WO2015076184A1

WO2015076184A1 - 電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニット及びその組立方法

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Publication number: WO2015076184A1
Application number: PCT/JP2014/080124
Authority: WO
Inventors: 泰志重田
Original assignee: 日本精工株式会社
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2015-05-28
Also published as: JPWO2015076184A1; CN105612412A; JP6447509B2; US9638595B2; CN105612412B; US20160238476A1; EP3040698A1; EP3040698A4; EP3040698B1

Abstract

　ステアリングコラムの前端部に結合固定されるハウジング本体（１６ａ）の内周面のうち、トルク検出用コイルユニット（３１ａ）を内嵌固定する第二円筒面部（３２ａ）の前端側部分に、部分円筒面状の偏心ガイド面部（４８）を形成する。偏心ガイド面部（４８）の曲率中心は、トルク検出用コイルユニット（３１ａ）の接続端子（３６ａ）を回路基板（４０ａ）に接続する為にハウジング本体（１６ａ）に形成された接続孔（３９ａ）と、径方向に関して反対側にオフセットしている。これにより、組み立て作業性を良好に確保しつつ、小型化及び軽量化を図れる、電動パワーステアリング装置用トルク測定ユニットを実現する。

Description

電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニット及びその組立方法

　この発明は、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の軽減を図る為の電動式パワーステアリング装置に使用されるトルク測定ユニット及びその組立方法の改良に関する。

　自動車用のステアリング装置は、図９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。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されており、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に回転自在に支持されている。又、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の後端部に接続され、中間シャフト８の前端部は、別の自在継手９を介して、入力軸３に接続されている。又、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。
　尚、本明細書及び特許請求の範囲全体で、前後方向は、特に断らない限り、車両の前後方向を言う。

　図１０～１１は、電動式パワーステアリング装置のより具体的な構造の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。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成るもので、車体に支持される。又、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成る。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９参照）が固定される。又、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、ハウジング１５の内側に、ロアシャフト１３の前半部が挿入されている。ハウジング１５は、インナコラム１１の前端部に結合固定された段付円筒状のハウジング本体１６と、ハウジング本体１６の前端部に固定された略円輪状の蓋体１７とから構成されている。

　ハウジング１５の内側には、トーションバー１８により互いに同軸に連結された、入力軸であるロアシャフト１３及び出力軸１９が、回転自在に支持されている。トーションバー１８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。又、出力軸１９は、ロアシャフト１３の前側に配置されており、ハウジング１５に対して１対の玉軸受２０、２１により回転自在に支持されている。より具体的には、出力軸１９は、蓋体１７の内周面に内嵌固定された玉軸受２０により中間部を回転自在に支持されると共に、ハウジング本体１６の内周面の前端側部分（軸方向一端側部分に相当）に形成された第一円筒面部２２に内嵌固定された玉軸受２１により後端部を回転自在に支持されている。又、出力軸１９の後端寄り部分には、ウォームホイール２３が外嵌固定されている。ウォームホイール２３には、ハウジング１５内に回転自在に支持されたウォーム２４が噛合されている。又、ハウジング１５には、電動モータ１０（図９参照）が支持固定されており、電動モータ１０の出力軸は、ウォーム２４の基端部に、トルクの伝達を可能に結合されている。

　又、出力軸１９の後端部には、内周面に円周方向に関する凹凸形状の雌ストッパ部２５が形成された筒状部２６が設けられている。一方、ロアシャフト１３の外周面の前端部には、その外径寸法（外接円の直径）が前端寄り部分に比べて小さくなった、円周方向に関する凹凸形状の雄ストッパ部２７が設けられている。雄ストッパ部２７と、雌ストッパ部２５とは、所定角度範囲（トーションバー１８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。これにより、トーションバー１８の過大な捩れ防止が図られている。

　又、ロアシャフト１３は、磁性金属である鋼製であり、ロアシャフト１３の外周面の前端寄り部分には、円周方向に関する凹凸形状のトルク検出用凹凸部２８が設けられている。トルク検出用凹凸部２８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２６に外嵌固定されている。又、トルク検出用スリーブ２９のうち、トルク検出用凹凸部２８の外径側に位置する部分には、複数の窓孔３０、３０が設けられている。又、トルク検出用凹凸部２８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（ハウジング本体１６）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。

　トルク検出用コイルユニット３１は、ハウジング本体１６の内周面のうち、第一円筒面部２２よりも後側（軸方向他側に相当）に形成された第二円筒面部３２に内嵌固定されている。トルク検出用コイルユニット３１は、円筒状の検出本体３３と、検出本体３３の外周面から径方向外方に突出する状態で設けられた台座３４と、台座３４に植設された複数本のピン３５、３５から成る接続端子３６とを備える。検出本体３３は、コイルを巻回して成る円筒状の複数（図示の例では２つ）のコイルボビン３７、３７と、各コイルボビン３７、３７を覆ったヨーク部材３８とから成る。接続端子３６は、検出本体３３の円周方向の一部に径方向外方に突出する状態で設けられており、各コイルボビン３７、３７に接続されている。尚、第二円筒面部３２は、第一円筒面部２２と同心に形成されており、第一円筒面部２２よりも小径である。この為、第二円筒面部３２に内嵌固定されるトルク検出用コイルユニット３１（検出本体３３）は、第一円筒面部２２に内嵌固定される玉軸受２１と同心に配置されており、トルク検出用コイルユニット３１の外径寸法は、玉軸受２１の外径寸法よりも小さい。

　接続端子３６は、ハウジング本体１６の円周方向一部分で、前後方向に関して第二円筒面部３２と整合する部分に形成された貫通孔である接続孔３９を通じて、回路基板４０に接続されている。回路基板４０は、ハウジング本体１６の外周面のうちで円周方向に関して接続孔３９と整合する部分に、径方向内方に凹む状態で形成された収納空間４１内に配置されており、ハウジング本体１６の外周面に取り付けられた蓋部材４２により外部から塞がれている。又、ハウジング本体１６の内周面のうちで、接続孔３９と円周方向に関する位相が一致する部分で、前後方向に関して接続孔３９と第一円筒面部２２との間部分には、組み立て作業時に接続端子３６を前後方向に通過させる為の径方向外方に凹んだ凹溝４３が設けられている。

　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１８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２８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を構成するコイルボビン３７、３７にインピーダンス変化が生じる。この為、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１０は、このトルクの検出結果に応じた補助動力を発生する。この補助動力は、ウォーム２４とウォームホイール２３とを噛合させて成るウォーム式減速機４４により増大された後、出力軸１９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１８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２５と雄ストッパ部２７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１３から出力軸１９に直接、トルクの一部が伝達されるようになる。

　ところで、上述の様な構成を有する電動式パワーステアリング装置を組み立てる場合、トルク検出用コイルユニット３１を、ハウジング本体１６の内周面に形成された第二円筒面部３２に内嵌固定する作業時に、次の様な問題が生じる可能性がある。
　近年、自動車の省燃費化の更なる向上を実現する為、電動式パワーステアリング装置に関しても小型化や軽量化の重要性が増しており、トルク測定ユニットを構成する出力軸１９やその周辺部品の小型化や軽量化を行う事が考えられている。このうち出力軸１９及び玉軸受２０、２１に関しては、トルクの検出性能を確保しつつ小径化を行う事が可能であるが、接続端子３６に関しては、回路基板４０に接続する必要上、十分な端子高さが必要になる。ところが、トルク検出用コイルユニット３１を第二円筒面部３２に内嵌固定する作業は、図１２、１３に示した様に、従来からトルク検出用コイルユニット３１の中心軸Ｏ₃₁とハウジング本体１６の中心軸Ｏ₁₆とを一致させた状態で、トルク検出用コイルユニット３１をハウジング本体１６の前端側（第一円筒面部２２に近い側）の開口部から挿入するようにして行われている。この為、トルク検出用コイルユニット３１（検出本体３３）の中心から接続端子３６の先端縁までの距離（Ｈ）が、第一円筒面部２２の内径寸法の１／２（ｄ）よりも大きくなると（Ｈ＞ｄ）、接続端子３６がハウジング本体１６に干渉してしまい、組み立て作業を行えなくなる。
　尚、この様な問題を解消する為に、トルク検出用コイルユニット３１をハウジング本体１６に対して斜めに傾けて挿入する事も考えられる。但し、この場合には、作業性が悪くなり、自動組立を行う事も困難になるといった新たな問題を生じてしまう。

国際公開第２００３／１０４０６５号

　本発明は、上述の様な事情に鑑みて、その目的は、組み立て作業性を良好に確保しつつ、小型化及び軽量化を図れる、電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニット及びその組立方法を提供することにある。

　本発明の電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットは、
　ハウジング本体と、該ハウジング本体に固定される蓋体とを有するハウジングと、
　前記ハウジング内に回転自在に支持され、トーションバーにより互いに同軸に連結されている入力軸及び出力軸と、
　前記ハウジング本体の内周面の軸方向一端側部分に形成された第一円筒面部に内嵌固定され、前記出力軸を前記ハウジング本体に対し回転自在に支持する転がり軸受(例えば、玉軸受、ころ軸受等を含む)と、
　前記ハウジング本体の内周面のうち、前記第一円筒面部よりも軸方向他側に前記第一円筒面部と同心に形成された、前記第一円筒面部よりも小径の第二円筒面部に内嵌固定され、前記入力軸に付与されるトルクの方向及び大きさを検出するトルク検出用コイルユニットと、
を備える。
　前記トルク検出用コイルユニットは、コイル（例えば、コイルボビンに巻回されたコイル）を含んで構成される円環状（例えば、円筒状を含む）の検出本体と、該検出本体の円周方向一部に径方向外方に突出する状態で設けられ、該検出本体の中心から先端縁までの距離が前記転がり軸受の外径寸法の１／２よりも大きい接続端子とを有する。
　前記ハウジング本体の円周方向一部分で、軸方向に関して前記第二円筒面部と整合する部分には、前記接続端子を回路基板に接続する為の径方向に貫通した接続孔を設けている。又、前記ハウジング本体の内周面のうちで、前記接続孔と円周方向に関する位相が一致する部分で、軸方向に関して前記接続孔と前記第一円筒面部との間部分には、径方向外方に凹んだ凹溝を設けている。

　特に本発明の電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットの場合には、前記第二円筒面部のうちの軸方向一端側部分に、曲率中心が径方向に関して前記接続孔（及び凹溝）が設けられた側とは反対側にオフセットした、部分円筒面状（例えば、軸方向に亙り曲率半径が変化しない単一部分円筒面だけでなく、軸方向他側に向かう程曲率半径が小さくなる部分円すい筒面も含む）の偏心ガイド面部を設けている。又、この偏心ガイド面部と前記第二円筒面部とを、段差面を介して軸方向に連続させている。

　尚、前記偏心ガイド面部の曲率半径は、前記第二円筒面部の内径寸法の１／２よりも大きくしてもよいし、前記第二円筒面部の内径寸法の１／２と同じにしてもよい。

　上述した様な本発明の電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットを実施する場合には、前記偏心ガイド面部の曲率半径を、前記第二円筒面部の内径寸法の１／２よりも大きくし、前記偏心ガイド面部と前記第二円筒面部とを円周方向に連続させる１対の連続部を、径方向に関して前記ハウジング本体の中心軸よりも前記接続孔が設けられた側に位置させてもよい。

　又、本発明の電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットを実施する場合には、前記段差面を、軸方向他側に向かう程径方向内方に向かう方向に傾斜した傾斜面としてもよい。

　又、本発明の電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットを実施する場合には、前記接続端子を、前記検出本体の外周面から径方向外方に突出する状態で設けられた台座に植設したものとしてもよい。そして、前記検出本体の外周面を前記偏心ガイド面部に当接させると共に、前記接続端子を前記凹溝内に進入させた状態で、前記台座の円周方向側面と前記凹溝の円周方向側面とを円周方向に対向させてもよい。

　又、本発明の電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットの組立方法は、上述した電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットの組み立て方法であり、次の工程を有する。
　先ず、前記トルク検出用コイルユニットの中心軸が前記偏心ガイド面部の曲率中心を通る様に、前記トルク検出用コイルユニットを前記ハウジング本体に対して径方向にオフセットさせて配置した状態で、前記トルク検出用コイルユニットを前記ハウジング本体の内側に、前記第一円筒面部に近い軸方向一端側（車両への組み付け状態での前端側）の開口部から軸方向に（組み付け状態で前側から後側に向けて）挿入する。これにより、前記接続端子を前記第一円筒面部の内側に進入させる。
　次いで、前記検出本体が前記段差面に当接するまで、前記検出本体の外周面を前記偏心ガイド面部により案内しつつ、前記接続端子を前記凹溝及び前記接続孔の内側に順次進入させる。
　そして、前記検出本体が前記段差面に当接した後、前記トルク検出用コイルユニットの中心軸と前記ハウジング本体の中心軸とが一致するまで、前記トルク検出用コイルユニットを径方向に移動させる。
　次いで、前記トルク検出用コイルユニットを軸方向に更に移動させて、前記第二円筒面部に内嵌固定する。

　上述の様な構成を有する本発明の電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニット及びその組立方法によれば、組み立て作業性を良好に確保しつつ、小型化及び軽量化を図れる。
　即ち、本発明の場合には、ハウジング本体の内周面のうちで、トルク検出用コイルユニットを内嵌固定する第二円筒面部の軸方向一端側部分に、曲率中心が径方向に関して接続孔が設けられた側とは反対側にオフセットした、部分円筒面状の偏心ガイド面部を設けている。
　この為、本発明によれば、トルク検出用コイルユニットをハウジング本体に対して、接続端子の突出方向とは径方向反対側（偏心ガイド面部が設けられた側）に偏心させた状態で挿入できる。
　従って、接続端子の高さ寸法を小さくせずに、出力軸や転がり軸受を小径化した場合（接続端子の高さ寸法が相対的に大きくなった場合）にも、接続端子をハウジング本体に干渉させずに、トルク検出用コイルユニットをハウジング本体の内側に挿入する事が可能になる。又、この様な作業時に、偏心ガイド面部を利用して検出本体の外周面を案内する事もできる。
　この結果、本発明によれば、組み立て作業性を良好に確保しつつ、小型化及び軽量化を図れる。

本発明の第１実施形態を示す電動式パワーステアリング装置の部分切断側面図。図１の左端部拡大図。図２のＩＩＩ部拡大図。ハウジング内に配置されるトルク測定ユニットを構成する各種部材の分解斜視図。（Ａ）はハウジング本体を取り出して示す端面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ－Ｖ断面図。（Ａ）はトルク検出用コイルユニットを取り出して示す正面図、及び（Ｂ）は右側面図。（Ａ）～（Ｄ）はハウジング本体にトルク検出用コイルユニットを組み込む作業を工程順に示す断面図。本発明の第２実施形態を示す、図１２に相当する図。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１０の左端寄り上半部の拡大図。従来構造の問題点を説明する為に示す端面図。図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ断面図。

　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態に就いて、図１～７を参照しつつ説明する。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６ｂと、ステアリングシャフト５ｂと、ハウジング１５ａと、トーションバー１８ａと、出力軸１９ａと、１対の玉軸受２０ａ、２１ａ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、回路基板４０ａと、電動モータ１０（図９参照）と、ウォーム式減速機４４ａとを備えている。これら各部材のうち、電動式パワーステアリング装置の前端側に配置されるハウジング１５ａと、このハウジング１５ａの内側に配置される部材により、トルク測定ユニットが構成される。

　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、後側に配置されたアウタコラム１２ａとを、伸縮可能に組み合わせて成るもので、支持ブラケット４５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成るもので、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。これらロア、アッパ両シャフト１３ａ、１４ａは、鋼製である。又、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９参照）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、段付円筒状のハウジング本体１６ａと、略円輪状の蓋体１７ａとを、複数本のボルト４６により互いに結合して成る。ハウジング本体１６ａは、インナコラム１１ａの前端部に結合固定されており、蓋体１７ａは、ハウジング本体１６ａの前端側の開口部を塞ぐように、ハウジング本体１６ａの前端側に固定されている。

　ハウジング本体１６ａは、図５に示す様に、外周面の前端部に、蓋体１７ａと結合する為の結合フランジ４７が設けられている。又、ハウジング本体１５ａの内周面のうち、前端側部分に玉軸受２１ａを内嵌固定する為の第一円筒面部２２ａを、第一円筒面部２２ａよりも後側に、トルク検出用コイルユニット３１ａを内嵌固定する為の第二円筒面部３２ａを、それぞれ形成している。第一円筒面部２２ａと第二円筒面部３２ａとは互いに同心であり、第二円筒面部３２ａの内径寸法は、第一円筒面部２２ａの内径寸法よりも小さい。

　又、ハウジング本体１６ａの外周面の円周方向一部分（上側部分）で、前後方向に関して第二円面筒部３２ａと一部（前側半部）が整合する部分に、径方向内方に向けて凹んだ収納空間４１ａが形成されている。又、ハウジング本体１６ａの円周方向一部分（上側部分）で、前後方向に関して第二円筒面部３２ａと整合する部分である、収納空間４１ａの底部の前側半部に、後述する接続端子３６ａを回路基板４０ａに接続する為の径方向に貫通した接続孔３９ａが形成されている。又、ハウジング本体１６ａの内周面のうちで、この接続孔３９ａと円周方向に関する位相が一致する部分で、前後方向に関してこの接続孔３９ａと第一円筒面部２２ａとの間部分には、組み立て作業時に接続端子３６ａを前後方向に通過させる為の径方向外方に凹んだ凹溝４３ａが形成されている。本実施形態の場合には、この凹溝４３ａと接続孔３９ａとの円周方向に関する幅方向を同じとすると共に、接続端子３６ａの円周方向に関する幅寸法（円周方向両側に配置されたピン３５ａ、３５ａ同士の間隔）よりも僅かに大きくしている。

　特に本実施形態の場合には、第二円筒面部３２ａのうちの前端部乃至中間部後寄り部分に亙る範囲に、曲率中心Ｏ₄₈が径方向に関して接続孔３６ａが設けられた側とは反対側（下側）にオフセットした、部分円筒面状の偏心ガイド面部４８を形成している。又、この偏心ガイド面部４８の曲率半径は、第二円筒面部３２ａの内径寸法の１／２よりも大きく、前後方向に亙り一定である。この為、この第二円筒面部３２ａの前端部乃至中間部後寄り部分のうち、上端部を除いた中間部乃至下端部分に、偏心ガイド面部４８が形成されており、その他部分には、第二円筒面部３２ａがそのまま形成されている。つまり、単一円筒面状に形成された第二円筒面部３２ａの一部に偏心ガイド面部４８を形成した結果、この第二円筒面部３２ａは部分的に欠けた状態になっている。又、本実施形態の場合には、偏心ガイド面部４８の曲率半径を、第二円筒面部３２ａの内径寸法の１／２よりも大きくし、これら偏心ガイド面部４８と第二円筒面部３２ａとを円周方向に連続させる１対の連続部６０、６０を、径方向に関してハウジング本体１６ａの中心軸Ｏ_16aよりも接続孔３９ａが設けられた側（図５の上側）に位置させている。

　又、偏心ガイド面部４８のオフセット量（Ｍ＝│Ｏ_16a－Ｏ₄₈│）は、後述するトルク検出用コイルユニット３１ａの中心から接続端子３６ａの先端縁までの距離（Ｈ１）と、第一円筒面部２２ａの内径寸法の１／２（ｄ１）との差（Ｘ＝Ｈ１－ｄ１）よりも大きい（Ｍ＞Ｘ）。又、これら偏心ガイド面部４８と第二円筒面部３２ａとを、正面視略三日月状の段差面４９を介して前後方向に連続させている。この段差面４９は、後方に向かう程径方向内方に向かう方向に傾斜した傾斜面である。本実施形態の場合、第二円筒面部３２ａにトルク検出用コイルユニット３１ａ（検出本体３３ａ）を内嵌固定した状態で、このトルク検出用コイルユニット３１ａの外周面と偏心ガイド面部４８との間には、隙間５０が設けられている。
　段差面４９は、接続端子３６ａが接続孔３９ａ内に入り込んだ状態で、トルク検出用コイルユニット３１ａの検出本体３３ａが当接する軸方向位置に形成されている。

　ハウジング１５ａの内側には、トーションバー１８ａにより互いに同軸に連結された、入力軸であるロアシャフト１３ａ及び出力軸１９ａが、回転自在に支持されている。トーションバー１８ａは、ばね鋼により造られたもので、その後端部を除く大部分を、出力軸１９ａの内径側に配置された状態で、その前端部を、この出力軸１９ａの前端部に、連結ピン５１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５２に、相対回転不能にスプライン嵌合されている。

　又、出力軸１９ａは、磁性金属である鋼により中空軸状に造られたもので、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２０ａ、２１ａにより回転自在に支持されている。より具体的には、出力軸１９ａは、蓋体１７ａの内周面に内嵌固定した玉軸受２０ａにより中間部前寄り部分を回転自在に支持されると共に、ハウジング本体１６ａの内周面の前端側部分に形成された第一円筒面部２２ａに内嵌固定した玉軸受２１ａにより中間部後寄り部分を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１９ａの前端部には、自在継手７（図９参照）が結合される。

　又、ロアシャフト１３ａの前端部には、内周面に円周方向に関する凹凸形状（歯車状）の雌ストッパ部２５ａが形成された円筒状の筒状部２６ａが設けられている。この雌ストッパ部２５ａは、それぞれが軸方向に長い複数の歯部５３、５３を、円周方向に関して等間隔に設けて成る。一方、出力軸１９ａの外周面の後端部には、その外径寸法（外接円の直径）が後端寄り部分に比べて小さくなった、円周方向に関する凹凸形状（歯車状）の雄ストッパ部２７ａが設けられている。雄ストッパ部２７ａは、出力軸１９ａの外周面の後端部に、それぞれが軸方向に長い複数（歯部５３、５３と同数）の溝部５４、５４を、円周方向に関して等間隔に設けて成る。この様な雌ストッパ部２５ａと雄ストッパ部２７ａとは、所定角度範囲（トーションバー１８ａ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。即ち、雌ストッパ部２５ａを構成する各歯部５３、５３が、雄ストッパ部２７ａを構成する各溝部５４、５４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１９ａ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１８ａの過大な捩れ防止が図られている。

　又、出力軸１９ａの外周面のうち、雄ストッパ部２７ａと軸方向に隣接する後端寄り部分には、円周方向に関する凹凸形状のトルク検出用凹凸部２８ａが設けられている。このトルク検出用凹凸部２８ａは、雄ストッパ部２５ａよりも大きな外径寸法（外接円の直径）を有する。この様なトルク検出用凹凸部２８ａは、出力軸１９ａ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溝部５５、５５を、円周方向に関して等間隔に設けて成る。図示の構造の場合には、これら各溝部５５、５５と、雄ストッパ部２７ａを構成する各溝部５４、５４との、個数及び周方向位相が、互いに一致している。即ち、各溝部５５、５５と、これら各溝部５４、５４とは、軸方向に関して一繋がりに連続して設けられている。

　又、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たもので、トルク検出用凹凸部２８ａ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２６ａに外嵌固定されている。この為に、筒状部２６ａの外周面には、それぞれが軸方向に長い複数の軸方向溝５６、５６が、円周方向に関して等間隔に設けられている。これと共に、筒状部２６ａの外周面の後端寄り部分には、周方向溝５７が円周方向に全周（軸方向溝５６、５６が設けられた部分を除く。）に亙り設けられている。特に、図示の構造の場合、この周方向溝５７は、雌、雄両ストッパ部２５ａ、２７ａ同士の係合部の後端寄り部分と径方向に重畳する位置に配置されている。一方、トルク検出用スリーブ２９ａの基端部内周面には、複数（軸方向溝５６、５６と同数）の半球状の突起５８、５８が、円周方向に関して等間隔に設けられている。

　トルク検出用スリーブ２９ａの基端部を筒状部２６ａに外嵌固定する場合には、トルク検出用スリーブ２９ａの基端部を筒状部２６ａに外嵌する事に伴い、各突起５８、５８を各軸方向溝５６、５６に係合させる。これと共に、トルク検出用スリーブ２９ａの基端縁部分を、周方向溝５７にかしめ付ける。即ち、この基端縁部分を内径側に塑性変形させて、かしめ部を形成するのと同時に、このかしめ部を周方向溝５７に係合させる。この結果、各軸方向溝５６、５６と各突起５８、５８との係合に基づいて、筒状部２６ａに対するトルク検出用スリーブ２９ａの回転防止が図られる。これと共に、周方向溝５７とかしめ部との係合に基づいて、筒状部２６ａ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る。

　又、トルク検出用スリーブ２９ａのうち、トルク検出用凹凸部２８ａの外径側に配置された部分である、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。これら両列の窓孔３０ａ、３０ａの周方向位相は、互いに半ピッチずれている。

　トルク検出用コイルユニット３１ａは、ハウジング本体１６ａの内周面のうち、第一円筒面部２２ａよりも後側に形成された第二円筒面部３２ａに内嵌固定されており、トルク検出用凹凸部２８ａ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。又、トルク検出用コイルユニット３１ａは、図６に示す様に、円筒状の検出本体３３ａと、この検出本体３３ａの外周面から径方向外方に突出する状態で設けられた樹脂製の台座３４ａと、この台座３４ａに植設された複数本（図示の例では４本）の金属製のピン３５ａ、３５ａから成る接続端子３６ａとを備える。検出本体３３ａは、コイルを巻回して成る円筒状の複数（図示の例では２つ）のコイルボビン３７ａ、３７ａと、これら各コイルボビン３７ａ、３７ａを覆った金属製のヨーク部材３８ａとから成る。接続端子３６ａは、検出本体３３ａの円周方向の一部に径方向外方に突出する状態で設けられており、各コイルボビン３７ａ、３７ａに接続されている。又、トルク検出用コイルユニット３１ａ（検出本体３３ａ）の中心から接続端子３６ａの先端縁までの距離（Ｈ１、ピン３５ａ、３５ａの先端縁のうちで検出本体３３ａの中心から最も遠い先端縁までの距離）は、第一円筒面部２２ａの内径寸法の１／２（ｄ１）よりも大きい（Ｈ１＞ｄ１）。又、距離（Ｈ１）に検出本体３３ａの外径寸法の１／２を足した値（＝検出本体３３ａの外径寸法にこの検出本体３３ａからの接続端子３６ａの突出量を加えた値）は、第一円筒面部２２ａの内径寸法（２ｄ１）よりも小さい。又、トルク検出用コイルユニット３１ａの組み付け状態で、両コイルボビン３７ａ、３７ａ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。尚、トルク検出用コイルユニット３１ａは、玉軸受２１ａと同心に配置されており、このトルク検出用コイルユニット３１ａ（検出本体３３ａ）の外径寸法は、この玉軸受２１ａの外径寸法よりも小さい。

　接続端子３６ａは、ハウジング本体１６ａに形成された接続孔３９ａを通じて、回路基板４０ａに接続されている。この回路基板４０ａは、モータ制御回路が構成されており、ハウジング本体１６ａの外周面に形成された収納空間４１ａ内に配置され、図示しない蓋部材により外部から塞がれている。

　又、ウォーム式減速機４４ａは、ウォームホイール２３ａと、図示しないウォームとを組み合わせて成る。ウォームホイール２３ａは、出力軸１９ａのうち、両玉軸受２０ａ、２１ａ同士の間部分である、軸方向中央部に外嵌固定されている。又、図示しないウォームは、ウォームホイール２３ａ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。

　又、電動モータ１０（図９参照）は、ハウジング１５ａに支持固定されている。この電動モータ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。

　又、筒状部２６ａの中間部外周面と、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弾性材製のシールリング５９が設置されている。

　以上の様な構成を有す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、トルク検出用コイルユニット３１ａを、ハウジング本体１６ａの内周面に形成された第二円筒面部３２ａに内嵌固定する作業は、図７に示す様にして行う。
　先ず、トルク検出用コイルユニット３１ａの中心軸Ｏ_31aが偏心ガイド面部４８の曲率中心Ｏ₄₈を通る様に、このトルク検出用コイルユニット３１ａをハウジング本体１６ａに対して径方向下方にオフセットさせて配置する。そして、この状態で、トルク検出用コイルユニット３１ａをハウジング本体１６ａの内側に、第一円筒面部２２ａに近い側の開口部から軸方向に（組み付け状態で前側から後側に向けて）挿入していく。これにより、接続端子３６ａを、第一円筒面部２２ａの内側に進入させる。次いで、図７（Ａ）→図７（Ｂ）に示す様に、検出本体３３ａが段差面４９に当接するまで、検出本体３３ａの外周面を偏心ガイド面部４８により案内しつつ、接続端子３６ａを凹溝４３ａ及び接続孔３９ａの内側に順次進入させる。

　そして、検出本体３３ａが段差面４９に当接した後、図７（Ｃ）に示した様に、この段差面４９に沿って、トルク検出用コイルユニット３１ａの中心軸Ｏ_31aと、ハウジング本体１６ａの中心軸Ｏ_16aとが一致するまで、このトルク検出用コイルユニット３１ａを径方向上方に移動させつつ、軸方向に移動させる。この状態で、接続端子３６ａは、収納空間４１ａの内側に十分に進入した状態となる。次いで、図７（Ｄ）に示した様に、トルク検出用コイルユニット３１ａを軸方向に更に移動させて、第二円筒面部３２ａに内嵌固定する。本実施形態の場合には、この様な工程を経て、トルク検出用コイルユニット３１ａを第二円筒面部３２ａに内嵌固定する。

　以上の様な構成を有する本実施形態の場合には、組み立て作業性を良好に確保しつつ、小型化及び軽量化を図れる。
　即ち、本実施形態の場合には、ハウジング本体１６ａの内周面のうちで、トルク検出用コイルユニット３１ａを内嵌固定する第二円筒面部３２ａの前端部乃至中間部後寄り部分に、曲率中心が径方向に関して接続孔３９ａが設けられた側とは反対側にオフセットした、部分円筒面状の偏心ガイド面部４８を設けている。この為、トルク検出用コイルユニット３１ａをハウジング本体１６ａに対して、図１３に示した従来構造の場合の様に同心軸上に配置せずに、接続端子３６ａの突出方向とは径方向反対側（偏心ガイド面部４８が設けられた側）に偏心させた状態で挿入できる。従って、接続端子３６ａの高さ寸法を小さくせずに、出力軸１９ａや玉軸受２１ａを小径化した場合（接続端子３６ａの高さ寸法が相対的に大きくなった場合）にも、この接続端子３６ａをハウジング本体１６ａに干渉させずに、トルク検出用コイルユニット３１ａをこのハウジング本体１６ａの内側に挿入する事が可能になる。又、この様な作業時に、偏心ガイド面部４８を利用して、検出本体３３ａの外周面を案内する事もできる。
　この結果、本実施形態の構造及び組み立て方法によれば、組み立て作業性を良好に確保しつつ、トルク測定ユニットの小型化及び軽量化（延いては電動式パワーステアリング装置の小型化及び軽量化）を図れる。この為、ロボットによる自動組立を行う事も可能になる。

　又、各連続部６０、６０を、径方向に関してハウジング本体１６ａの中心軸Ｏ_16aよりも接続孔３９ａが設けられた側に位置させている為、各連続部６０、６０を滑らかに連続させる（段差が存在しない状態にする）事ができる。この為、トルク検出用コイルユニット３１ａをハウジング本体１６ａの内側に挿入する際に、トルク検出用コイルユニット３１が、各連続部６０、６０に引っ掛かる事を防止できて、挿入作業の作業性を向上させる事ができる。即ち、本実施形態の構造とは逆に、偏心ガイド面部４８と第二円筒面部３２ａとの連続部を、径方向に関して中心軸Ｏ_16aを挟んで接続孔３９ａとは反対側に設けた場合、この連続部が滑らかに連続しなくなり（段差が存在する状態になり）、トルク検出用コイルユニット３１ａの挿入時に、この連続部に引っ掛かる可能性があるが、本実施形態の場合には、この様な不都合が生じる事を防止できる。

　又、本実施形態の場合には、段差面４９を傾斜面とする事により、トルク検出用コイルユニット３１ａを、径方向内方に移動させると同時に軸方向に移動させる事ができる。この為、このトルク検出用コイルユニット３１ａの組み立て作業時間の短縮を図れる。

　又、本実施形態の場合にも、運転者がステアリングホイール１（図９参照）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２８ａ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を構成するコイルボビン３７ａ、３７ａにインピーダンス変化が生じる。この為、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。回路基板４０ａ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（図９参照）の通電制御を行う事により、この電動モータ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。この補助動力は、ウォーム式減速機４４ａにより増大された後、出力軸１９ａ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１８ａ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２５ａと雄ストッパ部２７ａ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１９ａに直接、トルクの一部が伝達される様になる。この際に、筒状部２６ａは、このトルクの伝達に伴って捩じられる傾向となる。但し、本実施形態の場合には、この筒状部２６ａのうち、捩じり剛性が他の軸方向部分よりも低くなっている、外周面に周方向溝５７を設けられた部分は、雌、雄両ストッパ部２５ａ、２７ａ同士の係合部と径方向に重畳する部分となる。この為、これら雌、雄両ストッパ部２５ａ、２７ａ同士の係合部を介して、ロアシャフト１３ａと出力軸１９ａとの間で直接トルクの一部を伝達する際に、雄ストッパ部２７ａを設けられた出力軸１９ａの後端部が補強材としての役割を果たす事により、筒状部２６ａのうち外周面に周方向溝５７を設けられた部分の捩じり剛性を向上させる事ができる。

　［第２実施形態］
　図８は、本発明の第２実施形態を示している。本実施形態の特徴は、ハウジング本体１６ｂの内周面に形成した偏心ガイド面部４８ａのオフセット量を適正に規制する事により、組み立て作業の作業性を更に向上させる点にある。即ち、本実施形態の場合には、トルク検出用コイルユニット３１ａをハウジング本体１６ｂの内側に挿入し、検出本体３３ａの外周面を偏心ガイド面部４８ａに当接させると共に、接続端子３６ａを凹溝４３ａ内に進入させた状態で、台座３４ａの円周方向両側面とこの凹溝４３ａの円周方向両側面とがそれぞれ円周方向に対向する（径方向に関して重畳する）様に、偏心ガイド面部４８ａのオフセット量を規制している。

　以上の様な本実施形態の場合には、トルク検出用コイルユニット３１ａをハウジング本体１６ｂに挿入する際に、台座３４ａの円周方向側面を凹溝４３ａの円周方向側面により案内できる為、ハウジング本体１６ｂに対するトルク検出用コイルユニット３１ａの円周方向に関する位置決めを図れる。この為、組み立て作業性を更に良好にできる。
　その他の構成及び作用効果に就いては、上述した第１実施形態の場合と同様である。

　本発明を実施する場合に、ハウジング本体の内周面に形成する段差面は、傾斜面に限定されず、ハウジング本体の中心軸に直交する仮想平面上に存在する平坦面とする事もできるし、断面円弧状の曲面とする事もできる。又、実施の形態では、トルク検出用コイルユニットを構成するピンが、軸方向に関して１例のみ設けられている構造を例に説明したが、図１１に示した従来構造の様に２列のピンを有している構造、及び、複数例のピンを有している構造も、本発明の対象となる。

　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、偏心ガイド面部の曲率半径は、本実施形態では、第二円筒面部の内径寸法の１／２よりも大きくしているが、第二円筒面部の内径寸法の１／２と同じくしてもよい。この場合、第二円筒面部と偏心ガイド面部とは、平行な２本の直線で結ばれた長円形状を形成する。
　また、本発明は、図１０～図１１に示された構造のように、出力軸に雌ストッパ部が設けられ、ロアシャフトに雄ストッパ部が設けられるものに適用されてもよい。また、本発明は、図１０～図１１に示された構造のように、トルク検出用スリーブがロアシャフトに固定されるものに適用されてもよい。

　本出願は、２０１３年１１月２１日出願の日本特許出願２０１３－２４０５０５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　ハウジング本体
　１７、１７ａ　蓋体
　１８、１８ａ　トーションバー
　１９、１９ａ　出力軸
　２０、２０ａ　玉軸受
　２１、２１ａ　玉軸受
　２２　　第一円筒面部
　２３、２３ａ　ウォームホイール
　２４　ウォーム
　２５、２５ａ　雌ストッパ部
　２６、２６ａ　筒状部
　２７、２７ａ　雄ストッパ部
　２８、２８ａ　トルク検出用凹凸部
　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　第二円筒面部
　３３、３３ａ　検出本体
　３４、３４ａ　台座
　３５、３５ａ　ピン
　３６、３６ａ　接続端子
　３７、３７ａ　コイルボビン
　３８、３８ａ　ヨーク部材
　３９、３９ａ　接続孔
　４０、４０ａ　回路基板
　４１、４１ａ　収納空間
　４２　　蓋部材
　４３、４３ａ　凹溝
　４４、４４ａ　ウォーム式減速機
　４５　　支持ブラケット
　４６　　ボルト
　４７　　結合フランジ
　４８、４８ａ　偏心ガイド面部
　４９　　段差面
　５０　　隙間
　５１　　連結ピン
　５２　　スプライン孔
　５３　　歯部
　５４　　溝部
　５５　　溝部
　５６　　軸方向溝
　５７　　周方向溝
　５８　　突起
　５９　　シールリング
　６０　　連続部

Claims

　ハウジング本体と、該ハウジング本体に固定される蓋体とを有するハウジングと、
　前記ハウジング内に回転自在に支持され、トーションバーにより互いに同軸に連結された入力軸及び出力軸と、
　前記ハウジング本体の内周面の軸方向一端側部分に形成された第一円筒面部に内嵌固定され、前記出力軸を前記ハウジング本体に対し回転自在に支持する転がり軸受と、
　前記ハウジング本体の内周面のうち、前記第一円筒面部よりも軸方向他側に前記第一円筒面部と同心に形成された、前記第一円筒面部よりも小径の第二円筒面部に内嵌固定され、前記入力軸に付与されるトルクの方向及び大きさを検出するトルク検出用コイルユニットとを備え、
　前記トルク検出用コイルユニットは、コイルを有する円環状の検出本体と、該検出本体の円周方向一部分に径方向外方に突出する状態で設けられ、該検出本体の中心から先端縁までの距離が前記転がり軸受の外径寸法の１／２よりも大きい接続端子と、を有し、
　前記ハウジング本体の円周方向一部分で、軸方向に関して前記第二円筒面部と整合する部分に、径方向に貫通した接続孔が設けられており、前記ハウジング本体の内周面のうちで、前記接続孔と円周方向に関する位相が一致する部分で、軸方向に関して前記接続孔と前記第一円筒面部との間部分に、径方向外方に凹んだ凹溝が設けられている、
　電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットであって、
　前記第二円筒面部のうちの軸方向一端側部分に、曲率中心が径方向に関して前記接続孔が設けられた側とは反対側にオフセットした、部分円筒面状の偏心ガイド面部が設けられており、前記偏心ガイド面部と前記第二円筒面部とが段差面を介して軸方向に連続している、
　事を特徴とする電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニット。
　前記偏心ガイド面部の曲率半径が、前記第二円筒面部の内径寸法の１／２よりも大きく、前記偏心ガイド面部と前記第二円筒面部とを円周方向に連続させる１対の連続部が、径方向に関して前記ハウジング本体の中心軸よりも前記接続孔が設けられた側に位置している、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニット。
　前記段差面が、軸方向他側に向かう程径方向内方に向かう方向に傾斜した傾斜面である、請求項１又は２に記載した電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニット。
　前記接続端子が、前記検出本体の外周面から径方向外方に突出する状態で設けられた台座に植設されており、前記検出本体の外周面を前記偏心ガイド面部に当接させると共に、前記接続端子を前記凹溝内に進入させた状態で、前記台座の円周方向側面と前記凹溝の円周方向側面とが円周方向に対向する、請求項１～３のうちの何れか１項に記載した電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニット。
　請求項１～４のうちの何れか１項に記載した電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットの組立方法であって、
　前記トルク検出用コイルユニットの中心軸が前記偏心ガイド面部の曲率中心を通る様に、前記トルク検出用コイルユニットを前記ハウジング本体に対して径方向にオフセットさせて配置した状態で、前記トルク検出用コイルユニットを前記ハウジング本体の内側に、前記第一円筒面部に近い軸方向一端側の開口部から軸方向に挿入し、前記接続端子を前記第一円筒面部の内側に進入させ、
　前記検出本体が前記段差面に当接するまで、前記検出本体の外周面を前記偏心ガイド面部により案内しつつ、前記接続端子を前記凹溝及び前記接続孔の内側に順次進入させ、
　前記検出本体が前記段差面に当接した後、前記トルク検出用コイルユニットの中心軸と前記ハウジング本体の中心軸とが一致するまで、前記トルク検出用コイルユニットを径方向に移動させ、
　前記トルク検出用コイルユニットを軸方向に更に移動させて、前記第二円筒面部に内嵌固定する、
　電動式パワーステアリング装置用トルク測定ユニットの組立方法。