JP6940005B2 - トルク検出装置及びその組立方法、電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力されたトルクを検出するためのトルク検出装置、及び、その組立方法と、トルク検出装置を備えた電動式パワーステアリング装置に関する。

図１４は、従来から知られている電動式パワーステアリング装置の１例を示している。ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２の後端部に固定されており、ステアリングシャフト２は、車体に支持された円筒状のステアリングコラム３の内側に回転自在に支持されている。運転者がステアリングホイール１を回転させると、この回転が、ステアリングシャフト２、自在継手４ａ、中間シャフト５、自在継手４ｂを介して、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニット６を構成するピニオン軸７に伝達される。ピニオン軸７が回転すると、ステアリングギヤユニット６を構成するラック軸８の両端部に連結された１対のタイロッド９、９が押し引きされて左右１対の操舵輪に、ステアリングホイール４の操作量に応じた舵角が付与される。

また、図示の電動式パワーステアリング装置では、ステアリングコラム３の前端部にハウジング１０が固定されている。ハウジング１０には、電動モータ１１が支持されると共に、図示しないトルク検出装置及び減速機が収容されている。ステアリングホイール１の操作に基づいてステアリングシャフト２にトルクが加わると、前記トルク検出装置は、このトルクの方向及び大きさを検出する。そして、このトルクの方向及び大きさを利用して、電動モータ１１の通電が制御される。これにより、電動モータ１１で、前記トルクの方向及び大きさに応じた補助動力が発生する。この補助動力は、前記減速機により増大された後、ハウジング１０の内側で、ステアリングシャフト２と共に回転する部分に付与される。この結果、運転者がステアリングホイール１を操作するために要する力が軽減される。

特許文献１には、電動式パワーステアリング装置に組み込まれるトルク検出装置の具体的な構造が記載されている。当該構造では、トルク伝達軸であるステアリングシャフトと、補助動力が付与される出力軸とが、トーションバーにより同軸に連結されている。また、出力軸の外周面にトルク検出凹凸部が設けられ、かつ、トルク検出凹凸部の径方向外側に同軸に配置されたトルク検出スリーブが、ステアリングシャフトの端部に結合されている。また、トルク検出スリーブの径方向外側に同軸に配置されたコイルが、ハウジングに支持されている。このようなトルク検出装置を備えた電動式パワーステアリング装置では、ステアリングホイールを操作することによって、ステアリングシャフトにトルクが加わると、このトルクの方向及び大きさに応じた分だけ、トーションバーが弾性的に捩れる。これに伴い、トルク検出凹凸部とトルク検出スリーブとの周方向の位置関係が変化することにより、コイルにインピーダンス変化が生じる。このため、このインピーダンス変化に基づいて、トルクの方向及び大きさを検出することができる。

国際公開２０１４／１９９９５９号公報

特許文献１に記載された従来構造では、ステアリングシャフトの端部にトルク検出スリーブの端部を外嵌し、かつ、ステアリングシャフトの端部の外周面に全周にわたって設けられた１つの周方向溝に、トルク検出スリーブの端縁部に形成されたかしめ部を係合させることよって、ステアリングシャフトに対してトルク検出スリーブを結合している。すなわち、従来構造では、ステアリングシャフトに対するトルク検出スリーブの結合力に寄与する周方向溝とかしめ部との係合部が、１組しか設けられていない。このため、ステアリングシャフト（トルク伝達軸）とトルク検出スリーブとの結合部に関する結合力及び安全性を高める面から改良の余地がある。

本発明の目的は、トルク伝達軸とトルク検出スリーブとの結合部に関する結合力及び安全性を高めることができる構造を実現することにある。

本発明のトルク検出装置は、トルク伝達軸と、軸方向一方側部に複数の窓孔を有する円筒状のトルク検出スリーブとを備える。
前記トルク伝達軸は、外周面の軸方向複数箇所のそれぞれに周方向に形成された互いに平行な周方向溝を有する。
前記トルク検出スリーブは、その軸方向他方側部が前記周方向溝のそれぞれの全体（全周及び全幅）を覆うように前記トルク伝達軸に外嵌されており、かつ、前記周方向溝のそれぞれと径方向に重畳する軸方向部分に、該周方向溝にかしめ付けられたかしめ部を有する。

本発明のトルク検出装置は、前記周方向溝のそれぞれが互いに等しい形状を有するものとすることができる。

本発明のトルク検出装置は、前記周方向溝のうちの少なくとも１つの周方向溝が他の周方向溝と異なる形状を有するものとすることができる。

本発明のトルク検出装置は、前記周方向溝に、軸方向両側に位置する１対の内側面が径方向外側に向かう程軸方向に関して互いに離れる方向に傾斜した外開き溝が含まれており、該外開き溝の前記１対の内側面のそれぞれに前記かしめ部が当接しているものとすることができる。

本発明のトルク検出装置は、前記周方向溝の中心軸に対する前記１対の内側面の傾斜角度を、５０度〜７０度とすることができる。

本発明のトルク検出装置は、前記トルク伝達軸が、外周面の周方向に関して複数箇所に複数の軸方向溝を備え、
前記トルク検出スリーブが、その軸方向他方側部に、前記軸方向溝と同位相となる複数箇所に、径方向内側に突出する位置決め凸部を有し、
前記位置決め凸部が、前記かしめ部よりも軸方向一方側に設けられるものとすることができる。

本発明のトルク検出装置の組立方法は、
前記トルク検出スリーブの軸方向他方側部を、前記周方向溝のそれぞれの全体を覆うように前記トルク伝達軸に外嵌する工程と、
前記トルク検出スリーブのうち、前記周方向溝と径方向に重畳する軸方向部分のそれぞれに対し、該軸方向部分の径方向外側に、周方向に並べられた複数の爪を配置し、該軸方向部分を、該複数の爪により径方向外側から径方向内側に向け押圧することによって、該軸方向部分に前記かしめ部を形成する工程と、を含む。

本発明のトルク検出装置の組立方法では、前記かしめ部を形成する工程において、前記軸方向部分のそれぞれに対して前記かしめ部を形成する作業を、前記トルク検出スリーブの軸方向一方側部に近い軸方向部分から順番に行うことができる。

本発明のトルク検出装置の組立方法では、前記かしめ部を形成する工程において、前記かしめ部を形成するための前記爪の個数を、前記軸方向部分のそれぞれについて等しくすることができる。
この場合には、前記かしめ部を形成するための前記爪の周方向に関する配置の位相を、前記軸方向部分のそれぞれについて一致させることができる。
又は、前記かしめ部を形成するための前記爪の周方向に関する配置の位相を、前記軸方向部分のそれぞれについて異ならせることができる。

本発明のトルク検出装置の組立方法では、前記かしめ部を形成する工程において、前記かしめ部を形成するための前記爪の個数を、前記軸方向部分のそれぞれについて異ならせることができる。

本発明の電動式パワーステアリング装置は、本発明のトルク検出装置を備える。

本発明によれば、トルク伝達軸とトルク検出スリーブとの結合部に関する結合力及び安全性を高めることができる。

図１は、第１実施形態に関する、電動式パワーステアリング装置の部分切断側面図である。 図２は、図１のＡ部拡大図である。 図３は、第１実施形態に関する、トルクを検出する要素の分解斜視図である。 図４は、図３の右側部の拡大図である。 図５は、第１実施形態に関する、トルク検出スリーブ及びその周辺部を径方向外側から見た図である。 図６は、第１実施形態に関する、トルク検出スリーブ、ロアシャフトの前端部、及びトーションバーの一部の斜視図である。 図７は、図２のＢ部拡大図である。 図８は、ロアシャフトのみを取り出して示す、図７のＣ部拡大図である。 図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第１実施形態に関して、ステアリングシャフトの前端部にトルク検出スリーブを結合する作業を工程順に示す断面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１実施形態に関して、ロアシャフトの前端部の外周面に形成された周方向溝にトルク検出スリーブの軸方向後端部をかしめ付ける作業を工程順に示す、軸方向から見た図である。 図１１は、第２実施形態に関する、図８に相当する図である。 図１２（ａ）は、軸方向前側の周方向溝にトルク検出スリーブの軸方向後端部をかしめ付ける際の図１０（ｂ）に相当する図であり、図１２（ｂ）は、軸方向後側の周方向溝にトルク検出スリーブの軸方向後端部をかしめ付ける際の図１０（ｂ）に相当する図である。 図１３は、軸方向前側の周方向溝にトルク検出スリーブの軸方向後端部がかしめ付けられた状態を示す拡大断面図である。 図１４は、従来から知られている電動式パワーステアリング装置の１例を示す部分切断側面図である。

［第１実施形態］
第１実施形態について、図１〜図１０を用いて説明する。
本実施形態の電動式パワーステアリング装置は、ステアリングコラム３ａと、ステアリングシャフト２ａと、ハウジング１０ａと、出力軸１２と、トーションバー１３と、トルク検出スリーブ１４と、トルク検出コイルユニット１５と、基板１６と、ウォーム減速機１７と、電動モータ１１ａとを備える。
また、本実施形態の電動式パワーステアリング装置は、トルク検出装置を備えており、このトルク検出装置は、ステアリングシャフト２ａを構成するロアシャフト２１と、出力軸１２と、トーションバー１３と、トルク検出スリーブ１４と、トルク検出コイルユニット１５とを含んで構成されている。
なお、電動式パワーステアリング装置に関して、前後方向は、特に断らない限り、車両の前後方向をいう。例えば、図１〜図９においては、左側が前であり、右側が後である。

ステアリングコラム３ａは、前側に配置された円筒状のインナコラム１８と、後側に配置されたアウタコラム１９とを備える。インナコラム１８とアウタコラム１９とは、伸縮可能に組み合わされ、支持ブラケット２０により車体に支持される。インナコラム１８及びアウタコラム１９は、鋼製又はアルミニウム合金などの軽合金製である。

ステアリングシャフト２ａは、前側に配置されたロアシャフト２１と、後側に配置された中空軸状のアッパシャフト２２とを備える。ロアシャフト２１とアッパシャフト２２とは、トルク伝達を可能に、かつ、軸方向の相対変位を可能にスプライン嵌合しており、ステアリングコラム３ａの内側に回転自在に支持されている。ロアシャフト２１及びアッパシャフト２２は、鋼製である。アウタコラム１９の後端開口から突出した、アッパシャフト２２の後端部には、ステアリングホイール１（図１３参照）が固定される。

ハウジング１０ａは、前側の蓋体２３と後側の本体２４とを、図示しない複数本のボルトにより互いに結合してなるもので、インナコラム１８の前端部に結合固定されている。蓋体２３及び本体２４は、アルミニウム合金などの軽合金製又は合成樹脂製である。ロアシャフト２１の前端部は、ハウジング１０ａの内側に挿入されている。

出力軸１２は、磁性金属である鋼により中空軸状に造られている。出力軸１２は、ハウジング１０ａ内のロアシャフト２１の前側に、１対の玉軸受２５、２６により回転自在に支持されている。ハウジング１０ａの前端開口から突出した、出力軸１２の前端部には、自在継手４ａ（図１３参照）が結合される。

トーションバー１３は、ばね鋼により段付円柱状に造られている。ロアシャフト２１と出力軸１２とは、トーションバー１３により、互いに同軸に連結されている。すなわち、トーションバー１３は、その後端部を除く大部分が、出力軸１２の内側に配置されている。また、トーションバー１３は、その前端部が、出力軸１２の前端部に、ピン２７により相対回転不能に結合され、かつ、その後端部が、ロアシャフト２１の前側部の径方向中心部に設けられたスプライン孔２８に、相対回転不能にスプライン嵌合されている。

トルク伝達軸であるロアシャフト２１は、前端部に、円筒状の筒状部２９を有する。筒状部２９は、内周面に、周方向に関する凹凸形状（歯車状）の雌ストッパ部３０を有する。雌ストッパ部３０は、それぞれが軸方向に長い複数の歯部３１を、周方向に関して等間隔に配置してなる。

出力軸１２は、後端部の外周面に、周方向に関する凹凸形状（歯車状）の雄ストッパ部３２を有する。雄ストッパ部３２は、それぞれが軸方向に長い複数（歯部３１と同数）の溝部３３を、周方向に関して等間隔に配置してなる。

雌ストッパ部３０と雄ストッパ部３２とは、所定角度範囲（トーションバー１３が捩れていない中立状態を基準として、例えば±５度の範囲）での相対回転を可能に凹凸係合している。すなわち、雌ストッパ部３０を構成する歯部３１が、雄ストッパ部３２を構成する溝部３３に、周方向の隙間を介在させて緩く係合することにより、ロアシャフト２１と出力軸１２との相対回転が、所定角度範囲に規制されている。これにより、トーションバー１３が過度に捩られることを防止している。

出力軸１２は、後側部の外周面のうち、雄ストッパ部３２に対して軸方向前側に隣接する箇所に、周方向に関する凹凸形状のトルク検出凹凸部３４を有する。トルク検出凹凸部３４は、それぞれが軸方向に長い複数の溝部３５を、周方向に関して等間隔に配置してなる。トルク検出凹凸部３４は、雄ストッパ部３２よりも大きな外径寸法（外接円の直径）を有する。図示の例では、トルク検出凹凸部３４を構成する溝部３５と、雄ストッパ部３２を構成する溝部３３とは、互いに同数設けられ、かつ、周方向に関する配置の位相が互いに一致している。

トルク検出スリーブ１４は、アルミニウム合金などの導電性を有する非磁性金属により円筒状に造られている。トルク検出スリーブ１４は、軸方向一方側部である軸方向前側部がトルク検出凹凸部３４の径方向外側に同軸に配置され、かつ、軸方向他方側部である軸方向後端部が筒状部２９に片持ち状態で外嵌支持されている。

トルク検出凹凸部３４の径方向外側に同軸に配置された、トルク検出スリーブ１４の軸方向前側部は、軸方向に離隔した第１窓孔列と第２窓孔列とを有する。軸方向前側に位置する第１窓孔列は、複数（溝部３５と同数）の矩形の窓孔（透孔）３６ａを、周方向に関して等間隔に配置してなる。軸方向後側に位置する第２窓孔列は、複数（溝部３５と同数）の矩形の窓孔（透孔）３６ｂを、周方向に関して等間隔に配置してなる。第１窓孔列の窓孔３６ａと第２窓孔列の窓孔３６ｂとのそれぞれの周方向に関する配置の位相は、互いに半ピッチずれている。

筒状部２９は、外周面に、複数の軸方向溝３７と１対の周方向溝３８とを有する。複数の軸方向溝３７は、筒状部２９の外周面の周方向等間隔となる複数箇所（図示の例では４箇所）に配置されており、それぞれが筒状部２９の外周面の全長にわたり設けられている。１対の周方向溝３８は、筒状部２９の外周面の軸方向に離隔した２箇所に平行に配置されており、それぞれが複数の軸方向溝３７と交差するように、筒状部２９の外周面の全周にわたり設けられている。本実施形態では、１対の周方向溝３８は、互いに等しい形状を有している。１対の周方向溝３８のそれぞれは、外開き溝である。すなわち、１対の周方向溝３８のそれぞれは、図７及び図８に示すように、軸方向両側に位置する１対の内側面４６のそれぞれが、径方向外側に向かう程軸方向に関して互いに離れる方向に傾斜した部分円すい面形状を有している。１対の周方向溝３８のそれぞれの底面４５は、円筒面形状を有している。なお、本実施形態では、筒状部２９の外周面に１対の周方向溝３８を加工する際に、１回のチャッキングにより、１対の周方向溝３８のそれぞれを切削加工する。このため、１対の周方向溝３８の傾きが同じになり、結果として、１対の周方向溝３８のそれぞれに対する、後述するかしめ部４０の形成が安定して行われるようになっている。

トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部は、筒状部２９に、その軸方向中間部によって１対の周方向溝３８のそれぞれの全体を覆うように外嵌されている。また、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部は、１対の周方向溝３８のそれぞれと径方向に重畳する軸方向部分に、全周にわたり、これらの周方向溝３８にかしめ付けられた１対のかしめ部４０を有する。すなわち、１対のかしめ部４０のそれぞれは、周方向溝３８に軸方向のがたつきなく係合している。より具体的には、１対のかしめ部４０のそれぞれは、周方向溝３８を構成する底面４５及び１対の内側面４６のうち、少なくとも１対の内側面４６に当接している。これにより、トルク検出スリーブ１４は、筒状部２９に対して、軸方向に位置決めされ、かつ、軸方向の相対変位を防止されている。さらには、１対のかしめ部４０のそれぞれと、周方向溝３８の少なくとも１対の内側面４６との当接部に作用する緊迫力及び摩擦力によって、筒状部２９とトルク検出スリーブ１４との相対回転が防止されている。

トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部には、１対のかしめ部４０よりも軸方向前側で周方向に関して軸方向溝３７と同位相となる複数箇所に、径方向内側に突出する位置決め凸部３９が設けられている。そして、位置決め凸部３９のそれぞれが、軸方向溝３７に周方向のがたつきなく係合している。これにより、トルク検出スリーブ１４は、筒状部２９に対し、回転方向に位置決めされ、かつ、相対回転を防止されている。

このように、位置決め凸部３９が、かしめ部４０よりも軸方向前側に設けられることで、位置決め凸部３９に対して軸方向溝３７が挿入される距離を短くでき、これにより、位置決め凸部３９の内周面が削れるのを防止することができる。一方、位置決め凸部３９と軸方向溝３７との回転方向の位置決めは、ロアシャフト２１がトルク検出スリーブ１４に対してある程度奥まで挿入された状態で行われるので、ロアシャフト２１とトルク検出スリーブ１４とが曲がりにくく、組み立てしやすい。

なお、位置決め凸部３９のそれぞれは、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部が筒状部２９に外嵌される前に形成される。本実施形態では、位置決め凸部３９のそれぞれは、エンボス加工によって形成されているため、位置決め凸部３９のそれぞれの背面側（外径側）には、凹部が形成されている。これに対し、１対のかしめ部４０のそれぞれは、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部が筒状部２９に外嵌された後に形成される。図３及び図４では、トルク検出スリーブ１４を、１対のかしめ部４０が形成される前の状態で示している。

本実施形態の電動式パワーステアリング装置を組み立てる場合、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部を筒状部２９に外嵌支持する作業は、次のようにして行う。
まず、トルク検出スリーブ１４の位置決め凸部３９と筒状部２９の軸方向溝３７（図３〜図６参照）との周方向の位相を合わせた状態で、図９（ａ）→図９（ｂ）に示すように、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部を筒状部２９の外周面に、軸方向前側から径方向のがたつきなく外嵌する。これにより、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部のうち、軸方向後端縁部よりも前側に位置する部分である軸方向中間部によって、１対の周方向溝３８のそれぞれの全体を覆う。また、このような外嵌の作業に伴い、位置決め凸部３９のそれぞれを軸方向溝３７に周方向のがたつきなく係合させる。なお、図９（ｂ）に示した状態での、トルク検出スリーブ１４と筒状部２９との軸方向の位置関係は、電動式パワーステアリング装置を組み立てた状態で、窓孔３６ａ及び窓孔３６ｂとトルク検出コイルユニット１５との軸方向の位置関係が所定の位置関係となるように決定し、具体的には、トルク検出スリーブ１４の軸方向前端縁の軸方向位置を基準に決定する。したがって、図９（ｂ）に示した状態での、筒状部２９に対するトルク検出スリーブ１４の軸方向後端縁の軸方向位置は、部材寸法のばらつきに起因して、軸方向にばらつく。ただし、本実施形態では、このような軸方向のばらつきが生じた場合でも、必ず、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部によって１対の周方向溝３８のそれぞれの全体を覆うことができるように、換言すれば、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端縁が軸方向後側の周方向溝３８よりも軸方向後側に位置するように、トルク検出スリーブ１４の軸方向寸法に余裕を持たせてある。
次に、図９（ｂ）→図９（ｃ）に示すように、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部のうち、１対の周方向溝３８のそれぞれと径方向に重畳する軸方向部分を、全周にわたり、径方向外側から径方向内側に向け塑性変形させる（かしめる）。これにより、前記軸方向部分のそれぞれにかしめ部４０を形成すると同時に、該かしめ部４０を、周方向溝３８のそれぞれに係合させる。

このために、本実施形態では、トルク検出スリーブ１４のうち、１対の周方向溝３８と径方向に重畳する軸方向部分のそれぞれに対し、該軸方向部分の径方向外側に、図１０（ａ）に示すように、周方向に並べられた複数（本実施形態では６個）の爪４１を配置する。そして、図１０（ａ）→図１０（ｂ）に示すように、これらの複数の爪４１を径方向内側に同期して移動させる。これにより、トルク検出スリーブ１４の前記軸方向部分を、複数の爪４１の径方向内端部によって、径方向外側から径方向内側に向け強く押圧する。これにより、前記軸方向部分を全周にわたり径方向外側から径方向内側に向け塑性変形させることによって、かしめ部４０を形成する。

また、爪４１による絞りかしめによりトルク検出スリーブ１４の前記軸方向部分が周方向溝３８の形状に倣って変形し、その後、爪４１をかしめ部４０から退避させると、かしめ部４０は、スプリングバックして、周方向溝３８の１対の内側面４６間で突っ張り、かしめ部４０と１対の内側面４６との間に摩擦力を発生する。ここで、図８に示す、周方向溝３８の中心軸に対する内側面４６の傾斜角度θを５０度〜７０度（好ましくは、６０度）とすることで、このスプリングバックによって、かしめ部４０と１対の内側面４６間の面圧が大きくなり、かしめ部４０によるトルク検出スリーブ１４の保持力を大きくすることができる。

また、本実施形態では、トルク検出スリーブ１４のうち、１対の周方向溝３８と径方向に重畳する軸方向部分のそれぞれに対してかしめ部４０を形成する作業を、トルク検出スリーブ１４の軸方向前側部に近い軸方向部分から順番に行う。すなわち、まず、軸方向前側に位置する前記軸方向部分にかしめ部４０を形成し、次に、軸方向後側に位置する前記軸方向部分にかしめ部４０を形成する。これにより、確実に、トルク検出スリーブ１４と筒状部２９とを所定の位置関係で結合することができる。

なお、本発明を実施する場合、１つのかしめ部４０を形成する爪４１の個数は、筒状部２９とトルク検出スリーブ１４との同軸度を確保することができる範囲で、２個以上の任意の個数とすることができる。爪４１の個数は、多くする程、１個の爪４１に摩耗などの不具合が生じた場合の影響、すなわち、かしめ部４０の精度に与える悪影響を小さく抑えることができる。本実施形態では、爪４１の個数を６個としているため、当該影響を１／６（約１７％）に抑えることができる。また、本発明を実施する場合、かしめ部４０を形成すべき軸方向部分ごとに用意された複数の爪４１の周方向に関する配置の位相は、当該軸方向部分ごとの複数の爪４１同士で、互いに一致させても良いし、互いに異ならせても良いが、本実施形態では、互いに一致させている。

トルク検出コイルユニット１５は、円筒状に構成されたもので、トルク検出凹凸部３４及びトルク検出スリーブ１４の径方向外側に同軸に配置されている。トルク検出コイルユニット１５は、ハウジング１０ａに内嵌固定されており、軸方向に離隔した１対のコイル４２ａ、４２ｂを備えている。軸方向前側に位置するコイル４２ａは、第１窓孔列の窓孔３６ａと径方向に重畳して配置されており、軸方向後側に位置するコイル４２ｂは、第２窓孔列の窓孔３６ａと径方向に重畳して配置されている。

基板１６は、ハウジング１０ａ内において、トルク検出コイルユニット１５の径方向外側の周方向１箇所（図示の例では、トルク検出コイルユニット１５の下方）に設置されている。基板１６上には、モータ制御回路が構成されている。このモータ制御回路には、コイル４２ａ、４２ｂの端部が接続されている。

ウォーム減速機１７は、ハウジング１０ａ内に配置されており、ウォームホイール４３と、ウォーム４４とを備える。ウォームホイール４３は、玉軸受２５、２６の間の出力軸１２の軸方向中間部に外嵌固定されている。ウォーム４４は、ウォームホイール４３に噛合した状態で、ハウジング１０ａ内に回転自在に支持されている。

電動モータ１１ａは、ハウジング１０ａに支持されている。電動モータ１１ａの出力軸は、ウォーム４４の基端部に対し、トルク伝達を可能に結合されている。

本実施形態の電動式パワーステアリング装置では、運転者がステアリングホイール１を操作することによって、ステアリングシャフト２ａに操舵力であるトルクが付与されると、このトルクの方向及び大きさに応じた分だけ、トーションバー１３が（所定角度範囲で）弾性的に捩れる。これに伴い、トルク検出凹凸部３４とトルク検出スリーブ１４との周方向の位置関係が変化することにより、トルク検出コイルユニット１５を構成するコイル４２ａ、４２ｂにインピーダンス変化が生じる。このため、このインピーダンス変化に基づいて、トルクの方向及び大きさを検出できる。基板１６上のモータ制御回路は、このようにしてトルクの方向及び大きさを検出し、かつ、このトルクの検出結果を利用して、電動モータ１１ａの通電制御を行うことにより、電動モータ１１ａで、トルクの方向及び大きさに応じた補助動力を発生させる。この補助動力は、ウォーム減速機１７により増大された後、出力軸１２に付与される。この結果、運転者がステアリングホイール１を操作するために要する力が軽減される。

上述のような本実施形態の電動式パワーステアリング装置では、ロアシャフト２１の筒状部２９の外周面に設けられた周方向溝３８と、トルク検出スリーブ１４の軸方向後端部に形成されたかしめ部４０との係合部が、軸方向に離隔して２組設けられている。このため、従来構造のように、当該係合部が１組しか設けられていない場合に比べて、筒状部２９とトルク検出スリーブ１４との結合力（軸方向及び回転方向の相対変位を防止する力）を高めることができ、かつ、この結合力のロバスト性（安定性）を高めることができる。したがって、長期間、車両の振動やトルク検出スリーブ１４の偏芯による慣性などによって筒状部２９とトルク検出スリーブ１４とが軸方向及び回転方向に相対変位することを防止して、信頼性の高いトルク検出を行うことができる。また、本実施形態では、前記係合部が２組設けられているため、万が一、一方の係合部の係合が損なわれても、他方の係合部の係合によって、筒状部２９とトルク検出スリーブ１４との結合状態を維持することができるといった、２重安全性を確保することができる。

また、本実施形態では、トルク検出スリーブ１４のうち、１対の周方向溝３８と径方向に重畳する軸方向部分のそれぞれの径方向外側に、周方向に並べられた複数の爪４１を配置し、当該軸方向部分のそれぞれを、当該軸方向部分ごとに配置された複数の爪４１により径方向外側から径方向内側に向け押圧することによって、当該軸方向部分のそれぞれにかしめ部４０を形成するようにしている。このようにかしめ部４０を形成する際には、トルク検出スリーブ１４と筒状部２９との間に、軸方向のずれを生じさせるような力は、実質的に作用しない。したがって、かしめ部４０の形成時に、トルク検出スリーブ１４と筒状部２９とが軸方向にずれ動くことを、容易に防止することができる。

なお、本実施形態の構造では、トルク検出スリーブ１４及び筒状部２９に関して、例えば、次のような諸元を採用することができる（図８及び図９参照）。
トルク検出スリーブ１４の厚さ寸法ｔ ： ０．２０ｍｍ〜１．０ｍｍ
筒状部２９の外径寸法Ｄ ： ２０ｍｍ〜３０ｍｍ（例えば２３．５ｍｍ）
周方向溝３８の開口部の軸方向幅寸法ｘ ： １．０ｍｍ〜２．０ｍｍ（例えば１．５ｍｍ）
周方向溝３８の深さ寸法ｙ ： ０．４ｍｍ以上（外径寸法Ｄの１．７％以上）
周方向溝３８の中心軸に対する内側面４６の傾斜角度θ ： ５０度〜７０度（例えば６０度）
１対の周方向溝３８同士の軸方向間隔Ｌ ： ０．３ｍｍ〜５ｍｍ（例えば０．７ｍｍ）
なお、傾斜角度θを６０度にすると、操舵時の慣性力に限らず、悪路を走行する際の振動など、前記慣性力よりも大きな力が作用した場合でも、筒状部２９に対するトルク検出スリーブ１４の結合力を維持しやすい。
軸方向間隔Ｌは、値を小さくする程、省スペース化できる。

［第２実施形態］
第２実施形態について、図１１〜図１３を用いて説明する。
本実施形態では、ロアシャフト２１ａの筒状部２９ａの外周面に平行に形成された１対の周方向溝３８ａ、３８ｂ同士で、互いの形状を異ならせている。具体的には、１対の周方向溝３８ａ、３８ｂ同士で、互いの深さ寸法ｙ１、ｙ２を異ならせている（図示の例ではｙ１＞ｙ２としている）。また、１対の周方向溝３８ａ、３８ｂ同士で、互いの内側面４６ａ、４６ｂの傾斜角度θ１、θ２を異ならせている（図示の例ではθ１＞θ２としている）。このように、本実施形態では、１対の周方向溝３８ａ、３８ｂ同士で、互いの形状を異ならせることにより、筒状部２９ａに対するトルク検出スリーブ１４ａの結合力を調整している。また、本実施形態では、１対の周方向溝３８ａ、３８ｂ同士の軸方向間隔Ｌ１を、第１実施形態の場合よりも大きくしている（Ｌ１＞Ｌ）。

また、本実施形態では、軸方向前側の周方向溝３８ａに係合させるかしめ部４０ａを形成するための爪４１ａの個数と、軸方向後側の周方向溝３８ｂに係合させるかしめ部４０ｂを形成するための爪４１ｂの個数とを、それぞれ第１実施形態の場合よりも少ない個数である４個としている。すなわち、本実施形態では、メンテナンスする爪４１ａ、４１ｂの個数を減らして、爪４１ａ、４１ｂのメンテナンスを容易に行えるようにしている。また、本実施形態では、軸方向前側のかしめ部４０ａを形成するための複数の爪４１ａと、軸方向後側のかしめ部４０ｂを形成するための複数の爪４１ｂとの間で、周方向に関する配置の位相を互いに異ならせている。これにより、１対のかしめ部４０ａ、４０ｂを形成するための設備の組み立てを容易化している。

なお、本実施形態の構造では、例えば、次のような諸元を採用することができる（図１１及び図１３参照）。
深さ寸法ｙ１ ： ０．４５ｍｍ
深さ寸法ｙ２ ： ０．４ｍｍ
傾斜角度θ１ ： ６０度
傾斜角度θ２ ： ４０度
軸方向間隔Ｌ１ ： １．７ｍｍ
その他の構成及び作用などは、第１実施形態の場合と同様である。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良などが可能である。
例えば、本発明を実施する場合、トルク検出スリーブのかしめ部が係合する周方向溝は、トルク伝達軸の外周面の軸方向３箇所以上に設けることもできる。
また、トルク検出スリーブにかしめ部を形成するための爪の個数は、かしめ部を形成する軸方向部分ごとに異ならせることもできる。

本発明のトルク検出装置は、電動式パワーステアリング装置に限らず、各種機械装置に組み込んで用いることができる。
本発明のトルク検出装置を電動式パワーステアリング装置に組み込んで用いる場合、該トルク検出装置は、ステアリングシャフトの前端部に限らず、ステアリングギヤユニットの入力部などの、適宜の箇所に設置することができる。

なお、本出願は、２０１８年８月３日出願の日本特許出願（特願２０１８−１４６４１９）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

１ ステアリングホイール
２、２ａ ステアリングシャフト
３、３ａ ステアリングコラム
４ａ、４ｂ 自在継手
５ 中間シャフト
６ ステアリングギヤユニット
７ ピニオン軸
８ ラック軸
９ タイロッド
１０、１０ａ ハウジング
１１、１１ａ 電動モータ
１２ 出力軸
１３ トーションバー
１４、１４ａ トルク検出スリーブ
１５ トルク検出コイルユニット
１６ 基板
１７ ウォーム減速機
１８ インナコラム
１９ アウタコラム
２０ 支持ブラケット
２１、２１ａ ロアシャフト
２２ アッパシャフト
２３ 蓋体
２４ 本体
２５ 玉軸受
２６ 玉軸受
２７ ピン
２８ スプライン孔
２９、２９ａ 筒状部
３０ 雌ストッパ部
３１ 歯部
３２ 雄ストッパ部
３３ 溝部
３４ トルク検出凹凸部
３５ 溝部
３６ａ、３６ｂ 窓孔
３７ 軸方向溝
３８、３８ａ、３８ｂ 周方向溝
３９ 位置決め凸部
４０、４０ａ、４０ｂ かしめ部
４１ 爪
４２ａ、４２ｂ コイル
４３ ウォームホイール
４４ ウォーム
４５、４５ａ、４５ｂ 底面
４６、４６ａ、４６ｂ 内側面

Claims (12)

1. トルク伝達軸と、
   軸方向一方側部に複数の窓孔を有する円筒状のトルク検出スリーブと、を備え、
   前記トルク伝達軸は、外周面の軸方向複数箇所のそれぞれに周方向に形成された互いに平行な周方向溝を有し、
   前記トルク検出スリーブは、その軸方向他方側部が前記周方向溝のそれぞれの全体を覆うように前記トルク伝達軸に外嵌されており、かつ、前記周方向溝のそれぞれと径方向に重畳する軸方向部分に、該周方向溝にかしめ付けられたかしめ部を有し、
   前記周方向溝には、円筒面形状を有する底面と、該底面の軸方向両側に位置し、それぞれ部分円すい面形状を有する１対の内側面と、を備え、該１対の内側面が径方向外側に向かう程軸方向に関して互いに離れる方向に傾斜した外開き溝が含まれており、該外開き溝の前記１対の内側面のそれぞれに前記かしめ部が当接している、
   トルク検出装置。
2. 前記周方向溝のそれぞれが互いに等しい形状を有している、
   請求項１に記載のトルク検出装置。
3. 前記周方向溝のうちの少なくとも１つの周方向溝が他の周方向溝と異なる形状を有している、
   請求項１に記載のトルク検出装置。
4. 前記周方向溝の中心軸に対する前記１対の内側面の傾斜角度は、５０度〜７０度である、
   請求項１に記載のトルク検出装置。
5. 前記トルク伝達軸は、外周面の周方向に関して複数箇所に複数の軸方向溝を備え、
   前記トルク検出スリーブは、その軸方向他方側部に、前記軸方向溝と同位相となる複数箇所に、径方向内側に突出する位置決め凸部を有し、
   前記位置決め凸部は、前記かしめ部よりも軸方向一方側に設けられる、
   請求項１〜４のうちの何れか１項に記載のトルク検出装置。
6. 請求項１〜５のうちの何れか１項に記載のトルク検出装置の組立方法であって、
   前記トルク検出スリーブの軸方向他方側部を、前記周方向溝のそれぞれの全体を覆うように前記トルク伝達軸に外嵌する工程と、
   前記トルク検出スリーブのうち、前記周方向溝と径方向に重畳する軸方向部分のそれぞれに対し、該軸方向部分の径方向外側に、周方向に並べられた複数の爪を配置し、該軸方向部分を、該複数の爪により径方向外側から径方向内側に向け押圧することによって、該軸方向部分に前記かしめ部を形成する工程と、を含む、
   トルク検出装置の組立方法。
7. 前記かしめ部を形成する工程において、前記軸方向部分のそれぞれに対して前記かしめ部を形成する作業を、前記トルク検出スリーブの軸方向一方側部に近い軸方向部分から順番に行う、
   請求項６に記載のトルク検出装置の組立方法。
8. 前記かしめ部を形成する工程において、前記かしめ部を形成するための前記爪の個数を、前記軸方向部分のそれぞれについて等しくする、
   請求項６又は７に記載のトルク検出装置の組立方法。
9. 前記かしめ部を形成する工程において、前記かしめ部を形成するための前記爪の周方向に関する配置の位相を、前記軸方向部分のそれぞれについて一致させる、
   請求項８に記載のトルク検出装置の組立方法。
10. 前記かしめ部を形成する工程において、前記かしめ部を形成するための前記爪の周方向に関する配置の位相を、前記軸方向部分のそれぞれについて異ならせる、
    請求項８に記載のトルク検出装置の組立方法。
11. 前記かしめ部を形成する工程において、前記かしめ部を形成するための前記爪の個数を、前記軸方向部分のそれぞれについて異ならせる、
    請求項６又は７に記載のトルク検出装置の組立方法。
12. 請求項１〜５のうちの何れか１項に記載のトルク検出装置を備えた電動式パワーステアリング装置。

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