CN102398627B - 电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动动力转向装置，该电动动力转向装置具有蜗杆减速机构。蜗杆在与电机相反的一侧向蜗轮进行施力。蜗杆在电机侧被轴承支承。在蜗杆与轴承之间配置有包含弹性体的移动抑制体。上述移动抑制体允许上述蜗杆相对于上述轴承的径向、轴向的规定量的移动。

Description

电动动力转向装置

2010年8月30日提交的日本专利申请No.2010-192555，2011年3月16日提交的No.2011-057906，2011年6月21日提交的No.2011-137303的公开文本，包括说明书、权利要求书、附图和摘要以参阅的方式全文并入于此。

技术领域

本发明涉及将电机用作转向操作辅助力的产生源而构成的电动动力转向装置。

背景技术

车辆用的电动动力转向装置构成为，具备转向操作辅助用的电机以及将该电机的旋转力向转向单元传送的减速齿轮机构，并且由上述电机的旋转来对与转向操作机构的旋转对应的转向单元的动作进行辅助，从而减轻驾驶者用于转向的劳力负担。

减速齿轮机构具备与上述电机的旋转联动的蜗杆以及与该蜗杆啮合的蜗轮。像这样使用减速齿轮机构的电动动力转向装置，优选为，减少蜗杆及蜗轮的啮合部的齿隙(backlash)量，从而消除转向操作时的由齿隙引起的打齿音。为此，使用例如美国专利US7213677所公开的装入调整机构的结构。

调整机构为在蜗杆的电机侧轴承设置某种程度的内部缝隙来作为摆动中心，并利用弹簧朝蜗轮侧按压与电机相反的一侧的轴承的结构。为了使蜗杆摆动，必须在电机侧轴承设置某种程度的内部缝隙。若该缝隙过小，则刚性变高，大于与电机相反侧轴承的弹簧载荷，进而蜗杆无法摆动。并且若缝隙过大，则会产生轴承内部的声音。因此，在非常严格的尺寸管理的前提下制造电机侧轴承的内部缝隙。

然而，构成为如上所述地使用调整机构来减少齿隙量的现有的电动动力转向装置，在车辆的每次转向操作时，均对调整机构朝径向施加大的载荷及旋转扭矩。其结果，齿面易产生钝化及磨损等劣化。并且，虽然必须增加基于该按压的预压载荷，但是该自由度比较低。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种电动动力转向装置，为了缩短蜗杆与蜗轮的旋转中心间距而具备带施力单元的蜗杆的对蜗轮进行按压的结构，从而能够提高蜗杆与蜗轮的耐久性。

为了解决上述课题，本发明的电动动力转向装置具备：蜗杆，该蜗杆与电机的输出轴联动地连结；滚动轴承，该滚动轴承将上述蜗杆支承为能够自如旋转；蜗轮，该蜗轮与上述蜗杆啮合，并与转向单元连接；施力部件，该施力部件对上述蜗杆的与电机相反的一侧朝着上述蜗轮进行施力；以及移动抑制体，该移动抑制体配置于上述滚动轴承的内周面与上述蜗杆之间，其中，上述移动抑制体包含弹性体，容许上述蜗杆相对于上述轴承的径向、轴向的规定量的移动。

附图说明

通过下述实施例实施方式的说明并参照附图，本发明前述其它特征及优势将变得显而易见，其中同样的标记用于表示同样的元件。

图1是示出本发明所涉及的电动动力转向装置的减速齿轮机构部分的结构的放大剖视图。

图2是示出本发明所涉及的电动动力转向装置的整体结构的剖视图。

图3是本发明所涉及的电动动力转向装置的移动抑制体的放大剖视图。

图4是示出本发明所涉及的电动动力转向装置的弯曲板簧的结构的立体图。

图5是本发明所涉及的电动动力转向装置的主要结构部的剖视图。

具体实施方式

以下，基于所示出的附图对本发明的实施方式进行详述。

图1是示出本发明所涉及的电动动力转向装置的减速齿轮机构部分的结构的放大剖视图，图2是示出电动动力转向装置的整体结构的剖视图。

电动动力转向装置具备：转向操作辅助用的电机1；减速齿轮机构A，该减速齿轮机构A具有蜗杆3及蜗轮4，其中，蜗杆3经由联轴器2与该电机1的输出轴1a结合，蜗轮4与该蜗杆3啮合；以及转向单元5，该转向单元5与该减速齿轮机构A连接。

该转向单元5具备第1转向操作轴51、扭杆52以及第2转向操作轴53。对于第1转向操作轴51，其一端部与用于转向的方向盘B连接，而另一端部具有筒部51a。扭杆52插入于第1转向操作轴51和筒部51a内，而其一端部与第1转向操作轴51的筒部51a连结。第2转向操作轴53其另一端部与扭杆52的另一端部连接，其一端部的外周部与上述筒部51a的另一端部的内周部嵌合。扭杆52由施加于方向盘B的转向操作扭矩的作用而被扭转。第2转向操作轴53经由万向联轴器例如与齿轮齿条机构式的转向机构(未图示)连接。

减速齿轮机构A的蜗杆3在两端具备轴部3a、3b。一端的轴部3a在隔着滚动轴承6旋转自如地支承于例如由铝制成的支承部件7的状态下与电机1的输出轴1a结合。另一端的轴部3b隔着滚动轴承8支承于支承部件7。在轴部3a隔着移动抑制体11嵌合有滚动轴承6的内圈6a，而在轴部3b嵌合有滚动轴承8的内圈8a。蜗轮4具备合成树脂制的环状齿体41以及与该环状齿体41的内侧结合的金属制的芯部件42。该芯部件42嵌合固定于第2转向操作轴53的中途部分。

支承部件7具备第1收纳部7a和第2收纳部7b。第1收纳部7a收纳有蜗杆3并经由滚动轴承6、8将该蜗杆3的轴部3a、3b支承为自如旋转。第2收纳部7b收纳有蜗轮4并经由第2转向操作轴53以及与该第2转向操作轴53嵌合的两个滚动轴承9、10支承该蜗轮4。

第1收纳部7a沿着蜗杆3的轴长方向较长地设置，并且在其长度方向一端部设置有通过间隙配合对滚动轴承6进行支承的支承孔71、与该支承孔71连接的环状槽72以及电机安装部73。在环状槽72嵌合有止动圈14，该止动圈14与滚动轴承6的外圈6b接触而限制滚动轴承6向轴长方向的移动。

对一端的轴部3a进行支承的滚动轴承6具备内圈6a、外圈6b以及夹装于该内圈6a与外圈6b之间的多个转动体6c。

图3是图1的I-I线的放大剖视图，图4是示出弯曲板簧的结构的立体图。在第1收纳部7a的另一端部设置有对第2滚动轴承8以及对外嵌于该滚动轴承8的弯曲板簧12进行支承的支承孔74。该支承孔74形成为如下所述的椭圆形的孔：相对于中心，蜗杆3及蜗轮4的旋转中心间距H变长的第1内周面74a的半径尺寸比旋转中心间距H变短的第2内周面74b的半径尺寸大。由此，能够使弯曲板簧12弯曲在第1内周面74a与滚动轴承8之间。进而，能够设定使滚动轴承8向旋转中心距间H变短的方向移动的间隙。并且，在第1内周面74a周面的周向中央部设置有收纳弯曲板簧12的端部12a、12b的凹处74c。

弯曲板簧12由其长度方向的中途部分沿着滚动轴承8的外周面弯曲成大致圆形、且具有比滚动轴承8的周长还长的长度的带形的弹簧钢构成。一方的端部12a在宽度方向中央部具备缺口凹部12c。另一方的端部12b在宽度方向的两侧具备缺口凹部12d、12d。通过在各缺口凹部12c、12d插入相对侧的端部12a或12b，端部12a、12b无需扩大宽度便能够交叉。进一步地，端部12a、12b设置成与滚动轴承8的外周面分离，换言之相对于弯曲部12e分离。弯曲板簧12的端部12a、12b插入凹处74c，通过在该凹处74c内弯曲而经由滚动轴承8对蜗杆3向旋转中心间距H变短的方向进行施力。

在弯曲板簧12的弯曲部12e的宽度方向一侧沿长度方向分离的位置，与弯曲板簧12一体地形成有多个弹簧片12f，这些弹簧片12f与支承孔74的侧面74d抵接而对滚动轴承8向电机1侧进行按压。该弹簧片12f以相对于弯曲部12e的周面向内侧倾斜的方式突出设置。弹簧片12f通过与支承孔74的侧面74d抵接而弯曲，其弹性恢复力的反作用力施加于滚动轴承8的外圈8b，进而从该外圈8b经由转动体及内圈8a对蜗杆向电机1侧进行按压。

在支承部件7内安装有扭矩传感器13，该扭矩传感器13根据与扭杆52的扭转对应的第1转向操作轴51、第2转向操作轴53的相对旋转位移量，来检测施加于方向盘B的转向操作扭矩。基于该扭矩传感器13所检测的扭矩等来对电机1进行驱动控制。

以上述方式构成的电动动力转向装置在组装蜗杆3的情况下，将弯曲板簧12插入支承部件7的支承孔74，并将该弯曲板簧12的端部12a、12b插入凹处74c，从而设定弯曲板簧12的位置。由此，能够设定基于端部12a、12b的对滚动轴承8的施力方向。在轴部3a经由移动抑制体11嵌合有滚动轴承6的内圈6a、且在轴部3b嵌合有滚动轴承8的内圈8a的蜗杆3，插入第1收纳部7a，滚动轴承8插入弯曲板簧12的内侧，滚动轴承6间隙配合于支承孔71，并且在环状槽72嵌合止动圈14。

对该组装后的蜗杆3进行施力的弯曲板簧12，其端部12a、12b插入支承部件7的凹处74c，利用端部12a、12b的弯曲来对滚动轴承8及被该滚动轴承8支承的蜗杆3向旋转中心间距H变短的方向(蜗轮的方向)施力。由此，能够减少蜗杆3或蜗轮4的啮合部的齿隙量，并且，在蜗杆3及蜗轮4的齿的磨损量增大的情况下也能够减少啮合部的齿隙量。

由于弯曲板簧12沿着滚动轴承8的外周面弯曲，因此能够使该弯曲板簧12与滚动轴承8以及支承孔74的第2圆周部74b之间的间隙消失。由此，能够限制蜗杆3向与旋转中心间距H变长变短的方向交叉的方向移动。也就是说，蜗杆3及蜗轮4它们的齿线相对于旋转中心线向旋转方向扭转。其结果，当从蜗杆3向蜗轮4施加旋转扭矩时，换言之，在由电机1的旋转来辅助转向操作的情况下，产生使蜗杆3沿蜗轮4的齿线向蜗轮4的径向移动的分力(以下称作啮合反作用力)。利用该啮合反作用力向蜗轮4的径向按压蜗杆3，利用该按压力向与旋转中心间距H变长变短的方向交叉的方向按压滚动轴承8。能够限制由该按压引起的滚动轴承8的移动、进而蜗杆3的移动。

如上所述地利用弯曲板簧12施力的蜗杆3，以对滚动轴承6的支承部为中心向旋转中心间距H变长变短的方向摆动。此时，由于滚动轴承6隔着移动抑制体14支承蜗杆3的轴部3a，因此蜗杆3与滚动轴承6之间没有间隙。进一步，由于蜗杆3经由具有弹性齿体23的联轴器2而与输出轴1a结合，因此能够增加蜗杆3的摆动容许量。因此，在具有合成树脂制的环形齿体41的蜗轮4因温度上升、吸湿而产生的膨胀量增多的情况下，也能够抑制啮合部的啮合阻力的增加，进而能够使蜗杆3及蜗轮4顺畅地旋转。

并且，由于由具有第1及第2连接体21、22与夹装于该连接体21、22之间的弹性齿体23的联轴器2向与电机相反的一侧按压蜗杆3，进一步，由于由弯曲板簧12的弹簧片12f向电机1侧按压蜗杆3，因此能够使施加于蜗杆3的轴长方向的力平衡，从而能够提高蜗杆3的旋转性。

并且，由于蜗杆3借助具有弹性齿体23的联轴器2与输出轴1a结合，因此能够由弹性齿体23来阻断在电机1侧产生的声音向蜗杆3的传播，并且能够使在联轴器部分的响音消失。

参照图1及图5，在由滚动轴承6被旋转自如地支承的蜗杆3的轴部3a，嵌合保持有本实施方式的移动抑制体11，该移动抑制体11对上述蜗杆3的向轴长方向的移动进行抑制。上述移动抑制体11具备金属制的内侧圆环11a、金属制的外侧圆环11c以及弹性体11b。上述金属制的内侧圆环11a嵌合于蜗杆3的轴部3a的外周面。上述金属制的外侧圆环11c的内周面，其直径尺寸比金属制的内侧圆环11a的外周面的直径尺寸大，并且嵌合于上述滚动轴承6的内圈6a。上述弹性体11b通过硫化粘结等而结合于内侧圆环11a的外周面与外侧圆环11c的内周面之间。

如图5所示，在蜗杆3的轴向，内侧圆环11a由蜗杆3的端面3c与连接体端面22a来定位。外侧圆环11c在蜗杆3的轴向上与内圈6a尺寸相同。弹性体11b以连接两圆环11a、11c的端面的方式在截面观察时形成为大致梯形。内侧圆环11a压入嵌合于轴部3a。连接体22嵌合于轴部3a，并且借助具有上述连接体22、第1连接体21以及夹装于上述连接体22与上述第1连接体21之间的弹性齿体23的联轴器2而连结于输出轴1a(参照图1)。由于在外侧圆环11c、轴承内圈6a的一端面和端面3c之间、以及外侧圆环11c、轴承内圈6a的另一端面和连接体端面22a之间，在轴向上具有间隙，因此允许蜗杆3在轴向上移动该间隙的范围内的规定的距离。并且，通过外侧圆环6a与端面3c或者连接体端面22a抵接，来限制蜗杆3的轴向的移动。从而，由于限制蜗杆3的过大的移动量，所以确保了弹性体11b的耐久性。

外侧圆环11c在其内径部的中央具备朝向弹性体11b突出的径向的凸部11d。上述凸部11d也可以不存在于外侧圆环11c而是存在于内侧圆环11a。在弹性体11b具有圆筒部和在该圆筒部的周面设置的承受凸部11d的凹部。其中，替代外侧圆环11c或者内侧圆环11a的上述凸部，还可以将凹部(notshowninthefigue)设置于外侧圆环11c或者内侧圆环11a，并且替代弹性体11b的凹部而设置凸部。由此，在凸部11d的外径与内侧圆环11a的内径之间的规定距离的范围内允许蜗杆3的径向的移动。并且，通过凸部11d的外径抵接于内侧圆环11a的内径，限制蜗杆3的径向的移动，限制蜗杆3的过大的移动量，因此确保了弹性体11b的耐久性。

在像上述那样地构成的电动动力转向装置中，弯曲板簧12对蜗杆3向蜗轮4按压。此时，蜗杆3以被滚动轴承6支承的轴部3a为中心进行摆动。由于轴部3a形成为借助移动抑制体11而弹性地支承于滚动轴承6的结构，因此无需像以往那样对轴部外周面与轴承内周面之间进行高精度的间隙尺寸管理。

并且，蜗杆3由移动抑制体11支承为能够在轴向移动。因此，由于在像不使电机1驱动那样的微小转向操作时，蜗杆3由于蜗轮4的旋转而向轴向移动，因此能够抑制带给驾驶者的阻力感。

并且，在触碰路缘石等而输入过大的反作用力的情况下，由于移动抑制体11能够限制轴部3a相对于滚动轴承6的轴向及径向的移动量，因此，施加于弹性体11b的载荷被抑制，从而提高弹性体11b的耐久性。根据这样的结构，由于移动抑制体11限制外侧圆环11c的轴向及径向的移动，因此限制了载荷，从而给弹性体11b带来了耐久性。

根据本实施方式的电动动力转向装置，在上述蜗杆3与上述蜗轮4的齿面彼此抵接后，通过使上述弹性体11b变形，来使上述蜗杆3相对于上述支承部件7在轴线方向及径向中的至少一方向移动。在本实施方式中，还能够应对于大的齿隙，并且对于从车轮传递的振动或从电机传递的振动而言，弹性体均能够缓和齿面彼此的碰撞，由此能够减少齿面的拍打音。进一步，由于上述弹性体11b与圆环形成为一体，因此能够承受施加于滚动轴承的载荷，易于高精度地组装于轴承及蜗杆，并且，难以发生轴向的偏移及露出从而能够长期地维持性能。

Claims (2)

1.一种电动动力转向装置，其特征在于，

该电动动力转向装置具备：

蜗杆，该蜗杆与电机的输出轴联动地连结；

滚动轴承，该滚动轴承将所述蜗杆支承为能够自如旋转；

蜗轮，该蜗轮与所述蜗杆啮合，并与转向单元连接；

施力部件，该施力部件对所述蜗杆的与电机相反的一侧朝着所述蜗轮进行施力；以及

移动抑制体，该移动抑制体配置于所述轴承的内周面与所述蜗杆之间，

所述移动抑制体包含弹性体，容许所述蜗杆相对于所述轴承的径向、轴向的规定量的移动，

所述移动抑制体具备金属制的内侧圆环、金属制的外侧圆环以及结合于所述内侧圆环的外周面与所述外侧圆环的内周面之间的所述弹性体。

2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述圆环中的至少一方具有向蜗杆的半径方向凹入的凹部或者凸出的凸部，

所述弹性体具有圆筒部和在该圆筒部的周面设置的与所述圆环的凹部或凸部对应的凸部或凹部。