(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵系の操舵トルクに応じた回転力が出力軸に発生する電動モータと、この電動モータの出力軸に発生した回転力を前記操舵系に伝達する減速機構と、を備える電動式パワーステアリング装置において、
前記電動モータの出力軸に当該出力軸と同軸に円筒部を設け、前記電動モータの出力軸と前記円筒部との間に両者間の相対回転を許容する弾性体を介在させると共に、
前記減速機構を構成するシャフトを、前記相対回転を許容する弾性体とは別の、軸方向への摺動を許容する弾性体を介して前記減速機構のハウジングに回動自在に支持し、且つ前記シャフトの一端を、前記円筒部にこれと同軸にスプライン結合したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記電動モータの出力軸と前記円筒部との間の相対回転を許容する弾性体の最大捩じり角を所定角度範囲内に規制するストッパを設けたことを特徴とする請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータの回転力を利用して操舵系に操舵補助トルクを付与する電動式パワーステアリング装置に関し、特に、電動モータの駆動等に起因して発生する騒音が低減されるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動式パワーステアリング装置にあっては、電動モータの出力軸に発生した回転力が操舵補助トルクとしては小さ過ぎることが多いため、通常は、倍力装置となる減速機構を介して操舵系に伝達するようになっている。かかる減速機構としては、例えば電動モータの回転力が入力されるウォーム及びこのウォームと噛合するように操舵系の回転軸に固定されたウォームホイールで構成された歯車列等が適用可能である。
【０００３】
そして、電動モータの出力軸の回転力を減速機構に伝達する必要から、電動モータは、その減速機構に近接して配設されるように、減速機構のハウジングにボルト等を用いて固定するのが一般的であった。
【０００４】
また、電動モータの出力軸と減速機構との間は、軸方向への多少の相対変位を許容するために、スプライン結合されているのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述したような電動式パワーステアリング装置にあっては、運転者がハンドル操作を行う際に適度な操舵力を得るためには、そのときの操舵速度及びタイヤ側負荷に応じた回転力が電動モータで発生することが必要であるが、通常の操舵時には、減速機構に回転力を入力する電動モータの出力軸は高速で回転しているため、ブラシ音等の回転音が発生し、運転者に不快感を与えてしまう場合があった。
【０００６】
また、電動モータの出力軸の回転によって生じる振動が、その出力軸から減速機構側に伝達され、減速機構等の部品に共振が生じることで、これによっても大きな騒音が発生することがあった。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、電動モータの作動等に起因して発生する騒音を低減することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、操舵系の操舵トルクに応じた回転力が出力軸に発生する電動モータと、この電動モータの出力軸に発生した回転力を前記操舵系に伝達する減速機構と、を備える電動式パワーステアリング装置において、前記電動モータの出力軸に当該出力軸と同軸に円筒部を設け、前記電動モータの出力軸と前記円筒部との間に両者間の相対回転を許容する弾性体を介在させると共に、前記減速機構を構成するシャフトを、前記相対回転を許容する弾性体とは別の、軸方向への摺動を許容する弾性体を介して前記減速機構のハウジングに回動自在に支持し、且つ前記シャフトの一端を、前記円筒部にこれと同軸にスプライン結合した。
【００１１】
そして、上記請求項１に係る発明にあっては、さらに、モータ出力軸とこのモータ出力軸に設けた円筒部との間の相対回転を許容する弾性体の最大捩じり角を所定角度範囲内に規制するストッパを設けることが望ましい（請求項２）。
【００１２】
また、上記請求項１に係る発明にあっては、モータ出力軸とこのモータ出力軸に設けた円筒部との間の相対回転を許容する弾性体は、それらモータ出力軸と円筒部との間の軸線同士の傾きを許容するように配置することが望ましい。
【００１３】
さらに、上記請求項１に係る発明にあっては、モータ出力軸とこのモータ出力軸に設けた円筒部との間の相対回転を許容する弾性体は、それらモータ出力軸と円筒部との間の軸線同士の傾きを許容するように配置するとともに、その弾性体の最大捩じり角を所定角度範囲内に規制するストッパを設けることが望ましい。
【００１５】
ここで、請求項１に係る発明にあっては、電動モータの出力軸に設けた円筒部と電動モータの出力軸との間に介在する弾性体によって、電動モータの出力軸に発生した振動が減速機構側に伝達されて共振が生じ大きな騒音が発生する可能性が低減される。また、このとき、減速機構を構成するシャフトを、減速機構のハウジングに、軸方向への摺動を許容する弾性体を介して回動自在に支持し、且つシャフトの一端を、電動モータの出力軸に設けた円筒部にこれと同軸にスプライン結合したから、電動モータの出力軸方向に発生する振動に伴い騒音が発生する可能性が低減される。
【００１６】
さらに、請求項２に係る発明にあっては、上記ストッパを設けることにより、電動モータの出力軸と円筒部との間、すなわち電動モータの出力軸と減速機構との間の回転方向の剛性を確保することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を適用した電動式パワーステアリング装置１の全体構成を示す一部破断正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
先ず、構成を説明すると、ステアリングコラム２内には、図示しないトーションバーを介して連結された入力軸３及び出力軸４が軸受によって回転自在に支持されていて、入力軸３の図示しない図１上端側には、ステアリングホイールが回転方向に一体に取り付けられており、また、出力軸４の図示しない図１下端側には、例えば公知のラックアンドピニオン式ステアリング装置を構成するピニオン軸が連結されている。従って、運転者がステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵トルクは、入力軸３，トーションバー，出力軸４及びラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して、図示しない転舵輪に伝達されるようになっている。
【００１９】
また、ステアリングコラム２内には、トーションバーの捩じれを伴って生じる入力軸３及び出力軸４間の相対回転を検出することにより、操舵系に発生している操舵トルクを検出するトルクセンサが内蔵されていて、かかるトルクセンサの検出結果は、図示しないコントローラに供給されるようになっている。コントローラは、操舵トルクに基づいて所定の演算処理を実行し、運転者の負担が軽減されるような操舵補助トルクが操舵系に付与されるように、後述する電動モータ１０に適宜駆動信号を供給するようになっている。
【００２０】
そして、出力軸４にはこれに回転方向に一体となるようにウォームホイール５が同軸に固定されており、このウォームホイール５と噛み合うウォーム６が、ハウジング７内に軸受７ａ，７ｂによって回転自在に支持されている。
【００２１】
即ち、ウォーム６を回転方向及び軸方向に一体となるようにシャフト６Ａが貫通しており、そのシャフト６Ａの一端部が軸受７ａを介してハウジング７内に回転自在に支持され、シャフト６Ａの他端部よりも若干内側に入った位置が軸受７ｂを介してハウジング７内に回転自在に支持されている。なお、シャフト６Ａには、軸受７ａよりもウォーム６側に若干入った部分に、薄肉リング形状の部材６ａ1 ，６ａ2 と、両部材６ａ1 及び６ａ2 の間に、両部材６ａ1 ，６ａ2 に加硫接着されたリング形状のゴム状の弾性体８ａが介在し、同様に、軸受７ｂよりもウォーム６側に若干入った部分に、薄肉リング形状の部材６ｂ1 ，６ｂ2 と、両部材６ｂ1 及び６ｂ2 の間に、両部材６ｂ1 ，６ｂ2 に加硫接着されたリング形状のゴム状の弾性体８ｂが介在している。このため、シャフト６Ａは、弾性体８ａ，８ｂの弾性変形を伴って、その軸方向に、ハウジング７に対して相対的に変位可能となっている。
【００２２】
一方、ハウジング７のシャフト６Ａ他端部が指す側には、電動モータ１０が固定されている。
ここで、電動モータ１０は、その出力軸１０Ａが突出する側の端部外周にフランジ部１０Ｂが形成されていて、そのフランジ部１０Ｂを貫通するボルト１１がハウジング７に形成された雌ねじ部７ｃに螺合することにより、固定されるようになっている。
【００２３】
具体的には、図２のＢ方向矢視図（図２のＣ−Ｃ線に関しては断面図）である図３に示すように、電動モータ１０には、周方向に等間隔１２０度ずつ離隔した三位置のそれぞれに径方向外側に突出するようにフランジ部１０Ｂが形成されていて、各フランジ部１０Ｂの略中央部に、その表裏面間を貫通する貫通孔１０Ｃが形成されている。
【００２４】
各貫通孔１０Ｃ内には、金属製の円筒部材１２Ａの外周面にゴム状の弾性体１２Ｂを取り付けてなるマウントブッシュ１２が配設されている。各マウントブッシュ１２の円筒部材１２Ａは、その軸方向長さが、フランジ部１０Ｂの厚さよりも若干長く形成されている。また、各マウントブッシュ１２の弾性体１２Ｂは、貫通孔１０Ｃ内に取り付ける前の状態の断面図である図４に示すように、金属製の円筒部材１２Ａよりも若干長い寸法に形成され、貫通孔１０Ｃ内周面を表裏面側から挟み込むようにフランジ部１２Ｃが形成され断面コ字状となっている。
【００２５】
このため、マウントブッシュ１２を貫通孔１０Ｃ内に配設して、その弾性体１２Ｂが貫通孔１０Ｃ内周面を表裏面側から挟み込み、この状態でボルト１１を座がね１１Ａを通じて各フランジ部１０Ｂに差し込み雌ねじ部７ｃにねじ込むと、先ず、座がね１１Ａとハウジング７との間に弾性体１２Ｂが挟み込まれる。そして、さらにボルト１１をねじ込むと、弾性体１２Ｂが軸方向に圧縮されていき、ついには、座がね１１Ａとハウジング７との間に円筒部材１２Ａが挟み込まれるようになる。すると、弾性体１２Ｂの両フランジ部１２Ｃが、座がね１１Ａ及びフランジ部１０Ｂ間と、フランジ部１０Ｂ及びハウジング７間とのそれぞれに、圧縮された状態で挟み込まれることになる。
【００２６】
このとき、ハウジング７と電動モータ１０との他の部位同士は、図２のＤ部の拡大図である図５に示すように、非接触となっている。つまり、上記のようにボルト１１を最後までねじ込んで円筒部材１２Ａが座がね１１Ａとハウジング７との間に挟み込まれたときに、フランジ部１０Ｂとハウジング７端面との間には、隙間Ｇ1 が形成されるようになっており、また、電動モータ１０のフランジ部１０Ｂよりも出力軸１０Ａ先端側の部分の外径寸法は、ハウジング７の電動モータ１０が固定される側の開口部７Ａの内径寸法よりも若干短くなっていて、これにより、開口部７Ａ内周面と電動モータ１０外周面との間に、隙間Ｇ2 が形成されるようになっている。なお、開口部７Ａ内周面と電動モータ１０外周面との接触を確実に防止するために、電動モータ１０のフランジ部１０Ｂよりも出力軸１０Ａ先端側の部分に周方向に連続した周溝１０Ｄを形成し、その周溝１０Ｄ内にゴム状弾性体からなるＯリング１３を収容している。つまり、開口部７Ａ内面と電動モータ１０外面との間にＯリング１３が介在するから、Ｏリング１３の弾性復元力によって、開口部７Ａと電動モータ１０との軸心を一致させる調芯作用が得られるようにしている。
【００２７】
そして、ハウジング７内に位置する電動モータ１０の出力軸１０Ａと、シャフト６Ａの他端部とは、同軸に配設されるとともに、両端面同士が対向していて、両者間は、所定以上のトルクが加わった場合には滑りを生じるようになっているトルクリミッタ１５を介して連結されている。
【００２８】
即ち、トルクリミッタ１５は、面同士が接触することにより摩擦を介してトルク伝達可能で且つ極端に大きなトルクが加わった場合には滑りが生じるようになっている二枚の円板部材１５Ａ，１５Ｂを有している。そして、一方の円板部材１５Ａは、出力軸１０Ａにスプライン結合されていて、これにより、出力軸１０Ａに対して回転方向に一体となっている。また、他方の円板部材１５Ｂは、その内径側に一体に円筒部１５Ｃが形成されていて、その円筒部１５Ｃの端部は、その拡大図である図６（ａ）にも示すように、その内側に小径の円筒部１５Ｄが同軸に挿入された二重構造となっていて、それら円筒部１５Ｃ内周面及円筒部１５Ｄ外周面間には、ゴム状の弾性体１６が加硫接着等によって固定されている。このため、円筒部１５Ｃ及び１５Ｄ間には、弾性体１６の弾性変形を伴って、相対回転が可能であるとともに、軸線同士が傾くことが可能になっている。
【００２９】
さらに、図６（ａ）の右側面図である図６（ｂ）にも示すように、内側の円筒部１５Ｄのハウジング７内側を向く端部には、周方向に１８０度離隔した二位置のそれぞれに切欠き１５ａが形成されるとともに、外側の円筒部１５Ｃの同じ側の端部には、同じく周方向に１８０度離隔した二位置のそれぞれに径方向内側を向く凸部１５ｂが形成されていて、その凸部１５ｂの先端部が切欠き１５ａ内に入り込んでいる。そして、凸部１５ｂの幅は、切欠き１５ａの幅よりも若干小さくなっていて、これにより、上述した弾性体１６の弾性変形による円筒部１５Ｃ及び１５Ｄ間の相対回転を、所定角度範囲内に規制するストッパが形成されている。なお、図６（ａ）は、図６（ｂ）のＥ−Ｅ線断面図に相当する。
【００３０】
また、円筒部１５Ｄの内周面にはスプラインが形成されるとともに、シャフト６Ａの他端部外周面にもスプラインが形成されていて、両スプラインを結合することにより、円筒部１５Ｄ及びシャフト６Ａ他端部は同軸に回転方向に一体となっている。
【００３１】
よって、電動モータ１０の出力軸１０Ａに発生した回転力は、先ずトルクリミッタ１５の円板部材１５Ａに入力され、そこから摩擦を介して円板部材１５Ｂに伝達され、そして、円筒部１５Ｃから弾性体１６を介して円筒部１５Ｄに入力され、シャフト６Ａの他端部に至るようになっている。
【００３２】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
今、操舵系が直進状態にあり、操舵トルクが零であるものとすると、入力軸３及び出力軸４間には相対回転は生じないから、トルクセンサは操舵トルクは検出せず、操舵系に操舵補助トルクは発生しない。
【００３３】
一方、ステアリングホイールを操舵して入力軸３に回転力が生じると、その回転力は、トーションバーを介して出力軸４に伝達される。このとき、出力軸４には、転舵輪及び路面間の摩擦力や出力軸４の図示しない下端側に構成されたラックアンドピニオン式ステアリング装置のギアの噛み合い等の摩擦力に応じた抵抗力が生じるため、入力軸３及び出力軸４間には、トーションバーが捩じれることによって出力軸４が遅れる相対回転が発生し、その相対回転が操舵トルクとしてトルクセンサに検出される。
【００３４】
すると、図示しないコントローラが、トルクセンサが検出した操舵トルクの方向及び大きさに応じて電動モータ１０に駆動電流を供給するため、電動モータ１０の出力軸１０Ａには操舵系に発生している操舵トルクの方向及び大きさに応じて回転力が発生し、その回転力が、トルクリミッタ１５，シャフト６Ａ，ウォーム６及びウォームホイール５を介して出力軸４に伝達され、出力軸４に操舵補助トルクが付与されたことになり、操舵トルクが減少し、運転者の負担が軽減される。
【００３５】
ここで、電動モータ１０が駆動状態にあると、例えばブラシ音等の騒音が電動モータ１０内で発生し、これが電動モータ１０のケースに伝達される。つまり、駆動状態にある電動モータ１０は騒音源・振動源と考えることができるが、本実施の形態では、その電動モータ１０とハウジング７との間は、マウントブッシュ１２の弾性体１２Ｂのみを介して接触しており、直には接触していないため、電動モータ１０からハウジング７へ伝達される振動を減衰でき、騒音の悪化が低減できるのである。
【００３６】
しかも、マウントブッシュ１２は、周方向に等間隔に離隔した三位置に設けているため、電動モータ１０の静的な姿勢が不安定になることも防止される。
また、トルクリミッタ１５とシャフト６Ａとの間は、弾性体１６を介して結合しているため、その弾性体１６の弾性変形を伴って両者間の相対回転が許容されているから、電動モータ１０の駆動に伴って出力軸１０Ａに発生した回転変動等の振動がその弾性体１６によって減衰でき、シャフト６Ａ側にそのまま伝達されるようなことが防止できる。この結果、出力軸１０Ａの振動によってウォーム６やウォームホイール５等に共振が発生し、騒音・振動レベルが悪化するような可能性が低減される。
【００３７】
なお、トルクリミッタ１５には、円筒部１５Ｄ及び１５Ｃ間の相対回転を所定角度範囲内に許容することができるリミッタとして切欠き１５ａ及び凸部１５ｂを設けているため、出力軸１０Ａ及びシャフト６Ａに生じる回転トルクが一定値以上になると、切欠き部１５ａと凸部１５ｂとが当接し、円筒部１５Ｄ及び１５Ｃ間のそれ以上の相対回転が不可能になるから、衝撃荷重のような外力に対して強度を確保することができる。
【００３８】
また、上述したように電動モータ１０及びハウジング７間を弾性体１２Ｂのみを介して結合していると、電動モータ１０のハウジング７に対する取付角度が振れることもあるが、その場合にも、トルクリミッタ１５内の弾性体１６が撓むことにより出力軸１０Ａ及びシャフト６Ａ間の軸心同士の傾きが許容されるから、他の部材に過大な負荷が加わるようなことが防止される。
【００３９】
さらに、シャフト６Ａは、円筒部１５Ｄに対してスプライン結合されているとともに、弾性体８ａ及び８ｂを介して軸受７ａ及び７ｂに支持されているため、その軸方向位置が可変となっている。すると、例えば車両の幅寄せ等を行う際にステアリングホイールを一方向に切った後、直ぐさま逆方向に切ったような場合に、出力軸１０Ａの回転方向が急激に逆転し、バックラッシュ分だけ離隔しているウォーム６及びウォームホイール５の歯面同士が衝突する懸念があるが、本実施の形態であれば、ウォーム６及びウォームホイール５間の歯面間に生じた衝撃力が、弾性体８ａ及び８ｂを弾性変形によってある程度吸収することができ、衝撃音を低減させることもでき、これによっても、騒音低減が図られている。
【００４０】
ここで、本実施の形態では、入力軸３，出力軸４，トーションバー，ラックアンドピニオン式ステアリング装置等によって操舵系が構成され、ウォームホイール５及びウォーム６によって減速機構が構成され、ハウジング７が減速機構のハウジングに対応する。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電動モータの出力軸に円筒部を設け電動モータの出力軸と円筒部との間に両者間の相対回転を許容する弾性体を介在させる構成としたため、電動モータの駆動等に起因して発生する騒音を低減することができるという効果がある。また、減速機構を構成するシャフトを、減速機構のハウジングに、軸方向への摺動を許容する弾性体を介して回動自在に支持し、且つシャフトの一端を、電動モータの出力軸に設けた円筒部にこれと同軸にスプライン結合することによって、電動モータの出力軸方向に発生する振動に伴い騒音が発生する可能性をも低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における電動式パワーステアリング装置の全体構成を示す一部破断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２のＢ方向矢視図である。
【図４】マウントブッシュの断面図である。
【図５】図２のＤ部の拡大図である。
【図６】トルクリミッタとシャフトとの結合部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１          電動式パワーステアリング装置
３          入力軸
４          出力軸
５          ウォームホイール
６          ウォーム
７          ハウジング（減速機構のハウジング）
１０        電動モータ
１０Ａ      出力軸
１２        マウントブッシュ
１２Ｂ      弾性体
１５        トルクリミッタ
１６        弾性体
【図１】
0003941203.tif 000002
【図２】
0003941203.tif 000003
【図３】
0003941203.tif 000004
【図４】
0003941203.tif 000005
【図５】
0003941203.tif 000006
【図６】
0003941203.tif 000007