電動パワーステアリング装置
【課題】軸長を短縮することができる電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】電動パワーステアリング装置１は、同軸上に相対回転可能に連結された第２および第３のシャフト１２，１３と、トルクセンサ４４と、操舵補助用のモータと、モータの動力を第３のシャフト１３に伝達する減速機構２６とを備えている。減速機構２６は、モータにより駆動されるウォーム軸２７と、ウォーム軸２７に噛み合い、第３のシャフト１３の外周に同行回転可能に連結された環状のウォームホイール２８とを含み、トルクセンサ４４は、ウォームホイール２８の径方向Ｒ内方に配置された内方配置部９４を含み、内方配置部９４は、ウォームホイール２８の一部である筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結された連結部を含む。
【解決手段】電動パワーステアリング装置１は、同軸上に相対回転可能に連結された第２および第３のシャフト１２，１３と、トルクセンサ４４と、操舵補助用のモータと、モータの動力を第３のシャフト１３に伝達する減速機構２６とを備えている。減速機構２６は、モータにより駆動されるウォーム軸２７と、ウォーム軸２７に噛み合い、第３のシャフト１３の外周に同行回転可能に連結された環状のウォームホイール２８とを含み、トルクセンサ４４は、ウォームホイール２８の径方向Ｒ内方に配置された内方配置部９４を含み、内方配置部９４は、ウォームホイール２８の一部である筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結された連結部を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両に備えられる車両用操舵装置として、電動モータによって操舵を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。また、電動パワーステアリング装置には、入力回転角に対する出力回転角の比（伝達比）を変化させることができる伝達比可変機構を備えるものがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１に係る電動パワーステアリング装置では、伝達比可変機構がステアリングシャフトと同軸上に配置されている。
【特許文献１】特開２００６−８２７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車両用操舵装置は、車両の限られた空間に配置されることから、その大きさを小さくすることが望まれている。特に、伝達比可変機構を備える電動パワーステアリング装置は、軸長（ステアリングシャフトの軸方向に沿う長さ）が長くなる傾向にあることから、その軸長を短縮することが望まれている。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、軸長を短縮することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するための本発明は、同軸上に相対回転可能に連結された第１および第２の軸（１２，１３）と、第１および第２の軸の相対回転量に基づいて第１の軸に入力されたトルクの大きさを検出するためのトルクセンサ（４４）と、操舵補助用のモータ（２５）と、上記モータの動力を第２の軸に伝達する伝達装置（２６）とを備え、上記伝達装置は、上記モータにより駆動される第１の歯車（２７）と、第１の歯車に噛み合い、第２の軸の外周に同行回転可能に連結された環状の第２の歯車（２８）とを含み、トルクセンサは、第２の歯車の径方向（Ｒ）内方に配置された内方配置部（９４）を含み、上記内方配置部は、第２の歯車の内径部（７１ｂ）に同行回転可能に連結された連結部（９４ａ）を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置（１）である（請求項１）。
【０００５】
本発明によれば、トルクセンサの一部（内方配置部）が第２の歯車の径方向内方に配置されているので、電動パワーステアリング装置の軸長（第１および第２の軸の軸方向に沿う長さ）を短縮することができる。
また、上記電動パワーステアリング装置は、上記第２の歯車を収容するハウジング（５２，５３）と、ハウジングによって保持され第２の歯車を回転可能に支持する軸受（８２）とをさらに備え、上記トルクセンサの上記内方配置部は、上記軸受の径方向内方に配置された部分（９５）を含む場合がある（請求項２）。この場合、内方配置部の一部が軸受の径方向内方に配置されているので、電動パワーステアリング装置の軸長をさらに短縮することができる。
【０００６】
また、上記第２の歯車は、環状の本体（７３）と、この本体の側面から側方に突出する筒状突起（７１）とを含み、筒状突起の外径部（７１ａ）に、上記軸受の内輪（８３）が同行回転可能に連結され、上記第２の歯車の上記内径部としての、筒状突起の内径部（７１ｂ）に、上記内方配置部の連結部が同行回転可能に連結されている場合がある（請求項３）。この場合、内方配置部の連結部を筒状突起の内径部に同行回転可能に連結することにより、トルクセンサの一部（内方配置部）を第２の歯車の径方向内方に配置することができる。また、軸受の内輪を筒状突起の外径部に同行回転可能に連結することにより、内方配置部の一部を軸受の径方向内方に配置することができる。これにより、電動パワーステアリング装置の軸長を確実に短縮することができる。
【０００７】
また、上記第２の軸および第２の歯車は、スプライン嵌合により同行回転可能に連結されている場合がある（請求項４）。この場合、短い嵌合長で第２の軸および第２の歯車を確実に同行回転可能に連結することができる。したがって、第２の軸および第２の歯車の嵌合長を短縮して、電動パワーステアリング装置の軸長を短縮することができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれに与えて転舵を行うものであり、操舵部材２の操舵角θ１に対する転舵輪の転舵角θ２の比としての伝達比θ２／θ１を変更することのできるＶＧＲ（Variable Gear Ratio）機能を有している。
【０００９】
この電動パワーステアリング装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。ステアリングシャフト３は、同軸上に配置された第１〜第３のシャフト１１〜１３を含んでいる。第１〜第３のシャフト１１〜１３の中心軸線を通る第１の軸線Ａは、当該第１〜第３のシャフト１１〜１３の回転軸線でもある。この実施形態では、第２のシャフト１２および第３のシャフト１３がそれぞれ第１の軸および第２の軸として機能する。
【００１０】
なお、以下では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓを単に軸方向Ｓといい、ステアリングシャフト３の径方向Ｒを単に径方向Ｒといい、ステアリングシャフト３の周方向Ｃを単に周方向Ｃという。
第１のシャフト１１の一端に操舵部材２が同行回転可能に連結されている。第１のシャフト１１の他端部と第２のシャフト１２の一端部とは、差動機構としての伝達比可変機構５を介して差動回転可能に連結されている。第２のシャフト１２の他端と第３のシャフト１３の一端とは、トーションバー１４を介して所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。
【００１１】
第３のシャフト１４の他端は、自在継手７、中間軸８、自在継手９および転舵機構１０等を介して、転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
転舵機構１０は、自在継手９に連なるピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１６とを有している。ラック軸１６の一方の端部には、タイロッド１７Ｌを介してナックルアーム１８Ｌが連結されている。また、ラック軸１６の他方の端部には、タイロッド１７Ｒを介してナックルアーム１８Ｒが連結されている。
【００１２】
上記の構成により、操舵部材２の回転は、ステアリングシャフト３等を介して転舵機構１０に伝達される。転舵機構１０では、ピニオン１５ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換される。ラック軸１６の軸方向の運動は、各タイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに伝えられ、これらのナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒにそれぞれ連結された転舵輪４Ｌ，４Ｒが操向する。
【００１３】
伝達比可変機構５は、ステアリングシャフト３の第１および第２のシャフト１１，１２間の回転伝達比（伝達比θ２／θ１）を変更するためのものである。この伝達比可変機構５は、第１のシャフト１１の他端部に設けられた入力部材２０と、第２のシャフト１２の一端部に設けられた出力部材２２と、入力部材２０と出力部材２２との間に介在する軌道輪ユニット３９とを含んでいる。
【００１４】
入力部材２０は、第１のシャフト１１とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されており、出力部材２２は、第２のシャフト１２とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。出力部材２２は、第２のシャフト１２や転舵機構１０等を介して転舵輪４Ｌ，４Ｒに連なっている。第１の軸線Ａは、入力部材２０および出力部材２２の中心軸線および回転軸線でもある。
【００１５】
軌道輪ユニット３９は、第１の軸線Ａに対して傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂを有しており、第１の軌道輪としての内輪３９１と、第２の軌道輪としての外輪３９２と、内輪３９１および外輪３９２間に介在する玉等の転動体３９３とを含んでいる。
内輪３９１は、入力部材２０と出力部材２２とを差動回転可能に連結するものであり、入力部材２０と出力部材２２のそれぞれと回転伝達可能に係合している。内輪３９１は、転動体３９３を介して外輪３９２に回転可能に支持されていることにより、第２の軸線Ｂの回りを回転可能であり、また、外輪３９２を駆動するためのアクチュエータとしての電動モータである伝達比可変機構用モータ２３が駆動されることに伴い、第１の軸線Ａの回りを回転可能である。内輪３９１および外輪３９２は、第１の軸線Ａ回りにコリオリ運動（首振り運動）可能である。
【００１６】
伝達比可変機構用モータ２３は、伝達比可変用モータを構成しており、伝達比可変機構５を駆動するために第１および第２のシャフト１１，１２とは同軸的に配置されている。第１の軸線Ａは、伝達比可変機構用モータ２３の中心軸線でもある。伝達比可変機構用モータ２３は、第１の軸線Ａ回りに関する外輪３９２の回転数を変更することにより、伝達比θ２／θ１を変更する。
【００１７】
伝達比可変機構用モータ２３は、ステアリングシャフト３とは同軸的に配置されたブラシレスモータからなり、軌道輪ユニット３９を保持する筒状のロータ２３１と、ロータ２３１を取り囲むとともにハウジング２４に固定されたステータ２３２とを含んでいる。
また、この電動パワーステアリング装置１は、ステアリングシャフト３に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構１９を備えている。操舵補助力付与機構１９は、伝達比可変機構５の出力部材２２に連なる入力軸としての上記第２のシャフト１２と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第３のシャフト１３と、第２のシャフト１２に伝達されるトルクを検出するトルクセンサ４４と、操舵補助用のモータ２５と、モータ２５と第３のシャフト１３との間に介在する減速機構２６とを含んでいる。
【００１８】
モータ２５は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。このモータ２５の出力は、減速機構２６を介して第３のシャフト１３に伝達されるようになっている。
減速機構２６は、例えばウォームギヤ機構からなり、モータ２５の出力軸２５ａに連結された駆動歯車としてのウォーム軸２７と、ウォーム軸２７と噛み合い且つ第３のシャフト１３に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームホイール２８とを含んでいる。この実施形態では、ウォーム軸２７およびウォームホイール２８がそれぞれ第１の歯車および第２の歯車としての機能する。
【００１９】
上記伝達比可変機構用モータ２３およびモータ２５の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２９によって制御される。制御部２９は、駆動回路４０を介して伝達比可変機構用モータ２３に接続されているとともに、駆動回路４１を介してモータ２５に接続されている。
制御部２９には、操舵角センサ４２、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角を検出する回転角検出センサとしてのモータレゾルバ４３、トルクセンサ４４、転舵角センサ４５、車速センサ４６およびヨーレートセンサ４７がそれぞれ接続されている。
【００２０】
操舵角センサ４２から制御部２９には、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１のシャフト１１の回転角についての信号が入力される。
モータレゾルバ４３から制御部２９には、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角θｒについての信号が入力される。
トルクセンサ４４から制御部２９には、操舵部材２に作用する操舵トルクＴに対応する値として、第２のシャフト１２に作用するトルクについての信号が入力される。
【００２１】
転舵角センサ４５から制御部２９には、転舵角θ２に対応する値として第３のシャフト１３の回転角についての信号が入力される。
車速センサ４６から制御部２９には、車速Ｖについての信号が入力される。
ヨーレートセンサ４７から制御部２９には、車両のヨーレートγについての信号が入力される。
【００２２】
制御部２９は、各上記センサ４２〜４７の信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ２３およびモータ２５の駆動を制御する。
上記の構成により、操舵部材２からのトルクおよび伝達比可変機構５からのトルクは、操舵補助力付与機構１９を介して転舵機構１０に伝達される。具体的には、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１のシャフト１１を介して伝達比可変機構５の入力部材２０に入力され、入力部材２０から内輪３９１に入力される。内輪３９１には、操舵部材２からのトルクに加え、外輪３９２および転動体３９３を介して内輪３９１に伝わった伝達比可変機構用モータ５からのトルクが伝達され、これらのトルクが、出力部材２２に伝達される。出力部材２２に伝達されたトルクは、第２のシャフト１２に伝達される。第２のシャフト１２に伝達されたトルクは、トーションバー１４および第３のシャフト１３に伝わり、モータ２５からの出力と合わさって、自在継手７、中間軸８、および自在継手９を介して、転舵機構１０に伝達される。
【００２３】
このように、操舵部材２のトルクを転舵機構１０に伝える動力伝達経路Ｄが構成されている。この動力伝達経路Ｄは、第１のシャフト１１、入力部材２０、内輪３９１、出力部材２２、第２のシャフト１２、トーションバー１４および第３のシャフト１３、自在継手７、中間軸８ならびに自在継手９を通る経路である。
図２は、図１の要部のより具体的な構成を示す一部断面図である。
【００２４】
図２を参照して、ハウジング２４は、例えば、アルミニウム合金等の金属を用いて全体として筒状に形成されたものであり、第１〜第３のハウジング５１〜５３を含んでいる。
第１のハウジング５１は筒状をなしており、差動機構としての伝達比可変機構５を収容する差動機構ハウジングと、伝達比可変機構用モータ２３を収容するモータハウジングと、モータレゾルバ４３を収容するレゾルバハウジングを構成している。また、図示はしないが、第１のハウジング５１は、伝達比可変機構用モータ２３に電力を供給するためのバスバーと、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１をロックするためのロック機構とを収容している。
【００２５】
第１のハウジング５１の一端は、端壁部材５４によって覆われている。第１のハウジング５１の一端と端壁部材５４とは、ボルト等の締結部材５５を用いて互いに固定されている。第１のハウジング５１の他端の内周面５６に、第２のハウジング５２の一端の環状凸部５７が嵌合されている。これら第１および第２のハウジング５１，５２は、ボルト等の締結部材５８を用いて互いに固定されている。
【００２６】
第２のハウジング５２は筒状をなしており、トルクセンサ４４を収容するセンサハウジングを構成している。第２のハウジング５２の他端の外周面５９に、第３のハウジング５３の一端の内周面６０が嵌合している。
第３のハウジング５３は、筒状をなしており、減速機構２６を収容する減速機構ハウジングを構成している。第３のハウジング５３の他端には端壁部６１が設けられている。端壁部６１は環状をなしており、第３のハウジング５３の他端を覆っている。
【００２７】
図３は、図２の一部を拡大した図であり、減速機構２６、トルクセンサ４４、およびこれらの近傍を示している。以下では、図３を参照して、第２の歯車としてのウォームホイール２８、およびトルクセンサ４４について詳細に説明する。
ウォームホイール２８は、外周に複数の歯７２ａが形成された円環状の合成樹脂部材７２と、ウォームホイール２８の本体を構成する芯金７３と、芯金７３の側面７３ａ（図３では右側面）から側方に延びる円筒状の筒状突起７１とを有している。ウォームホイール２８は、第３のシャフト１３に同軸的に連結されており、ウォームホイール２８の径方向および軸方向は、それぞれ径方向Ｒおよび軸方向Ｓに一致されている。また、この実施形態では、芯金７３と筒状突起７１とが例えば単一の材料によって一体に形成されている。
【００２８】
合成樹脂部材７２は、芯金７３の外周部に沿って設けられており、芯金７３の周囲を取り囲んでいる。芯金７３の少なくとも一部は、例えばインサート成形を用いて合成樹脂部材７２内に埋設されており、合成樹脂部材７２と芯金７３とは、同行回転可能に連結されている。ウォーム軸２７は、合成樹脂部材７２の外周に噛み合わされており、モータ２５（図１参照）の回転は、ウォーム軸２７を介してウォームホイール２８に伝達される。ウォーム軸２７からウォームホイール２８に回転が伝達されることで回転速度が減速される。また、ウォーム軸２７からウォームホイール２８に回転が伝達されることでトルクが増幅される。
【００２９】
芯金７３は、例えばスプライン嵌合により、第３のシャフト１３に同行回転可能に連結されている。すなわち、芯金７３の内周には、雌スプライン部７４と、雌スプライン部７４に隣接して配置された円筒面からなる被嵌合面７５ａとが設けられている。芯金７３は、第３のシャフト１３に形成された雄スプライン部７６が雌スプライン部７４に噛み合わされることにより、第３のシャフト１３に同行回転可能に連結されている。また、第３のシャフト１３の端部には、被嵌合面７５ａに例えば軽圧入された嵌合面７５ｂが設けられており、被嵌合面７５ａおよび嵌合面７５ｂの軽圧入によって第３のシャフト１３に対するウォームホイール２８の軸方向Ｓおよび径方向Ｒへの移動が規制されている。さらに、被嵌合面７５ａおよび嵌合面７５ｂの軽圧入によって第３のシャフト１３とウォームホイール２８との同軸度が確保されている。すなわち、被嵌合面７５ａおよび嵌合面７５ｂがなければ、第３のシャフト１３とウォームホイール２８との位置決めは、雌スプライン部７４と雄スプライン７６との圧入になり、第３のシャフト１３とウォームホイール２８との同軸度を確保できないおそれがある。この場合、第３のシャフト１３の振れ回りが生じ、その結果、ステアリングコラムとして回転トルクが不良となるおそれがある。したがって、被嵌合面７５ａおよび嵌合面７５ｂの軽圧入によって第３のシャフト１３とウォームホイール２８との同軸度を確保することにより、第３のシャフト１３の振れ回りを防止でき、ひいては回転トルクの不良を防止することができる。
【００３０】
第３のシャフト１３の端部に設けられた嵌合面７５ｂのなす円筒面の外径は、ウォームホイール２８の雌スプライン部７４の内接円の直径よりも小さくされている。第３のシャフト１３にウォームホイール２８を取り付けるときは、両スプライン部７４，７６の嵌合に先立って、第３のシャフト１３の嵌合面７５ｂが、ウォームホイール２８の被嵌合面７５ａに嵌合する。これにより、第３のシャフト１３およびウォームホイール２８が心合わせされるので、両スプライン部７４，７６をスムーズに嵌合させることができる。すなわち、嵌合面７５ｂは、両スプライン部７４，７６の嵌合を案内する案内面として機能する。
【００３１】
また、芯金７３は、円環状をなす厚肉の部材に形成されている。上記筒状突起７１は、芯金７３の側面７３ａ中央部から側方に突出している。筒状突起７１は、外径および内径が一定の円筒状をなしている。筒状突起７１の外径部７１ａおよび内径部７１ｂは同心である。芯金７３は、その内周面の中心軸線が筒状突起７１の中心軸線と一致している。また、芯金７３の側面７３ａ中央部には、筒状突起７１を同軸的に取り囲む環状段部８１が形成されている。
【００３２】
また、筒状突起７１には、軸受８２が同軸的に外嵌されている。より具体的には、先端部を除く筒状突起７１の外径部７１ａの一部に軸受８２が同軸的に外嵌されている。ウォームホイール２８は、この軸受８２によって回転可能に支持されている。軸受８２は、例えばラジアル玉軸受であり、内輪８３および外輪８４と、複数の転動体８５とを有している。内輪８３は、筒状突起７１の外径部７１ａに例えば圧入され、同行回転可能に連結されている。内輪８３の一方の端面（図３では左端面）は環状段部８１に係合しており、この環状段部８１によって内輪８３が軸方向Ｓに関する一方側（図３では左側）に位置決めされている。また、外輪８４は、第２のハウジング５２に形成された軸受保持孔８６内で保持されており、第２のハウジング５２に同行回転可能に連結されている。ウォームホイール２８は、軸受８２を介して第２のハウジング５２に保持されている。
【００３３】
一方、トルクセンサ４４は、多極磁石８７と、多極磁石８７が発生する磁界内に配置されて磁気回路を形成する一対の軟磁性体としての磁気ヨーク８８，８９と、磁気ヨーク８８，８９からの磁束を誘導する一対の集磁リング９０，９１と、これらの集磁リング９０，９１に誘導された磁束密度を検出する磁気センサとしてのホールＩＣ９２とを含む。
多極磁石８７は、円筒状の永久磁石であり、その周方向にＮ極とＳ極とが等間隔で交互に複数回入れ替わるように着磁されている。多極磁石８７は、第２のシャフト１２の中間部に同行回転可能に連結されている。したがって、第２のシャフト１２および第３のシャフト１３が相対回転すると、多極磁石８７と第３のシャフト１３とが相対回転するようになっている。
【００３４】
また、各磁気ヨーク８８，８９は、円環状をなしており、径方向Ｒに所定の隙間を隔てて多極磁石８７を取り囲んでいる。各磁気ヨーク８８，８９は、径方向Ｒに所定の隙間を隔てて多極磁石８７の外周面に対向している。各磁気ヨーク８８，８９は、絶縁体である共通の合成樹脂部材９３にモールドされている。各磁気ヨーク８８，８９の一部は、合成樹脂部材９３の内周面から露出されている。
【００３５】
合成樹脂部材９３は、内径および外径が一定の円筒状に形成されており、その軸長（軸方向Ｓに沿う長さ）が多極磁石８７よりも長くされている。合成樹脂部材９３は、軸方向Ｓに関するその一端（図３では右端）の位置が多極磁石８７と揃えられており、その他端が多極磁石８７よりもウォームホイール２８側に突出している。合成樹脂部材９３の他端は、筒状突起７１の内側に達しており、筒状突起７１よりも内側に位置する芯金７３の側面７３ａの一部に近接した位置で、軸方向Ｓに所定の間隔を隔てて当該側面７３ａの一部に対向している。筒状突起７１の径方向Ｒ内方に配置された合成樹脂部材９３の一部が内方配置部９４となっている。内方配置部９４は、合成樹脂部材９３において磁気ヨーク８８，８９がモールドされた部分から軸方向Ｓに沿ってウォームホイール２８側に延設された軸方向延設部である。内方配置部９４の一部９５は、軸受８２の径方向Ｒ内方に配置されている。
【００３６】
また、合成樹脂部材９３の他端部の外径部には、円筒状をなす金属（例えばＳ４５Ｃなどの炭素鋼）製のカラー９６が同行回転可能に連結されている。カラー９６は、筒状突起７１の内径部７１ｂに例えば圧入されており、筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結されている。内方配置部９４は、カラー９６を介して筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結されている。すなわち、この実施形態では、内方配置部９４の外径部９４ａ全体が、筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結された連結部になっている。
【００３７】
ウォームホイール２８がその中心軸線まわりに回転すると、カラー９６および合成樹脂部材９３がウォームホイール２８の中心軸線まわりに回転する。したがって、第２のシャフト１２および第３のシャフト１３が相対回転すると、ウォームホイール２８と第２のシャフト１２とが相対回転し、合成樹脂部材９３にモールドされた一対の磁気ヨーク８８，８９と、第３のシャフト１３とが相対回転する。そのため、第２のシャフト１２および第３のシャフト１３が相対回転すると、多極磁石８７と各磁気ヨーク８８，８９とが相対回転する。
【００３８】
一対の集磁リング９０，９１は、軟磁性体を用いて形成された環状の部材であり、それぞれ磁気ヨーク８８，８９を取り囲んでいる。一対の集磁リング９０，９１は、軸方向Ｓに所定の間隔を隔てて配置されている。一対の集磁リング９０，９１は、それぞれ磁気ヨーク８８，８９に磁気的に結合されている。一対の集磁リング９０，９１は、それぞれ磁気ヨーク８８，８９からの磁束を誘導して集めることができる。一対の集磁リング９０，９１は、ホールＩＣ９２とともに筒状の合成樹脂部材９７にモールドされている。ホールＩＣ９２は、一対の集磁リング９０，９１の間に配置されており、一対の集磁リング９０，９１間に生じる磁束密度を検出することができる。第２のシャフト１２に入力されたトルクは、ホールＩＣ９２により検出された磁束密度に基づいて求められる。
【００３９】
以上のように本実施形態では、トルクセンサ４４の一部である内方配置部９４が、第２の歯車としてのウォームホイール２８の一部である筒状突起７１の径方向Ｒ内方に配置されている。したがって、電動パワーステアリング装置１の軸長（軸方向Ｓに沿う長さ）を短縮することができる。また、内方配置部９４の一部９５が軸受８２の径方向Ｒ内方に配置されているので、電動パワーステアリング装置１の軸長をさらに短縮することができる。
【００４０】
また、この実施形態では、第３のシャフト１３とウォームホイール２８とがスプライン嵌合によって同行回転可能に連結されている。したがって、例えば圧入により第３のシャフト１３とウォームホイール２８とを同行回転可能に連結した場合に比べて、短い嵌合長で両者を確実に同行回転可能に連結することができる。そのため、第３のシャフト１３とウォームホイール２８とを圧入により連結した場合に比べて、両者の嵌合長を短縮することができる。これにより、電動パワーステアリング装置１の軸長を短縮することができる。
【００４１】
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、上述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、内方配置部９４の外径部９４ａ全体が連結部となっている場合について説明したが、外径部９４ａの一部が連結部となっていてもよい。
また、上述の実施形態では、内方配置部９４がカラー９６を介して筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結されている場合について説明したが、カラー９６を設けずに、内方配置部９４を筒状突起７１の内径部７１ｂに直接同行回転可能に連結してもよい。
【００４２】
また、図示はしていないが、筒状突起７１を廃止し、芯金７３の内径部に、内方配置部９４を同行回転可能に連結するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、減速機構２６がウォームギヤ機構である場合について説明したが、減速機構２６は、ウォームギヤ機構に限らず、平歯車やはすば歯車を用いた平行軸歯車機構等の他の歯車機構を用いてもよい。
【００４３】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の要部のより具体的な構成を示す一部断面図である。
【図３】図２の一部を拡大した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・電動パワーステアリング装置、１２・・・第２のシャフト（第１の軸）、１３・・・第３のシャフト（第２の軸）、２５・・・モータ、２６・・・減速機構（伝達装置）、２７・・・ウォーム軸（第１の歯車）、２８・・・ウォームホイール（第２の歯車）、４４・・・トルクセンサ、５２・・・第２のハウジング（ハウジング）、５３・・・第３のハウジング（ハウジング）、７１・・・筒状突起、７１ａ・・・外径部（筒状突起の外径部）、７１ｂ・・・内径部（筒状突起の内径部）、７３・・・芯金（本体）、８２・・・軸受、８３・・・内輪、９４・・・内方配置部、９４ａ・・・外径部（連結部）、９５・・・内方配置部の一部（軸受の径方向内方に配置された部分）、Ｒ・・・径方向（第２の歯車の径方向、軸受の径方向）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両に備えられる車両用操舵装置として、電動モータによって操舵を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。また、電動パワーステアリング装置には、入力回転角に対する出力回転角の比（伝達比）を変化させることができる伝達比可変機構を備えるものがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１に係る電動パワーステアリング装置では、伝達比可変機構がステアリングシャフトと同軸上に配置されている。
【特許文献１】特開２００６−８２７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車両用操舵装置は、車両の限られた空間に配置されることから、その大きさを小さくすることが望まれている。特に、伝達比可変機構を備える電動パワーステアリング装置は、軸長（ステアリングシャフトの軸方向に沿う長さ）が長くなる傾向にあることから、その軸長を短縮することが望まれている。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、軸長を短縮することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するための本発明は、同軸上に相対回転可能に連結された第１および第２の軸（１２，１３）と、第１および第２の軸の相対回転量に基づいて第１の軸に入力されたトルクの大きさを検出するためのトルクセンサ（４４）と、操舵補助用のモータ（２５）と、上記モータの動力を第２の軸に伝達する伝達装置（２６）とを備え、上記伝達装置は、上記モータにより駆動される第１の歯車（２７）と、第１の歯車に噛み合い、第２の軸の外周に同行回転可能に連結された環状の第２の歯車（２８）とを含み、トルクセンサは、第２の歯車の径方向（Ｒ）内方に配置された内方配置部（９４）を含み、上記内方配置部は、第２の歯車の内径部（７１ｂ）に同行回転可能に連結された連結部（９４ａ）を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置（１）である（請求項１）。
【０００５】
本発明によれば、トルクセンサの一部（内方配置部）が第２の歯車の径方向内方に配置されているので、電動パワーステアリング装置の軸長（第１および第２の軸の軸方向に沿う長さ）を短縮することができる。
また、上記電動パワーステアリング装置は、上記第２の歯車を収容するハウジング（５２，５３）と、ハウジングによって保持され第２の歯車を回転可能に支持する軸受（８２）とをさらに備え、上記トルクセンサの上記内方配置部は、上記軸受の径方向内方に配置された部分（９５）を含む場合がある（請求項２）。この場合、内方配置部の一部が軸受の径方向内方に配置されているので、電動パワーステアリング装置の軸長をさらに短縮することができる。
【０００６】
また、上記第２の歯車は、環状の本体（７３）と、この本体の側面から側方に突出する筒状突起（７１）とを含み、筒状突起の外径部（７１ａ）に、上記軸受の内輪（８３）が同行回転可能に連結され、上記第２の歯車の上記内径部としての、筒状突起の内径部（７１ｂ）に、上記内方配置部の連結部が同行回転可能に連結されている場合がある（請求項３）。この場合、内方配置部の連結部を筒状突起の内径部に同行回転可能に連結することにより、トルクセンサの一部（内方配置部）を第２の歯車の径方向内方に配置することができる。また、軸受の内輪を筒状突起の外径部に同行回転可能に連結することにより、内方配置部の一部を軸受の径方向内方に配置することができる。これにより、電動パワーステアリング装置の軸長を確実に短縮することができる。
【０００７】
また、上記第２の軸および第２の歯車は、スプライン嵌合により同行回転可能に連結されている場合がある（請求項４）。この場合、短い嵌合長で第２の軸および第２の歯車を確実に同行回転可能に連結することができる。したがって、第２の軸および第２の歯車の嵌合長を短縮して、電動パワーステアリング装置の軸長を短縮することができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれに与えて転舵を行うものであり、操舵部材２の操舵角θ１に対する転舵輪の転舵角θ２の比としての伝達比θ２／θ１を変更することのできるＶＧＲ（Variable Gear Ratio）機能を有している。
【０００９】
この電動パワーステアリング装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。ステアリングシャフト３は、同軸上に配置された第１〜第３のシャフト１１〜１３を含んでいる。第１〜第３のシャフト１１〜１３の中心軸線を通る第１の軸線Ａは、当該第１〜第３のシャフト１１〜１３の回転軸線でもある。この実施形態では、第２のシャフト１２および第３のシャフト１３がそれぞれ第１の軸および第２の軸として機能する。
【００１０】
なお、以下では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓを単に軸方向Ｓといい、ステアリングシャフト３の径方向Ｒを単に径方向Ｒといい、ステアリングシャフト３の周方向Ｃを単に周方向Ｃという。
第１のシャフト１１の一端に操舵部材２が同行回転可能に連結されている。第１のシャフト１１の他端部と第２のシャフト１２の一端部とは、差動機構としての伝達比可変機構５を介して差動回転可能に連結されている。第２のシャフト１２の他端と第３のシャフト１３の一端とは、トーションバー１４を介して所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。
【００１１】
第３のシャフト１４の他端は、自在継手７、中間軸８、自在継手９および転舵機構１０等を介して、転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
転舵機構１０は、自在継手９に連なるピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１６とを有している。ラック軸１６の一方の端部には、タイロッド１７Ｌを介してナックルアーム１８Ｌが連結されている。また、ラック軸１６の他方の端部には、タイロッド１７Ｒを介してナックルアーム１８Ｒが連結されている。
【００１２】
上記の構成により、操舵部材２の回転は、ステアリングシャフト３等を介して転舵機構１０に伝達される。転舵機構１０では、ピニオン１５ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換される。ラック軸１６の軸方向の運動は、各タイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに伝えられ、これらのナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒにそれぞれ連結された転舵輪４Ｌ，４Ｒが操向する。
【００１３】
伝達比可変機構５は、ステアリングシャフト３の第１および第２のシャフト１１，１２間の回転伝達比（伝達比θ２／θ１）を変更するためのものである。この伝達比可変機構５は、第１のシャフト１１の他端部に設けられた入力部材２０と、第２のシャフト１２の一端部に設けられた出力部材２２と、入力部材２０と出力部材２２との間に介在する軌道輪ユニット３９とを含んでいる。
【００１４】
入力部材２０は、第１のシャフト１１とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されており、出力部材２２は、第２のシャフト１２とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。出力部材２２は、第２のシャフト１２や転舵機構１０等を介して転舵輪４Ｌ，４Ｒに連なっている。第１の軸線Ａは、入力部材２０および出力部材２２の中心軸線および回転軸線でもある。
【００１５】
軌道輪ユニット３９は、第１の軸線Ａに対して傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂを有しており、第１の軌道輪としての内輪３９１と、第２の軌道輪としての外輪３９２と、内輪３９１および外輪３９２間に介在する玉等の転動体３９３とを含んでいる。
内輪３９１は、入力部材２０と出力部材２２とを差動回転可能に連結するものであり、入力部材２０と出力部材２２のそれぞれと回転伝達可能に係合している。内輪３９１は、転動体３９３を介して外輪３９２に回転可能に支持されていることにより、第２の軸線Ｂの回りを回転可能であり、また、外輪３９２を駆動するためのアクチュエータとしての電動モータである伝達比可変機構用モータ２３が駆動されることに伴い、第１の軸線Ａの回りを回転可能である。内輪３９１および外輪３９２は、第１の軸線Ａ回りにコリオリ運動（首振り運動）可能である。
【００１６】
伝達比可変機構用モータ２３は、伝達比可変用モータを構成しており、伝達比可変機構５を駆動するために第１および第２のシャフト１１，１２とは同軸的に配置されている。第１の軸線Ａは、伝達比可変機構用モータ２３の中心軸線でもある。伝達比可変機構用モータ２３は、第１の軸線Ａ回りに関する外輪３９２の回転数を変更することにより、伝達比θ２／θ１を変更する。
【００１７】
伝達比可変機構用モータ２３は、ステアリングシャフト３とは同軸的に配置されたブラシレスモータからなり、軌道輪ユニット３９を保持する筒状のロータ２３１と、ロータ２３１を取り囲むとともにハウジング２４に固定されたステータ２３２とを含んでいる。
また、この電動パワーステアリング装置１は、ステアリングシャフト３に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構１９を備えている。操舵補助力付与機構１９は、伝達比可変機構５の出力部材２２に連なる入力軸としての上記第２のシャフト１２と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第３のシャフト１３と、第２のシャフト１２に伝達されるトルクを検出するトルクセンサ４４と、操舵補助用のモータ２５と、モータ２５と第３のシャフト１３との間に介在する減速機構２６とを含んでいる。
【００１８】
モータ２５は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。このモータ２５の出力は、減速機構２６を介して第３のシャフト１３に伝達されるようになっている。
減速機構２６は、例えばウォームギヤ機構からなり、モータ２５の出力軸２５ａに連結された駆動歯車としてのウォーム軸２７と、ウォーム軸２７と噛み合い且つ第３のシャフト１３に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームホイール２８とを含んでいる。この実施形態では、ウォーム軸２７およびウォームホイール２８がそれぞれ第１の歯車および第２の歯車としての機能する。
【００１９】
上記伝達比可変機構用モータ２３およびモータ２５の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２９によって制御される。制御部２９は、駆動回路４０を介して伝達比可変機構用モータ２３に接続されているとともに、駆動回路４１を介してモータ２５に接続されている。
制御部２９には、操舵角センサ４２、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角を検出する回転角検出センサとしてのモータレゾルバ４３、トルクセンサ４４、転舵角センサ４５、車速センサ４６およびヨーレートセンサ４７がそれぞれ接続されている。
【００２０】
操舵角センサ４２から制御部２９には、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１のシャフト１１の回転角についての信号が入力される。
モータレゾルバ４３から制御部２９には、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１の回転角θｒについての信号が入力される。
トルクセンサ４４から制御部２９には、操舵部材２に作用する操舵トルクＴに対応する値として、第２のシャフト１２に作用するトルクについての信号が入力される。
【００２１】
転舵角センサ４５から制御部２９には、転舵角θ２に対応する値として第３のシャフト１３の回転角についての信号が入力される。
車速センサ４６から制御部２９には、車速Ｖについての信号が入力される。
ヨーレートセンサ４７から制御部２９には、車両のヨーレートγについての信号が入力される。
【００２２】
制御部２９は、各上記センサ４２〜４７の信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ２３およびモータ２５の駆動を制御する。
上記の構成により、操舵部材２からのトルクおよび伝達比可変機構５からのトルクは、操舵補助力付与機構１９を介して転舵機構１０に伝達される。具体的には、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１のシャフト１１を介して伝達比可変機構５の入力部材２０に入力され、入力部材２０から内輪３９１に入力される。内輪３９１には、操舵部材２からのトルクに加え、外輪３９２および転動体３９３を介して内輪３９１に伝わった伝達比可変機構用モータ５からのトルクが伝達され、これらのトルクが、出力部材２２に伝達される。出力部材２２に伝達されたトルクは、第２のシャフト１２に伝達される。第２のシャフト１２に伝達されたトルクは、トーションバー１４および第３のシャフト１３に伝わり、モータ２５からの出力と合わさって、自在継手７、中間軸８、および自在継手９を介して、転舵機構１０に伝達される。
【００２３】
このように、操舵部材２のトルクを転舵機構１０に伝える動力伝達経路Ｄが構成されている。この動力伝達経路Ｄは、第１のシャフト１１、入力部材２０、内輪３９１、出力部材２２、第２のシャフト１２、トーションバー１４および第３のシャフト１３、自在継手７、中間軸８ならびに自在継手９を通る経路である。
図２は、図１の要部のより具体的な構成を示す一部断面図である。
【００２４】
図２を参照して、ハウジング２４は、例えば、アルミニウム合金等の金属を用いて全体として筒状に形成されたものであり、第１〜第３のハウジング５１〜５３を含んでいる。
第１のハウジング５１は筒状をなしており、差動機構としての伝達比可変機構５を収容する差動機構ハウジングと、伝達比可変機構用モータ２３を収容するモータハウジングと、モータレゾルバ４３を収容するレゾルバハウジングを構成している。また、図示はしないが、第１のハウジング５１は、伝達比可変機構用モータ２３に電力を供給するためのバスバーと、伝達比可変機構用モータ２３のロータ２３１をロックするためのロック機構とを収容している。
【００２５】
第１のハウジング５１の一端は、端壁部材５４によって覆われている。第１のハウジング５１の一端と端壁部材５４とは、ボルト等の締結部材５５を用いて互いに固定されている。第１のハウジング５１の他端の内周面５６に、第２のハウジング５２の一端の環状凸部５７が嵌合されている。これら第１および第２のハウジング５１，５２は、ボルト等の締結部材５８を用いて互いに固定されている。
【００２６】
第２のハウジング５２は筒状をなしており、トルクセンサ４４を収容するセンサハウジングを構成している。第２のハウジング５２の他端の外周面５９に、第３のハウジング５３の一端の内周面６０が嵌合している。
第３のハウジング５３は、筒状をなしており、減速機構２６を収容する減速機構ハウジングを構成している。第３のハウジング５３の他端には端壁部６１が設けられている。端壁部６１は環状をなしており、第３のハウジング５３の他端を覆っている。
【００２７】
図３は、図２の一部を拡大した図であり、減速機構２６、トルクセンサ４４、およびこれらの近傍を示している。以下では、図３を参照して、第２の歯車としてのウォームホイール２８、およびトルクセンサ４４について詳細に説明する。
ウォームホイール２８は、外周に複数の歯７２ａが形成された円環状の合成樹脂部材７２と、ウォームホイール２８の本体を構成する芯金７３と、芯金７３の側面７３ａ（図３では右側面）から側方に延びる円筒状の筒状突起７１とを有している。ウォームホイール２８は、第３のシャフト１３に同軸的に連結されており、ウォームホイール２８の径方向および軸方向は、それぞれ径方向Ｒおよび軸方向Ｓに一致されている。また、この実施形態では、芯金７３と筒状突起７１とが例えば単一の材料によって一体に形成されている。
【００２８】
合成樹脂部材７２は、芯金７３の外周部に沿って設けられており、芯金７３の周囲を取り囲んでいる。芯金７３の少なくとも一部は、例えばインサート成形を用いて合成樹脂部材７２内に埋設されており、合成樹脂部材７２と芯金７３とは、同行回転可能に連結されている。ウォーム軸２７は、合成樹脂部材７２の外周に噛み合わされており、モータ２５（図１参照）の回転は、ウォーム軸２７を介してウォームホイール２８に伝達される。ウォーム軸２７からウォームホイール２８に回転が伝達されることで回転速度が減速される。また、ウォーム軸２７からウォームホイール２８に回転が伝達されることでトルクが増幅される。
【００２９】
芯金７３は、例えばスプライン嵌合により、第３のシャフト１３に同行回転可能に連結されている。すなわち、芯金７３の内周には、雌スプライン部７４と、雌スプライン部７４に隣接して配置された円筒面からなる被嵌合面７５ａとが設けられている。芯金７３は、第３のシャフト１３に形成された雄スプライン部７６が雌スプライン部７４に噛み合わされることにより、第３のシャフト１３に同行回転可能に連結されている。また、第３のシャフト１３の端部には、被嵌合面７５ａに例えば軽圧入された嵌合面７５ｂが設けられており、被嵌合面７５ａおよび嵌合面７５ｂの軽圧入によって第３のシャフト１３に対するウォームホイール２８の軸方向Ｓおよび径方向Ｒへの移動が規制されている。さらに、被嵌合面７５ａおよび嵌合面７５ｂの軽圧入によって第３のシャフト１３とウォームホイール２８との同軸度が確保されている。すなわち、被嵌合面７５ａおよび嵌合面７５ｂがなければ、第３のシャフト１３とウォームホイール２８との位置決めは、雌スプライン部７４と雄スプライン７６との圧入になり、第３のシャフト１３とウォームホイール２８との同軸度を確保できないおそれがある。この場合、第３のシャフト１３の振れ回りが生じ、その結果、ステアリングコラムとして回転トルクが不良となるおそれがある。したがって、被嵌合面７５ａおよび嵌合面７５ｂの軽圧入によって第３のシャフト１３とウォームホイール２８との同軸度を確保することにより、第３のシャフト１３の振れ回りを防止でき、ひいては回転トルクの不良を防止することができる。
【００３０】
第３のシャフト１３の端部に設けられた嵌合面７５ｂのなす円筒面の外径は、ウォームホイール２８の雌スプライン部７４の内接円の直径よりも小さくされている。第３のシャフト１３にウォームホイール２８を取り付けるときは、両スプライン部７４，７６の嵌合に先立って、第３のシャフト１３の嵌合面７５ｂが、ウォームホイール２８の被嵌合面７５ａに嵌合する。これにより、第３のシャフト１３およびウォームホイール２８が心合わせされるので、両スプライン部７４，７６をスムーズに嵌合させることができる。すなわち、嵌合面７５ｂは、両スプライン部７４，７６の嵌合を案内する案内面として機能する。
【００３１】
また、芯金７３は、円環状をなす厚肉の部材に形成されている。上記筒状突起７１は、芯金７３の側面７３ａ中央部から側方に突出している。筒状突起７１は、外径および内径が一定の円筒状をなしている。筒状突起７１の外径部７１ａおよび内径部７１ｂは同心である。芯金７３は、その内周面の中心軸線が筒状突起７１の中心軸線と一致している。また、芯金７３の側面７３ａ中央部には、筒状突起７１を同軸的に取り囲む環状段部８１が形成されている。
【００３２】
また、筒状突起７１には、軸受８２が同軸的に外嵌されている。より具体的には、先端部を除く筒状突起７１の外径部７１ａの一部に軸受８２が同軸的に外嵌されている。ウォームホイール２８は、この軸受８２によって回転可能に支持されている。軸受８２は、例えばラジアル玉軸受であり、内輪８３および外輪８４と、複数の転動体８５とを有している。内輪８３は、筒状突起７１の外径部７１ａに例えば圧入され、同行回転可能に連結されている。内輪８３の一方の端面（図３では左端面）は環状段部８１に係合しており、この環状段部８１によって内輪８３が軸方向Ｓに関する一方側（図３では左側）に位置決めされている。また、外輪８４は、第２のハウジング５２に形成された軸受保持孔８６内で保持されており、第２のハウジング５２に同行回転可能に連結されている。ウォームホイール２８は、軸受８２を介して第２のハウジング５２に保持されている。
【００３３】
一方、トルクセンサ４４は、多極磁石８７と、多極磁石８７が発生する磁界内に配置されて磁気回路を形成する一対の軟磁性体としての磁気ヨーク８８，８９と、磁気ヨーク８８，８９からの磁束を誘導する一対の集磁リング９０，９１と、これらの集磁リング９０，９１に誘導された磁束密度を検出する磁気センサとしてのホールＩＣ９２とを含む。
多極磁石８７は、円筒状の永久磁石であり、その周方向にＮ極とＳ極とが等間隔で交互に複数回入れ替わるように着磁されている。多極磁石８７は、第２のシャフト１２の中間部に同行回転可能に連結されている。したがって、第２のシャフト１２および第３のシャフト１３が相対回転すると、多極磁石８７と第３のシャフト１３とが相対回転するようになっている。
【００３４】
また、各磁気ヨーク８８，８９は、円環状をなしており、径方向Ｒに所定の隙間を隔てて多極磁石８７を取り囲んでいる。各磁気ヨーク８８，８９は、径方向Ｒに所定の隙間を隔てて多極磁石８７の外周面に対向している。各磁気ヨーク８８，８９は、絶縁体である共通の合成樹脂部材９３にモールドされている。各磁気ヨーク８８，８９の一部は、合成樹脂部材９３の内周面から露出されている。
【００３５】
合成樹脂部材９３は、内径および外径が一定の円筒状に形成されており、その軸長（軸方向Ｓに沿う長さ）が多極磁石８７よりも長くされている。合成樹脂部材９３は、軸方向Ｓに関するその一端（図３では右端）の位置が多極磁石８７と揃えられており、その他端が多極磁石８７よりもウォームホイール２８側に突出している。合成樹脂部材９３の他端は、筒状突起７１の内側に達しており、筒状突起７１よりも内側に位置する芯金７３の側面７３ａの一部に近接した位置で、軸方向Ｓに所定の間隔を隔てて当該側面７３ａの一部に対向している。筒状突起７１の径方向Ｒ内方に配置された合成樹脂部材９３の一部が内方配置部９４となっている。内方配置部９４は、合成樹脂部材９３において磁気ヨーク８８，８９がモールドされた部分から軸方向Ｓに沿ってウォームホイール２８側に延設された軸方向延設部である。内方配置部９４の一部９５は、軸受８２の径方向Ｒ内方に配置されている。
【００３６】
また、合成樹脂部材９３の他端部の外径部には、円筒状をなす金属（例えばＳ４５Ｃなどの炭素鋼）製のカラー９６が同行回転可能に連結されている。カラー９６は、筒状突起７１の内径部７１ｂに例えば圧入されており、筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結されている。内方配置部９４は、カラー９６を介して筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結されている。すなわち、この実施形態では、内方配置部９４の外径部９４ａ全体が、筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結された連結部になっている。
【００３７】
ウォームホイール２８がその中心軸線まわりに回転すると、カラー９６および合成樹脂部材９３がウォームホイール２８の中心軸線まわりに回転する。したがって、第２のシャフト１２および第３のシャフト１３が相対回転すると、ウォームホイール２８と第２のシャフト１２とが相対回転し、合成樹脂部材９３にモールドされた一対の磁気ヨーク８８，８９と、第３のシャフト１３とが相対回転する。そのため、第２のシャフト１２および第３のシャフト１３が相対回転すると、多極磁石８７と各磁気ヨーク８８，８９とが相対回転する。
【００３８】
一対の集磁リング９０，９１は、軟磁性体を用いて形成された環状の部材であり、それぞれ磁気ヨーク８８，８９を取り囲んでいる。一対の集磁リング９０，９１は、軸方向Ｓに所定の間隔を隔てて配置されている。一対の集磁リング９０，９１は、それぞれ磁気ヨーク８８，８９に磁気的に結合されている。一対の集磁リング９０，９１は、それぞれ磁気ヨーク８８，８９からの磁束を誘導して集めることができる。一対の集磁リング９０，９１は、ホールＩＣ９２とともに筒状の合成樹脂部材９７にモールドされている。ホールＩＣ９２は、一対の集磁リング９０，９１の間に配置されており、一対の集磁リング９０，９１間に生じる磁束密度を検出することができる。第２のシャフト１２に入力されたトルクは、ホールＩＣ９２により検出された磁束密度に基づいて求められる。
【００３９】
以上のように本実施形態では、トルクセンサ４４の一部である内方配置部９４が、第２の歯車としてのウォームホイール２８の一部である筒状突起７１の径方向Ｒ内方に配置されている。したがって、電動パワーステアリング装置１の軸長（軸方向Ｓに沿う長さ）を短縮することができる。また、内方配置部９４の一部９５が軸受８２の径方向Ｒ内方に配置されているので、電動パワーステアリング装置１の軸長をさらに短縮することができる。
【００４０】
また、この実施形態では、第３のシャフト１３とウォームホイール２８とがスプライン嵌合によって同行回転可能に連結されている。したがって、例えば圧入により第３のシャフト１３とウォームホイール２８とを同行回転可能に連結した場合に比べて、短い嵌合長で両者を確実に同行回転可能に連結することができる。そのため、第３のシャフト１３とウォームホイール２８とを圧入により連結した場合に比べて、両者の嵌合長を短縮することができる。これにより、電動パワーステアリング装置１の軸長を短縮することができる。
【００４１】
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、上述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、内方配置部９４の外径部９４ａ全体が連結部となっている場合について説明したが、外径部９４ａの一部が連結部となっていてもよい。
また、上述の実施形態では、内方配置部９４がカラー９６を介して筒状突起７１の内径部７１ｂに同行回転可能に連結されている場合について説明したが、カラー９６を設けずに、内方配置部９４を筒状突起７１の内径部７１ｂに直接同行回転可能に連結してもよい。
【００４２】
また、図示はしていないが、筒状突起７１を廃止し、芯金７３の内径部に、内方配置部９４を同行回転可能に連結するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、減速機構２６がウォームギヤ機構である場合について説明したが、減速機構２６は、ウォームギヤ機構に限らず、平歯車やはすば歯車を用いた平行軸歯車機構等の他の歯車機構を用いてもよい。
【００４３】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の要部のより具体的な構成を示す一部断面図である。
【図３】図２の一部を拡大した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・電動パワーステアリング装置、１２・・・第２のシャフト（第１の軸）、１３・・・第３のシャフト（第２の軸）、２５・・・モータ、２６・・・減速機構（伝達装置）、２７・・・ウォーム軸（第１の歯車）、２８・・・ウォームホイール（第２の歯車）、４４・・・トルクセンサ、５２・・・第２のハウジング（ハウジング）、５３・・・第３のハウジング（ハウジング）、７１・・・筒状突起、７１ａ・・・外径部（筒状突起の外径部）、７１ｂ・・・内径部（筒状突起の内径部）、７３・・・芯金（本体）、８２・・・軸受、８３・・・内輪、９４・・・内方配置部、９４ａ・・・外径部（連結部）、９５・・・内方配置部の一部（軸受の径方向内方に配置された部分）、Ｒ・・・径方向（第２の歯車の径方向、軸受の径方向）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸上に相対回転可能に連結された第１および第２の軸と、
第１および第２の軸の相対回転量に基づいて第１の軸に入力されたトルクの大きさを検出するためのトルクセンサと、
操舵補助用のモータと、
上記モータの動力を第２の軸に伝達する伝達装置とを備え、
上記伝達装置は、上記モータにより駆動される第１の歯車と、第１の歯車に噛み合い、第２の軸の外周に同行回転可能に連結された環状の第２の歯車とを含み、
トルクセンサは、第２の歯車の径方向内方に配置された内方配置部を含み、
上記内方配置部は、第２の歯車の内径部に同行回転可能に連結された連結部を含む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において、上記第２の歯車を収容するハウジングと、ハウジングによって保持され第２の歯車を回転可能に支持する軸受とをさらに備え、
上記トルクセンサの上記内方配置部は、上記軸受の径方向内方に配置された部分を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２において、上記第２の歯車は、環状の本体と、この本体の側面から側方に突出する筒状突起とを含み、
筒状突起の外径部に、上記軸受の内輪が同行回転可能に連結され、
上記第２の歯車の上記内径部としての、筒状突起の内径部に、上記内方配置部の連結部が同行回転可能に連結されてい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４】
請求項１〜３の何れか１項において、上記第２の軸および第２の歯車は、スプライン嵌合により同行回転可能に連結されてい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１】
同軸上に相対回転可能に連結された第１および第２の軸と、
第１および第２の軸の相対回転量に基づいて第１の軸に入力されたトルクの大きさを検出するためのトルクセンサと、
操舵補助用のモータと、
上記モータの動力を第２の軸に伝達する伝達装置とを備え、
上記伝達装置は、上記モータにより駆動される第１の歯車と、第１の歯車に噛み合い、第２の軸の外周に同行回転可能に連結された環状の第２の歯車とを含み、
トルクセンサは、第２の歯車の径方向内方に配置された内方配置部を含み、
上記内方配置部は、第２の歯車の内径部に同行回転可能に連結された連結部を含む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において、上記第２の歯車を収容するハウジングと、ハウジングによって保持され第２の歯車を回転可能に支持する軸受とをさらに備え、
上記トルクセンサの上記内方配置部は、上記軸受の径方向内方に配置された部分を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２において、上記第２の歯車は、環状の本体と、この本体の側面から側方に突出する筒状突起とを含み、
筒状突起の外径部に、上記軸受の内輪が同行回転可能に連結され、
上記第２の歯車の上記内径部としての、筒状突起の内径部に、上記内方配置部の連結部が同行回転可能に連結されてい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４】
請求項１〜３の何れか１項において、上記第２の軸および第２の歯車は、スプライン嵌合により同行回転可能に連結されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１３７８１７（Ｐ２０１０−１３７８１７Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１８５２７（Ｐ２００８−３１８５２７）
【出願日】平成２０年１２月１５日（２００８．１２．１５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１５日（２００８．１２．１５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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