WO2014200051A1 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

　電動式パワーステアリング装置は、ロアシャフト１３と、出力軸１６と、ロアシャフト１３と出力軸１６とを同軸に連結するトーションバー１９と、トルク検出用スリーブ２９と、を備える。ロアシャフト１３と出力軸１６の一方は、筒状部２０を有する。当該筒状部２０の内周面には、雌ストッパ部２１が設けられている。ロアシャフト１３と出力軸１６の他方は、雌ストッパ部２１に係合する雄ストッパ部２４と、軸方向に関して雄ストッパ部２４に隣接するトルク検出用凹凸部２７と、を有する。雄ストッパ部２４は、複数の雄側溝部２６を有する。トルク検出用凹凸部２７は、複数の検出用溝部２８を有する。トルク検出用スリーブ２９は、前記トルク検出用凹凸部２７の外径側に配置される。雄ストッパ部２４の溝底円の直径は、トルク検出用凹凸部２７の溝底円の直径よりも小さい。

Description

電動式パワーステアリング装置

　本発明は、電動モータを補助動力の発生源として、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力を軽減できる様に構成した、電動式パワーステアリング装置に関する。

　自動車用のステアリング装置は、図６に示す様に構成して、ステアリングホイール１の回転をステアリングギヤユニット２の入力軸３に伝達し、入力軸３の回転に伴って左右１対のタイロッド４、４を押し引きして、前車輪に舵角を付与する様にしている。ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト５の後端部に支持固定している。ステアリングシャフト５は、車体に支持される円筒状のステアリングコラム６を軸方向に挿通した状態で、ステアリングコラム６に回転自在に支持している。ステアリングシャフト５の前端部は、自在継手７を介して中間シャフト８の後端部に接続し、中間シャフト８の前端部を、別の自在継手９を介して、入力軸３に接続している。図示の例は、電動モータ１０を補助動力の発生源としてステアリングホイール１を操作する為に要する力の低減を図る、電動式パワーステアリング装置としている。本明細書全体で、前後方向は、特に断らない限り、車両の前後方向を言う。

　図７～９は、特許文献１に開示された電動式パワーステアリング装置を示している。ステアリングコラム６ａは、インナコラム１１とアウタコラム１２とを、二次衝突時に全長を収縮可能に組み合わせて構成され、車体に支持される。ステアリングコラム６ａの内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト５ａは、ロアシャフト１３とアッパシャフト１４とを、トルク伝達を可能に、且つ、二次衝突時に全長を収縮可能に組み合わせて構成される。アウタコラム１２の後端開口から突出した、アッパシャフト１４の後端部には、ステアリングホイール１（図６参照）が固定される。インナコラム１１の前端部には、ハウジング１５が結合固定されており、ロアシャフト１３の前半部は、ハウジング１５の内側に挿入されている。ハウジング１５の内側で、入力軸であるロアシャフト１３の前側には、出力軸１６が、１対の玉軸受１７、１８により回転自在に支持されている。ハウジング１５の前端開口から突出した、出力軸１６の前端部には、自在継手７（図６参照）が結合される。出力軸１６とロアシャフト１３とは、トーションバー１９を介して連結されている。トーションバー１９は、その前端部を除く大部分を、中空軸状に造られたロアシャフト１３の内径側に配置されている。

　出力軸１６の後端部には、筒状部２０が設けられている。筒状部２０の内周面には、円周方向に関する凹凸形状の雌ストッパ部２１が設けられている。雌ストッパ部２１は、筒状部２０の内周面に、複数の雌側歯部２２と複数の雌側溝部２３を有する。複数の雌側歯部２２と複数の雌側溝部２３は、が軸方向に延在し、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで配置されている。一方、ロアシャフト１３の外周面の前端部には、円周方向に関する凹凸形状の雄ストッパ部２４が設けられている。雄ストッパ部２４は、ロアシャフト１３の外周面の前端部に、複数の雄側歯部２５、２５と複数の雄側溝部２６、２６を有する、複数の雄側歯部２５、２５と複数の雄側溝部２６、２６は、軸方向に延在し、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで配置されている。雄側歯部２５、２５（雄側溝部２６、２６）の数と雌側溝部２３（雌側歯部２２）の数は、等しくなっている。雄ストッパ部２４と雌ストッパ部２１とは、所定角度範囲（トーションバー１９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（緩いスプライン係合の如く）凹凸係合している。これにより、トーションバー１９の過大な捩れ防止が図られている。

　ロアシャフト１３は、磁性金属である鋼製である。軸方向に関して雄ストッパ部２４の後側に隣接するロアシャフト１３の外周面の前端寄り部分には、その外接円の直径が雄ストッパ部２４よりも大きくなった、円周方向に関する凹凸形状のトルク検出用凹凸部２７が設けられている。この様なトルク検出用凹凸部２７は、ロアシャフト１３の外周面の前端寄り部分に、それぞれが軸方向に長い複数の検出用溝部２８、２８を、円周方向に関して等間隔に配置して構成されている。図示の構造の場合には、この様なトルク検出用凹凸部２７の溝底円の直径と、雄ストッパ部２４の溝底円の直径とが、等しくなっている。検出用溝部２８、２８の数と雄側溝部２６、２６の数とが等しくなっており、且つ、雄側溝部２６、２６と検出用溝部２８、２８とが軸方向に連続して（円周方向に関する位相が一致する状態で）設けられている。

　トルク検出用凹凸部２７の外径側には、アルミニウム合金等の導電性を有する非磁性金属製で円筒状のトルク検出用スリーブ２９が配置されている。トルク検出用スリーブ２９の基端部は、筒状部２０に外嵌固定されている。トルク検出用凹凸部２７の外径側に位置するトルク検出用スリーブ２９の部分には、複数の窓孔３０、３０が設けられている。トルク検出用凹凸部２７及びトルク検出用スリーブ２９の外径側には、ハウジング１５に内嵌固定されたトルク検出用コイルユニット３１が配置されている。

　出力軸１６の後端寄り部分には、ウォームホイール３２が外嵌固定されている。ウォームホイール３２には、ハウジング１５内に回転自在に支持されたウォーム３３が噛合されている。ハウジング１５には、電動モータ１０（図６参照）が支持固定されている。電動モータ１０の出力軸は、ウォーム３３の基端部に、トルクの伝達を可能に結合されている。

　上述の様に構成する電動式パワーステアリング装置の場合、運転者がステアリングホイール１を操作する事によって、ステアリングシャフト５ａ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１９が（所定角度範囲で）弾性的に捩れる。これに伴い、トルク検出用凹凸部２７とトルク検出用スリーブ２９との円周方向の位置関係が変化する事により、トルク検出用コイルユニット３１のコイルにインピーダンス変化が生じる。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。電動モータは、トルクの検出結果に応じた補助動力を発生する。補助動力は、ウォーム３３とウォームホイール３２とを噛合させて構成されるウォーム式減速機３４により増大された後、出力軸１６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を操作する為に要する力が軽減される。

　一方、ステアリングホイール１からステアリングシャフト５ａに大きなトルクが入力される事により、トーションバー１９の捩れ量が、所定角度範囲の片側又は他側の上限値に達すると、雌ストッパ部２１と雄ストッパ部２４との歯部２２、２５同士が周方向に噛み合う。そして、この噛み合いに基づき、ロアシャフト１３から出力軸１６に直接、トルクの一部が伝達される様になる。

　上述の様な電動式パワーステアリング装置の場合、筒状部２０のうち雌ストッパ部２１の溝底円よりも外径側部分の径方向の肉厚、及び、各雌側歯部２２の径方向高さは、筒状部２０の機械的強度を十分に確保できる大きさ、即ち、上述の様な雌ストッパ部２１と雄ストッパ部２４との歯部２２、２５同士の噛み合いに基づくトルク伝達時に、筒状部２０に塑性捩れ変形が生じない程度の大きさに確保されている。

　この様な電動式パワーステアリング装置に関して、トルク検出用の各部品及びその周辺部分の小径化を図るべく、トルク検出用凹凸部２７の外接円の直径を小さくする場合には、トルク検出用凹凸部２７の外接円の直径に合わせて、トルク検出用スリーブ２９の内径寸法も小さくする必要がある。更には、トルク検出用スリーブ２９の内径寸法に合わせて、トルク検出用スリーブ２９の基端部が外嵌固定される筒状部２０の外径寸法も小さくする必要がある。この場合に、この筒状部２０の機械的強度を維持すべく、この筒状部２０のうち雌ストッパ部２１の溝底円よりも外径側部分の径方向の肉厚、及び、各雌側歯部２２の径方向高さを変化させる事なく、筒状部２０の外径寸法を小さくする場合には、雌ストッパ部２１と雄ストッパ部２４との、互いの歯先と溝底との干渉を避ける為に、筒状部２０の径寸法に合わせて、雄ストッパ部２４の外接円の直径及び溝底円の直径も、小さくする必要がある。

　ところが、上述した従来構造の場合には、雄ストッパ部２４の溝底円の直径と、トルク検出用凹凸部２７の溝底円の直径とを、等しくする構成を採用している。この為、上述の様に雄ストッパ部２４の溝底円の直径を小さくすると、これに合わせて、トルク検出用凹凸部２７の溝底円の直径も小さくなる。これに伴い、ロアシャフト１３の前端寄り部分のうち、トルク検出用凹凸部２７の溝底円よりも内径側部分の径方向の肉厚が小さくなる。この結果、雌ストッパ部２１と雄ストッパ部２４との歯部２２、２５同士の噛み合いに基づくトルク伝達時に、トルク検出用凹凸部２７が塑性捩れ変形しない範囲で伝達できるトルクが小さくなる。

国際公開第２００３／１０４０６５号

　本発明は、トルク検出用凹凸部の機械的強度を確保しつつ、トルク検出用の各部品及びその周辺部分の小径化を図り易い構造を実現することを目的とする。

　本発明の一態様によれば、電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイールからの操舵力を付与される入力軸と、電動モータを発生源とする補助動力を付与される出力軸と、前記入力軸と出力軸とを同軸に連結する状態で、前記入力軸及び出力軸の内径側に設けられたトーションバーと、トルク検出用スリーブとを備える。前記入力軸と出力軸の一方は、前記入力軸と出力軸の他方に連結された前記入力軸と出力軸の前記一方の端部に設けられた筒状部を有する。前記筒状部は、当該筒状部の内周面に設けられた雌ストッパ部を有し、当該雌ストッパ部は、複数の雌側歯部と複数の雌側溝部とを有し、当該複数の雌側歯部と複数の雌側溝部は、軸方向に延在し、且つ、円周方向に関して交互に配置されている。前記入力軸と出力軸の前記他方は、前記入力軸と出力軸の前記一方に連結される前記入力軸と出力軸の前記他方の端部の外周面に設けられた雄ストッパ部と、軸方向に関して前記雄ストッパ部に隣接する前記入力軸と出力軸の前記他方の部分の外周面に設けられたトルク検出用凹凸部と、を有する。前記雄ストッパ部は、複数の雄側歯部と複数の雄側溝部とを有し、当該複数の雄側歯部と複数の雄側溝部は、軸方向に延在し、且つ、円周方向に関して交互に配置され、前記雄ストッパ部は、前記雌ストッパ部に対し、所定角度範囲での相対回転を可能に凹凸係合されている。前記トルク検出用凹凸部は、複数の検出用溝部を有し、当該複数の検出用溝部は、軸方向に延在し、且つ、円周方向に関して等間隔に配置されている。前記トルク検出用スリーブは、前記トルク検出用凹凸部の外径側に配置されると共に、前記筒状部に外嵌固定された基端部を有する。前記雄ストッパ部の溝底円の直径は、前記トルク検出用凹凸部の溝底円の直径よりも小さい。

　前記雄側溝部の数と前記検出用溝部の数が等しく、前記雄側溝部と前記検出用溝部とが軸方向に連続して設けられていてもよい。前記入力軸と出力軸の前記他方は、前記雄側溝部の溝底と前記検出用溝部の溝底との間に設けられた段差面をさらに有してよい。当該段差面は、前記入力軸と出力軸の前記他方の前記一端部の側を向いている。

　前記入力軸と出力軸の前記他方は、軸方向に関して前記トルク検出用凹凸部に隣接する前記入力軸と出力軸の前記他方の部分の外周面に設けられた対向面をさらに有してもよい。当該対向面は、前記入力軸と出力軸の前記他方の前記一端部の側を向いていると共に、当該対向面と前記トルク検出用スリーブの先端縁とが軸方向に対向する。前記段差面の一部分と、前記雌側歯部の軸方向先端面の一部分とが、軸方向に対向し、前記段差面の前記一部分と前記雌側歯部の軸方向先端面の前記一部分との間の最小軸方向距離が、前記対向面と前記トルク検出用スリーブの前記先端縁との間の最小軸方向距離よりも小さくしてもよい。これにより、前記段差面と前記雌側歯部の軸方向先端面が、組立時に当接可能になる。

　上述の電動式パワーステアリング装置によれば、雄ストッパ部の溝底円の直径は、トルク検出用凹凸部の溝底円の直径よりも小さい。この為、トルク検出用の各部品及びその周辺部分の小径化を図る際に、前記雄ストッパ部の溝底円の直径を、前記トルク検出用凹凸部の溝底円の直径と独立して小さくする事ができる。従って、前記トルク検出用凹凸部の溝底円の直径を、前記雄ストッパ部と雌ストッパ部との歯部同士の噛み合いに基づくトルク伝達時に、前記トルク検出用凹凸部が塑性捩れ変形しない程度の大きさにしたまま、前記雄ストッパ部の溝底円の直径を小さくする事ができる。この結果、他方の回転軸のうち前記トルク検出用凹凸部が設けられた部分の機械的強度を確保しつつ、前記トルク検出用の各部品及びその周辺部分の小径化を図り易くできる。

　組立時に、前記段差面と前記雌側歯部の軸方向先端面が当接可能である場合、入力軸と出力軸とが、軸方向に関してトルク検出用スリーブの先端縁が対向面に近づく方向に相対変位して、トルク検出用スリーブの先端縁が対向面にぶつかる事を防止できる。即ち、トルク検出用スリーブの先端縁がこの対向面にぶつかるよりも先に、雌側歯部の軸方向先端面が段差面に当接する。これにより、前記入力軸と前記出力軸との互いに近づく方向への相対変位の進行が止まる為、前記トルク検出用スリーブの先端縁が前記対向面にぶつかる事を防止できる。従って、組立の作業性を良くする事ができる。

本発明の第１実施形態を示す部分切断側面図。 図１の左端部拡大図。 一部を省略して示す、図２のＡ部の拡大図。 トルク検出部の分解斜視図。 出力軸の後部の斜視図。 従来から知られているステアリング装置の１例を示す部分切断側面図。 電動式パワーステアリング装置の従来構造の１例を示す断面図。 図１１の左端寄り上半部の拡大図。 ロアシャフトの前部の斜視図。

　図１～５は、本発明の第１実施形態を示している。本例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６ｂと、ステアリングシャフト５ｂと、ハウジング１５ａと、出力軸１６ａと、トーションバー１９ａと、トルク検出用スリーブ２９ａと、トルク検出用コイルユニット３１ａと、基板３５と、電動モータ１０（図６参照）と、ウォーム式減速機３４ａとを備える。

　ステアリングコラム６ｂは、前側に配置された円筒状のインナコラム１１ａと、後側に配置された円筒状のアウタコラム１２ａとを、伸縮可能に組み合わせて構成され、支持ブラケット３６により車体に支持される。インナ、アウタ両コラム１１ａ、１２ａは、鋼製又はアルミニウム合金等の軽合金製である。

　ステアリングシャフト５ｂは、前側に配置されたロアシャフト１３ａに、後側に配置された中空軸状のアッパシャフト１４ａを、トルク伝達を可能に、且つ、軸方向の相対変位を可能にスプライン嵌合させて構成され、ステアリングコラム６ｂの内側に回転自在に支持されている。ロアシャフト１３ａとアッパシャフト１４ａは、鋼製である。アウタコラム１２ａの後端開口から突出した、アッパシャフト１４ａの後端部には、ステアリングホイール１（図６参照）が固定される。

　ハウジング１５ａは、それぞれがアルミニウム合金等の軽合金製又は合成樹脂製である、前側の蓋体３７と後側の本体３８とを、複数本のボルト３９により互いに結合して構成され、インナコラム１１ａの前端部に結合固定されている。ロアシャフト１３ａの前端部は、ハウジング１５ａの内側に挿入されている。

　出力軸１６ａは、磁性金属である鋼により中空軸状に造られ、ハウジング１５ａ内のロアシャフト１３ａの前側に、１対の玉軸受１７ａ、１８ａにより回転自在に支持されている。ハウジング１５ａの前端開口から突出した、出力軸１６ａの前端部には、自在継手７（図６参照）が結合される。

　トーションバー１９ａは、ばね鋼により造られている。トーションバー１９ａは、ロアシャフト１３ａ（回転軸であって、ステアリングホイールからの操舵力を付与される入力軸の一例）と、出力軸１６ａ（回転軸であって、電動モータを発生源とする補助動力を付与される出力軸の一例）とを、互いに同軸に連結している。この様なトーションバー１９ａは、その後端部を除く大部分を、出力軸１６ａの内径側に配置された状態で、その前端部を、この出力軸１６ａの前端部に、ピン４０により相対回転不能に結合されると共に、その後端部を、ロアシャフト１３ａの前端寄り部分の径方向中心部に設けられたスプライン孔４１に、相対回転不能にスプライン嵌合されている。

　ロアシャフト１３ａの前端部には、円筒状の筒状部２０ａが設けられている。筒状部２０ａの内周面には、その内接円の直径がスプライン孔４１よりも大きくなった、円周方向に関する凹凸形状（歯車状）の雌ストッパ部２１ａが設けられている。雌ストッパ部２１ａは、筒状部２０ａの内周面に、それぞれが軸方向に延在する複数の雌側歯部２２ａ、２２ａと複数の雌側溝部２３ａ、２３ａとを、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで配置して構成されている。

　一方、出力軸１６ａの外周面の後端部には、その外径寸法（外接円の直径）が後端寄り部分（軸方向に関して前側に隣接する部分である、後述するトルク検出用凹凸部２７ａ）よりも小さくなった、円周方向に関する凹凸形状（歯車状）の雄ストッパ部２４ａが設けられている。雄ストッパ部２４ａは、出力軸１６ａの外周面の後端部に、それぞれが軸方向に延在する複数の雄側歯部２５ａ、２５ａと複数の雄側溝部２６ａ、２６ａとを、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで配置して構成されている。雄側歯部２５ａ、２５ａ（雄側溝部２６ａ、２６ａ）の数と雌側溝部２３ａ、２３ａ（雌側歯部２２ａ、２２ａ）の数は、等しくなっている。

　上述の様な雌ストッパ部２１ａと雄ストッパ部２４ａとは、所定角度範囲（トーションバー１９ａ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（緩いスプライン係合の如く）凹凸係合している。即ち、雌側歯部２２ａ、２２ａ（雄側歯部２５ａ、２５ａ）が雄側溝部２６ａ、２６ａ（雌側溝部２３ａ、２３ａ）に、それぞれ円周方向の隙間を有する状態で緩く係合する事により、ロアシャフト１３ａと出力軸１６ａ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１９ａの過大な捩れ防止が図られている。

　出力軸１６ａの外周面のうち、軸方向に関して雄ストッパ部２４ａの前端側に隣接する部分である、後端寄り部分には、その外接円の直径が雄ストッパ部２４ａよりも大きくなった、円周方向に関する凹凸形状（歯車状）のトルク検出用凹凸部２７ａが設けられている。この様なトルク検出用凹凸部２７ａは、出力軸１６ａの外周面の後端寄り部分に、それぞれが軸方向に長い複数の検出用溝部２８ａ、２８ａを、円周方向に関して等間隔に設け構成されているる。本例の場合には、検出用溝部２８ａ、２８ａの数と、雄側溝部２６ａ、２６ａの数とが、等しくなっている。検出用溝部２８ａ、２８ａと雄側溝部２６ａ、２６ａは、軸方向に連続して設けられている。つまり、検出用溝部２８ａ、２８ａと雄側溝部２６ａ、２６ａとの円周方向に関する配置の位相が同じである。更に、本例の場合には、雄ストッパ部２４ａの溝底円の直径ｄが、トルク検出用凹凸部２７ａの溝底円の直径Ｄよりも小さく（ｄ＜Ｄ）なっている。各雄側溝部２６ａ、２６ａの溝底と、各検出用溝部２８ａ、２８ａの溝底との間には、出力軸１６ａの後端側（図１～３の右側）を向いた段差面４２、４２が設けられている。段差面４２、４２の外径側部分には、雌側歯部２２ａ、２２ａの軸方向先端面（前端面）の内径側部分が軸方向に対向しており、対向した部分同士の最小軸方向距離がＴになっている。

　出力軸１６ａの外周面のうち、軸方向に関してトルク検出用凹凸部２７ａの前側には、その外径寸法がこのトルク検出用凹凸部２７ａよりも大きくなった嵌合用円筒面部４３が設けられている。嵌合用円筒面部４３には、玉軸受１８ａを構成する内輪が外嵌支持されている。トルク検出用凹凸部２７ａと嵌合用円筒面部４３との間には、出力軸１６ａの後端側（図１～３の右側）を向いた部分円すい筒状の大径側段差面４４（対向面の一例）が設けられている。

　トルク検出用スリーブ２９ａは、アルミニウム合金等の導電性を有する非磁性金属により円筒状に造られ、トルク検出用凹凸部２７ａの外径側に同心に配置されている。トルク検出用スリーブ２９ａの基端部（後端部）は、筒状部２０ａに外嵌固定されている。この為に、図示の例の場合、筒状部２０ａの外周面に、それぞれが軸方向に長い複数の軸方向溝４５、４５が、円周方向に関して等間隔に設けられている。雌、雄ストッパ部２１ａ、２４ａ同士が係合する領域と径方向に重畳する筒状部２０ａの外周面部分に、それぞれが円周方向に長い１対の周方向溝４６ａ、４６ｂが、全周に亙り設けられている。トルク検出用スリーブ２９ａの内周面の基端寄り部分に設けられた複数の突起４７、４７を、各軸方向溝４５、４５に１つずつ係合させる事により、筒状部２０ａに対するトルク検出用スリーブ２９ａの回転防止が図られている。トルク検出用スリーブ２９ａの基端縁部分と基端寄り部分とを、周方向溝４６ａ、４６ｂにかしめ付ける事により、筒状部２０ａに対するトルク検出用スリーブ２９ａの軸方向の位置決め及び変位防止が図られている。

　トルク検出用凹凸部２７ａの外径側に配置されたトルク検出用スリーブ２９ａ部分である、トルク検出用スリーブ２９ａの先端部（前端部）乃至中間部には、複数の略矩形の窓孔３０ａ、３０ａが、軸方向に複列に、且つ、円周方向に関して等間隔に設けられている。両列の窓孔３０ａ、３０ａの周方向位相は、互いに半ピッチずれている。トルク検出用凹凸部２７ａの外径側に配置されるトルク検出用スリーブ２９ａの部分の内径寸法は、トルク検出用凹凸部２７ａの外接円の直径（外径寸法）よりも、０．５ｍｍ程度大きくなっている。トルク検出用スリーブ２９ａの先端縁は、大径側段差面４４と軸方向に対向しており、この対向した部分同士の最小軸方向距離がＳになっている。特に、本例の場合には、最小軸方向距離Ｔが、この最小軸方向距離Ｓよりも小さく（Ｔ＜Ｓ）なっている。

　トルク検出用コイルユニット３１ａは、円筒状に構成されたもので、トルク検出用凹凸部２７ａ及びトルク検出用スリーブ２９ａの外径側に同心に配置されている。このトルク検出用コイルユニット３１ａは、ハウジング１５ａに内嵌固定されており、１対のコイル４８、４８を備えている。これら両コイル４８、４８は、トルク検出用スリーブ２９ａのうち、両列の窓孔３０ａ、３０ａを設けた部分に対し、径方向に重畳して配置されている。

　基板３５は、ハウジング１５ａ内のトルク検出用コイルユニット３１ａの下方に設置されている。基板３５上には、モータ制御回路が構成されている。モータ制御回路には、コイル４８、４８の端部が接続されている。

　ウォーム式減速機３４ａは、ウォームホイール３２ａと、図示しないウォームとを組み合わせて構成されている。ウォームホイール３２ａは、玉軸受１７ａ、１８ａの間の出力軸１６ａの部分である、出力軸１６ａの軸方向略中央部に外嵌固定されている。図示しないウォームは、ウォームホイール３２ａに噛合した状態で、ハウジング１５ａ内に回転自在に支持されている。

　電動モータ１０（図６参照）は、ハウジング１５ａに支持固定されている。電動モータ１０の出力軸は、図示しないウォームの基端部に対し、トルクの伝達を可能に結合されている。

　トルク検出用スリーブ２９ａの基端部外周面と、ハウジング１５ａの内面との間部分には、このハウジング１５ａ内の潤滑剤がステアリングコラム６ｂの内径側の空間に流出するのを防止する為のシールリング４９が設置されている。シールリング４９は、トルク検出用スリーブ２９ａの基端部に外嵌固定された状態で、その二股の先端縁を、ハウジング１５ａの内面の後端寄り部分に互いに隣接する状態で設けられた、円筒状の内周面５０と、前方に向いた（シールリング４９の後端部に軸方向に対向する）段差面５１とに、全周に亙り摺接させている。

　上述の様に構成する電動式パワーステアリング装置の場合、運転者がステアリングホイール１を操作する事によって、ステアリングシャフト５ｂ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１９ａが（所定角度範囲で）弾性的に捩れる。これに伴い、トルク検出用凹凸部２７ａとトルク検出用スリーブ２９ａとの円周方向の位置関係が変化する事により、トルク検出用コイルユニット３１ａを構成するコイル４８、４８にインピーダンス変化が生じる。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３５上のモータ制御回路は、このトルクの検出結果を利用して、電動モータ１０の通電制御を行う事により、電動モータ１０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。補助動力は、ウォーム式減速機３４ａにより増大された後、出力軸１６ａ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を操作する為に要する力が軽減される。

　一方、ステアリングホイール１からステアリングシャフト５ｂに大きなトルクが入力される事により、トーションバー１９ａの捩れ量が、所定角度範囲の片側又は他側の上限値に達すると、雌ストッパ部２１ａと雄ストッパ部２４ａとが周方向に噛み合う。そして、この噛み合いに基づき、ロアシャフト１３ａから出力軸１６ａに直接、トルクの一部が伝達される様になる。

　上述の様に構成する本例の電動式パワーステアリング装置の場合、トルク検出用の各部品及びその周辺部分の小径化を図るべく、トルク検出用凹凸部２７ａの外接円の直径を小さくする場合には、トルク検出用凹凸部２７ａの外接円の直径に合わせて、トルク検出用スリーブ２９ａの内径寸法も小さくする必要がある。更には、トルク検出用スリーブ２９ａの内径寸法に合わせて、このトルク検出用スリーブ２９ａの基端部が外嵌固定される、筒状部２０ａの外径寸法も小さくする必要がある。この場合に、筒状部２０ａの機械的強度を維持すべく、この筒状部２０ａのうち雌ストッパ部２１ａの溝底円よりも外径側部分の径方向の肉厚、及び、各雌側歯部２２ａ、２２ａの径方向高さを変化させる事なく、筒状部２０ａの外径寸法を小さくする場合には、雌ストッパ部２１ａと雄ストッパ部２４ａとの、互いの歯先と溝底との干渉を避ける為に、筒状部２０ａの径寸法に合わせて、雄ストッパ部２４ａの外接円の直径及び溝底円の直径ｄも、小さくする必要がある。

　この場合に、本例の電動式パワーステアリング装置の場合には、雄ストッパ部２４ａの溝底円の直径ｄと、トルク検出用凹凸部２７ａの溝底円の直径Ｄとを、互いに等しく（ｄ＝Ｄ）せずに、雄ストッパ部２４ａの溝底円の直径ｄを、トルク検出用凹凸部２７ａの溝底円の直径Ｄよりも小さく（ｄ＜Ｄ）する構成を採用している。この為、トルク検出用の各部品及びその周辺部分の小径化を図る際に、雄ストッパ部２４ａの溝底円の直径ｄを、トルク検出用凹凸部２７ａの溝底円の直径Ｄと独立して小さくする事ができる。従って、このトルク検出用凹凸部２７ａの溝底円の直径Ｄを、出力軸１６ａのうちこのトルク検出用凹凸部２７ａが設けられた後端寄り部分の機械的強度を十分に確保できる大きさ、即ち、雄ストッパ部２４ａと雌ストッパ部２１ａとの歯部２２ａ、２５ａ同士の噛み合いに基づくトルク伝達時に、トルク検出用凹凸部２７ａが塑性捩れ変形しない程度の大きさにしたまま、雄ストッパ部２４ａの溝底円の直径ｄを小さくする事ができる。この結果、出力軸１６ａのうちトルク検出用凹凸部２７ａが設けられた後端寄り部分の機械的強度を確保しつつ、トルク検出用の各部品及びその周辺部分の小径化を図り易くできる。

　本例の場合、図１～３に示す組立完了後の状態では、ロアシャフト１３ａと出力軸１６ａとが、トーションバー１９ａ及びピン４０により、軸方向に関して互いに近づく方向の相対変位を阻止されている。一方、この様な相対変位が阻止されていない組立時には、ロアシャフト１３ａと出力軸１６ａとが、図１～３に示した状態よりも、軸方向に関して更に近づく方向に相対変位する場合がある。但し、本例の場合には、この様な更に近づく方向の相対変位が生じた場合でも、トルク検出用スリーブ２９ａの先端縁が大径側段差面４４にぶつかる事を防止できる。即ち、本例の場合には、前述した寸法関係Ｔ＜Ｓを採用している為、上述の様な更に近づく方向の相対変位が生じた場合には、トルク検出用スリーブ２９ａの先端縁が大径側段差面４４にぶつかるよりも先に、各雌側歯部２２ａ、２２ａの軸方向先端面が各段差面４２、４２に当接する。これにより、ロアシャフト１３ａと出力軸１６ａとの互いに近づく方向への相対変位の進行が止まる為、トルク検出用スリーブ２９ａの先端縁が大径側段差面４４にぶつかる事を防止できる。従って、組立の作業性を良くする事ができる。

　本例の構造を製造する際には、トルク検出用凹凸部２７ａの溝底円と雄ストッパ部２４ａの溝底円との間に径差を設ける為の加工コストを抑えられる様にすべく、鍛造加工、転造加工等の塑性加工によって、トルク検出用凹凸部２７ａと雄ストッパ部２４ａとを同時に成形するのが好ましい。但し、径差を設ける為の加工として、切削加工等の機械加工を採用しても良い。

　上述した各実施の形態では、補助動力を付与される出力軸を、ステアリングシャフトのロアシャフト（入力軸）に連結する構造に対して、本発明を適用した。但し、本発明は、補助動力を付与される出力軸を、ステアリングギヤユニットの入力軸に連結する構造に対して適用する事もできる。本発明は、例えば前述した従来構造の様に、雌ストッパ部を有する筒状部を出力軸に設け、雄ストッパ部と雄ストッパ部を入力軸に設けた構造に適用する事もできる。

　本出願は、２０１３年６月１４日出願の日本特許出願２０１３－１２５２７１号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。 

　１　ステアリングホイール
　２　ステアリングギヤユニット
　３　入力軸
　４　タイロッド
　５、５ａ、５ｂ　ステアリングシャフト
　６、６ａ、６ｂ　ステアリングコラム
　７　自在継手
　８　中間シャフト
　９　自在継手
　１０　電動モータ
　１１、１１ａ　インナコラム
　１２、１２ａ　アウタコラム
　１３、１３ａ　ロアシャフト
　１４、１４ａ　アッパシャフト
　１５、１５ａ　ハウジング
　１６、１６ａ　出力軸
　１７、１７ａ　玉軸受
　１８、１８ａ　玉軸受
　１９、１９ａ　トーションバー
　２０、２０ａ　筒状部
　２１、２１ａ　雌ストッパ部
　２２、２２ａ　雌側歯部
　２３、２３ａ　雌側溝部
　２４、２４ａ　雄ストッパ部
　２５、２５ａ　雄側歯部
　２６、２６ａ　雄側溝部
　２７、２７ａ　トルク検出用凹凸部
　２８、２８ａ　検出用溝部
　２９、２９ａ　トルク検出用スリーブ
　３０、３０ａ　窓孔
　３１、３１ａ　トルク検出用コイルユニット
　３２、３２ａ　ウォームホイール
　３３　ウォーム
　３４、３４ａ　ウォーム式減速機
　３５　基板
　３６　支持ブラケット
　３７　蓋体
　３８　本体
　３９　ボルト
　４０　ピン
　４１　スプライン孔
　４２　段差面
　４３　嵌合用円筒面部
　４４　大径側段差面
　４５　軸方向溝
　４６ａ、４６ｂ　周方向溝
　４７　突起
　４８　コイル
　４９　シールリング
　５０　内周面
　５１　段差面

Claims (3)

1. 　ステアリングホイールからの操舵力を付与される入力軸と、
   　電動モータを発生源とする補助動力を付与される出力軸と、
   　前記入力軸と出力軸とを同軸に連結する状態で、前記入力軸及び出力軸の内径側に設けられたトーションバーと、
   　トルク検出用スリーブと、を備え
   　前記入力軸と出力軸の一方は、前記入力軸と出力軸の他方に連結された前記入力軸と出力軸の前記一方の端部に設けられた筒状部を有し、
   　前記筒状部は、当該筒状部の内周面に設けられた雌ストッパ部を有し、当該雌ストッパ部は、複数の雌側歯部と複数の雌側溝部とを有し、当該複数の雌側歯部と複数の雌側溝部は、軸方向に延在し、且つ、円周方向に関して交互に配置され、
   　前記入力軸と出力軸の前記他方は、前記入力軸と出力軸の前記一方に連結される前記入力軸と出力軸の前記他方の端部の外周面に設けられた雄ストッパ部と、軸方向に関して前記雄ストッパ部に隣接する前記入力軸と出力軸の前記他方の部分の外周面に設けられたトルク検出用凹凸部と、を有し、
   　前記雄ストッパ部は、複数の雄側歯部と複数の雄側溝部とを有し、当該複数の雄側歯部と複数の雄側溝部は、軸方向に延在し、且つ、円周方向に関して交互に配置され、前記雄ストッパ部は、前記雌ストッパ部に対し、所定角度範囲での相対回転を可能に凹凸係合され、
   　前記トルク検出用凹凸部は、複数の検出用溝部を有し、当該複数の検出用溝部は、軸方向に延在し、且つ、円周方向に関して等間隔に配置され、
   　前記トルク検出用スリーブは、前記トルク検出用凹凸部の外径側に配置されると共に、前記筒状部に外嵌固定された基端部を有し、
   　前記雄ストッパ部の溝底円の直径は、前記トルク検出用凹凸部の溝底円の直径よりも小さい、電動式パワーステアリング装置。
2. 　前記雄側溝部の数と前記検出用溝部の数が等しく、
   　前記雄側溝部と前記検出用溝部とが軸方向に連続して設けられ、
   　前記入力軸と出力軸の前記他方は、前記雄側溝部の溝底と前記検出用溝部の溝底との間に設けられた段差面をさらに有し、当該段差面は、前記入力軸と出力軸の前記他方の前記一端部の側を向いている、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。
3. 　前記入力軸と出力軸の前記他方は、軸方向に関して前記トルク検出用凹凸部に隣接する前記入力軸と出力軸の前記他方の部分の外周面に設けられた対向面をさらに有し、当該対向面は、前記入力軸と出力軸の前記他方の前記一端部の側を向いていると共に、当該対向面と前記トルク検出用スリーブの先端縁とが軸方向に対向し、
   　前記段差面の一部分と、前記雌側歯部の軸方向先端面の一部分とが、軸方向に対向し、
   　前記段差面の前記一部分と前記雌側歯部の軸方向先端面の前記一部分との間の最小軸方向距離が、前記対向面と前記トルク検出用スリーブの前記先端縁との間の最小軸方向距離よりも小さく、これにより、前記段差面と前記雌側歯部の軸方向先端面が、組立時に当接可能になる、
   　請求項２に記載した電動式パワーステアリング装置。

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