JP6572806B2 - Steering device shaft, steering device shaft manufacturing method, and electric power steering device - Google Patents

Steering device shaft, steering device shaft manufacturing method, and electric power steering device Download PDF

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Description

本発明は、ステアリング装置用シャフト、ステアリング装置用シャフトの製造方法及び電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a steering device shaft, a method of manufacturing a steering device shaft, and an electric power steering device.

自動車等のステアリング装置は、ステアリングホイールから入力された操舵トルクをホイール側に伝達するための、ステアリングシャフトやインターミディエイトシャフト等を含む。特許文献１には、電動パワーステアリング装置のステアリングコラムシャフトに用いられる中間シャフトについて記載されている。   A steering device such as an automobile includes a steering shaft, an intermediate shaft, and the like for transmitting a steering torque input from a steering wheel to the wheel side. Patent Document 1 describes an intermediate shaft used for a steering column shaft of an electric power steering apparatus.

特許文献１のステアリングコラムシャフトは、アッパーシャフト、中間シャフト、インプットシャフト及びアウトプットシャフトを含み、各構成部材は、スプライン結合や圧入により接続されている。ステアリングコラムシャフトの中間シャフトは、テーパ状の縮径部を有しており、基準トルク以上の大きさのトルクが入力されたときに縮径部の全域を塑性変形させて衝撃エネルギ吸収量を得ることができる。   The steering column shaft of Patent Document 1 includes an upper shaft, an intermediate shaft, an input shaft, and an output shaft, and each component is connected by spline coupling or press fitting. The intermediate shaft of the steering column shaft has a tapered reduced diameter portion, and when a torque larger than the reference torque is input, the entire area of the reduced diameter portion is plastically deformed to obtain an impact energy absorption amount. be able to.

特開２０１５−８５８０５号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-85805

特許文献１では、ステアリングコラムシャフトを構成する部材点数が多く、各部材同士を接続するための工程が多くなるため、製造コストが増大する可能性がある。また、各部材同士の接続箇所でのトルク伝達の信頼性が低下する場合もある。   In Patent Document 1, the number of members constituting the steering column shaft is large, and the number of processes for connecting the members increases, which may increase the manufacturing cost. Moreover, the reliability of torque transmission at the connection location between the members may be reduced.

本発明は、部材の数を低減するとともに、トルク伝達の信頼性の向上が可能なステアリング装置用シャフト、ステアリング装置用シャフトの製造方法及び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。   An object of the present invention is to provide a steering device shaft, a steering device shaft manufacturing method, and an electric power steering device capable of reducing the number of members and improving the reliability of torque transmission.

本発明の一態様に係るステアリング装置用シャフトは、ステアリングホイール側に取り付けられる入力シャフトと連結される第１シャフト部と、出力トルクを発生する出力シャフトと連結される第２シャフト部と、前記第１シャフト部及び前記第２シャフト部と一体に設けられ、前記第１シャフト部と前記第２シャフト部とを連結する第３シャフト部とを有し、前記第３シャフト部の外径は、前記第２シャフト部の外径よりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であり、前記第３シャフト部の硬さは、前記第２シャフト部の硬さよりも大きく、且つ、軸方向に沿った方向において一定である。   A steering device shaft according to an aspect of the present invention includes a first shaft portion connected to an input shaft attached to the steering wheel, a second shaft portion connected to an output shaft that generates output torque, and the first shaft portion. 1 shaft part and the 2nd shaft part are provided integrally, and it has the 3rd shaft part which connects the 1st shaft part and the 2nd shaft part, and the outside diameter of the 3rd shaft part is the above-mentioned It is smaller than the outer diameter of the second shaft portion and constant in the direction along the axial direction, and the hardness of the third shaft portion is larger than the hardness of the second shaft portion and in the axial direction. Constant in the direction along.

これによれば、第１シャフト部、第２シャフト部及び第３シャフト部が一体に設けられ、第２シャフト部が出力シャフトに接続されているため、部材の数が低減される。各部材同士の結合工程が減少するため製造コストの低減及びトルク伝達の信頼性の向上を図ることが可能である。さらに、第３シャフト部の外径及び硬さが、軸方向に沿った方向において一定である。このため、基準トルク以上の大きさのトルクが付加された場合であっても、第３シャフト部は捩じりにより塑性変形するため、第３シャフト部により衝撃エネルギが吸収される。したがって良好な衝撃エネルギ吸収が可能である。   According to this, since the 1st shaft part, the 2nd shaft part, and the 3rd shaft part are provided in one, and the 2nd shaft part is connected to the output shaft, the number of members is reduced. Since the number of connecting steps between the members is reduced, it is possible to reduce the manufacturing cost and improve the reliability of torque transmission. Furthermore, the outer diameter and hardness of the third shaft portion are constant in the direction along the axial direction. For this reason, even when a torque larger than the reference torque is applied, the third shaft portion is plastically deformed by torsion, so that the impact energy is absorbed by the third shaft portion. Therefore, good impact energy absorption is possible.

本発明の一態様に係るステアリング装置用シャフトにおいて、前記第３シャフト部と前記第２シャフト部とで段差部が形成されており、前記段差部の近傍における前記第３シャフト部の硬さは、前記段差部の近傍における前記第２シャフト部の硬さよりも大きい。これによれば、応力が集中する段差部の近傍において第３シャフト部の硬さが大きくなっているので、基準トルク以上のトルクが入力された場合であっても早期の破断を抑制することができる。   In the steering device shaft according to one aspect of the present invention, a stepped portion is formed between the third shaft portion and the second shaft portion, and the hardness of the third shaft portion in the vicinity of the stepped portion is: It is larger than the hardness of the second shaft portion in the vicinity of the stepped portion. According to this, since the hardness of the third shaft portion is increased in the vicinity of the step portion where the stress is concentrated, early breakage can be suppressed even when a torque greater than the reference torque is input. it can.

本発明の一態様に係るステアリング装置用シャフトにおいて、前記第２シャフト部は、前記出力シャフトと連結されるストッパ部と、前記ストッパ部と前記第３シャフト部との間に設けられ、前記第３シャフト部よりも大きな外径を有する大径部とを含み、前記第３シャフト部の硬さは、前記大径部の硬さよりも大きい。これによれば、出力シャフトと連結されるストッパ部よりも、大径部の外径を大きくすることが容易であり、第２シャフト部の大径部の外径を第３シャフト部の外径よりも大きくすることができる。   In the steering device shaft according to the aspect of the present invention, the second shaft portion is provided between a stopper portion connected to the output shaft, the stopper portion, and the third shaft portion, and the third shaft portion. Including a large-diameter portion having an outer diameter larger than that of the shaft portion, and the hardness of the third shaft portion is larger than the hardness of the large-diameter portion. According to this, it is easier to increase the outer diameter of the large diameter portion than the stopper portion connected to the output shaft, and the outer diameter of the large diameter portion of the second shaft portion is set to the outer diameter of the third shaft portion. Can be larger.

本発明の一態様に係るステアリング装置用シャフトは、ステアリングホイール側に取り付けられる入力シャフトと連結される第１シャフト部と、出力トルクを発生する出力シャフトと連結される第２シャフト部と、前記第１シャフト部及び前記第２シャフト部と一体に設けられ、前記第１シャフト部と前記第２シャフト部とを連結する第３シャフト部とを有し、前記第３シャフト部は、前記第１シャフト部側に設けられた小径部と、前記小径部と前記第２シャフト部とを連結し、前記第２シャフト部よりも小さい外径を有する中径部と、を含み、前記小径部の外径は、前記中径部の外径よりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であり、前記小径部の硬さは、前記第２シャフト部の硬さよりも大きく、且つ、軸方向に沿った方向において一定である。   A steering device shaft according to an aspect of the present invention includes a first shaft portion connected to an input shaft attached to the steering wheel, a second shaft portion connected to an output shaft that generates output torque, and the first shaft portion. A first shaft portion and a second shaft portion, and a third shaft portion that connects the first shaft portion and the second shaft portion; and the third shaft portion includes the first shaft. A small-diameter portion provided on the portion side, a medium-diameter portion that connects the small-diameter portion and the second shaft portion, and has an outer diameter smaller than the second shaft portion, and an outer diameter of the small-diameter portion Is smaller than the outer diameter of the medium diameter portion and constant in the direction along the axial direction, and the hardness of the small diameter portion is larger than the hardness of the second shaft portion and in the axial direction. Direction along It is constant at.

このような態様であっても、第１シャフト部、第２シャフト部及び第３シャフト部が一体に設けられ、第２シャフト部が出力シャフトに接続されているため、部材の数が低減される。第３シャフト部は、小径部と中径部とを含むため、トルクが入力された場合、小径部が塑性変形しやすくなっており、第３シャフト部と第２シャフト部との段差部における応力集中が抑制される。したがって、良好な衝撃エネルギ吸収が可能であり信頼性の向上を図ることができる。   Even in such an aspect, the first shaft portion, the second shaft portion, and the third shaft portion are integrally provided, and the second shaft portion is connected to the output shaft, so that the number of members is reduced. . Since the third shaft portion includes a small-diameter portion and a medium-diameter portion, when the torque is input, the small-diameter portion is easily plastically deformed, and the stress at the step portion between the third shaft portion and the second shaft portion. Concentration is suppressed. Therefore, good impact energy absorption is possible, and reliability can be improved.

前記第２シャフト部は、前記出力シャフトと連結されるストッパ部と、前記ストッパ部と前記第３シャフト部との間に設けられ、前記第３シャフト部よりも大きな外径を有する大径部とを含み、前記小径部の硬さは、前記大径部の硬さよりも大きい。これによれば、出力シャフトと連結されるストッパ部よりも、大径部の外径を大きくすることが容易であり、第２シャフト部の大径部の外径を第３シャフト部の小径部の外径よりも大きくすることができる。   The second shaft portion includes a stopper portion connected to the output shaft, a large diameter portion provided between the stopper portion and the third shaft portion, and having a larger outer diameter than the third shaft portion; The hardness of the small diameter part is larger than the hardness of the large diameter part. According to this, it is easier to increase the outer diameter of the large diameter portion than the stopper portion connected to the output shaft, and the outer diameter of the large diameter portion of the second shaft portion is reduced to the small diameter portion of the third shaft portion. The outer diameter can be made larger.

本発明の一態様に係るステアリング装置用シャフトは、出力トルクを発生する出力シャフト又はピニオンシャフトに接続されるヨークと、前記ヨークに対し軸方向の反対側に配置されるスプライン軸部と、前記ヨーク及び前記スプライン軸部と一体に設けられ、前記ヨークと前記スプライン軸部とを連結するシャフト部とを有し、前記シャフト部の外径は、軸方向と交差する方向の前記ヨークの大きさよりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であり、前記シャフト部の硬さは、前記ヨークの硬さよりも大きく、且つ、軸方向に沿った方向において一定である。   A steering device shaft according to an aspect of the present invention includes a yoke connected to an output shaft or a pinion shaft that generates output torque, a spline shaft portion disposed on the opposite side in the axial direction with respect to the yoke, and the yoke And a shaft portion that is provided integrally with the spline shaft portion and connects the yoke and the spline shaft portion, and an outer diameter of the shaft portion is larger than a size of the yoke in a direction intersecting the axial direction. It is small and constant in the direction along the axial direction, and the hardness of the shaft portion is larger than the hardness of the yoke and constant in the direction along the axial direction.

これによれば、ステアリング装置用シャフトはインターミディエイトシャフトのアッパーシャフトに適用可能である。ヨーク、スプライン軸部及びシャフト部が一体に設けられているため、例えばヨークとシャフト部とを溶接等により結合する工程を省くことができ、製造コストを低減できる。また、シャフト部の外径及び硬さが、軸方向に沿った方向において一定である。このため、基準トルク以上の大きさのトルクが付加された場合であっても、シャフト部は捩じりにより塑性変形するため、シャフト部により衝撃エネルギが吸収される。したがって、良好な衝撃エネルギ吸収が可能である。   According to this, the shaft for the steering device can be applied to the upper shaft of the intermediate shaft. Since the yoke, the spline shaft portion, and the shaft portion are integrally provided, for example, the step of joining the yoke and the shaft portion by welding or the like can be omitted, and the manufacturing cost can be reduced. Further, the outer diameter and hardness of the shaft portion are constant in the direction along the axial direction. For this reason, even when a torque larger than the reference torque is applied, the shaft portion is plastically deformed by torsion, so that the impact energy is absorbed by the shaft portion. Therefore, good impact energy absorption is possible.

本発明の一態様に係るステアリング装置用シャフトの製造方法は、素材を径方向に絞り加工を行うことにより、第１部分と、前記第１部分よりも径が小さい第２部分とを形成し、前記第２部分に加工硬化層を形成する工程と、前記素材の前記第１部分及び前記第２部分を軸方向に型にプレスで押し込むことにより、スプライン溝が設けられたスプライン軸部と、前記スプライン軸部と反対側の端部に形成された大径部と、前記スプライン軸部と前記大径部との間に設けられ、前記大径部よりも小さい外径を有し、軸方向に沿った方向に一定の外径を有する中間軸部と、を一体に形成する工程と、を有する。   The method for manufacturing a shaft for a steering device according to one aspect of the present invention forms a first portion and a second portion having a smaller diameter than the first portion by performing a drawing process on a material in a radial direction. A step of forming a work hardening layer on the second portion, a spline shaft portion provided with a spline groove by pressing the first portion and the second portion of the material into the mold in the axial direction, and A large-diameter portion formed at the end opposite to the spline shaft portion, and provided between the spline shaft portion and the large-diameter portion, and has an outer diameter smaller than the large-diameter portion, and is axially And a step of integrally forming an intermediate shaft portion having a constant outer diameter in the direction along.

これによれば、素材がステアリング装置用シャフトの形状に近い形状にプレス加工されるため、切削加工の時間を短縮して製造コストを低減できる。また、絞り加工及びプレス加工により、中間軸部に加工硬化層が形成され、中間軸部の硬さは大径部の硬さよりも大きくなり、かつ軸方向に一定に形成される。   According to this, since the raw material is pressed into a shape close to the shape of the steering device shaft, the cutting time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced. Moreover, a work hardening layer is formed in the intermediate shaft portion by drawing and pressing, and the hardness of the intermediate shaft portion is larger than the hardness of the large diameter portion and is formed constant in the axial direction.

本発明の一態様に係るステアリング装置用シャフトの製造方法において、前記大径部と前記中間軸部との段差部を、前記加工硬化層を残しつつ軸方向に切削する工程を含む。これによれば、中間軸部と大径部との段差部が切削されるため、軸方向に沿って一定の硬さを有する第３シャフト部が形成される。このため、良好な衝撃エネルギ吸収が可能である。   The method for manufacturing a shaft for a steering device according to an aspect of the present invention includes a step of cutting the step portion between the large diameter portion and the intermediate shaft portion in the axial direction while leaving the work hardened layer. According to this, since the step portion between the intermediate shaft portion and the large diameter portion is cut, a third shaft portion having a certain hardness along the axial direction is formed. For this reason, good impact energy absorption is possible.

本発明の一態様に係る電動パワーステアリング装置は、上記のステアリング装置用シャフトと、前記第２シャフト部と連結され、電動モータから入力されるトルクにより回転する減速装置が取り付けられる出力シャフトと、前記出力シャフトと前記ステアリング装置用シャフトとを連結するトーションバーとを備える。   An electric power steering device according to an aspect of the present invention includes the above-described steering device shaft, an output shaft that is connected to the second shaft portion and that is attached with a reduction gear that is rotated by torque input from an electric motor, A torsion bar connecting the output shaft and the steering device shaft;

これによれば、電動パワーステアリング装置の部材の数が低減されるので製造コストを低減することができる。また、基準トルク以上の大きさのトルクが付加された場合であっても、第３シャフト部は捩じりにより塑性変形するため、第３シャフト部により衝撃エネルギが吸収される。したがって良好な衝撃エネルギ吸収が可能である。   According to this, since the number of members of the electric power steering device is reduced, the manufacturing cost can be reduced. Even when a torque larger than the reference torque is applied, the third shaft portion is plastically deformed by torsion, so that the impact energy is absorbed by the third shaft portion. Therefore, good impact energy absorption is possible.

本発明によれば、部材の数を低減するとともに、トルク伝達の信頼性の向上が可能である。   According to the present invention, the number of members can be reduced and the reliability of torque transmission can be improved.

図１は、第１の実施形態に係るステアリングシャフトを含む電動パワーステアリング装置の一例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an electric power steering apparatus including a steering shaft according to the first embodiment. 図２は、第１の実施形態に係るステアリングシャフトを含む電動パワーステアリング装置を模式的に示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the electric power steering apparatus including the steering shaft according to the first embodiment. 図３は、第１の実施形態に係るステアリングシャフトの側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view of the steering shaft according to the first embodiment. 図４は、第１の実施形態に係るトルクセンサシャフトの側面図である。FIG. 4 is a side view of the torque sensor shaft according to the first embodiment. 図５は、トルクセンサシャフトの製造工程を説明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing process of the torque sensor shaft. 図６は、大径部と中間軸部との段差部の切削加工を説明するための模式断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the cutting of the step portion between the large diameter portion and the intermediate shaft portion. 図７は、第２の実施形態に係るトルクセンサシャフトの側面図である。FIG. 7 is a side view of the torque sensor shaft according to the second embodiment. 図８は、第２の実施形態に係るトルクセンサシャフトの製造工程において、大径部と中間軸部との段差部の切削加工を説明するための模式断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the cutting process of the step portion between the large diameter portion and the intermediate shaft portion in the manufacturing process of the torque sensor shaft according to the second embodiment. 図９は、実施例に係るトルクセンサシャフトの、入力トルクとねじれ角度との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the input torque and the twist angle of the torque sensor shaft according to the example. 図１０は、比較例に係るトルクセンサシャフトの、大径部と中間軸部との段差部の切削加工を説明するための模式断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining cutting of a step portion between a large diameter portion and an intermediate shaft portion of a torque sensor shaft according to a comparative example. 図１１は、第３実施形態に係るインターミディエイトシャフトの模式断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an intermediate shaft according to the third embodiment. 図１２は、インターミディエイトシャフトのヨークを軸方向から見たときの側面図である。FIG. 12 is a side view of the intermediate shaft when the yoke is viewed from the axial direction. 図１３は、第３実施形態に係るアッパーシャフトの製造工程において、大径部と中間軸部との段差部の切削加工を説明するための模式断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining the cutting process of the step portion between the large diameter portion and the intermediate shaft portion in the manufacturing process of the upper shaft according to the third embodiment.

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るステアリングシャフトを含む電動パワーステアリング装置の一例を示す構成図である。図２は、第１の実施形態に係るステアリングシャフトを含む電動パワーステアリング装置を模式的に示す説明図である。図１及び図２を参照して電動パワーステアリング装置の概要を説明する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an electric power steering apparatus including a steering shaft according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the electric power steering apparatus including the steering shaft according to the first embodiment. An outline of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

電動パワーステアリング装置１００は、運転者（操作者）から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール２１と、ステアリングシャフト２２と、トルクセンサ２４と、電動アシスト装置２５と、ユニバーサルジョイント２６と、インターミディエイトシャフト２７と、ユニバーサルジョイント２８と、ステアリングギア機構２９と、タイロッド３０とを備える。電動パワーステアリング装置１００は、電動アシスト装置２５の少なくとも一部が、後述するステアリングコラム４１に支持され、ステアリングシャフト２２にアシスト力が付与されるコラムアシスト方式である。   The electric power steering device 100 includes a steering wheel 21, a steering shaft 22, a torque sensor 24, an electric assist device 25, a universal joint 26, and an intermediate in the order in which the force given by the driver (operator) is transmitted. A shaft 27, a universal joint 28, a steering gear mechanism 29, and a tie rod 30 are provided. The electric power steering device 100 is a column assist system in which at least a part of the electric assist device 25 is supported by a steering column 41 described later and an assist force is applied to the steering shaft 22.

図１に示すように、ステアリングシャフト２２は、入力シャフト２２Ａと、出力シャフト２２Ｂと、入力シャフト２２Ａと出力シャフト２２Ｂとの間に配置されるトルクセンサシャフト２３とを含む。入力シャフト２２Ａの一方の端部がステアリングホイール２１に接続され、他方の端部がトルクセンサシャフト２３に接続される。トルクセンサシャフト２３は、トルクセンサ２４を介して出力シャフト２２Ｂの一方の端部に接続される。ステアリングシャフト２２は、ステアリングホイール２１に付与された操舵力により回転する。   As shown in FIG. 1, the steering shaft 22 includes an input shaft 22A, an output shaft 22B, and a torque sensor shaft 23 arranged between the input shaft 22A and the output shaft 22B. One end of the input shaft 22 </ b> A is connected to the steering wheel 21, and the other end is connected to the torque sensor shaft 23. The torque sensor shaft 23 is connected to one end of the output shaft 22B via the torque sensor 24. The steering shaft 22 is rotated by a steering force applied to the steering wheel 21.

トルクセンサ２４は、ステアリングシャフト２２の操舵トルクＴを検出する。トルクセンサ２４は、ＥＣＵ１０に接続され、検出された操舵トルクＴの情報をＥＣＵ１０に出力する。   The torque sensor 24 detects the steering torque T of the steering shaft 22. The torque sensor 24 is connected to the ECU 10 and outputs information on the detected steering torque T to the ECU 10.

電動アシスト装置２５は、電動モータ３１と、減速装置３２とを有する。電動モータ３１は、運転者の操舵をアシストするための補助操舵トルクを発生させる電動機である。電動モータ３１は、ブラシレスモータでもよいし、ブラシ及びコンミテータを有するモータでも良い。電動モータ３１は減速装置３２に接続され、補助操舵トルクが減速装置３２に出力される。減速装置３２は出力シャフト２２Ｂに接続される。電動モータ３１から入力される補助操舵トルクにより減速装置３２が回転して、出力シャフト２２Ｂにトルクが伝達される。   The electric assist device 25 includes an electric motor 31 and a speed reduction device 32. The electric motor 31 is an electric motor that generates auxiliary steering torque for assisting the driver's steering. The electric motor 31 may be a brushless motor or a motor having a brush and a commutator. The electric motor 31 is connected to the speed reducer 32, and auxiliary steering torque is output to the speed reducer 32. The speed reducer 32 is connected to the output shaft 22B. The reduction gear 32 is rotated by the auxiliary steering torque input from the electric motor 31, and torque is transmitted to the output shaft 22B.

インターミディエイトシャフト２７は、アッパーシャフト２７Ａと、ロアシャフト２７Ｂとを含む。アッパーシャフト２７Ａは、ユニバーサルジョイント２６を介して出力シャフト２２Ｂに接続される。一方、ロアシャフト２７Ｂは、ユニバーサルジョイント２８を介してステアリングギア機構２９のピニオンシャフト２９Ａに接続される。アッパーシャフト２７Ａとロアシャフト２７Ｂとは、スプライン結合されているので、出力シャフト２２Ｂのトルクを伝達するとともに、中心軸と平行な方向に相対移動可能になっている。アッパーシャフト２７Ａとロアシャフト２７Ｂとが軸方向に相対移動することで、インターミディエイトシャフト２７が伸縮する。   The intermediate shaft 27 includes an upper shaft 27A and a lower shaft 27B. The upper shaft 27A is connected to the output shaft 22B via the universal joint 26. On the other hand, the lower shaft 27 </ b> B is connected to the pinion shaft 29 </ b> A of the steering gear mechanism 29 via the universal joint 28. Since the upper shaft 27A and the lower shaft 27B are spline-coupled, the torque of the output shaft 22B is transmitted and the relative movement is possible in a direction parallel to the central axis. The intermediate shaft 27 expands and contracts by the relative movement of the upper shaft 27A and the lower shaft 27B in the axial direction.

ステアリングギア機構２９は、ラックアンドピニオン機構を含み、ピニオンシャフト（インプットシャフト）２９Ａと、ピニオン２９Ｂと、ラック２９Ｃとを有する。ピニオンシャフト２９Ａは、一方の端部がインターミディエイトシャフト２７に接続され、他方の端部がピニオン２９Ｂに接続される。ラック２９Ｃは、ピニオン２９Ｂと噛み合う。ステアリングシャフト２２の回転運動は、インターミディエイトシャフト２７を介してステアリングギア機構２９に伝達される。この回転運動は、ラック２９Ｃにより直線運動に変換される。タイロッド３０は、ラック２９Ｃに接続される。   The steering gear mechanism 29 includes a rack and pinion mechanism, and includes a pinion shaft (input shaft) 29A, a pinion 29B, and a rack 29C. The pinion shaft 29A has one end connected to the intermediate shaft 27 and the other end connected to the pinion 29B. The rack 29C meshes with the pinion 29B. The rotational motion of the steering shaft 22 is transmitted to the steering gear mechanism 29 via the intermediate shaft 27. This rotational motion is converted into linear motion by the rack 29C. The tie rod 30 is connected to the rack 29C.

電動パワーステアリング装置１００が搭載される車両（図示しない）は、図１に示すＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０と、車速センサ１２と、電源装置１３と、イグニションスイッチ１４等を備える。電動パワーステアリング装置１００は、車両に備えられたＥＣＵ１０により制御される。電源装置１３は、例えば車載のバッテリ装置であり、ＥＣＵ１０に接続される。イグニションスイッチ１４がオンの状態になると、電源装置１３からＥＣＵ１０に電力が供給される。   A vehicle (not shown) on which the electric power steering device 100 is mounted includes an ECU (Electronic Control Unit) 10 shown in FIG. 1, a vehicle speed sensor 12, a power supply device 13, an ignition switch 14, and the like. The electric power steering device 100 is controlled by an ECU 10 provided in the vehicle. The power supply device 13 is an in-vehicle battery device, for example, and is connected to the ECU 10. When the ignition switch 14 is turned on, electric power is supplied from the power supply device 13 to the ECU 10.

車速センサ１２は、車両の走行速度を検出する。車速センサ１２は、ＥＣＵ１０に接続される。車速センサ１２により検出された車速信号Ｖは、ＥＣＵ１０に出力される。   The vehicle speed sensor 12 detects the traveling speed of the vehicle. The vehicle speed sensor 12 is connected to the ECU 10. A vehicle speed signal V detected by the vehicle speed sensor 12 is output to the ECU 10.

ＥＣＵ１０は、トルクセンサ２４から操舵トルクＴを取得し、車速センサ１２から車両の車速信号Ｖを取得する。ＥＣＵ１０は、操舵トルクＴと車速信号Ｖとに基づいて、アシスト指令の補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ１０は、算出された補助操舵指令値に基づいて、電動モータ３１に制御信号Ｘを出力する。また、ＥＣＵ１０は、電動モータ３１から誘起電圧の情報又はロータの回転情報を動作情報Ｙとして取得する。   The ECU 10 acquires the steering torque T from the torque sensor 24 and acquires the vehicle speed signal V of the vehicle from the vehicle speed sensor 12. The ECU 10 calculates an assist steering command value of the assist command based on the steering torque T and the vehicle speed signal V. The ECU 10 outputs a control signal X to the electric motor 31 based on the calculated auxiliary steering command value. Further, the ECU 10 acquires information on the induced voltage or rotor rotation information from the electric motor 31 as the operation information Y.

ステアリングホイール２１に入力された運転者の操舵力は、入力シャフト２２Ａを介して電動アシスト装置２５の減速装置３２に伝達される。この際、ＥＣＵ１０は、入力シャフト２２Ａに入力された操舵トルクＴをトルクセンサ２４から取得する。ＥＣＵ１０は、車速信号Ｖを車速センサ１２から取得する。そして、ＥＣＵ１０は、制御信号Ｘを出力して電動モータ３１の動作を制御する。電動モータ３１が作り出した補助操舵トルクは、減速装置３２に伝達される。そして減速装置３２は、補助操舵トルクを出力シャフト２２Ｂに与える。出力シャフト２２Ｂは、ステアリングホイール２１の操舵トルクに、電動モータ３１から伝達される補助操舵トルクを付与したトルクを出力する。このようにして、運転者のステアリングホイール２１の操舵が電動パワーステアリング装置１００によりアシストされる。   The driver's steering force input to the steering wheel 21 is transmitted to the speed reduction device 32 of the electric assist device 25 via the input shaft 22A. At this time, the ECU 10 acquires the steering torque T input to the input shaft 22A from the torque sensor 24. The ECU 10 acquires the vehicle speed signal V from the vehicle speed sensor 12. Then, the ECU 10 outputs a control signal X to control the operation of the electric motor 31. The auxiliary steering torque created by the electric motor 31 is transmitted to the speed reducer 32. Then, the reduction gear 32 gives auxiliary steering torque to the output shaft 22B. The output shaft 22 </ b> B outputs a torque obtained by adding an auxiliary steering torque transmitted from the electric motor 31 to the steering torque of the steering wheel 21. Thus, the steering of the driver's steering wheel 21 is assisted by the electric power steering device 100.

次に図３を参照してステアリングシャフト２２の構成について説明する。図３は、第１の実施形態に係るステアリングシャフトの側断面図である。なお図３において、ステアリングシャフト２２の中心軸ＡＸに沿った方向のうち、インターミディエイトシャフト２７（図１参照）に向かう方向をＸ１方向とし、ステアリングホイール２１（図１参照）に向かう方向をＸ２方向とする。   Next, the configuration of the steering shaft 22 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a side sectional view of the steering shaft according to the first embodiment. In FIG. 3, among the directions along the central axis AX of the steering shaft 22, the direction toward the intermediate shaft 27 (see FIG. 1) is the X1 direction, and the direction toward the steering wheel 21 (see FIG. 1) is the X2 direction. And

電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングシャフト２２と、筒状の部材であるステアリングコラム４１と、ステアリングコラム４１よりもＸ１方向側に配置されたハウジング４５と、トーションバー２２Ｃとを含む。ステアリングコラム４１は、クランプ機構により車体取付ブラケット４８に固定されるとともに、車体取付ブラケット４８を介して車体に取り付けられる。   The electric power steering apparatus 100 includes a steering shaft 22, a steering column 41 that is a cylindrical member, a housing 45 that is disposed on the X1 direction side of the steering column 41, and a torsion bar 22C. The steering column 41 is fixed to the vehicle body mounting bracket 48 by a clamp mechanism and is attached to the vehicle body via the vehicle body mounting bracket 48.

ステアリングシャフト２２の少なくとも一部は、ステアリングコラム４１の内側に配置される。本実施形態では、入力シャフト２２Ａと、トルクセンサシャフト２３の一部がステアリングコラム４１の内側に配置される。トルクセンサシャフト２３のＸ１方向側の部分と、出力シャフト２２Ｂは、ステアリングコラム４１よりもＸ１方向側に延びている。ステアリングコラム４１の内周面に軸受４０Ａが設けられている。軸受４０Ａは、入力シャフト２２Ａを回転可能に支持している。軸受４０Ａは、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支持可能な転がり軸受を用いることができる。   At least a part of the steering shaft 22 is disposed inside the steering column 41. In the present embodiment, the input shaft 22 </ b> A and a part of the torque sensor shaft 23 are disposed inside the steering column 41. A portion of the torque sensor shaft 23 on the X1 direction side and the output shaft 22B extend further to the X1 direction side than the steering column 41. A bearing 40 </ b> A is provided on the inner peripheral surface of the steering column 41. The bearing 40A rotatably supports the input shaft 22A. As the bearing 40A, a rolling bearing capable of supporting a radial load and a thrust load can be used.

トルクセンサシャフト２３は、第１シャフト部２３Ａと、第２シャフト部２３Ｂと、第３シャフト部２３Ｃとを有する。第１シャフト部２３Ａは、外周に雄スプライン４３が設けられている。雄スプライン４３は入力シャフト２２Ａの内周に設けられた雌スプライン４２と噛み合あって、入力シャフト２２Ａに付与されたトルクが第１シャフト部２３Ａに伝達される。また、第１シャフト部２３Ａは、入力シャフト２２Ａに対して軸方向に相対移動可能となっている。第２シャフト部２３Ｂは、出力シャフト２２Ｂと噛み合う。   The torque sensor shaft 23 includes a first shaft portion 23A, a second shaft portion 23B, and a third shaft portion 23C. The first shaft portion 23A is provided with a male spline 43 on the outer periphery. The male spline 43 meshes with a female spline 42 provided on the inner periphery of the input shaft 22A, and torque applied to the input shaft 22A is transmitted to the first shaft portion 23A. Further, the first shaft portion 23A is movable relative to the input shaft 22A in the axial direction. The second shaft portion 23B meshes with the output shaft 22B.

第３シャフト部２３Ｃは、第１シャフト部２３Ａ及び第２シャフト部２３Ｂと同軸に中心軸ＡＸに沿った方向に延びており、第１シャフト部２３Ａと第２シャフト部２３Ｂとを連結している。第３シャフト部２３Ｃは、第２シャフト部２３Ｂよりも小さい外径を有している。このような構成により、入力シャフト２２Ａに付与されたトルクが、トルクセンサシャフト２３を介して出力シャフト２２Ｂに伝達される。ここで、トルクセンサシャフト２３は、本発明における「ステアリング装置用シャフト」の一具体例に対応する。トルクセンサシャフト２３の詳細な構成については後述する。   The third shaft portion 23C extends in the direction along the central axis AX coaxially with the first shaft portion 23A and the second shaft portion 23B, and connects the first shaft portion 23A and the second shaft portion 23B. . The third shaft portion 23C has a smaller outer diameter than the second shaft portion 23B. With such a configuration, the torque applied to the input shaft 22A is transmitted to the output shaft 22B via the torque sensor shaft 23. Here, the torque sensor shaft 23 corresponds to a specific example of “steering device shaft” in the present invention. The detailed configuration of the torque sensor shaft 23 will be described later.

トーションバー２２Ｃは、出力シャフト２２Ｂとトルクセンサシャフト２３とを連結する。トルクセンサシャフト２３に入力された操舵トルクの大きさに応じてトーションバー２２Ｃにねじりモーメントが発生し、出力シャフト２２Ｂは、トルクセンサシャフト２３に対して相対的に回転方向に変位した状態で回転する。トルクセンサ２４は、トルクセンサシャフト２３と出力シャフト２２Ｂとの間の相対回転変位量に基づいて、操舵トルクを検出する。   The torsion bar 22C connects the output shaft 22B and the torque sensor shaft 23. A torsional moment is generated in the torsion bar 22C according to the magnitude of the steering torque input to the torque sensor shaft 23, and the output shaft 22B rotates in a state of being displaced relative to the torque sensor shaft 23 in the rotational direction. . The torque sensor 24 detects steering torque based on the amount of relative rotational displacement between the torque sensor shaft 23 and the output shaft 22B.

ハウジング４５は、ステアリングコラム４１よりもＸ１方向側において、出力シャフト２２Ｂ及び第２シャフト部２３Ｂの外周に配置されている。ハウジング４５は、高熱伝導性を有する材料で形成される。ハウジング４５は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、及びマグネシウム合金の少なくとも一つにより形成される。ハウジング４５は、例えばダイキャスト成型により製造される。   The housing 45 is disposed on the outer periphery of the output shaft 22B and the second shaft portion 23B on the X1 direction side of the steering column 41. The housing 45 is made of a material having high thermal conductivity. The housing 45 is formed of at least one of aluminum, aluminum alloy, magnesium, and magnesium alloy, for example. The housing 45 is manufactured by die casting, for example.

ハウジング４５は、第１ハウジング４５Ａと、第２ハウジング４５Ｂと、第３ハウジング４５Ｃとを含む。Ｘ２方向側からＸ１方向に向かって、第１ハウジング４５Ａ、第２ハウジング４５Ｂ、第３ハウジング４５Ｃの順に配置される。第１ハウジング４５Ａは筒状の部材である。第１ハウジング４５Ａの内側に第３シャフト部２３Ｃが配置される。第１ハウジング４５Ａは、Ｘ２方向の端部がステアリングコラム４１と重なって配置され、固定部材４６Ｂ、４６Ｃを介してステアリングコラム４１に固定される。また、第１ハウジング４５Ａは、固定部材４６Ａを介して第２ハウジング４５Ｂ及び第３ハウジング４５Ｃと固定される。なお、第１ハウジング４５Ａは、ステアリングコラム４１と一体に設けてもよい。また、第１ハウジング４５Ａ、第２ハウジング４５Ｂ及び第３ハウジング４５Ｃは一体に設けられてもよい。   The housing 45 includes a first housing 45A, a second housing 45B, and a third housing 45C. The first housing 45A, the second housing 45B, and the third housing 45C are arranged in this order from the X2 direction side toward the X1 direction. The first housing 45A is a cylindrical member. The third shaft portion 23C is disposed inside the first housing 45A. The first housing 45A is disposed with its end in the X2 direction overlapping the steering column 41, and is fixed to the steering column 41 via fixing members 46B and 46C. The first housing 45A is fixed to the second housing 45B and the third housing 45C via the fixing member 46A. The first housing 45A may be provided integrally with the steering column 41. Further, the first housing 45A, the second housing 45B, and the third housing 45C may be provided integrally.

第２ハウジング４５Ｂは、第３シャフト部２３Ｃ及び出力シャフト２２Ｂの外周に設けられる。第１ハウジング４５Ａと第２ハウジング４５Ｂとで囲まれる内部空間に、上述したトルクセンサ２４が配置される。第３ハウジング４５Ｃは、出力シャフト２２Ｂの外周に設けられる。第２ハウジング４５Ｂと第３ハウジング４５Ｃとで囲まれる内部空間に、上述した減速装置３２のウォームホイール３２Ａが設けられる。ウォームホイール３２Ａは、ウォーム（図示は省略して示す）を介して電動モータ３１（図１参照）の出力軸に接続され、電動モータ３１の補助操舵トルクを出力シャフト２２Ｂに伝達する。   The second housing 45B is provided on the outer periphery of the third shaft portion 23C and the output shaft 22B. The torque sensor 24 described above is disposed in an internal space surrounded by the first housing 45A and the second housing 45B. The third housing 45C is provided on the outer periphery of the output shaft 22B. The worm wheel 32A of the reduction gear 32 described above is provided in an internal space surrounded by the second housing 45B and the third housing 45C. The worm wheel 32A is connected to the output shaft of the electric motor 31 (see FIG. 1) via a worm (not shown), and transmits the auxiliary steering torque of the electric motor 31 to the output shaft 22B.

第２ハウジング４５Ｂの内周面に軸受４０Ｂが設けられ、第３ハウジング４５Ｃの内周面に軸受４０Ｃが設けられる。軸受４０Ｂ及び軸受４０Ｃは、出力シャフト２２Ｂを回転可能に保持する。ハウジング４５は、第３ハウジング４５Ｃにチルト機構（図示しない）等が接続され、チルト軸ＢＸを中心に回転可能であってもよい。これにより、ステアリングシャフト２２の中心軸ＡＸの角度を変化させ、ステアリングホイール２１の上下方向の位置をクランプ機構によって調整可能とすることができる。   A bearing 40B is provided on the inner peripheral surface of the second housing 45B, and a bearing 40C is provided on the inner peripheral surface of the third housing 45C. The bearing 40B and the bearing 40C hold the output shaft 22B rotatably. The housing 45 may be connected to the third housing 45C with a tilt mechanism (not shown) or the like and rotatable about the tilt axis BX. Thereby, the angle of the central axis AX of the steering shaft 22 can be changed, and the vertical position of the steering wheel 21 can be adjusted by the clamp mechanism.

次に図４を参照してトルクセンサシャフト２３の構成について説明する。図４は、第１の実施形態に係るトルクセンサシャフトの側面図である。図４に示すように、トルクセンサシャフト２３は第１シャフト部２３Ａと、第２シャフト部２３Ｂと、第３シャフト部２３Ｃとを有する。   Next, the configuration of the torque sensor shaft 23 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a side view of the torque sensor shaft according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the torque sensor shaft 23 has a first shaft portion 23A, a second shaft portion 23B, and a third shaft portion 23C.

第１シャフト部２３Ａは、上述のように入力シャフト２２Ａと噛み合う雄スプライン４３が設けられている。第２シャフト部２３Ｂは、出力シャフト２２Ｂ側に配置される。第２シャフト部２３Ｂは、大径部５３、センサストッパ部５４及び円筒部５５を有する。円筒部５５は出力シャフト２２Ｂの第２円筒部２２Ｂｂ（図３参照）と軸受を介して嵌合されている。これにより、出力シャフト２２Ｂと第２シャフト部２３Ｂとの同心性が確保される。   The first shaft portion 23A is provided with a male spline 43 that meshes with the input shaft 22A as described above. The second shaft portion 23B is disposed on the output shaft 22B side. The second shaft portion 23B includes a large diameter portion 53, a sensor stopper portion 54, and a cylindrical portion 55. The cylindrical portion 55 is fitted to the second cylindrical portion 22Bb (see FIG. 3) of the output shaft 22B via a bearing. Thereby, concentricity between the output shaft 22B and the second shaft portion 23B is ensured.

センサストッパ部５４の外周面には、周方向に沿って複数の凹凸が形成されている。出力シャフト２２Ｂは、第２円筒部２２ＢｂよりもＸ２方向側に第１円筒部２２Ｂａ（図３参照）が設けられている。第１円筒部２２Ｂａの内周面には、周方向に沿って複数の凹凸が形成されている。センサストッパ部５４の凹凸と第１円筒部２２Ｂａの凹凸とが、周方向に隙間を有して係合する。図３に示すように出力シャフト２２Ｂとトルクセンサシャフト２３とは、トーションバー２２Ｃによって結合されている。トルクセンサシャフト２３に大きなトルクが入力されると、センサストッパ部５４の凹凸と第１円筒部２２Ｂａの凹凸とが当接して、大トルクが伝達可能となる。大径部５３は、センサストッパ部５４及び円筒部５５よりも大きい外径を有する。   A plurality of irregularities are formed on the outer peripheral surface of the sensor stopper 54 along the circumferential direction. The output shaft 22B is provided with a first cylindrical portion 22Ba (see FIG. 3) closer to the X2 direction than the second cylindrical portion 22Bb. A plurality of irregularities are formed along the circumferential direction on the inner circumferential surface of the first cylindrical portion 22Ba. The unevenness of the sensor stopper 54 and the unevenness of the first cylindrical portion 22Ba are engaged with a gap in the circumferential direction. As shown in FIG. 3, the output shaft 22B and the torque sensor shaft 23 are coupled by a torsion bar 22C. When a large torque is input to the torque sensor shaft 23, the unevenness of the sensor stopper 54 and the unevenness of the first cylindrical portion 22Ba come into contact with each other, so that a large torque can be transmitted. The large diameter portion 53 has a larger outer diameter than the sensor stopper portion 54 and the cylindrical portion 55.

第３シャフト部２３Ｃは、第１シャフト部２３Ａと第２シャフト部２３Ｂの間に設けられ、第１シャフト部２３Ａと第２シャフト部２３Ｂとを連結する。本実施形態では、第１シャフト部２３Ａ、第２シャフト部２３Ｂ及び第３シャフト部２３Ｃは一体に設けられており、第２シャフト部２３Ｂが出力シャフト２２Ｂに接続される。すなわち、従来トルクセンサシャフト２３と別体に設けられ、出力シャフトと噛み合うインプットシャフトの機能を、第２シャフト部２３Ｂが兼ねている。したがって、トルクセンサシャフト２３を構成する部材の数が低減される。また、各部材同士を結合するための工程が減少するため、製造コストの低減及びトルク伝達の信頼性の向上を図ることが可能である。   The third shaft portion 23C is provided between the first shaft portion 23A and the second shaft portion 23B, and connects the first shaft portion 23A and the second shaft portion 23B. In the present embodiment, the first shaft portion 23A, the second shaft portion 23B, and the third shaft portion 23C are integrally provided, and the second shaft portion 23B is connected to the output shaft 22B. That is, the second shaft portion 23B also functions as an input shaft that is provided separately from the conventional torque sensor shaft 23 and meshes with the output shaft. Therefore, the number of members constituting the torque sensor shaft 23 is reduced. In addition, since the number of steps for connecting the members decreases, it is possible to reduce the manufacturing cost and improve the reliability of torque transmission.

第３シャフト部２３Ｃは、直円柱状であり、軸方向に沿った方向において一定の外径Ｄ３を有する。また、第３シャフト部２３Ｃの外径Ｄ３は、第２シャフト部２３Ｂの大径部５３の外径Ｄ２よりも小さい。また、第３シャフト部２３Ｃの外径Ｄ３は、第１シャフト部２３Ａの外径Ｄ１よりも小さい。ここで、第１シャフト部２３Ａの外径Ｄ１は、雄スプライン４３の山部を円周方向に接続した円の外径とする。第２シャフト部２３Ｂの大径部５３の外径Ｄ２は、第２シャフト部２３Ｂと第３シャフト部２３Ｃとの段差部５２の近傍における大径部５３の外径とする。   The third shaft portion 23C has a right cylindrical shape and has a constant outer diameter D3 in the direction along the axial direction. Further, the outer diameter D3 of the third shaft portion 23C is smaller than the outer diameter D2 of the large diameter portion 53 of the second shaft portion 23B. Further, the outer diameter D3 of the third shaft portion 23C is smaller than the outer diameter D1 of the first shaft portion 23A. Here, the outer diameter D1 of the first shaft portion 23A is the outer diameter of a circle connecting the crests of the male spline 43 in the circumferential direction. The outer diameter D2 of the large diameter portion 53 of the second shaft portion 23B is the outer diameter of the large diameter portion 53 in the vicinity of the stepped portion 52 between the second shaft portion 23B and the third shaft portion 23C.

第３シャフト部２３Ｃは、後述する絞り加工及びプレス加工により形成された加工硬化層５１が、軸方向及び周方向においてほぼ全域に設けられている。一方、第２シャフト部２３Ｂは、加工硬化層５１が設けられていない。又は、第２シャフト部２３Ｂに加工硬化層５１が設けられている場合であっても、第２シャフト部２３Ｂの加工硬化層５１の硬さは第３シャフト部２３Ｃの硬さよりも小さい。第３シャフト部２３Ｃの硬さは、第３シャフト部２３Ｃと第１シャフト部２３Ａとの境界の近傍から、第３シャフト部２３Ｃと第２シャフト部２３Ｂとの境界の近傍まで、軸方向に沿った方向において一定であり、第２シャフト部２３Ｂの硬さよりも大きい。第２シャフト部２３Ｂと第３シャフト部２３Ｃとの段差部５２の近傍において、第３シャフト部２３Ｃの硬さは、第２シャフト部２３Ｂの硬さよりも大きくなっている。硬さは、各シャフト部の外周面について測定した値を示し、ビッカース硬さ試験やロックウェル硬さ試験等の方法で測定される値である。なお、本明細書において、「一定の外径」及び「一定の硬さ」とは、外径及び硬さが軸方向のいずれの箇所でも等しい値を示す場合に加え、例えば製造プロセス上の誤差等を含んでいてもよい。   The third shaft portion 23 </ b> C is provided with a work hardened layer 51 formed by drawing and pressing, which will be described later, in substantially the entire region in the axial direction and the circumferential direction. On the other hand, the work hardening layer 51 is not provided in the second shaft portion 23B. Or even if it is a case where the work hardening layer 51 is provided in the 2nd shaft part 23B, the hardness of the work hardening layer 51 of the 2nd shaft part 23B is smaller than the hardness of the 3rd shaft part 23C. The hardness of the third shaft portion 23C is along the axial direction from the vicinity of the boundary between the third shaft portion 23C and the first shaft portion 23A to the vicinity of the boundary between the third shaft portion 23C and the second shaft portion 23B. It is constant in the measured direction and is greater than the hardness of the second shaft portion 23B. In the vicinity of the step portion 52 between the second shaft portion 23B and the third shaft portion 23C, the hardness of the third shaft portion 23C is larger than the hardness of the second shaft portion 23B. Hardness shows the value measured about the outer peripheral surface of each shaft part, and is a value measured by methods, such as a Vickers hardness test and a Rockwell hardness test. In the present specification, the “constant outer diameter” and the “constant hardness” are not only the case where the outer diameter and the hardness are equal in any part in the axial direction, for example, errors in the manufacturing process. Etc. may be included.

このように、第３シャフト部２３Ｃの外径及び硬さが、軸方向に沿った方向において一定であるため、基準トルク以上の大きさのトルクが付加された場合であっても、第３シャフト部２３Ｃは捩じりにより塑性変形して衝撃エネルギを吸収する良好な衝撃エネルギ吸収が可能である。また、応力が集中する段差部５２の近傍において第３シャフト部２３Ｃの硬さが第２シャフト部２３Ｂの硬さよりも大きくなっているので、基準トルク以上のトルクが入力された場合であっても早期の破断を抑制することができる。   Thus, since the outer diameter and hardness of the third shaft portion 23C are constant in the direction along the axial direction, even if a torque larger than the reference torque is applied, the third shaft The portion 23C can absorb the impact energy satisfactorily by absorbing the impact energy by plastic deformation by twisting. Further, since the hardness of the third shaft portion 23C is larger than the hardness of the second shaft portion 23B in the vicinity of the step portion 52 where the stress is concentrated, even when a torque greater than the reference torque is input. Early breakage can be suppressed.

以上説明したように、本実施形態のトルクセンサシャフト２３は、ステアリングホイール２１側に取り付けられる入力シャフト２２Ａと噛み合う第１シャフト部２３Ａと、出力トルクを発生する出力シャフト２２Ｂと噛み合う第２シャフト部２３Ｂと、第１シャフト部２３Ａ及び第２シャフト部２３Ｂと一体に設けられ、第１シャフト部２３Ａと第２シャフト部２３Ｂとを連結する第３シャフト部２３Ｃとを有する。第３シャフト部２３Ｃの外径は、第２シャフト部２３Ｂの外径よりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定である。また、第３シャフト部２３Ｃの硬さは、第２シャフト部２３Ｂの硬さよりも大きく、且つ、軸方向に沿った方向において一定である。   As described above, the torque sensor shaft 23 of the present embodiment includes the first shaft portion 23A that meshes with the input shaft 22A attached to the steering wheel 21 side, and the second shaft portion 23B that meshes with the output shaft 22B that generates output torque. And a third shaft portion 23C that is provided integrally with the first shaft portion 23A and the second shaft portion 23B and connects the first shaft portion 23A and the second shaft portion 23B. The outer diameter of the third shaft portion 23C is smaller than the outer diameter of the second shaft portion 23B and is constant in the direction along the axial direction. The hardness of the third shaft portion 23C is greater than the hardness of the second shaft portion 23B and is constant in the direction along the axial direction.

これによれば、第１シャフト部２３Ａ、第２シャフト部２３Ｂ及び第３シャフト部２３Ｃが一体に設けられ、第２シャフト部２３Ｂが出力シャフト２２Ｂに接続されているため、部材の数が低減される。また、各部材同士の結合工程が減少するため、製造コストの低減及びトルク伝達の信頼性の向上を図ることが可能である。さらに、第３シャフト部２３Ｃの外径及び硬さが、軸方向に沿った方向において一定である。このため、基準トルク以上の大きさのトルクが付加された場合であっても、第３シャフト部２３Ｃは捩じりにより塑性変形するため、第３シャフト部２３Ｃにより衝撃エネルギが吸収される。したがって、良好な衝撃エネルギ吸収が可能であり、トルク伝達の信頼性の向上が可能である。   According to this, since the first shaft portion 23A, the second shaft portion 23B, and the third shaft portion 23C are integrally provided and the second shaft portion 23B is connected to the output shaft 22B, the number of members is reduced. The Further, since the number of steps for connecting the members decreases, it is possible to reduce the manufacturing cost and improve the reliability of torque transmission. Furthermore, the outer diameter and hardness of the third shaft portion 23C are constant in the direction along the axial direction. For this reason, even when a torque larger than the reference torque is applied, the third shaft portion 23C is plastically deformed by torsion, so that the impact energy is absorbed by the third shaft portion 23C. Therefore, good impact energy absorption is possible, and the reliability of torque transmission can be improved.

本実施形態のトルクセンサシャフト２３において、第３シャフト部２３Ｃと第２シャフト部２３Ｂとで段差部５２が形成されており、段差部５２の近傍における第３シャフト部２３Ｃの硬さは、段差部５２の近傍における第２シャフト部２３Ｂの硬さよりも大きい。これによれば、応力が集中する段差部５２の近傍において第３シャフト部２３Ｃの硬さが大きくなっているので、基準トルク以上のトルクが入力された場合であっても早期の破断を抑制することができる。   In the torque sensor shaft 23 of the present embodiment, the step portion 52 is formed by the third shaft portion 23C and the second shaft portion 23B, and the hardness of the third shaft portion 23C in the vicinity of the step portion 52 is the step portion. It is larger than the hardness of the second shaft portion 23B in the vicinity of 52. According to this, since the hardness of the third shaft portion 23C is increased in the vicinity of the stepped portion 52 where stress is concentrated, early breakage is suppressed even when a torque greater than the reference torque is input. be able to.

本実施形態のトルクセンサシャフト２３において、第２シャフト部２３Ｂは、出力シャフト２２Ｂと連結されるセンサストッパ部５４と、センサストッパ部５４と第３シャフト部２３Ｃとの間に設けられ、第３シャフト部２３Ｃよりも大きな外径を有する大径部５３とを含む。第３シャフト部２３Ｃの硬さは、大径部５３の硬さよりも大きい。これによれば、出力シャフト２２Ｂと連結されるセンサストッパ部５４よりも、大径部５３の外径を大きくすることが容易であり、第２シャフト部２３Ｂの外径を第３シャフト部２３Ｃの外径よりも大きくすることができる。出力シャフト２２Ｂの径が変更された場合であっても、センサストッパ部５４を変更するのみで、大径部５３の外径Ｄ２の変更を抑制できる。   In the torque sensor shaft 23 of the present embodiment, the second shaft portion 23B is provided between the sensor stopper portion 54 connected to the output shaft 22B, the sensor stopper portion 54, and the third shaft portion 23C, and the third shaft. A large-diameter portion 53 having an outer diameter larger than that of the portion 23C. The hardness of the third shaft portion 23 </ b> C is larger than the hardness of the large diameter portion 53. According to this, it is easier to increase the outer diameter of the large diameter portion 53 than the sensor stopper portion 54 connected to the output shaft 22B, and the outer diameter of the second shaft portion 23B is made smaller than that of the third shaft portion 23C. It can be larger than the outer diameter. Even if the diameter of the output shaft 22B is changed, the change of the outer diameter D2 of the large-diameter portion 53 can be suppressed only by changing the sensor stopper portion 54.

本実施形態の電動パワーステアリング装置１００は、トルクセンサシャフト２３と、第２シャフト部２３Ｂと連結され、電動モータ３１から入力されるトルクにより回転する減速装置３２が取り付けられる出力シャフト２２Ｂと、出力シャフト２２Ｂとトルクセンサシャフト２３とを連結するトーションバー２２Ｃとを備える。これによれば、電動パワーステアリング装置１００の部材の数が低減されるので製造コストを低減することができる。また、基準トルク以上の大きさのトルクが付加された場合であっても、第３シャフト部２３Ｃの捩じりにより塑性変形して衝撃エネルギを吸収する良好な衝撃エネルギ吸収が可能である。したがって、トルク伝達の信頼性の向上が可能である。   The electric power steering apparatus 100 of the present embodiment is connected to the torque sensor shaft 23 and the second shaft part 23B, and an output shaft 22B to which a reduction gear 32 that rotates by torque input from the electric motor 31 is attached, and an output shaft. 22C and a torsion bar 22C that connects the torque sensor shaft 23 to each other. According to this, since the number of members of the electric power steering apparatus 100 is reduced, the manufacturing cost can be reduced. Even when a torque larger than the reference torque is applied, good impact energy absorption is possible in which the third shaft portion 23C is plastically deformed and absorbs impact energy. Therefore, the reliability of torque transmission can be improved.

（製造方法）
図５は、トルクセンサシャフトの製造工程を説明するための説明図である。図６は、大径部と中間軸部との段差部の切削加工を説明するための模式断面図である。まず、図５（Ａ）に示すように、ブランク（素材軸）２００を用意する。ブランク２００は、例えば丸棒形状の金属素材である。次に、ブランク２００の絞り加工を行う（図５（Ｂ））。これにより、第１ブランク部２０１と、第１ブランク部２０１よりも小さい外径の第２ブランク部２０２とを含むブランク２００Ａが形成される。第２ブランク部２０２の径は、絞り加工前のブランク２００の径に対し、２０％以上、３０％以下程度小さくなる。これにより、第２ブランク部２０２は加工硬化層５１が形成される。第１ブランク部２０１は、第２シャフト部２３Ｂが形成される予定の部分であり、第２ブランク部２０２は、第１シャフト部２３Ａ及び第３シャフト部２３Ｃが形成される予定の部分である。ブランク２００Ａは、絞り加工前のブランク２００に対して、径が小さく絞られ、軸方向の長さが長くなっている。 (Production method)
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing process of the torque sensor shaft. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the cutting of the step portion between the large diameter portion and the intermediate shaft portion. First, as shown in FIG. 5A, a blank (material axis) 200 is prepared. The blank 200 is, for example, a metal material having a round bar shape. Next, the blank 200 is drawn (FIG. 5B). Thereby, the blank 200 </ b> A including the first blank portion 201 and the second blank portion 202 having an outer diameter smaller than that of the first blank portion 201 is formed. The diameter of the second blank portion 202 is about 20% to 30% smaller than the diameter of the blank 200 before drawing. Thereby, the work hardening layer 51 is formed in the second blank portion 202. The first blank portion 201 is a portion where the second shaft portion 23B is to be formed, and the second blank portion 202 is a portion where the first shaft portion 23A and the third shaft portion 23C are to be formed. The blank 200 </ b> A has a smaller diameter and a longer axial length than the blank 200 before drawing.

次に、ブランク２００Ａのプレス加工を行う（図５（Ｃ））。金型２１０Ａを、Ｘ２方向に沿ってブランク２００Ａの第１ブランク部２０１に押し込み、プレス加工を行う。その後、金型２１０Ｂを、Ｘ１方向に沿って第２ブランク部２０２に押し込み、プレス加工を行う。なお、第１ブランク部２０１のプレス加工と、第２ブランク部２０２のプレス加工とは、同じ工程で同時に行ってもよい。   Next, the blank 200A is pressed (FIG. 5C). The mold 210A is pushed into the first blank portion 201 of the blank 200A along the X2 direction, and press working is performed. Thereafter, the mold 210B is pushed into the second blank portion 202 along the X1 direction, and press working is performed. In addition, you may perform the press work of the 1st blank part 201 and the press work of the 2nd blank part 202 simultaneously in the same process.

プレス加工により、トルクセンサシャフト２３の形状に近い形状の鍛造品２００Ｂが形成される（図５（Ｄ））。鍛造品２００Ｂは、大径部２０１Ａ、ストッパ部２０１Ｂ、中間軸部２０２Ｂ及びスプライン軸部２０２Ａを有する。大径部２０１Ａは、第２シャフト部２３Ｂの大径部５３が形成される予定の部分である。ストッパ部２０１Ｂは、第２シャフト部２３Ｂのセンサストッパ部５４及び円筒部５５が形成される予定の部分である。中間軸部２０２Ｂは、第３シャフト部２３Ｃが形成される予定の部分である。スプライン軸部２０２Ａは、第１シャフト部２３Ａが形成される予定の部分である。なお、スプライン軸部２０２ＡのＸ２方向の端部には、機械加工用の基準軸となる凹部２０８が形成される。   A forged product 200B having a shape close to the shape of the torque sensor shaft 23 is formed by the press working (FIG. 5D). The forged product 200B includes a large-diameter portion 201A, a stopper portion 201B, an intermediate shaft portion 202B, and a spline shaft portion 202A. The large diameter portion 201A is a portion where the large diameter portion 53 of the second shaft portion 23B is to be formed. The stopper portion 201B is a portion where the sensor stopper portion 54 and the cylindrical portion 55 of the second shaft portion 23B are to be formed. The intermediate shaft portion 202B is a portion where the third shaft portion 23C is to be formed. The spline shaft portion 202A is a portion where the first shaft portion 23A is to be formed. A recess 208 serving as a reference axis for machining is formed at the end of the spline shaft 202A in the X2 direction.

中間軸部２０２Ｂは、上述の絞り加工及びプレス加工により、加工硬化層５１が形成される。一方、大径部２０１Ａは、プレス加工による径方向の変形が少ない部分であり、加工硬化層５１は形成されない。若しくは、大径部２０１Ａに加工硬化層が形成された場合であっても、この加工硬化層の硬さは、加工硬化層５１に比べて小さい。   In the intermediate shaft portion 202B, the work hardened layer 51 is formed by the above-described drawing and pressing. On the other hand, the large-diameter portion 201A is a portion with little deformation in the radial direction due to press working, and the work hardened layer 51 is not formed. Alternatively, even if a work hardened layer is formed on the large diameter portion 201 </ b> A, the work hardened layer has a smaller hardness than the work hardened layer 51.

次に鍛造品２００Ｂの切削加工を行う（図５（Ｅ））。図５（Ｅ）は、切削加工後の外径形状を二点鎖線で示している。中間軸部２０２Ｂの外径に対して厚さｔ１だけ切削して、第１切削部２０４Ａの形状とする。切削加工を行う厚さｔ１は、切削加工前の中間軸部２０２Ｂの径に対し、１０％以上、２０％以下程度である。これにより、加工硬化層５１は、切削加工後の中間軸部２０２Ｂの径に対し６０％以上、７０％以下程度残ることとなる。中間軸部２０２Ｂと大径部２０１Ａとの段差部２０３は、Ｘ１方向に長さｔ２だけ切削され、第２切削部２０４Ｂの形状となる。つまり、切削により中間軸部２０２Ｂの軸方向の長さは、切削した長さｔ２の分長くなり、大径部２０１Ａの軸方向の長さは、少なくとも切削した長さｔ２の分短くなる。   Next, the forged product 200B is cut (FIG. 5E). FIG. 5E shows the outer diameter shape after cutting by a two-dot chain line. A thickness t1 is cut with respect to the outer diameter of the intermediate shaft portion 202B to obtain the shape of the first cutting portion 204A. The thickness t1 at which the cutting process is performed is approximately 10% or more and 20% or less with respect to the diameter of the intermediate shaft portion 202B before the cutting process. Thereby, the work hardening layer 51 remains about 60% or more and 70% or less with respect to the diameter of the intermediate shaft portion 202B after the cutting. The step portion 203 between the intermediate shaft portion 202B and the large diameter portion 201A is cut by the length t2 in the X1 direction, and becomes the shape of the second cutting portion 204B. That is, the axial length of the intermediate shaft portion 202B is increased by the cut length t2, and the axial length of the large diameter portion 201A is shortened by at least the cut length t2.

図６に示すように、鍛造品２００Ｂの加工硬化層５１は、中間軸部２０２Ｂと大径部２０１Ａとの段差部２０３よりもＸ１方向側の領域まで形成されている。なお、図６では、プレス加工後の鍛造品２００Ｂを二点鎖線で示し、切削加工後の第２シャフト部２３Ｂ及び第３シャフト部２３Ｃを実線で示す。また、図６では、加工硬化層５１が形成される領域に斜線を付して示す。段差部２０３を長さｔ２だけＸ１方向に切削することにより、トルクセンサシャフト２３の第３シャフト部２３Ｃに加工硬化層５１が形成され、大径部５３に加工硬化層５１が残らないように形成される。これにより、第２シャフト部２３Ｂと第３シャフト部２３Ｃとの段差部５２の近傍において、第３シャフト部２３Ｃに加工硬化層５１が形成される。   As shown in FIG. 6, the work hardening layer 51 of the forged product 200B is formed up to the region on the X1 direction side from the stepped portion 203 between the intermediate shaft portion 202B and the large diameter portion 201A. In FIG. 6, the forged product 200 </ b> B after press working is indicated by a two-dot chain line, and the second shaft portion 23 </ b> B and the third shaft portion 23 </ b> C after cutting are indicated by solid lines. Moreover, in FIG. 6, the area | region where the work hardening layer 51 is formed is shown with a diagonal line. By cutting the step portion 203 in the X1 direction by the length t2, the work hardened layer 51 is formed on the third shaft portion 23C of the torque sensor shaft 23, and the work hardened layer 51 is not left on the large diameter portion 53. Is done. Thereby, the work hardening layer 51 is formed in the 3rd shaft part 23C in the vicinity of the level | step-difference part 52 of the 2nd shaft part 23B and the 3rd shaft part 23C.

図５（Ｅ）に示すように、大径部２０１Ａ及びストッパ部２０１Ｂは、第３切削部２０４Ｃ、第４切削部２０４Ｄ、第５切削部２０４Ｅの形状に切削加工される。ストッパ部２０１Ｂは、円筒部５５及びセンサストッパ部５４に加工され、大径部２０１Ａは、大径部５３の形状に加工される。大径部５３は、センサストッパ部５４に接する第１部分５３ａと、第１部分５３ａよりも大きい径の第２部分５３ｂと、第２部分５３ｂと第３シャフト部２３Ｃとを連結する第３部分５３ｃとを含む。このようにして、図５（Ｆ）に示すトルクセンサシャフト２３が製造される。   As shown in FIG. 5E, the large diameter portion 201A and the stopper portion 201B are cut into the shapes of the third cutting portion 204C, the fourth cutting portion 204D, and the fifth cutting portion 204E. The stopper part 201B is processed into the cylindrical part 55 and the sensor stopper part 54, and the large diameter part 201A is processed into the shape of the large diameter part 53. The large-diameter portion 53 includes a first portion 53a that is in contact with the sensor stopper portion 54, a second portion 53b having a larger diameter than the first portion 53a, and a third portion that connects the second portion 53b and the third shaft portion 23C. 53c. In this way, the torque sensor shaft 23 shown in FIG. 5 (F) is manufactured.

以上説明したように、本実施形態のトルクセンサシャフト２３の製造方法は、ブランク２００を軸方向に金型２１０Ａ、２１０Ｂにプレスで押し込むことにより、スプライン溝が設けられたスプライン軸部２０２Ａと、スプライン軸部２０２Ａと反対側の端部に形成された大径部２０１Ａと、スプライン軸部２０２Ａと大径部２０１Ａとの間に設けられ、大径部２０１Ａよりも小さい外径を有し、軸方向に沿った方向に一定の外径を有する中間軸部２０２Ｂと、を一体に形成する工程を有する。   As described above, the method of manufacturing the torque sensor shaft 23 according to the present embodiment includes the spline shaft portion 202A provided with the spline grooves by pressing the blank 200 into the molds 210A and 210B in the axial direction, and the spline. A large diameter portion 201A formed at the end opposite to the shaft portion 202A, and between the spline shaft portion 202A and the large diameter portion 201A, has an outer diameter smaller than the large diameter portion 201A, and is axially And an intermediate shaft portion 202B having a constant outer diameter in a direction along the direction.

これによれば、ブランク２００がトルクセンサシャフト２３の形状に近い形状にプレス加工されるため、切削加工の時間を短縮して製造コストを低減できる。また、ブランク２００を絞り加工及びプレス加工することにより、中間軸部２０２Ｂに加工硬化層５１が形成される。これにより、中間軸部２０２Ｂの硬さは、大径部２０１Ａの硬さよりも大きくなり、かつ軸方向に一定に形成される。   According to this, since the blank 200 is pressed into a shape close to the shape of the torque sensor shaft 23, the cutting time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced. Moreover, the work hardening layer 51 is formed in the intermediate | middle shaft part 202B by drawing and pressing the blank 200. FIG. Thereby, the hardness of the intermediate shaft portion 202B is larger than the hardness of the large diameter portion 201A and is formed constant in the axial direction.

本実施形態のトルクセンサシャフト２３の製造方法は、大径部２０１Ａと中間軸部２０２Ｂとの段差部２０３を、軸方向に切削する工程を含む。これによれば、中間軸部２０２Ｂと大径部２０１Ａとの段差部２０３が切削されるため、軸方向に沿って一定の硬さを有する第３シャフト部２３Ｃが形成される。このため、良好な衝撃エネルギ吸収が可能である。   The manufacturing method of the torque sensor shaft 23 of the present embodiment includes a step of cutting the step portion 203 between the large diameter portion 201A and the intermediate shaft portion 202B in the axial direction. According to this, since the step portion 203 between the intermediate shaft portion 202B and the large diameter portion 201A is cut, the third shaft portion 23C having a certain hardness along the axial direction is formed. For this reason, good impact energy absorption is possible.

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係るトルクセンサシャフトの側面図である。本実施形態のトルクセンサシャフト６３は、第１シャフト部６３Ａと、第２シャフト部６３Ｂと、第３シャフト部６３Ｃとを含む。第１シャフト部６３Ａ及び第２シャフト部６３Ｂの構成は、第１の実施形態と同様である。第２シャフト部６３Ｂは、大径部５３、センサストッパ部５４及び円筒部５５を有する。円筒部５５は出力シャフト２２Ｂの第２円筒部２２Ｂｂ（図３参照）と軸受を介して嵌合される。センサストッパ部５４は、第１円筒部２２Ｂａ（図３参照）の内周面と係合する。大径部５３は、センサストッパ部５４及び円筒部５５よりも大きい外径を有する。本実施形態では、第３シャフト部６３Ｃは、小径部６３Ｃａと中径部６３Ｃｂとを有する。 (Second Embodiment)
FIG. 7 is a side view of the torque sensor shaft according to the second embodiment. The torque sensor shaft 63 of the present embodiment includes a first shaft portion 63A, a second shaft portion 63B, and a third shaft portion 63C. The configurations of the first shaft portion 63A and the second shaft portion 63B are the same as those in the first embodiment. The second shaft portion 63B includes a large diameter portion 53, a sensor stopper portion 54, and a cylindrical portion 55. The cylindrical portion 55 is fitted to the second cylindrical portion 22Bb (see FIG. 3) of the output shaft 22B via a bearing. The sensor stopper portion 54 engages with the inner peripheral surface of the first cylindrical portion 22Ba (see FIG. 3). The large diameter portion 53 has a larger outer diameter than the sensor stopper portion 54 and the cylindrical portion 55. In the present embodiment, the third shaft portion 63C has a small diameter portion 63Ca and a medium diameter portion 63Cb.

図７に示すように、小径部６３Ｃａは第１シャフト部６３Ａに接続されている。中径部６３Ｃｂは、小径部６３Ｃａと第２シャフト部６３Ｂとを連結する。中径部６３Ｃｂの外径Ｄ６は、小径部６３Ｃａの外径Ｄ５よりも大きく、且つ、大径部５３の外径Ｄ７よりも小さい。小径部６３Ｃａの外径Ｄ５は、中径部６３Ｃｂの外径Ｄ６よりも小さく、第１シャフト部６３Ａの外径Ｄ４よりも小さい。小径部６３Ｃａの軸方向の長さは、中径部６３Ｃｂよりも長い。小径部６３Ｃａは加工硬化層７１が形成されており、小径部６３Ｃａの硬さは、大径部５３の硬さよりも大きく、且つ、小径部６３Ｃａと第１シャフト部６３Ａとの境界の近傍から、小径部６３Ｃａ中径部６３Ｃｂとの境界の近傍まで、軸方向に沿った方向において一定である。   As shown in FIG. 7, the small diameter portion 63Ca is connected to the first shaft portion 63A. The medium diameter portion 63Cb connects the small diameter portion 63Ca and the second shaft portion 63B. The outer diameter D6 of the medium diameter portion 63Cb is larger than the outer diameter D5 of the small diameter portion 63Ca and smaller than the outer diameter D7 of the large diameter portion 53. The outer diameter D5 of the small diameter portion 63Ca is smaller than the outer diameter D6 of the medium diameter portion 63Cb and smaller than the outer diameter D4 of the first shaft portion 63A. The axial length of the small diameter part 63Ca is longer than the medium diameter part 63Cb. The work hardening layer 71 is formed in the small diameter portion 63Ca, the hardness of the small diameter portion 63Ca is larger than the hardness of the large diameter portion 53, and from the vicinity of the boundary between the small diameter portion 63Ca and the first shaft portion 63A. It is constant in the direction along the axial direction up to the vicinity of the boundary with the small diameter portion 63Ca and the medium diameter portion 63Cb.

本実施形態において、小径部６３Ｃａは、外径が大径部５３及び中径部６３Ｃｂよりも小さいため、塑性変形し易くなっている。したがって、トルクセンサシャフト６３に基準トルク以上の大きさのトルクが付加された場合、第３シャフト部６３Ｃの小径部６３Ｃａが捩じりにより塑性変形して、衝撃エネルギを吸収する衝撃エネルギ吸収部として機能する。このため、第２シャフト部６３Ｂと第３シャフト部６３Ｃとの段差部７２への応力の集中が抑制され、早期の破断が抑制される。   In the present embodiment, the small-diameter portion 63Ca has an outer diameter smaller than that of the large-diameter portion 53 and the medium-diameter portion 63Cb, and thus is easily plastically deformed. Therefore, when a torque larger than the reference torque is applied to the torque sensor shaft 63, the small-diameter portion 63Ca of the third shaft portion 63C is plastically deformed by torsion and serves as an impact energy absorbing portion that absorbs impact energy. Function. For this reason, concentration of stress on the stepped portion 72 between the second shaft portion 63B and the third shaft portion 63C is suppressed, and early breakage is suppressed.

図８は、第２の実施形態に係るトルクセンサシャフトの製造工程において、大径部と中間軸部との段差部の切削加工を説明するための模式断面図である。図８は、プレス加工後の鍛造品２００Ｂの外径を二点鎖線で示し、切削加工後の第２シャフト部６３Ｂ及び第３シャフト部６３Ｃを実線で示している。また、図８は、加工硬化層７１が形成される領域に斜線を付して示す。トルクセンサシャフト６３の製造方法は、図５（Ａ）から図５（Ｄ）に示す工程と同様に、プレス加工により、鍛造品２００Ｂをトルクセンサシャフト６３の形状に近い形状に形成したのち、切削加工を行う。図８に示すように、加工硬化層７１は、中間軸部２０２Ｂに形成され、さらに、中間軸部２０２Ｂと大径部２０１Ａとの段差部２０３よりもＸ１方向の領域まで形成されている。図８では、加工硬化層７１が形成される領域に斜線を付して示す。中間軸部２０２Ｂを切削加工して小径部６３Ｃａを形成する。さらに、大径部２０１ＡのＸ２方向側の端部を切削加工することにより、小径部６３Ｃａと大径部５３との間に中径部６３Ｃｂを形成する。中径部６３ＣｂのＸ２方向の部分は、加工硬化層７１を含んでいてもよい。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the cutting process of the step portion between the large diameter portion and the intermediate shaft portion in the manufacturing process of the torque sensor shaft according to the second embodiment. FIG. 8 shows the outer diameter of the forged product 200B after press processing by a two-dot chain line, and shows the second shaft portion 63B and the third shaft portion 63C after cutting processing by solid lines. Further, FIG. 8 shows the region where the work hardened layer 71 is formed with hatching. The manufacturing method of the torque sensor shaft 63 is similar to the process shown in FIGS. 5A to 5D, in which the forged product 200B is formed into a shape close to the shape of the torque sensor shaft 63 by pressing, and then cut. Processing. As shown in FIG. 8, the work hardening layer 71 is formed on the intermediate shaft portion 202B, and is further formed in a region in the X1 direction from the step portion 203 between the intermediate shaft portion 202B and the large diameter portion 201A. In FIG. 8, the region where the work hardened layer 71 is formed is indicated by hatching. The intermediate shaft portion 202B is cut to form the small diameter portion 63Ca. Furthermore, the middle diameter portion 63Cb is formed between the small diameter portion 63Ca and the large diameter portion 53 by cutting the end portion on the X2 direction side of the large diameter portion 201A. A portion in the X2 direction of the medium diameter portion 63Cb may include a work hardened layer 71.

このような工程により、第２シャフト部６３Ｂと第３シャフト部６３Ｃとの段差部７２の近傍の中径部６３Ｃｂには、加工硬化層７１は残らない。加工硬化層７１は、小径部６３Ｃａの軸方向における全領域に形成され、小径部６３Ｃａは軸方向において一定の硬さを有する。また、小径部６３Ｃａの外径は、第２シャフト部６３Ｂ及び中径部６３Ｃｂの外径よりも小さく、且つ軸方向において一定となっている。このため、小径部６３Ｃａは、第２シャフト部６３Ｂ及び中径部６３Ｃｂよりも塑性変形しやすくなる。したがって、小径部６３Ｃａが衝撃エネルギを吸収する衝撃エネルギ吸収部として機能し、トルク伝達の信頼性の向上が可能である。   By such a process, the work hardening layer 71 does not remain in the middle diameter portion 63Cb in the vicinity of the stepped portion 72 between the second shaft portion 63B and the third shaft portion 63C. The work hardening layer 71 is formed in the entire region in the axial direction of the small diameter portion 63Ca, and the small diameter portion 63Ca has a certain hardness in the axial direction. Further, the outer diameter of the small diameter portion 63Ca is smaller than the outer diameters of the second shaft portion 63B and the medium diameter portion 63Cb and is constant in the axial direction. For this reason, the small diameter portion 63Ca is more easily plastically deformed than the second shaft portion 63B and the medium diameter portion 63Cb. Accordingly, the small diameter portion 63Ca functions as an impact energy absorbing portion that absorbs impact energy, and the reliability of torque transmission can be improved.

以上説明したように、本実施形態のトルクセンサシャフト６３は、ステアリングホイール２１側に取り付けられる入力シャフト２２Ａと噛み合う第１シャフト部６３Ａと、出力トルクを発生する出力シャフト２２Ｂと噛み合う第２シャフト部６３Ｂと、第１シャフト部６３Ａ及び第２シャフト部６３Ｂと一体に設けられ、第１シャフト部６３Ａと第２シャフト部６３Ｂとを連結する第３シャフト部６３Ｃとを有する。第３シャフト部６３Ｃは、第１シャフト部６３Ａ側に設けられた小径部６３Ｃａと、小径部６３Ｃａと第２シャフト部６３Ｂとを連結し、第２シャフト部６３Ｂよりも小さい外径を有する中径部６３Ｃｂと、を含み、小径部６３Ｃａの外径は、中径部６３Ｃｂの外径よりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であり、小径部６３Ｃａの硬さは、第２シャフト部６３Ｂの大径部５３の硬さよりも大きく、且つ、軸方向に沿った方向において一定である。   As described above, the torque sensor shaft 63 of the present embodiment includes the first shaft portion 63A that meshes with the input shaft 22A attached to the steering wheel 21 side, and the second shaft portion 63B that meshes with the output shaft 22B that generates output torque. And a third shaft portion 63C that is provided integrally with the first shaft portion 63A and the second shaft portion 63B and connects the first shaft portion 63A and the second shaft portion 63B. The third shaft portion 63C connects the small diameter portion 63Ca provided on the first shaft portion 63A side, the small diameter portion 63Ca, and the second shaft portion 63B, and has an intermediate diameter that is smaller than the second shaft portion 63B. The outer diameter of the small diameter portion 63Ca is smaller than the outer diameter of the medium diameter portion 63Cb and is constant in the direction along the axial direction. The hardness of the small diameter portion 63Ca is the second shaft. It is larger than the hardness of the large-diameter portion 53 of the portion 63B and is constant in the direction along the axial direction.

（実施例）
図９は、実施例に係るトルクセンサシャフトの、入力トルクとねじれ角度との関係を示すグラフである。図９に示す線Ｌ１は実施例１に係るトルクセンサシャフトを示し、線Ｌ２は実施例２に係るトルクセンサシャフトを示す。線Ｌ３は比較例に係るトルクセンサシャフトを示す。一点鎖線Ｒｅｆは、トルクセンサシャフトに入力される基準トルクを示す。基準トルクは、例えば４００（Ｎ×ｍ）である。 (Example)
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the input torque and the twist angle of the torque sensor shaft according to the example. A line L1 illustrated in FIG. 9 indicates the torque sensor shaft according to the first embodiment, and a line L2 indicates the torque sensor shaft according to the second embodiment. Line L3 shows the torque sensor shaft according to the comparative example. A one-dot chain line Ref indicates a reference torque input to the torque sensor shaft. The reference torque is 400 (N × m), for example.

実施例１のトルクセンサシャフトは、第１の実施形態に係るトルクセンサシャフト２３と同様の構成である。本実施例において、第２シャフト部２３Ｂの大径部５３のビッカース硬さ（Ｈｖ）は、１４０以上、１８０以下、例えば１６０であり、第３シャフト部２３Ｃのビッカース硬さ（Ｈｖ）は、２２０以上、２６０以下、例えば２４０である。なお、硬さは、各部の表面をビッカース硬さ試験（ＪＩＳ Ｚ ２２４４）により測定した。なお、硬さの測定は、ビッカース硬さ試験に限られず、ロックウェル硬さ試験（ＪＩＳ Ｚ ２２４５）等、他の方法であってもよい。   The torque sensor shaft of Example 1 has the same configuration as that of the torque sensor shaft 23 according to the first embodiment. In the present embodiment, the Vickers hardness (Hv) of the large-diameter portion 53 of the second shaft portion 23B is 140 or more and 180 or less, for example, 160, and the Vickers hardness (Hv) of the third shaft portion 23C is 220. Above, 260 or less, for example 240. In addition, hardness measured the surface of each part by the Vickers hardness test (JISZ2244). The measurement of hardness is not limited to the Vickers hardness test, and may be another method such as a Rockwell hardness test (JIS Z 2245).

実施例２のトルクセンサシャフトは、第２の実施形態に係るトルクセンサシャフト６３と同様の構成である。本実施例において、第２シャフト部６３Ｂの大径部５３のビッカース硬さ（Ｈｖ）は、１４０以上、１８０以下、例えば１６０であり、第３シャフト部６３Ｃの中径部６３Ｃｂのビッカース硬さ（Ｈｖ）は、１８０以上、２２０以下、例えば２００であり、第３シャフト部６３Ｃの小径部６３Ｃａのビッカース硬さ（Ｈｖ）は、２２０以上、２６０以下、例えば２４０である。   The torque sensor shaft of Example 2 has the same configuration as the torque sensor shaft 63 according to the second embodiment. In the present embodiment, the Vickers hardness (Hv) of the large-diameter portion 53 of the second shaft portion 63B is 140 or more and 180 or less, for example, 160, and the Vickers hardness of the medium-diameter portion 63Cb of the third shaft portion 63C ( Hv) is 180 or more and 220 or less, for example, 200, and the Vickers hardness (Hv) of the small diameter portion 63Ca of the third shaft portion 63C is 220 or more and 260 or less, for example, 240.

図１０は、比較例に係るトルクセンサシャフトの、大径部と中間軸部との段差部の切削加工を説明するための模式断面図である。図１０は、プレス加工後の鍛造品２００Ｂの外径を二点鎖線で示し、切削加工後の第２シャフト部２２３Ｂ及び第３シャフト部２２３Ｃを実線で示している。また、図１０は、加工硬化層２５１が形成される領域に斜線を付して示す。比較例のトルクセンサシャフト２２３は、第２シャフト部２２３Ｂと第３シャフト部２２３Ｃの段差部２５２の近傍に加工硬化層２５１が設けられていない。第３シャフト部２２３Ｃの加工硬化層２５１が設けられている部分の外径は、加工硬化層２５１が設けられていない部分２２３Ｘの外径と等しい。比較例のトルクセンサシャフト２２３は、鍛造品２００Ｂの切削加工において、中間軸部２０２Ｂと大径部２０１Ａとの段差部２０３からＸ１方向に長さｔ３だけ切削されている。この切削加工の長さｔ３は、図６に示す長さｔ２に対して例えば２倍程度である。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining cutting of a step portion between a large diameter portion and an intermediate shaft portion of a torque sensor shaft according to a comparative example. FIG. 10 shows the outer diameter of the forged product 200B after pressing by a two-dot chain line, and shows the second shaft portion 223B and the third shaft portion 223C after cutting by solid lines. FIG. 10 shows the region where the work hardened layer 251 is formed with hatching. In the torque sensor shaft 223 of the comparative example, the work hardening layer 251 is not provided in the vicinity of the stepped portion 252 of the second shaft portion 223B and the third shaft portion 223C. The outer diameter of the portion where the work hardening layer 251 of the third shaft portion 223C is provided is equal to the outer diameter of the portion 223X where the work hardening layer 251 is not provided. The torque sensor shaft 223 of the comparative example is cut by the length t3 in the X1 direction from the step portion 203 between the intermediate shaft portion 202B and the large diameter portion 201A in the cutting of the forged product 200B. This cutting length t3 is, for example, about twice as long as the length t2 shown in FIG.

比較例において第２シャフト部２２３Ｂの大径部２５３のビッカース硬さ（Ｈｖ）は、１４０以上、１８０以下、例えば１６０であり、第３シャフト部２２３Ｃの加工硬化層２５１が形成された部分のビッカース硬さ（Ｈｖ）は、２２０以上、２６０以下、例えば２４０である。また、第３シャフト部２２３Ｃの加工硬化層２５１が形成されていない部分２２３Ｘのビッカース硬さ（Ｈｖ）は、１８０以上、２２０以下、例えば２００である。   In the comparative example, the Vickers hardness (Hv) of the large-diameter portion 253 of the second shaft portion 223B is 140 or more and 180 or less, for example, 160, and the Vickers of the portion where the work hardening layer 251 of the third shaft portion 223C is formed. Hardness (Hv) is 220 or more and 260 or less, for example, 240. Further, the Vickers hardness (Hv) of the portion 223X where the work hardening layer 251 of the third shaft portion 223C is not formed is 180 or more and 220 or less, for example, 200.

図９に示すように比較例のトルクセンサシャフト２２３は、段差部２５２の近傍に加工硬化層２５１が形成されていないため、基準トルク以上のトルクが入力されると、段差部２５２に応力が集中して、第３シャフト部２２３Ｃが塑性変形してねじれる前に早期に破断する。   As shown in FIG. 9, the torque sensor shaft 223 of the comparative example has no work hardened layer 251 formed in the vicinity of the stepped portion 252, and therefore stress is concentrated on the stepped portion 252 when a torque exceeding the reference torque is input. Then, the third shaft portion 223C breaks early before being plastically deformed and twisted.

これに対し、実施例１のトルクセンサシャフト２３は、段差部５２の近傍に加工硬化層５１が形成されているので、比較例よりも大きな入力トルクが入力された場合でも破断せず、第３シャフト部２３Ｃは大きいねじれ角度まで塑性変形する。したがって、良好な衝撃エネルギ吸収が可能であり、トルク伝達の信頼性の向上が可能であることが示された。   On the other hand, the torque sensor shaft 23 according to the first embodiment has the work hardened layer 51 formed in the vicinity of the stepped portion 52. Therefore, even when an input torque larger than that of the comparative example is input, the torque sensor shaft 23 is not broken. The shaft portion 23C is plastically deformed to a large twist angle. Therefore, it was shown that good impact energy absorption is possible and the reliability of torque transmission can be improved.

実施例２のトルクセンサシャフト６３は、小径部６３Ｃａの外径が小さいので、実施例１及び比較例よりも最大トルクが小さい。しかし、小径部６３Ｃａが塑性変形しやすくなっているので、実施例１及び比較例よりも大きいねじれ角度まで塑性変形する。したがって、実施例２のトルクセンサシャフト６３においても、良好な衝撃エネルギ吸収が可能であり、トルク伝達の信頼性の向上が可能であることが示された。   The torque sensor shaft 63 of the second embodiment has a smaller maximum torque than that of the first and comparative examples because the outer diameter of the small diameter portion 63Ca is small. However, since the small diameter portion 63Ca is easily plastically deformed, it is plastically deformed to a twist angle larger than that of the first embodiment and the comparative example. Therefore, it was shown that the torque sensor shaft 63 of Example 2 can also absorb the impact energy satisfactorily and improve the reliability of torque transmission.

（第３の実施形態）
図１１は、第３実施形態に係るインターミディエイトシャフトの模式断面図である。図１２は、インターミディエイトシャフトのヨークを軸方向から見たときの側面図である。本実施形態のインターミディエイトシャフト２７は、アッパーシャフト２７Ａと、ロアシャフト２７Ｂとを含む。アッパーシャフト２７Ａは、ユニバーサルジョイント２６を介して出力シャフト２２Ｂ（図１参照）に接続される。一方、ロアシャフト２７Ｂは、ユニバーサルジョイント２８を介してステアリングギア機構２９のピニオンシャフト２９Ａ（図１参照）に接続される。ここで、アッパーシャフト２７Ａは、本発明における「ステアリング装置用シャフト」の一具体例に対応する。 (Third embodiment)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an intermediate shaft according to the third embodiment. FIG. 12 is a side view of the intermediate shaft when the yoke is viewed from the axial direction. The intermediate shaft 27 of the present embodiment includes an upper shaft 27A and a lower shaft 27B. The upper shaft 27A is connected to the output shaft 22B (see FIG. 1) via the universal joint 26. On the other hand, the lower shaft 27 </ b> B is connected to the pinion shaft 29 </ b> A (see FIG. 1) of the steering gear mechanism 29 via the universal joint 28. Here, the upper shaft 27 </ b> A corresponds to a specific example of “steering device shaft” in the present invention.

図１１に示すように、アッパーシャフト２７Ａは、ヨーク１２５と、シャフト部１３２と、スプライン軸部１３３とを有する。ヨーク１２５と、シャフト部１３２と、スプライン軸部１３３とは、一体に形成されている。ヨーク１２５は、ユニバーサルジョイント２６を介して出力シャフト２２Ｂに接続される。ユニバーサルジョイント２６は、ジョイントヨーク１３６とスパインダ１３８とを含む。ヨーク１２５は、２つのアーム部１２５ａ、１２５ｂと、基部１２５ｃとを含む。基部１２５ｃにアーム部１２５ａ、１２５ｂが接続される。アーム部１２５ａ、１２５ｂは、軸方向に平行な方向に延在するとともに、軸方向に交差する方向に対向して設けられる。図１２に示すように、基部１２５ｃは略矩形状であり、基部１２５ｃの対向する２辺のうち、一方の辺にアーム部１２５ａが設けられ、他方の辺にアーム部１２５ｂが設けられる。   As shown in FIG. 11, the upper shaft 27 </ b> A includes a yoke 125, a shaft portion 132, and a spline shaft portion 133. The yoke 125, the shaft portion 132, and the spline shaft portion 133 are integrally formed. The yoke 125 is connected to the output shaft 22B via the universal joint 26. The universal joint 26 includes a joint yoke 136 and a spider 138. The yoke 125 includes two arm portions 125a and 125b and a base portion 125c. The arm portions 125a and 125b are connected to the base portion 125c. The arm portions 125a and 125b extend in a direction parallel to the axial direction and are provided to face each other in a direction intersecting the axial direction. As shown in FIG. 12, the base 125c has a substantially rectangular shape, and the arm 125a is provided on one side of the two opposite sides of the base 125c, and the arm 125b is provided on the other side.

スプライン軸部１３３は、外周に雄スプライン１３５が設けられており、ロアシャフト２７Ｂのアウターチューブ１３０と噛み合う。シャフト部１３２は、ヨーク１２５とスプライン軸部１３３との間に配置され、ヨーク１２５とスプライン軸部１３３とを連結する。シャフト部１３２は、基部１２５ｃのアーム部１２５ａ、１２５ｂが接続された面と反対側に接続される。   The spline shaft portion 133 is provided with a male spline 135 on the outer periphery, and meshes with the outer tube 130 of the lower shaft 27B. The shaft portion 132 is disposed between the yoke 125 and the spline shaft portion 133 and connects the yoke 125 and the spline shaft portion 133. The shaft portion 132 is connected to the side opposite to the surface to which the arm portions 125a and 125b of the base portion 125c are connected.

ロアシャフト２７Ｂは、アウターチューブ１３０とヨーク１２１とを有する。ヨーク１２１はユニバーサルジョイント２８を介して、ピニオンシャフト２９Ａに接続される。ユニバーサルジョイント２８は、ジョイントヨーク１３７とスパインダ１３９とを含む。ユニバーサルジョイント２８の構成はこれに限定されない。アウターチューブ１３０は、中空の筒状の部材であり、ヨーク１２１に接続される。アウターチューブ１３０の内周に雌スプライン１３１が設けられており、スプライン軸部１３３の雄スプライン１３５とアウターチューブ１３０の雌スプライン１３１とが噛み合う。   The lower shaft 27 </ b> B includes an outer tube 130 and a yoke 121. The yoke 121 is connected to the pinion shaft 29A via the universal joint 28. The universal joint 28 includes a joint yoke 137 and a spider 139. The configuration of the universal joint 28 is not limited to this. The outer tube 130 is a hollow cylindrical member and is connected to the yoke 121. A female spline 131 is provided on the inner periphery of the outer tube 130, and the male spline 135 of the spline shaft portion 133 and the female spline 131 of the outer tube 130 are engaged with each other.

このような構成により、アッパーシャフト２７Ａとロアシャフト２７Ｂとがスプライン結合されているので、インターミディエイトシャフト２７は、出力シャフト２２Ｂのトルクを伝達するとともに、軸方向と平行な方向に相対移動可能になっている。アッパーシャフト２７Ａとロアシャフト２７Ｂとが軸方向に相対移動することで、インターミディエイトシャフト２７が伸縮する。   With such a configuration, since the upper shaft 27A and the lower shaft 27B are spline-coupled, the intermediate shaft 27 transmits the torque of the output shaft 22B and is relatively movable in a direction parallel to the axial direction. ing. The intermediate shaft 27 expands and contracts by the relative movement of the upper shaft 27A and the lower shaft 27B in the axial direction.

本実施形態のアッパーシャフト２７Ａは、ヨーク１２５、スプライン軸部１３３及びシャフト部１３２が一体に設けられているため、例えば溶接等によりヨーク１２５とシャフト部１３２とを結合する工程を省くことができ、製造コストを低減できる。   In the upper shaft 27A of the present embodiment, since the yoke 125, the spline shaft portion 133, and the shaft portion 132 are integrally provided, a step of joining the yoke 125 and the shaft portion 132 by, for example, welding can be omitted. Manufacturing cost can be reduced.

シャフト部１３２の外径は、軸方向と交差する方向におけるヨーク１２５の大きさよりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定である。シャフト部１３２の外径は、基部１２５ｃの少なくとも１辺の長さよりも小さい。具体的には、シャフト部１３２の外径は、図１２に示す基部１２５ｃのアーム部１２５ａ、１２５ｂが設けられた２つの辺同士の間隔よりも小さい。さらに、シャフト部１３２の硬さは、ヨーク１２５の硬さよりも大きく、且つ、シャフト部１３２とスプライン軸部１３３との境界の近傍から、シャフト部１３２とヨーク１２５との境界の近傍まで、軸方向に沿った方向において一定である。このため、基準トルク以上の大きさのトルクが付加された場合であっても、シャフト部１３２は捩じりにより塑性変形するため、シャフト部１３２により衝撃エネルギが吸収される。したがって、アッパーシャフト２７Ａは良好な衝撃エネルギ吸収が可能である。   The outer diameter of the shaft portion 132 is smaller than the size of the yoke 125 in the direction intersecting the axial direction, and is constant in the direction along the axial direction. The outer diameter of the shaft portion 132 is smaller than the length of at least one side of the base portion 125c. Specifically, the outer diameter of the shaft portion 132 is smaller than the interval between two sides where the arm portions 125a and 125b of the base portion 125c shown in FIG. 12 are provided. Further, the hardness of the shaft portion 132 is larger than the hardness of the yoke 125 and from the vicinity of the boundary between the shaft portion 132 and the spline shaft portion 133 to the vicinity of the boundary between the shaft portion 132 and the yoke 125 in the axial direction. It is constant in the direction along For this reason, even when a torque larger than the reference torque is applied, the shaft portion 132 is plastically deformed by torsion, so that the impact energy is absorbed by the shaft portion 132. Therefore, the upper shaft 27A can absorb good impact energy.

また、シャフト部１３２とヨーク１２５とで段差部１５２が形成されており、シャフト部１３２は、段差部１５２の近傍の位置（例えば一点鎖線Ａで示す位置）まで加工硬化層１５１が形成されている。このため、段差部１５２の近傍におけるシャフト部１３２の硬さは、段差部１５２の近傍におけるヨーク１２５の硬さよりも大きい。このような構成により、応力が集中する段差部１５２の近傍においてシャフト部１３２の硬さが大きくなっているので、基準トルク以上のトルクが入力された場合であっても早期の破断を抑制することができる。   Further, a stepped portion 152 is formed by the shaft portion 132 and the yoke 125, and the work hardened layer 151 is formed in the shaft portion 132 up to a position near the stepped portion 152 (for example, a position indicated by a one-dot chain line A). . For this reason, the hardness of the shaft portion 132 in the vicinity of the step portion 152 is larger than the hardness of the yoke 125 in the vicinity of the step portion 152. With such a configuration, since the hardness of the shaft portion 132 is increased in the vicinity of the stepped portion 152 where stress is concentrated, early breakage is suppressed even when a torque greater than the reference torque is input. Can do.

本実施形態では、アッパーシャフト２７Ａが、出力シャフト２２Ｂ（図１参照）に接続され、ロアシャフト２７Ｂが、ステアリングギア機構２９のピニオンシャフト２９Ａ（図１参照）に接続される構成を示したが、これに限定されない。アッパーシャフト２７Ａがピニオンシャフト２９Ａに接続され、ロアシャフト２７Ｂが出力シャフト２２Ｂに接続される構成であってもよい。   In the present embodiment, the upper shaft 27A is connected to the output shaft 22B (see FIG. 1), and the lower shaft 27B is connected to the pinion shaft 29A (see FIG. 1) of the steering gear mechanism 29. It is not limited to this. The upper shaft 27A may be connected to the pinion shaft 29A, and the lower shaft 27B may be connected to the output shaft 22B.

図１３は、第３実施形態に係るアッパーシャフトの製造工程において、大径部と中間軸部との段差部の切削加工を説明するための模式断面図である。アッパーシャフト２７Ａは、トルクセンサシャフト２３の製造方法と同様に、プレス加工により鍛造品４００Ｂをアッパーシャフト２７Ａの形状に近い形状に形成したのち、切削加工を行う。図１３に示すように、加工硬化層１５１は、中間軸部４０２Ｂに形成され、さらに、中間軸部４０２Ｂと大径部４０１Ａとの段差部４０３よりもＸ２方向の領域まで形成されている。図１３では、加工硬化層１５１が形成される領域に斜線を付して示す。   FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining the cutting process of the step portion between the large diameter portion and the intermediate shaft portion in the manufacturing process of the upper shaft according to the third embodiment. The upper shaft 27A, like the manufacturing method of the torque sensor shaft 23, performs cutting after forming the forged product 400B into a shape close to the shape of the upper shaft 27A by pressing. As shown in FIG. 13, the work hardening layer 151 is formed on the intermediate shaft portion 402B, and further, is formed up to the region in the X2 direction from the step portion 403 between the intermediate shaft portion 402B and the large diameter portion 401A. In FIG. 13, the region where the work hardened layer 151 is formed is indicated by hatching.

中間軸部４０２Ｂを切削加工してシャフト部１３２を形成する。さらに、大径部４０１Ａを切削加工し、段差部４０３は、Ｘ２方向に長さｔ４だけ切削される。これにより、ヨーク１２５の基部１２５ｃと、シャフト部１３２との段差部１５２の近傍において、シャフト部１３２に加工硬化層１５１が形成される。また、段差部１５２の近傍のヨーク１２５には、加工硬化層１５１は残らない。なお、ヨーク１２５のアーム部１２５ａ、１２５ｂについても、プレス加工の際に鍛造品４００Ｂの大径部４０１Ａをアーム部１２５ａ、１２５ｂの形状に近い形状にすることで、切削加工に係る時間を短縮することができる。   The shaft portion 132 is formed by cutting the intermediate shaft portion 402B. Further, the large diameter portion 401A is cut, and the step portion 403 is cut by a length t4 in the X2 direction. As a result, a work hardened layer 151 is formed on the shaft portion 132 in the vicinity of the step portion 152 between the base portion 125 c of the yoke 125 and the shaft portion 132. Further, the work hardened layer 151 does not remain in the yoke 125 in the vicinity of the stepped portion 152. For the arm portions 125a and 125b of the yoke 125, the large-diameter portion 401A of the forged product 400B is made to have a shape close to the shape of the arm portions 125a and 125b at the time of press working, thereby shortening the time required for cutting. be able to.

このような工程により、シャフト部１３２の外径は、軸方向と交差する方向におけるヨーク１２５の大きさよりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定に形成される。また、シャフト部１３２の硬さは、ヨーク１２５よりも大きく、且つ、軸方向に沿った方向において一定に形成される。このため、基準トルク以上の大きさのトルクが付加された場合であっても、シャフト部１３２は捩じりにより塑性変形するため、シャフト部１３２により衝撃エネルギが吸収される。したがって、アッパーシャフト２７Ａは良好な衝撃エネルギ吸収が可能であり、トルク伝達の信頼性が向上する。   By such a process, the outer diameter of the shaft portion 132 is smaller than the size of the yoke 125 in the direction intersecting the axial direction, and is formed constant in the direction along the axial direction. In addition, the hardness of the shaft portion 132 is larger than that of the yoke 125 and is constant in the direction along the axial direction. For this reason, even when a torque larger than the reference torque is applied, the shaft portion 132 is plastically deformed by torsion, so that the impact energy is absorbed by the shaft portion 132. Therefore, the upper shaft 27A can absorb shock energy well, and the reliability of torque transmission is improved.

以上説明したトルクセンサシャフト２３及びアッパーシャフト２７Ａの構成は適宜変更してもよい。トルクセンサシャフト２３及びアッパーシャフト２７Ａの構成はあくまで一例であり、各シャフト部の外径、長さ等は適宜変更してもよい。アッパーシャフト２７Ａのヨーク１２５の形状等も適宜変更してもよい。   The configurations of the torque sensor shaft 23 and the upper shaft 27A described above may be changed as appropriate. The configurations of the torque sensor shaft 23 and the upper shaft 27A are merely examples, and the outer diameter, length, and the like of each shaft portion may be changed as appropriate. The shape or the like of the yoke 125 of the upper shaft 27A may be changed as appropriate.

１０ ＥＣＵ
２１ ステアリングホイール
２２ ステアリングシャフト
２２Ａ 入力シャフト
２２Ｂ 出力シャフト
２２Ｃ トーションバー
２３、６３、２２３ トルクセンサシャフト
２３Ａ、６３Ａ 第１シャフト部
２３Ｂ、６３Ｂ 第２シャフト部
２３Ｃ、６３Ｃ 第３シャフト部
２４ トルクセンサ
２５ 電動アシスト装置
２７ インターミディエイトシャフト
２７Ａ アッパーシャフト
２７Ｂ ロアシャフト
２９ ステアリングギア機構
３１ 電動モータ
３２ 減速装置
４１ ステアリングコラム
４５ ハウジング
４８ 車体取付ブラケット
５１、７１、１５１、２５１ 加工硬化層
５２、７２、１５２、２５２ 段差部
５３ 大径部
５４ センサストッパ部
５５ 円筒部
６３Ｃａ 小径部
６３Ｃｂ 中径部
１００ 電動パワーステアリング装置
１２５ ヨーク
１３０ アウターチューブ
１３２ シャフト部
２００、２００Ａ ブランク
２００Ｂ、４００Ｂ 鍛造品
２０１Ａ、４０１Ａ 大径部
２０１Ｂ ストッパ部
２０２Ｂ、４０２Ｂ 中間軸部
２０３、４０３ 段差部 10 ECU
21 Steering wheel 22 Steering shaft 22A Input shaft 22B Output shaft 22C Torsion bar 23, 63, 223 Torque sensor shaft 23A, 63A First shaft portion 23B, 63B Second shaft portion 23C, 63C Third shaft portion 24 Torque sensor 25 Electric assist Device 27 Intermediate shaft 27A Upper shaft 27B Lower shaft 29 Steering gear mechanism 31 Electric motor 32 Deceleration device 41 Steering column 45 Housing 48 Car body mounting bracket 51, 71, 151, 251 Work hardening layer 52, 72, 152, 252 Stepped portion 53 Large diameter portion 54 Sensor stopper portion 55 Cylindrical portion 63Ca Small diameter portion 63Cb Medium diameter portion 100 Electric power steering device 125 Yoke 130 Outer tube 132 Shaft part 200, 200A Blank 200B, 400B Forged product 201A, 401A Large diameter part 201B Stopper part 202B, 402B Intermediate shaft part 203, 403 Step part

Claims (9)

ステアリングホイール側に取り付けられる入力シャフトと連結される第１シャフト部と、
出力トルクを発生する出力シャフトと連結される第２シャフト部と、
前記第１シャフト部及び前記第２シャフト部と一体に設けられ、前記第１シャフト部と前記第２シャフト部とを連結する第３シャフト部とを有し、
前記第３シャフト部の外径は、前記第２シャフト部の外径よりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であり、
前記第３シャフト部の硬さは、前記第２シャフト部の硬さよりも大きく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であるステアリング装置用シャフト。 A first shaft portion coupled to an input shaft attached to the steering wheel side;
A second shaft portion coupled to an output shaft that generates output torque;
A third shaft portion provided integrally with the first shaft portion and the second shaft portion, and connecting the first shaft portion and the second shaft portion;
The outer diameter of the third shaft portion is smaller than the outer diameter of the second shaft portion and is constant in the direction along the axial direction,
The steering device shaft, wherein the hardness of the third shaft portion is greater than the hardness of the second shaft portion and is constant in a direction along the axial direction. 前記第３シャフト部と前記第２シャフト部とで段差部が形成されており、
前記段差部の近傍における前記第３シャフト部の硬さは、前記段差部の近傍における前記第２シャフト部の硬さの硬さよりも大きい請求項１に記載のステアリング装置用シャフト。 A step portion is formed between the third shaft portion and the second shaft portion,
2. The steering device shaft according to claim 1, wherein a hardness of the third shaft portion in the vicinity of the step portion is larger than a hardness of a hardness of the second shaft portion in the vicinity of the step portion. 前記第２シャフト部は、前記出力シャフトと連結されるストッパ部と、前記ストッパ部と前記第３シャフト部との間に設けられ、前記第３シャフト部よりも大きな外径を有する大径部とを含み、
前記第３シャフト部の硬さは、前記大径部の硬さよりも大きい請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置用シャフト。 The second shaft portion includes a stopper portion connected to the output shaft, a large diameter portion provided between the stopper portion and the third shaft portion, and having a larger outer diameter than the third shaft portion; Including
The shaft for a steering device according to claim 1 or 2, wherein the hardness of the third shaft portion is larger than the hardness of the large-diameter portion. ステアリングホイール側に取り付けられる入力シャフトと連結される第１シャフト部と、
出力トルクを発生する出力シャフトと連結される第２シャフト部と、
前記第１シャフト部及び前記第２シャフト部と一体に設けられ、前記第１シャフト部と前記第２シャフト部とを連結する第３シャフト部とを有し、
前記第３シャフト部は、前記第１シャフト部側に設けられた小径部と、前記小径部と前記第２シャフト部とを連結し、前記第２シャフト部よりも小さい外径を有する中径部と、を含み、
前記小径部の外径は、前記中径部の外径よりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であり、
前記小径部の硬さは、前記第２シャフト部の硬さよりも大きく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であるステアリング装置用シャフト。 A first shaft portion coupled to an input shaft attached to the steering wheel side;
A second shaft portion coupled to an output shaft that generates output torque;
A third shaft portion provided integrally with the first shaft portion and the second shaft portion, and connecting the first shaft portion and the second shaft portion;
The third shaft portion connects the small diameter portion provided on the first shaft portion side, the small diameter portion, and the second shaft portion, and has an outer diameter smaller than the second shaft portion. And including
The outer diameter of the small diameter portion is smaller than the outer diameter of the medium diameter portion, and is constant in the direction along the axial direction,
The steering device shaft, wherein the hardness of the small diameter portion is greater than the hardness of the second shaft portion and is constant in a direction along the axial direction. 前記第２シャフト部は、前記出力シャフトと連結されるストッパ部と、前記ストッパ部と前記第３シャフト部との間に設けられ、前記第３シャフト部よりも大きな外径を有する大径部とを含み、
前記小径部の硬さは、前記大径部の硬さよりも大きい請求項４に記載のステアリング装置用シャフト。 The second shaft portion includes a stopper portion connected to the output shaft, a large diameter portion provided between the stopper portion and the third shaft portion, and having a larger outer diameter than the third shaft portion; Including
The steering device shaft according to claim 4, wherein the hardness of the small diameter portion is larger than the hardness of the large diameter portion. 出力トルクを発生する出力シャフト又はピニオンシャフトに接続されるヨークと、
前記ヨークに対し軸方向の反対側に配置されるスプライン軸部と、
前記ヨーク及び前記スプライン軸部と一体に設けられ、前記ヨークと前記スプライン軸部とを連結するシャフト部とを有し、
前記シャフト部の外径は、軸方向と交差する方向の前記ヨークの大きさよりも小さく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であり、
前記シャフト部の硬さは、前記ヨークの硬さよりも大きく、且つ、軸方向に沿った方向において一定であるステアリング装置用シャフト。 A yoke connected to an output shaft or pinion shaft that generates output torque;
A spline shaft portion disposed on the opposite side in the axial direction with respect to the yoke;
A shaft portion provided integrally with the yoke and the spline shaft portion, and connecting the yoke and the spline shaft portion;
The outer diameter of the shaft portion is smaller than the size of the yoke in the direction intersecting the axial direction, and is constant in the direction along the axial direction,
The shaft for a steering device, wherein the shaft portion has a hardness greater than that of the yoke and is constant in a direction along the axial direction. 素材を径方向に絞り加工を行うことにより、第１部分と、前記第１部分よりも径が小さい第２部分とを形成し、前記第２部分に加工硬化層を形成する工程と、
前記素材の前記第１部分及び前記第２部分を軸方向に型にプレスで押し込むことにより、スプライン溝が設けられたスプライン軸部と、前記スプライン軸部と反対側の端部に形成された大径部と、前記スプライン軸部と前記大径部との間に設けられ、前記大径部よりも小さい外径を有し、軸方向に沿った方向に一定の外径を有する中間軸部と、を一体に形成する工程と、を有するステアリングシャフト装置用シャフトの製造方法。 Forming a first part and a second part having a smaller diameter than the first part by drawing the material in a radial direction, and forming a work hardening layer on the second part;
The first part and the second part of the material are pressed into the mold in the axial direction by a press, and a spline shaft part provided with a spline groove and a large part formed on the end opposite to the spline shaft part are formed. A diameter portion, an intermediate shaft portion provided between the spline shaft portion and the large diameter portion, having an outer diameter smaller than the large diameter portion, and having a constant outer diameter in a direction along the axial direction; A method of manufacturing a shaft for a steering shaft device. 前記大径部と前記中間軸部との段差部を、前記加工硬化層を残しつつ軸方向に切削する工程を含む請求項７に記載のステアリングシャフト装置用シャフトの製造方法。   The manufacturing method of the shaft for steering shaft apparatuses of Claim 7 including the process of cutting the level | step-difference part of the said large diameter part and the said intermediate shaft part to an axial direction, leaving the said work hardening layer. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のステアリング装置用シャフトと、
前記第２シャフト部と連結され、電動モータから入力されるトルクにより回転する減速装置が取り付けられる出力シャフトと、
前記出力シャフトと前記ステアリング装置用シャフトとを連結するトーションバーとを備える電動パワーステアリング装置。 A shaft for a steering device according to any one of claims 1 to 5,
An output shaft connected to the second shaft portion and attached with a reduction gear rotating by torque input from an electric motor;
An electric power steering device comprising: a torsion bar that connects the output shaft and the steering device shaft.
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