(57)【要約】【課題】ラトル音の低減化を一層実現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。【解決手段】電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して転舵角を変更させるラックバー１と、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータシャフト４２を回転駆動する電動モータ４０と、モータシャフト４２の回転運動をラックバー１の軸方向への直線運動に変換する動力変換機構２０と、ラックバー１、電動モータ４０及び動力変換機構２０を内蔵するハウジング３０とを備える。ハウジング３０は、ラックバー１の軸線に沿って３体に分割されたハウジング部材３１、３２、３３からなり、第３ハウジング部材３１の内面３１ａにはレジンコンクリート３が密着状態で配設されている。【選択図】図１
2006248465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して転舵角を変更させるラックバーと、該ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータシャフトを回転駆動する電動モータと、該モータシャフトの回転運動を該ラックバーの軸方向への直線運動に変換する動力変換機構と、該ラックバー、該電動モータ及び該動力変換機構を内蔵するハウジングとを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記ハウジングの内面には、前記ラックバーを所定のクリアランスを有して囲む減衰材が密着状態で配設されてい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２】
前記ハウジングは、前記ラックバーの軸線に沿って２体以上に分割されたハウジング部材からなり、各該ハウジング部材の少なくとも１体の内面に前記減衰材が配設されてい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。
【請求項３】
前記減衰材は、マトリックス樹脂に、該マトリックス樹脂よりも密度が大きいフィラーを分散させたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記減衰材は、前記マトリックス樹脂が不飽和ポリエステル樹脂からなり、前記フィラーが砂利、砂その他の骨材からなるレジンコンクリートであることを特徴とする請求項３記載の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。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来の電動パワーステアリング装置が開示されている。この電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して転舵角を変更させるラックバーと、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータシャフトを回転駆動する電動モータと、モータシャフトの回転運動をラックバーの軸方向への直線運動に変換する動力変換機構と、ラックバー、電動モータ及び動力変換機構を内蔵するハウジングとを備えている。
【０００３】
ラックバーは１本の棒状体である。このラックバーの一方側には、ステアリングシャフトの回転運動により回転するピニオンと噛み合うラック歯が軸方向に沿って形成されている。また、ラックバーの他方側には動力変換機構が設けられ、ラックバーと動力変換機構とは互いに相対移動することが可能とされている。
【０００４】
このような構成である従来の電動パワーステアリング装置は、例えば、自動車に搭載されることにより、操縦者が操舵する際に、過大な操作力を必要とすることがなく、車輪の方向を変えることが可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０６１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、自動車の快適性向上のニーズが近年ますます高くなっていることから、騒音についても一層の低減化が求められている。特に、自動車が石畳路等の凹凸路面を走行する際には車輪が振動し、その振動により電動パワーステアリング装置や車輪懸架装置等から生じる騒音（打音）に関しても、低減することが求められている。この騒音は、車内に侵入して搭乗者に不快に感知されるものであり、ラトル音と呼ばれる。
【０００７】
このラトル音の原因の一つである電動パワーステアリング装置からのものについて、これまで各種の低減化が検討されているが、振動は様々な箇所から発生するため、改善策も個別対応とならざるを得なかった。このため、ラトル音の低減化について、一層の改善が求められていた。
【０００８】
例えば、特許文献１の電動パワーステアリング装置は、ラックバーの振動が車体側へ伝達することを抑制するため、ラックバーを支承する軸受等をラックバーの振動の節に配置している。しかしながら、この電動パワーステアリング装置においてその効果を生じるのは、ラックバーが長手方向の特定位置に存在する場合等に限られ、この電動パワーステアリング装置はより根本的な解決をもたらすものではない。
【０００９】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、ラトル音の低減化を一層実現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解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して転舵角を変更させるラックバーと、該ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータシャフトを回転駆動する電動モータと、該モータシャフトの回転運動を該ラックバーの軸方向への直線運動に変換する動力変換機構と、該ラックバー、該電動モータ及び該動力変換機構を内蔵するハウジングとを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記ハウジング部材の内面には、前記ラックバーを所定のクリアランスを有して囲む減衰材が密着状態で配設されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電動パワーステアリング装置は自動車に搭載され、下記のように、基本的な機能を発揮する。
【００１２】
すなわち、操縦者がステアリングを操作すると、ステアリングシャフトが回転して、ラックバーが長手方向に直線運動する。このため、ラックバーに接続されたタイロッドを介して、車輪が転舵される。この際、電動モータは、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータシャフトを回転駆動し、動力変換機構がモータシャフトの回転運動をラックバーの軸方向への直線運動に変換する。このため、電動モータはラックバーの直線運動を補助する。このため、操縦者が操舵する際に、過大な操作力を必要とすることがなく、車輪の方向を変えることができる。
【００１３】
このような電動パワーステアリング装置が搭載された自動車が石畳路等の凹凸路面を走行する際、車輪は凹凸路面にあわせて上下左右に細かく振動する。このため、車輪の振動は、タイロッドを介して、電動パワーステアリング装置のラックバーの両端部に伝達される。このため、ラックバーは車輪の振動によって、軸方向及び軸と垂直方向に加振されることとなる。
【００１４】
このラックバーの振動は、動力変換機構を介して、電動モータやハウジングにも伝達される。また、ラックバーを支承するハウジングの端部からも、ラックバーの振動がハウジングに伝達される。
【００１５】
ここで、本発明の電動パワーステアリング装置において、ハウジングの内面には、ラックバーを所定のクリアランスを有して囲む減衰材が密着状態で配設されている。所定のクリアランスとは、具体的には、外力等によるラックバーの撓みによっても、干渉しない程度のクリアランスのことである。このため、この電動パワーステアリング装置は、ラックバーの振動が伝達されることによるハウジングの振動を減衰材により小さくすることができる。減衰材によりハウジングの振動を小さくするメカニズムの具体例としては、減衰材に何を選択するかにもよるが、減衰材のずり変形等による振動吸収効果、ハウジングと減衰材とが密着する界面での微小すべり、ハウジングの質量が増加することによる動剛性の向上等が挙げられる。このため、この電動パワーステアリング装置は、ラックバー、電動モータ、動力変換機構及びハウジングの相互間の振動による衝突を抑制することができる。
【００１６】
したがって、本発明の電動パワーステアリング装置は、ラトル音の低減化を一層実現することができる。
【００１７】
減衰材としては、ラックバーを所定のクリアランスを有して囲むように配設され、かつハウジングの振動を減衰可能であれば、どのような形態でもかまわない。例えば、ハウジングの内面の少なくとも一部に、複数の分割体からなる減衰材がラックバーを囲むように密着状態で配設されていてもよい。また、ハウジングがラックバーの軸線に沿って２体以上に分割されたハウジング部材からなる場合、各ハウジング部材の少なくとも１体の内面に減衰材が配設されているもできる。
【００１８】
また、減衰材としては、ゲル、ゴム、エラストマーその他の軟質材料や、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の半硬質〜硬質材料を採用することができる。また、減衰材として、前記の材料と、面状又は粒〜塊状の錘部材とが一体に複合化されたものを採用することができる。これらの減衰材の中から、ラトル音が発生しやすい周波数の範囲において、特に振動減衰性能が高いものを選択することが好ましい。
【００１９】
本発明の電動パワーステアリング装置において、前記減衰材は、マトリックス樹脂に、該マトリックス樹脂よりも密度が大きいフィラーを分散させたものであることが好ましい。この場合、ハウジングを構成する１体又は複数体のハウジング部材の内面を広く面状に覆うように、減衰材を密着状態で配設する製造工程を容易に実施することが可能となるとともに、製造コストの低廉化が可能となる。
【００２０】
ハウジング部材の内面を広く面状に覆うように、減衰材を密着状態で配設する具体的な製造方法としては、例えば、密度が大きいフィラーを分散させた液状のマトリックス樹脂をハウジング部材の内面に、スプレーしたり、塗布したり、注型成形したりする方法を採用することができる。
【００２１】
マトリックス樹脂としては、製造工程を容易に実施するという観点からいえば、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂その他の熱可塑性樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂その他の熱硬化性樹脂が好ましい。マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂の場合、射出成形等により予めハウジング部材の内面に沿う形状に成形した減衰材をハウジング部材の内面に接着剤を介して貼り付けることができる。また、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂の場合、樹脂が未硬化の段階では低粘度であるので、フィラーを分散させ易い。また、ハウジング部材の内面にスプレーしたり、塗布したり又は注型成形したりすることを実施しやすい。また、熱硬化性樹脂は、硬化する際にハウジング部材の内面に強固に密着することができる。
【００２２】
フィラーとしては、振動減衰性能の観点からいえば、マトリックス樹脂の密度（一般的な樹脂では、おおよそ１．３ｇ／ｃｍ3）よりもある程度大きいことがより好ましく、例えば、金属の粒状体や、砂利、砂その他の骨材を採用することが好ましい。
【００２３】
本発明の電動パワーステアリング装置において、前記減衰材は、前記マトリックス樹脂が不飽和ポリエステル樹脂からなり、前記フィラーが砂利、砂その他の骨材からなるレジンコンクリートであることがより好ましい。この場合、本発明の電動パワーステアリング装置は、本発明の作用効果をより確実に奏することが可能となる。また、レジンコンクリートを構成する不飽和ポリエステル樹脂及び骨材は材料コストが低廉であるため、本発明の電動パワーステアリング装置の製造コストの低廉化に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例１を説明する。
【実施例１】
【００２５】
まず、図１及び図２に示すように、実施例１の電動パワーステアリング装置１０を説明する。このパワーステアリング装置１０は、ラックバー１と、電動モータ４０と、動力変換機構２０と、ハウジング３０とを備えている。
【００２６】
ラックバー１は１本の棒状体である。このラックバー１の一方側には、図示しないステアリングシャフトに一体に設けられたピニオン９と噛み合うラック歯１１が軸方向に沿って形成されている。また、このラックバー１の他方側には、後述する動力変換機構２０を構成するボールねじ溝２１が螺旋状に形成されている。このラックバー１は、図示しないステアリングシャフトの回転運動を長手方向の直線運動に変換して、両端部１Ｌ、１Ｒに接続された図示しないタイロッドを介して、図示しない車輪の転舵角を変更させることができるようになっている。
【００２７】
動力変換機構２０は、ラックバー１に螺旋状に形成されたボールねじ溝２１と、ボールねじ溝２１にボール２２を介して係合するボールねじナット２３とを備えるボールねじ機構である。
【００２８】
電動モータ４０は、ハウジング３０内に設置された電機子鉄心４１（コイル、給電端子４４）と、ハウジング３０内にベアリング９６、９７を介して回転可能に支承された円筒状のモーターシャフト４２と、モータシャフト４２の外筒面に一体に装着されたリングマグネット４３とを有する。また、モーターシャフト４２の内筒面には、ボールねじナット２３が一体に設置されている。
【００２９】
上記の構成である動力変換機構２０及び電動モータ４０では、操舵の際、操舵トルクに応じて制御された電流が給電端子４４から電機子鉄心４１に給電され、電機子鉄心４１とリングマグネット４３との間の電磁力の作用により、モータシャフト４２が回転駆動される。このため、モータシャフト４２に一体に設置されたボールねじナット２３も同時に回転し、ボール２２及びボールねじ溝２１を介して、ラックバー１に軸方向に駆動力が伝達されるようになっている。
【００３０】
ハウジング３０は、電動モータ４０を内蔵する第１ハウジング部材３２と、第１ハウジング部材３２の一端に隣接し、ピニオン９を内蔵する第２ハウジング部材３３と、第１ハウジング部材３２の他端に隣接し、ピニオン９を内蔵しない第３ハウジング部材３１とからなる。
【００３１】
図２及び図３に示すように、第３ハウジング部材３１の内面３１ａには、エンドブッシュ３１ｂの内側から接合部３１ｃ付近まで、減衰材としてのレジンコンクリート３が密着状態で配設されている。レジンコンクリート３の内面３ｃは、外力等によるラックバー１の撓みによっても干渉しないように、ラックバー１を所定のクリアランスを有して囲む円筒状とされている。また、レジンコンクリート３の肉厚（レジンコンクリート３の内面３ｃと第３ハウジング部材３１の内面３１ａとの間の距離）は、減衰性能を発揮し得る厚さ（例えば、２ｍｍ以上）が確保されている。
【００３２】
レジンコンクリート３は、マトリックス樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂３ａと、フィラーとしての骨材（砂利及び砂）３ｂとからなり、骨材３ｂが、不飽和ポリエステル樹脂３ａ内に均一に分散した状態とされている。
【００３３】
第３ハウジング部材３１の内面３１ａにレジンコンクリート３を密着状態で配設する製造工程の一例は、下記の通り、実施される。
【００３４】
まず、図３に示すように、レジンコンクリート３がまだ配設されていない段階の第３ハウジング部材３１がエンドブッシュ３１ｂ側を下に向けた状態とされ、内部空間に、レジンコンクリート３の内面３ｃと同じ形状を有する円柱状の中子（図示しない）を配置する。この中子の下端は、エンドブッシュ３１ｂの内側の面と密着するようになっている。こうして、第３ハウジング部材３１の内部空間と中子とによって、レジンコンクリート３を注型成形する成形空間が形成される。
【００３５】
次に、不飽和ポリエステル樹脂３ａの主剤に希釈剤を混合して、所定の粘度に調整した後、骨材３ｂを混合して、均一に分散するようによく攪拌する。その後、さらに硬化剤を混合して攪拌することにより、硬化反応開始段階のレジンコンクリート原液が用意される。
【００３６】
そして、第３ハウジング部材３１の内部空間と中子との間の成形空間に、レジンコンクリート原液を注ぎ入れて、所定の硬化温度で保温することにより、不飽和ポリエステル樹脂３ａを硬化させ、最後に中子を脱型する。こうして、レジンコンクリート３が第３ハウジング部材３１の内面３１ａに密着状態で配設される。
【００３７】
以上の構成をした実施例１の電動パワーステアリング装置１０は自動車に搭載され、下記のように、基本的な機能を発揮する。
【００３８】
すなわち、操縦者がステアリングを操作すると、ステアリングシャフトが回転して、ラックバー１が長手方向に直線運動する。このため、ラックバー１に接続されたタイロッドを介して、車輪が転舵される。この際、電動モータ４０は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータシャフト４２を回転駆動し、動力変換機構２０がモータシャフト４２の回転運動をラックバー１の軸方向への直線運動に変換する。このため、電動モータ４０はラックバー１の直線運動を補助する。このため、操縦者が操舵する際に、過大な操作力を必要とすることがなく、車輪の方向を変えることができている。
【００３９】
このような電動パワーステアリング装置１０が搭載された自動車が石畳路等の凹凸路面を走行する際、車輪は凹凸路面にあわせて上下左右に細かく振動する。このため、車輪の振動は、タイロッドを介して、電動パワーステアリング装置１０のラックバー１の両端部に伝達される。このため、ラックバー１は車輪の振動によって、軸方向及び軸と垂直方向に加振されることとなる。
【００４０】
このラックバー１の振動は、動力変換機構２０を介して、電動モータ４０やハウジング３０にも伝達される。また、ラックバー１を支承するハウジング３０のエンドブッシュ３１ｂからも、ラックバー１の振動がハウジング３０に伝達される。
【００４１】
ここで、実施例１の電動パワーステアリング装置１０において、ハウジング３０を構成する第３ハウジング部材３１の内面３１ａには、外力等によるラックバー１の撓みによっても干渉しない程度のクリアランスを有して、ラックバー１を囲むレジンコンクリート３が密着状態で配設されている。このため、この電動パワーステアリング装置１０は、ラックバー１の振動が伝達されることによるハウジング３０の振動を、レジンコンクリート３により、小さくすることができている。具体的には、マトリックス樹脂の変形や骨材の位相のずれを伴う振動による振動吸収効果や、第３ハウジング部材３１の質量が増加することによる動剛性の向上等により振動を小さくすることができる。このため、この電動パワーステアリング装置１０は、ラックバー１、電動モータ４０、動力変換機構２０及びハウジング３０の相互間の振動による衝突を抑制することができている。
【００４２】
したがって、実施例１の電動パワーステアリング装置１０は、ラトル音の低減化を一層実現することができている。
【００４３】
また、この電動パワーステアリング装置１０において、レジンコンクリート３は、不飽和ポリエステル樹脂３ａに、不飽和ポリエステル樹脂３ａよりも密度が大きい骨材３ｂを分散させたものである。このため、第３ハウジング部材３１の内面にレジンコンクリート３を密着状態で配設する製造工程を注型成形により容易に実施することができているとともに、製造コストの低廉化も実現している。
【００４４】
また、この電動パワーステアリング装置１０は、レジンコンクリート３の材料コストが低廉であることによっても、製造コストの低廉化も実現している。
【００４５】
以上において、本発明を実施例１に即して説明したが、本発明は上記実施例１に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は電動パワーステアリング装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例１の電動パワーステアリング装置の概略断面図である。
【図２】実施例１の電動パワーステアリング装置の要部拡大断面図である。
【図３】実施例１の電動パワーステアリング装置に係り、第３ハウジング部材及びレジンコンクリートの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…ラックバー
３…減衰材（レジンコンクリート）
３ａ…マトリックス樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）
３ｂ…フィラー（骨材）
１０…電動パワーステアリング装置
２０…動力変換機構
３０…ハウジング
３１、３２、３３…ハウジング部材（３２…第１ハウジング部材、３３…第２ハウジング部材、３１…第３ハウジング部材）
３１ａ…ハウジング部材の内面（第３ハウジング部材の内面）
４０…電動モータ
４２…モータシャフト
【図１】
2006248465.tif 000003
【図２】
2006248465.tif 000004
【図３】
2006248465.tif 000005