(57)【要約】【課題】ステアリングホイールの突き上げを防止する。【解決手段】電動パワーステアリング装置１００は、第１シャフト部材１８及び第２シャフト部材１９を有する入力シャフト１５と、トーションバーを介して第１シャフト部材１８に連結される出力シャフト１６と、入力シャフト１５と出力シャフト１６とに亘って取り付けられるトルクセンサ３０と、ハウジング５０と、を備え、出力シャフト１６には、収容穴１６ｂが形成され、収容穴１６ｂは、連結穴部１６ｅよりも奥に形成されトーションバー１７を受け入れ可能な受入穴部１６ｆを備える。【選択図】図２
2018131093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動パワーステアリング装置であって、
ステアリングホイールに連結される第１シャフト部材と、前記第１シャフト部材に軸方向に相対移動可能に連結される第２シャフト部材と、を有し、前記ステアリングホイールから操舵トルクが入力される入力シャフトと、
トーションバーを介して前記第１シャフト部材に連結される出力シャフトと、
前記入力シャフトと前記出力シャフトとに亘って取り付けられ、前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記入力シャフト、前記出力シャフト及び前記トルクセンサを収容し、前記入力シャフト及び前記出力シャフトを回転自在に支持するハウジングと、を備え、
前記出力シャフトには、端面に開口し前記トーションバーを収容する収容穴が形成され、
前記収容穴は、前記トーションバーが相対回転不能に連結される連結穴部と、前記連結穴部よりも奥に形成され前記トーションバーを受け入れ可能な受入穴部と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記第２シャフト部材は、前記トルクセンサの一部を支持することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のステアリング装置として、電動モータによって操舵補助トルクを発生する電動パワーステアリング装置が知られている。電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールから操舵入力軸に入力される操舵トルクがトルクセンサを用いて検出され、検出された操舵トルクに基づいて電動モータの駆動が制御される（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示される電動パワーステアリング装置では、操舵入力軸と操舵出力軸とがトーションバーを介して連結される。操舵入力軸へ操舵トルクが入力されると、操舵入力軸が操舵出力軸に対して相対回転し、トーションバーがねじれる。トルクセンサは、トーションバーのねじり量に応じて、トーションバーに作用する操舵トルクを検出する。電動モータは、トルクセンサの出力に応じて作動し、操舵出力軸にトルクを付与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９７０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される電動パワーステアリング装置では、車両が衝撃を受けたときに操舵出力軸がトーションバー及び操舵入力軸を介してステアリングホイールを突き上げるおそれがある。
【０００６】
本発明は、ステアリングホイールの突き上げを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、第１シャフト部材及び第２シャフト部材を有する入力シャフトと、トーションバーを介して第１シャフト部材に連結される出力シャフトと、入力シャフトと出力シャフトとに亘って取り付けられるトルクセンサと、入力シャフト、出力シャフト及びトルクセンサを収容するハウジングと、を備え、出力シャフトには、端面に開口しトーションバーを収容する収容穴が形成され、収容穴は、トーションバーが相対回転不能に連結される連結穴部と、連結穴部よりも奥に形成されトーションバーを受け入れ可能な受入穴部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明では、出力シャフトの収容穴には受入穴部が形成される。ハウジングに衝撃が加えられたときには、衝撃はハウジングを介して第１シャフト部材に作用する。第１シャフト部材は、ステアリングホイールから反力を受け、トーションバーは、受入穴部に進入する。第１シャフト部材は出力シャフトに対して相対移動し、出力シャフトが第１シャフト部材を介してステアリングホイールを移動させるのを防止することができる。
【０００９】
第２の発明は、第２シャフト部材が、トルクセンサの一部を支持することを特徴とする。
【００１０】
第２の発明では、トルクセンサの一部は、第１シャフト部材に対して相対移動可能な第２シャフト部材に支持される。そのため、出力シャフトに対する第１シャフト部材及びトーションバーの相対移動に関わらず、第２シャフト部材は出力シャフトに対して相対移動しない。したがって、トルクセンサの検出精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ステアリングホイールの突き上げを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の一部を示す断面図である。
【図３】図３は、トルクセンサの一部を示す斜視図である。
【図４】図４は、トルクセンサの回転磁気回路部の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の一部を示す断面図であり、トーションバーの下端部が出力シャフトの受入穴部に進入した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００について説明する。
【００１４】
図１は、電動パワーステアリング装置１００を備える車両１０００の概略図である。電動パワーステアリング装置１００は、ドライバによるステアリングホイール１の回転に応じて車輪２を転舵させる転舵機構１０と、車輪２の転舵を補助するアシスト機構２０と、を備える。
【００１５】
転舵機構１０は、ステアリングホイール１の回転に応じて回転するステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転に応じて車輪２を転舵させるラックシャフト１２と、を有する。ラックシャフト１２はナックルアーム３を介して車輪２に連結される。
【００１６】
ステアリングシャフト１１は、コラムシャフト１３、中間シャフト１４、入力シャフト１５、及び出力シャフト１６と、を備える。コラムシャフト１３は、ステアリングホイール１に連結される。中間シャフト１４は、ユニバーサルジョイント８０ａを介して、中間シャフト１４の回転中心軸とコラムシャフト１３の回転中心軸とが交差した状態でコラムシャフト１３に連結される。
【００１７】
入力シャフト１５は、ユニバーサルジョイント８０ｂを介して、入力シャフト１５の回転中心軸と中間シャフト１４の回転中心軸とが交差した状態で中間シャフト１４に連結される。中間シャフト１４は、入力シャフト１５から車両１０００の後方に延在する。ステアリングホイール１からコラムシャフト１３に入力された操舵トルクは、中間シャフト１４を通じて入力シャフト１５に入力される。つまり、中間シャフト１４は、操舵トルクを入力シャフト１５に伝達する。
【００１８】
出力シャフト１６は、トーションバー１７を介して入力シャフト１５に連結される。入力シャフト１５に入力された操舵トルクは、トーションバー１７を通じて出力シャフト１６に伝達される。
【００１９】
出力シャフト１６には第１ピニオン１６ａが形成される。ラックシャフト１２には、第１ピニオン１６ａと噛合うラック１２ａが形成される。出力シャフト１６の回転運動は、第１ピニオン１６ａ及びラック１２ａによってラックシャフト１２の直線運動に変換される。ラックシャフト１２の直線運動によって、車輪２が転舵される。
【００２０】
アシスト機構２０は、電動モータ２１と、電動モータ２１の出力シャフトに連結されたウォームシャフト２２と、ウォームシャフト２２と噛合うウォームホイール２３と、ウォームホイール２３に連結されたピニオンシャフト２４と、を備える。ウォームシャフト２２及びウォームホイール２３は、電動モータ２１の回転を減速してピニオンシャフト２４に伝達する。
【００２１】
ピニオンシャフト２４には、ラックシャフト１２のラック１２ａと噛合う第２ピニオン２４ａが形成される。ピニオンシャフト２４の回転運動は、第２ピニオン２４ａ及びラック１２ａによってラックシャフト１２の直線運動に変換される。
【００２２】
このように、電動パワーステアリング装置１００では、転舵機構１０のトルクと、アシスト機構２０のトルクと、は、それぞれ独立してラックシャフト１２に伝達される。このような電動パワーステアリング装置１００は、「デュアルピニオン式電動パワーステアリング装置」とも呼ばれる。
【００２３】
電動パワーステアリング装置１００は、入力シャフト１５に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ３０と、電動モータ２１の駆動を制御するコントローラ４０と、を備える。トルクセンサ３０とコントローラ４０とは、信号線４１を介して電気的に接続される。
【００２４】
トルクセンサ３０は、信号線４１を通じてコントローラ４０から電力を受けるとともに、検出した操舵トルク信号を信号線４１を通じてコントローラ４０へ出力する。コントローラ４０は、操舵トルク信号に基づいて電動モータ２１の駆動を制御する。
【００２５】
図２に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、入力シャフト１５、出力シャフト１６及びトルクセンサ３０を収容するハウジング５０を備える。ハウジング５０は、ボルト９６を用いて互いに締結される第１ハウジング部材５１及び第２ハウジング部材５２を有する。
【００２６】
第１ハウジング部材５１は、玉軸受（軸受）９１を介して出力シャフト１６を回転自在に支持する。第２ハウジング部材５２は、玉軸受（軸受）９２を介して入力シャフト１５を回転自在に支持する。
【００２７】
以下において、入力シャフト１５の回転中心軸に沿う方向を「軸方向」と称し、入力シャフト１５の回転中心軸を中心とする放射方向を「径方向」と称し、入力シャフト１５の回転中心軸周りの方向を「周方向」と称する。
【００２８】
玉軸受９２の外輪は、第１ハウジング部材５１と第２ハウジング部材５２とによって挟持される。玉軸受９２の内輪は、出力シャフト１６に形成される段部１６ｈと、出力シャフト１６の外周に段部１６ｈと間隔を空けて設けられるカシメリング１６ｉと、によって挟持される。玉軸受９２の外輪をハウジング５０に固定し玉軸受９２の内輪を出力シャフト１６に固定することによって、ハウジング５０に対する軸方向への出力シャフト１６の移動を規制することができる。
【００２９】
入力シャフト１５は、中間シャフト１４（図１参照）等を介してステアリングホイール１に連結される第１シャフト部材１８と、第１シャフト部材１８に軸方向に相対移動可能に連結される第２シャフト部材１９と、を有する。第１シャフト部材１８及び第２シャフト部材１９は、中空形状に形成される。
【００３０】
トーションバー１７は、第１シャフト部材１８及び第２シャフト部材１９の内側に挿入される。トーションバー１７の上端部１７ａは、ピン９４を介して第１シャフト部材１８の上端部１８ａに相対回転不能かつ相対移動不能に連結される。
【００３１】
第１シャフト部材１８は、上端部１８ａから軸方向に延在する延在部１８ｂを有する。延在部１８ｂの外径は、上端部１８ａの外径よりも小さく、上端部１８ａと延在部１８ｂとの間には段部１８ｃが形成される。トーションバー１７は、延在部１８ｂの下端開口から延出する。
【００３２】
第２シャフト部材１９は、玉軸受９２を挿通する本体部１９ａと、本体部１９ａの外径よりも小さい外径を有する下端部１９ｂと、を有する。本体部１９ａは、玉軸受９２の内径と略等しい外径を有し、玉軸受９２の内周に嵌合する。第２シャフト部材１９の下端部１９ｂは、本体部１９ａから連続して形成される。トーションバー１７の下端部１７ｂは、第２シャフト部材１９の下端部１９ｂから突出する。
【００３３】
出力シャフト１６は、第２シャフト部材１９の下端部１９ｂ及びトーションバー１７の下端部１７ｂを収容する収容穴１６ｂを有する。収容穴１６ｂは、出力シャフト１６の上端面１６ｃに開口し、第２シャフト部材１９及びトーションバー１７は収容穴１６ｂから延出する。
【００３４】
第２シャフト部材１９の下端部１９ｂの外周面と収容穴１６ｂの内周面との間には、滑り軸受９３が設けられ、第２シャフト部材１９の下端部１９ｂは出力シャフト１６に対して相対回転可能である。下端部１９ｂは、滑り軸受９３の内径と略等しい外径を有し、滑り軸受９３の内周に嵌合する。
【００３５】
第２シャフト部材１９の本体部１９ａは、第１シャフト部材１８の延在部１８ｂを収容する収容穴１９ｃを有する。収容穴１９ｃは、第２シャフト部材１９の本体部１９ａの上端面１９ｄに開口し、第１シャフト部材１８の延在部１８ｂは収容穴１９ｃから延出する。
【００３６】
第２シャフト部材１９の収容穴１９ｃは、第１シャフト部材１８の延在部１８ｂが連結される連結穴部１９ｅと、第１シャフト部材１８の延在部１８ｂを受け入れ可能に形成される受入穴部１９ｆと、を有する。連結穴部１９ｅは、本体部１９ａの上端面１９ｄに開口する。
【００３７】
第１シャフト部材１８の延在部１８ｂは、段部１８ｃが第２シャフト部材１９の上端面１９ｄと所定の間隔を空けて対向するように、連結穴部１９ｅに圧入される。
【００３８】
第１シャフト部材１８の延在部１８ｂの外周面と連結穴部１９ｅの内周面とには、互いに噛合うセレーションが形成される。セレーションは軸方向に延在する。セレーションによって、第１シャフト部材１８の延在部１８ｂと第２シャフト部材１９の本体部１９ａが相対回転不能に連結される。
【００３９】
第２シャフト部材１９の受入穴部１９ｆは、連結穴部１９ｅよりも奥に（第２シャフト部材１９の上端面１９ｄとは反対側に）、連結穴部１９ｅから連続して形成される。軸方向における受入穴部１９ｆの寸法は、第１シャフト部材１８の段部１８ｃと第２シャフト部材１９の上端面１９ｄとの間隔と略同じである。
【００４０】
受入穴部１９ｆの断面形状は、連結穴部１９ｅの断面形状と同じである。つまり、受入穴部１９ｆの内周面には、連結穴部１９ｅから連続するセレーションが形成される。第１シャフト部材１８が所定の力以上の力を第２シャフト部材１９に向かう方向に受けると、第１シャフト部材１８は第２シャフト部材１９に対して軸方向に相対移動し、受入穴部１９ｆに進入する。このように、第２シャフト部材１９は、第１シャフト部材１８に軸方向に相対移動可能に連結される。所定の力は、第１シャフト部材１８の延在部１８ｂの外周面と連結穴部１９ｅの内周面との間に生じる摩擦力である。
【００４１】
トーションバー１７の下端部１７ｂは、出力シャフト１６に相対回転不能に連結される。トーションバー１７の回転中心軸は、入力シャフト１５及び出力シャフト１６の回転中心軸と一致する。入力シャフト１５に操舵トルクが入力されると、トーションバー１７は、回転中心軸を中心にねじれるとともに、出力シャフト１６に操舵トルクを伝達する。
【００４２】
トルクセンサ３０は、入力シャフト１５と出力シャフト１６とに亘って取り付けられる。具体的には、トルクセンサ３０は、第２シャフト部材１９の本体部１９ａに支持される磁気発生部３１と、出力シャフト１６に固定される磁気回路部３２と、を有する。磁気発生部３１は、入力シャフト１５とともに回転し、磁気回路部３２は、出力シャフト１６とともに回転する。
【００４３】
磁気発生部３１は、第２シャフト部材１９の本体部１９ａの外周に嵌合する環状のバックヨーク３１ａと、バックヨーク３１ａの下端面に結合される環状の磁石３１ｂと、を有する。環状の磁石３１ｂは、入力シャフト１５の回転中心軸に沿って磁気を発生する永久磁石である。
【００４４】
図３に示すように、環状の磁石３１ｂは、周方向に等しい幅で形成される１２個の磁極を有する。つまり、環状の磁石３１ｂの各端面には、６個のＮ極と６個のＳ極が周方向に交互に形成される。
【００４５】
環状の磁石３１ｂは、「多極磁石」とも呼ばれ、軸方向に磁場を印加することによって形成される。環状の磁石３１ｂの磁極数は１２に限られず、２以上の範囲で任意に設定される。
【００４６】
環状の磁石３１ｂは、バックヨーク３１ａ（図２参照）の下端面に接着剤を用いて固定される。バックヨーク３１ａは軟磁性材料によって形成され、環状の磁石３１ｂは、環状の磁石３１ｂによる磁力によってもバックヨーク３１ａに保持される。このように、バックヨーク３１ａと環状の磁石３１ｂとは、接着剤の接着力と環状の磁石３１ｂの磁力とによって結合される。
【００４７】
軟磁性材料からなるバックヨーク３１ａは、環状の磁石３１ｂの隣り合う磁極を結び、隣り合う磁極間で磁束を導く。環状の磁石３１ｂの磁力は、バックヨーク３１ａとは反対側に集中する。
【００４８】
図２、図３及び図４に示すように、磁気回路部３２は、第１磁路部材３３と、第２磁路部材３４と、モールド樹脂３２ａを介して第１磁路部材３３及び第２磁路部材３４を保持する保持部材３２ｂと、を有する。第１磁路部材３３及び第２磁路部材３４は、軟磁性材料からなり、環状の磁石３１ｂから発生する磁束の通路を形成する。図３では、モールド樹脂３２ａ及び保持部材３２ｂの図示が省略されている。
【００４９】
第１磁路部材３３は、環状の磁石３１ｂの下端面に対向する６個の第１磁路先端部３３ａと、第１磁路先端部３３ａの外側端部から軸方向に延びる６個の第１磁路柱部３３ｂと、隣り合う第１磁路柱部３３ｂどうしを接続する第１磁路環部３３ｃと、を有する。第１磁路先端部３３ａ、第１磁路柱部３３ｂ及び第１磁路環部３３ｃは、平板状に形成される。このような第１磁路部材３３は、プレス加工によって形成される。プレス加工以外の方法、例えば、鋳造及び焼結等によって第１磁路部材３３を形成してもよい。
【００５０】
第２磁路部材３４は、環状の磁石３１ｂの下端面に対向する６個の第２磁路先端部３４ａと、第２磁路先端部３４ａの外側端部から軸方向に延びる６個の第２磁路柱部３４ｂと、隣り合う第２磁路柱部３４ｂどうしを接続する第２磁路環部３４ｃと、を有する。第２磁路先端部３４ａ、第２磁路柱部３４ｂ及び第２磁路環部３４ｃは、平板状に形成される。第２磁路部材３４は、第１磁路部材３３と同様に、プレス加工によって形成されてもよいし、鋳造及び焼結等によって形成されてもよい。
【００５１】
６個の第１磁路先端部３３ａと６個の第２磁路先端部３４ａとは、軸方向における位置が一致する。具体的には、６個の第１磁路先端部３３ａの対向面と６個の第２磁路先端部３４ａの対向面とは、出力シャフト１６の回転中心軸と直交する１つの仮想平面上に位置する。
【００５２】
６個の第１磁路先端部３３ａは、周方向に間隔を空けて配置され、第２磁路先端部３４ａは、隣り合う第１磁路先端部３３ａどうしの間に間隔を空けて配置される。つまり、第１磁路先端部３３ａと第２磁路先端部３４ａとは、周方向に交互に間隔を空けて配置される。
【００５３】
また、第１磁路先端部３３ａと第２磁路先端部３４ａは、トーションバー１７にトルクが作用していない中立状態では、磁石３１ｂの隣り合うＮ極とＳ極に同一の面積で対向し、隣り合うＮ極とＳ極とを磁気的に短絡する。
【００５４】
第１磁路柱部３３ｂは、環状の磁石３１ｂの外周面に対向するように第１磁路先端部３３ａから延び、周方向に所定の間隙を空けて配置される。第２磁路柱部３４ｂは、第１磁路柱部３３ｂとは反対側に第２磁路先端部３４ａから延び、周方向に所定の間隙を空けて配置される。
【００５５】
第１磁路環部３３ｃは、全周に亘って連続するように形成される。第２磁路環部３４ｃは、第１磁路環部３３ｃと同様に、全周に亘って連続するように形成される。第１磁路環部３３ｃ及び第２磁路環部３４ｃは、全周に亘って連続していなくてもよく、例えばＣ字状に形成されていてもよい。
【００５６】
第１磁路環部３３ｃは環状の磁石３１ｂの下端面より上方に配置され、第２磁路環部３４ｃは環状の磁石３１ｂの下端面より下方に配置される。つまり、環状の磁石３１ｂは、軸方向に第１磁路環部３３ｃと第２磁路環部３４ｃの間に配置される。
【００５７】
図２及び図３に示すように、トルクセンサ３０は、第２ハウジング部材５２に固定される磁気回路部３５と、磁気検出器としての第１磁気センサ３８ａ及び第２磁気センサ３８ｂと、を有する。磁気回路部３５は、第２ハウジング部材５２に対して回転不能である。以下において、磁気回路部３２を「回転磁気回路部３２」とも称し、磁気回路部３５を「固定磁気回路部３５」とも称する。
【００５８】
固定磁気回路部３５は、第１磁路部材３３の第１磁路環部３３ｃの外周に沿って配置される第１集磁リング３６ａと、第２磁路部材３４の第２磁路環部３４ｃの外周に沿って設けられた第２集磁リング３７ａと、を有する。第１集磁リング３６ａは、ブロック状の第１集磁ヨーク３６ｂに接続され、第２集磁リング３７ａは、ブロック状の第２集磁ヨーク３７ｂに接続される。
【００５９】
第１集磁リング３６ａはＣ字状に形成され、第１集磁リング３６ａの内周面は第１磁路部材３３の第１磁路環部３３ｃに対向する。同様に、第２集磁リング３７ａはＣ字状に形成され、第２集磁リング３７ａの内周面は第２磁路部材３４の第２磁路環部３４ｃに対向する。回転磁気回路部３２の外周に配置された第１集磁リング３６ａ及び第２集磁リング３７ａによって、回転磁気回路部３２の回転振れ及び偏心の影響が緩和される。
【００６０】
第１集磁ヨーク３６ｂは、第１集磁リング３６ａの外周面に接する円弧状の面を有する。同様に、第２集磁ヨーク３７ｂは、第２集磁リング３７ａの外周面に接する円弧状の面を有する。
【００６１】
第１集磁ヨーク３６ｂには、第２集磁ヨーク３７ｂに向かって突出する２つの集磁突部３６ｃが形成される。第２集磁ヨーク３７ｂには、第１集磁ヨーク３６ｂに向かって突出する２つの集磁突部３７ｃが形成される。集磁突部３６ｃと集磁突部３７ｃとは、間隔を空けて互いに対向する。つまり、第１集磁ヨーク３６ｂと第２集磁ヨーク３７ｂとの間には、周方向に並ぶ一対の磁気ギャップが形成される。一対の磁気ギャップの一方に第１磁気センサ３８ａが設置され、他方に第２磁気センサ３８ｂが設置される。
【００６２】
第１磁気センサ３８ａ及び第２磁気センサ３８ｂは、磁気ギャップを通過する磁束密度に応じた電圧信号を出力するホール素子である。第１磁気センサ３８ａ及び第２磁気センサ３８ｂから出力された電圧信号は、配線を介してトルクセンサ３０のコントローラ（不図示）に送られる。
【００６３】
トーションバー１７にトルクが作用しない中立状態では、第１磁路部材３３の第１磁路先端部３３ａ及び第２磁路部材３４の第２磁路先端部３４ａの各々は、環状の磁石３１ｂの隣り合うＮ極及びＳ極に同一の面積で対向する。隣り合うＮ極及びＳ極は、第１磁路先端部３３ａ又は第２磁路先端部３４ａによって磁気的に短絡され、磁束は回転磁気回路部３２の第１磁路環部３３ｃ及び第２磁路環部３４ｃ、並びに固定磁気回路部３５に導かれない。
【００６４】
入力シャフト１５にトルクが作用すると、トーションバー１７がそのトルクに応じてねじれ、入力シャフト１５は出力シャフト１６に対して相対回転する。磁気発生部３１が入力シャフト１５に固定され回転磁気回路部３２が出力シャフトに固定されるので、磁気発生部３１は回転磁気回路部３２に対して相対回転する。
【００６５】
磁気発生部３１と回転磁気回路部３２との相対回転に伴って第１磁路先端部３３ａにおけるＮ極と対向する面積がＳ極と対向する面積よりも大きくなると、第２磁路先端部３４ａにおけるＮ極と対向する面積はＳ極と対向する面積よりも小さくなる。環状の磁石３１ｂのＮ極から発せられる磁束は第１磁路部材３３、第１集磁リング３６ａ、第１集磁ヨーク３６ｂ、第２集磁ヨーク３７ｂ、第２集磁リング３７ａ、第２磁路部材３４を経由してＳ極に達する。第１磁気センサ３８ａ及び第２磁気センサ３８ｂは、集磁突部３６ｃと集磁突部３７ｃの間の磁気ギャップにおける磁束の大きさ及び方向に応じた電圧値を出力する。
【００６６】
磁気発生部３１が回転磁気回路部３２に対して逆方向に相対回転すると、第１磁路先端部３３ａではＳ極と対向する面積がＮ極と対向する面積よりも大きくなる一方で、第２磁路先端部３４ａではＳ極と対向する面積はＮ極と対向する面積よりも小さくなる。環状の磁石３１ｂのＮ極から発せられる磁束は第２磁路部材３４、第２集磁リング３７ａ、第２集磁ヨーク３７ｂ、第１集磁ヨーク３６ｂ、第１集磁リング３６ａ、第１磁路部材３３を経由してＳ極に達する。第１磁気センサ３８ａ及び第２磁気センサ３８ｂは、集磁突部３６ｃと集磁突部３７ｃの間の磁気ギャップにおける磁束の大きさ及び方向に応じた電圧値を出力する。
【００６７】
第１磁路先端部３３ａが環状の磁石３１ｂのＮ極とＳ極に対向する面積差、及び第２磁路先端部３４ａが環状の磁石３１ｂのＮ極とＳ極に対向する面積差が大きいほど磁気ギャップに誘導される磁束が大きくなり、第１磁気センサ３８ａ及び第２磁気センサ３８ｂの出力電圧も増大する。
【００６８】
このように、第１磁気センサ３８ａ及び第２磁気センサ３８ｂは、トーションバー１７のねじれに伴って磁気発生部３１から回転磁気回路部３２を通じて固定磁気回路部３５に導かれる磁束密度を検出する。トルクセンサ３０は、第１磁気センサ３８ａ及び第２磁気センサ３８ｂの出力に基づいて、トーションバー１７に作用する操舵トルクを検出する。
【００６９】
図２に示すように、第２ハウジング部材５２は、小径部５２ａと、小径部５２ａと比較して大きい内径を有する大径部５２ｂと、大径部５２ｂの開口縁に形成される環状のフランジ部５２ｃと、を有する。小径部５２ａ及び大径部５２ｂは、入力シャフト１５を取り囲むように略筒状に形成される。フランジ部５２ｃは、大径部５２ｂから径方向外側に突出する。
【００７０】
大径部５２ｂは、トルクセンサ３０を収容する。トルクセンサ３０に接続される信号線４１（図１参照）は、大径部５２ｂに形成される孔（図示省略）を通じて第２ハウジング部材５２内に引き込まれる。
【００７１】
第２ハウジング部材５２は、第１ハウジング部材５１に固定される固定部５７を有する。固定部５７は、フランジ部５２ｃにより大径部５２ｂに接続される。固定部５７には、入力シャフト１５の軸方向に貫通する孔５７ａが形成される。孔５７ａには、ボルト９６が挿通する。
【００７２】
第１ハウジング部材５１には、ボルト９６と螺合する雌ねじ孔５１ａが形成される。ボルト９６が孔５７ａに挿通した状態で雌ねじ孔５１ａと螺合することによって、固定部５７が第１ハウジング部材５１に固定される。
【００７３】
小径部５２ａ内には、玉軸受９２が設けられる。小径部５２ａの端面には、入力シャフト１５が挿通する開口部５２ｄが形成される。小径部５２ａ内には、開口部５２ｄを通じて第２ハウジング部材５２の内部へ異物が流入するのを防ぐシール部材９５が、玉軸受９２と並んで設けられる。
【００７４】
出力シャフト１６の収容穴１６ｂは、第２シャフト部材１９の下端部１９ｂを支持する支持穴部１６ｄと、トーションバー１７の下端部１７ｂが連結される連結穴部１６ｅと、トーションバー１７の下端部１７ｂを受け入れ可能に形成される受入穴部１６ｆと、を有する。トーションバー１７の下端部１７ｂは、連結穴部１６ｅに圧入される。
【００７５】
支持穴部１６ｄは、出力シャフト１６の上端面１６ｃに開口する。滑り軸受９３は、支持穴部１６ｄの内周面に嵌合する。つまり、第２シャフト部材１９の下端部１９ｂは、滑り軸受９３を介して支持穴部１６ｄに回転自在に支持される。
【００７６】
連結穴部１６ｅは、支持穴部１６ｄから連続して形成される。トーションバー１７の下端部１７ｂの外周面と連結穴部１６ｅの内周面とには、互いに噛合うセレーションが形成される。セレーションは軸方向に延在する。セレーションによって、出力シャフト１６とトーションバー１７の下端部１７ｂとが相対回転不能に連結される。
【００７７】
受入穴部１６ｆは、連結穴部１６ｅよりも奥に（出力シャフト１６の上端面１６ｃとは反対側に）、連結穴部１６ｅから連続して形成される。軸方向における受入穴部１６ｆの寸法は、第１シャフト部材１８の段部１８ｃと第２シャフト部材１９の上端面１９ｄとの間隔と略同じである。
【００７８】
受入穴部１６ｆの断面形状は、連結穴部１６ｅの断面形状と同じである。つまり、受入穴部１６ｆの内周面には、連結穴部１６ｅから連続するセレーションが形成される。トーションバー１７が所定の力以上の力を出力シャフト１６に向かう方向に受けると、下端部１７ｂは出力シャフト１６に対して軸方向に相対移動し、受入穴部１６ｆに進入する。このように、受入穴部１６ｆは、トーションバー１７を受け入れ可能に形成される。所定の力は、トーションバー１７の下端部１７ｂの外周面と連結穴部１６ｅの内周面との間に生じる摩擦力である。
【００７９】
図１及び図２に示すように、ステアリングホイール１は、コラムシャフト１３、ユニバーサルジョイント８０ａ、中間シャフト１４及びユニバーサルジョイント８０ｂを介して第１シャフト部材１８の上端部１８ａに連結される。具体的には、第１シャフト部材１８の上端部１８ａがユニバーサルジョイント８０ｂに形成される孔（図示省略）に挿入される。上端部１８ａの外周面とユニバーサルジョイント８０ｂの孔の内周面とには互いに噛合うセレーションが形成され、セレーションによって、上端部１８ａとユニバーサルジョイント８０ｂとが連結される。このように、第１シャフト部材１８の上端部１８ａは、ステアリングホイール１が連結される連結部として機能する。
【００８０】
車両１０００が前進中に障害物に衝突し第１ハウジング部材５１に径方向の衝撃が加えられたときには、衝撃は第２ハウジング部材５２、玉軸受９２及び第２シャフト部材１９を通じて第１シャフト部材１８に作用する。第１シャフト部材１８と中間シャフト１４とは、互いの回転中心軸が交差した状態で連結されるので、第１シャフト部材１８及びトーションバー１７は、ステアリングホイール１から中間シャフト１４を介して、径方向と軸方向の反力を受ける。
【００８１】
中間シャフト１４からの反力によって、第１シャフト部材１８の延在部１８ｂ及びトーションバー１７の下端部１７ｂは、第２シャフト部材１９の受入穴部１９ｆ及び受入穴部１６ｆにそれぞれ進入する（図５参照）。第１シャフト部材１８の上端部１８ａは、出力シャフト１６に近づく方向に出力シャフト１６に対して相対移動するので、出力シャフト１６が第１シャフト部材１８の上端部１８ａを介してステアリングホイール１を移動させるのを防止することができる。したがって、ステアリングホイール１の突き上げを防止することができる。
【００８２】
電動パワーステアリング装置１００では、第１ハウジング部材５１に軸方向の衝撃が加えられたときにも、トーションバー１７の下端部１７ｂが受入穴部１６ｆに進入する。したがって、ハウジング５０及び出力シャフト１６の移動に伴う軸方向への上端部１８ａの相対移動を防止することができ、中間シャフト１４及びステアリングホイール１の突き上げを防止することができる。
【００８３】
また、電動パワーステアリング装置１００では、トルクセンサ３０の磁気発生部３１が、第１シャフト部材１８に対して相対移動可能な第２シャフト部材１９に支持される。ステアリングホイール１又はハウジング５０に外力が加えられて第１シャフト部材１８及びトーションバー１７が出力シャフト１６に対して相対移動した場合でも、第２シャフト部材１９は出力シャフト１６に対して相対移動しない。
【００８４】
出力シャフト１６に対する第２シャフト部材１９の相対移動を防止することにより、トルクセンサ３０の磁気発生部３１と回転磁気回路部３２との相対移動を防止することができる。したがって、磁気発生部３１の磁石３１ｂと第１磁路先端部３３ａ（図３参照）との間、及び磁気発生部３１の磁石３１ｂと第２磁路先端部３４ａ（図３参照）との間に意図しないギャップが形成されるのを防ぐことができる。磁石３１ｂから第１磁路先端部３３ａ又は第２磁路先端部３４ａに導かれる磁束が安定し、トルクセンサ３０の検出精度を向上させることができる。
【００８５】
このように、電動パワーステアリング装置１００では、通常時におけるトルクセンサ３０の検出精度を向上させることができるとともに、衝突時におけるステアリングホイール１の突き上げを防止することができる。
【００８６】
電動パワーステアリング装置１００では、第２シャフト部材１９の本体部１９ａを玉軸受９２の内周に嵌合することによって出力シャフト１６に対する第２シャフト部材１９の相対移動を防止している。第１ハウジング部材５１への出力シャフト１６の固定と同様に、第２シャフト部材１９に形成された段部と第２シャフト部材１９の外周面に設けられたカシメリングとによって玉軸受９２の内輪を出力シャフト１６に固定してもよい。この場合には、出力シャフト１６に対する第２シャフト部材１９の相対移動を確実に防止することができる。
【００８７】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００８８】
電動パワーステアリング装置１００では、出力シャフト１６の収容穴１６ｂには受入穴部１６ｆが形成される。上端部１８ａを有する第１シャフト部材１８は、第２シャフト部材１９に対して相対移動可能である。トーションバー１７は第１シャフト部材１８に連結される。ハウジング５０に衝撃が加えられたときには、衝撃は第１シャフト部材１８に作用し、第１シャフト部材１８及びトーションバー１７はステアリングホイール１から反力を受ける。反力により、トーションバー１７の下端部１７ｂ及び第１シャフト部材１８の延在部１８ｂがそれぞれ出力シャフト１６の受入穴部１６ｆ及び第２シャフト部材１９の受入穴部１９ｆに進入する。第１シャフト部材１８の上端部１８ａは、出力シャフト１６に近づく方向に出力シャフト１６に対して相対移動し、出力シャフト１６が第１シャフト部材１８の上端部１８ａを介してステアリングホイール１を移動させるのを防止することができる。したがって、ステアリングホイール１の突き上げを防止することができる。
【００８９】
また、電動パワーステアリング装置１００では、トルクセンサ３０の磁気発生部３１が、第１シャフト部材１８に対して相対移動可能な第２シャフト部材１９に支持される。出力シャフト１６に対する第１シャフト部材１８及びトーションバー１７の相対移動に関わらず、第２シャフト部材１９は出力シャフト１６に対して相対移動しない。したがって、トルクセンサ３０の検出精度を向上させることができる。
【００９０】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００９１】
電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール１に連結される第１シャフト部材１８と、第１シャフト部材１８に軸方向に相対移動可能に連結される第２シャフト部材１９と、を有し、ステアリングホイール１から操舵トルクが入力される入力シャフト１５と、トーションバー１７を介して第１シャフト部材１８に連結される出力シャフト１６と、入力シャフト１５と出力シャフト１６とに亘って取り付けられ、操舵トルクを検出するトルクセンサ３０と、入力シャフト１５、出力シャフト１６及びトルクセンサ３０を収容し、入力シャフト１５及び出力シャフト１６を回転自在に支持するハウジング５０と、を備え、出力シャフト１６には、上端面１６ｃに開口しトーションバー１７を収容する収容穴１６ｂが形成され、収容穴１６ｂは、トーションバー１７が相対回転不能に連結される連結穴部１６ｅと、連結穴部１６ｅよりも奥に形成されトーションバー１７を受け入れ可能な受入穴部１６ｆと、を備える。
【００９２】
この形態では、出力シャフト１６の収容穴１６ｂには受入穴部１６ｆが形成される。ハウジング５０に衝撃が加えられたときには、衝撃は入力シャフト１５の第１シャフト部材１８に作用し、第１シャフト部材１８及びトーションバー１７はステアリングホイール１から反力を受ける。反力により、トーションバー１７は受入穴部１６ｆに進入し、第１シャフト部材１８の上端部１８ａは、出力シャフト１６に近づく方向に出力シャフト１６に対して相対移動する。出力シャフト１６が第１シャフト部材１８の上端部１８ａを介してステアリングホイール１を移動させるのを防止することができ、ステアリングホイール１の突き上げを防止することができる。
【００９３】
また、電動パワーステアリング装置１００では、第２シャフト部材１９は、トルクセンサ３０の一部を支持する。
【００９４】
この構成では、トルクセンサ３０の一部は、第１シャフト部材１８に対して相対移動可能な第２シャフト部材１９に支持される。そのため、出力シャフト１６に対する第１シャフト部材１８及びトーションバー１７の相対移動に関わらず、第２シャフト部材１９は出力シャフト１６に対して相対移動しない。したがって、トルクセンサ３０の検出精度を向上させることができる。
【００９５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００９６】
（１）上記実施形態では、収容穴１６ｂの受入穴部１６ｆの断面形状は、連結穴部１６ｅの断面形状と同じである。受入穴部１６ｆは、連結穴部１６ｅの断面形状とは異なる断面形状に形成されていてもよく、トーションバー１７の下端部１７ｂが進入可能に形成されていればよい。同様に、収容穴１９ｃの受入穴部１９ｆは、連結穴部１９ｅとは異なる断面形状に形成されていてもよく、第１シャフト部材１８の延在部１８ｂが進入可能に形成されていればよい。
【００９７】
（２）上記実施形態では、第２シャフト部材１９に収容穴１９ｃが形成され、第１シャフト部材１８の延在部１８ｂが収容穴１９ｃに収容される。この構成に代えて、第１シャフト部材１８に収容穴が形成され、この収容穴に第２シャフト部材１９の本体部１９ａが収容されてもよい。この場合、第１シャフト部材１８の収容穴に、連結穴部と受入穴部とが形成される。
【００９８】
（３）上記実施形態では、入力シャフト１５は、ユニバーサルジョイント８０ｂを介して、中間シャフト１４に連結される。入力シャフト１５は、中間シャフト１４を介することなくコラムシャフト１３に連結されていてもよい。
【００９９】
（４）上記実施形態では、磁気発生部３１が入力シャフト１５に固定され、回転磁気回路部３２が出力シャフト１６に固定される。この構成に代えて、磁気発生部３１が出力シャフト１６に固定され、回転磁気回路部３２が入力シャフト１５に固定されてもよい。
【０１００】
（５）上記実施形態では、デュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置１００について説明した。本発明は、ドライバによる操舵トルクと電動モータ２１による操舵補助トルクとが共通のステアリングシャフトを介してラックシャフト１２に入力されるシングルピニオン式の電動パワーステアリング装置にも適用可能である。シングルピニオン式の電動パワーステアリング装置では、アシスト機構２０は、出力シャフト１６に設けられる。
【符号の説明】
【０１０１】
１・・・ステアリングホイール、１５・・・入力シャフト、１６・・・出力シャフト、１６ｂ・・・収容穴、１６ｃ・・・上端面（端面）、１６ｅ・・・連結穴部、１６ｆ・・・受入穴部、１７・・・トーションバー、１８・・・第１シャフト部材、１９・・・第２シャフト部材、３０・・・トルクセンサ、５０・・・ハウジング、１００・・・電動パワーステアリング装置
【図１】
2018131093.tif 000003
【図２】
2018131093.tif 000004
【図３】
2018131093.tif 000005
【図４】
2018131093.tif 000006
【図５】
2018131093.tif 000007