JP2001151123A - 車両用電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輪からの振動等を減衰してステアリングホ
イールへの振動等の伝達を防止し、また、減速機の各歯
車の噛合部での「打音」の発生を抑制し、さらに、ボー
ルねじでの「打音」の発生を抑制し、しかも、車両の衝
突時等のコラプス機構をも装備すること。 【解決手段】 ステアリングシャフト１０を、ステアリ
ングホイールに連結する第１シャフト１１と、この第１
シャフト１１の下側に連結する第２シャフト１２とに分
割して、両者を摺動自在に嵌合してある。この第１シャ
フト１１と、第２シャフト１２との間に、緩衝部材１７
を介装すると共に、ステアリングシャフト１０にコラプ
ス荷重が作用した際、この緩衝部材１７が第１シャフト
１１の摺動を許容し、第１シャフト１１がコラプスして
収縮するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輪からの振動等
を減衰してステアリングホイールへの振動等の伝達を防
止し、また、減速機の各歯車の噛合部での「打音」の発
生を抑制し、さらに、ボールねじでの「打音」の発生を
抑制し、しかも、車両の衝突時等のコラプス機構をも装
備した車両用電動パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用電動パワーステアリング装置に
は、ステアリングコラムの中間部に配設した電動モータ
と減速機によりステアリングシャフトを駆動するステア
リングコラム軸駆動タイプ、電動モータと減速機により
ステアリングギヤボックスの入力軸（ピニオン軸）を駆
動するピニオン軸駆動タイプ、および、電動モータとボ
ールねじによりステアリングギヤボックスの操向軸（ラ
ック軸）を駆動するラック軸駆動タイプなどがある。

【０００３】このような各種の電動パワーステアリング
装置においては、ステアリングシャフトは、金属製の各
部材を機械的に連結してある。

【０００４】また、減速機を用いるタイプの電動パワー
ステアリング装置においては、ウォームとウォームホイ
ールからなる歯車機構を用いている場合には、その作動
力の低減を目的として、各歯車の噛合部に、バックラッ
シュを設定しているのが一般的である。

【０００５】さらに、ボールねじによりステアリングギ
ヤボックスの操向軸（ラック軸）を駆動するラック軸駆
動タイプにおいては、その作動力の低減を目的として、
ボールねじ溝には、ある程度の隙間を設定しているのが
一般的である。

【０００６】さらに、実開平１−１４５６７０号公報に
は、ステアリングコラム軸駆動タイプの電動パワーステ
アリング装置が開示されているが、ステアリングシャフ
トの中間シャフトに、車輪等から伝わる振動を減衰する
こと等を目的として、弾性体が装着してある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各種の車両用電動パワーステアリング装置において
は、ステアリングシャフトは、金属製の各部材を機械的
に連結してあるため、車輪からの振動やロードノイズ等
が減衰することなく、ステアリングホイールに直接伝わ
り、運転者に不快感を与えるといった虞れがある。

【０００８】また、ステアリングシャフトは、各部材を
機械的に連結してあるため、車輪から伝わる振動によ
り、このステアリングシャフトが共振することがある。

【０００９】このような共振が発生した場合、減速機を
用いるタイプの電動パワーステアリング装置において、
ウォームとウォームホイールからなる歯車機構を用いて
いるときには、各歯車の噛合部に、バックラッシュを設
定しているため、この共振により、各歯車の噛合部で、
「打音」を発生するといったことがある。

【００１０】さらに、上記のような共振が発生した場
合、ボールねじによりステアリングギヤボックスの操向
軸（ラック軸）を駆動するラック軸駆動タイプにおいて
は、ボールねじ溝に、ある程度の隙間を設定しているた
め、上記の共振により、ボールねじ溝と、転動体として
のボールとが衝突等して、「打音」を発生するといった
ことがある。

【００１１】さらに、上記実開平１−１４５６７０号公
報では、ステアリングコラム軸駆動タイプの電動パワー
ステアリング装置において、ステアリングシャフトの中
間シャフトに、車輪等から伝わる振動を減衰すること等
を目的として、弾性体が装着してあるため、車両の衝突
時等にステアリングコラムをコラプスして軸方向に収縮
するコラプス機構を設けようとする場合、このコラプス
機構は、中間シャフト以外の箇所に別途設けざるを得
ず、振動減衰機構とコラプス機構との２つの機構を設け
る必要があり、製造コストの高騰を招来するといったこ
とがある。

【００１２】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、車輪からの振動等を減衰してステ
アリングホイールへの振動等の伝達を防止し、また、減
速機の各歯車の噛合部での「打音」の発生を抑制し、さ
らに、ボールねじでの「打音」の発生を抑制し、しか
も、車両の衝突時等のコラプス機構をも装備した車両用
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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る車両用電動パワーステアリング装置
は、ステアリングホイールの操作力を電動モータの駆動
力により増大して車輪を転舵するようにした車両用電動
パワーステアリング装置において、ステアリングシャフ
トを、ステアリングホイールに連結する第１シャフト
と、この第１シャフトの下側に連結する第２シャフトと
に分割して、両者を摺動自在に嵌合し、前記第１シャフ
トと、前記第２シャフトとの間に、緩衝部材を介装する
と共に、前記ステアリングシャフトに所定の摺動荷重が
作用した際、この緩衝部材が前記第１シャフトの摺動を
許容することを特徴とする。

【００１４】このように、本発明によれば、ステアリン
グホイールに連結する第１シャフトと、この第１シャフ
トの下側に連結する第２シャフトとの間に、緩衝部材が
介装してあるため、この緩衝部材により、車輪からの振
動やロードノイズ等を確実に減衰することができ、従来
のように、振動等がステアリングホイールに直接伝わる
ことがなく、運転者に不快感を与えるといったことがな
い。

【００１５】また、この緩衝部材の特性（例えば、厚
み、弾性係数、剛性、重量、素材等）を適宜調整して、
ステアリングシャフトが有する固有振動数を調整するこ
とにより、車輪からの振動によるステアリングシャフト
の共振を抑制することができる。したがって、ウォーム
とウォームホイールからなる歯車機構の減速機を用い
て、各歯車の噛合部にバックラッシュを設定している場
合であっても、従来のように、共振により、各歯車の噛
合部で、「打音」を発生するといったことがない。

【００１６】さらに、同様に、緩衝部材の特性を適宜調
整して、車輪からの振動によるステアリングシャフトの
共振を抑制することができるため、ボールねじによりス
テアリングギヤボックスの操向軸（ラック軸）を駆動す
るラック軸駆動タイプにおいて、ボールねじ溝に、ある
程度の隙間を設定している場合であっても、従来のよう
に、共振により、ボールねじ溝と、転動体としてのボー
ルとが衝突等して、「打音」を発生するといったことが
ない。

【００１７】さらに、上述した緩衝部材の振動減衰機構
に併せて、ステアリングシャフトに所定の摺動荷重が作
用した際、緩衝部材が第１シャフトの摺動を許容するよ
うに構成しているため、１つの緩衝部材を設けることに
より、振動減衰機構とコラプス機構との２つの機構を設
けることができ、上記の従来公報のように、２つの機構
を別々に設ける必要がなく、製造コストの高騰を招来す
るといったことがない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
車両用電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ
説明する。

【００１９】図１は、本発明の第１実施の形態に係る車
両用電動パワーステアリング装置を示す縦断面図であ
り、図２は、図１に示した車両用電動パワーステアリン
グ装置の通常時の縦断面図と、車両の衝突等によるコラ
プス時の縦断面図とを比較して示す。

【００２０】本第１実施の形態に係る車両用電動パワー
ステアリング装置は、ステアリングコラムの中間部に配
設した電動モータと減速機によりステアリングシャフト
を駆動するステアリングコラム軸駆動タイプである。

【００２１】図１に示すように、ステアリングコラム
は、アッパーコラム１と、このアッパーコラム１に摺動
自在に嵌合したロアーコラム２とからなり、このロアー
コラム２の下側には、ギヤボックス３が配設してある。

【００２２】アッパーコラム１内に配した軸受４、およ
びギヤボックス３内に配した軸受６，７により、ステア
リングシャフト１０が回転自在に支承してある。このス
テアリングシャフト１０は、ステアリングホイール（図
示略）に連結する第１シャフト１１と、この第１シャフ
ト１１の下側に連結した第２シャフト１２とに分割して
ある。第１シャフト１１は、中空軸であり、第２シャフ
ト１２は、中実軸であって、小径部１２ａと、中径部１
２ｂと、大径部１２ｃとからなっている。

【００２３】この第２シャフト１２の大径部１２ｃの下
側には、継手１３を介して駆動軸１４が連結してある。
この駆動軸１４の外周面には、ウォームホイール１５が
設けてあり、このウォームホイール１５に、ウォーム１
６が噛合してある。これらウォームホイール１５とウォ
ーム１６とからなる減速機に、電動モータ（図示略）が
連結してある。

【００２４】また、符号５はトルクセンサ用ヘリカルボ
ールスプラインであり、このヘリカルボールスプライン
はナットリングと該ナットリングと駆動軸１４との間に
介装されたボールとを含み、駆動軸１４の回転をナット
リングの軸方向移動に変換して駆動車のトルクを検出す
るために機能する。

【００２５】本第１実施の形態では、第１シャフト１１
は、断面が非円形（略太鼓形）に形成してあり、第２シ
ャフト１２の小径部１２ａと中径部１２ｂとは、それぞ
れ、断面が非円形（略太鼓形）であって、第１シャフト
１１に略相似形状に形成してある。

【００２６】この第１シャフト１１の内周面と、第２シ
ャフト１２の小径部１２ａの外周面との間に、天然ゴム
等の弾性体からなる緩衝部材１７が設けてある。この緩
衝部材１７は、車輪からの振動等を減衰するためのもの
であって、その素材としては、天然ゴム以外にも、合成
ゴム、合成樹脂などであってもよく、振動等を減衰でき
れば、その素材は、限定されない。

【００２７】このように構成してあるため、ステアリン
グホイール（図示略）からトルクを伝達する際には、ト
ルクが低い範囲では、図１に示すように、緩衝部材１７
が第１シャフト１１と第２シャフト１２の小径部１２ａ
との間で弾性変形しながら、その変形抵抗によりトルク
を伝達する一方、トルクが所定以上に高い範囲では、第
１シャフト１１の内周面に、第２シャフト１２の中径部
１２ｂが直接的に係合し、この直接的な係合によりトル
クを伝達している。

【００２８】また、第１シャフト１１と第２シャフト１
２との間に、緩衝部材１７が介装してあるため、この緩
衝部材１７により、車輪からの振動やロードノイズ等を
確実に減衰することができ、従来のように、振動等がス
テアリングホイール（図示略）に直接伝わることがな
く、運転者に不快感を与えるといったことがない。

【００２９】さらに、この緩衝部材１７の特性（例え
ば、厚み、弾性係数、剛性、重量、素材等）を適宜調整
して、ステアリングシャフト１０が有する固有振動数を
調整することにより、車輪からの振動によるステアリン
グシャフト１０の共振を抑制することができる。したが
って、本第１実施の形態のように、ウォームホイール１
５とウォーム１６からなる歯車機構の減速機を用いて、
各歯車の噛合部にバックラッシュを設定している場合で
あっても、従来のように、共振により、各歯車の噛合部
で、「打音」を発生するといったことがない。

【００３０】さらに、車両の衝突時等に、コラプス荷重
がステアリングコラム等に作用した場合には、図２に示
すように、アッパーコラム１がコラプスして距離（δ）
だけ収縮する。

【００３１】同時に、このコラプス荷重により緩衝部材
１７が第１シャフト１１の摺動を許容し、第１シャフト
１１は、コラプスして距離（δ）だけ収縮する。このよ
うに、１つの緩衝部材１７を設けることにより、振動減
衰機構とコラプス機構との２つの機構を設けることがで
き、上記の従来公報のように、２つの機構を別々に設け
る必要がなく、製造コストの高騰を招来するといったこ
とがない。

【００３２】次に、図３を参照して、第２実施の形態に
係る車両用電動パワーステアリング装置を説明する。図
３は、本発明の第２実施の形態に係る車両用電動パワー
ステアリング装置用ステアリングコラムを示す縦断面図
である。

【００３３】本第２実施の形態に係る車両用電動パワー
ステアリング装置は、電動モータと減速機によりステア
リングギヤボックスの入力軸（ピニオン軸）を駆動する
ピニオン軸駆動タイプ、または、電動モータとボールね
じによりステアリングギヤボックスの操向軸（ラック
軸）を駆動するラック軸駆動タイプである。また、いわ
ゆる腰振りタイプのチルト式ステアリング装置でもあ
る。

【００３４】図３に示すように、ステアリングコラム２
０内には、ステアリングシャフト２１が回転自在に収納
してあり、このステアリングシャフト２１の下端には、
チルト中心を兼ねる自在継手２２が設けてある。この自
在継手２２に、中間シャフト２３を介して、ステアリン
グギヤボックスの入力軸（図示略）に接続するための自
在継手２４が設けてある。

【００３５】ステアリングコラム２０の中間部には、チ
ルトロック機構２５が設けてあり、これにより、自在継
手２２のチルト中心の廻りに、ステアリングコラム２０
およびステアリングシャフト２１を所望角度に揺動して
ロックできるようになっている。

【００３６】本第２実施の形態では、ステアリングシャ
フト２１は、ステアリングホイール（図示略）に連結す
る第１シャフト２６と、この第１シャフト２６の下側に
連結した第２シャフト２７とに分割してある。第１シャ
フト２６は、中実軸であって、小径部２６ａおよび中径
部２６ｂを有しており、第２シャフト２７は、中空軸で
ある。

【００３７】第１シャフト２６の小径部２６ａと中径部
２６ｂとは、それぞれ、断面が非円形（略太鼓形）に形
成してあり、第２シャフト２７は、断面が非円形（略太
鼓形）であって、第１シャフト２６に略相似形状に形成
してある。この第１シャフト２６の小径部２６ａの外周
面と、第２シャフト２７の内周面との間に、天然ゴム等
の弾性体からなる緩衝部材２８が設けてある。

【００３８】このように構成してあるため、ステアリン
グホイール（図示略）からトルクを伝達する際には、ト
ルクが低い範囲では、図３に示すように、緩衝部材２８
が第１シャフト２６の小径部２６ａと第２シャフト２７
との間で弾性変形しながら、その変形抵抗によりトルク
を伝達する一方、トルクが所定以上に高い範囲では、第
１シャフト２６の中径部２６ｂに、第２シャフト２７の
内周面が直接的に係合し、この直接的な係合によりトル
クを伝達している。

【００３９】また、第１実施形態と同様に、緩衝部材２
８により、車輪からの振動やロードノイズ等を確実に減
衰することができ、従来のように、振動等がステアリン
グホイール（図示略）に直接伝わることがなく、運転者
に不快感を与えるといったことがない。

【００４０】さらに、第１実施形態と同様に、緩衝部材
２８の特性を適宜調整して、車輪からの振動によるステ
アリングシャフト２１の共振を抑制することができるた
め、ボールねじによりステアリングギヤボックスの操向
軸（ラック軸）を駆動するラック軸駆動タイプにおい
て、ボールねじ溝に、ある程度の隙間を設定している場
合であっても、従来のように、共振により、ボールねじ
溝と、転動体としてのボールとが衝突等して、「打音」
を発生するといったことがない。

【００４１】さらに、車両の衝突時等には、コラプス荷
重により緩衝部材２８が第１シャフト２６の収縮を許容
し、第１シャフト２６は、コラプスして収縮するように
なっているため、第１実施の形態と同様に、１つの緩衝
部材２８を設けることにより、振動減衰機構とコラプス
機構との２つの機構を設けることができる。

【００４２】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステアリングホイールに連結する第１シャフトと、この
第１シャフトの下側に連結する第２シャフトとの間に、
緩衝部材が介装してあるため、この緩衝部材により、車
輪からの振動やロードノイズ等を確実に減衰することが
でき、従来のように、振動等がステアリングホイールに
直接伝わることがなく、運転者に不快感を与えるといっ
たことがない。

【００４４】また、この緩衝部材の特性（例えば、厚
み、弾性係数、剛性、重量、素材等）を適宜調整して、
ステアリングシャフトが有する固有振動数を調整するこ
とにより、車輪からの振動によるステアリングシャフト
の共振を抑制することができる。したがって、ウォーム
とウォームホイールからなる歯車機構の減速機を用い
て、各歯車の噛合部にバックラッシュを設定している場
合であっても、従来のように、共振により、各歯車の噛
合部で、「打音」を発生するといったことがない。

【００４５】さらに、同様に、緩衝部材の特性を適宜調
整して、車輪からの振動によるステアリングシャフトの
共振を抑制することができるため、ボールねじによりス
テアリングギヤボックスの操向軸（ラック軸）を駆動す
るラック軸駆動タイプにおいて、ボールねじ溝に、ある
程度の隙間を設定している場合であっても、従来のよう
に、共振により、ボールねじ溝と、転動体としてのボー
ルとが衝突等して、「打音」を発生するといったことが
ない。

【００４６】さらに、上述した緩衝部材の振動減衰機構
に併せて、ステアリングシャフトに所定の摺動荷重が作
用した際、緩衝部材が第１シャフトの摺動を許容するよ
うに構成しているため、１つの緩衝部材を設けることに
より、振動減衰機構とコラプス機構との２つの機構を設
けることができ、上記の従来公報のように、２つの機構
を別々に設ける必要がなく、製造コストの高騰を招来す
るといったことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る車両用電動パワ
ーステアリング装置を示す縦断面図である。

【図２】図１に示した車両用電動パワーステアリング装
置の通常時の縦断面図と、車両の衝突等によるコラプス
時の縦断面図とを比較して示す。

【図３】本発明の第２実施の形態に係る車両用電動パワ
ーステアリング装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ アッパーコラム ２ ロアーコラム ３ ギヤボックス ５，トルクセンサ用ヘリカルボールスプライン ４，６，７ 軸受 １０ ステアリングシャフト １１ 第１シャフト １２ 第２シャフト １２ａ 小径部 １２ｂ 中径部 １２ｃ 大径部 １３ 継手 １４ 駆動軸 １５ ウォームホイール １６ ウォーム １７ 緩衝部材 ２０ ステアリングコラム ２１ ステアリングシャフト ２２ 自在継手 ２３ 中間シャフト ２４ 自在継手 ２５ チルトロック機構 ２６ 第１シャフト ２６ａ 小径部 ２６ｂ 中径部 ２７ 第２シャフト ２８ 緩衝部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングホイールの操作力を電動モー
   タの駆動力により増大して車輪を転舵するようにした車
   両用電動パワーステアリング装置において、 ステアリングシャフトを、ステアリングホイールに連結
   する第１シャフトと、この第１シャフトの下側に連結す
   る第２シャフトとに分割して、両者を摺動自在に嵌合
   し、 前記第１シャフトと、前記第２シャフトとの間に、緩衝
   部材を介装すると共に、前記ステアリングシャフトに所
   定の摺動荷重が作用した際、この緩衝部材が前記第１シ
   ャフトの摺動を許容することを特徴とする車両用電動パ
   ワーステアリング装置。