(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドル等の操舵部材を操舵する操舵トルクと、前記操舵に応じて電動モータが発生するモータトルクとの、少なくとも一方をトルク伝達軸並びにラックアンドピニオンを介してラック軸に伝達することにより、操舵車輪を操舵する電動パワーステアリング装置であって、前記トルク伝達軸に伝わる、前記操舵トルクと前記モータトルクの少なくとも一方を、磁歪式トルクセンサにて検出するようにした電動パワーステアリング装置において、
前記トルク伝達軸は、外周面に前記磁歪式トルクセンサの磁歪膜を形成したトルク側軸と、前記ラックアンドピニオンのピニオンを形成したピニオン軸とからなり、
これらのトルク側軸及びピニオン軸は、互いに連結し合う別部材で構成された電動パワーステアリング装置であって、
前記トルク側軸は、前記磁歪膜の磁歪の方向を決定する熱処理を実施されており、
前記ビニオン軸は、トルク伝達に必要な強度を確保する熱処理を実施されており、
前記トルク側軸及び前記ピニオン軸は、前記それぞれの熱処理が実施された後に連結され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】
前記トルク側軸は、少なくとも一部に中空部を形成した軸からなり、前記ピニオン軸は前記中空部に嵌合する中実軸からなることを特徴とした請求項１記載の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、操舵に応じた操舵トルクやモータトルクをラックアンドピニオンを介してラック軸に伝達することにより、操舵車輪を操舵するようにした、いわゆる、ラックアンドピニオン機構を用いた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ステアリングハンドルの操舵力を軽減して快適な操舵感を与えるために、ラックアンドピニオン機構を用いた電動パワーステアリング装置が多用されてきた。この種の電動パワーステアリング装置は、操舵トルクとモータトルク、又は操舵トルクをトルク伝達軸からラックアンドピニオンを介してラック軸に伝達する構成である。操舵トルクやモータトルクについては、トルク伝達軸に設けられたトルクセンサにて検出すればよい。トルクセンサには、比較的簡単な構成で高精度である磁歪式トルクセンサを採用するようにした、技術が進められている（例えば、特許文献１−２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１３３３３７公報
【特許文献２】特開２００４−３０９１８４公報
【０００３】
特許文献１及び特許文献２による従来の電動パワーステアリング装置は、ステアリングハンドルを操舵する操舵トルクを、ステアリングハンドルからトルク伝達軸及びラックアンドピニオンを介してラック軸に伝達する構成において、トルク伝達軸に加わる操舵トルクを磁歪式トルクセンサにて検出するというものである。
この磁歪式トルクセンサは、トルク伝達軸の外周面に磁歪膜を形成した構成であり、トルク伝達軸に加わる操舵トルクに応じて磁歪膜に生ずる磁歪の変化を、電気コイル並びに磁歪検出回路で検出することにより、操舵トルクを検出できる。
【０００４】
ところで、特許文献１〜２による従来の電動パワーステアリング装置において、トルク伝達軸は、外周面に磁歪膜を形成するとともに、軸端にラックアンドピニオンのピニオンをも形成することになる。
自動車は、エンジンを始動させない状態でも操舵できなくてはならない。この状態においても、ラックアンドピニオンは、操舵トルクをトルク伝達軸からラック軸に伝達して操舵車輪を操舵するものであるから、大きい機械的強度が求められる。特に、ラックアンドピニオンには、路面反力に起因する種々の外力や、運転者の操舵による適度の外力が作用するので、この外力に抗し、その時々の操舵状態を確保できるだけの機械的強度が求められる。従って、ピニオンは、通常の操舵を越えた高い負荷のトルク伝達に必要な強度を十分に確保するために、浸炭処理、高周波焼入れ等の熱処理やショットピーニング等といった、種々の表面処理を施すことが多い。
【０００５】
しかしながら、ピニオンに熱処理を施すことは、ピニオンを有するトルク伝達軸の表面に炭素成分を拡散させることになる。この結果、トルク伝達軸の表面は磁化されやすい。また、ピニオンにショットピーニング等の表面硬化処理を施すことにより、トルク伝達軸の表面には圧縮応力が残留する。
一方、トルク伝達軸の外周面に形成される磁歪膜は、一般にＮｉ−Ｆｅ系の合金膜等の磁歪メッキ材からなる。このような磁歪メッキ材は、トルク伝達軸からの磁気の影響やトルク伝達軸の歪みの影響を強く受ける。
このように、トルク伝達軸に磁歪膜及びピニオンの両方を形成した場合に、磁歪膜の磁歪特性の安定性を高めるには改良の余地がある。磁歪特性の安定性を高めることは、磁歪式トルクセンサのセンサ信号の安定化に繋がる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、トルク伝達軸に対して、磁歪膜及びピニオンの両方をそれぞれ最適な加工によって形成することができるとともに、磁歪膜の磁歪特性の安定性を高めることができる技術を、提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、ステアリングハンドル等の操舵部材を操舵する操舵トルクと、操舵に応じて電動モータが発生するモータトルクとの、少なくとも一方をトルク伝達軸並びにラックアンドピニオンを介してラック軸に伝達することにより、操舵車輪を操舵する電動パワーステアリング装置であって、トルク伝達軸に伝わる、操舵トルクとモータトルクの少なくとも一方を、磁歪式トルクセンサにて検出するようにした電動パワーステアリング装置において、トルク伝達軸は、外周面に磁歪式トルクセンサの磁歪膜を形成したトルク側軸と、ラックアンドピニオンのピニオンを形成したピニオン軸とからなり、これらのトルク側軸及びピニオン軸は、互いに連結し合う別部材で構成された電動パワーステアリング装置であって、トルク側軸は、磁歪膜の磁歪の方向を決定する熱処理を実施されており、ビニオン軸は、トルク伝達に必要な強度を確保する熱処理を実施されており、トルク側軸及びピニオン軸は、それぞれの熱処理が実施された後に連結されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、トルク側軸を、少なくとも一部に中空部を形成した軸で構成し、ピニオン軸を、中空部に嵌合する中実軸で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明では、トルク伝達軸をトルク側軸及びピニオン軸によって構成するとともに、これらのトルク側軸及びピニオン軸を、互いに嵌合し合い且つ連結し合う別部材とし、トルク側軸の外周面に磁歪式トルクセンサの磁歪膜を形成し、ピニオン軸にラックアンドピニオンのピニオンを形成したものである。
【００１０】
従って、ピニオン軸には、トルク側軸から分離した状態で、ラックアンドピニオンのピニオンを形成することができる。このため、ピニオン軸やピニオンには、トルク伝達に必要な強度を十分に確保するために、浸炭処理等の熱処理やショットピーニング等を車両の車種や車格に応じて、種々の最適な表面処理を施すことができる。
【００１１】
一方、トルク側軸の外周面には、ピニオン軸から分離した状態で、磁歪式トルクセンサの磁歪膜を最適な状態で形成することができる。例えば、磁歪メッキ処理前の軸材の安定化処理、磁歪膜の安定化のための熱処理、磁歪膜における磁歪の方向を設定するための高周波熱処理や消磁処理などを、最適な条件で施すことができる。しかも、トルク側軸に形成された磁歪膜が、ピニオン軸からの磁気の影響やピニオン軸の歪みの影響を受けることはない。
さらにトルク側軸には、この軸自体に求められる、ねじり剛性等の必要な機械的性質を確保するために、ピニオン軸とは別個に調質を行うことができる。
【００１２】
このように、トルク伝達軸に対して、磁歪膜及びピニオンの両方をそれぞれ最適な加工によって形成することができる。しかも、磁歪膜の磁歪特性の安定性を十分に高めることができる。磁歪特性の安定性を高めることによって、磁歪式トルクセンサのセンサ信号を十分に安定させ且つ検出精度を高めることができる。
この結果、例えば運転者の操舵トルクに電動モータの補助トルクを加えた複合トルクによって、操舵車輪を操舵する電動パワーステアリング装置においては、トルク伝達軸に伝わる操舵トルクを磁歪式トルクセンサによって安定的に精度良く検出できる。従って、ステアリングハンドル等の操舵部材の操舵フィーリング（操舵感）を、十分に高めることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明では、トルク側軸を、少なくとも一部に中空部を形成した軸で構成し、ピニオン軸を、中空部に嵌合する中実軸で構成したので、磁歪膜に与えるトルク側軸の軸内部の影響、例えば軸部材の初期の磁気や歪み、また、熱処理のばらつき等の影響を、より抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。
電動パワーステアリング装置１０は、車両のステアリングハンドル２１から車両の操舵車輪（例えば前輪）３１，３１に至るステアリング系２０と、このステアリング系２０に補助トルクを加える補助トルク機構４０とからなる。
【００１５】
ステアリング系２０は、ステアリングハンドル２１（操舵部材）にステアリングシャフト２２及び自在軸継手２３，２３を介してトルク伝達軸２４を連結し、トルク伝達軸２４にラックアンドピニオン２５（ラックアンドピニオン機構）を介してラック軸２６を連結し、ラック軸２６の両端にボールジョイント２７，２７、タイロッド２８，２８及びナックル２９，２９を介して左右の操舵車輪３１，３１を連結した構成である。
ラックアンドピニオン２５は、トルク伝達軸２４に設けたピニオン３２と、ラック軸２６に形成したラック３３とからなる。
【００１６】
運転者がステアリングハンドル２１を操舵することにより、その操舵トルクによりラックアンドピニオン２５、ラック軸２６及び左右のタイロッド２８，２８を介して、左右の操舵車輪３１，３１を操舵することができる。
【００１７】
このように、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングハンドル２１の操舵に応じた操舵トルクを、ラックアンドピニオン２５を介してラック軸２６に伝達することにより、ラック軸２６を介して操舵車輪３１，３１を操舵するようにしたものである。
【００１８】
補助トルク機構４０は、ステアリングハンドル２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクを磁歪式トルクセンサ４１で検出し、このトルク検出信号に基づき制御部４２で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク（モータトルク）を電動モータ４３で発生し、補助トルクをボールねじ４４を介してラック軸２６に伝達するようにした機構である。ボールねじ４４は動力伝達機構である。
【００１９】
電動モータ４３のモータ軸４３ａは、ラック軸２６を囲う中空軸である。ボールねじ４４は、ラック軸２６のうちラック３３を除く部分に形成したねじ部４５と、ねじ部４５に組付けたナット４６と、図示せぬ多数のボールとからなる、トルク伝達機構である。ナット４６は、モータ軸４３ａを連結したものである。
【００２０】
電動パワーステアリング装置１０によれば、トルク伝達軸２４に伝わる操舵トルクを磁歪式トルクセンサ４１にて検出するとともに、ステアリングハンドル２１を操舵する操舵トルクをトルク伝達軸２４並びにラックアンドピニオン２５を介してラック軸２６に伝達することができる。そして、運転者の操舵トルクに電動モータ４３の補助トルクを加えた複合トルクにより、ラック軸２６で操舵車輪３１，３１を操舵することができる。
【００２１】
図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図であり、左端部及び右端部を断面して表した。図３は図２の３−３線断面図である。
図２及び図３に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、トルク伝達軸２４、ラックアンドピニオン２５、電動モータ４３、ボールねじ４４及び磁歪式トルクセンサ４１を、車幅方向（図２の左右方向）へ延びるハウジング５１に収納したものである。
【００２２】
ハウジング５１は、概ね管状の第１ハウジング５２並びに第２ハウジング５３の一端面同士をボルト結合することで、１つの細長いギヤボックスに組立てたものである。第２ハウジング５３は、電動モータ４３におけるモータケースの役割を兼ねる。
第１ハウジング５２は、上部開口をリッド５４で塞ぎ、トルク伝達軸２４の上端部、長手中央部及び下端部を、上下３個の軸受５５〜５７を介して回転可能に支承することで、縦置きにセットしたものであり、ラックガイド５８を備える。
【００２３】
ラックガイド５８によって、トルク伝達軸２４の長手方向へのラック軸２６の移動を規制するとともに、ピニオン３２とラック３３との噛み合いが離れる方向へのラック軸２６の移動を規制しつつ、ラック軸２６をその軸方向にスライド可能に支持することができる。
【００２４】
次に、トルク伝達軸２４の詳細について、図３及び図４に基づき説明する。
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るトルク伝達軸の構成図であり、（ａ）はトルク伝達軸２４の分解構造を示し、（ｂ）はトルク伝達軸２４の組立構造を示す。
図４に示すように、トルク伝達軸２４は、互いに同軸に配列したトルク側軸６１及びピニオン軸６２からなり、これらのトルク側軸６１及びピニオン軸６２を、互いに嵌合し合い且つ連結し合う別部材で構成したことを特徴とする。
【００２５】
トルク側軸６１及びピニオン軸６２は、例えば鉄鋼（ニッケルクロムモリブデン鋼鋼材を含む）等の強磁性の材料、すなわち磁性体からなる。
【００２６】
トルク側軸６１は、外周面に磁歪式トルクセンサ４１の磁歪膜７１，７２（つまり、第１残留歪み部７１及び第２残留歪み部７２）を形成した中実軸であり、一端面からピニオン軸６２の端面へ向かって延びた嵌合軸部６３と、この嵌合軸部６３の基端部に設けた略六角形のフランジ部６１ａとを、一体に有する。嵌合軸部６３及びフランジ部６１ａは、トルク側軸６１に対して同軸に配列した部材である。嵌合軸部６３は比較的小径の円柱軸であり、軸に直交する方向に貫通したピン孔６４を有する。
【００２７】
ピニオン軸６２は、一端部にピニオン３２を形成した中実軸であり、他端面に開いている嵌合孔６５と、ピニオン軸６２に直交する方向で嵌合孔６５を貫通したピン孔６６と、他端部の外周面に設けた被支承部６９と、被支承部６９の基端部分に設けた略円形のフランジ部６２ａとを、一体に有する。嵌合孔６５と被支承部６９とフランジ部６２ａとは、ピニオン軸６２に対して同軸に配列した部材である。
嵌合孔６５は、嵌合軸部６３を嵌合する有底の円形孔、つまり、ピニオン軸６２の少なくとも一部に形成された中空部である。軸受５６（図３参照）は、ピニオン軸６２の被支承部６９を回転可能に支持することになる。
【００２８】
トルク伝達軸２４の組立手順は次の通りである。
先ず、図４（ａ）に示すように、ピニオン軸６２においてピン孔６６の位置に、このピン孔６６よりも若干小径の下孔を開けておく。なお、この時点において、トルク側軸６１にはピン孔６４又はこれの下孔を開けていない。
次に、図４（ａ）に示すトルク伝達軸２４の分解状態において、ピニオン軸６２の被支承部６９に軸受５６（図３参照）を嵌合して、フランジ部６２ａの端面に軸受５６のインナレース（内輪）を当てる。これで、ピニオン軸６２に軸受５６を嵌合にて取付けることができる。
次に、嵌合孔６５に嵌合軸部６３を嵌合する。そして、フランジ部６１ａの端面を軸受５６のインナレース（内輪）に当てることにより、図３に示すように２つのフランジ部６１ａ，６２ａで軸受５６を挟み込むことができる。
次に、図４（ａ）に示すように、上記ピニオン軸６２の下孔の位置に、嵌合軸部６３と共に貫通するピン孔６４，６６を開ける。これらのピン孔６４，６６の径は、下孔の孔径より若干大きい。
次に、各ピン孔６４，６６にピン６７を圧入する。この結果、図４（ｂ）に示すように、ピン６７によってトルク側軸６１とピニオン軸６２とを、互いに一体的に連結させて、１個のトルク伝達軸２４に組み立てることができる。しかも、２つのフランジ部６１ａ，６２ａ間で軸受５６を挟み込むので、トルク伝達軸２４から軸受５６が外れることはない。これで、トルク伝達軸２４の組立作業を完了する。
トルク側軸６１とピニオン軸６２とは、相対的な回転並びに軸方向移動を規制し合う。
【００２９】
ステアリングハンドル２１（図１参照）からトルク側軸６１に伝わった操舵トルクは、トルク側軸６１からピン６７を介してピニオン軸６２に伝達されることになる。
さらにトルク側軸６１は先端部に、自在軸継手２３（図１参照）を連結するための連結部６８を有する。連結部６８は、例えばセレーションからなる。
【００３０】
次に、磁歪式トルクセンサ４１の詳細について、図３〜図５に基づき説明する。
図３に示すように、磁歪式トルクセンサ４１は、トルク側軸６１に、残留歪みが付与され作用トルクに応じて磁歪特性が変化する第１残留歪み部７１及び第２残留歪み部７２を設け、これら第１・第２残留歪み部７１，７２の周囲に、第１・第２残留歪み部７１，７２に生じた磁歪効果を電気的に検出する検出部７３を設け、検出部７３の検出信号をトルク検出信号として出力するようにした、トルクセンサである。
【００３１】
図４に示すように、第１・第２残留歪み部７１，７２は、トルク側軸６１の軸長手方向に互いに逆方向の残留歪みが付与された一対の磁気異方性部材であり、例えば、トルク側軸６１の表面に形成された磁歪膜からなる。以下、第１・第２残留歪み部７１，７２のことを適宜、磁歪膜７１，７２と言うことにする。
【００３２】
磁歪膜７１，７２は、歪みの変化に対して磁束密度の変化の大きい材料からなる膜であり、例えば、トルク側軸６１の外周面に気相メッキ法で形成したＮｉ−Ｆｅ系の合金膜である。この合金膜の厚みは望ましくは５〜２０μｍ程度である。なお、合金膜の厚みは、これ以下又はこれ以上であってもよい。
【００３３】
Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜は、Ｎｉを概ね２０重量％含んだ場合と概ね５０重量％含んだ場合に、磁歪定数が大きくなるので磁歪効果が高まる傾向にあり、このようなＮｉ含有率の材料を使用することが好ましい。例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜として、Ｎｉを５０〜６０重量％含み、残りがＦｅである材料を使用する。なお、磁歪膜７１，７２は強磁性体の膜であればよく、パーマロイ（Ｎｉ；約７８重量％、Ｆｅ；残り）やスーパーマロイ（Ｎｉ；７８重量％、Ｍｏ；５重量％、Ｆｅ；残り）の膜であってもよい。ここで、Ｎｉはニッケル、Ｆｅは鉄、Ｍｏはモリブデンである。
【００３４】
図３に示すように、検出部７３は、トルク側軸６１を通した筒状のコイルボビン７４，７５と、コイルボビン７４，７５に巻いた第１多層ソレノイド巻きコイル７６並びに第２多層ソレノイド巻きコイル７７と、第１・第２多層ソレノイド巻きコイル７６，７７の周囲を囲う磁気シールド用バックヨーク７８と、からなる。
第１・第２多層ソレノイド巻きコイル７６，７７は、検出コイルである。以下、第１多層ソレノイド巻きコイル７６のことを第１検出コイル７６と言い換え、第２多層ソレノイド巻きコイル７７のことを第２検出コイル７７と言い換えることにする。
【００３５】
図５は本発明に係る磁歪式トルクセンサの模式的回路図である。図５に示すように、第１残留歪み部７１の周囲に隙間を有して巻いた第１検出コイル７６と、第２残留歪み部７２の周囲に隙間を有して巻いた第２検出コイル７７とを設けることで、操舵トルクに応じてトルク側軸６１に発生した捩れを、第１・第２検出コイル７６，７７にて磁気的に検出することができる。
【００３６】
これらの検出信号は、それぞれ第１変換回路８１及び第２変換回路８２で整流・増幅・変換されて、検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２として出力される。これらの検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２は、トルク信号出力回路８３で演算されて、トルク検出電圧ＶＴ３として出力される。トルク検出電圧ＶＴ３は、操舵トルク信号のことである。第１・第２変換回路８１，８２及びトルク信号出力回路８３は、検出部７３の一部をなす。
【００３７】
すなわち、歪みが付与された第１・第２残留歪み部７１，７２をトルク側軸６１に設けたので、トルク側軸６１を介して磁歪膜にトルクが作用したときに、このトルクに応じて磁歪膜の透磁率が変化し、このときの第１・第２検出コイル７６，７７におけるインピーダンス（誘導電圧、検出電圧）の変化を検出することで、トルクの方向とトルクの値とを検出することができる。
【００３８】
以上の説明をまとめると次の通りである。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングハンドル等の操舵部材２１を操舵する操舵トルクをトルク伝達軸２４並びにラックアンドピニオン２５を介してラック軸２６に伝達することにより、操舵車輪３１，３１を操舵する構成であって、トルク伝達軸２４に伝わる操舵トルクを、磁歪式トルクセンサ４１にて検出するようにしたものである。
【００３９】
本発明では、図３及び図４に示すように、トルク伝達軸２４をトルク側軸６１及びピニオン軸６２によって構成するとともに、これらのトルク側軸６１及びピニオン軸６２を、互いに連結し合う別部材とし、トルク側軸６１の外周面に磁歪式トルクセンサ４１の磁歪膜７１，７２を形成し、ピニオン軸６２にラックアンドピニオン２５のピニオン３２を形成したものである。
【００４０】
従って、ピニオン軸６２には、トルク側軸６１から分離した状態で、ピニオン３２を形成することができる。このため、ピニオン軸６２やピニオン３２には、トルク伝達に必要な強度を十分に確保するために、浸炭処理等の熱処理やショットピーニング等といった、種々の最適な表面処理を施すことができる。
【００４１】
一方、トルク側軸６１の外周面には、ピニオン軸６２から分離した状態で、磁歪膜７１，７２を最適な状態で形成することができる。例えば、磁歪膜７１，７２の安定化のための熱処理や、磁歪膜７１，７２における磁歪の方向を設定するための高周波熱処理を、最適な条件で施すことができる。しかも、トルク側軸６１に形成された磁歪膜７１，７２が、ピニオン軸６２からの磁気の影響やピニオン軸の歪みの影響を受けることはない。
さらにトルク側軸６１には、この軸自体６１に求められる、ねじり剛性等の必要な機械的性質を確保するために、ピニオン軸６２とは別個に調質を行うことができる。
【００４２】
このように、トルク伝達軸２４に対して、磁歪膜７１，７２及びピニオン３２の両方をそれぞれ最適な加工によって形成することができる。しかも、磁歪膜７１，７２の磁歪特性の安定性を十分に高めることができる。磁歪特性の安定性を高めることによって、磁歪式トルクセンサ４１のセンサ信号を十分に安定させ且つ検出精度を高めることができる。
この結果、トルク伝達軸２４に伝わる操舵トルクを磁歪式トルクセンサ４１によって安定的に精度良く検出できる。従って、ステアリングハンドル等の操舵部材２１の操舵フィーリング（操舵感）を、十分に高めることができる。
【００４３】
次に、トルク伝達軸２４の変形例について、図６〜図８に基づき説明する。なお、上記図４に示す実施例と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
先ず、トルク伝達軸２４の第１変形例を説明する。図６は本発明に係るトルク伝達軸（第１変形例）の分解図である。第１変形例のトルク伝達軸２４は、上記図４に示す実施例に対して、嵌合軸部６３と嵌合孔６５との配置を逆にしたことを特徴とする。
詳しくは、トルク側軸６１は、一端面に有底の嵌合孔６５及びフランジ部６１ａを有するとともに、軸に直交する方向で嵌合孔６５を貫通したピン孔６６を有する。嵌合孔６５は、嵌合軸部６３を嵌合する有底の円形孔、つまり、トルク側軸６１の少なくとも一部に形成された中空部である。ピニオン軸６２は、一端部にピニオン３２を形成するとともに、他端面に嵌合軸部６３を有する。嵌合軸部６３は軸に直交する方向に貫通したピン孔６４を有する。
【００４５】
第１変形例のトルク伝達軸２４の組立手順は次の通りである。
先ず、トルク側軸６１においてピン孔６６の位置に、このピン孔６６よりも若干小径の下孔を開けておく。なお、この時点において、ピニオン軸６２にはピン孔６４又はこれの下孔を開けていない。
次に、トルク伝達軸２４の分解状態において、ピニオン軸６２の被支承部６９に軸受５６（図３参照）を嵌合して、フランジ部６２ａの端面に軸受５６のインナレースを当てる。これで、ピニオン軸６２に軸受５６を嵌合にて取付けることができる。
次に、嵌合孔６５に嵌合軸部６３を嵌合するとともに、２つのフランジ部６１ａ，６２ａで軸受５６を挟み込む。
次に、上記トルク側軸６１の下孔の位置に、嵌合軸部６３と共に貫通するピン孔６４，６６を開ける。
次に、各ピン孔６４，６６にピン６７を圧入する。この結果、ピン６７によってトルク側軸６１とピニオン軸６２とを、互いに一体的に連結させて、１個のトルク伝達軸２４に組み立てることができる。これで、トルク伝達軸２４の組立作業を完了する。
トルク側軸６１とピニオン軸６２とは、相対的な回転並びに軸方向移動を規制し合う。
【００４６】
図６に示す第１変形例によれば、上記図１〜図５に示す実施例と同様の効果を奏するとともに、さらに、トルク側軸６１を、少なくとも一部に中空部６５を形成した軸で構成し、ピニオン軸６２を、中空部６５に嵌合する中実軸で構成したので、磁歪膜７１，７２に与えるトルク側軸６１の軸内部の影響、例えば熱処理や磁化のばらつき等の影響を、より抑制することができる。
また、被支承部６９に軸受５６（図３参照）を嵌合によって取付けた後に、トルク側軸６１とピニオン軸６２とを嵌合し且つ固定したときに、そのときの荷重によって被支承部６９や軸受５６が影響を受けることはない。例えば、被支承部６９の径が増大することはない。従って、被支承部６９に対して軸受５６を、より安定して取付けることができる。しかも、トルク側軸６１とピニオン軸６２とを、より安定して連結することができる。
【００４７】
次に、トルク伝達軸２４の第２変形例を説明する。図７（ａ），（ｂ）は本発明に係るトルク伝達軸（第２変形例）の構成図であり、（ａ）はトルク伝達軸２４の分解構造を示し、（ｂ）はトルク伝達軸２４の組立構造を示す。
第２変形例のトルク伝達軸２４は、上記図６に示す第１実施例の更なる変形例であり、トルク側軸６１の中心に形成された嵌合孔６５（つまり、中空部６５）を貫通孔にしたことを特徴とする。トルク側軸６１は円筒状の軸、つまり中空軸からなる。この中空軸の嵌合孔６５に中実軸からなる嵌合軸部６３を嵌合することによって、１個のトルク伝達軸２４に組み立てることができる。他の構成については上記図６に示す第１実施例と同様である。
【００４８】
図７に示す第２変形例によれば、上記図１〜図５に示す実施例と同様の効果を奏するとともに、さらに、トルク側軸６１の長手方向全体に中空部６５を形成した軸で構成し、ピニオン軸６２を、中空部６５に嵌合する中実軸で構成したので、磁歪膜７１，７２に与えるトルク側軸６１の軸内部の影響、例えば熱処理や磁化のばらつき等の影響を、より抑制することができる。
また、上記図６に示す第１変形例と同様に、被支承部６９に対して軸受５６を、より安定して取付けることができるとともに、トルク側軸６１とピニオン軸６２とを、より安定して連結することができる。
【００４９】
次に、トルク伝達軸２４の第３変形例を説明する。図８（ａ），（ｂ）は本発明に係るトルク伝達軸（第３変形例）の構成図であり、（ａ）はトルク伝達軸２４の分解構造を示し、（ｂ）はトルク伝達軸２４の組立状態の断面構造を示し、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線断面構造を示し、（ｄ）はトルク伝達軸２４の組立状態の外観を示す。
第３変形例のトルク伝達軸２４は、上記図７に示す第２実施例の更なる変形例である。
【００５０】
トルク側軸６１は嵌合孔６５（つまり、中空部６５）を有した筒状の軸、つまり中空軸からなり、軸に直交する方向で嵌合孔６５を貫通した２個のピン孔６６，６６を有する。嵌合孔６５は図８（ｃ）に示すように、円形断面を呈するトルク側軸６１の中心に形成された、正六角形等の多角形断面の貫通孔である。２個のピン孔６６，６６は、トルク側軸６１の両端部の近傍にそれぞれ配置したものである。
【００５１】
ピニオン軸６２は、一端部にピニオン３２を形成するとともに、他端面から嵌合孔６５へ向かって延びる長い嵌合軸部６３を有する。嵌合軸部６３は、トルク側軸６１の全長よりも長い部材であって、嵌合孔６５を貫通するとともに、嵌合孔６５から突出した先端部には自在軸継手２３（図１参照）に連結するための連結部６８を有する。連結部６８は、例えばセレーションからなる。
【００５２】
さらに嵌合軸部６３は、長手方向の両端部の近傍に、それぞれ嵌合鍔部６３ａ，６３ａを一体に形成したものである。これらの嵌合鍔部６３ａ，６３ａは、図８（ｃ）に示すように嵌合孔６５と同じ断面形状を呈するリング状の部材であって、嵌合軸部６３の外周を包囲するように突出すとともに、それぞれ軸に直交する方向に貫通したピン孔６４，６４を有する。嵌合鍔部６３ａ，６３ａにおけるピン孔６４，６４の位置は、トルク側軸６１におけるピン孔６６，６６に対して、それぞれ合致する位置に設定される。なお、嵌合孔６５の径は、被支承部６９の径よりも小さく設定される。
【００５３】
第３変形例のトルク伝達軸２４の組立手順は次の通りである。
先ず、トルク側軸６１において各ピン孔６６，６６の位置に、これらのピン孔６６，６６よりも若干小径の下孔を開けておく。なお、この時点において、ピニオン軸６２にはピン孔６４，６４又はこれの下孔を開けていない。
次に、トルク伝達軸２４の分解状態において、ピニオン軸６２の被支承部６９に軸受５６（図３参照）を嵌合して、フランジ部６２ａの端面に軸受５６のインナレースを当てる。これで、ピニオン軸６２に軸受５６を嵌合にて取付けることができる。
次に、嵌合孔６５に嵌合軸部６３を嵌合するとともに、２つのフランジ部６１ａ，６２ａで軸受５６を挟み込む。
次に、上記トルク側軸６１の下孔の位置に、嵌合軸部６３と共に貫通する上のピン孔６４，６６及び下のピン孔６４，６６を開ける。
次に、各ピン孔６４，６４，６６，６６にピン６７，６７を圧入する。この結果、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、ピン６７，６７によってトルク側軸６１とピニオン軸６２とを、互いに一体的に連結させて、１個のトルク伝達軸２４に組み立てることができる。これで、トルク伝達軸２４の組立作業を完了する。
トルク側軸６１とピニオン軸６２とは、相対的な回転並びに軸方向移動を規制し合う。
以上の説明から明らかなように、トルク側軸６１は中空軸からなり、ピニオン軸６２は中空軸に嵌合する中実軸からなる。
【００５４】
なお、嵌合孔６５及び嵌合鍔部６３ａ，６３ａの断面形状は、多角形断面に限定されるものではなく、円形断面であってもよい。円形断面の方が製造し易く、嵌合精度の管理が容易であり、嵌合もし易い。
【００５５】
ステアリングハンドル２１（図１参照）から連結部６８を介してピニオン軸６２に伝わった操舵トルクは、ピニオン軸６２からピン６７，６７を介してトルク側軸６１にも伝達されることになる。
【００５６】
図８に示す第３変形例によれば、上記図１〜図５に示す実施例と同様の効果を奏するとともに、さらに、トルク側軸６１の長手方向全体に中空部６５を形成した軸で構成し、ピニオン軸６２を、中空部６５に嵌合する中実軸で構成したものである。
トルク側軸６１の長手方向全体に貫通した中空部６５を形成したので、磁歪膜７１，７２に与えるトルク側軸６１の軸内部の影響、例えば熱処理や磁化のばらつき等の影響を、より抑制することができる。
【００５７】
さらには、中空部６５に対するピニオン軸６２の嵌合鍔部６３ａ，６３ａの、嵌め合い方式を「しまりばめ」とし、その「しめしろ」を適宜設定することで、嵌め合いによってトルク側軸６１に径方向への一定の荷重を付加することができる。この荷重によって、磁歪膜７１，７２の磁歪特性のばらつきを調整することができる。
なお、この場合には、嵌合孔６５及び嵌合鍔部６３ａ，６３ａの断面形状は、円形断面である方が好ましい。
【００５８】
さらには、トルク側軸６１は多角形断面の嵌合孔６５を有する中空軸とした場合には、次のように製造することができる。
すなわち、多角形断面の嵌合孔６５を有する長尺の中空軸を準備し、この中空軸の全外周面に磁歪膜を形成し、その後に中空軸を必要な長さで切断し、切断された中空軸のうち適宜の複数位置における磁歪膜に異方性を付与することにより、トルク側軸６１を製造することができる。このようにすることで、複数の磁歪膜７１，７２を有するトルク側軸６１を、大量生産することができる。製作工数を大幅に低減することができるので、コストダウンを図ることができる。
【００５９】
次に、電動パワーステアリング装置１０の変形例について、図９に基づき説明する。なお、上記図１〜図５に示す実施例と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
図９は本発明に係る電動パワーステアリング装置（変形例）の模式図である。
変形例の電動パワーステアリング装置１００は、補助トルク機構４０において、ステアリングハンドル２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクを磁歪式トルクセンサ４１で検出し、このトルク検出信号に基づき制御部４２で制御信号を発生し、この制御信号に基づき制御部４２で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク（モータトルク）を電動モータ１０１で発生し、補助トルクをウォームギヤ機構１０２を介してピニオン軸６２に伝達するようにした機構である。
【００６１】
ウォームギヤ機構１０２は、電動モータ１０１のモータ軸１０１ａに連結したウォーム１０３と、ウォーム１０３に噛み合わせるとともにピニオン軸６２に一体的に結合したウォームホイール１０４とからなる、動力伝達機構（倍力機構）である。
他の構成については上記図１〜図５に示す実施例と同様である。
【００６２】
変形例の電動パワーステアリング装置１００によれば、トルク伝達軸２４に伝わる操舵トルクを磁歪式トルクセンサ４１にて検出し、運転者の操舵トルクに電動モータ１０１の補助トルクを加えた複合トルクをトルク伝達軸２４に伝達することができる。
すなわち、ステアリングハンドル２１を操舵する操舵トルクと、ステアリングハンドル２１の操舵に応じて電動モータ１０１が発生する補助トルクとの、両方をトルク伝達軸２４並びにラックアンドピニオン２５を介してラック軸２６に伝達することで、ラック軸２６にて操舵車輪３１，３１を操舵することができる。
【００６３】
ところで、補助トルクは、ウォームホイール１０４からピニオン軸６２だけを介してピニオン３２に伝わる。その分、トルク側軸６１に求められる強度を低減させることができる。
このような変形例の電動パワーステアリング装置１００のトルク伝達軸２４においても、上記図６〜図８の構成にすることができる。
【００６４】
なお、本発明の実施の形態及び変形例において、電動パワーステアリング装置１０，１００は、ステアリングハンドル２１等の操舵部材を操舵する操舵トルクと、操舵に応じて電動モータ４３，１０１が発生するモータトルクとの、少なくとも一方をトルク伝達軸２４並びにラックアンドピニオン２５を介してラック軸２６に伝達することで、ラック軸２６にて操舵車輪３１，３１を操舵するように構成し、さらに、トルク伝達軸２４に伝わる、操舵トルクとモータトルクの少なくとも一方を、磁歪式トルクセンサ４１にて検出するようにした構成であればよい。
【００６５】
例えば、電動パワーステアリング装置１０，１００は、ステアリングハンドル２１から、トルク伝達軸２４及びラック軸２６を機械的に分離した、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ式（steer-by-wire、略称「ＳＢＷ」）の構成にすることができる。
【００６６】
ステア・バイ・ワイヤ式電動パワーステアリング装置としては、例えば上記図９の構成において、自在軸継手２３，２３を廃止して、ステアリングハンドル２１からトルク伝達軸２４を機械的に分離した構成である。
この場合には、ステアリングハンドル２１の操舵量（操舵入力）に応じて電動モータ１０１がモータトルクを発生し、このモータトルクをトルク伝達軸２４へ伝えることで、操舵車輪３１，３１を操舵することができる。
磁歪式トルクセンサ４１は、電動モータ１０１からトルク伝達軸２４へ伝わるモータトルクを検出することになる。
なお、ステアリングシャフト２２には、ステアリングハンドル２１に操舵反力を付与する新たな電動モータと、操舵反力（トルク）を検出する新たなトルクセンサとを設けることになる。
【００６７】
また、本発明の実施の形態において、操舵部材は、ステアリングハンドル２１に限定されるものではない。
また、トルク側軸６１とピニオン軸６２との連結構造は、ピン６７による連結に限定されるものではなく、ねじによる連結であってもよい。また、嵌合軸部６３及び嵌合孔６５を廃止して、トルク側軸６１とピニオン軸６２とを摩擦溶接等の接合してもよい。
【００６８】
また、図１及び図２に示す電動パワーステアリング装置１０において、電動モータ４３のモータトルクをラック軸２６に伝達する動力伝達機構は、ボールねじ４４に限定されるものではなく、例えばウォームギヤ機構であってもよい。また、ボールねじ４４とウォームギヤ機構との複合構造にすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の電動パワーステアリング装置１０，１００は、操舵トルクやモータトルクを、トルク伝達軸２４並びにラックアンドピニオン２５を介してラック軸２６に伝える構成において、トルク伝達軸２４に伝わるトルクを検出する磁歪式トルクセンサ４１を備えているものに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】本発明に係るトルク伝達軸の構成図である。
【図５】本発明に係る磁歪式トルクセンサの模式的回路図である。
【図６】本発明に係るトルク伝達軸（第１変形例）の分解図である。
【図７】本発明に係るトルク伝達軸（第２変形例）の構成図である。
【図８】本発明に係るトルク伝達軸（第３変形例）の構成図である。
【図９】本発明に係る電動パワーステアリング装置（変形例）の模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…電動パワーステアリング装置、２１…操舵部材（ステアリングハンドル）、２４…トルク伝達軸、２５…ラックアンドピニオン、２６…ラック軸、３１…操舵車輪、３２…ピニオン、３３…ラック、４１…磁歪式トルクセンサ、４３…電動モータ、６１…トルク側軸、６２…ピニオン軸、６７…ピン、７１，７２…磁歪膜、１００…電動パワーステアリング装置、１０１…電動モータ、１０２…ウォームギヤ機構。
【図１】
0004567565.tif 000002
【図２】
0004567565.tif 000003
【図３】
0004567565.tif 000004
【図４】
0004567565.tif 000005
【図５】
0004567565.tif 000006
【図６】
0004567565.tif 000007
【図７】
0004567565.tif 000008
【図８】
0004567565.tif 000009
【図９】
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