JP5483246B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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、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が提案され、実用化されている。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。このような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。

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、作動音が発生するが、現在においては、ハイブリッド車を始めとして車両の静粛性が向上しており、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。そこで、近年においては、電動モータからの放射音を抑制することを目的として、電動モータの筐体を防音材によって覆う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２６６７８０８号公報

しかし、前記特許文献１に記載されたような技術を採用した場合においても、作動音を発する電動モータからの振動が、防音材を固定する固定部材に伝達され、この固定部材が電動モータを覆うカバー等と接触することにより、共振音や当接音が生じることがある。このため、これら共振音や当接音の発生を効果的に抑制するための技術の開発が待望されていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、固定部材と他の部品との接触に起因する共振音・当接音の発生を充分に抑制することができ、静粛性に優れた電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、作動音を発する構成部品と、この構成部品の外部を覆う吸音材と、この吸音材を構成部品に固定するための固定部材と、を備える電動パワーステアリング装置であって、固定部材は、吸音材の外周に巻き付けられるように配置され、かつ、吸音材よりも面積が小さく設定されてなるものである。

かかる構成を採用すると、吸音材よりも面積が小さい固定部材を採用しているので、固定部材の小型化による低コスト化を図ることができる。また、固定部材の質量低減によって振動や温度変化等の外乱に起因する吸音材の動きを抑制することができ、固定部材が多少動いても吸音材から外れて筐体等と直接接触することが少なくなるため、共振音や当接音の発生を抑制することができる。

なお、本発明における「構成部品」としては、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、電動モータを駆動制御する制御装置、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ギアボックス、ステアリング軸を収納するステアリングコラム、等が挙げられる。

前記電動パワーステアリング装置において、固定部材は、吸音材のみに接触するように配置されることが好ましい。

かかる構成を採用すると、吸音材が取り付けられる構成部品や、この構成部品（及び吸音材・固定部材）を覆うカバー等の部品に固定部材が接触することに起因する共振音や当接音の発生を防止することができる。

また、前記電動パワーステアリング装置において、発泡体から形成される吸音材を採用するとともに、吸音材の外周に固定部材を巻き付けて吸音材を圧縮してもよい。

かかる構成を採用すると、外周に巻き付けられた固定部材により、固定部材が接する部分の吸音材を圧縮して、吸音材を構成部品に固定することができる。この際、圧縮永久歪の高い吸音材を使用しても、吸音材の固定部材から圧縮されていない部分と構成部品とが接触しているため、吸音材の動きを抑制することができる。

また、前記電動パワーステアリング装置において、構成部品の外周に巻き付けられるように配置される吸音材及び固定部材を採用することができる。そして、これら吸音材及び固定部材において、構成部品への巻き付け方向に対して直交する方向における寸法（幅寸法）を比較した場合に、固定部材の幅寸法を、吸音材の幅寸法の１／２以上であって吸音材の幅寸法未満に設定することが好ましい。

固定部材の幅寸法が吸音材の幅寸法の１／２未満であると、吸音材を構成部品に固定する機能が充分に発揮できなくなるおそれがあるためである。また、固定部材の幅寸法が吸音材の幅寸法以上であると、吸音材が取り付けられる構成部品に固定部材が接触して共振音や当接音が発生する可能性があるためである。

本発明によれば、固定部材と他の部品との接触に起因する共振音・当接音の発生を充分に抑制することができ、静粛性に優れた電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明する。

まず、図１及び図２を用いて、本実施形態に係るコラム式の電動パワーステアリング装置１０の概要について説明する。電動パワーステアリング装置１０は、図１に示すように、ステアリング系（ステアリングシャフト１１、ハウジング１２、ラック・ピニオン式運動変換機構２０、ウォーム減速機構３０等からなる構成）と、このステアリング系に操舵補助トルクを与えるパワーアシスト用の電動モータ１３と、トルクセンサ４０と、を備えている。

ステアリングシャフト１１は、ステアリング入力軸１１ａと、ステアリング出力軸１１ｂと、を有しており、ハウジング１２の内部に軸心回りに回転自在に支持されている。ハウジング１２は、車室内部の所定位置に下部を前方に向けて傾斜した状態に固定されている。ステアリング入力軸１１ａは、その上端に、図示していないステアリングホイールが固定されることとなり、ステアリングホイールと同期回転する。

ステアリング入力軸１１ａとステアリング出力軸１１ｂとは、トルクセンサ４０のトーションバーを介して連結されている。ステアリングホイールからステアリング入力軸１１ａを経てステアリング出力軸１１ｂに伝達される操舵トルクは、トルクセンサ４０により検出される。そして、図示していない制御装置が、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ１３の出力を制御する。

ラック・ピニオン式運動変換機構２０は、長手方向を車両の左右方向として車両前部のエンジンルーム内にほぼ水平に配置され軸方向に移動自在なラック軸２１と、ラック軸２１の軸心に対して斜めに支承されてラック軸２１の歯部に噛合する歯部が設けられたピニオン軸２２と、ラック軸２１及びピニオン軸２２を支承する筒状のケース２３と、を有している。ラック・ピニオン式運動変換機構２０のラック軸２１の両端側に設けられた図示していないナックルには、前輪のホイールが取り付けられる。

ピニオン軸２２とステアリング出力軸１１ｂの下端とは、２個の自在継手１５，１６及び連結部材１７で連結されている。また、ステアリング出力軸１１ｂの軸方向の中間位置には、ウォーム減速機構３０が配置され、このウォーム減速機構３０を介して電動モータ１３から、ステアリング出力軸１１ｂに対して操舵補助トルクが付与される。

本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０においては、図２に示すように、作動音を発する構成部品（電動モータ１３、ウォーム減速機構３０、ステアリングシャフト１１等）に防音構造が施されている。以下、図３及び図４を用いて、これら構成部品の一つである電動モータ１３に施された防音構造について説明する。

電動モータ１３は、図３及び図４に示すように、略有底円筒状のケース本体５０と、ケース本体５０の開口側に取り付けられる略円環状のフランジ５１と、を有するモータケース５２を備えている。ケース本体５０は、モータ軸方向に沿う円筒状の胴部５３と、胴部５３のモータ軸方向の一方側を閉塞する底部５４と、を有している。モータケース５２のフランジ５１を、ウォーム減速機構３０にボルトで締結することにより、モータ１３がウォーム減速機構３０に組み付けられ、フランジ５１から突出されているロータの出力軸５５がウォーム減速機構３０のウォームに一体的に連結される。

電動モータ１３には、モータケース５２を構成するケース本体５０の円筒状の胴部５３の外周が、ゴム材料や樹脂材料の発泡体からなる吸音材６１によって覆われている。吸音材６１は、シート状に形成され、ケース本体５０の胴部５３に巻き付けられることにより胴部５３の外周に接触した状態で配置され、さらに、その外周に巻き付けられた固定部材６２によってケース本体５０の胴部５３に接触した状態で固定されている。これにより、吸音材６１は、固定部材６２によってケース本体５０の胴部５３に押し付けられて圧縮され、その厚みが通常の厚みよりも薄くされている。吸音材６１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。

固定部材６２としては、例えば金属製の環状部材を採用することができる。吸音材６１及び固定部材６２において、電動モータ１３への巻き付け方向に対して直交する方向における寸法（以下「幅寸法」という）Ｗを比較した場合に、固定部材６２の幅寸法Ｗ_Sは、吸音材６１の幅寸法Ｗ_Aよりも小さく（Ｗ_S＜Ｗ_A）設定され、この結果、固定部材６２の面積は、吸音材６１の面積よりも小さく設定されている。固定部材６２の幅寸法Ｗ_Sが吸音材６１の幅寸法Ｗ_A以上であると、吸音材６１が取り付けられる電動モータ１３に固定部材６２が接触して共振音や当接音が発生する可能性があるためである。

また、固定部材６２は、吸音材６１以外とは接触することなく電動モータ１３に取り付けられている。すなわち、固定部材６２は、電動モータ１３のモータケース５２やウォーム減速機構３０に対して非接触状態とされている。

なお、固定部材６２の幅寸法Ｗ_Sは、吸音材６１の幅寸法Ｗ_Aよりも小さければよいが、吸音材６１の幅寸法Ｗ_Aの１／２以上（０．５Ｗ_A≦Ｗ_S）であることが好ましい。固定部材６２の幅寸法Ｗ_Sが吸音材６１の幅寸法Ｗ_Aの１／２未満であると、吸音材６１を電動モータ１３に固定する機能が充分に発揮できなくなるおそれがあるためである。

そして、以上のような防音構造は、電動モータ１３だけでなく、図２に示すようにウォーム減速機構３０及びステアリングシャフト１１にも施され、これらに施された防音構造においても、吸音材６１の幅寸法よりも小さい幅寸法の固定部材６２によって吸音材６１が圧縮されて取り付けられている。

以上説明した実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０においては、吸音材６１よりも面積が小さい固定部材６２を採用しているので、固定部材６２の小型化による低コスト化を図ることができる。また、固定部材６２の質量低減によって振動や温度変化等の外乱に起因する吸音材６１の動きを抑制することができ、固定部材６２が多少動いても吸音材６１から外れて構成部品（電動モータ１３やウォーム減速機構３０等）と直接接触することがなくなるため、共振音や当接音の発生を抑制することができる。

また、以上説明した実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０においては、吸音材６１の外周に巻き付けられた固定部材６２により、固定部材６２が接する部分の吸音材６１を圧縮して、吸音材６１を構成部品（電動モータ１３等）に固定することができる。この際、圧縮永久歪の高い吸音材６１を使用しても、吸音材６１の固定部材６２から圧縮されていない部分と構成部品とが接触しているため、吸音材６１の動きを抑制することができる。

なお、以上の実施形態においては、電動パワーステアリング装置１０の電動モータ１３、ウォーム減速機構３０及びステアリングシャフト１１に防音構造を施した例を示したが、図５に示すように、電動モータ１３等を駆動制御する制御装置７１に防音構造を施すこともできる。以下、制御装置７１に固定部材６２を用いて吸音材６１を固定する例について説明することとする。

制御装置７１は、例えば、ＣＰＵ等の各種電子部品を備えたもので、箱型形状をなしている。制御装置７１のケース本体７２の一端側には、ソケット部７３が設けられており、このソケット部７３に、電動モータ１３等からのハーネスのコネクタが接続可能となっている。また、制御装置７１のケース本体７２には、複数の取付孔７４が形成されており、これら取付孔７４にボルトを挿入し、電動パワーステアリング装置１０の筐体などに締結固定される。

制御装置７１のケース本体７２は、その外周が、シート状に形成された発泡体からなる吸音材６１によって覆われ、さらに、その外周に巻き付けられた固定部材６２によってケース本体７２に接触した状態で固定されている。これにより、吸音材６１は、固定部材６２によってケース本体７２に押し付けられて圧縮され、その厚みが通常の厚みよりも薄くされている。

固定部材６２としては、例えば金属製の板状部材（制御装置７１のケース本体７２の形状に合わせて折曲されたもの）を採用することができる。吸音材６１及び固定部材６２において、制御装置７１のケース本体７２への巻き付け方向に対して直交する方向における寸法（幅寸法）Ｗを比較した場合に、固定部材６２の幅寸法Ｗ_Sは、吸音材６１の幅寸法Ｗ_Aよりも小さく設定され、この結果、固定部材６２の面積は、吸音材６１の面積よりも小さく設定されている。なお、固定部材６２の幅寸法Ｗ_Sは、吸音材６１の幅寸法Ｗ_Aよりも小さければよいが、吸音材６１の幅寸法Ｗ_Aの１／２以上であることが好ましい。また、固定部材６２は、吸音材６１以外とは接触することなく制御装置７１に取り付けられている。すなわち、固定部材６２は、制御装置７１のケース本体７２に対して非接触状態とされている。

このように、電動パワーステアリング装置１０の制御装置７１に防音構造を施した場合においても、吸音材６１よりも面積が小さい固定部材６２を採用しているので、固定部材６２の小型化による低コスト化を図ることができる。また、固定部材６２の質量低減によって振動や温度変化等の外乱に起因する吸音材６１の動きを抑制することができ、固定部材６２が多少動いても吸音材６１から外れて制御装置７１と直接接触することがなくなるため、共振音や当接音の発生を抑制することができる。また、吸音材６１の外周に巻き付けられた固定部材６２により、固定部材６２が接する部分の吸音材６１を圧縮して、吸音材６１を制御装置７１に固定することができる。この際、圧縮永久歪の高い吸音材６１を使用しても、吸音材６１の固定部材６２から圧縮されていない部分と制御装置７１とが接触しているため、吸音材６１の動きを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 図１に示した電動パワーステアリング装置の駆動機構部分の斜視図である。 図１に示した電動パワーステアリング装置の電動モータの側面図である。 図３に示した電動モータの側面図であって吸音材及び固定部材を断面視したものである。 図１に示した電動パワーステアリング装置の制御装置の斜視図である。

符号の説明

１０…電動パワーステアリング装置、１１…ステアリングシャフト（構成部品）、１３…電動モータ（構成部品）、３０…ウォーム減速機構（構成部品）、６１…吸音材、６２…固定部材、７１…制御装置（構成部品）。

Claims (3)

1. 作動音を発する構成部品と、前記構成部品の外部を覆う吸音材と、前記吸音材を前記構成部品に固定するための固定部材と、を備える電動パワーステアリング装置であって、
   前記固定部材は、前記吸音材の外周に巻き付けられて前記吸音材のみに接触するように配置され、前記吸音材よりも面積が小さく設定されてなるものであり、
   前記吸音材は、ゴム発泡体から形成されるとともに、その外周に巻き付けられた前記固定部材によって圧縮されるものであり、前記ゴム発泡体の厚さは、吸音対象である作動音の周波数特性に合わせて選定され、
   前記吸音材及び前記固定部材は、何れも前記構成部品の外周に巻き付けられるように配置されるものであり、
   前記吸音材及び前記固定部材において、前記構成部品への巻き付け方向に対して直交する方向における寸法としての幅寸法を比較した場合に、前記固定部材の幅寸法が、前記吸音材の幅寸法の１／２以上であって前記吸音材の幅寸法未満に設定されてなるものである、電動パワーステアリング装置。
2. 前記構成部品は、ウォーム減速機構、ステアリングシャフト及び電動モータのうち少なくとも何れか一つである、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記構成部品は、電動モータを制御する制御装置である、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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