(57)【要約】【課題】トーションバーのねじれ共振によるステアリングシャフトの振動を抑制し、操舵フィーリングを向上させる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ウォームホイール２１内部の回転中心から離れた外周付近に設けられた空間部２８に、磁石２２および強磁性体２３とで形成された磁気回路２６中に設けた開口部２７を回転中心方向に開口させたダンパー２９が回転自在に保持される。反磁性体の部材からなる円板２４がアッパーシャフト８に保持され、円板２４の外周に近い部分がダンパー２９の開口部２７に非接触に挟まれて交叉して配置される。ダンパー２９と円板２４との角速度差が発生すると、円板２４がダンパー２９の開口部２７を移動し、円板２４に流れる渦電流により磁界ができ、ダンパー２９の磁界と反発し、円板２４の回転に抵抗力が発生する。【選択図】図２
2012158309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリング機構に与えるアシストトルクを発生させるモータと、
トーションバーを介してアッパーシャフトとロアーシャフトを連結した回転軸であるステアリングシャフトと、
前記モータの出力軸に継合されるウォーム軸と、
前記ロアーシャフトを介してステアリング機構に繋がり、前記ウォーム軸に噛合するウォームホイールと、を備え、
前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームホイールは、内部の回転中心から離れた外周部付近に空間部が設けられ、この空間部に磁石と強磁性体とで形成された磁気回路中に設けた開口部と、その開口部を回転中心方向に開口させたダンパーと、
前記アッパーシャフトに保持され、外周部が前記ダンパーの開口部に非接触に挟まれて配置された反磁性体の円板と、を有す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】
請求項１において、前記ウォームホイールの空間部に配置された前記ダンパーと前記円板との隙間に高粘度の粘性流体を封入す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】
一般に、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置には、操舵力に応じたアシストをするために、操舵トルクを検出するトルクセンサがステアリングシャフトに設けられている。このトルクセンサはトーションバーのねじれ角に応じて操舵トルクを検出している。ところが、このトーションバーはばね特性を持つため、トーションバーに結合された慣性の異なるモータやステアリングホイールに外力が加わる場合や、モータの出力トルクの変動が発生するような場合に、トーションバーのねじれによりステアリングシャフトの振動を起こすようになる。このため、振動対策としてステアリングシャフトに摩擦を付与する手段を講じている。
【０００３】
例えば、このステアリングシャフトに摩擦を付与する手段として、ステアリングシャフトの周囲に配置された摩擦部材の外周に導電性高分子材料からなる高分子アクチュエータを設置し、この高分子アクチュエータへ駆動回路から通電してステアリングシャフトの径方向へ収縮させ、上記摩擦部材へ接触させて振動を抑制したものが有る。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９４３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなステアリングシャフトに摩擦を付与して振動を抑制する手段を設けるものは、電圧を印加するための駆動回路を必要とし、また、ステアリングシャフトに摩擦を付与するため車両におけるアシストの応答性を低下させ、操舵フィーリングを低下させるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、トーションバーのねじれ共振によるステアリングシャフトの振動を抑制し、操舵フィーリングを向上させる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】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両のステアリング機構に与えるアシストトルクを発生させるモータと、トーションバーを介してアッパーシャフトとロアーシャフトを連結した回転軸であるステアリングシャフトと、前記モータの出力軸に継合されるウォーム軸と、前記ロアーシャフトを介してステアリング機構に繋がり、前記ウォーム軸に噛合するウォームホイールとを備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記ウォームホイールは、内部の回転中心から離れた外周部付近に空間部が設けられ、この空間部に磁石と強磁性体とで形成された磁気回路中に設けた開口部と、その開口部を回転中心方向に開口させたダンパーと、前記アッパーシャフトに保持され、外周部が前記ダンパーの開口部に非接触に挟まれて配置された反磁性体の円板とを有することを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、ウォームホイール内部の空間部分の回転中心から離れた位置に、磁石と強磁性体部材からなるＵ字型のダンパーと外周付近がダンパーの開口部に非接触に挟まれた反磁性体の円板からなる減衰機構が配置される。ダンパーは回転自在に減速機のウォームホイールに保持され、ステアリングホイールに連動したアッパーシャフトが回転すると、アッパーシャフトに保持された円板が回転する。トーションバーの両端にはそれぞれアッパーシャフトとロアーシャフトが結合され、トーションバーのねじれ共振によりトーションバーの両端に角速度差が発生すると、円板がダンパーの開口部を移動し、円板内に磁束の変化により渦電流が流れ、磁界ができる。この磁界により円板とダンパーの相対角速度を減速させる方向に、相対角速度に比例した粘性抵抗となる抵抗力が発生する。このように、トーションバーのねじれ共振により両端の角速度差が増加すると、渦電流によるブレーキが作用しトーションバーの両端の角度差変化を抑制し、ステアリングシャフトの振動を低減できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記ウォームホイールの空間部に配置された前記ダンパーと前記円板との隙間に高粘度の粘性流体を封入することを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、ウォームホイール内に配置されたダンパーと円板の隙間に高粘度の流体を封入することにより、粘性抵抗を発生させ、トーションバーのねじれ共振によるステアリングシャフトの振動減衰に作用するとともに、渦電流による発熱を吸収低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
トーションバーのねじれ共振によるステアリングシャフトの振動を抑制し、操舵フィーリングを向上させる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電動パワーステアリング装置の構成を示す概念図。
【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における減速機の断面図。
【図３】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における減衰機構の動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。
図１は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構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図、図２は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おける減速機の断面図、図３は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おける減衰機構の動作を説明する図である。
【００１４】
図１に示す電動パワーステアリング装置１は、モータ１８、減速機１９、トルクセンサ１１、および、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１２を備えたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。
【００１５】
電動パワーステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、ステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助する操舵補助機構５とを備えている。転舵機構４としては、例えばラックアンドピニオン機構が用いられている。
【００１６】
ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６及び中間軸７等を介して機械的に連結されている。ステアリングホイール２の回転は、ステアリングシャフト６及び中間軸７等を介して転舵機構４に伝達される。これにより、転舵輪３が転舵される。
【００１７】
ステアリングシャフト６は、直線状に延びている。また、ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸（以下、アッパーシャフトという）８と、中間軸７に連結された出力軸（以下、ロアーシャフトという）９とを含む。アッパーシャフト８とロアーシャフト９とは、トーションバー１０を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２に一定値以上の操舵トルクτが入力されると、アッパーシャフト８およびロアーシャフト９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。
【００１８】
ステアリングシャフト６の周囲に配置されたトルクセンサ１１は、アッパーシャフト８およびロアーシャフト９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に入力された操舵トルクτを検出する。また、トルクセンサ１１のトルク検出結果は、制御装置としてのＥＣＵ１２に入力される。中間軸７は、ステアリングシャフト６と転舵機構４とを連結している。
【００１９】
転舵機構４は、ピニオン軸１３と、ラック軸１４とを含む。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示せず）を介して転舵輪３が連結されている。
ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転する。また、ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。
【００２０】
ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の途中部には、上記ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることで、転舵輪３を転舵することができる。
【００２１】
操舵補助機構５は、モータ１８と、モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝動するための伝動装置としての減速機１９とを含む。減速機１９としては、例えばウォームギヤなどの食い違い軸歯車機構や、平行軸歯車機構などを用いることができる。本実施形態では、減速機１９として、ウォームギヤが用いられている。すなわち、減速機１９は、駆動ギヤとしてのウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合う従動ギヤとしてのウォームホイール２１とを含む。
【００２２】
ウォーム軸２０は、図示しない動力伝達継手を介してモータ１８の回転軸（図示せず）に連結されている。ウォーム軸２０は、モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６に同行回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
【００２３】
モータ１８がウォーム軸２０を回転駆動すると、ウォーム軸２０によってウォームホイール２１が回転駆動され、ウォームホイール２１およびステアリングシャフト６が同行回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することで、転舵輪３が転舵され、運転者の操舵が補助される。
【００２４】
図２において、減速機１９のウォーム軸２０は、ウォームホイール２１に噛合する。トーションバー１０は、一端部がステアリングホイール２（図１参照）と一体に回転するステアリングシャフト６のアッパーシャフト８に結合され、他端部が減速機１９のウォームホイール２１から突出するロアーシャフト９に結合されている。
【００２５】
ウォームホイール２１内部の回転中心から離れた外周付近に設けられた空間部２８に、後述するダンパー２９（図３参照）が回転自在に保持される。ダンパー２９は図２に示す所定の位置に配置される。そして、反磁性体の部材からなる円板２４がアッパーシャフト８に保持され、円板２４の外周に近い部分がダンパー２９の開口部２７（図３参照）に非接触に挟まれるように交叉して配置される。
【００２６】
ダンパー２９は図３に示すように、磁石２２と強磁性体２３から構成された略Ｕ字状になっており、開口部２７が形成されている。その開口部２７には、磁気回路２６が形成され磁束２５が流れる。この磁束２５は、開口部２７に配置された円板２４の外周付近を貫通し、円板２４が回転すると、円板２４の磁気回路２６に近づく部分と遠ざかる部分での磁束の量が変化する。このとき電磁誘導により磁束の変化を打ち消すように渦電流が流れる。そして、この渦電流により磁界ができ、この磁界とダンパー２９の磁界との間で反発が生じ、円板２４の回転に粘性抵抗となる抵抗力が発生する。
【００２７】
すなわち、ダンパー２９と円板２４が同じ角速度で回転するときは、相対角速度は０であり抵抗力は発生しないが、トーションバー１０（図２参照）のねじれ共振によりダンパー２９と円板２４との角速度差が発生すると、回転するダンパー２９と円板２４との相対角速度を減速させる方向に、相対角速度に比例した大きさの抵抗力が発生する。
【００２８】
さらに、ウォームホイール２１内のダンパー２９の開口部２７と円板２４との隙間に高粘度の粘性流体を封入すると、この粘性流体の粘性抵抗の増加により円板２４の回転に抵抗力が発生するとともに、渦電流による発熱を冷却できる。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、ウォームホイール内部の空間部に、磁気回路を形成するダンパーとその開口部を移動する反磁性体の円板からなる減衰機構を配置し、トーションバーのねじれ共振により生じる両端の角速度差に比例して円板の回転を減速させる方向に抵抗力を発生させる。その結果、トーションバーのねじれ共振によるステアリングシャフトの振動が抑制され、操舵フィーリングが向上する。
【００３０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々適用が可能である。
なお、本実施形態では、渦電流を発生させるダンパーをウォームホイール内部の一ヶ所に配置したが、複数のダンパーを配置してそれぞれ抵抗力を発生させてもよい。また、ウォームホイール内部の外周に沿って広範囲にダンパーを設けてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１：電動パワーステアリング装置、２：ステアリングホイール、５：操舵補助機構、
６：ステアリングシャフト、８：アッパーシャフト、９：ロアーシャフト、
１０：トーションバー、１１：トルクセンサ、１２：ＥＣＵ、１８：モータ、
１９：減速機、２０：ウォーム軸、２１：ウォームホイール、２２：磁石、
２３：強磁性体、２４：円板、２５：磁束、２６：磁気回路、
２７：ダンパー開口部、２８：ウォームホイール空間部、２９：ダンパー
【図１】
2012158309.tif 000003
【図２】
2012158309.tif 000004
【図３】
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