JP2005110404A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動モータの回転軸に影響を及ぼすことなく効果的に振動の伝達を軽減することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 電動モータ４の回転子を収納するモータヨーク４０と、モータヨーク４０と結合部材４９で結合され、電動モータ４の出力軸の一端側を収納するモータハウジング４３と、モータハウジング４３へ伝わる振動を緩和する弾性部材３０と、電動モータ４の出力軸４２ａの回転を操舵軸へ伝達する伝達機構とを備える電動パワーステアリング装置において、弾性部材３０は、モータヨーク４０とモータハウジング４３との間で、電動モータ４の出力軸方向及び半径方向に嵌挿してある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動モータで駆動するパワーアシスト機構を有し、電動モータの回転に起因するモータヨークの振動を効果的に吸収することができる電動パワーステアリング装置に関する。

車両用の電動パワーステアリング装置は、操舵輪の回転に応じた舵取機構の動作を電動モータの回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を低減する。特に車両が静止している場合の操舵、いわゆるすえ切り時には、運転者に大きな労力負担が生じることから、電動パワーステアリング装置による操舵補助は効果的である。

しかし、車両が静止している場合に操舵輪を回転させた場合、従来の電動パワーステアリング装置では、操舵の操作時に所定の磁気音が発生する。特にコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置では、電動モータを車室内に搭載していることから、運転者にとって特に耳障りとなる騒音となっていた。

斯かる磁気音の起振源は、電動モータの回転子を含む回転部分を収納するモータヨーク部分と考えられている。電動モータの回転子が回転することでモータヨーク部分に発生した振動は、モータヨーク部分からコラム、車体へと順次伝達し、振動する箇所のおのおので磁気音を放射する。特に、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置では、電動モータのモータヨーク部分からの振動がステアリングコラム全体に伝達し易く、運転者にとって操舵フィーリングを損なう一因となっていた。

斯かる振動を低減すべく、例えば特許文献１では、電動モータを収納するモータヨークと、電動モータの回転をステアリングシャフトに伝達する減速機（伝達機構）を収納するハウジングとの接合部に、モータヨークへ伝わった振動を吸収するよう略環状の板部材である弾性部材を電動モータの出力軸方向に嵌挿し、モータヨークで発生した振動がハウジングへ伝わるのを低減していた。
特開２００３−２６００９号公報

しかし、特許文献１に開示されている方法では、振動の伝達を低減するという観点からは有効ではあるものの、電動モータの出力軸の軸ずれが生じやすいという問題点が残されていた。

すなわち、電動モータの回転子が回転することにより生じた振動はモータヨークへ伝わり、電動モータの出力軸方向の振動は、弾性部材によりハウジングに対して低減されて伝わる。しかし、弾性部材は、電動モータの半径方向には存在しないことから、電動モータの半径方向の振動は何等低減されることなくハウジングへ伝わる。したがって、ハウジングに設けられている、回転子を支持する軸受部分において、電動モータの半径方向の振動が伝わることにより出力軸の軸ずれが生じやすく、電動モータが破損するおそれが生じていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電動モータの出力軸に影響を及ぼすことなく効果的に電動モータの振動の伝達を低減することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータの固定子を収納するモータヨークと、該モータヨークと結合部材で結合され、前記電動モータの出力軸の一端側を収納するモータハウジングと、該モータハウジングへ伝わる振動を緩和する弾性部材と、前記電動モータの出力軸の回転を操舵軸へ伝達する伝達機構とを備える電動パワーステアリング装置において、前記弾性部材は、前記モータヨークと前記モータハウジングとの間で、前記電動モータの出力軸方向及び半径方向に嵌挿してあることを特徴とする。

第１発明に係る電動パワーステアリング装置では、モータヨークは、ボルトのような結合部材を用いて、弾性部材を挟んでモータハウジングに結合されており、電動モータの出力軸方向の振動は、モータハウジングに対して低減されて伝わる。また、電動モータの半径方向の振動も、弾性部材により低減されてモータハウジングへ伝わる。これにより、電動モータの出力軸方向の振動だけでなく、電動モータの半径方向の振動の伝達も低減することができ、異音の発生を低減し、電動モータの出力軸の芯ずれの発生を未然に防止することが可能となる。

また、第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明において、前記弾性部材は、略環状の板部材と、該板部材の内周側に対応した外径を有する円筒状部材とで構成されていることを特徴とする。

また、第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明において、前記弾性部材は、略環状の板部材の内周側に円筒状部材を組み合わせてなる形状を有することを特徴とする。

また、第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、第２または第３発明において、前記弾性部材は、前記電動モータの出力軸方向に前記円筒状部材を嵌挿してあり、電動モータの半径方向に前記板部材を嵌挿してあることを特徴とする。

第２乃至第４発明に係る電動パワーステアリング装置では、略環状の板部材で電動モータの出力軸方向の振動の伝達を低減し、円筒状部材で電動モータの半径方向の振動の伝達を低減する。これにより、異音の発生を低減し、電動モータの出力軸の芯ずれの発生を未然に防止することが可能となる。

本発明によれば、電動モータの出力軸方向の振動のみならず、電動モータの半径方向の振動についても、振動の伝達を低減することができることから、ステアリング装置全体として振動の伝達を低減することができ、異音の発生を低減することが可能となる。また、電動モータの半径方向の振動についても、振動の伝達を低減することができることから、電動モータの出力軸の芯ずれが生じにくく、電動モータが破損するおそれを低減することも可能となる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す操舵輪の回転中心軸を含む平面での断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る電動式パワーステアリング装置は、上端は舵取りのための操舵輪１２に繋がり、下端は筒部形状を有するステアリングシャフト１３（操舵軸）と、ステアリングシャフト１３の筒部形状内に挿入され、上端が同軸的に連結され、操舵輪１２に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー１４と、上端がトーションバー１４の下端に同軸的に連結される出力シャフト１５（操舵軸）とを有する。

加えて、トーションバー１４の捩れに応じたステアリングシャフト１３及び出力シャフト１５の相対回転変位量によって操舵輪１２に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１６を有し、トルクセンサ１６が検出したトルクに基づいて操舵補助用の電動モータ４を駆動する。電動モータ４は、伝達機構１を構成する駆動歯車２０を回転させ、駆動歯車２０と噛合い、出力シャフト１５に固着している従動歯車２１を介して、操舵補助トルクを出力シャフト１５へ伝達する。

図２は本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータ４の出力軸を含む平面での断面図である。電動モータ４は、有底筒形の底側に第１の軸受支持部４０ａを有するモータヨーク４０と、モータヨーク４０内に嵌合固定された円筒形の固定子４１と、固定子４１内に回転可能に配された回転子４２とを有する。

回転子４２は出力軸４２ａと一体として回転し、出力軸４２ａの軸長方向両端部に配置される軸受支持部４０ａ、４３ａが支持する第１及び第２の転がり軸受４４、４５により回転可能に支持される。出力軸４２ａには、円筒形の整流子４６が取り付けられ、整流子４６の周面と接触する複数のブラシ４７とを有する。出力軸４２ａの一端は、ユニバーサルジョイント２２を介して、駆動歯車２０と連結している。

モータヨーク４０は、底壁４０ｂの中央部分を外側へ突出させて円筒形の第１の軸受支持部４０ａが設けてある。開放側には複数の貫通孔を有し、モータハウジング（蓋部材）４３を着脱可能に取付ける。モータハウジング４３はハウジング３に着脱可能に取付けてある（図示せず）。

モータヨーク４０は、結合部材４９であるボルトを締め付けることによりモータハウジング４３に結合する。本実施の形態では、モータヨーク４０とモータハウジング４３との間に、振動の伝達を低減するための弾性部材３０を嵌挿してある。

図３は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置で用いる弾性部材の構成図である。図３に示すように、弾性部材３０は、従来と同様の環状の板部材３１に、内周半径と一致する半径を有する円筒状部材３２を、表裏いずれか一方に設けたゴム状弾性部材である。環状の板部材３１と円筒状部材３２とは、図３に示すように一体化した部材であってもよいし、環状の板部材３１と円筒状部材３２とが各々独立した部材であってもよい。弾性部材３０をモータヨーク４０とモータハウジング４３との間に嵌挿する場合、環状の板部材３１は電動モータ４の出力軸方向に嵌挿され、円筒状部材３２は電動モータ４の半径方向に嵌挿される。

従来の構成では、弾性部材３０は電動モータ４の出力軸方向に嵌挿されるのみであったのに対し、本実施の形態では、弾性部材３０は、電動モータ４の半径方向にも嵌挿される。これにより、電動モータ４の回転子４２の回転による振動がモータヨーク４０に伝達しても、電動モータ４の出力軸方向の振動は、電動モータ４の出力軸方向に嵌挿された弾性部材３０の環状の板部材３１により、電動モータ４の半径方向の振動は、電動モータ４の半径方向に嵌挿された弾性部材３０の円筒状部材３２により、それぞれ低減されてモータハウジング４３へ、ひいてはハウジング３へと伝達する。

したがって、ステアリング装置へ伝達する振動を全体として低減することができ、電動モータ４の半径方向の振動についても低減することができることから、回転子４２の芯ずれによる第１及び第２の転がり軸受４４、４５の破損を未然に防止することが可能となる。

以下、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置について、弾性部材３０を用いることによる振動伝達の低減効果を確認すべく、従来の電動パワーステアリング装置及び本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を車両に組み付け、停車状態で操舵輪１２を転舵し、車室内の騒音をデシベル単位で測定することにより行った。

従来の電動パワーステアリング装置は、環状の板部材であるゴム弾性部材を、モータヨーク４０とモータハウジング４３との間で、電動モータ４の出力軸方向にのみ嵌挿する。本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置としては、図３に示す形状のゴム弾性部材を、モータヨーク４０とモータハウジング４３との間に、電動モータ４の出力軸方向でもって環状の板部材３１を嵌挿し、電動モータ４の半径方向でもって円筒状部材３２を嵌挿する。

図４は、車室内騒音の測定結果を示す図である。図４では、太実線が、従来の電動パワーステアリング装置を車両に組み付けた場合の車室内の騒音レベルを示す。また、細実線が、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を車両に組み付けた場合の車室内の騒音レベルを示す。図４からもわかるように、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を車両に組み付けた場合の車室内の騒音レベルは、従来の電動パワーステアリング装置を車両に組み付けた場合の車室内の騒音レベルに比べて、周波数全域にわたって約４デシベル程度低下していることがわかる。したがって、運転者にとって不快な磁気音の伝達を有効に低減しているものと判断できる。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す操舵輪の回転中心軸を含む平面での断面図である。 本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータの出力軸を含む平面での断面図である。 本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置で用いる弾性部材の構成図である。 車室内騒音の測定結果を示す図である。

符号の説明

１ 伝達機構
３ ハウジング
４ 電動モータ
１３ ステアリングシャフト（操舵軸）
１５ 出力シャフト（操舵軸）
３０ 弾性部材
３１ 環状の板部材
３２ 円筒状部材
４０ モータヨーク
４２ａ 出力軸
４３ モータハウジング（蓋部材）
４９ 結合部材

Claims (4)

1. 電動モータの固定子を収納するモータヨークと、
   該モータヨークと結合部材で結合され、前記電動モータの出力軸の一端側を収納するモータハウジングと、
   該モータハウジングへ伝わる振動を緩和する弾性部材と、
   前記電動モータの出力軸の回転を操舵軸へ伝達する伝達機構と
   を備える電動パワーステアリング装置において、
   前記弾性部材は、前記モータヨークと前記モータハウジングとの間で、前記電動モータの出力軸方向及び半径方向に嵌挿してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記弾性部材は、略環状の板部材と、該板部材の内周側に対応した外径を有する円筒状部材とで構成されていることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記弾性部材は、略環状の板部材の内周側に円筒状部材を組み合わせてなる形状を有することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記弾性部材は、前記電動モータの出力軸方向に前記円筒状部材を嵌挿してあり、電動モータの半径方向に前記板部材を嵌挿してあることを特徴とする請求項２または３記載の電動パワーステアリング装置。

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