JP2002372469A

JP2002372469A - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP2002372469A
Application number: JP2001178930A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Kitami; 悦郎喜多見; Kaname Shiroshita; 要城下; Teruo Tsutsui; 照夫筒井; Tomohiro Maekawa; 知浩前川
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】電動パワーステアリング装置では、悪路走行時
の振動にトルク検出用のトーションバーが共振して騒音
を生じることがある。【解決手段】本電動パワーステアリング装置１のステア
リングシャフト４は、ステアリングホイール２に連なる
入力軸３２と、舵取機構６に連なる出力軸３３と、入力
軸３２および出力軸３３の筒部３５，３６に挿通されて
入力軸３２と出力軸３３とを同軸に連結するトーション
バー３４とを有する。トーションバー３４のねじり領域
３９とこれに対向する入力軸３２の筒部３５との間に弾
性体２７を介在させた。弾性体２７はＯリング５１から
なり、トーションバー３４に生じた振動を減衰させ、共
振を抑制する。悪路走行時の騒音を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のステアリ
ング装置に関する。特に、操舵操作を検知するためにス
テアリングシャフトに内蔵されたトーションバーと操舵
補助力を得るための電動モータとを有する電動式パワー
ステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】電動
パワーステアリング装置には、ステアリングシャフトに
かかるトルクを検出するトルク検出機構を有するものが
ある。トルク検出機構には、一般的に、ステアリングホ
イールに連なる入力軸と、舵取機構に連なる出力軸とを
同軸に連結しつつ、トルクに応じてねじり変形するトー
ションバーが利用されている。ところで、悪路走行時に
路面から受ける力が、舵取機構やステアリングシャフト
を介してステアリングホイールに伝わり、ステアリング
ホイールが振動し、部品間の隙間で部品同士がたたき音
を発することがある。このたたき音によりトーションバ
ーが共振し、大きな騒音を生じることがある。

【０００３】というのは、トーションバーは、その中間
部に長尺で細径のねじり領域を有するので、構成部品の
なかでも剛性が低い部品である。これに加えて、通常、
トルク検出性能を高く確保するために、トーションバー
はねじり領域で支持されていないので、トーションバー
が一旦共振すると、その振動が収まり難い傾向にあるか
らである。また、騒音を抑制するには、上述のたたき音
を抑制することが考えられる。これには、その原因とな
る部品間の隙間をもともと小さくしておく必要がある。
しかし、部品同士の寸法精度の厳密な管理等が必要とな
り、騒音を抑制することは実用上困難である。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、トーションバーの共振による騒音を容易に
軽減できる電動パワーステアリング装置を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１に記載の発明は、ステアリングホイールに連なる入力
軸と、舵取機構に連なる出力軸と、入力軸および出力軸
の筒部に挿通されて、入力軸と出力軸とを同軸に連結す
るトーションバーと、減速機構を介して出力軸にトルク
を伝達する操舵補助用の電動モータとを備える電動式パ
ワーステアリング装置において、上記トーションバーの
ねじり領域とこれに対向する入力軸および出力軸の筒部
の少なくとも一方との間に介在する弾性体をさらに備え
ることを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供
する。

【０００６】この発明によれば、例えば、弾性体はトー
ションバーのねじり領域を撓み難くでき、しかも弾性体
はトーションバーに生じた振動を減衰させることができ
る。従って、悪路走行に起因するトーションバーの共振
を抑制できて、この共振による騒音を低減することがで
きる。また、騒音の原因であるたたき音や、これを生じ
させる隙間を抑制するために必要な、部品同士の寸法精
度の面倒な管理をせずに済み、騒音の低減を容易に実現
できる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の電動パワーステアリング装置において、上記弾性体
は、環状をなし、トーションバーのねじり領域の外周面
に嵌められたゴムまたは合成樹脂を含むことを特徴とす
る電動パワーステアリング装置を提供する。この発明に
よれば、弾性体をトーションバーに嵌めて、ねじり領域
と筒部との間に容易に介在させることができ、しかも環
状の弾性体という簡素な構成で済む。その結果、騒音の
低減をより容易に実現できる。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の電動パワーステアリング装置において、上記
弾性体は、入力軸および出力軸の筒部の少なくとも一方
を貫通する貫通孔に固定されたゴムまたは合成樹脂製の
柱状部材を含むことを特徴とする電動パワーステアリン
グ装置を提供する。この発明によれば、柱状部材を筒部
の径方向の外側から貫通孔内に容易に固定することがで
きる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の電動
パワーステアリング装置（以下、ステアリング装置とも
いう。）を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明
の第１実施形態のステアリング装置の一部断面図であ
る。ステアリング装置１は、ステアリングホイール２の
動きを、ステアリングコラム３の内側に挿通されたステ
アリングシャフト４と、これと連結された中間軸５とを
介して舵取機構６に伝達し、この舵取機構６によって車
輪７を操舵する。

【００１０】舵取機構６は、ラックアンドピニオン式の
ものである。舵取機構６は、操舵操作により回転するピ
ニオン８と、このピニオン８に噛み合うラック軸９とを
有している。ラック軸９は、ラックハウジング（図示せ
ず）内に収容され、その軸長方向となる車体の幅方向に
沿って、移動自在に支持されている。ラック軸９の両端
部は、タイロッドを介して操向車輪７に連結されてい
る。ピニオン８は、回転自在に支持されて、中間軸５と
ステアリングシャフト４と一体回転可能に連結されてい
る。

【００１１】また、ステアリングコラム３には、操舵操
作に応じて操舵補助力を得るための操舵補助ユニット１
４が設けられている。操舵補助ユニット１４は車輪７側
となるステアリングコラム３の端部に配置されている。
ステアリングコラム３およびステアリングシャフト４
は、通常、ステアリングホイール２側を上側となるよう
に傾斜して、且つ車体の後方に向けて配置されている。
以下では、ステアリングシャフト４の軸方向に沿う方向
を上下方向とし、ステアリングホイール２側を上側とし
て説明する。

【００１２】操舵補助ユニット１４は、ステアリングシ
ャフト４の周囲に設けられたトルクセンサ１５と、この
トルクセンサ１５により検出されたトルクに応じて駆動
される電動モータ１６と、この電動モータ１６による操
舵補助力をステアリングシャフト４に伝達する減速機構
１７と、これら各部１５，１６，１７を支持しステアリ
ングコラム３の下部を構成するハウジング１８，１９と
を有している。ハウジング１８，１９は、ステアリング
シャフト４の軸方向に沿って並んで互いに固定され、ス
テアリングコラム３の下部を構成する。ハウジング１８
の端部には、ステアリングコラム３の上部を構成する筒
状のジャケット２０が並んで固定されている。ステアリ
ングシャフト４は、ステアリングコラム３の内部を挿通
し、複数の軸受２１，２２，２３等により回転自在に支
持されている。

【００１３】操舵補助ユニット１４では、操舵操作を検
知するためのトルクセンサ１５からの信号に応じて、電
動モータ１６が操舵補助力を発生させる。操舵補助力
は、操舵操作に伴い生じる操舵抵抗に見合ったものとさ
れ、減速機構１７を介してステアリングシャフト４に伝
達される。ステアリングシャフト４は、ジャケット２０
内に収容される上部３０と、この上部３０と連結されて
ハウジング１８，１９内に収容される下部３１とを有し
ている。この下部３１は、ステアリングホイール２側に
配置される入力軸３２と、舵取機構６側にある出力軸３
３と、トーションバー３４とを有している。

【００１４】入力軸３２は筒部３５を含み、入力軸３２
の上端部がステアリングシャフト４の上部３０を介して
ステアリングホイール２に連なる。出力軸３３は筒部３
６を含み、出力軸３３の下端部が中間軸５を介して舵取
機構６に連なる。トーションバー３４は、入力軸３２お
よび出力軸３３の筒部３５，３６に挿通されて、入力軸
３２と出力軸３３とを同軸に連結する。また、トーショ
ンバー３４と、入力軸３２の筒部３５の下部と、出力軸
３３の筒部３６の上部とは、同心に入れ子状に配置され
ていて、筒部３５の外周と筒部３６の内周との間には、
ブッシュ２６が介在している。図の例では、入力軸３２
および出力軸３３の全体を、筒部３５，３６により形成
したが、入力軸３２および出力軸３３の一部を筒部３
５，３６とし、それ以外の残りの部分を中実形状に形成
することも考えられる。

【００１５】また、トーションバー３４は、トルクを受
けてねじり変形することにより、入力軸３２と出力軸３
３とを相対回転変位させる。入力軸３２には複数、例え
ば、２つの環４６，４７が設けられ、出力軸３３には環
４８が設けられている。これらの環４６〜４８の周囲に
トルクセンサ１５が配置されている。トルクセンサ１５
は、操舵力に応じてトーションバー３４に生じるねじれ
角を、磁気特性の変化として検知する。トルクセンサ１
５は、一対のコイルを有している。このコイルの内周面
に近接して配置される磁性体からなる上述の複数の環４
６〜４８と、コイルのホルダとが一対の磁気回路を形成
する。ねじれ角に応じて、一対の磁気回路の磁気特性が
変化する。このような変化に基づき、トルクが例えば温
度補償しつつ検知される。

【００１６】また、出力軸３３には、操舵補助用の電動
モータ１６からのトルクが減速機構１７を介して伝達さ
れる。減速機構１７は、電動モータ１６の回転軸と一体
回転するウォーム軸２４と、このウォーム軸２４と噛み
合うウォームホイール２５とを有している。ウォームホ
イール２５は出力軸３３と一体回転可能に取りつけられ
ている。トーションバー３４は、相対的に大径の円柱形
状をなす上端部３７および下端部３８と、上端部３７お
よび下端部３８の間にあり相対的に小径のねじり領域３
９（一点鎖線Ｌ１とＬ２との間にねじり領域３９の範囲
を図示した。）とを有している。

【００１７】上端部３７は、入力軸３２の内周に嵌合さ
れて、入力軸３２およびステアリングシャフト４の上部
３０とピン４０により一体回転可能に連結されている。
下端部３８は、円柱形状をなして、出力軸３３の内周に
嵌合されて、出力軸３３と一体回転可能にピン４１によ
り連結されている。ねじり領域３９は、入力軸３２に対
する相対移動を規制されない部分であり、且つ出力軸３
３に対する相対移動を規制されない部分である。ねじり
領域３９の形状は特に限定されないが、例えば、ねじり
領域３９の中間部は円柱形状で細径とされ、上端部３７
および下端部３８の近傍で滑らかに拡径されている。

【００１８】ところで、このような長尺且つ細径で中間
部で支持されないトーションバー３４は、一旦振動する
と、振動が収まり難い傾向にある。その結果、悪路走行
時に騒音が生じ易い傾向にあり、特に、電動モータ１６
がステアリングシャフト４に取りつけられているコラム
アシストタイプの電動パワーステアリング装置で騒音が
生じ易い傾向が強くなる。本発明では、トーションバー
３４のねじり領域３９とこれに対向する入力軸３２の筒
部３５の部分との間に、弾性体２７を介在させている。

【００１９】特に、第１実施形態では、弾性体２７は単
一のＯリング５１からなる。なお、Ｏリングを複数設け
てもよい。Ｏリング５１は、環状をなし、トーションバ
ー３４のねじり領域３９の外周面４２に嵌められたゴム
を含む。Ｏリング５１は、天然ゴム、合成ゴム等のゴム
材料を利用して形成できる。Ｏリング５１は、例えば、
その環状の周方向を切る断面において、断面略円形のも
のを利用でき、この他、断面矩形形状のものも利用でき
る。Ｏリング５１は、トーションバー３４と筒部３５，
３６とにともに接することにより、全周についてトーシ
ョンバー３４の振動を減衰させる吸振機能を有する。

【００２０】また、第１実施形態では、トーションバー
３４のねじり領域３９の外周面４２に対向して、入力軸
３２の筒部３５の下端部近傍の内周面４３に、周溝４４
が形成されている。この周溝４４にＯリング５１が収容
されている。Ｏリング５１は、軸方向についてのねじり
領域３９の中間部に嵌まり、トーションバー３４の軸方
向に位置決めされている。本発明では、弾性体２７をね
じり領域３９と筒部３５との間に介在させることによ
り、例えば、悪路走行時等にトーションバー３４が曲げ
変形するような場合に、弾性体２７はトーションバー３
４のねじり領域３９の曲げ撓みを生じ難くでき、しかも
弾性体２７はトーションバー３４に生じた振動を減衰さ
せることができる。また、トーションバー３４が弾性体
２７により支持されてトーションバー３４の剛性が高ま
ること、弾性体２７が付加されてトーションバー３４の
共振周波数が変化すること等によっても、振動が抑制さ
れる。従って、悪路走行に起因するトーションバー３４
の共振を抑制できて、この共振による騒音を低減するこ
とができる。

【００２１】また、騒音を抑制するための従来の面倒な
方法、すなわち、騒音の原因であるたたき音や、これを
生じさせる隙間を抑制するために必要な部品同士の寸法
精度の面倒な管理をせずに済み、騒音の低減を容易に実
現できる。また、弾性体２７は、その相手材としてのト
ーションバー３４と筒部３５へ取りつけたときに、両相
手材をともに押圧しないように、または軽く押圧するよ
うにされている。これにより、トーションバー３４の曲
げの振動を主に抑制でき、且つトーションバー３４のね
じり性能に悪影響を与えないようにされている。

【００２２】なお、上述の騒音を容易に低減できる作用
効果を得られる弾性体２７としては、ゴム製のものに限
定されない。例えば、弾性体２７は、ゴムに代えて合成
樹脂により形成してもよいし、ゴムと合成樹脂とにより
形成してもよいし、また、これら以外の他の部材がとも
に用いられている場合も考えることができる。また、弾
性体２７がトーションバー３４のねじり領域３９および
入力軸３２の筒部３５とにともに常に接触して介在する
場合には、トーションバー３４の振動を抑制するのに好
ましい。

【００２３】また、トーションバー３４と弾性体２７と
の間に隙間がある場合や、筒部３５と弾性体２７との間
に隙間がある場合であっても、弾性体２７は悪路走行時
に相手部材とぶつかっても騒音を生じることはない。ま
た、第１実施形態では、ゴム製のＯリング５１は、弾性
変形することにより、大径の上端部３７や下端部３８を
乗り越えて、小径のねじり領域３９と筒部３５との間に
容易に介在することができる。また、Ｏリング５１は連
続した環状をなし、その弾性復元力により自律的な抜け
止め機能を有する。しかもＯリング５１のような環状の
弾性体２７は簡素な構成で済む。従って、騒音の低減を
より容易に実現できる。

【００２４】なお、弾性体２７のトーションバー３４へ
の取り付け位置は、ねじり領域３９の中間部に限定され
ない。例えば、第２実施形態のように、ねじり領域３９
の軸方向の端部近傍の外周面４２に嵌めてもよい。第２
の実施形態では、図２に示すように、弾性体２７は、ト
ーションバー３４のねじり領域３９のステアリングホイ
ール２側の端部近傍に嵌められている。なお、第２の実
施形態では第１の実施形態と異なる点を主に説明し、同
様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、以
下の他の実施形態も同様とする。

【００２５】弾性体２７は、ねじり領域３９の端部に対
応する大径のＯリング５１とされている。入力軸３２の
筒部３５の内周面４３に周溝４４が形成されている。周
溝４４に対向するねじり領域３９の外周面４２は、縦断
面形状が凹湾曲面をなしている。周溝４４の内部にＯリ
ング５１が収容される。第２実施形態でも、上述のよう
に騒音を容易に低減することができる。特に、第２実施
形態では、弾性体２７をトーションバー３４のねじり領
域３９の端部近傍に取り付けているので、ねじり性能に
及ぼす影響を抑制し易い。

【００２６】第３の実施形態では、図３および図４に示
すように、弾性体２７は、入力軸３２の筒部３５を貫通
する貫通孔４５に固定されたゴム製の柱状部材５２を含
む。柱状部材５２と貫通孔４５とは複数、例えば、４つ
が、周方向に沿って均等に、且つ軸方向についてほぼ同
じ位置に配置されていて、各貫通孔４５は径方向に延び
ている。柱状部材５２は、筒部３５の内周面４３から突
出してトーションバー３４のねじり領域３９の外周面４
２に当接できるようにされている。また、柱状部材５２
は筒部３５の外周面から突出しないようにされている。
柱状部材５２を貫通孔４５内に固定する方法は、接着剤
を用いた方法等、公知の方法を利用することができる。

【００２７】第３実施形態でも、上述のように騒音を容
易に低減することができる。特に、第３実施形態では、
柱状部材５２を筒部３５の径方向の外側から貫通孔４５
内に容易に固定することができる。なお、弾性体２７が
固定される貫通孔４５は、少なくとも３つが周方向に均
等に設けられていれば、全周について騒音低減効果を得
ることができる。このように本発明の各実施形態によれ
ば、弾性体２７によりトーションバー３４の共振による
騒音を容易に軽減でき、快適な電動パワーステアリング
装置１を安価に提供することができる。

【００２８】また、本発明は、電動モータ１６を用いた
電動パワーステアリング装置に適用するのが好ましい。
すなわち、従来、電動モータ１６や、これに連結される
減速機構１７からの異音を原因としてトーションバー３
４の共振が生じることがある。しかし、本発明によりこ
の共振を効果的に抑制できる。特に、本発明は、操舵補
助用の電動モータ１６がステアリングコラム３に取りつ
けられたコラムアシストタイプの電動パワーステアリン
グ装置に好ましい。すなわち、このタイプの電動パワー
ステアリング装置では、トーションバー３４、電動モー
タ１６、減速機構１７等の各部が互いに接近しているの
で、トーションバー３４に共振が生じ易い傾向にある。
また、各部３４，１６，１７が車室内にあるので、上述
の異音や騒音が乗員に到達し易い。しかし、本発明によ
り共振を抑制して効果的に騒音を抑制することができ
る。

【００２９】なお、上述の各実施形態では、弾性体２７
を、トーションバー３４のねじり領域３９とこれに対向
する入力軸３２の筒部３５との間に介在させていたが、
これには限定されない。例えば、弾性体２７を、トーシ
ョンバー３４のねじり領域３９とこれに対向する出力軸
３３の筒部３６との間に介在させてもよいし、トーショ
ンバー３４のねじり領域３９とこれに対向する入力軸３
２および出力軸３３の筒部３５，３６の両方に介在させ
てもよく、要は、トーションバー３４のねじり領域３９
とこれに対向する入力軸３２および出力軸３３の筒部３
５，３６の少なくとも一方との間に介在させればよい。
例えば、第３実施形態において、出力軸３３の筒部３６
を貫通する貫通孔４５を設け、ここに柱状部材５２を固
定してもよい（図３に一点鎖線で図示）。

【００３０】また、上述の各実施形態で説明した各弾性
体２７を組み合わせて利用することも考えられる。ま
た、舵取機構６としては、ラックアンドピニオン式の舵
取機構の他、ボールねじ式等の公知の他の舵取機構を利
用することも考えられる。その他、本発明の要旨を変更
しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の電動パワーステアリン
グ装置の断面図であり、舵取機構等を簡略化して図示し
ている。

【図２】本発明の第２実施形態の電動パワーステアリン
グ装置の断面図。

【図３】本発明の第３実施形態の電動パワーステアリン
グ装置の断面図。

【図４】図３に示す電動パワーステアリング装置のＡ方
向矢視Ｂ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１電動パワーステアリング装置２ステアリングホイール６舵取機構１６電動モータ１７減速機構２７弾性体３２入力軸３３出力軸３４トーションバー３５入力軸の筒部３６出力軸の筒部３９トーションバーのねじり領域４２ねじり領域の外周面４５貫通孔５１Ｏリング（環状をなす弾性体）５２柱状部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者筒井照夫大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者前川知浩大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB05 BA03 3D033 CA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールに連なる入力軸と、
舵取機構に連なる出力軸と、入力軸および出力軸の筒部
に挿通されて、入力軸と出力軸とを同軸に連結するトー
ションバーと、減速機構を介して出力軸にトルクを伝達
する操舵補助用の電動モータとを備える電動式パワース
テアリング装置において、上記トーションバーのねじり領域とこれに対向する入力
軸および出力軸の筒部の少なくとも一方との間に介在す
る弾性体をさらに備えることを特徴とする電動パワース
テアリング装置。
【請求項２】請求項１に記載の電動パワーステアリング
装置において、上記弾性体は、環状をなし、トーション
バーのねじり領域の外周面に嵌められたゴムまたは合成
樹脂を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装
置。
【請求項３】請求項１または２に記載の電動パワーステ
アリング装置において、上記弾性体は、入力軸および出力軸の筒部の少なくとも
一方を貫通する貫通孔に固定されたゴムまたは合成樹脂
製の柱状部材を含むことを特徴とする電動パワーステア
リング装置。