JPH11198829A

JPH11198829A - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH11198829A
Application number: JP1642798A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Eda; 広恵田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 1999-07-27
Anticipated expiration: 2018-01-13
Also published as: JP3941203B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電動モータの駆動等に起因して発生する騒音を
低減したい。【解決手段】電動モータ１０のフランジ部１０Ｂに貫通
孔１０Ｃを形成し、貫通孔１０Ｃ内に金属製の円筒部材
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を配設し、弾性体１２Ｂのフラ
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、挟み込まれるようにする。ハウジング７と電動モー
タ１０との他の部位同士は、非接触とする。なお、ハウ
ジング７の開口部７Ａ内周面と電動モータ１０外周面と
の間には、Ｏリング１３を介在させる。電動モータ１０
の出力軸１０Ａに発生した回転力は、トルクリミッタ１
５の円板部材１５Ａに入力され、そこから円板部材１５
Ｂ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
に至るようにする。

Description

【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。

【０００８】

【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、前記電動モータは前記減速機構の
ハウジングに固定されている電動式パワーステアリング
装置において、前記電動モータと前記減速機構のハウジ
ングとの間に、両者が直に接触しないように弾性体を介
在させた。

【０００９】また、上記目的を達成するために、請求項
２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と前記減速機構との間に、両者
間の相対回転を許容する弾性体を介在させた。

【００１０】なお、上記請求項１及び請求項２に係る発
明の両方の構成を備えること、具体的には、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、前記電動モータは
前記減速機構のハウジングに固定されている電動式パワ
ーステアリング装置において、前記電動モータと前記減
速機構のハウジングとの間に、両者が直に接触しないよ
うに第１の弾性体を介在させるとともに、前記電動モー
タの出力軸と前記減速機構との間に、両者間の相対回転
を許容する第２の弾性体を介在させることが望ましい。

【００１１】そして、上記請求項２に係る発明や、上記
請求項１及び請求項２に係る発明の両方の構成を備える
発明にあっては、さらに、モータ出力軸と減速機構との
間の相対回転を許容する弾性体（第２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。

【００１２】また、上記請求項２に係る発明や、上記請
求項１及び請求項２に係る発明の両方の構成を備える発
明にあっては、モータ出力軸と減速機構との間の相対回
転を許容する弾性体は、それらモータ出力軸と減速機構
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２に係る発明や、上記
請求項１及び請求項２に係る発明の両方の構成を備える
発明にあっては、モータ出力軸と減速機構との間の相対
回転を許容する弾性体（第２の弾性体）は、それらモー
タ出力軸と減速機構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。

【００１４】ここで、請求項１に係る発明にあっては、
電動モータと減速機構のハウジングとの間に介在する弾
性体によって、電動モータのケース等に発生した振動が
減速機構のハウジングで増幅されて大きな騒音が発生す
る可能性が低減される。

【００１５】また、請求項２に係る発明にあっては、電
動モータの出力軸と減速機構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。

【００１６】さらに、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８ａ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１
０Ｂ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１５Ｄ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１
５ｂ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１５
Ｂ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１
２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１
５Ｄ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１
５ｂ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１
５ａ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、
電動モータと減速機構のハウジングとの間に両者が直に
接触しないように弾性体を介在させる、或いは、電動モ
ータの出力軸と減速機構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。

【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

Claims

【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、前記電動モータは前記減速機構のハウジングに
固定されている電動式パワーステアリング装置におい
て、前記電動モータと前記減速機構のハウジングとの間に、
両者が直に接触しないように弾性体を介在させたことを
特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】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と前記減速機構との間に、両者
間の相対回転を許容する弾性体を介在させたことを特徴
とする電動式パワーステアリング装置。