JP4816061B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵補助力の発生源として電動モータを用いる電動パワーステアリング装置に関する。

車両の操舵力をアシストするパワーステアリング装置は、高級車だけでなくあらゆる車種へ普及している。操舵力をアシストする駆動源は、モータによる電動式、作動油による油圧式の２つに大別される。例えばコラム式の電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転をウォームに伝達し、さらにウォームホイールへ伝達することにより、電動モータの回転を減速して電動モータの出力を増幅し、ステアリング操作時の操舵補助トルクを付与する。

車両が走行する場合、車輪からの逆入力により、ウォームとウォームホイールとの歯面にてバックラッシ分の打撃が発生し、コラムアセンブリが振動する。コラムアセンブリの振動が伝播し、特に重量物である電動モータが振動することにより、斯かる振動が車体構成部材（インパネリインフォース）を介して車体パネルまで伝達され、固体伝播音を発生させる。

固体伝播音の発生を防止すべく、例えば特許文献１では、補強リブを設けることによりギヤハウジングの剛性を高め、車体構成部材（インパネリインフォース）を介して車体パネルまで伝達される振動量を軽減する電動パワーステアリング装置が開示されている。
特開２００３−０７２５６２号公報

特許文献１では、車体構成部材（インパネリインフォース）とコラムアセンブリとを固着するボルトは、ステアリングシャフトを中心として線対称となる位置にて両者を締結している。しかし、電動モータは他の部品と比較して重量物であることから、コラムアセンブリの重心は電動モータ側へ偏心している。したがって、外力により電動モータが振動する場合、電動モータの振幅が大きく、車体構成部材（インパネリインフォース）とコラムアセンブリとを固着するボルトがコラムアセンブリ振動の腹となっている。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電動モータが振動した場合であっても、固体伝播音を効果的に抑制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、ステアリングシャフトを回転可能に支持するステアリングコラムと、該ステアリングコラムに固設された、操舵補助用の電動モータを収容するモータハウジング、及び該モータハウジングに連結された、減速ギヤ機構を収容するギヤハウジングとを有するコラムアセンブリを、車体構成部材で支持する電動パワーステアリング装置において、前記減速ギヤ機構は、前記ステアリングシャフトに嵌合固定した被動ギヤと、該被動ギヤ外周のギヤ部に噛み合う駆動ギヤとを有し、前記ギヤハウジングは、前記被動ギヤを収容する第１のハウジング及び前記駆動ギヤを収容する第２のハウジングを備え、前記モータハウジングは、前記第２のハウジングに連結され、該モータハウジングに収容された電動モータは、前記ステアリングシャフトの中心軸に対して偏って配置されており、前記コラムアセンブリは、前記ステアリングシャフトの中心軸に対し、前記電動モータと同じ側に偏って位置する支持部材により、前記車体構成部材に支持してあることを特徴とする。

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、前記コラムアセンブリは前記支持部材へネジ止めされており、ネジ止めされた位置が、前記ステアリングシャフトの中心軸に略直交する断面において、前記ギヤハウジングの振動モードの節又は該節の近傍であることを特徴とする。

本発明では、電動モータを収容するモータハウジングを含むコラムアセンブリが、ステアリングシャフトの中心軸に対し電動モータと同じ側へ偏って位置する支持部材により、車体構成部材に支持してある。この支持位置は、コラムアセンブリの振動による振幅が小さい位置であり、車体構成部材へ伝播される振動の振幅を抑制することができ、車体パネルの振動により発生する固定伝播音を効果的に抑制することが可能となる。支持部材による支持位置は、ステアリングシャフトの中心軸に略直交する断面において、前記振動の節又は該節の近傍であるのが望ましい。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。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全体構成を示す要部断面を含む正面図である。本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置は、車両のハンドル等の操舵部材１に連結される入力軸２と、入力軸２にトーションバー４を介し連結された出力軸３とでステアリングシャフトを構成している。

また、入力軸２及び出力軸３の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ５、トルクセンサ５が検出したトルクに主に基づいて回転が制御される操舵補助用の電動モータ６、電動モータ６の回転を減速して出力軸３に伝える減速ギヤ機構７を備えている。Ｂは電動モータ６の回転を制御するための制御回路が実装された基板である。

減速ギヤ機構７は、出力軸３に一体回転可能に取り付けられる被動ギヤとしてのウォームホイール８、及びウォームホイール８と噛み合い電動モータ６の駆動力をウォームホイール８に伝達する駆動ギヤとしてのウォーム軸９で構成される。ウォームホイール８は、出力軸３に一体回転可能に結合される環状の芯金８ａと、芯金８ａの外周部に嵌合される内周部、及び歯を形成する外周部を有する合成樹脂部材８ｂとで構成されている。

ステアリングコラム１０は、入力軸２と操舵部材（例えばステアリングホイール）１とを一体回転可能に連結する操舵軸１１を主に収容するステアリングコラムチューブ１２と、ステアリングコラムチューブ１２の軸方向下端部に嵌合され、トルクセンサ５を主に収容するセンサハウジング１３と、センサハウジング１３の軸方向下端部に嵌合され、ウォームギヤ機構７を主に収容するギヤハウジング１４とを備えている。なお、コラムハウジング２５とは、ステアリングコラムチューブ１２及びセンサハウジング１３で構成された部分を意味している。

ギヤハウジング１４は、センサハウジング１３に嵌合しており、ウォームホイール８を収容する筒状の第１のハウジング１５と、ウォーム軸９を収容する筒状の第２のハウジング１６とを略直角交差状に連ねる態様にて備えている。第２のハウジング１６は、電動モータ６を収容するモータハウジング１７に連結されている。ギヤハウジング１４は、第１のハウジング１５及び第２のハウジング１６を一体に形成するアルミニウム合金鋳物からなる。なお、コラムアセンブリ２６とは、コラムハウジング２５及びギヤハウジング１４で構成された部分を意味している。

ウォームホイール８の軸方向の両側には、例えば玉軸受からなる第１の軸受１８及び第２の軸受１９が、出力軸３を回転自在に支持するために配置されている。第１の軸受１８は、センサハウジング１３と出力軸３との間に介在し、第２の軸受１９は、ギヤハウジング１４と出力軸３との間に介在する。入力軸２は筒状をなしており、入力軸２の孔内にトーションバー４が挿入され、トーションバー４の上端部４ａ、入力軸２の上端部２ａ及び操舵軸１１の下端部がダウエルピン２０により一体回転可能に連結されている。

入力軸２の上部２ａは、例えば針状ころ軸受からなる第３の軸受２１を介してセンサハウジング１３に回転自在に支持されている。出力軸３の上端から軸方向に延びる嵌合孔２２が設けられており、嵌合孔２２に入力軸２の下部の縮径部２３が相対回転可能に嵌合されており、トーションバー４の下端部４ｂがダウエルピン２４により一体回転可能に連結されている。入力軸２の縮径部２３と出力軸３の嵌合孔２２とは、入力軸２及び出力軸３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌合されている。

図２は、従来の電動パワーステアリング装置の車体への取り付け状態を示すステアリングシャフトの下方から見た図である。従来の電動パワーステアリング装置は、モータハウジング１７に連結される第２ハウジング１６は筒状をなしており、第２ハウジング１６の中心軸は電動モータ６の回転軸と同一軸線上にある。第２ハウジング１６と略直交する方向にウォームホイール８を収容する筒状の第１のハウジング１５が設けられている。

コラムアセンブリ２６を車体構造へ取り付けるためのリインフォース３０へ取り付ける場合、リインフォース３０は出力軸３を左右から挟みこむコの字状の取付リブ３１を備えており、取付リブ３１の両側の支柱部３１ａ、３１ｂの先端部分には、フランジ状の支持部材を装着している。支持部材の形状は、取付リブ３１の両側の支柱部３１ａ、３１ｂの中心線に対して略線対称となっており、ネジ部材３２、３２を介して、ステアリングシャフト（出力軸）３に対して略均等な位置でリインフォース３０へ取り付けるようになっていた。

しかし、電動モータ６は、他の構成部材に比較して重量物であり、慣性が大きく変位量が最も大きいことから、振動モードの腹となる可能性が高い。したがって、支柱部３１ａ、３１ｂのモータハウジング１７への取り付け位置の近傍が振動モードの節となる。そこを支点として距離が離れるほど、振動の振幅が大きくなるおそれがあり、特に支柱部３１ａの支持部材でリインフォース３０へ取り付けている部分に大きな振動が発生する可能性が高い。

そこで、本発明では、リインフォース３０の取付リブ３１の形状を変えることにより振動の振幅を抑制している。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の車体への取り付け状態を示すステアリングシャフトの下方から見た図である。本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置は、従来と同様、モータハウジング１７に連結される第２ハウジング１６は筒状をなしており、第２ハウジング１６の中心軸は電動モータ６の回転軸と同一軸線上にある。第２ハウジング１６と略直交する方向にウォームホイール８を収容する筒状の第１のハウジング１５が設けられている。

コラムアセンブリ２６を、車体構造へ取り付けるためのリインフォース３０へ取り付ける場合、リインフォース３０は取付リブ３１を備えているが、取付リブ３１の形状が従来とは相違している。すなわち、取付リブ３１の両側に備えている支柱部３１ａ、３１ｂの先端部分は、連結部材により連結されており、一体化されている。そして、連結された取付リブ３１の電動モータ６に近い側の支柱部３１ｂの延長部分にフランジ状の支持部材３３を備えている。

支持部材３３の形状は、略板状であり、少なくとも２箇所の取り付けネジ孔を備えている。ネジ部材３２、３２を該ネジ孔に嵌挿し、コラムアセンブリ２６をリインフォース３０へ固着する。

例えば車両の走行時に車輪から外力が入力された場合、ウォームホイール８とウォーム９とが接触する双方の歯面にて打撃が発生し、ステアリングコラム全体が振動し、リインフォース３０を介して車体パネルに伝播することにより固定伝播音が発生する。しかし本実施の形態によれば、最重量物である電動モータ６の近傍でリインフォース３０とコラムアセンブリ２６とが固着されていることから、振動の振幅が小さいと考えられる部分、すなわち振動モードの節の近傍で固着することにより、伝播する振動の振幅が小さくなる。したがって、ステアリングシャフトが共振した場合であっても、リインフォース３０を介して車体パネルに伝播する振動の振幅が小さく、固定伝播音の発生を最小限に抑制することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。例えばリインフォース３０とコラムアセンブリ２６とは、ネジ止めであることに限定されるものではなく、電動モータ６により近い位置でリインフォース３０と固着することができさえすれば、同様の効果が期待できる。

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全体構成を示す要部断面を含む正面図である。 従来の電動パワーステアリング装置の車体への取り付け状態を示すステアリングシャフトの下方から見た図である。 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車体への取り付け状態を示すステアリングシャフトの下方から見た図である。

符号の説明

２ 入力軸
３ 出力軸
６ 電動モータ
１０ ステアリングコラム
１４ ギヤハウジング
１７ モータハウジング
２５ コラムハウジング
２６ コラムアセンブリ
３０ 車体構成部材（リインフォース）

Claims (2)

1. ステアリングシャフトを回転可能に支持するステアリングコラムと、
   該ステアリングコラムに固設された、操舵補助用の電動モータを収容するモータハウジング、及び該モータハウジングに連結された、減速ギヤ機構を収容するギヤハウジングと を有するコラムアセンブリを、車体構成部材で支持する電動パワーステアリング装置において、
   前記減速ギヤ機構は、前記ステアリングシャフトに嵌合固定した被動ギヤと、該被動ギヤ外周のギヤ部に噛み合う駆動ギヤとを有し、前記ギヤハウジングは、前記被動ギヤを収容する第１のハウジング及び前記駆動ギヤを収容する第２のハウジングを備え、
   前記モータハウジングは、前記第２のハウジングに連結され、該モータハウジングに収容された電動モータは、前記ステアリングシャフトの中心軸に対して偏って配置されており、
   前記コラムアセンブリは、前記ステアリングシャフトの中心軸に対し、前記電動モータと同じ側に偏って位置する支持部材により、前記車体構成部材に支持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. 前記コラムアセンブリは前記支持部材へネジ止めされており、ネジ止めされた位置が、前記ステアリングシャフトの中心軸に略直交する断面において、前記ギヤハウジングの振動モードの節又は該節の近傍であ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。

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