JP2008238829A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置の作動音低減を低コストで実現させる。
【解決手段】ステアリング軸１５を収納するステアリングコラム２と、電子機器３５と、を備える電動パワーステアリング装置１であって、ステアリングコラム２及び／又は電子機器３５に吸音材を設ける。固定部材５６を用いて、ステアリングコラム２を構成するギアボックスカバー３３に吸音材５５を固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来より、自動車用操舵系において、油圧式や電動式のパワーステアリング装置が提案され、実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。現在においては、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータで補助操舵トルクを発生し、この補助操舵トルクをステアリング軸に伝達する電動パワーステアリング装置の開発が進められている。

例えばコラムタイプの電動パワーステアリング装置では、ステアリングコラムの一部が減速ギアボックスで構成され、この減速ギアボックスに電動モータが取り付けられている。かかるコラムタイプの電動パワーステアリング装置においては、電動モータの回転が、減速ギアボックスに収納されたウォーム減速機構により減速された後、ステアリング軸に伝達される。
特開２００４‐２７０４９８号公報

ところで、電動パワーステアリング装置の電動モータや減速機構からは、作動音が発生する。近年においては、ハイブリッド車を始めとして車両の静粛性が向上しているため、このような電動パワーステアリング装置の作動音低減の要求が高まっている。しかし、電動パワーステアリング装置の作動音低減には、モータ制御技術や減速機構の精度向上が要求されるため、高価な制御ソフトや精密な部品を搭載する必要がある。このため、低コストで作動音低減を実現させることが困難となっていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電動パワーステアリング装置の作動音低減を低コストで実現させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング軸を収納するステアリングコラムと、電子機器と、を備える電動パワーステアリング装置であって、ステアリングコラム及び／又は電子機器に吸音材が設けられてなるものである。

かかる構成を採用すると、ステアリングコラムや電子機器に吸音材が設けられているので、ステアリングコラムに収納された各種機構や電子機器から発生する作動音が吸収される。この結果、高価な制御ソフトや精密な部品を用いることなく、低コストで作動音低減を実現させることができる。

なお、本発明における「電子機器」とは、ステアリング軸に補助操舵トルクを付与する電動モータや、この電動モータを駆動制御する制御装置等を意味する。また、ステアリングコラムには、電動モータの回転を減速してステアリング軸に伝達する減速機構を収納することができる。また、電動モータや制御装置をステアリングコラムに収納してもよい。

前記電動パワーステアリング装置において、電子機器を収納する筐体を備え、この筐体に吸音材を設けることができる。

また、前記電動パワーステアリング装置において、ゴム材料及び／又は樹脂材料からなる発泡体を有する吸音材を採用することができる。かかる発泡体として、異なる材料又は厚さで構成された発泡体を複数積層して構成したものを採用することができる。また、２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の厚さを有する発泡体を採用することが好ましい。

また、前記電動パワーステアリング装置において、筐体を外側から被覆する吸音材を採用するとともに、吸音材を外側から被覆して筐体に固定する固定部材を採用することができる。かかる場合、弾性を有する固定部材を採用し、この固定部材の弾性により筐体に吸音材を固定することができる。

また、前記電動パワーステアリング装置において、内部に空隙を有する吸音材を採用することもできる。かかる構成を採用すると、空隙により吸音効果を向上させることが可能となる。

本発明によれば、電動パワーステアリング装置の作動音低減を低コストで実現させることが可能となる。

以下、図１〜図３を用いて、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の構成について説明する。

本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１は、図１に示すように、傾斜配置されたステアリングコラム２を備えるコラムタイプの電動パワーステアリング装置である。また、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール１９に印加された操舵トルクに応じて補助操舵トルクを発生させる電動モータ３５や、電動モータ３５を駆動制御する図示していないＥＣＵ（制御装置）等を備えている。電動モータ３５及びＥＣＵは、各々、本発明における電子機器の一実施形態に相当する。

ステアリングコラム２は、図１に示すように、鋼板製のアッパブラケット３を介して車体側メンバ５に固定された鋼管製のアッパステアリングコラム７と、鋼板製のロアブラケット９を介して車体側メンバ５に固定されたアルミ合金鋳造品の減速ギアボックス１１と、を有している。

アッパステアリングコラム７は、図１に示すように、アッパステアリングシャフト１５（ステアリング軸）を回動自在に支持しており、減速ギアボックス１１は、アウトプットシャフト１７を回動自在に支持している。また、アッパステアリングシャフト１５の後端にはステアリングホイール１９が装着される一方、アウトプットシャフト１７の前端にはユニバーサルジョイント２１を介してロアステアリングシャフト２３が連結されている。

減速ギアボックス１１は、図１に示すように、鋼板製ベローズ１３が上端に固着されたギアボックス本体３１と、ロアブラケット９とともにギアボックス本体３１にボルト締めされたギアボックスカバー３３と、を有している。ギアボックスカバー３３の側面には電動モータ３５が取り付けられている。電動モータ３５は、図２に示すように、モータケース５０に収納されている。モータケース５０は、本発明における筐体の一実施形態に相当する。

ギアボックスカバー３３には、図示していないトルクセンサが内蔵されている。トルクセンサは、ステアリングホイール１９及びアッパステアリングシャフト１５を介して印加された操舵トルクを検出し、検出した操舵トルク信号をＥＣＵに伝送する。ＥＣＵは、トルクセンサから伝送された操舵トルク信号に基づいて、電動モータ３５に対して制御信号を伝送して電動モータ３５を駆動制御することにより、印加された操舵トルクに応じた補助操舵トルクを発生させる。

ギアボックスカバー３３には、電動モータ３５の出力軸に連結されたウォームシャフト３７と、ウォームシャフト３７に形成されたウォームピニオンと噛み合うウォームホイール３９と、からなるウォーム減速機構や、アウトプットシャフト１７を回動自在に支持する前後一対のベアリング４１、４３が内蔵されている。ウォーム減速機構やベアリング４１、４３は、電動モータ３５で発生させた補助操舵トルクを、アウトプットシャフト１７を介してロアステアリングシャフト２３に伝達するものである。

ギアボックスカバー３３は、図２に示すように、ウォームホイール３９を収納するウォームホイールケーシング部５８と、ウォームシャフト３７を収納するウォームシャフトケーシング部５９と、から構成されている。そして、これらウォームホイールケーシング部５８及びウォームシャフトケーシング部５９は、各々、吸音材５５及び固定部材５６によって被覆されている。以下の説明においては、吸音材５５及び固定部材５６のうち、ウォームホイールケーシング部５８に対応するものを５５Ａ及び５６Ａで示すとともに、ウォームシャフトケーシング部５９に対応するものを符号５５Ｂ及び５６Ｂで示すこととする。

ギアボックスカバー３３（ウォームホイールケーシング部５８及びウォームシャフトケーシング部５９）の外側に配置された吸音材５５Ａ、５５Ｂは、図２及び図３に示すように、その外側に配置された固定部材５６Ａ、５６Ｂにより、ギアボックスカバー３３に固定されている。

ウォームホイールケーシング部５８に設けられた固定部材５６Ａは、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、Ｃ字状に形成された底部６０と、底部６０に連接された側壁部６１と、を有しており、適度な弾性を有する材料（例えばゴム材料や樹脂材料）で構成されている。固定部材５６Ａの側壁部６１は、底部６０に平行な平面で切断したときの断面形状が円弧形状とされ、円弧端部間を広げるように径を広げてウォームホイールケーシング部５８に取り付けることができるようになっている。

ウォームシャフトケーシング部５９に設けられた固定部材５６Ｂは、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、円形状の底部６３と、底部６３に連接された略円筒状の側壁部６４と、を有しており、適度な弾性を有する材料（例えばゴム材料や樹脂材料）で構成されている。固定部材５６Ｂの略円筒状の側壁部６４は、底部６３に平行な平面で切断したときの断面形状が円弧形状とされ、円弧端部間を広げるように径を広げてウォームシャフトケーシング部５９に取り付けることができるようになっている。

吸音材５５Ａ、５５Ｂは、ギアボックスカバー３３に収納されたウォーム減速機構等から発生する作動音を吸収するものである。本実施形態における吸音材５５Ａ、５５Ｂは、ゴム材料や樹脂材料から構成された発泡体であり、厚さ２ｍｍ以上１５ｍｍ以下のものを使用している。発泡体の厚さが２ｍｍ未満であると吸音効果が充分に得られないことがあり、発泡体の厚さが１５ｍｍを超えるとコストが比較的高くなり、好ましくない。吸音材５５Ａ、５５Ｂとなる発泡体の材料や厚さは、吸音対象である作動音の周波数特性に合わせて選定することができる。発泡体としては、例えば、ＥＰＤＭゴム発泡体であるエプトシーラー（商品名：日東電工社製）を採用することができる。

吸音材５５Ａ、５５Ｂは、図２及び図３に示すように、各々、固定部材５６Ａ、５６Ｂと同様の形状とされて、固定部材５６Ａ、５６Ｂの底部及び側壁部の内側に密着するようにされている。また、本実施形態においては、一様な厚さを有する吸音材５５Ａ、５５Ｂを採用している。

吸音材５５Ａ、５５Ｂは、固定部材５６Ａ、５６Ｂが元の形状に戻ろうとする弾性力により、ウォームホイールケーシング部５８及びウォームシャフトケーシング部５９に各々固定されている。すなわち、固定部材５６Ａ、５６Ｂの側壁部６１、６４の円弧端部間を広げるように径を広げて筐体（ウォームホイールケーシング部５８及びウォームシャフトケーシング部５９）に固定部材５６Ａ、５６Ｂを各々取り付ける際に、筐体と固定部材５６Ａ、５６Ｂとの間に各々吸音材５５Ａ、５５Ｂを挟み込むことにより、固定部材５６Ａ、５６Ｂの弾性力で吸音材５５Ａ、５５Ｂが筐体に固定される。

以上の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１においては、ウォーム減速機構等を収納するギアボックスカバー３３に吸音材５５Ａ、５５Ｂが設けられているので、ウォーム減速機構から発生する作動音が吸収される。この結果、高価な制御ソフトや精密な部品を用いることなく、低コストで作動音低減を実現させることができる。

なお、以上の実施形態においては、ステアリングコラム２の一部（ギアボックスカバー３３）に吸音材５５Ａ、５５Ｂを設けた例を示したが、ギアボックスカバー３３の外側に配置された電動モータ３５に吸音材を設けてもよい。例えば、図４に示すように、電動モータ３５を収納するモータケース５０（筐体）の側面全体に、前記実施形態と同様の吸音材７０及び固定部材７１を取り付けることができる。また、図５に示したように、ＥＣＵを収納するＥＣＵボックス７２（筐体）に、前記実施形態と同様の吸音材７３及び固定部材７４を取り付けることもできる。このように電子機器を収納する筐体に吸音材を設けることにより、電子機器から発生する作動音を吸収することができ、低コストで作動音低減を実現させることができる。

また、以上の実施形態においては、ステアリングコラム２を構成する減速ギアボックス１１の一部（ギアボックスカバー３３）に吸音材５５Ａ、５５Ｂを設けた例を示したが、図６に示したように、ステアリングコラム２を構成するアッパステアリングコラム７に、前記実施形態と同様の吸音材７５及び固定部材７６を取り付けることもできる。

また、以上の実施形態においては、固定部材５６Ａ、５６Ｂの弾性により吸音材５５Ａ、５５Ｂを筐体に固定した例を示したが、固定部材５６Ａ、５６Ｂの弾性力による固定に加え（又はこれに代えて）、吸音材５５Ａ、５５Ｂをネジ等により機械的に筐体に固定することもできる。また、結束バンドやバネ状部品を用いて吸音材５５Ａ、５５Ｂを筐体に固定してもよい。また、接着剤等を用いて吸音材５５Ａ、５５Ｂを固定部材５６Ａ、５６Ｂの内面に貼付することもできる。

また、以上の実施形態においては、一様な厚さの吸音材５５Ａ、５５Ｂを採用しているが、作動音の発生位置に応じて吸音材の厚さを一部変更することもできる。また、異なる材料又は厚さで構成した発泡体を複数積層して吸音材を構成してもよい。また、吸音材となる発泡体の内部に比較的大きな空洞を設けたり、局所的に空隙を設けたりすることもできる。

また、以上の実施形態においては、筐体（ウォームホイールケーシング部５８及びウォームシャフトケーシング部５９）の外表面に密着するように固定部材５６Ａ、５６Ｂの形状を設定した例を示したが、固定部材の形状は筐体の形状に拘束されるものではなく、吸音材を筐体に固定する機能を損なわない程度に適宜変更することができる。また、以上の実施形態においては、固定部材５６Ａ、５６Ｂと同様の形状の吸音材５５Ａ、５５Ｂを採用した例を示したが、吸音材の形状を固定部材の形状に一致させる必要はなく、作動音の発生位置によって吸音材の形状や配置を適宜変更することができる。また、以上の実施形態においては、筐体の外部に吸音材を配置した例を示したが、筐体の内部に吸音材を配置することもできる。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す側面図（一部断面図を含む）である。 図１に示した電動パワーステアリング装置の減速ギアボックス近傍の拡大斜視図である。 図１に示した電動パワーステアリング装置に設けられる吸音材の斜視図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のモータケースに吸音材を設けた状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のＥＣＵボックスに吸音材を設けた状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のアッパステアリングコラムに吸音材を設けた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングコラム、７…アッパステアリングコラム、１５…アッパステアリングシャフト（ステアリング軸）、３３…ギアボックスカバー、３５…電動モータ（電子機器）、３７…ウォームシャフト（減速機構）、３９…ウォームホイール（減速機構）、５０…モータケース（筐体）、５５・５５Ａ・５５Ｂ・７０・７３・７５…発泡体（吸音材）、５６・５６Ａ・５６Ｂ・７１・７４・７６…固定部材、５８…ウォームホイールケーシング部（筐体）、５９…ウォームシャフトケーシング部（筐体）、７２…ＥＣＵボックス（筐体）。

Claims (10)

1. ステアリング軸を収納するステアリングコラムと、電子機器と、を備える電動パワーステアリング装置であって、
   前記ステアリングコラム及び／又は前記電子機器に吸音材が設けられてなる、
   電動パワーステアリング装置。
2. 前記電子機器を収納する筐体を備え、
   前記吸音材は、
   前記筐体に設けられるものである、
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記吸音材は、
   ゴム材料及び／又は樹脂材料からなる発泡体を有するものである、
   請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記発泡体は、
   異なる材料又は厚さで構成された発泡体が複数積層されてなるものである、
   請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記発泡体は、
   ２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の厚さを有するものである、
   請求項３又は４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記吸音材は、
   前記筐体を外側から被覆するものであり、
   前記吸音材を外側から被覆して前記筐体に固定する固定部材を備える、
   請求項２から５の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記固定部材は、
   弾性を有するものであり、
   前記吸音材は、
   前記固定部材の弾性により前記筐体に固定されるものである、
   請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記吸音材は、
   その内部に空隙を有するものである、
   請求項１から７の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
9. 前記電子機器は、
   前記ステアリング軸に補助操舵トルクを付与する電動モータと、
   前記電動モータを駆動制御する制御装置と、を含むものである、
   請求項１から８の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
10. 前記ステアリングコラムは、
    電動モータの回転を減速して前記ステアリング軸に伝達する減速機構を収納するものである、
    請求項１から９の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。

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