に移動しにくくなる。ここで、トルクセンサ１０におけるステータ５０は、シャフト３００に固定され、集磁ヨーク４３はハウジング２００に固定される。従って、本実施形態の方が、シャフト３００の軸方向の変位が抑制され、ステータ５０のフランジ部５１と集磁ヨーク４３との軸方向の距離が変化しにくくなり、トルクセンサ１０でより安定したトルクを検出することができる。

また、シャフト３００をハウジング２００に組み付ける前の状態において、第１軸受７０のＤ方向の高さを第１距離Ｈｂ１とし、第２軸受７７のＤ方向の高さを第２距離Ｈｂ２とし、第２段差部２２０の接続部２２３と第３段差部２３０の接続部２３３とのＤ方向に沿った距離を第３距離Ｈｓ１２とし、ハウジング２００における第１段差部２１０の接続部２１３とハウジング２００に固定されるカバー１３０の位置とのＤ方向に沿った距離を第４距離Ｈｃ１２とした場合、第１距離Ｈｂ１と第２距離Ｈｂ２と第３距離Ｈｓ１２との合計距離は、第４距離Ｈｃ１２よりも大きい。

シャフト３００をハウジング２００に組み付ける前の状態においては、第１距離Ｈｂ１と第２距離Ｈｂ２と第３距離Ｈｓ１２との合計距離は、第４距離Ｈｃ１２よりも大きい。これに対して、シャフト３００をハウジング２００に組み付けた後の状態においては、第１距離Ｈｂ１と第２距離Ｈｂ２と第３距離Ｈｓ１２との合計距離に相当する距離は、第４距離Ｈｃ１２に相当する距離と同一である。

即ち、シャフト３００をハウジング２００に組み付けることにより、シャフト３００には、Ｄ方向に縮む圧縮力Ｐ１、Ｐ２が作用し、シャフト３００は、無負荷状態よりもＤ方向に縮んで弾性変形する。これに対して、ハウジング２００には、引張力Ｐ３、Ｐ４が作用し、無負荷状態よりもＤ方向に延びて弾性変形する。このように、上記の寸法関係の構成部品で操舵装置８０を組み立てれば、シャフト３００に対してＤ方向に縮む圧縮力Ｐ１、Ｐ２が作用し、ハウジング２００には、Ｄ方向に延びる引張力Ｐ３、Ｐ４が作用し、ひいては第１軸受７０および第２軸受７７のそれぞれには、Ｄ方向に縮む圧縮力が作用する。

また、第１軸受７０の外輪７０ｂにおけるＤ１側の端面は、第１段差部２１０の接続部２１３に当接し、第１軸受７０の内輪７０ａにおけるＤ２側の端面は、第２段差部２２０の接続部２２３に当接し、第２軸受７７の内輪７７ａにおけるＤ１側の端面は、第３段差部２３０の接続部２３３に当接し、第２軸受７７の外輪７７ｂにおけるＤ２側の端面は、カバー１３０に当接する。

従って、カバー１３０をハウジング端部２４の内周側に締結すると、カバー１３０が第２軸受７７を介してシャフト３００をＤ１側に押圧するが、シャフト３００は、第１軸受７０の反力によってＤ２側にも押圧される。よって、シャフト３００には、Ｄ方向の圧縮力Ｐ１、Ｐ２が作用する。そして、ハウジング２００には、カバー１３０の締結による引張力Ｐ３がＤ２側に向けて作用する。また、第１軸受７０がハウジング２００をＤ１側に押すため、ハウジング２００には、引張力Ｐ４がＤ１側に向けて作用する。このように、ハウジング２００には、Ｄ方向の引張力Ｐ３、Ｐ４が作用する。以上より、本実施形態では、シャフト３００には、Ｄ方向の圧縮力が作用し、ハウジング２００には、Ｄ方向の引張力が作用する。

また、第１段差部２１０の接続部２１３は、第２ハウジング３０におけるＤ２側の端面であり、このＤ２側の端面が、第１軸受７０の外輪７０ｂの端面を押圧している。このように、集磁ヨーク４３が固定された第２ハウジング３０で第１軸受７０の外輪７０ｂを押圧することにより、第１軸受７０を予圧すると共に、ステータ５０に対する集磁ヨーク４３の軸方向の位置決めをより正確に行うことができる。

また、第１軸受７０は、シャフト３００にしまり嵌めの状態で取り付けられ、第２軸受７７は、シャフト３００にすきま嵌めの状態で取り付けられる。従って、例えば、シャフト３００に第１軸受７０を圧入した状態でハウジング２００に挿入したのち、シャフト３００のＤ２側の端部に第２軸受７７を挿入することにより、シャフト３００をハウジング２００に組み付けることができる。

なお、第２軸受７７は、シャフト３００にしまり嵌めの状態で取り付けてもよい。具体的には、第２軸受７７の内輪７７ａの内周面が小径部８８ａｂ（第３外周面部２３１）に圧入されていてもよい。この場合、シャフト３００をハウジング２００に組み付けた状態で、シャフト３００のＤ２側の端部である小径部８８ａｂに第２軸受７７を圧入する。従って、第２軸受７７がシャフト３００にすきま嵌めの状態で取り付けられる態様に対して、第２軸受７７の組付け作業性が低下する可能性がある。

また、ハウジング２００の内面には、第４段差部２４０が設けられ、第４段差部２４０は、第４内面部２４２と第３内面部２４１と接続部２４３とを備える。第３内面部２４１１には、雌ねじ部２４ａが設けられる。カバー１３０は、外周に、雌ねじ部２４ａと噛み合う雄ねじ部１３１ａが設けられる締結部材であり、締結部材は、第２軸受７７の外輪７７ｂと接続部２４３とに当接する。

このように、カバー１３０が、第２軸受７７の外輪７７ｂと接続部２４３との双方に当接するため、カバー１３０の締めすぎによる外輪７７ｂへの過度な押圧を抑制することができる。

［変形例１］
次に、変形例１を説明する。図１４は、変形例１に係る操舵装置のカバー周りの拡大部である。変形例１では、第１ハウジング２０に凹溝１５１を設け、凹溝１５１にＯリング（シール部材）１５０を嵌合させている。

前述したように、ハウジング端部２４の内周側には、雌ねじ部２４ａ（第３内面部２４１）と第４内面部２４２とを接続する接続部２４３が設けられる。接続部２４３には、Ｄ１側へ凹む凹溝１５１が設けられる。凹溝１５１の断面形状は矩形状である。Ｏリング１５０は、凹溝１５１に嵌合される。Ｏリング１５０は、カバー１３０の端面１３１ｂに当接する。

以上説明したように、変形例１では、第４段差部２４０の接続部２４３には、Ｄ１側に凹む凹溝１５１が設けられ、凹溝１５１にはＯリング（シール部材）１５０が嵌合される。従って、カバー１３０とハウジング端部２４との合わせ部分から水や粉塵等が侵入することが抑制される。

［変形例２］
次に、変形例２を説明する。図１５は、変形例２に係る操舵装置のカバー周りの拡大部である。変形例２では、カバー１３０に凹溝１６１を設け、凹溝１６１にＯリング（シール部材）１６０を嵌合させている。

前述したように、カバー１３０は、取付部１３１を備え、取付部１３１の外周面には、雄ねじ部１３１ａが設けられる。凹溝１６１は、取付部１３１の外周面と端面１３１ｂとが交差する角部に設けられる。Ｏリング１６０は、接続部２４３に当接する。

以上説明したように、変形例２では、カバー１３０の外周には、径方向内側に凹む凹溝１６１が設けられ、凹溝１６１にはＯリング（シール部材）１６０が収容される。従って、カバー１３０とハウジング端部２４との合わせ部分から水や粉塵等が侵入することが抑制される。

［変形例３］
次に、変形例３を説明する。図１６は、変形例３に係る操舵装置のカバー周りの拡大部である。実施形態ではカバー１３０を適用したが、変形例２では、カバー１３０の代わりにカバー１７０を適用している。カバー１７０は、カバー１３０よりもＤ方向の厚さが薄いプレート形状を有する。

カバー１７０は、厚肉部１７１と、薄肉部１７２と、を備え、外周側には厚肉部１７１が配置され、厚肉部１７１の内周側には薄肉部１７２が配置されている。厚肉部１７１におけるＤ方向の厚さは、薄肉部１７２におけるＤ方向の厚さよりも大きい。換言すると、カバー１７０におけるＤ１側の面には、凹部１７３が設けられ、Ｄ２側の面には、凹部１７４が設けられる。これらの凹部１７３、１７４により、Ｄ方向の厚さが薄肉部１７２の方が薄くなる。厚肉部１７１におけるＤ１側の端面１７１ａは、接続部２４３と、外輪７７ｂにおけるＤ２側の端面とに当接する。薄肉部１７２におけるＤ１側の端面１７２ａは、厚肉部１７１におけるＤ１側の端面１７１ａよりもＤ２側に位置する。端面１７２ａと第２軸受７７の内輪７７ａとはＤ方向に間隙を有する。薄肉部１７２におけるＤ２側の端面１７２ｂは、厚肉部１７１におけるＤ２側の端面１７１ｂよりもＤ１側に位置する。厚肉部１７１の外周面には雄ねじ部１７１ｃが設けられ、雄ねじ部１７１ｃは、ハウジング端部２４の雌ねじ部２４ａに締結される。凹部１７４は、Ｄ方向から見て正多角形、例えば、正六角形である。凹部１７４を正六角形にすることにより、例えば六角レンチ等の工具を凹部１７４に嵌合して回転させることにより、カバー１７０をハウジング端部２４に取り付けることができる。

以上説明したように、変形例３では、カバー（締結部材）１７０は、厚肉部１７１と、厚肉部１７１の内周側に設けられる薄肉部１７２とを備える。薄肉部１７２におけるＤ２側の端面１７２ｂは、厚肉部１７１におけるＤ２側の端面１７１ｂよりもＤ１側に位置する。従って、カバー１７０のＤ方向の厚みをより薄くすることができ、ひいては操舵装置８０をより小型化することが可能となる。

また、カバー１７０におけるＤ２側の面に、Ｄ１側に凹み且つ工具の先端部が嵌合可能な凹部１７４が設けられ、凹部１７４に対応する部位が薄肉部１７２となる。従って、例えば六角レンチ等の工具を凹部１７４に嵌合して回転させることにより、カバー１７０の雄ねじ部１７１ｃをハウジング端部２４の雌ねじ部２４ａに締結してカバー１７０をハウジング端部２４に取り付ける作業が容易になる。なお、同様に、工具を反対方向に回転させることにより、カバー１７０の雄ねじ部１７１ｃとハウジング端部２４の雌ねじ部２４ａとの締結が緩んでハウジング端部２４からカバー１７０を取り外すことができる。

１０トルクセンサ
２０第１ハウジング（ハウジング）
２１フランジ
２１ａ雌ねじ部
２２インロー凹部
２３ハウジング本体
２４ハウジング端部
２４ａ雌ねじ部
２６筒部
３０第２ハウジング（ハウジング）
３１フランジ
３１ａ貫通孔
３２インロー凸部
３７取付けボルト
３７ａ雄ねじ部
４０集磁ヨークアッセンブリ
４３集磁ヨーク
４３ａ第１集磁ヨーク
４３ｂ第２集磁ヨーク
４４ホールＩＣ
５０ステータ
５０ａ第１ステータ
５０ｂ第２ステータ
５１フランジ部
５１ａ第１フランジ部
５１ｂ第２フランジ部
５２ティース部
５２ａ第１ティース部
５２ｂ第２ティース部
５５マグネット
７０第１軸受
７０ａ内輪
７０ｂ外輪
７０ｃ転動体
７５軸受
７６シール部材
７７第２軸受
７７ａ内輪
７７ｂ外輪
７７ｃ転動体
８０操舵装置
８１ステアリングホイール
８２ステアリングシャフト
８４ユニバーサルジョイント
８５インタミシャフト
８６ユニバーサルジョイント
８７スタブシャフト（シャフト）
８７ａトーションバー（シャフト）
８７ａａ回転ストッパ
８８ステアリングギア
８８ａ第１ピニオン軸（シャフト）
８８ａａ大径部
８８ａｂ小径部
８８ａｇギア
８８ａｊ凹部
８８ｂラックバー
８８ｂｇラック歯
８８ｃ第２ピニオン軸
８９タイロッド
９０ラックハウジング
９１押圧部材
９２ばね
９３封止部材
１００ＥＣＵ（制御装置）
１０１車速センサ
１０２電動モータ
１０３イグニッションスイッチ
１１１間隙
１１２間隙
１１３間隙
１１４間隙
１１５間隙
１３０カバー（固定部材）
１３１取付部
１３１ａ雄ねじ部
１３１ｂ端面
１３２蓋部
１４０ピン
１４１貫通孔
１５０Ｏリング（シール部材）
１５１凹溝
１６０Ｏリング（シール部材）
１６１凹溝
１７０カバー
１７１厚肉部
１７１ａ端面
１７１ｂ端面
１７１ｃ雄ねじ部
１７２薄肉部
１７２ａ端面
１７２ｂ端面
１７３凹部
１７４凹部
２００ハウジング
２１０第１段差部
２１１第１内面部
２１２第２内面部
２１３接続部
２２０第２段差部
２２１第１外周面部
２２２第２外周面部
２２３接続部
２３０第３段差部
２３１第３外周面部
２３２第４外周面部
２３３接続部
２４０第４段差部
２４１第３内面部
２４２第４内面部
２４３接続部
２５２内面部
２５３平面部
２６０端面
３００シャフト
Ｈｂ１第１距離
Ｈｂ２第２距離
Ｈｓ１２第３距離
Ｈｃ１２第４距離

Claims

第１方向に延びる内面を有し、当該内面は、
第１内面部と当該第１内面部よりも小さい内径を有する第２内面部と前記第１内面部と前記第２内面部とを接続する接続部とを有し且つ第１方向の一方側に位置する第１段差部を備えるハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置されて第１方向に沿った軸方向に延び、且つ、外周面に、第１方向において前記第１段差部に対応する第２段差部と当該第２段差部に対して第１方向の他方側に位置する第３段差部と、を有するシャフトと、
前記ハウジングの前記第１段差部と前記シャフトの前記第２段差部とに組み付けられ且つ前記シャフトを前記ハウジングに対して回転可能に支持する第１軸受と、
前記シャフトの前記第３段差部と前記ハウジングの部位のうち第１方向において当該第３段差部に対応する部位とに組み付けられ且つ前記シャフトを前記ハウジングに対して回転可能に支持する第２軸受と、
前記第２軸受に対して第１方向の他方側に位置し前記ハウジングに固定され且つ前記第２軸受が軸方向に移動することを阻止する固定部材と、
前記シャフトの径方向外側に突出するフランジ部を有し且つ前記シャフトに固定されるステータと、前記ハウジングに固定され且つ第１方向に隙間をおいて前記ステータの前記フランジ部と重なる集磁ヨークと、を含むトルクセンサと、
を備え、
前記シャフトの前記第２段差部は、第１外周面部と当該第１外周面部よりも大きい外径を有する第２外周面部と前記第１外周面部と前記第２外周面部とを接続する接続部とを有し、
前記シャフトの前記第３段差部は、第３外周面部と当該第３外周面部よりも大きい外径を有する第４外周面部と前記第３外周面部と前記第４外周面部とを接続する接続部とを有し、
前記トルクセンサは、前記第１軸受よりも第１方向の一方側または前記第２軸受よりも第１方向の他方側に配置され、
前記シャフトを前記ハウジングに組み付けた状態で、
前記シャフトにおいて、前記第１軸受の内周側に位置する部位と前記第２軸受の内周側に位置する部位との間の領域には、第１方向に縮む圧縮力が作用する、
操舵装置。
前記第１軸受は前記第２段差部の前記接続部に対して第１方向の一方側に位置し、前記第２軸受は前記第３段差部の前記接続部に対して第１方向の他方側に位置しており、
前記シャフトを前記ハウジングに組み付ける前の状態において、
前記第１軸受の第１方向の高さを第１距離とし、
前記第２軸受の第１方向の高さを第２距離とし、
前記シャフトにおける前記第２段差部の前記接続部と前記第３段差部の前記接続部との第１方向に沿った距離を第３距離とし、
前記ハウジングにおける前記第１段差部の前記接続部と前記ハウジングに固定される前記固定部材の位置との第１方向に沿った距離を第４距離とした場合、
前記第１距離と前記第２距離と前記第３距離との合計距離は、前記第４距離よりも大きい、
請求項１に記載の操舵装置。
第１方向に延びる内面を有し、当該内面は、
第１内面部と当該第１内面部よりも小さい内径を有する第２内面部と前記第１内面部と前記第２内面部とを接続する接続部とを有し且つ第１方向の一方側に位置する第１段差部を備えるハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置されて第１方向に沿った軸方向に延び、且つ、外周面に、第１方向において前記第１段差部に対応する第２段差部と当該第２段差部に対して第１方向の他方側に位置する第３段差部と、を有するシャフトと、
前記ハウジングの前記第１段差部と前記シャフトの前記第２段差部とに組み付けられ且つ前記シャフトを前記ハウジングに対して回転可能に支持する第１軸受と、
前記シャフトの前記第３段差部と前記ハウジングの部位のうち第１方向において当該第３段差部に対応する部位とに組み付けられ且つ前記シャフトを前記ハウジングに対して回転可能に支持する第２軸受と、
前記第２軸受に対して第１方向の他方側に位置し前記ハウジングに固定され且つ前記第２軸受が軸方向に移動することを阻止する固定部材と、
前記シャフトの径方向外側に突出するフランジ部を有し且つ前記シャフトに固定されるステータと、前記ハウジングに固定され且つ第１方向に隙間をおいて前記ステータの前記フランジ部と重なる集磁ヨークと、を含むトルクセンサと、
を備え、
前記シャフトの前記第２段差部は、第１外周面部と当該第１外周面部よりも大きい外径を有する第２外周面部と前記第１外周面部と前記第２外周面部とを接続する接続部とを有し、
前記シャフトの前記第３段差部は、第３外周面部と当該第３外周面部よりも大きい外径を有する第４外周面部と前記第３外周面部と前記第４外周面部とを接続する接続部とを有し、
前記トルクセンサは、前記第１軸受よりも第１方向の一方側または前記第２軸受よりも第１方向の他方側に配置され、
前記第１軸受は前記第２段差部の前記接続部に対して第１方向の一方側に位置し、前記第２軸受は前記第３段差部の前記接続部に対して第１方向の他方側に位置しており、
前記シャフトを前記ハウジングに組み付ける前の状態において、
前記第１軸受の第１方向の高さを第１距離とし、
前記第２軸受の第１方向の高さを第２距離とし、
前記シャフトにおける前記第２段差部の前記接続部と前記第３段差部の前記接続部との第１方向に沿った距離を第３距離とし、
前記ハウジングにおける前記第１段差部の前記接続部と前記ハウジングに固定される前記固定部材の位置との第１方向に沿った距離を第４距離とした場合、
前記第１距離と前記第２距離と前記第３距離との合計距離は、前記第４距離よりも大きい、
操舵装置。
前記第１軸受および前記第２軸受は、内輪と外輪と転動体とをそれぞれ備え、
前記第１軸受の前記外輪における第１方向の一方側の端面は、前記第１段差部の前記接続部に当接し、
前記第１軸受の前記内輪における第１方向の他方側の端面は、前記第２段差部の前記接続部に当接し、
前記第２軸受の前記内輪における第１方向の一方側の端面は、前記第３段差部の前記接続部に当接し、
前記第２軸受の前記外輪における第１方向の他方側の端面は、前記固定部材に当接する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の操舵装置。
前記第１軸受は、前記シャフトにしまり嵌めの状態で取り付けられ、前記第２軸受は、前記シャフトにすきま嵌めの状態で取り付けられる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の操舵装置。
前記ハウジングの内面には、第１方向において前記第３段差部に対応する第４段差部が設けられ、
当該第４段差部は、前記第２軸受の外周側に位置する第４内面部と当該第４内面部に対して第１方向の他方側に位置し且つ前記第４内面部よりも大きい内径を有する第３内面部と前記第３内面部と前記第４内面部とを接続する接続部とを備え、前記第３内面部には雌ねじ部が設けられ、
前記固定部材は、外周に、前記雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が設けられる締結部材であり、
前記締結部材は、前記第２軸受の前記外輪と前記接続部とに当接する、
請求項４に記載の操舵装置。
前記ハウジングは、第１ハウジングと、当該第１ハウジングに対して第１方向の一方側に隣接し且つ当該第１ハウジングに取り付けられる第２ハウジングと、を含み、
前記シャフトは、前記第１ハウジングに対して、前記第１軸受および前記第２軸受を介して回転可能に支持され、
前記集磁ヨークは、前記第２ハウジングに固定され、
前記第１段差部の前記接続部は、前記第２ハウジングにおける第１方向の他方側の端面であり、前記接続部が、前記第１軸受の前記外輪の前記端面を押圧している、
請求項６に記載の操舵装置。
前記締結部材は、
前記第２軸受の前記外輪と前記接続部とに当接する厚肉部と、当該厚肉部の内周側に設けられ且つ第１方向の厚さが前記厚肉部よりも薄い薄肉部とを備え、
前記薄肉部における第１方向の他方側の端面は、前記厚肉部における第１方向の他方側の端面よりも第１方向の一方側に位置する、
請求項６に記載の操舵装置。
前記締結部材における第１方向の他方側の面に、
第１方向の一方側に凹み且つ工具の先端部が嵌合可能な凹部が設けられ、
当該凹部に対応する部位が前記薄肉部となる、
請求項８に記載の操舵装置。
前記第４段差部の前記接続部には、第１方向の一方側に凹む凹溝が設けられ、当該凹溝にはシール部材が嵌合される、
請求項６に記載の操舵装置。
前記締結部材の外周には、径方向内側に凹む凹溝が設けられ、当該凹溝にはシール部材が収容される、
請求項６に記載の操舵装置。