WO2020026848A1 - 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

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 Download PDF

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WO2020026848A1
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WO
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axial
torque
torque detecting
circumferential
sleeve
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PCT/JP2019/028427
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English (en)
French (fr)
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篤志 生田
泰志 重田
Original Assignee
日本精工株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means

Definitions

  • the present invention relates to a torque detecting device for detecting an input torque, an assembling method thereof, and an electric power steering device including the torque detecting device.
  • FIG. 14 shows an example of a conventionally known electric power steering device.
  • a steering wheel 1 is fixed to a rear end of a steering shaft 2, and the steering shaft 2 is rotatably supported inside a cylindrical steering column 3 supported by a vehicle body.
  • the steering wheel 1 When the driver rotates the steering wheel 1, the rotation is transmitted to the pinion shaft 7 constituting the rack and pinion type steering gear unit 6 via the steering shaft 2, the universal joint 4a, the intermediate shaft 5, and the universal joint 4b. Is transmitted.
  • the pinion shaft 7 rotates, a pair of tie rods 9, 9 connected to both ends of a rack shaft 8 constituting the steering gear unit 6 are pushed and pulled, so that a pair of left and right steered wheels becomes a steering amount. Is given in accordance with the steering angle.
  • the housing 10 is fixed to the front end of the steering column 3.
  • the housing 10 supports the electric motor 11 and houses a torque detecting device and a speed reducer (not shown).
  • the torque detection device detects the direction and magnitude of the torque.
  • the energization of the electric motor 11 is controlled using the direction and magnitude of the torque.
  • the electric motor 11 generates auxiliary power according to the direction and magnitude of the torque.
  • the auxiliary power is applied to a portion that rotates together with the steering shaft 2 inside the housing 10. As a result, the force required for the driver to operate the steering wheel 1 is reduced.
  • Patent Document 1 describes a specific structure of a torque detection device incorporated in an electric power steering device.
  • a steering shaft which is a torque transmission shaft, and an output shaft to which auxiliary power is applied are coaxially connected by a torsion bar.
  • a torque detecting uneven portion is provided on the outer peripheral surface of the output shaft, and a torque detecting sleeve coaxially arranged radially outside the torque detecting uneven portion is coupled to an end of the steering shaft.
  • a coil coaxially arranged radially outside the torque detecting sleeve is supported by the housing.
  • one end of the torque detection sleeve is externally fitted to the end of the steering shaft, and one circumferential groove is provided over the entire outer peripheral surface of the end of the steering shaft. Then, the torque detecting sleeve is connected to the steering shaft by engaging a caulking portion formed at the edge of the torque detecting sleeve. That is, in the conventional structure, only one set of the engagement portion between the circumferential groove and the caulked portion that contributes to the coupling force of the torque detection sleeve to the steering shaft is provided. For this reason, there is room for improvement from the viewpoint of increasing the coupling force and the safety of the coupling portion between the steering shaft (torque transmission shaft) and the torque detecting sleeve.
  • An object of the present invention is to realize a structure that can increase the coupling force and safety of a coupling portion between a torque transmission shaft and a torque detection sleeve.
  • the torque detection device includes a torque transmission shaft and a cylindrical torque detection sleeve having a plurality of window holes on one side in the axial direction.
  • the torque transmission shaft has a plurality of circumferential grooves formed in a circumferential direction at a plurality of positions on the outer peripheral surface in the axial direction.
  • the torque detecting sleeve is externally fitted to the torque transmitting shaft so that the other axial side portion covers the entire circumferential groove (the entire circumference and the entire width), and each of the circumferential grooves.
  • a radially overlapping axial portion with a crimped portion crimped to the circumferential groove.
  • each of the circumferential grooves may have the same shape.
  • At least one of the circumferential grooves may have a shape different from that of the other circumferential grooves.
  • the torque detecting device of the present invention the circumferential groove, the pair of inner surfaces located on both sides in the axial direction outwardly open groove inclined in a direction away from each other with respect to the axial direction toward the outside in the radial direction is included,
  • the caulked portion may be in contact with each of the pair of inner side surfaces of the outer opening groove.
  • the angle of inclination of the pair of inner surfaces with respect to the center axis of the circumferential groove can be set to 50 to 70 degrees.
  • the torque detecting device of the present invention wherein the torque transmission shaft includes a plurality of axial grooves at a plurality of locations with respect to a circumferential direction of an outer peripheral surface,
  • the torque detecting sleeve has, on the other side in the axial direction, a plurality of locations having the same phase as the axial groove, a positioning convex portion projecting radially inward,
  • the positioning convex part may be provided on one side in the axial direction from the caulking part.
  • the method for assembling the torque detecting device includes: A step of externally fitting the other side in the axial direction of the torque detection sleeve to the torque transmission shaft so as to cover each of the circumferential grooves, A plurality of claws arranged in the circumferential direction are arranged radially outside of the axial portion with respect to each of the axial portions radially overlapping the circumferential groove in the torque detecting sleeve. Forming the caulking portion on the axial portion by pressing the direction portion from the radial outside to the radial inside by the plurality of claws.
  • the operation of forming the caulked portion with respect to each of the axial portions is performed closer to one axial side of the torque detecting sleeve. This can be done sequentially from the axial part.
  • the number of the claws for forming the caulked portion in the step of forming the caulked portion, can be made equal for each of the axial portions.
  • the phase of the arrangement of the claw for forming the caulked portion in the circumferential direction can be matched for each of the axial portions.
  • the phase of the arrangement in the circumferential direction of the claw for forming the caulking portion may be different for each of the axial portions.
  • the number of the claws for forming the caulked portion can be different for each of the axial portions.
  • the electric power steering device of the present invention includes the torque detecting device of the present invention.
  • FIG. 1 is a partially cut-away side view of an electric power steering apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a torque detecting element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the right side of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram of the torque detection sleeve and its peripheral portion according to the first embodiment, as viewed from the radial outside.
  • FIG. 6 is a perspective view of the torque detecting sleeve, the front end of the lower shaft, and a part of the torsion bar according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion B in FIG.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a portion C of FIG.
  • FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views showing the operation of connecting the torque detecting sleeve to the front end of the steering shaft in the order of steps according to the first embodiment.
  • FIGS. 10 (a) and 10 (b) show a process of caulking the axially rear end of the torque detecting sleeve into a circumferential groove formed on the outer peripheral surface of the front end of the lower shaft in the first embodiment. It is the figure seen from the axial direction shown in order.
  • FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 8 relating to the second embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram corresponding to FIG.
  • FIG. 10B when the axial rear end of the torque detecting sleeve is swaged in the circumferential groove on the front side in the axial direction
  • FIG. 11B is a diagram corresponding to FIG. 10B when the axial rear end of the torque detecting sleeve is swaged in the rear circumferential groove
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing a state where the rear end portion in the axial direction of the torque detecting sleeve is crimped on the circumferential groove on the front side in the axial direction.
  • FIG. 14 is a partially cut-away side view showing an example of a conventionally known electric power steering device.
  • the electric power steering apparatus includes a steering column 3a, a steering shaft 2a, a housing 10a, an output shaft 12, a torsion bar 13, a torque detecting sleeve 14, a torque detecting coil unit 15, a substrate 16 , A worm speed reducer 17 and an electric motor 11a.
  • the electric power steering device of the present embodiment includes a torque detection device.
  • the torque detection device includes a lower shaft 21 constituting the steering shaft 2a, an output shaft 12, a torsion bar 13, and a torque detection device. It is configured to include a sleeve 14 and a torque detection coil unit 15.
  • the front-back direction refers to the front-rear direction of the vehicle unless otherwise specified. For example, in FIGS. 1 to 9, the left side is the front and the right side is the rear.
  • the steering column 3a includes a cylindrical inner column 18 arranged on the front side and an outer column 19 arranged on the rear side.
  • the inner column 18 and the outer column 19 are telescopically combined and supported by a vehicle body by a support bracket 20.
  • the inner column 18 and the outer column 19 are made of steel or a light alloy such as an aluminum alloy.
  • the steering shaft 2a includes a lower shaft 21 disposed on the front side and a hollow shaft-shaped upper shaft 22 disposed on the rear side.
  • the lower shaft 21 and the upper shaft 22 are spline-fitted to enable torque transmission and relative displacement in the axial direction, and are rotatably supported inside the steering column 3a.
  • the lower shaft 21 and the upper shaft 22 are made of steel.
  • the steering wheel 1 (see FIG. 13) is fixed to the rear end of the upper shaft 22, which protrudes from the rear end opening of the outer column 19.
  • the housing 10a is formed by connecting the front lid 23 and the rear body 24 to each other with a plurality of bolts (not shown), and is fixed to the front end of the inner column 18.
  • the lid 23 and the main body 24 are made of a light alloy such as an aluminum alloy or a synthetic resin.
  • the front end of the lower shaft 21 is inserted inside the housing 10a.
  • the output shaft 12 is made in a hollow shaft shape from steel which is a magnetic metal.
  • the output shaft 12 is rotatably supported by a pair of ball bearings 25 and 26 on the front side of the lower shaft 21 in the housing 10a.
  • a universal joint 4a (see FIG. 13) is coupled to a front end of the output shaft 12 protruding from a front end opening of the housing 10a.
  • the torsion bar 13 is formed in a stepped column shape by spring steel.
  • the lower shaft 21 and the output shaft 12 are coaxially connected to each other by the torsion bar 13. That is, most of the torsion bar 13 except for the rear end is disposed inside the output shaft 12.
  • the front end of the torsion bar 13 is connected to the front end of the output shaft 12 by a pin 27 so as to be relatively non-rotatable, and the rear end of the torsion bar 13 is provided at the radial center of the front side of the lower shaft 21.
  • the spline hole 28 is spline-fitted so as not to rotate relatively.
  • the lower shaft 21, which is a torque transmission shaft, has a cylindrical portion 29 at the front end.
  • the cylindrical portion 29 has a female stopper portion 30 having an uneven shape (gear shape) in the circumferential direction on the inner peripheral surface.
  • the female stopper portion 30 has a plurality of tooth portions 31 that are each long in the axial direction and are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the output shaft 12 has a male stopper portion 32 having an uneven shape (gear shape) in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the rear end portion.
  • the male stopper portion 32 has a plurality of (the same number as the tooth portions 31) groove portions 33, each of which is long in the axial direction, arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the female stopper portion 30 and the male stopper portion 32 are engaged with each other so as to enable relative rotation within a predetermined angle range (for example, a range of ⁇ 5 degrees with respect to a neutral state where the torsion bar 13 is not twisted). That is, the tooth portion 31 constituting the female stopper portion 30 is loosely engaged with the groove portion 33 constituting the male stopper portion 32 with a circumferential gap interposed therebetween, so that the relative position between the lower shaft 21 and the output shaft 12 is reduced.
  • the rotation is restricted to a predetermined angle range. This prevents the torsion bar 13 from being excessively twisted.
  • the output shaft 12 has a torque detection unevenness portion 34 having an uneven shape in the circumferential direction at a position adjacent to the male stopper portion 32 on the front side in the axial direction on the outer peripheral surface of the rear side portion.
  • the torque detecting concavo-convex portion 34 is formed by arranging a plurality of grooves 35, each of which is long in the axial direction, at equal intervals in the circumferential direction.
  • the torque detecting concavo-convex portion 34 has an outer diameter (diameter of a circumscribed circle) larger than the male stopper portion 32.
  • the same number of grooves 35 as the torque detecting concave and convex portions 34 and the number of the groove portions 33 as the male stopper portion 32 are provided, and their arrangement phases in the circumferential direction match each other.
  • the torque detecting sleeve 14 is made of a conductive non-magnetic metal such as an aluminum alloy in a cylindrical shape.
  • the torque detecting sleeve 14 has an axial front side, which is one side in the axial direction, coaxially disposed radially outside the torque detecting unevenness portion 34, and a cylindrical rear end, which is the other side in the axial direction, having a cylindrical shape.
  • the portion 29 is externally fitted and supported in a cantilever state.
  • the first row of window holes located on the front side in the axial direction includes a plurality of (the same number as the number of the groove portions 35) rectangular window holes (through holes) 36a arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the second window hole row located on the rear side in the axial direction has a plurality of (the same number as the number of the groove portions 35) rectangular window holes (through holes) 36b arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the phases of the arrangement of the window holes 36a of the first window hole row and the window holes 36b of the second window hole row in the circumferential direction are shifted from each other by a half pitch.
  • the cylindrical portion 29 has a plurality of axial grooves 37 and a pair of circumferential grooves 38 on the outer peripheral surface.
  • the plurality of axial grooves 37 are arranged at a plurality of locations (four locations in the illustrated example) at equal intervals in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 29, and each extends over the entire length of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 29. Is provided.
  • the pair of circumferential grooves 38 are disposed in parallel at two axially separated locations on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 29, and each of the cylindrical grooves 29 intersects with the plurality of axial grooves 37. Are provided over the entire circumference of the outer peripheral surface.
  • the pair of circumferential grooves 38 have the same shape.
  • Each of the pair of circumferential grooves 38 is an outwardly open groove. That is, as shown in FIGS. 7 and 8, each of the pair of circumferential grooves 38 moves away from each other in the axial direction as the pair of inner side surfaces 46 located on both axial sides move radially outward. It has a partial conical surface shape inclined in the direction.
  • the bottom surface 45 of each of the pair of circumferential grooves 38 has a cylindrical shape.
  • each of the pair of circumferential grooves 38 is cut by one chucking. Therefore, the inclination of the pair of circumferential grooves 38 becomes the same, and as a result, the formation of a caulking portion 40 described later is performed stably on each of the pair of circumferential grooves 38.
  • the rear end of the torque detecting sleeve 14 in the axial direction is fitted to the cylindrical portion 29 so as to cover the whole of the pair of circumferential grooves 38 by the intermediate portion in the axial direction.
  • the rear end portion in the axial direction of the torque detecting sleeve 14 is crimped to the circumferential grooves 38 over the entire circumference in an axial portion overlapping with each of the pair of circumferential grooves 38 in the radial direction. It has a pair of caulking portions 40. That is, each of the pair of caulking portions 40 is engaged with the circumferential groove 38 without play in the axial direction.
  • each of the pair of caulked portions 40 is in contact with at least one pair of the inner surfaces 46 of the bottom surface 45 and the pair of inner surfaces 46 constituting the circumferential groove 38.
  • the torque detecting sleeve 14 is positioned in the axial direction with respect to the cylindrical portion 29, and the relative displacement in the axial direction is prevented.
  • the cylindrical portion 29 and the torque detecting sleeve 14 are formed by a tension force and a frictional force acting on a contact portion between each of the pair of caulked portions 40 and at least one pair of inner surfaces 46 of the circumferential groove 38. Are prevented from rotating relative to each other.
  • positioning protrusions projecting inward in the radial direction are provided at a plurality of locations in front of the pair of caulking portions 40 in the axial direction and in the same phase as the axial groove 37 in the circumferential direction. 39 are provided. Each of the positioning projections 39 is engaged with the axial groove 37 without play in the circumferential direction. Thus, the torque detecting sleeve 14 is positioned in the rotation direction with respect to the cylindrical portion 29, and the relative rotation is prevented.
  • the positioning protrusion 39 is provided on the axially forward side of the caulking portion 40 in this manner, the distance in which the axial groove 37 is inserted into the positioning protrusion 39 can be shortened. 39 can be prevented from being scraped off.
  • the positioning in the rotational direction between the positioning protrusion 39 and the axial groove 37 is performed in a state where the lower shaft 21 is inserted to the back of the torque detecting sleeve 14 to some extent. It is hard to bend and easy to assemble.
  • each of the positioning protrusions 39 is formed before the axial rear end of the torque detecting sleeve 14 is fitted to the cylindrical portion 29.
  • a recess is formed on the back side (outer diameter side) of each of the positioning protrusions 39.
  • each of the pair of caulking portions 40 is formed after the axial rear end of the torque detection sleeve 14 is fitted to the cylindrical portion 29. 3 and 4, the torque detection sleeve 14 is shown in a state before a pair of caulking portions 40 are formed.
  • FIG. 9A ⁇ FIG. 9 (A) with the circumferential phase of the positioning convex portion 39 of the torque detecting sleeve 14 and the axial groove 37 (see FIGS. 3 to 6) of the cylindrical portion 29 matched.
  • the rear end in the axial direction of the torque detecting sleeve 14 is fitted to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 29 from the front side in the axial direction without any play in the radial direction.
  • each of the positioning projections 39 is engaged with the axial groove 37 without play in the circumferential direction.
  • the axial positional relationship between the torque detecting sleeve 14 and the cylindrical portion 29 in the state shown in FIG. 9B is determined by assembling the electric power steering apparatus with the window holes 36a and 36b.
  • the axial positional relationship between the torque detecting coil unit 15 and the torque detecting coil unit 15 is determined to be a predetermined positional relationship.
  • the axial positional relationship of the axial front end of the torque detecting sleeve 14 is determined as a reference. Therefore, in the state shown in FIG. 9B, the axial position of the rear end edge of the torque detecting sleeve 14 in the axial direction with respect to the cylindrical portion 29 varies in the axial direction due to the variation in the dimensions of the members. However, in the present embodiment, even when such an axial variation occurs, the entirety of the pair of circumferential grooves 38 can always be covered by the axial rear end of the torque detecting sleeve 14.
  • the torque detecting sleeve 14 in each of the axial portions of the torque detecting sleeve 14 that radially overlap with the pair of circumferential grooves 38, the torque detecting sleeve 14 is disposed radially outward of the axial portions as shown in FIG. As shown in a), a plurality of (six in this embodiment) claws 41 arranged in the circumferential direction are arranged. Then, as shown in FIG. 10A to FIG. 10B, the plurality of claws 41 are synchronously moved inward in the radial direction. Thereby, the axial portion of the torque detecting sleeve 14 is strongly pressed from the radial outside to the radial inside by the radial inner ends of the plurality of claws 41. Thus, the caulking portion 40 is formed by plastically deforming the axial portion from the radial outside to the radial inside over the entire circumference.
  • the operation of forming the caulking portion 40 on each of the axial portions of the torque detection sleeve 14 that overlap with the pair of circumferential grooves 38 in the radial direction is performed by the shaft of the torque detection sleeve 14.
  • the process is performed in order from the axial portion close to the front side in the direction. That is, first, the caulking portion 40 is formed on the axial portion located on the front side in the axial direction, and then, the caulking portion 40 is formed on the axial portion located on the rear side in the axial direction.
  • the torque detecting sleeve 14 and the cylindrical portion 29 can be reliably connected in a predetermined positional relationship.
  • the number of claws 41 forming one caulking portion 40 is two or more as long as the coaxiality between the cylindrical portion 29 and the torque detecting sleeve 14 can be ensured.
  • the phase of the arrangement in the circumferential direction of the plurality of claws 41 prepared for each axial portion where the caulking portion 40 is to be formed is determined by the plurality of claws 41 for each axial portion. Although they may be made to coincide with each other or different from each other, they are made to coincide with each other in the present embodiment.
  • the torque detection coil unit 15 is formed in a cylindrical shape, and is coaxially disposed radially outside the torque detection concave-convex portion 34 and the torque detection sleeve 14.
  • the torque detection coil unit 15 is fixed to the inside of the housing 10a and includes a pair of coils 42a and 42b separated in the axial direction.
  • the coil 42a located on the front side in the axial direction is arranged so as to be radially overlapped with the window 36a of the first window hole row, and the coil 42b located on the rear side in the axial direction is located in the window hole of the second window hole row. 36a and are arranged so as to overlap in the radial direction.
  • the substrate 16 is provided at one location in the circumferential direction outside the torque detection coil unit 15 in the housing 10a (in the illustrated example, below the torque detection coil unit 15).
  • a motor control circuit is formed on the board 16. The ends of the coils 42a and 42b are connected to this motor control circuit.
  • the worm speed reducer 17 is disposed in the housing 10a, and includes a worm wheel 43 and a worm 44.
  • the worm wheel 43 is externally fitted and fixed to an intermediate portion of the output shaft 12 in the axial direction between the ball bearings 25 and 26.
  • the worm 44 is rotatably supported in the housing 10a while meshing with the worm wheel 43.
  • the electric motor 11a is supported by the housing 10a.
  • the output shaft of the electric motor 11a is coupled to the base end of the worm 44 so as to transmit torque.
  • the electric power steering device when the driver operates the steering wheel 1 to apply a torque, which is a steering force, to the steering shaft 2a, the amount corresponding to the direction and magnitude of the torque is increased.
  • the torsion bar 13 is elastically twisted (within a predetermined angle range). Accordingly, a change in the circumferential positional relationship between the torque detecting uneven portion 34 and the torque detecting sleeve 14 causes impedance changes in the coils 42a and 42b constituting the torque detecting coil unit 15. Therefore, the direction and magnitude of the torque can be detected based on the change in impedance.
  • the motor control circuit on the substrate 16 detects the direction and magnitude of the torque in this way, and controls the energization of the electric motor 11a by using the detection result of the torque. , And generates auxiliary power according to the direction and magnitude of the torque.
  • This auxiliary power is applied to the output shaft 12 after being increased by the worm speed reducer 17. As a result, the force required for the driver to operate the steering wheel 1 is reduced.
  • the circumferential groove 38 provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 29 of the lower shaft 21 and the axial rear end of the torque detecting sleeve 14 are formed.
  • Two sets of engagement portions with the caulking portion 40 are provided apart from each other in the axial direction. Therefore, the coupling force between the tubular portion 29 and the torque detecting sleeve 14 (the relative displacement in the axial direction and the rotational direction is prevented) as compared with the case where only one set of the engaging portion is provided as in the conventional structure. Force), and the robustness (stability) of this coupling force can be increased.
  • the cylindrical portion 29 and the torque detection sleeve 14 are prevented from being relatively displaced in the axial direction and the rotation direction due to the vibration of the vehicle, the inertia due to the eccentricity of the torque detection sleeve 14, and the like for a long period of time. Torque detection can be performed. Further, in the present embodiment, since two sets of the engaging portions are provided, even if the engagement of one of the engaging portions is impaired, the engagement of the other engaging portion makes the cylindrical portion 29. And the torque detection sleeve 14 can be maintained in a coupled state.
  • a plurality of claws 41 arranged in the circumferential direction are arranged on the radial outer side of each of the pair of circumferential grooves 38 and the axial portion overlapping in the radial direction in the torque detecting sleeve 14. Then, each of the axial portions is pressed from a radial outside to a radial inside by a plurality of claws 41 arranged for each of the axial portions, thereby forming a caulking portion 40 on each of the axial portions. I am trying to do it.
  • the caulking portion 40 is formed in this manner, a force that causes an axial displacement between the torque detecting sleeve 14 and the cylindrical portion 29 does not substantially act. Therefore, when the caulking portion 40 is formed, the torque detecting sleeve 14 and the cylindrical portion 29 can be easily prevented from moving in the axial direction.
  • the following specifications can be adopted for the torque detection sleeve 14 and the cylindrical portion 29 (see FIGS. 8 and 9).
  • Thickness t of torque detecting sleeve 14 0.20 mm to 1.0 mm
  • Outer diameter dimension D of cylindrical portion 29 20 mm to 30 mm (for example, 23.5 mm)
  • Axial width dimension x of the opening of circumferential groove 38 1.0 mm to 2.0 mm (for example, 1.5 mm)
  • Depth dimension y of circumferential groove 38 0.4 mm or more (1.7% or more of outer diameter D)
  • the inclination angle ⁇ of the inner surface 46 with respect to the center axis of the circumferential groove 38 50 to 70 degrees (for example, 60 degrees)
  • Axial distance L between a pair of circumferential grooves 38 0.3 mm to 5 mm (for example, 0.7 mm)
  • the inclination angle ⁇ is set to 60 degrees, not only the inertia force at the time of steering but
  • a pair of circumferential grooves 38a and 38b formed parallel to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 29a of the lower shaft 21a have different shapes. Specifically, the depth dimensions y1 and y2 of the pair of circumferential grooves 38a and 38b are different from each other (y1> y2 in the illustrated example). The pair of circumferential grooves 38a and 38b have different inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the inner side surfaces 46a and 46b ( ⁇ 1> ⁇ 2 in the illustrated example).
  • the coupling force of the torque detection sleeve 14a to the tubular portion 29a is adjusted by making the shapes of the pair of circumferential grooves 38a, 38b different from each other. Further, in the present embodiment, the axial distance L1 between the pair of circumferential grooves 38a, 38b is larger than that in the first embodiment (L1> L).
  • the number of claws 41b to be formed is four, which is a smaller number than in the case of the first embodiment. That is, in the present embodiment, the number of the pawls 41a and 41b to be maintained is reduced so that the pawls 41a and 41b can be easily maintained.
  • a plurality of claws 41a for forming the axially front caulking portion 40a and a plurality of claws 41b for forming the axially rear caulking portion 40b are arranged in the circumferential direction.
  • the arrangement phases are different from each other. This facilitates assembly of equipment for forming the pair of caulking portions 40a and 40b.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and improved.
  • the circumferential groove with which the caulked portion of the torque detecting sleeve engages may be provided at three or more axial directions on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft.
  • the number of claws for forming the caulked portion on the torque detecting sleeve may be different for each axial portion forming the caulked portion.
  • the torque detection device of the present invention is not limited to an electric power steering device, and can be used by being incorporated in various mechanical devices.
  • the torque detection device is not limited to the front end of the steering shaft, and may be installed at an appropriate location such as an input portion of a steering gear unit. it can.

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Abstract

トルク検出装置は、トルク伝達軸であるロアシャフト（２１）と、軸方向前側部に複数の窓孔（３６ａ、３６ｂ）を有する円筒状のトルク検出スリーブ（１４）とを備える。ロアシャフト（２１）の筒状部（２９）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（３８）を有する。トルク検出スリーブ（１４）は、その軸方向後端部が、周方向溝（３８）のそれぞれの全体を覆うように筒状部（２９）に外嵌されており、かつ、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、該周方向溝（３８）にかしめ付けられたかしめ部（４０）を有する。これにより、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トルク検出装置の構造を実現する。

Description

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
　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 (13)

  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する、
    　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、
    　請求項１～３のうちの何れか１項に記載のトルク検出装置。
  5. 　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４に記載のトルク検出装置。
  6. 　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１～５のうちの何れか１項に記載のトルク検出装置。
  7. 　請求項１～６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。
  8. 　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７又は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一致させる、
    　請求項９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９に記載のトルク検出装置の組立方法。
  12. 　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７又は８に記載のトルク検出装置の組立方法。
  13. 　請求項１～６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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