CN102372023A - 电动动力转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动动力转向装置(10)，在壳体(20)上设置：连接有方向盘的输入轴(12)；连接在车轮侧的输出轴(14)；设置在输入轴(12)与输出轴(14)之间的扭杆(15)；用于检测从方向盘所输入的转向扭矩的扭矩传感器(30)；按照扭矩传感器(30)的检测扭矩被驱动的电动马达(40)；以及为了将电动马达(40)的旋转传递到输出轴(14)而设置在该输出轴(14)的蜗轮(60)而成，并成为：蜗轮(60)的轮毂(61)被嵌合在上述输出轴(14)的外周，嵌合在该轮毂(61)的外周的轴承(27)由壳体(20)支承。

Description

电动动力转向装置
技术领域
本发明涉及电动动力转向装置。
背景技术
作为电动动力转向装置存在以下以往技术，如日本特开2009-51354(专利文献1)中所记载的，在壳体上设置：连接有方向盘的输入轴；连接在车轮侧的输出轴；设置在输入轴与输出轴之间的扭杆；检测出从方向盘输入的转向扭矩的扭矩传感器；按照扭矩传感器的检测扭矩被驱动的电动马达；以及设置在该输出轴上的蜗轮，以使电动马达的旋转向输出轴传递。
在专利文献1中记载的电动动力转向装置中将支承结构相对于设置了蜗轮的输出轴的壳体做成如下结构。
即，在输出轴的外周上嵌合有蜗轮的轮毂，在输出轴上分别在夹着该蜗轮的轮毂的两侧2位置上嵌合轴承，由壳体支承这两个轴承。
因此，在输出轴的轴向上，分别排列设置一列蜗轮的轮毂和2个轴承，在壳体内支承输出轴的空间大。
并且，作为输出轴上的轴承的定位结构，使用设置在输出轴的外周上的环状突起、或螺纹连接在输出轴的外周上的如螺母那样的定位专用结构。这也会使壳体内的输出轴的支承空间变大。
发明内容
本发明的课题是在将传递电动马达的旋转的蜗轮设置在输出轴上而成的电动动力转向装置中，实现该输出轴的相对壳体的支承结构的紧凑化。
本发明的另一课题是用唯一一个轴承将设置了蜗轮的输出轴支承在壳体上。
技术方案1的电动动力转向装置，在壳体上设置：连接有方向盘的输入轴；连接在车轮侧的输出轴；设置在输入轴与输出轴之间的扭杆；检测从方向盘所输入的转向扭矩的扭矩传感器；按照扭矩传感器的检测扭矩被驱动的电动马达；以及设置在该输出轴的蜗轮，以将电动马达的旋转传递给输出轴，蜗轮的轮毂被嵌合在上述输出轴的外周，嵌合在该轮毂的外周的轴承被壳体支承。
技术方案2的电动动力转向装置，在技术方案1的基础上还使，在上述蜗轮的轴向，轮毂的嵌合有轴承的外周的至少一部分被配置在该蜗轮的齿的齿宽范围内。
技术方案3的电动动力转向装置，在技术方案1或2的基础上还使，上述轴承在轴向被从嵌合到输出轴的外周的蜗轮的轮毂起的立起面和安装在输出轴的外周的车轮侧连接部件的端面夹持固定。
技术方案4的电动动力转向装置，在技术方案1～3中任意一项的基础上还使，嵌合在上述输出轴的外周的蜗轮的轮毂被压入定位在该输出轴上，或被卡止定位在设于该输出轴的一侧的挡圈上。
技术方案5的电动动力转向装置，在技术方案1～3中任意一项的基础上还使，安装在上述输出轴的外周的车轮侧连接部件被压入定位在该输出轴上，或被卡止定位在设于该输出轴的另一侧的挡圈上。
技术方案6的电动动力转向装置，在技术方案1～5中任意一项的基础上还使，上述壳体是将第2壳体嵌合在上述方向盘侧的第1壳体上而成，上述输入轴具有上述车轮侧连接部件嵌合的大径部、上述蜗轮的轮毂嵌合的中径部和插入到上述输入轴的孔内的小径部，将蜗轮的轮毂嵌合在上述中径部的外周，将嵌合在该轮毂的外周的轴承插装支承在上述第2壳体的中央筒部的内周。
技术方案7的电动动力转向装置，在技术方案7基础上还使，上述扭矩传感器在上述第1壳体的内部围绕着上述输入轴以及输出轴配置，上述电动马达被安装在上述第1壳体的外面，且按上述扭矩传感器的检测扭矩被驱动。
附图说明
图1是表示电动动力转向装置的整体的剖面图。
图2是表示图1的一部分的剖面图。
图3是表示图2的局部放大剖面图。
具体实施方式
电动动力转向装置10如图1、图2所示，未图示方向盘连接在上轴11上，输入轴12细齿花键连接(serration-coupled)在该上轴11上。并且，输出轴14通过万向连轴器的叉头等车轮侧连接部件13被连接在车轮侧的未图示的转向齿轮上。即，电动动力转向装置10具有：连接在方向盘上的输入轴12；连接在车轮侧的输出轴14；以及设置在输入轴12与输出轴14之间的扭杆15，将车辆的驾驶者施加给方向盘的转向扭矩经由输入轴12、扭杆15、输出轴14、车辆侧连接部件13以及转向齿轮向车轮传递，以使其转向角(steering torque)变化。转向齿轮能够采用例如经由转向横位杆、关节臂等将与在转向扭矩的作用下旋转的小齿轮啮合的齿条的位移向车轮传递的齿轮齿条副式转向齿轮。
电动动力转向装置10在壳体20中内置有输入轴12、输出轴14、扭杆15。壳体20，通过O型圈23将第2壳体22液密地嵌合在方向盘侧的第1壳体21上，这些壳体21、22经由未图示的螺栓连接而成，并将筒状的立柱24通过压入安装在第1壳体21上。上轴11通过球轴承等轴承25枢轴连接在立柱24上，输入轴12通过球轴承等轴承26枢轴连接在第1壳体21上，输出轴14通过球轴承等轴承27如后所述地枢轴连接在第2壳体22上。
构成与输入轴12和输出轴14同轴的中心孔中插入有由弹性棒材构成的扭杆15。扭杆15的一端通过销15A连接在输入轴12上，扭杆15的另一端卡合部15B卡合在输出轴14上。输入轴12和输出轴14按照转动扭矩绕中心轴弹性地相对旋转。
电动动力转向装置10在壳体20(21、22)上设置扭矩传感器30、电动马达40、蜗杆(worm gear)50和蜗轮60。
扭矩传感器30在第1壳体21的内部被围绕着输入轴12及输出轴14配置。从方向盘向输入轴12输入的转动扭矩使扭杆15弹性扭转变形的结果，扭矩传感器30根据输入轴12和输出轴14之间产生的旋转方向的相对位移检测出该转动扭矩。第1壳体21的外面安装有构成扭矩传感器30的一部分的检测电路基板31。
电动马达40被安装在第1壳体21的外面，按照扭矩传感器30的检测扭矩被驱动。安装在电动马达40的旋转轴上的蜗杆50和如后述安装在输出轴14的外周的蜗轮60配置在壳体20(21、22)的内部，且相互啮合。由此，由按照扭矩传感器30的检测扭矩被驱动的电动马达40的旋转产生的转向助力，通过蜗杆50、蜗轮60的啮合被减速而向输出轴14传递。传递到输出轴14上的转向助力经由车轮侧连接部件13、转向齿轮向车轮传递。
电动动力转向装置10被配置成，将蜗轮60的齿64和蜗杆50的齿一起收容在由壳体20(21、22)划分的润滑室70内。在润滑室70内成为在蜗轮60的齿64上涂敷有黄油。
另外，如图3所示，蜗轮60具有嵌合在输出轴14的外周的轮毂61、从轮毂61向外方延伸的圆盘62(也可以为从轮毂61以放射状延伸的多个臂)和设置在圆盘62的外缘的齿圈63，在齿圈63的外周上设有齿64。通过带芯棒形成轮毂61和圆盘62来确保强度，通过树脂形成具备齿64的齿圈63来实现与蜗杆50啮合音的肃静。
以下，对在电动动力转向装置10中(A)输出轴14以及蜗轮60的支承结构、(B)润滑室70的密封结构进行详述。
(A)输出轴14以及蜗轮60的支承结构(图3)
使车轮侧连接部件13的轭环部13A嵌合的大径部14A、蜗轮60的轮毂61嵌合的中径部14B以及插入到输入轴12的孔内的小径部14C为输出轴14的外周。
并且，在输出轴14的中径部14B的外周上嵌合蜗轮60的轮毂61，将嵌合在该轮毂61的外周上的轴承27插入安装到第2壳体22的中央筒部22A的内周来支承。
此时，在蜗轮60的轴向，轮毂61的轴承27嵌合的外周的至少一部分(轮毂61的靠近轭环部13A的端面～轮毂61的圆盘62立起的立起面61A)被配置在蜗轮60的齿64的齿宽的范围内。在本实施例中，立起面61A与齿64的中心线一致(重合)。
并且，轴承27的定位通过以下进行。
(1)轴承27的内轮在轴向被从嵌合在输出轴14的外周的蜗轮60的轮毂61起的立起面61A和安装在输出轴14的外周的车轮侧连接部件13的轭环部13A的端面夹持固定。
轴承27的外轮在车轮侧连接部件13的轭环部13A侧通过卡装到第2壳体22的中央筒部22A的内周的挡圈28被卡止。
(2)输出轴14的外周上所嵌合的蜗轮60的轮毂61被压入定位在输出轴14的中径部14B上，或卡止定位在设置于输出轴14的中径部14B的挡圈65上。通过压接(铆接)挡圈65，将蜗轮60的轮毂61与车轮侧连接部件13的轭环部13A的端面之间无间隙地固定。
(3)安装在输出轴14的外周的车轮侧连接部件13的轭环部13A被压入定位在输出轴14的大径部14A上，或被卡止定位在设于输出轴14的大径部14A的挡圈66上。
根据本实施例，起到如下的作用效果。
(a)蜗轮60的轮毂61嵌合在输出轴14的外周上，由壳体20(22)支承嵌合在该轮毂61的外周的轴承27。因此，将蜗轮60的轮毂61和轴承27配置成在输出轴14的径向叠置，能过缩小在壳体20(22)内支承输出轴14的轴向空间。
(b)在蜗轮60的轴向，轮毂61的轴承27所嵌合的外周的至少一部分被配置在该蜗轮60的齿64的齿宽的范围内。由此，能够在输出轴14的轴向上使输出轴14上的蜗轮60的齿64的中心与轴承27的中心一致(重合)或接近配置。能够将作用于蜗轮60的啮合荷重仅通过嵌合在蜗轮60的上述轮毂61上的上述轴承27就能稳定地支承，能够将设置了蜗轮60的输出轴14用唯一一个轴承27稳定地支承在壳体20(22)上。
(c)轴承27在轴向被从嵌合在输出轴14的外周的蜗轮60的轮毂61起的立起面61A和安装在输出轴14的外周的车轮侧连接部件13的端面夹持固定。在输出轴14上的轴承27的定位结构上，通过使用蜗轮60自身和车轮侧连接部件13，不需要在输出轴14的外周附加环状突起或螺母等定位专用结构。据此也能够缩小壳体20(22)内的输出轴14的支承空间。
(d)蜗轮60的轮毂61被压入定位在输出轴14上或被卡止定位在设于该输出轴14的一侧的挡圈65上。
(e)车轮侧连接部件13被压入定位在输出轴14上或卡止定位在设于该输出轴14的另一侧的挡圈66上。
(B)润滑室70的密封结构(图3)
分别在蜗轮60的齿64的两侧设置将润滑室70的润滑剂(例如黄油)密封于该润滑室70内的第1和第2密封件80、90。
使设置在蜗轮60的齿64一侧(在壳体20(21)内设有扭矩传感器30的扭矩传感器室32侧)的第1密封件80由固定在将第1壳体21的润滑室70和扭矩传感器室32划分的隔壁21A的壁面和蜗轮60的树脂齿圈63(也可为圆盘62)的侧面的一方并滑动连接在另一方的密封圈81构成。在本实施例中，第1壳体21的隔壁21A的面向蜗轮60的壁面中设在输出轴14的中心轴周围的环状槽21B的槽底侧装填有固定用O型圈82，在该槽内的O型圈82上装填由特氟隆(登记商标)等构成的密封圈81。从O型圈82朝向环状槽21B的外方爆发性地被加压的密封圈81成为与蜗轮60的齿圈63的侧面滑动接触。
设置了蜗轮60的输出轴14由唯一一个轴承27被支承在壳体20(22)上，轴承27为设在蜗轮60的齿64的另一侧的带密封轴承，并成为将该带密封轴承27设在蜗轮60的齿64的另一侧的第2密封件90。
此时，轴承27如前所述，在嵌合于嵌合在输出轴14的外周的蜗轮60的轮毂61的外周的状态下，被第2壳体22的中央筒部22A支承。并且，在蜗轮60的轴向，轮毂61的轴承27嵌合的外周的至少一部分(轮毂61的靠近轭环部13A的端面～轮毂61的圆盘62立起的立起面61A)被配置在蜗轮60的齿64的齿宽范围内。
另外，可以将设置了蜗轮60的输出轴14由从两侧夹着该蜗轮60的两个轴承支承在壳体20(21，22)上。在蜗轮60的齿64的一侧配置由上述例如密封圈81构成的第1密封件80和无密封轴承(优选将第1密封件80相比无密封轴承配置在半径方向的润滑室70附近，第1密封件80不经由无密封轴承而是直接面向接触润滑室70)，在蜗轮60的齿64的另一侧配置由上述的例如轴承27构成的成为第2密封件90的带密封轴承。
根据本实施例，取得如下作用效果。
(a)蜗轮60的齿64的至少一侧上设置的密封件80由固定在壳体20(21)的壁面和蜗轮60的侧面的一方上、滑动接触在另一方的密封圈81构成，由此，能够容易地密封润滑室70。能够密封润滑室70的黄油等润滑剂，并能避免蜗轮60的其它的润滑不良，除此之外，还防止润滑剂侵入到扭矩传感器30侧而浸润树脂部件，避免引起短路。
(b)上述(a)的密封圈81不经由其它轴承等而设置成直接面向润滑室70连接时，通过润滑剂能够经常充分确保润滑该密封圈81的滑动接触部，并能够提高该密封圈81的密封性能，简单地确保其寿命。
(c)设置了蜗轮60的输出轴14通过唯一一个轴承27被支承在壳体20(22)上，且该轴承27为设在蜗轮60的齿64的另一侧的带密封轴承27，且该带密封轴承27构成设于蜗轮60的齿64的另一侧的密封件90。将设在蜗轮60的齿64一侧的密封装置80通过上述的密封圈81简单地构成，并且一边使支承输出轴14的轴承27为唯一一个而实现简单化，一边使该轴承27为带密封而兼用做设于蜗轮60的齿64的另一侧的第密封件90。能够使设置了蜗轮60的输出轴14的支承结构简单化，并能够简单地密封蜗轮60的齿64的润滑室70。
(d)上述(c)的轴承27在嵌合于嵌合在输出轴14上的蜗轮60的轮毂61的外周上的状态下被支承在壳体20(22)上，且在蜗轮60的轴向，轮毂61的轴承27嵌合的外周的至少一部分被配置在该蜗轮60的齿64的齿宽范围内。由此，能够使输出轴14上的蜗轮60的齿64的中心与轴承27的中心在输出轴14的轴向一致或接近配置。将作用于蜗轮60的啮合载荷仅通过嵌合在蜗轮60的上述轮毂61上的上述轴承27就能稳定支承，将设置了蜗轮60的输出轴14用唯一一个轴承27稳定地支承在壳体20(22)上。
以上，虽然通过图对本发明的实施例进行了详述，但是本发明的具体结构并不限于该实施例，不脱离本发明的宗旨的范围的设计变更等当然包含在本发明中。
本发明的电动动力转向装置，在壳体上设置：连接有方向盘的输入轴；连接在车轮侧的输出轴；设置在输入轴与输出轴之间的扭杆；检测从方向盘所输入的转向扭矩的扭矩传感器；按照扭矩传感器的检测扭矩被驱动的电动马达；以及设置在该输出轴的蜗轮，以将电动马达的旋转传递给输出轴，并成为：蜗轮的轮毂被嵌合在上述输出轴的外周，嵌合在该轮毂的外周的轴承被壳体支承。由此，对于将传递电动马达的旋转的蜗轮设置在输出轴上的电动动力转向装置而言，能够实现相对于该输出轴的壳体的支承结构的紧凑化。

Claims (7)

1.一种电动动力转向装置，在壳体上设置有：连接有方向盘的输入轴；连接在车轮侧的输出轴；设置在输入轴与输出轴之间的扭杆；检测从方向盘所输入的转向扭矩的扭矩传感器；按照扭矩传感器的检测扭矩被驱动的电动马达；以及设置于该输出轴的蜗轮，以将电动马达的旋转传递给输出轴，其特征在于，
蜗轮的轮毂被嵌合在上述输出轴的外周，嵌合在该轮毂的外周的轴承被壳体支承。
2.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，
在上述蜗轮的轴向，轮毂的嵌合有轴承的外周的至少一部分被配置在该蜗轮的齿的齿宽范围内。
3.如权利要求1或2所述的电动动力转向装置，其特征在于
上述轴承在轴向被从嵌合到输出轴的外周的蜗轮的轮毂起的立起面和安装在输出轴的外周的车轮侧连接部件的端面夹持固定。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，
嵌合在上述输出轴的外周的蜗轮的轮毂被压入定位在该输出轴上，或被卡止定位在设于该输出轴的一侧的挡圈上。
5.如权利要求1～3中任意一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，
安装在上述输出轴的外周的车轮侧连接部件被压入定位在该输出轴上，或被卡止定位在设于该输出轴的另一侧的挡圈上。
6.如权利要求1～5中任意一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，
上述壳体是将第2壳体嵌合在上述方向盘侧的第1壳体上而成，
上述输入轴具有上述车轮侧连接部件嵌合的大径部、上述蜗轮的轮毂嵌合的中径部和插入到上述输入轴的孔内的小径部，
将蜗轮的轮毂嵌合在上述中径部的外周，将嵌合在该轮毂的外周的轴承插装支承在上述第2壳体的中央筒部的内周。
7.如权利要求6所述的电动动力转向装置，其特征在于，
上述扭矩传感器在上述第1壳体的内部围绕着上述输入轴以及输出轴配置，
上述电动马达被安装在上述第1壳体的外面，且按上述扭矩传感器的检测扭矩被驱动。
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