(57)【要約】【課題】振動の発生を抑制し、騒音を低減したＥＰＳ機能付きステアリングシステムを提供すること。【解決手段】ＥＰＳ機能を備えた車両用ステアリングシステムにおいて、上記ＥＰＳに用いられるモータの振動周波数が本ステアリングシステムの固有共振周波数帯を外れるように、本ステアリングシステムにおける減速ギア比と、上記モータの極数とを定める。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＰＳ機能を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記ＥＰＳに用いられるモータの振動周波数が本ステアリングシステムの固有共振周波数帯を外れるように、本ステアリングシステムにおける減速ギア比と、前記モータの極数とが定められたことを特徴とするステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、ＥＰＳ（電動パワステ）機能を備えた車両用ステアリングシステムに係り、特に、ＥＰＳ用ブラシレスモータの振動周波数がステアリングシステムの固有共振周波数帯から外れるように設計されたステアリングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＰＳ機能を備えた車両用ステアリングシステムとしては、ａ）ブラシレスモータがボールねじを介してラックバーをトルクアシストする「ラック同軸式」、ｂ）ブラシレスモータがラックバーとコラムシャフトとをつなぐピニオンギアをトルクアシストする「ピニオン式」、ｃ）ブラシレスモータがギアを介してコラムシャフトをトルクアシストする「コラム式」、などの種類が存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ＥＰＳにはブラシレスモータが採用される場合が多い。ブラシレスモータは、ロータの位置に合わせて３相交流電流を切り替えて通電するため、１回転あたり、極数の３倍又は極対数の６倍のトルクリップルが発生する。このトルクリップルは、異音や振動の原因となり得る。
【０００４】
他方、ステアリングシステムは、機能や剛性などの仕様設計から形状が決定されると固有の共振周波数帯を持つことになる。
【０００５】
ここで、ＥＰＳ用ブラシレスモータの振動数がステアリングシステムの共振周波数帯に合致してしまうと、ステアリングシステム自体、更には車両シャシー全体が振動を起こすことになる。このような振動は騒音の原因となる。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するために為されたものであり、振動の発生を抑制し、騒音を低減したＥＰＳ機能付きステアリングシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、ＥＰＳ機能を備えた車両用ステアリングシステムであって、上記ＥＰＳに用いられるモータの振動周波数が本ステアリングシステムの固有共振周波数帯を外れるように、本ステアリングシステムにおける減速ギア比と、上記モータの極数とが定められた構成を採る。
【０００８】
この態様では、１）各車両のステアリングシステムは固有の共振周波数帯を有すること、及び、２）モータの極数及びステアリングの減速ギア比はそれぞれモータの振動周波数を決定する要因の１つであることを前提としている。モータの振動周波数Ｆは、具体的には、
Ｆ＝Ｖ／２π×Ｇ×Ｐ／２×Ｙ
と表すことができる。ここで、Ｖは操舵速度、Ｇは減速ギア比、Ｐは極数、Ｙは電気角１周期あたりの振動成分である。本態様は、上記２つのパラメータ：極数及び減速ギア比を調整することによって、モータ振動数を調整することができる点に着目している。
【０００９】
したがって、上記一態様によれば、ＥＰＳ用モータの振動数がステアリングシステムの固有共振周波数帯から外れるようにＥＰＳを構成することができるため、車両用ステアリングシステムにおける振動の発生を抑制し、騒音を低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。本実施形態に係るＥＰＳ機能付きステアリングシステムは、一例として、ラック同軸式であり、且つ２５０Ｈｚ近辺に共振周波数を持っているものとする。
【００１２】
ラック同軸式の場合、トルクアシスト用のブラシレスモータはエンジンルーム内に位置するため、振動の高周波成分による音は車室内には聞こえず、問題となる可能性は低い。他方、低周波成分はその振動がシャシーを伝わって車室内に音を発生させる。したがって、ハンドルの操舵速度が約３ラジアン／秒（ｒａｄ／ｓｅｃ）である時の音が特に問題となる。
【００１３】
ここで、操舵速度：３ｒａｄ／ｓｅｃにおける減速ギア比とモータ振動周波数（Ｈｚ）との関係を図１に示す。ここでは、モータの極数が８、１０、１４、及び１６の場合について示す。
【００１４】
図示するように、極数が８の場合には減速ギア比を２１．８以下にすることによって、極数が１０の場合には減速ギア比を１７．４以下にすることによって、極数が１４の場合には減速ギア比を１２．４以下にすることによって、更に、極数が１６の場合には減速ギア比を１０．９以下にすることによって、それぞれモータ振動数を共振周波数２５０Ｈｚから外すことができる。
【００１５】
ここでは、上記２つのパラメータ：極数及び減速ギア比、の相互の関係に着目している。したがって、例えば、モータの仕様設計から極数が決められている場合には減速ギア比を調整すればよく、ステアリングシステムの仕様設計から減速ギア比が決められている場合には極数を調整すればよい。
【００１６】
このように、本実施形態によれば、ラック同軸式のＥＰＳ機能付きステアリングシステムにおいて、ＥＰＳ用ブラシレスモータの振動周波数をステアリングシステムの固有共振周波数帯から外すことができる。
【００１７】
（実施の形態２）
次いで、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態に係るＥＰＳ機能付きステアリングシステムは、一例として、ピニオン式又はコラム式であり、且つ１ｋＨｚ近辺に共振周波数を持っているものとする。
【００１８】
ピニオン式及びコラム式の場合、トルクアシスト用のブラシレスモータは車室内に位置するため、振動の高周波成分による音、特にハンドルの操舵速度が約６ｒａｄ／ｓｅｃである時の音が問題となる。
【００１９】
ここで、操舵速度：６ｒａｄ／ｓｅｃにおける減速ギア比とモータ振動周波数（Ｈｚ）との関係を図２に示す。ここでは、モータの極数が８、１０、１４、及び１６の場合について示す。
【００２０】
図示するように、極数が８の場合には減速ギア比を４３．６以下にすることによって、極数が１０の場合には減速ギア比を３４．９以下にすることによって、極数が１４の場合には減速ギア比を２４．９以下にすることによって、更に、極数が１６の場合には減速ギア比を２１．８以下にすることによって、それぞれモータ振動数を共振周波数１ｋＨｚから外すことができる。
【００２１】
本実施形態においても、モータの仕様設計から極数が決められている場合には減速ギア比で調整でき、またステアリングシステムの仕様設計から減速ギア比が決められている場合には極数で調整できる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、ピニオン式又はコラム式のＥＰＳ機能付きステアリングシステムにおいて、ＥＰＳ用ブラシレスモータの振動周波数をステアリングシステムの固有共振周波数帯から外すことができる。
【００２３】
以上説明したように、上記実施の形態１〜２によれば、いずれのＥＰＳ方式においても、モータの振動周波数をステアリングシステムの固有共振周波数帯から外すことができる。
【００２４】
なお、上記実施の形態１〜２に挙げた数値はすべて例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、８、１０、１４、及び１６以外の極数も採用可能であることは当業者には明らかである。いずれの場合であっても、減速ギア比とモータ極数との関係に着目し、モータ振動数がステアリングシステムの固有共振周波数帯を外れるように、極数及び減速ギア比の少なくとも一方を設定することで本発明を実施することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、振動の発生を抑制し、騒音を低減したＥＰＳ機能付きステアリングシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラック同軸式ＥＰＳにおいて、操舵速度：３ｒａｄ／ｓｅｃ、極数：８、１０、１４、１６の場合における減速ギア比とモータ振動周波数との関係を示すグラフである。
【図２】ピニオン式及びコラム式ＥＰＳにおいて、操舵速度：６ｒａｄ／ｓｅｃ、極数：８、１０、１４、１６の場合における減速ギア比とモータ振動周波数との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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