JP6201986B2

JP6201986B2 - 回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP6201986B2
Application number: JP2014510062A
Authority: JP
Inventors: 雄介萬; 康浩岩崎; 渡辺　靖; 靖渡辺; 哲英藤田; 徹也児玉
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Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2017-09-27
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Description

本発明は、回転伝達機構に用いる軸に関し、特にテレスコ摺動部、楕円嵌合部、アシストトルクを検知するセンサ、及びトーションバーを保持する機構を持った電動パワーステアリング装置のステアリングメインシャフトに関するものである。

従来の電動パワーステアリング装置は、例えば下記特許文献１に記載されるように、ステアリングホイールに連結される入力側シャフトと、ラックアンドピニオンなどのステアリングギヤ機構に連結される出力側シャフトとを剛性の低い軸（トーションバー）で連結する構造を有する。出力軸にはアシストトルク用のモータが連結されており、トーションバーの捻れ量をトルクセンサで検出し、検出されたトーションバーの捻れ量に応じたアシストトルクを算出し、そのアシストトルクをモータによって発生させることで運転者の操舵トルクを軽減する。トーションバーは、入力側シャフト及び出力側シャフトの双方に嵌合されており、トーションバーの捻れ量を検出するトルクセンサは、入力側シャフトのトーションバー嵌合部近傍の外周面に嵌合される。従来の入力側シャフトは一体構造で、鍛造と切削加工によって形成されている。

前記回転伝達機構の入力側シャフトには、トーションバーを固定するための穴加工が必要であるが、トルクセンサの構造によっては深穴加工が必要となり、穴の加工精度を保証することが困難な場合がある。また、入力側シャフトのトーションバー嵌合部の外周面形状は、嵌合されるトルクセンサの構造によって決まるため、トルクセンサに変更がなければ同じ構造でよく共通化が可能である。車両（品種）によって変化するのはシャフトの全長、テレスコ摺動部等の長さなどの部分となる。以上より、両者の部分を分割させることで、トーションバー及びトルクセンサ嵌合部は車種によらず共通となり、品種毎に専用で製作するのはその他の部分のみとなり材料、加工コスト削減が可能となる。

このような観点から、特許文献２には、同軸に配置した二つの軸を結合するにあたり、一方の軸にセレーション部を形成すると共に他方の軸に円筒部を形成し、セレーション部を熱処理により硬化させ、相手側の軟らかい円筒部に食い込ませて結合する構造が示されている。しかしながら、この構造の場合、従来工程にはない熱処理工程が入り、且つ熱処理に適した材料変更の可能性もあり、コスト増加の懸念がある。

特開２０１０−５２６０６号公報特開２００５−３０８７号公報

本発明では、分割構造を採用しつつ、上記の課題を解決した回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る回転伝達機構は、同軸に配置した第１回転軸及び第２回転軸を、トーションバーを介して連結した回転伝達機構において、前記第１回転軸が、他の品種と共通に使用できる共通部分と、それぞれの品種の専用部分とに分割された各部分の結合構造からなり、前記共通部分と前記専用部分とがセレーション圧入により結合され、前記共通部分又は前記専用部分に加締め部を設け、前記セレーション圧入に加えて前記加締め部によっても前記共通部分と前記専用部分とを結合しており、前記加締め部の加締めを前記セレーション圧入と同時工程で行なわれる構造としたことを特徴とする。

ここで、本発明の一態様に係る回転伝達機構において、前記セレーション圧入により結合する結合部には、熱処理が施されていないことが望ましい。
また、前記セレーション圧入が、前記共通部分と前記専用部分との結合部の軸方向両端部で行われる構造とすることが望ましい。

また、本発明の一態様に係る電動パワーステアリング装置は、本発明の一態様に係る回転伝達機構を用いることを特徴とする。

上記構成により、加工コストを低減した分割構造を有する回転伝達機構および電動パワーステアリング装置を得ることができる。

本発明に係る回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の第１実施形態の主要部を示す断面図である。本発明に係る回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の第２実施形態を示す主要部を示す断面図である。本発明に係る回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の第３実施形態を示す主要部を示すセレーション圧入及び加締め工程の断面図である。図３のセレーション圧入及び加締め工程後の断面図である。本発明に係る回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の第４実施形態を示す主要部を示すセレーション圧入及び加締め工程の断面図である。図５のセレーション圧入及び加締め工程後の断面図である。本発明に係る回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の第５実施形態を示す連結部の主要部を示す正面図である。図７の連結部による結合部周辺の断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る回転伝達構造及び電動パワーステアリング装置について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る回転伝達機構の主要部を示す断面図である。本実施形態の回転伝達機構は、例えば電動パワーステアリング装置の入力側シャフト２や出力側シャフト３に適用されるものである。入力側シャフト２の図示しない右端部には、電動パワーステアリング装置のステアリングホイールが回転方向に一体に取付けられている。出力側シャフト３の図示しない左端部には、電動パワーステアリング装置のラックアンドピニオン式ステアリング装置を構成するピニオン軸が連結されている。入力側シャフト２は、図示しない転がり軸受によって図示しないハウジングに対して回転可能に支持されている。出力側シャフト３は、転がり軸受５ｂによって図示しないハウジングに対して回転可能に支持されている。

前記入力側シャフト２及び出力側シャフト３には、それぞれ軸中心と同心の筒状孔２ａ，３ａが形成されている。そして、筒状孔２ａ，３ａにはトーションバー４が挿入され、入力側シャフト２及び出力側シャフト３は、トーションバー４を介して連結されている。トーションバー４の両端部には径方向に延在する連通孔４ａ（出力側シャフト側は不図示）が形成されている。入力側シャフト２にも、この連通孔４ａと同径の連通孔が径方向に延在して形成され、出力側シャフト３にも、連通孔４ａと同径の連通孔が径方向に延在して形成されている。

そして、互いに対応させたトーションバー４の一端部の連通孔４ａ及び入力側シャフト２の連通孔に連結ピン（図示せず）が挿入され、互いに対応させたトーションバー４の他端部の連通孔及び出力側シャフト３の連通孔に連結ピン（図示せず）が挿入されている。このようにして、入力側シャフト２とトーションバー４、トーションバー４と出力側シャフト３とが連結される。なお、トーションバー４の両端部にセレーションを形成して、それぞれ入力側シャフト２の筒状孔２ａまたは出力側シャフト３の筒状孔３ａに圧入することによってトーションバー４の両端部を入力側シャフト２または出力側シャフト３に連結するようにしても良い。更に、トーションバー４の一端部をピンにより入力側シャフト２又は出力側シャフト３に結合し、トーションバー４の他端部をセレーション圧入により出力側シャフト３又は入力側シャフト２に結合するようにしてもよい。

本実施形態では、入力側シャフト２を二分割構造としている。即ち、入力側シャフト２は、トーションバー４と嵌合する筒状孔２ａを備えるトーションバー嵌合部２０ａ（例えば、電動パワーステアリング装置の搭載車種に関わらず共通な部分）と、ステアリングホイールと連結する連結部２０ｂ（搭載車種によって共通でない専用部分）とを分けた構造としている。

トーションバー嵌合部２０ａは、筒状孔２ａと連通し、ステアリングホイール側に開口する大径孔部２１ａを備えている。この大径孔部２１ａは、その軸方向において、図１の左側から順に、内周面に雌セレーションを備える雌セレーション部２２ａと、外径を小さくして肉厚を薄くした薄肉部２３ａとを備えている。連結部２０ｂは、円柱形状の部材である。連結部２０ｂは、その軸方向において、図１の左側から順に、雄セレーション部２１ｂ、縮径部２２ｂ、及び円柱部２３ｂを備えている。雄セレーション部２１ｂは、雌セレーション部２２ａと略同一形状をしている。縮径部２２ｂは、雄セレーション部２１ｂのセレーション溝底部の外径よりも僅かに小さい外径を有する。円柱部２３ｂは、図１において縮径部２２ｂよりも僅かに大きい外径としているが、縮径部２２ｂと同径、又は縮径部２２ｂより小さい径としてもよい。

次に、上記のような構成のトーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとの連結方法について説明する。トーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとは、雌セレーション部２２ａに雄セレーション部２１ｂをセレーション圧入することにより結合される。これにより、ガタのないトルク伝達が可能となる。この結果、従来のように一方を他方に食い込ませる必要がなくなるので、この雌セレーション部２２ａと雄セレーション部２１ｂには熱処理を施す必要がない。また、トーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとのセレーション圧入のバックアップとして、両者の結合後、薄肉部２３ａを径方向内側に加締め、縮径部２２ｂと接触させている。

以上のように、入力側シャフト２をトーションバー嵌合部２０ａと、連結部２０ｂとに別体とすることで、筒状孔２ａを形成する際、入力側シャフトが一体構造である場合のように長尺な棒状部材に穴加工する必要がなくなり、筒状孔２ａの加工が簡単になり、加工精度が向上する。また、トーションバー嵌合部２０ａの外周形状の成形において、長尺の棒状部材を鍛造により成形する場合と比較して、型抜きによる型形状の制約が減る。このため、より最終形状に近い鍛造型でトーションバー嵌合部２０ａの外周形状を形成することができる。この結果、鍛造後の切削加工等により除去する材料が減り、材料歩留まりがよくなり、加工コストを低減できる。

更に、電動パワーステアリング装置の搭載車種によって共通な部分と共通でない部分（専用の部分）とを分割したことにより、共通の加工工具、加工装置で加工できる工程が増えるため、加工コストを低減できる。
また、トーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとをセレーション圧入により結合したことで、ガタのないトルク伝達が可能となる。この結果、従来のように一方を他方に食い込ませる必要がなくなるので、この雌セレーション部２２ａと雄セレーション部２１ｂには熱処理を施す必要がなく、工程を増加させることなく、入力側シャフト２を分割構造とすることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明する。図２は、本実施形態の電動パワーステアリング装置の主要部を示す断面図である。図２に示す本実施形態の電動パワーステアリング装置は、前記第１実施形態の回転伝達機構と類似した構成を有する。そこで、第１実施形態の回転伝達機構と同等の構成には、同等の符号を附す。本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ハウジング１内に、入力側シャフト２、出力側シャフト３、及び入力側シャフトに入力された操舵力を操舵トルクとして検出するトルクセンサ８を内包している。入力側シャフト２は、図示しない転がり軸受によってハウジング１に対して回転可能に支持されている。出力側シャフト３は、２つの転がり軸受５ａ，５ｂによってハウジング１に対して回転可能に支持されている。

前記入力側シャフト２及び出力側シャフト３には、前記第１実施形態と同様に、それぞれ軸中心と同心の筒状孔２ａ，３ａが形成されている。そして、筒状孔２ａ，３ａにはトーションバー４が挿入され、入力側シャフト２及び出力側シャフト３は、トーションバー４を介して連結されている。トーションバー４の両端部には径方向に延在する連通孔４ａ（出力側シャフト側は不図示）が形成されている。入力側シャフト２にも、この連通孔４ａと同径の連通孔が径方向に延在して形成され、出力側シャフト３にも、連通孔４ａと同径の連通孔が径方向に延在して形成されている。

そして、前記第１実施形態と同様に、互いに対応させたトーションバー４の一端部の連通孔４ａ及び入力側シャフト２の連通孔に連結ピン（図示せず）が挿入され、互いに対応させたトーションバー４の他端部の連通孔及び出力側シャフト３の連通孔に連結ピン（図示せず）が挿入されている。このようにして、入力側シャフト２とトーションバー４、トーションバー４と出力側シャフト３とが連結される。なお、トーションバー４の両端部にセレーションを形成して、それぞれ入力側シャフト２の筒状孔２ａまたは出力側シャフト３の筒状孔３ａに圧入することによってトーションバー４の両端部を入力側シャフト２または出力側シャフト３に連結するようにしても良い。更に、トーションバー４の一端部をピンにより入力側シャフト２又は出力側シャフト３に結合し、トーションバー４の他端部をセレーション圧入により出力側シャフト３又は入力側シャフト２に結合するようにしてもよい。

入力側シャフト２の図示しない右端側には、ステアリングホイールが回転方向に一体に取り付けられている。また、出力側シャフト３の左端には、ユニバーサルジョイントを介して、例えば公知のラックアンドピニオン式ステアリング装置を構成するピニオン軸が連結されている。従って、操舵者がステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵力は、入力側シャフト２、トーションバー４、出力側シャフト３、ユニバーサルジョイント及びラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して転舵輪に伝達される。

出力側シャフト３には、出力側シャフト３と同軸且つ一体に回転するウォームホイール９が外嵌している。このウォームホイール９に設けられた樹脂製の噛合部９ａと、電動モータ１０の出力側シャフトの外周面に形成されたウォーム１０ａとが噛み合っている。従って、電動モータの回転力は、電動モータ１０の出力側シャフト、ウォーム及びウォームホイール９を介して出力側シャフト３に伝達されるようになっている。電動モータ１０の回転方向を適宜切り換えることにより、出力側シャフト３に任意の方向の操舵補助トルクが付与される。この操舵補助トルクは、ステアリングホイールを介して入力側シャフト２に伝達された操舵力を操舵トルク（及び／または操舵角）として検出するトルクセンサ８による検出値から算出される。トルクセンサ８は、電磁誘導式センサであり、永久磁石等の磁性部材を含む第１センサ部材８ａと、磁気回路を形成する部材を含む第２センサ部材８ｂとからなっている。第１センサ部材８ａは出力側シャフト３に固定され、その一方、第２センサ部材８ｂは入力側シャフト２に固定されている。入力側シャフト２に操舵力が伝達される際に生じる第１センサ部材８ａと第２センサ部材８ｂとの相対角度変位により、操舵トルク（及び／または操舵角）が検出される。

操舵補助トルクを付与する操舵アシスト機構は、トルクセンサ８を含み、入力側シャフト２、出力側シャフト３とともに、ハウジング１内に内包される。このハウジング１は、出力側ハウジング部材１ａと、軸受支持用ハウジング部材１ｃと、入力側ハウジング部材１ｂとで構成されている。ここで、出力側ハウジング部材１ａは、出力側シャフト３、ウォームホイール９、ウォーム１０ａを内包すると共に、出力側シャフト３を転がり軸受５ａを介して回転可能に支持している。この出力側ハウジング部材１ａは、アルミニウム等の金属材料で形成される。一方、入力側ハウジング部材１ｂは、入力側シャフト２及びトルクセンサを内包している。入力側ハウジング部材１ｂも、アルミニウム等の金属材料で形成される。また、軸受支持用ハウジング部材１ｃは、出力側シャフト３を支持する転がり軸受５ａ，５ｂのうちトルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂを支持するものであり、この転がり軸受５ｂを介して出力側シャフト３を回転可能に支持している。

軸受支持用ハウジング部材１ｃの外周には、出力側ハウジング部材１ａの内周面と嵌合する大径部１１ｃと、入力側ハウジング部材１ｂと嵌合する小径部１２ｃとが設けられている。軸受支持用ハウジング部材１ｃは、大径部１１ｃを出力側ハウジング部材１ａの内周面に圧入することにより嵌合固定されている。また、出力側ハウジング部材１ａの、大径部１１ｃが嵌合される軸方向端面には、段差部１１ａが設けられている。軸受支持用ハウジング部材１ｃの大径部１１ｃは、段差部１１ａと入力側ハウジング部材１ｂの端面とにより挟まれて、その軸方向位置が規制される。また、軸受支持用ハウジング部材１ｃの内周面側には、転がり軸受５ｂの外周面に嵌合する嵌合部１３ｃと、転がり軸受５ｂの軸方向一側面と接触する段差面１４ｃとが形成されている。転がり軸受５ｂは、嵌合部１３ｃに圧入することにより軸受支持用ハウジング部材１ｃに嵌合固定される。

ここで、軸受支持用ハウジング部材１ｃは、高強度樹脂で形成されている。高強度樹脂としては、各種のエンジニアリングプラスチック、特にポリアミド樹脂やテレフタレート樹脂が挙げられる。高強度樹脂は、エンジニアリングプラスチックのうち、特に吸水率が小さく、吸水時の寸法安定性が良好なテレフタレート系樹脂を用いることが好ましい。テレフタレート系樹脂のうち、ポリブチレンテレフタレートやポリエチレンテレフタレートまたはこれらの混合物が更に好ましい。十分な強度を得るために、高強度樹脂は、所定の強化剤や充填剤を添加した繊維強化樹脂を用いることが更に好ましい。強化剤としては、ガラス繊維や炭素繊維が挙げられる。このうち、トルクセンサ８としての電磁誘導式センサの検出に比較的影響を与えないガラス繊維が好ましい。

軸受支持用ハウジング部材１ｃを上記に例示したような高強度樹脂で形成することにより、当該軸受支持用ハウジング部材１ｃを金属材料で形成する場合よりも軽量化できる。この結果、電動パワーステアリング装置において、ハウジング１自体の軽量化を図ることができる。また、当該軸受支持用ハウジング部材１ｃを金属材料で形成する場合には、ダイキャストや塑性加工等による成形の後に切削加工による仕上げが必要となり、加工工程が煩雑になる。これに対し、本実施形態に係る軸受支持用ハウジング部材１ｃは高強度樹脂で形成されるため、射出成形等による成形のみで高精度に加工することが可能となる。このため、該軸受支持用ハウジング部材１ｃの成形の後に切削加工による仕上げを不要とすることができる。即ち、軸受支持用ハウジング部材１ｃの加工を簡単にできる。この結果、加工工程を少なくでき、歩留まりもよくなるため、加工コストを低減することができる。

また、この電動パワーステアリング装置において、転がり軸受５ａ，５ｂを支持するハウジング部材１ａ，１ｃのうち、トルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂを支持する軸受支持用ハウジング部材１ｃを高強度樹脂で形成する。そして、トルクセンサ８を電磁誘導式センサで構成する。この結果、電磁誘導式センサの検出性能は軸受支持用ハウジング部材１ｃの影響を受けない。このため、トルクセンサ８を構成する電磁誘導式センサと軸受支持用ハウジング部材１ｃとを近づけて配置することができる。即ち、軸受支持用ハウジング部材１ｃを金属材料で形成する場合には、軸受支持用ハウジング部材１ｃと電磁誘導式センサとの間の軸方向距離Ａを、電磁誘導式センサの検出性能に影響を与えない距離とすることが必要であった。本実施形態では、軸受支持用ハウジング部材１ｃを高強度樹脂で形成したため、トルクセンサ８を構成する電磁誘導式センサに、軸方向において、最も近い金属部材である転がり軸受５ｂと電磁誘導式センサとの間の軸方向距離Ｂを、電磁誘導式センサの検出性能に影響を与えない距離とすればよい。

この結果、ハウジング１内の空間容積が同じ場合、金属材料で当該軸受支持用ハウジング部材１ｃを形成する場合と比較してレイアウトに自由度を向上させることができる。一方、ハウジング１内の空間容積が可変の場合、前記距離ＡとＢの差分だけ電磁誘導式センサと転がり軸受５ｂとを近づけて配置することができるので、出力側シャフト３の軸方向寸法を小さくできる。この結果、ステアリングコラムのコラプスストロークを伸ばすことができる。

また、軸受支持用ハウジング部材１ｃを高強度樹脂で形成したことで、軸受支持用ハウジング部材１ｃとトルクセンサ８を構成する電磁誘導式センサとを接触させることも可能となる。即ち、軸受支持用ハウジング部材１ｃを金属材料で形成する場合には、軸受支持用ハウジング部材１ｃと電磁誘導式センサとの間の距離Ａを、電磁誘導式センサの検出性能に影響を与えない距離とすることが必要であった。そのため、センサ検出部自身を保持するためにセンサ本体と軸受支持用ハウジング部材１ｃ（金属）との間に非金属部材、主に樹脂部材を用いる必要があり、その結果、センサ周りのレイアウトが制限されていた。これに対して、本実施形態によれば、軸受支持用ハウジング部材１ｃが高強度樹脂で形成されているので、軸受支持用ハウジング部材１ｃがセンサ自身を直接保持することもしくは非金属部材の縮小が可能となり、その結果、センサ周りのレイアウトの自由度を確保できる。この場合、例えば、軸受支持用ハウジング１ｃにトルクセンサ８を構成する電磁誘導式センサを保持する機能として、電磁誘導式センサに凸部を設け、軸受支持用ハウジング部材１ｃにこの凸部と係合する凹部を設けても良い。この凸部と凹部を係合させることにより、電磁誘導式センサを回り止めすることができる。

この電動パワーステアリング装置においては、前記第１実施形態と同様に、入力側シャフト２を二分割構造としている。即ち、入力側シャフト２は、トーションバー４と嵌合する筒状孔２ａを備えるトーションバー嵌合部２０ａ（電動パワーステアリング装置の搭載車種に関わらず共通な部分）と、ステアリングホイールと連結する連結部２０ｂ（搭載車種によって共通でない専用部分）とを分けた構造としている。

トーションバー嵌合部２０ａは、前記第１実施形態と同様に、筒状孔２ａと連通し、ステアリングホイール側に開口する大径孔部２１ａを備えている。この大径孔部２１ａは、その軸方向において、図２の左側から順に、内周面に雌セレーションを備える雌セレーション部２２ａと、外径を小さくして肉厚を薄くした薄肉部２３ａとを備えている。連結部２０ｂは、円柱形状の部材である。連結部２０ｂは、その軸方向において、図２の左側から順に、雄セレーション部２１ｂ、縮径部２２ｂ、及び円柱部２３ｂを備えている。雄セレーション部２１ｂは、雌セレーション部２２ａと略同一形状をしている。縮径部２２ｂは、雄セレーション部２１ｂのセレーション溝底部の外径よりも僅かに小さい外径を有する。円柱部２３ｂは、図２において縮径部２２ｂよりも僅かに大きい外径としているが、縮径部２２ｂと同径、又は縮径部２２ｂより小さい径としてもよい。

次に、上記のような構成のトーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとの連結方法について説明する。トーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとは、前記第１実施形態と同様に、雌セレーション部２２ａに雄セレーション部２１ｂをセレーション圧入することにより結合される。これにより、ガタのないトルク伝達が可能となる。この結果、従来のように一方を他方に食い込ませる必要がなくなるので、この雌セレーション部２２ａと雄セレーション部２１ｂには熱処理を施す必要がない。また、トーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとのセレーション圧入のバックアップとして、両者の結合後、薄肉部２３ａを径方向内側に加締め、縮径部２２ｂと接触させている。

以上のように、入力側シャフト２をトーションバー嵌合部２０ａと、連結部２０ｂとに別体とすることで、前記第１実施形態と同様に、筒状孔２ａを形成する際、入力側シャフトが一体構造である場合のように長尺な棒状部材に穴加工する必要がなくなり、筒状孔２ａの加工が簡単になり、加工精度が向上する。また、トーションバー嵌合部２０ａの外周形状の成形において、長尺の棒状部材を鍛造により成形する場合と比較して、型抜きによる型形状の制約が減る。このため、より最終形状に近い鍛造型でトーションバー嵌合部２０ａの外周形状を形成することができる。この結果、鍛造後の切削加工等により除去する材料が減り、材料歩留まりがよくなり、加工コストを低減できる。

次に、本発明の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の第３実施形態について図３、図４を用いて説明する。本実施形態の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置は、前記第１実施形態の回転伝達機構や前記第２実施形態の電動パワーステアリング装置に類似しており、同等の構成も多い。そこで、同等の構成には同等の符号を附す。図３、図４は、本実施形態の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の主要部の断面図であり、具体的には入力側シャフト２のトーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとの結合部の詳細図である。この実施形態では、連結部２０ｂに形成した雄セレーション部２１ｂをトーションバー嵌合部２０ａの雌セレーション部２２ａにセレーション圧入する際、トーションバー嵌合部２０ａに形成された薄肉部２３ａが連結部２０ｂの縮径部２２ｂに同時工程で加締められる構造としている。なお、トーションバーは図示を省略している。

このため、本実施形態では、連結部２０ｂの縮径部２２ｂを雄セレーション部２１ｂから遠ざかるにつれて外径が一様に小さくなるテーパ形状とした。合わせて、このテーパ形状の縮径部２２ｂに連続して、連結部２０ｂには、トーションバー嵌合部２０ａの薄肉部２３ａが突き当たる拡径突き当て部２１ｃを形成した。この拡径突き当て部２１ｃは、連結部２０ｂの軸方向と垂直な面を有する。そのため、トーションバー嵌合部２０ａの薄肉部２３ａの軸方向先端部は連結部２０ｂの拡径突き当て部２１ｃに突き当たるのであるが、その際、薄肉部２３ａが径方向内側に折れ曲がり、縮径部２２ｂの外周に加締められるように、当該薄肉部２３ａの軸方向先端部に、軸方向先端部ほど先細りとなるテーパ部２２ｃを形成した。

そのため、図３に示すように、連結部２０ｂの雄セレーション部２１ｂをトーションバー嵌合部２０ａの雌セレーション部２２ａにセレーション圧入する工程の終盤に、トーションバー嵌合部２０ａの薄肉部２３ａの軸方向先端部が連結部２０ｂの拡径突き当て部２１ｃに突き当たる。この拡径突き当て部２１ｃは連結部２０ｂの軸方向と垂直面であるが、薄肉部２３ａの軸方向先端部には、軸方向先端部が先細りのテーパ部２２ｃが形成されているため、このテーパ部２２ｃが拡径突き当て部２１ｃによって押圧されると、テーパ部２２ｃの傾斜面が拡径突き当て部２１ｃの垂直面に沿って滑り、薄肉部２３ａが次第に径方向内側に折れ曲がる。そして、連結部２０ｂの雄セレーション部２１ｂがトーションバー嵌合部２０ａの雌セレーション部２２ａに十分にセレーション圧入されると、図４に示すように、トーションバー嵌合部２０ａの薄肉部２３ａが連結部２０ｂの縮径部２２ｂの外周面に締め付けられて加締められる。従って、本実施形態では、加締め部である薄肉部２３ａの加締め工程が雄セレーション部２１ｂの雌セレーション部２２ａへのセレーション圧入工程と同時工程で行なわれる。このように本実施形態では、セレーション圧入工程と加締め工程とを個別に行う必要がなく、その分だけ、トーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとの結合工程が容易になり、作業の簡素化、工数の低減化、コストの低廉化などが可能となる。

次に、本発明の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の第４実施形態について図５、図６を用いて説明する。本実施形態の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置は、前記第１実施形態の回転伝達機構や前記第２実施形態の電動パワーステアリング装置に類似しており、同等の構成も多い。そこで、同等の構成には同等の符号を附す。図５、図６は、本実施形態の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の主要部の断面図であり、具体的には入力側シャフト２のトーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとの結合部の詳細図である。この実施形態でも、連結部２０ｂに形成した雄セレーション部２１ｂをトーションバー嵌合部２０ａの雌セレーション部２２ａにセレーション圧入する際、トーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとが同時工程で加締められる構造としている。なお、トーションバーは図示を省略している。

本実施形態では、トーションバー嵌合部２０ａではなく、連結部２０ｂ側に加締め部として薄肉部２３ａを形成している。具体的には、連結部２０ｂの雄セレーション部２１ｂの更に軸方向先端部に薄肉円筒状の薄肉部２３ａを突設している。この薄肉部２３ａの外径は雄セレーション部２１ｂの外径より僅かに小さく、薄肉部２３ａの軸方向先端面は軸方向と垂直面をなす。これに対し、トーションバー嵌合部２０ａの雌セレーション部２２ａの底部、つまり雌セレーション部２２ａの開口端部と反対側には、前記連結部２０ｂの薄肉部２３ａが突き当たるテーパ状突き当て部２１ｄが形成されている。このテーパ状突き当て部２１ｄは、雌セレーション部２２ａの底面に相当する突き当て面が軸方向先端部ほど先細りとなるテーパ状に形成されている。更に、前記テーパ状突き当て部２１ｄの周縁部には、雌セレーション部２２ａに連続して、軸方向先端部ほど、つまり雌セレーション部２２ａの歯底径に向けて先細りとなるテーパ状拡径部２２ｄが形成されている。

そのため、図５に示すように、連結部２０ｂの雄セレーション部２１ｂをトーションバー嵌合部２０ａの雌セレーション部２２ａにセレーション圧入する工程の終盤に、連結部２０ｂの薄肉部２３ａの軸方向先端部がトーションバー嵌合部２０ａのテーパ状突き当て部２１ｄに突き当たる。連結部２０ｂの薄肉部２３ａの軸方向先端面は軸方向と垂直面であるが、トーションバー嵌合部２０ａのテーパ状突き当て部２１ｄは軸方向先端部に向けて先細りのテーパ状に形成されているため、この薄肉部２３ａの軸方向先端面がテーパ状突き当て部２１ｄによって押圧されると、薄肉部２３ａの軸方向先端面がテーパ状突き当て部２１ｄの傾斜面に沿って滑り、薄肉部２３ａが次第に径方向外側に折れ曲がる。そして、連結部２０ｂの雄セレーション部２１ｂがトーションバー嵌合部２０ａの雌セレーション部２２ａに十分にセレーション圧入されると、図６に示すように、連結部２０ｂの薄肉部２３ａがトーションバー嵌合部２０ａのテーパ状拡径部２２ｄの内周面に締め付けられて加締められる。従って、本実施形態では、加締め部である薄肉部２３ａの加締め工程が雄セレーション部２１ｂの雌セレーション部２２ａへのセレーション圧入工程と同時工程で行なわれる。このように本実施形態では、セレーション圧入工程と加締め工程とを個別に行う必要がなく、その分だけ、トーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとの結合工程が容易になり、作業の簡素化、工数の低減化、コストの低廉化などが可能となる。

次に、本発明の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の第５実施形態について図７、図８を用いて説明する。本実施形態の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置は、前記第１実施形態の回転伝達機構や前記第２実施形態の電動パワーステアリング装置に類似しており、同等の構成も多い。そこで、同等の構成には同等の符号を附す。図７は、本実施形態の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の連結部２０ｂにおける雄セレーション部２１ｂの詳細図、図８は、本実施形態の回転伝達機構及び電動パワーステアリング装置の主要部の断面図であり、具体的には入力側シャフト２のトーションバー嵌合部２０ａと連結部２０ｂとの結合部の詳細図である。この実施形態では、図７に明示するように、連結部２０ｂに形成した雄セレーション部２１ｂの軸方向中央部に小径部２３ｃを形成し、連結部２０ｂの雄セレーション部２１ｂをトーションバー嵌合部２０ａの雌セレーション部２２ａにセレーション圧入する際、図８に示すように、両者のセレーション圧入が、連結部２０ｂとトーションバー嵌合部２０ａの結合部の軸方向両端部で行われる構造とした。なお、トーションバーは図示を省略している。

例えば連結部２０ｂの雄セレーション部２１ｂが軸方向に太鼓状に膨らんでいたりテーパ状になっていたりした場合、セレーションの軸方向中央部のみや軸方向一方の端部のみが強い嵌合となってしまう可能性があり、その場合、結合後の入力側シャフト２のモーメント（軸線に対する曲げモーメント）剛性が低下する。本実施形態の回転伝達機構が電動パワーステアリング装置として使用される場合、車両では、運転者によってステアリングホイールから負荷が入力されるため、セレーション結合部は入力負荷によって結合部に滑りが発生しないモーメント剛性が必要となる。このため、本実施形態では、雄セレーション部２１ｂの軸方向中央部に小径部２３ｃを形成し、積極的にセレーション結合部の軸方向両端部で強く嵌合させる構造とし、モーメント剛性を向上且つ安定させることができる。

なお、以上の説明では、本発明を電動パワーステアリング装置に適用するものについて説明したが、本発明は、回転伝達機構全般に適用することができる。特に、シャフト内側の深い位置まで精度を要する切削加工が必要なものに適用可能であり、その中でも、一部分を共通化し、他方を仕様に合わせて調整することで加工コスト削減に繋げられるものに適用することが可能である。また、上記説明では、本発明を入力軸に適用したが、出力時適用したり、入力軸と出力軸双方に適用したりすることも可能である。

１ハウジング
２入力側シャフト
３出力側シャフト
４トーションバー
５ａ，５ｂ転がり軸受
８トルクセンサ
２０ａトーションバー嵌合部
２０ｂ連結部
２１ｂ雄セレーション部
２１ｃ拡径突き当て部
２１ｄテーパ状突き当て部
２２ａ雌セレーション部
２２ｃテーパ部
２２ｄテーパ状拡径部
２３ａ薄肉部（加締め部）
２３ｃ小径部

Claims

同軸に配置した第１回転軸及び第２回転軸を、トーションバーを介して連結した回転伝達機構において、
前記第１回転軸が、他の品種と共通に使用できる共通部分と、それぞれの品種の専用部分とに分割された各部分の結合構造からなり、
前記共通部分と前記専用部分とがセレーション圧入により結合され、
前記共通部分又は前記専用部分に加締め部を設け、前記セレーション圧入に加えて前記加締め部によっても前記共通部分と前記専用部分とを結合しており、
前記加締め部の加締めを前記セレーション圧入と同時工程で行なわれる構造としたことを特徴とする回転伝達機構。
前記セレーション圧入により結合する結合部には、熱処理が施されていない請求項１に記載の回転伝達機構。
前記セレーション圧入が、前記共通部分と前記専用部分との結合部の軸方向両端部で行われる構造とした請求項１に記載の回転伝達機構。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転伝達機構を用いた電動パワーステアリング装置。