(57)【要約】【課題】ボールねじ機構の作動により生ずる振動を有効に減衰して静粛性の高い電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】中空シャフトとして形成されたモータシャフト８において、そのボール螺子機構と軸受１１との間には、その径方向の厚みが小さな薄肉部２１が形成される。そして、その薄肉部２１の周面には制振材２２が固着される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に往復動可能に支持されたラック軸と、前記ラック軸が挿通されるとともにモータ駆動により回転する中空シャフトと、前記中空シャフトの回転を前記ラック軸の往復動に変換するボール螺子機構とを備え、前記中空シャフトは、軸受を介してハウジングに支承される電動パワーステアリング装置であって、
前記中空シャフトにおける前記ボール螺子機構と前記軸受との間に薄肉部を形成し、該薄肉部の周面に制振材を固着したこと、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、
前記薄肉部は、前記中空シャフトの周面に形成された複数の凹部により構成されること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記各凹部は、前記中空シャフトの周方向において、非薄肉部が残存するように形成されること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記非薄肉部にリブを形成したこと、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制振材は、前記中空シャフトにのみ接触するように設けられること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラック軸が挿通されるとともにモータ駆動により回転する中空シャフトを有し、該中空シャフトの回転をボール螺子機構によりラック軸の往復動に変換することによって操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）がある。
【０００３】
一般に、このようなＥＰＳにおいて、その中空シャフトは、軸受を介してハウジングに支承されており、ラック軸の往復動及びボール螺子機構の作動により生ずる振動は、その軸受を介して中空シャフトからハウジングへと伝達される。そして、そのハウジングの振動が車室内に伝播することにより、運転者に不快感を与える可能性がある。
【０００４】
そこで、従来、こうしたラック軸の往復動やボール螺子機構の作動により生ずる振動がハウジングへと伝達されるのを抑制すべく、軸受とハウジングとの間、或いは軸受と中空シャフトとの間に制振材を介在させることにより、その振動を吸収する構成が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００５−６９４１２号公報
【特許文献２】特開２００７−８４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例に示される構成は、例えば、縁石衝突等、転舵輪に対して衝撃的な逆入力応力が印加された場合のように、突発的に発生した衝撃力を効果的に吸収することが可能であるものの、ボール螺子機構の作動により生ずる振動については、有効にこれを吸収することができない。即ち、制振材による振動吸収メカニズムは、振動により生じた歪みが復元する際に生ずる熱を外部に放出することによって、その振動を吸収（減衰）するというものである。ところが、上記の従来例のように、その制振材を振動伝達経路上の二部材間に介在する構成では、ボール螺子機構の作動により生ずる比較的微細な振動は、上記エネルギー変換によって十分に吸収される前に、同制振材を介して伝達されてしまう。その結果、その作動音が車室内に伝播するという問題があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ボール螺子機構の作動により生ずる振動を有効に減衰して静粛性の高い電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、軸方向に往復動可能に支持されたラック軸と、前記ラック軸が挿通されるとともにモータ駆動により回転する中空シャフトと、前記中空シャフトの回転を前記ラック軸の往復動に変換するボール螺子機構とを備え、前記中空シャフトは、軸受を介してハウジングに支承される電動パワーステアリング装置であって、前記中空シャフトにおける前記ボール螺子機構と前記軸受との間に薄肉部を形成し、該薄肉部の周面に制振材を固着したこと、を要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、中空シャフトにおける当該ボール螺子機構と軸受との間、つまりボール螺子機構の作動により生ずる振動の伝達経路に振動しやすい部分が形成される。そして、ここに制振材を配することにより、当該制振材の振動吸収（減衰）機能を最大化、即ち振動による歪み及びその復元を熱エネルギーに変換して外部に放出するメカニズムを有効に機能させることができる。その結果、中空シャフトから軸受、更にハウジングへと伝達される振動を有効に減衰して、その静粛性を大幅に高めることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記薄肉部は、前記中空シャフトの周面に形成された複数の凹部により構成されること、を要旨とする。
上記構成によれば、薄肉部の形成が容易になる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記各凹部は、前記中空シャフトの周方向において、非薄肉部が残存するように形成されること、を要旨とする。
上記構成によれば、その薄肉部形成部位についても、モータ駆動される上で必要な剛性及び強度を担保することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記非薄肉部にリブを形成したこと、を要旨とする。
上記構成によれば、より一層、剛性及び強度を高めることができる。
請求項５に記載の発明は、前記制振材は、前記中空シャフトにのみ接触するように設けられること、を要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、薄肉部とともに制振材が振動しやすくなり、その結果、より効果的に振動を吸収できるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ボール螺子機構の作動により生ずる振動を減衰して静粛性の高い電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をボール螺子機構を備えたラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１は、ステアリング操作により回転するピニオン軸２、及び該ピニオン軸２の回転に応じて軸方向に往復動することにより操舵輪（図示略）の舵角を変更するラック軸３に加え、駆動源としてのモータ４、並びに該モータ４の回転をラック軸３の往復動に変換する変換手段としてのボール螺子機構５を備えている。
【００１５】
詳述すると、ＥＰＳ１は、略円筒状に形成されたハウジング６を備えており、ラック軸３は、該ハウジング６の軸線方向に沿って貫設されている。そして、ラック軸３は、ハウジング６に設けられたラックガイド７及びすべり軸受（図示せず）に軸支されることによりその軸方向に沿って往復動可能に支持されている。また、ハウジング６内には、ピニオン軸２がラック軸３と交差する状態で回転可能に支承されており、ラック軸３は、ラックガイド７に押圧されることにより同ピニオン軸２と噛合されている。尚、ピニオン軸２の一端には、ステアリングシャフトが連結されており、該ステアリングシャフトの先端には、ステアリングホイールが固定されている（図示略）。そして、ステアリング操作に伴いピニオン軸２が回転し、その回転がラック軸３の往復動に変換されることにより、操舵輪（図示略）の舵角が変更されるようになっている。
【００１６】
また、本実施形態では、モータ４には、中空円筒状のモータシャフト８を有するブラシレスモータが採用されており、同モータ４は、そのステータ９がハウジング６内周に固定されるとともに、そのモータシャフト８内にラック軸３が挿通されることにより、同ラック軸３と同軸に配置されている。そして、モータシャフト８は、その両端近傍が軸受１１，１２に軸支されることにより回転自在にハウジング６に支承されている。
【００１７】
一方、本実施形態では、ボール螺子機構５は、ラック軸３の外周に形成された螺子部１３、及びモータシャフト８の内周に設けられたボール螺子ナット１４、並びにこれら螺子部１３とボール螺子ナット１４との間に介在された複数のボール１５により構成されている。具体的には、本実施形態では、ボール螺子ナット１４は略円筒状に形成されており、同ボール螺子ナット１４の内周、及び螺子部１３の外周には、それぞれ螺子溝が螺刻されている。そして、各ボール１５は、これら対向する各螺子溝により形成された螺旋状の転動路内に転動可能に配設されている。
【００１８】
即ち、螺子部１３及びボール螺子ナット１４は、これら各ボール１５を介して螺合されており、各ボール１５は、ラック軸３とボール螺子ナット１４との間の相対回転、即ちボール螺子ナット１４が固定されたモータシャフト８の回転に伴い、その負荷を受けつつ転動路内を転動する。尚、本実施形態のボール螺子機構５では、ボール螺子ナット１４に配設された複数のこま部材（図示略）によって隣接する転動路の２点間を各々連通する所謂デフレクタ方式が採用されており、転動路内を転動した各ボール１５は、これら各こま部材を通過することにより転動路内を無限循環する。そして、この各ボール１５の転動によってラック軸３とボール螺子ナット１４との軸方向の相対位置が変位することにより、モータシャフト８の回転がラック軸３の往復動に変換され、これにより操舵系にアシスト力が付与されるようになっている。
【００１９】
（制振構造）
次に、本実施形態のＥＰＳにおける制振構造について説明する。
上述のように、振動伝達経路上の二部材間に制振材を介在させる従来の構成では、ボール螺子機構の作動により生ずる比較的微細な振動は、その歪みが復元する際に生ずる熱を外部に放出するという制振材の振動吸収メカニズムによって同振動が十分に吸収される前に、当該制振材を介して伝達されてしまうという問題がある。
【００２０】
この点を踏まえ、本実施形態では、中空シャフトとして形成されたモータシャフト８において、そのボール螺子機構５と軸受１１との間には、その径方向の厚みが小さな薄肉部２１が形成されている。そして、その薄肉部２１の周面には、制振材２２が固着されている。
【００２１】
詳述すると、図２及び図３に示すように、本実施形態では、薄肉部２１は、モータシャフト８の外周面８ａに複数の凹部２３を凹設することにより形成されている。具体的には、本実施形態では、モータシャフト８の外周面８ａには、その周方向において略等間隔で二つの凹部２３が形成されている。そして、これにより、そのモータシャフト８の軸方向における薄肉部２１の形成部位においても、当該モータシャフト８の径方向の厚みが大きい（その他の部位と等しい）非薄肉部２５が残存されている。
【００２２】
また、本実施形態の制振材２２は、エラストマ等、ゴム系の素材により形成されている。そして、制振材２２は、上記各凹部２３に配設されることにより、モータシャフト８のみに接触するように、薄肉部２１に固着される構成となっている。
【００２３】
尚、本実施形態では、軸受１１は、ボルト２７，２８により、その内輪１１ａ及び外輪１１ｂが、それぞれモータシャフト８の外周面８ａ及びハウジング６の内周面６ａに締結されることにより、同ハウジング６に対して回転自在にモータシャフト８を支承する。そして、本実施形態では、この軸受１１をハウジング６に固定するためのボルト２８を制振合金にて形成することにより、ラック軸３から入力される軸方向の衝撃荷重を減衰する構成となっている。
【００２４】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）中空シャフトとして形成されたモータシャフト８において、そのボール螺子機構５と軸受１１との間には、その径方向の厚みが小さな薄肉部２１が形成される。そして、その薄肉部２１の周面には制振材２２が固着される。
【００２５】
上記構成によれば、モータシャフト８上の当該ボール螺子機構５と軸受１１との間、つまりボール螺子機構５の作動により生ずる振動の伝達経路に振動しやすい部分が形成される。そして、ここに制振材２２を配することにより、当該制振材２２の振動吸収（減衰）機能を最大化、即ち振動による歪み及びその復元を熱エネルギーに変換して外部に放出するメカニズムを有効に機能させることができる。その結果、中空シャフトとして形成されたモータシャフト８から軸受、更にハウジング６へと伝達される振動を有効に減衰して、その静粛性を大幅に高めることができる。
【００２６】
（２）薄肉部２１は、モータシャフト８の外周面８ａに複数の凹部２３を凹設することにより形成される。このような構成とすることで、薄肉部２１の形成が容易になる。
（３）モータシャフト８の軸方向において、その薄肉部２１の形成部位には、非薄肉部２５が残存される。これにより、当該薄肉部２１が形成される部位についても、モータシャフト８として要求される剛性及び強度を担保することができる。
【００２７】
（４）各凹部２３は、モータシャフト８の周方向において略等間隔に形成される。これにより特定箇所への応力集中を回避して、その強度を高めることができる。
（５）制振材２２は、モータシャフト８のみに接触するように、薄肉部２１に固着される。これにより、薄肉部２１とともに制振材２２が振動しやすくなり、その結果、より効果的に振動を吸収できるようになる。
【００２８】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を、中空シャフトとしてのモータシャフト８がラック軸３と同軸に配置された同軸ラックアシスト型のＥＰＳ１に具体化した。しかし、これに限らず、所謂ラッククロス型等、ハウジング外部に設けられたモータにより、ラック軸の挿通された中空シャフトを駆動する形式のＥＰＳに具体化してもよい。
【００２９】
・本実施形態では、薄肉部２１（及び制振材２２）は、モータシャフト８におけるボール螺子機構５と軸受１１との間に配置されることとした。しかし、これに限らず、可能であれば、ボール螺子機構５と軸受１２との間にも設けるとよい。
【００３０】
・本実施形態では、制振材２２は、モータシャフト８のみに接触するとしたが、更に薄肉部２１のみに接触する構成としてもよい。これにより、更に制振材２２が振動しやすくなり、その結果、より一層効果的に振動を吸収できるようになる。
【００３１】
・本実施形態では、モータシャフト８の軸方向において、その薄肉部２１の形成部位には、非薄肉部２５が残存されることとした。しかし、これに限らず、図４に示すように。非薄肉部２５の外周にリブ３０を設ける。そして、これより、剛性及び強度を高める構成としてもよい。
【００３２】
・本実施形態では、モータシャフト８の周方向において略等間隔で二つの凹部２３を凹設することにより薄肉部２１を形成することとした。しかし、凹部２３の数は、二つに限るものではなく、必ずしも等間隔なくともよい。
【００３３】
・また、本実施形態では、モータシャフト８の外周面８ａに各凹部２３を凹設することしたが、その内周面に凹部を凹設することにより薄肉部を形成する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】軸受近傍の拡大断面図。
【図３】モータシャフトのＡ−Ａ断面図。
【図４】別例の薄肉部形成部位の断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、３…ラック軸、４…モータ、５…ボール螺子機構、６…ハウジング、８…モータシャフト、８ａ…外周面、１１，１２…軸受、２１…薄肉部、２２…制振材、２３…凹部、２５…非薄肉部、３０…リブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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