(57)【要約】【課題】電動パワーステアリング装置の作動音低減を低コストで実現すること。【解決手段】電動パワーステアリング装置１には電動モータ１０が設けられ、電動モータ１０の出力軸１１には、電動モータ１０による補助操舵トルクをステアリング軸３に伝達する動力伝達機構２０（ウォーム減速機構２３及びスプラインの連結部２４）が連結される。そして、出力軸１１、ウォーム減速機構２３及び連結部２４が収納されるギアボックス５０内には、これらが発生する作動音を吸収するための吸音材６０が配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、
前記電動モータの出力軸に連結され、当該電動モータによる補助操舵トルクをステアリング軸に伝達する動力伝達機構と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータ及び前記動力伝達機構の少なくとも一つの一部を収納する筐体を備え、
前記筐体の内側には吸音材が配置されている、電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記動力伝達機構は、前記電動モータの回転を減速する減速機構と、前記減速機構と前記出力軸とを連結する連結部と、を有しており、
前記吸音材は、前記筐体の内側において前記連結部の近傍に配置されている、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記吸音材は、前記連結部の外側を囲繞している、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記吸音材は、前記出力軸及び前記連結部を挿通するための貫通孔を有している、請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記減速機構及び前記連結部を収納するギアボックスを前記筐体として備えており、
前記吸音材は、前記ギアボックスの内側に配置されている、請求項２ないし４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記モータを収納するモータハウジングを備え、
前記ギアボックスは、前記モータハウジングに取り付けられるモータ取付け部を備え、
前記吸音材は、少なくとも前記モータ取付け部の内側の空間に配置されている、請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記吸音材は、前記モータハウジング又は前記モータ取付け部に固定されている、請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記減速機構は、ウォームシャフトに形成されたウォームと、当該ウォームに噛合して前記ステアリング軸と一体回転するウォームホイールと、を有しており、
前記連結部は、前記出力軸に連結されたスプラインボスと、前記スプラインボスに嵌合すると共に前記ウォームシャフトに形成されたスプライン軸と、からなる、請求項２ないし７のいずれか一項に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の静粛技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用操舵系において、油圧式や電動ポンプ式のパワーステアリング装置が実用化されている（特許文献１参照。）。そして近年では、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータで補助操舵トルクを発生し、この補助操舵トルクをステアリング軸に伝達する電動パワーステアリング装置も普及している。
【０００３】
例えばコラムタイプの電動パワーステアリング装置では、ステアリングコラムの一部がギアボックスで構成され、このギアボックスに電動モータが取り付けられている。電動モータの回転は、ギアボックスに収納された例えばウォーム減速機構により減速された後、ステアリング軸に伝達される。
【０００４】
ところで、操舵に伴い、電動パワーステアリング装置では作動音が発生する。近年においては、ハイブリッド車を始めとして車両の静粛性が高く、電動パワーステアリング装置の作動音低減の要求も高まっている。電動パワーステアリング装置の作動音には多くの種類と原因があるが、その主なものとして、電動モータのモータ音や、減速機構の摺動音のほか、電動モータの出力軸と減速機構とを連結する連結部（例えばスプライン）のガタツキ音などがある。
【０００５】
モータ音を低減する構造として、例えば特許文献２に記載のものが知られている。この構造は、電動パワーステアリング装置に関するものではなく、送風機等用モータのモータ音を低減するものであり、モータのハウジングの外周をカップ状の防音カバーで着脱式に覆ったものである。
【特許文献１】特開２００４−２７０４９８号公報
【特許文献２】特許第２６６７８０８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の構造では、減速機構や連結部といったモータの動力を伝達する部分からの作動音を低減することができない。また、電動パワーステアリング装置の場合、部品のレイアウト性や搭載性等を配慮する必要があることに鑑みれば、特許文献２に記載の構造を電動パワーステアリング装置に適用し難い。例えば、減速機構を収納するギアボックスの外側にカップ状の防音カバーを配置するとすれば、電動パワーステアリング装置の大型化を招いてしまう。一方で、特許文献２に記載の構造ではなく、モータ制御技術や、減速機構及び連結部の精度の向上により、作動音を低減しようとすると、部品のコストアップを招いてしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、電動パワーステアリング装置の作動音低減を低コストで実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するべく、本発明の電動パワーステアリング装置は、電動モータの出力軸に連結されて、電動モータによる補助操舵トルクをステアリング軸に伝達する動力伝達機構を備えると共に、電動モータ及び動力伝達機構の少なくとも一つの一部を収納する筐体と、筐体の内側に配置された吸音材と、を備えるものである。
【０００９】
この構成によれば、電動モータや動力伝達機構から発生する作動音を吸音材で吸収できる。これにより、モータ制御のための高価な制御ソフトや、精密な部品を用いることなく、低コストで作動音低減を実現できる。また、筐体を有効に利用して、その内側に吸音材を配置しているので、電動パワーステアリング装置を大型化することなく、筐体の外部への作動音の拡散を好適に抑制できる。
【００１０】
本発明の好ましい一態様によれば、動力伝達機構は、電動モータの回転を減速する減速機構と、減速機構と出力軸とを連結する連結部とを有し、吸音材は、筐体の内側において連結部の近傍に配置されるとよい。
【００１１】
このような構成によれば、連結部に近いところでそのガタツキ音の伝播を抑制できる。よって、吸音効果を高めることができる。
【００１２】
より好ましくは、吸音材は、連結部の外側を囲繞するとよい。
【００１３】
この構成によれば、吸音材が連結部を囲繞するので、連結部からのガタツキ音を広く吸収でき、吸音効果を向上できる。また、吸音材が連結部から離れることになるので、例えば連結部が動く構成の場合に、吸音材が連結部にまき込まれることを回避できる。
【００１４】
より好ましくは、吸音材は、出力軸及び連結部を挿通するための貫通孔を有するとよい。
【００１５】
この構成によれば、連結部等と吸音材との非接触を容易に確保できると共に、筐体の内側へ吸音材を配置する場合の作業性も向上できる。
【００１６】
本発明の好ましい一態様によれば、電動パワーステアリング装置は、減速機構及び連結部を収納するギアボックスを備え、吸音材は、ギアボックスの内側に配置されるとよい。
【００１７】
この構成によれば、ギアボックスを有効に利用して吸音材を配置できる。
【００１８】
より好ましくは、電動パワーステアリング装置は、モータを収納するモータハウジングを備え、ギアボックスは、モータハウジングに取り付けられるモータ取付け部を備えるとよい。そして、吸音材は、少なくともモータ取付け部の内側の空間に配置されるとよい。
【００１９】
この構成によれば、デッドスペースとなり易いギアボックスのモータ取付け部の内側空間を有効に利用して、吸音材を配置できる。
【００２０】
より好ましくは、吸音材は、モータハウジング又はモータ取付け部に固定されるとよい。
【００２１】
この構成によれば、振動等により、吸音材の取付け位置がずれることを抑制できる。
【００２２】
本発明の好ましい一態様によれば、減速機構は、ウォームシャフトに形成されたウォームと、ウォームに噛合してステアリング軸と一体回転するウォームホイールと、を有するとよい。また、連結部は、出力軸に連結されたスプラインボスと、スプラインボスに嵌合すると共にウォームシャフトに形成されたスプライン軸と、からなるとよい。
【００２３】
この構成によれば、スプラインボス及びスプライン軸からなるスプラインのガタツキ音を好適に抑制できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、電動パワーステアリング装置の作動音低減を低コストで実現させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を用いて、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ついて説明する。
【００２６】
図１に示すように、実施形態に係るコラム式の電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２に印加された操舵トルクに応じて駆動される電動モータ１０と、電動モータ１０による補助操舵トルクをステアリング軸３に伝達する動力伝達機構２０と、電動モータ１０を制御する図示していないＥＣＵ（制御装置）等と、を備えている。
【００２７】
ステアリング軸３は、入力軸３ａ、アッパー側出力軸３ｂ及びロア側出力軸３ｃで構成されている。入力軸３ａは、上端がステアリングホイール２に固定され、下端が図示省略したトーションバーを介してアッパー側出力軸３ｂの上端に連結されている。アッパー側出力軸３ｂの下端は、ユニバーサルジョイント４ａを介してロア側出力軸３ｃに連結され、ロア側出力軸３ｃが、ユニバーサルジョイント４ｂ及びピニオンラック機構５等を介して走行車両のタイロッド６に連結されている。
【００２８】
運転者によってステアリングホイール２が操舵されてトーションバーがねじれると、このねじれに基づいて、図示省略したトルクセンサがステアリングホイール２に印加された操舵トルクを検知する。ＥＣＵは、トルクセンサが検知した操舵トルクや車速センサからの車速に基づいて、電動モータ１０による補助操舵トルク（アシストトルク）を演算し、この演算した補助操舵トルクを発生するように電動モータ１０を駆動する。これにより、電動モータ１０からの補助操舵トルクが、後述する減速機構を含む動力伝達機構２０を介して、ステアリング軸３のアッパー側出力軸３ｂに付与され、運転者の操舵トルクが補助される。
【００２９】
次に、電動モータ１０及び動力伝達機構２０について詳述する。
図２に示すように、電動モータ１０の出力軸１１は、モータハウジング１２の外側に延在している。モータハウジング１２は、ロータ等を備えたモータ本体を収容する有底略円筒状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口側に取り付けられた取付け部１４と、で構成されている。取付け部１４は、全体として板状に形成され、その中央部の貫通孔を介して出力軸１１を取付け部１４の外側に挿通させている。なお、取付け部１４をフランジ状に形成してもよい。
【００３０】
動力伝達機構２０は、ウォーム２１及びウォームホイール２２からなるウォーム減速機構２３と、ウォーム減速機構２３と出力軸１１とを連結する連結部２４と、を備えている。
【００３１】
ウォーム２１は、出力軸１１と同軸のウォームシャフト２６の中間部に形成され、ウォームホイール２２に噛合している。ウォームホイール２２の軸心には、ウォームホイール２２と一体回転するアッパー側出力軸３ｂが連結されている。ウォーム減速機構２３によって、電動モータ１０の回転、すなわち出力軸１１の回転が減速されてアッパー側出力軸３ｂに伝達される。
【００３２】
連結部２４は、出力軸１１に連結されたスプラインボス３１と、スプラインボス３１に嵌合するスプライン軸３２と、で構成されている。スプライン軸３２は、ウォームシャフト２６の一端部に一体形成されている。スプラインボス３１及びスプライン軸３２は、例えばインボリュートスプラインを構成しており、出力軸１１の回転をウォームシャフト２６に伝える。ウォームシャフト２６は、軸方向の二箇所をベアリング４１，４２によって回転自在に支持されている。ベアリング４１，４２は、ギアボックス５０の内部でこれに支持されている。
【００３３】
他の実施態様では、連結部２４を構成するスプラインは、角形スプライン又はセレーションであってもよい。また、出力軸１１にスプライン軸を形成し、ウォームシャフト２６にスプラインボスを連結するなど、スプラインにおける雄雌の関係を逆にしてもよい。また、連結部２４の一部を上記のように出力軸１１又はウォームシャフト２６と一体に形成してもよいし、これらとは別体として形成してもよい。さらに、減速機構は、ウォーム減速機構２３に限られるものではなく、例えばベベルギアやヘリカルギアを用いたものであってもよい。
【００３４】
ギアボックス５０は、図示省略したステアリングコラムの一部である。ギアボックス５０は、ウォーム減速機構２３及び連結部２４のほか、上記したトルクセンサ及び吸音材６０などを内部に収納している。ギアボックス５０は、ウォーム減速機構２３のウォーム２１側を収納するウォーム側収納部５１と、電動モータ１０が取付けられるモータ取付け部５２と、を有している。
【００３５】
ウォーム側収納部５１は、ウォームシャフト２６と同方向に延在する一端閉止の略筒状形状からなり、その開口側にモータ取付け部５２が連接されている。ウォーム側収納部５１内の空間を領域分けすれば、ウォーム側収納部５１には、モータ取付け部５２とベアリング４１との間の第１空間５４、及び、ベアリング４１，４２間の第２空間５５が画成されているといえる。
【００３６】
モータ取付け部５２の内部空間は、電動モータ１０側（開口側）に向かって拡開するようにラッパ形状に形成されている。モータ取付け部５２が電動モータ１０側の取付け部１４にボルト止めされることで、モータ取付け部５２の開口が閉塞されるようになっている。モータ取付け部５２に電動モータ１０を取り付けた図２に示す状態では、モータ取付け部５２の内部空間の軸心に連結部２４及び出力軸１１が位置するようになっている。なお、取付け部１４をフランジ状に形成した場合には、これに対応して、モータ取付け部５２をフランジ状に形成するとよい。
【００３７】
吸音材６０は、ギアボックス５０に収納された動力伝達機構２０等から発生する作動音を吸収するものである。吸音材６０としては、スポンジ状樹脂、例えばＥＰＤＭを発泡させつつ硬化して内部に気泡を有する公知のものを用いることができる。このため、吸音材６０の形状は比較的自由に成形、加工できるので、形状が複雑且つ容積の限られたギアボックス５０の内部にも吸音材６０を好適に配置することが可能となっている。対象となる電動パワーステアリング装置１の構成によって発生する作動音が異なるので、吸音材６０の種類、厚み、容積又は材料は、吸音対象である作動音の周波数帯に合わせて選定することができる。
【００３８】
吸音材６０は、図２及び図３に示すように、モータ取付け部５２のラッパ形状の空間に配置されるように形成されている。具体的には、吸音材６０は、リング状に形成されており、その外周面６１は、モータ取付け部５２の内壁面に整合するように形成されている。また、吸音材６０の一方の端面６２は、モータ取付け部５２の基部側内壁に当接するように形成され、他方の端面６３は、取付け部１４の外側端面１４ａに面接触するように形成されている。さらに、吸音材６０の軸心には、出力軸１１及び連結部２４を挿通するための貫通孔６４が形成されている。
【００３９】
このような構成により、吸音材６０は、出力軸１１及び連結部２４の近傍においてこれらに接触しないように離間配置されると共に、出力軸１１及び連結部２４の外側を周方向に亘って囲繞することになる。そして、ギアボックス５０内に配置された吸音材６０は、取付け部１４の外側端面１４ａ及び／又はモータ取付け部５２の内面に固定される。この固定方法としては、ネジ等の機械式のものやバンドを用いることもできるが、両面テープ、接着剤（粘着剤）、リブを用いるとよい。
【００４０】
例えば、図４に示すように、吸音材６０の外周面６１を粘着剤７０でモータ取付け部５２の内面に貼付すればよい。こうすることで、吸音材６０の位置ズレを抑制できると共に、吸音材６０を配置する工程での吸音材６０の落下を抑制できる。また、図５に示すように、モータ取付け部５２の基部に一体形成したリブ７１により、吸音材６０を貫通孔６４の内側から支持するようにしてもよい。この例に係るリブ７１は、モータ取付け部５２の基部から軸方向に筒状に延在している。このようなリブ７１の構成によれば、部品点数を削減しながら、吸音材６０の位置ズレと配置工程での落下とを抑制することが可能となる。
【００４１】
図６は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１による作動音低減効果を示す図である。図６は、実使用状況に即した任意の負荷、回転数及び測定方法にて電動パワーステアリング装置１を作動させた場合における、周波数と音圧レベルとの関係を示している。図６から分析できるように、任意の周波数帯の音圧レベルが約２ｄＢ（パーシャルオーバーオール値）ほど低下しており、作動音が低減していることが確認できる
【００４２】
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１によれば、吸音材６０が設けられているので、電動パワーステアリング装置１によって発生した作動音を低減できる。詳細には、吸音材６０がギアボックス５０内にあるので、ギアボックス５０内で発生する作動音（例えば連結部２４のガタツキ音や、ウォーム減速機構２３の摺動音など）をギアボックス５０外に拡散することを抑制できる。特に、本実施形態によれば、吸音材６０が連結部２４に臨むようにこれに近いところに配置されているので、連結部２４のガタツキ音を好適に低減できる。
【００４３】
また、ステアリングコラムの一部であるギアボックス５０を利用して、その内側に吸音材６０を配置でき、しかもデッドスペースとなり易いモータ取付け部５２の内側空間（ラッパ状空間）に吸音材６０を配置できる。したがって、電動パワーステアリング装置１の大型化を回避できるのはもちろんのこと、モータ制御のための高価な制御ソフト、精密な部品、吸音材６０を取り付けるための専用部品を用いることなく、低コストで作動音低減を実現できる。
【００４４】
さらに、吸音材６０の設置も容易であり、吸音材６０の配置工程を電動パワーステアリング装置１の組立工程に容易に組み入れることができるので、最小限の工賃及び工数の増加で済む。また、吸音材を備えない従来の電動パワーステアリング装置の形状変更が不要であるので、本実施形態の電動パワーステアリング装置１を製造するに際しても、従来の電動パワーステアリング装置の金型を変更等しなくて済む。
【００４５】
なお、吸音材６０の配置位置は上記に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、吸音材６０をウォーム側収納部５１の第１空間５４にも配置してもよい。こうすることで、ギアボックス５０内のデッドスペースに、吸音材６０を広く設けることができる。なお、吸音材６０の固定方法などは上記と同様であり、吸音材６０の形状等は作動音の発生位置によって適宜変更できることは言うまでもない。
【００４６】
また、本発明の「筐体」に相当するものは、上記実施形態ではギアボックス５０であるが、これに限定されるものではない。吸音材６０を内部に配置できる筐体であれば、電動パワーステアリング装置１におけるどのような筐体であってもよい。例えば、モータハウジング１２の取付け部１４がギアボックス５０側に延設されている場合、この延設されている取付け部１４の内部空間に吸音材６０を配置してもよい。この場合には、取付け部１４が本発明の「筐体」として機能することになる。
【００４７】
さらに、ギアボックス５０は、動力伝達機構２０のウォーム減速機構２２等のほか、電動モータ１０の一部である出力軸１１も収納するものであるが、動力伝達機構２０の一部のみを収納するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータまわりの構造を示す断面図である。
【図３】実施形態に係る電動パワーステアリング装置の吸音材を示す斜視図である。
【図４】図３に示す吸音材の固定方法の一例を示す図２と同様の断面図である。
【図５】図３に示す吸音材の固定方法の別の例を示す図２と同様の断面図である。
【図６】本実施形態に係る電動パワーステアリング装置による作動音低減効果を示す図である。
【図７】本発明の変形例に係る電動パワーステアリング装置を示す図２と同様の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…電動パワーステアリング装置、３…ステアリング軸、１０…電動モータ、１１…出力軸１１、１２…モータハウジング、１４…取付け部、２０…動力伝達機構、２１…ウォーム、２２…ウォームホイール、２３…ウォーム減速機構、２４…連結部、２６…ウォームシャフト、３１…スプラインボス、３２…スプライン軸、５０…ギアボックス、５１…ウォーム側収納部、５２…モータ取付け部、６０…吸音材、６４…貫通孔
【図１】
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【図２】
2009113640.tif 000004
【図３】
2009113640.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009113640.tif 000007
【図６】
2009113640.tif 000008
【図７】
2009113640.tif 000009