CN100369779C - 电动转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动转向装置，它包括：一上端装有一转向盘的转向轴；一可转动地支承所述转向轴、围绕一作为一支点的枢轴倾斜并与所述转向轴一起沿轴向伸缩运动的转向管柱；一装在所述转向管柱上并用作向所述转向盘提供转向助力的助力电动机；和一用于将所述转向管柱固定在一预定的角度位置和将所述转向管柱固定在一预定的轴向位置上的倾斜/伸缩调节装置，其中，所述枢轴设置在所述电动机单元与所述倾斜/伸缩调节装置之间。

Description

电动转向装置
技术领域
本发明一般地涉及一种电动转向装置，更具体地涉及一种设计成能获得伸缩调节和倾斜调节等的平滑操作的技术。
背景技术
汽车的转向系统广泛使用一种所谓的动力转向装置，以获得通过使用一外部动力源而执行的转向助力。
迄今为止用于动力转向装置的动力源通常在许多情况下使用一由发动机驱动的叶轮型液压泵。但是，这种动力转向装置具有大的发动机的驱动损耗，因为液压泵是不间断地受驱动的(该驱动损耗为约几hp(马力)到在最大负载下时的几十hp)。因此具有小排量的微型机动车辆等很难采用这一动力转向装置，而且即使排量较大的汽车的行驶燃料效率也必然下降到无法忽略的程度。
近年来，解决这些问题的重点放在采用一电动机作为动力源的电动转向(下文缩写为EPS)装置。EPS的特征在于，EPS使用一车载电池作为电动机的电源，因此没有直接的发动机驱动损耗，由于电动机只在提供转向助力时才起动，因此可抑制行驶燃料效率(发动机与一发电机有关的驱动损耗)的下降，此外非常便于进行电子控制。应该指出，根据电动机的安装位置，EPS可分为管柱助力型、齿条助力型等，但是当前最常用的是具有制造成本上、空间上等的优点的管柱助力型。应该指出，一般形式的管柱助力型电动转向装置如日本专利申请公告No.2000-855596所公开的那样，在汽车发生(初次)碰撞时转向轴在接受一定冲击载荷时会发生溃缩，以减轻乘员(驾驶员)与转向盘的二次碰撞。
另一方面，有不特定多数个驾驶员使用(操纵)汽车转向装置，因此希望可根据个体的体形、驾驶姿势等调节转向盘的位置。为了满足这一要求，不限于轿车，越来越多的卡车或货车等也采用倾斜调节机构和伸缩调节机构。倾斜调节机构是一种用于沿上下方向调节转向盘的位置的机构。倾斜调节机构包括一用于可摆动地支承转向盘的倾斜枢轴、一用于把转向管柱固定在一希望位置(处于一希望的倾斜角)上倾斜杆等。此外，伸缩调节机构是一种沿前后方向(转向轴的轴向)调节转向盘的位置的机构。伸缩调节机构由一用来伸长或缩短转向轴的双管型等类型的伸缩部、一把转向轴固定在一希望位置(希望的伸长或缩短量)上的伸缩杆等构成。
日本专利申请公告No.11-301492和No.2000-211533等公开的内容举例说明了同时设有倾斜调节机构和伸缩调节机构的管柱助力型电动转向装置。但是这些电动转向装置的一个问题是，由于倾斜枢轴设置在转向管柱下端的布置形式无法获得伸缩调节和倾斜调节的平滑操作。
例如，如图5所示，一由一电动机、一减速齿轮等构成的较重的电动助力机构17安装在一转向管柱1上。但是，当进行倾斜/伸缩调节时，该电动助力机构17的重量作用在倾斜枢轴31与转向盘之间，从而一很大弯曲应力作用在构成一伸缩机构的一上部管柱13与一下部管柱等效件15之间的配合滑动部71上。因此，由于该很大弯曲应力，以及由于因为存在电动助力机构17无法增加配合滑动部71的长度L，这两个因素合起来造成上部管柱13与下部管柱等效件15之间发生扭转阻塞，因此无法平滑地进行伸缩调节操作。在一手抓住转向管柱的同时一手松开一杆来进行单手的伸缩操作，因此该操作特别不平滑。
在为解决这一问题而增加配合滑动部71的长度L的情况下，会发生一个问题，即上部转向轴9的溃缩行程以及伸缩行程S减小，从而伸缩调节的自由度减小，同时防止乘员(驾驶员)二次碰撞的安全性降低。此外，在倾斜操作时，包括电动助力机构17在内的转向管柱1的总重量作用在作为一支点的倾斜枢轴31上，从而即使使用一弹力很大的倾斜助力弹簧65仍旧无法平滑地进行倾斜操作。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的一个目的是，提供一种设计成用于获得平滑的伸缩和倾斜操作的电动转向装置。
为实现上述目的，根据本发明的一电动转向装置包括：一上端安装有一转向盘的转向轴；一可转动地支承该转向轴的、围绕一作为一支点的倾斜枢轴倾斜的并与转向轴一起引起沿轴向的伸缩运动的转向管柱；一装在该转向管柱上并用于向转向盘提供转向助力的助力电动机单元；和一用于把该转向管柱固定在一预定的角度位置上和将转向管柱固定在一预定的轴向位置上的倾斜/伸缩调节装置，其中，所述倾斜枢轴位于所述电动机单元与倾斜/伸缩调节装置之间。
按照本发明，作用在伸缩配合滑动部上的弯曲应力和倾斜枢轴向上作用在转向管柱上的负载都减小。
附图说明
图1示出根据本发明的一转向装置的车室侧结构；
图2为根据本发明第一实施例的转向管柱的侧视图；
图3为沿图2中A-A线的剖视图；
图4为沿图2中B-B线的剖视图；以及
图5为常用转向管柱一个示例的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明一实施例。
图1为示出一根据本发明的一第一实施例的电动转向装置的车室侧部分的侧视图。图2为一转向管柱的侧视图。如图1和2所示，一转向管柱1支承在一通过一上部支架3和一下部支架5的相应水平部3a和5a限定为一车体构件的横挡件7上。转向管柱1主要包括：一通过一支承件11可转动地支承一具有伸缩调节功能和用于吸收能量的溃缩功能的转向轴的上部轴9的上部管柱13、一上部管柱13可滑动地安装在其中的外壳15和一个一体地设置在外壳15的下侧的电动助力机构17。
该电动助力机构17包括：一电动机单元21；一个容纳用于将电动机单元21发出的转动驱动力传递给一设置在转向轴前端的输出轴25的减速齿轮系的减速齿轮箱23；一用于作用在转向盘41上的转向扭矩的扭矩传感器(未示出)等。在该实施例中，外壳15和减速齿轮箱23是作为以一种铝合金作为材料的一体地模制的产品而形成的。外壳15和齿轮箱23也可分开制造，然后通过压配合等装配成一个统一体。电动机单元21的下端固定在减速齿轮箱23后侧的上表面上。一枢轴支架33在电动机单元21和减速齿轮箱23后方一体地形成在外壳15的上部上。作为下部支架5的对等型的枢轴支架33与下部支架5这样地连接，即一枢轴销31a穿过形成在下部支架5的垂直部5b中的通孔并用一螺母31b通过套筒100紧固。在图1中，标号35表示一经万向接头37与输出轴25的前端连接的转向中间轴。该中间轴35设计成一伸缩轴，并与设置在车体下部上的转向机构的一齿条齿轮机构连接。
转向盘41装在转向上部轴9的后端上。驾驶员转动转向盘41时，其转动力在电动助力机构17的帮助下提高后，经输出轴25传递到转向中间轴35，并经一未示出的下侧万向接头进一步传递到上述齿条齿轮机构。
如图3(沿图2中A-A线的剖视图)所示，抵靠在上部支架3的垂直延伸部3b、3b内壁面上的一对左右凸台43、45一体地形成为从外壳15后端的下部伸出的凸起。然后，外壳15下部的中部形成有一沿轴向延伸的切口47。此外，两凸台43、45中形成有彼此同轴的通孔48、49。一作为一倾斜/伸缩调节机构51的一部件的调节螺栓53穿过所述通孔48、49。外壳15上部沿径向向内设有一引导螺栓55，引导螺栓55的前侧端与一在上部管柱13上部的对应位置上沿轴向延伸地形成的槽13a接合作用，由此引导螺栓55在伸缩操作中引导上部管柱13，在进行伸缩调节时用作一止挡。
除上述调节螺栓53外，倾斜/伸缩调节机构51还包括，一旋在调节螺栓53上的调节螺母57和一通过一螺栓59紧固在调节螺母57上的操纵杆61。在该实施例中，调节螺母57的截锥部锥度配合在操纵杆61的截锥凹陷部中。逆时针转动操纵杆61时，调节螺母57和调节螺栓53紧固上部支架3。顺时针转动操纵杆61时，将上部支架3从紧固状态松开。在图3中，标号63表示形成在上部支架3中的长孔，在倾斜操作时调节螺栓53在所述长孔中沿该长孔移动。此外，图3中用标号65表示的部件是在上部支架3与外壳15之间延伸的倾斜助力弹簧。当通过操作操作杆61使得上部支架3从紧固状态松开时，倾斜助力弹簧65的弹力防止转向管柱突然下落。
下面说明该实施例的工作情况。
如果转向盘41的位置因更换驾驶员等而变得不合适，根据第一实施例的电动转向装置，驾驶员首先顺时针转动操纵杆61，由此从调节螺栓53上旋松的调节螺母57。此时，调节螺栓53作用在上部支架3和外壳15的凸台43、45上的轴向力消失，结果转向管柱1可绕作为支点的枢轴销31摆动一预定的量，同时上部管柱13可在外壳15上滑动一预定的量。完成上述操作后，驾驶员通过倾斜或伸缩移动转向管柱1可把转向盘41调节到一希望的位置。
完成转向盘41的位置调节后，驾驶员逆时针转动操纵杆61，从而将调节螺母57旋紧在调节螺栓53上。然后，调节螺栓53上形成一预定的轴向力，从而上部支架3紧压凸台43、45，同时上部管柱13由于外壳15的直径减小而被固定。从而转向管柱1的倾斜和伸缩调节完成，转向盘41固定在希望的位置上。
按照该实施例，由于用于倾斜调节的枢轴销31位于电动机单元21后方，因此电动机的重心位置为，由电动助力机构17的重量造成的弯曲应力不作用在上部管柱13与外壳15之间的一配合滑动部71上。因此，上部管柱13与外壳15之间很难发生扭转阻塞，因此可获得平滑的伸缩运动。此外，出于同样原因可缩短配合滑动部71的长度L。因此可确保一足够的上部管柱13伸缩行程S和足够的转向上部轴9溃缩行程，从而改善了转向盘的位置调节自由度和防止乘员(驾驶员)发生二次碰撞的安全性。
另一方面，按照该实施例，电动机单元21位于枢轴销31的前方，而倾斜/伸缩调节装置位于枢轴销31的后方，因此改善了枢轴销31前方和后方之间的重量平衡。这种改善不需要倾斜助力弹簧65具有大的弹力，并使得倾斜操作可方便且平滑地进行。
以上完成了对特定实施例的说明，但本发明的模式不受上述实施例的限制。例如，在上述实施例中倾斜枢轴31设置在转向轴上方，但也可设置在其下方。此外，通过使用单个操纵杆固定了转向管柱的倾斜方向和伸缩方向，但也可用专门的操纵杆(分别)进行(倾斜和伸缩)调节。此外，在不偏离本发明要点的范围内可对首先说明的电动助力机构、倾斜机构和伸缩机构的具体结构等适当地进行改动。
如上所述，在根据本发明的电动转向装置中，作用在伸缩配合滑动部上的弯曲应力和作用在倾斜调节枢轴上部上的负载减小，因此可平滑地进行伸缩调节操作和倾斜调节操作。此外，可缩短上部管柱和外壳之间的配合滑动部的长度，因此可确保足够的上部管柱伸缩行程和足够的上部轴溃缩行程，从而改善转向盘位置调节的自由度和防止乘员(驾驶员)受二次碰撞的安全性。

Claims (2)

1.一种电动转向装置，包括：
一上端装有一转向盘的转向轴；
一可转动地支承所述转向轴并可围绕一作为一支点的枢轴倾斜的转向管柱，作为所述转向管柱构成部分的上部管柱能够与所述转向轴一起沿轴向伸缩运动；
一装在所述转向管柱上并用于向所述转向盘提供转向助力的助力电动机单元；以及
用于将所述转向管柱固定在一预定的角度位置和将所述转向管柱固定在一预定的轴向位置上的倾斜/伸缩调节装置，
其中，所述枢轴设置在所述电动机单元与所述倾斜/伸缩调节装置之间；
所述转向管柱(1)和所述助力电动机单元(17)连接为一体；
在进行倾斜调节时，所述转向管柱(1)和所述助力电动机单元(17)作为一体转动；
在车身侧支架(3)与所述转向管柱(1)之间设置有弹簧(65)。
2.按权利要求1所述的电动转向装置，其特征在于，在与所述转向轴的轴向垂直的方向上，所述枢轴设置得比所述转向轴更靠上。
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