(57)【要約】【課題】駆動ギヤと従動ギヤとの間で発生する騒音の伝播を抑制する。【解決手段】操舵部材１の操作に応じて電動モータ５を駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、電動モータ５の回転軸５ａに連結された駆動ギヤ６１と、操舵軸２に嵌着され駆動ギヤ６１と噛合する従動ギヤ６２とを備え、従動ギヤ６２は、操舵軸２と歯部６２２ａとの間にゲル状物質２０を保持している。【選択図】図１
2006142901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
電動モータの回転軸に連結された駆動ギヤと、
操舵軸に嵌着され上記駆動ギヤと噛合する従動ギヤとを備え、
従動ギヤは、操舵軸と歯部との間にゲル状物質を保持している、
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、運転者により行われるステアリングホイール（ハンドル）等の操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して運転者の操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関し、特には、電動モータの回転を減速して操舵軸に伝達する減速機構を備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用の電動モータと、電動モータの回転を減速して操舵軸に伝達する減速機構と、トルクセンサ等のセンサ信号に基づいて電動モータの駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
減速機構は、例えば、電動モータの回転軸に連結された駆動ギヤとしてのウォーム軸と、操舵軸に嵌着された従動ギヤとしてのウォームホイールとからなり、ウォーム軸とウォームホイールとの噛み合いにより、電動モータの回転を減速して操舵軸に伝達することで、運転者のステアリングホイールの操作によって加えられる操舵トルクと、電動モータが発生する操舵補助トルクとの和を、出力トルクとしてステアリング機構に与える。
【０００４】
上記の減速機構においては、ウォーム軸とウォームホイールとの間のバックラッシュに起因する騒音が発生し、この騒音は操舵軸や、この操舵軸を回転可能に支持するハウジング、コラム等を介して車室内に伝播する。
【０００５】
これに対しては、ウォームホイールに対してウォーム軸が適度のバックラッシュを存して噛み合うよう、ウォームホイールとウォーム軸とを選別して組み合わせたり、あるいはウォームホイールに対してウォーム軸を径方向に微量的に変位可能に設けたりする等の対策が講じられているが、その効果は充分ではなく、例えば、経年使用によりバックラッシュが広がって騒音を発生するようになる、等の問題がある。
【特許文献１】特開２００２−１６６８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、駆動ギヤと従動ギヤとの間で発生する騒音が操舵軸やハウジング等を介して伝播し拡大することを効果的に抑制し、車室を静音化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電動パワーステアリング装置は、操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、電動モータの回転軸に連結された駆動ギヤと、操舵軸に嵌着され上記駆動ギヤと噛合する従動ギヤとを備え、従動ギヤは、操舵軸と歯部との間にゲル状物質を保持していることを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成において、ゲル状物質は、固体と液体の性質を併せ持つ超低弾性の高分子であり、従来の防振ゴムに比べて共振倍率が低く、共振周波数も低い。そのため、高い周波数での振動伝達率を低くすることができ、優れた防振効果を発揮する。このゲル状物質としては、主剤として用いられる樹脂によって、シリコン系、ウレタン系、スチレン系などのものがある。
【０００９】
本発明による電動パワーステアリング装置は、従動ギヤに上記のようなゲル状物質が保持されていることで、従動ギヤと駆動ギヤとの間で歯打ちにより発生した騒音を吸収し、操舵軸への騒音、振動の伝播を抑制する。
【００１０】
ゲル状物質は、従動ギヤの歯部と操舵軸との間で従動ギヤに保持されていればよく、従動ギヤの歯部を除く部分の全体に保持させてもよいし、一部に保持させてもよく、その保持の個所は問わない。また、ゲル状物質は、従動ギヤの側面部等に形成されている凹部や透孔内に充填してもよいし、シート状として貼り付けてもよく、保持の仕方も特に問わない。
【００１１】
上記の電動パワーステアリング装置において、従動ギヤが、操舵軸への嵌着部を有する芯金と、この芯金に一体に設けられ外周に歯部が形成された樹脂部とからなる場合、上記芯金にゲル状物質が保持されていることが好ましい。
【００１２】
このように、芯金にゲル状物質が保持されていると、従動ギヤの各部分のうち、振動伝播率の高い芯金において、振動が吸収され、振動の伝播が抑制されることになり、騒音抑制効果が高い。
【００１３】
さらに、芯金付きの従動ギヤを有する電動パワーステアリング装置において、芯金が、操舵軸への嵌着部と外周のリム部との間に、抜き孔等の軸方向に抜ける空間がある中間径部を有する場合は、上記中間径部にゲル状物質が保持されていることが望ましい。
【００１４】
上記構成によれば、芯金には、その中間径部に軸方向に抜ける空間があることで、軽量化し、電動モータにかかる負荷を減少させることができる。しかし、抜き孔等の空間があることで、芯金は剛性が低下し、振動しやすくなるが、その振動は、ゲル状物質により抑制される。したがって、従動ギヤの軽量化と、騒音抑制とをともに達成できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、駆動ギヤと従動ギヤとの間で発生する騒音が、これらギヤを収容するハウジングや、操舵軸を介して伝播、拡大することを抑制して、車室内を静音化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１および図２を参照して、本発明による最良の形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。図１は、最良の形態に係る電動パワーステアリング装置の減速機構部分の断面図で、関連する構成を併せて図示している。図２は、図１の減速機構の一部であるウォームホイールの図１（２）−（２）線での拡大断面図である。
【００１７】
本形態の電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、ステアリングホイールのような操舵部材１に一端が固着された操舵軸２と、その操舵軸２の他端に連結されたラックピニオン機構等からなるステアリング機構３と、操舵部材１の操作によって操舵軸２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ４と、操舵部材１の操舵操作による運転者の負荷を軽減するための操舵補助トルクを発生させる電動モータ５と、電動モータ５が発生する操舵補助トルクを操舵軸２に伝達する減速機構６と、トルクセンサ４等からのセンサ信号に基づき電動モータ５の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）７とを備える。
【００１８】
電動モータ５が発生する操舵補助トルクは、減速機構６を介して操舵軸２に加えられる。操舵軸２には、操舵部材１の操作による操舵トルクが加えられているから、この操舵トルクと、電動モータ５が発生する操舵補助トルクとの和が、出力トルクとして操舵軸２を介してステアリング機構３に与えられる。
【００１９】
ステアリング機構３では、その入力軸の回転が、出力軸であるラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアーム等からなる連結部材８を介して操向用の車輪９に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪９の向きが変わる。
【００２０】
操舵軸２の中途部は、本実施形態では、筒状の入力軸１０と、トーションバー１１と、筒状の出力軸１２とから構成されている。入力軸１０は、その筒状内部に挿入したトーションバー１１と、圧入もしくは径方向に貫通するピン１３により連結され、この入力軸１０およびトーションバー１１の上端部は、操舵軸２の上部を構成する軸（図示省略）の下端部に連結されている。トーションバー１１は、その中間部に長尺で細径のねじり領域を有するもので、大径の上端部が前記したように入力軸１０に連結されるとともに、同じく大径の下端部が出力軸１２の筒状内部に挿入されて、圧入もしくは径方向に貫通するピン１４により出力軸１２に連結されている。このトーションバー１１の外周で、入力軸１０と出力軸１２とは軸方向に近接して対向しており、その軸方向対向部の外周にトルクセンサ４が配置されている。
【００２１】
減速機構６は、駆動ギヤとして電動モータ５の回転軸５ａに連結されたウォーム軸６１と、従動ギヤとして出力軸１２の外周に嵌着されたウォームホイール６２とからなり、ウォーム軸６１とウォームホイール６２とは互いに噛み合う状態で、ギヤハウジング１５の内部に収容されている。
【００２２】
ギヤハウジング１５は、内部にウォーム軸６１を収容するウォーム軸収容部１５１と、ウォームホイール６２を収容するウォームホイール収容部１５２と、電動モータ５を装着するための円筒状の装着部１５３とを有し、装着部１５３には、電動モータ５がその回転軸５ａを内向きにして装着されている。
【００２３】
ギヤハウジング１５のウォーム軸収容部１５１内において、ウォーム軸６１は、その両端部にそれぞれ設けた軸受１６，１６を介してウォーム軸収容部１５１内に回転可能に支持され、その一方の端部は電動モータ５の回転軸５ａに、筒体１７等により同軸に結合されている。上記の両軸受１６，１６のうち、電動モータ５側の軸受１６の軸方向外側には、ナット１８付きの押え環１９が設けられている。
【００２４】
ギヤハウジング１５のウォームホイール収容部１５２内において、ウォームホイール６２は、内径側の芯金６２１と、その外径側の樹脂部６２２とからなる。芯金６２１は、出力軸１２の外周に嵌着する筒状の嵌着部６２１ａと、この嵌着部６２１ａから放射状に延出する複数のアーム６２１ｂと、このアーム６２１ｂにより上記嵌着部６２１ａに同軸に結合されるリム部６２１ｃとを備えており、円周方向に隣り合うアーム６２１ｂ，６２１ｂの間に軸方向に抜ける空間６２１ｄが形成されている。樹脂部６２２は、インサート成形等により芯金６２１のリム部６２１ｃの外周に一体に設けられており、この樹脂部６２２の外周部には、ウォーム軸６１と噛合する歯部６２２ａが形成されている。
【００２５】
ウォームホイール６２では、出力軸１２と歯部６２２ａとの間にアルファゲル（商品名）のような超低弾性のゲル状物質２０が保持されている。このゲル状物質２０は、ウォームホイール６２の歯部６２２ａを除く部分の全体に保持させてもよいし、一部に保持させてもよいが、本実施形態では、ゲル状物質２０は、ウォームホイール６２の芯金６２１の各アーム６２１ｂの表面に貼り付けによりシート状もしくは層状に保持されている。ゲル状物質２０は、従来の防振ゴムに比べ超低弾性を有するものであればよく、シリコン系のもののほかに、ウレタン系、スチレン系のものも採用可能である。このゲル状物質２０は、それ自体が有する粘着性によりアーム６２１ｂ表面に保持されるが、別の接着剤を用いて接着保持させてもよい。
【００２６】
上記構成において、ウォームホイール６２に保持されているゲル状物質２０は、ウォームホイール６２とウォーム軸６１との間で歯打ちにより発生した騒音を吸収し、出力軸１２から操舵軸２全体への騒音、振動の伝播を抑制する。
【００２７】
特に、ウォームホイール６２が、芯金６２１と、外周に歯部６２２ａが形成された樹脂部６２２とからなり、芯金６２１にゲル状物質２０が保持されている場合は、ウォームホイール６２の各部分のうち、振動伝播率の高い芯金６２１において、振動が吸収され、振動の伝播が抑制されることになり、騒音抑制効果が高い。
【００２８】
さらに、ウォームホイール６２の芯金６２１において、嵌着部６２１ａとリム部６２１ｃとの間にアーム６２１ｂと、軸方向に抜ける空間６２１ｄとがあり、アーム６２１ｂにゲル状物質２０が保持されている場合は、芯金６２１には軸方向に抜ける空間６２１ｄがあることで、芯金６２１、ひいてはウォームホイール６２が軽量化し、電動モータ５にかかる負荷を減少させることができる。この場合、軸方向に抜ける空間６２１ｄがあることで、芯金６２１は剛性が低下し、振動しやすくなるが、その振動はゲル状物質２０により抑制される。したがって、高い騒音抑制効果を維持しながら、ウォームホイール６２の軽量化を図ることができる。
【００２９】
なお、図１および図２の実施形態のウォームホイール６２では、嵌着部６２１ａとリム部６２１ｃとを複数のアーム６２１ｂで結合する構造の芯金６２１を示したが、これとは異なり、芯金を、嵌着部６２１ａとリム部６２１ｃとの間の中間径部が円板状で、この円板状の中間径部に円形、その他の形状の抜き孔が複数形成されている構造としてもよい。その場合、ゲル状物質２０は、隣り合う抜き孔の間の中間径部をシート状もしくは層状に被覆するように、中間径部の一面側から抜き孔を介し他面側にかけて保持させればよい。
【００３０】
＜他の実施形態＞
図３は、第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールを示す図で、同図の（Ａ）は、ウォームホイールを軸方向に沿って見た正面図、（Ｂ）は、（Ａ）の（３Ｂ）−（３Ｂ）線に沿った断面図である。
【００３１】
この実施形態のウォームホイール６２は、最良の実施形態のウォームホイール６２と同様に、出力軸１２への嵌着部６２１ａを有する芯金６２１と、この芯金６２１に一体に設けられ外周に歯部６２２ａが形成された樹脂部６２２とからなり、芯金６２１は、嵌着部６２１ａとリム部６２１ｃとを複数のアーム６２１ｂで結合する構造である。この実施形態のウォームホイール６２が最良の実施形態のものと異なるのは、円周方向に隣り合うアーム６２１ｂの間に形成されている、軸方向に抜ける空間６２１ｄ内にゲル状物質２０が充填保持されていることである。この第２の実施形態の構成では、ウォームホイール６２の軸方向の厚みを厚くすることなく、ウォームホイール６２に多量のゲル状物質２０を保持させることができる。
【００３２】
なお、芯金６２１の嵌着部６２１ａとリム部６２１ｃとの間の中間径部が円板状で、この中間径部に抜き孔が複数形成されている場合は、抜き孔の内部にゲル状物質２０を充填保持させればよい。
【００３３】
図４は、第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールの断面図である。
【００３４】
この実施形態のウォームホイール６２は、出力軸１２への嵌着部６２１ａを有する芯金６２１と、この芯金６２１に一体に設けられ外周に歯部６２２ａが形成された樹脂部６２２とからなり、芯金６２１の嵌着部６２１ａとリム部６２１ｃとの間の中間径部６２１ｅが円板状になっている。そして、ゲル状物質２０は、芯金６２１の両面をシート状もしくは層状に被覆するように、リム部６２１ｃの内周面から中間径部６２１ｅの表面、嵌着部６２１ａの外周面にかけて、貼り付けにより保持させている。この実施形態では、ウォームホイール６２の芯金６２１の表面の大部分がゲル状物質２０により被覆されることになり、高い騒音抑制効果が得られる。
【００３５】
図５は、第４の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールの断面図である。
【００３６】
この実施形態では、ウォームホイール６２の芯金６２１の側面部に形成されている凹部にゲル状物質２０を充填保持させている。凹部は、図示例では、嵌着部６２１ａの外周面と、リム部６２１ｃの内周面と、中間径部６２１ｅの表面との間に形成されている。この実施形態では、芯金６２１の側面の凹部にゲル状物質２０を充填させればよく、芯金６２１にゲル状物質２０を保持させる作業を比較的容易に行える。
【００３７】
図６は、第５の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールの断面図である。
【００３８】
この実施形態では、ウォームホイール６２の芯金６２１の各部分のうち、リム部６２１ｃの内周面にゲル状物質２０を保持させている。ゲル状物質２０は、歯打ちによる騒音の発生個所（歯部）のごく近傍に位置するので、少量のゲル状物質２０でもって効果的に騒音の伝播を抑制することができる。
【００３９】
上記した第３ないし第５の実施形態では、ウォームホイール６２の芯金６２１の両面にゲル状物質２０を保持させているが、一面側のゲル状物質２０を省略してもよい。
【００４０】
上記した各実施形態において、減速機構６は、ウォーム軸６１とウォームホイール６２とから構成されるものに限らず、ヘリカルギヤ等、他種のギヤで構成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の最良の形態に係る電動パワーステアリング装置の減速機構部分の断面図で、関連する構成を併せて図示している。
【図２】図１の減速機構の一部であるウォームホイールの図１（２）−（２）線での拡大断面図
【図３】本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールを示す図で、（Ａ）はウォームホイールを軸方向に沿って見た正面図、（Ｂ）は、（Ａ）の（３Ｂ）−（３Ｂ）線に沿った断面図
【図４】本発明の第３実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールの断面図
【図５】本発明の第４実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールの断面図
【図６】本発明の第５実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイールの断面図
【符号の説明】
【００４２】
１      操舵部材
２      操舵軸
５      電動モータ
５ａ    回転軸
６      減速機構
６１    ウォーム軸（駆動ギヤ）
６２    ウォームホイール（従動ギヤ）
６２１  芯金
６２２  樹脂部
６２２ａ  歯部
１２      出力軸（操舵軸の中途部）
２０      ゲル状物質
【図１】
2006142901.tif 000003
【図２】
2006142901.tif 000004
【図３】
2006142901.tif 000005
【図４】
2006142901.tif 000006
【図５】
2006142901.tif 000007
【図６】
2006142901.tif 000008