CN102712335B - 电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动动力转向装置，该电动动力转向装置利用蜗轮将驱动马达的辅助转向动力传递到输出轴，该电动动力转向装置的特征在于，与驱动马达相向的一侧的轴承被包覆该轴承的外周面的轴承支承部件包围，在轴承支承部件的外周面形成的环状槽中结合有弹性环部件，在弹性环部件和轴承的外周面之间，通过在轴承支承部件的外周面一侧形成的贯通孔，来使球形体相抵接，设置蜗轮预压机构来降低在蜗轮部分产生的游隙并降低该游隙等导致的嘎嘎声，并能够改善组装性。

Description

电动动力转向装置

技术领域

本发明涉及一种具有蜗轮预压机构的电动动力转向装置，更具体地涉及一种能够减小在蜗轮部分发生的游隙及降低该游隙等所导致的嘎嘎声的同时改善组装性的电动动力转向装置。

背景技术

一般，在车辆中适用动力转向装置以保障转向状态的稳定性，有关这种动力转向装置，以往是在车辆中广泛地使用了利用液压的液压式动力转向装置（HPS，Hydraulic Power Steering System），但是，近来的趁势为，与以往使用液压的方式不同，利用马达的旋转力来辅助驾驶员的转向力，环保的电动式动力转向装置（EPS，Electrical Power Steering System）设置逐渐增加。

电动式动力转向装置根据由车速传感器及转向扭矩传感器等检测的车辆的行驶条件，在电子控制单元（ECU）使马达驱动，在低速行驶时给驾驶员赋予轻而舒适的转向感，在高速行驶时给驾驶员赋予沉重的转向感和良好的方向稳定性，在紧急情况下可进行急速的转向，从而给驾驶员提供最佳的转向条件。

另一方面，这种电动式动力转向装置根据其设置状态分为C型电动动力转向器（C-EPS）、P型电动动力转向器（P-EPS）及R型电动动力转向器（R-EPS）。

在电动式动力转向装置中，R型电动动力转向器（R-EPS）转向装置在齿条外壳（Rack Housing）一侧具有钝角或锐角的斜率，在已设置的电动马达的小齿轮与支承着齿杆（Rack Bar）一侧外周部的球状螺母的从动齿轮相啮合的状态下，借助电动马达的驱动力来使球状螺母旋转，并借助该旋转力来使齿杆左右滑动，从而生成根据方向盘转向的动力。

一般，电动动力转向装置的蜗轮减速机构中，对于包括蜗杆和蜗轮的各自的啮合半径的轴距，与外壳的齿轮收纳侧和驱动马达的输出轴侧的轴距设置为相同。

因此，除了设定齿隙，由各自的加工上的不均匀等引起追加齿隙。

当车辆在险路行驶时，这种追加齿隙引起嘎嘎声而给驾驶员造成不快感，如此等等，追加齿隙成为损伤可靠性或技术水平的主要原因。

作为应对措施，目前正在采用着提高齿轮的精密度来设定齿隙为极小，或者在蜗杆和其轴支承用轴承的之间设置弹性体等来吸收振动等方法。

像这样，以往在因齿轮的磨耗等而使蜗杆和蜗轮的轴心之间的距离变动的状况下，蜗杆的微小位移使得预压力发生变化，因而存在不易确保稳定的预压力等的缺点。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其主要的技术解决问题在于，提供解除以往技术上的缺点、抑制齿隙、不毁损辅助转向动力的传递性能、能够降低在花键接合部产生的嘎嘎声且结构简单的电动动力转向装置。

并且，追加地，为了防止以往的结构复杂的扭矩传感器和输入/输出扭矩轴之间的结合结构引起的可靠性降低的现象，本发明中还要实现如下的技术问题，能够通过检测构成输出轴的输入扭矩轴和输出扭矩轴的扭矩的扭矩传感器、输入扭矩轴和输出扭矩轴之间的滑动以及简单结构的连接结构，来大幅度地提高对于组装性和扭矩检测的检测功能，从而辅助提高整体的可靠性。

解决问题的手段

为了达成如上所述的目的，本发明提供一种电动动力转向装置，利用上述蜗轮将上述驱动马达的辅助转向动力传递到输出轴，其特征在于，

在与上述驱动马达相向的一侧的轴承被包覆该轴承的外周面的轴承支承部件包围；

在轴承支承部件的外周面形成的环状槽中结合有弹性环部件；

在弹性环部件和轴承的外周面之间，通过在轴承支承部件的外周面一侧形成的贯通孔，来使球形体相抵接。

并且，本发明中，球形体优选为选自具有减震特性的橡胶、氨基甲酸乙酯、碳玻璃纤维及工程塑料。

并且，贯通孔也可以采用以使得球形体能够沿着外周面移动所设定距离的方式沿外周方向纵长地形成的狭缝。

并且，本发明提供一种电动动力转向装置，包括：驱动马达，其安装在外壳上，用于产生辅助转向驱动力，旋转轴，其被在外壳设置的马达侧外围侧轴承支承，并与驱动马达的轴花键结合，输出轴，其被轴支承在外壳的预定位置，用于传递转向力，减速机构，其由与旋转轴一体形成的蜗杆和与蜗杆相互啮合的蜗轮构成；该电动动力转向装置利用蜗轮将驱动马达的辅助转向动力传递到输出轴，该电动动力转向装置的特征在于，输出轴由将扭矩传感器置于中央以同轴方式结合成一体的输入扭矩轴和输出扭矩轴构成，在与输入扭矩轴和输出扭矩轴相向的一侧外周面分别凹陷形成有输入卡合口和输出卡合口，该输入卡合口和输出卡合口分别与输入转子侧的输入紧固突起和输出转子侧的输出紧固突起相结合，以测定分别与扭矩传感器的输入转子和输出转子连接的输入扭矩轴和输出扭矩轴的扭矩来传送到电子控制单元（ECU）。

发明的效果

根据本发明，在通过电动马达的驱动辅助车辆的转向力的方式来辅助驾驶员的转向动作的电动动力转向装置中，作为游隙补偿机构的一环，在蜗杆侧旋转轴设置能够以一方向对轴承的外周面进行加压的球形体和弹性环部件，从而具有非常优秀的效果，如补偿由蜗杆轴的磨耗引起的游隙，并降低嘎嘎声等噪声等。

附图说明

图1是表示本发明一实施例的电动动力转向装置的立体结构图。

图2是表示图1的电动动力转向装置的主视结构图。

图3是表示图1的线A-A的纵向剖视结构图。

图4是表示根据图1的线A-A部分截取的剖视结构图。

图5是仅表示在图4中除了输出轴之外的旋转轴和支承该旋转轴的支承元件的分解立体结构图。

图6是表示图1的线B-B的纵向剖视结构图。

图7是表示放大图6的C部分的放大剖视结构图。

图8是表示分解图1及图6中的内部结构元件的分解组装立体图。

图9是表示将图8中的结构元件合体后表示的合体立体结构图。

图10是表示图9的线D-D的纵向剖视结构图。

图11是仅表示图10中的中空轴（quill shaft）的输出扭矩部件和输入扭矩部件的纵向剖视结构图。

图12是仅表示图9中的中空轴输出扭矩部件和输入扭矩部件的组装立体图。

具体实施方式

下面，对本发明的电动动力转向装置的结构进行具体说明如下。并且，在说明本发明的过程中，省略对于有关的公知功能或者结构的具体说明，以免造成本发明的要旨模糊不清。

在本发明中所使用的电动动力转向装置这一术语表示如下的组件（module）：包括：驱动马达M，其安装在外壳10上，用于产生辅助转向驱动力，旋转轴40，其被在外壳10设置的的马达侧轴承20及外围侧轴承30支承，并与驱动马达M的马达轴花键结合，输出轴50，其被轴支承在外壳10的预定位置，用于传递转向力，减速机构，其由与旋转轴40一体形成的蜗杆41和与蜗杆41相互啮合的蜗轮43构成，该电动动力转向装置利用蜗轮43将驱动马达M的辅助转向动力传递到输出轴50。

图1是根据本发明一实施例的电动动力转向装置的整体结构立体结构图。

电动动力转向装置构成为与驱动马达M相向的外围侧轴承30被包覆该外围侧轴承30的外周面的轴承支承部件60包围。

并且，在轴承支承部件60的外周面形成的环状槽61中结合有一侧开放的弹性环部件70。

并且，在弹性环部件70和外围侧轴承30的外周面之间，通过在轴承支承部件60的环状槽61的外周一侧形成的贯通孔61a，来使球形体80相抵接。

并且，球形体80选自具有减震特性的橡胶、氨基甲酸乙酯、碳玻璃纤维及工程塑料。

并且，贯通孔61a可采用以使得球形体80沿着外周面移动所设定距离的方式沿外周面的方向纵长地形成的狭缝。

另一方面， 输出轴50由将扭矩传感器100置于中央以同轴方式结合成一体的输入扭矩轴51和输出扭矩轴53构成。

在与输入扭矩轴51和输出扭矩轴53相向的一侧外周面分别凹陷形成有输入卡合口51a和输出卡合口53a，该输入卡合口51a和输出卡合口53a与输入转子侧的输入紧固突起101和输出转子侧的输出紧固突起103相结合，以测定分别与扭矩传感器100的输入转子和输出转子连接的输入扭矩轴51和输出扭矩轴53的扭矩来传送到电子控制单元（ECU）。

并且，在与输入扭矩轴51的一半部分对应的位置为止，连续地形成有输入卡合口51a。因此，能够解决以往在将扭矩传感器100和输出扭矩轴53合体的状态下只能安装在外壳10的内部的组装上的缺点。即，由于输入卡合口51a遍及作为输入扭矩轴51的一半部分的输入扭矩轴51的厚部整体地凹陷形成，因此，能够达成即使在事后组装也能够以一次性塞进的方式进行组装的结构，而不是在组装成与扭矩传感器100成一体的状态下进行组装的结构。

换句话说，以往的方法中，在已组装扭矩传感器100的状态下为了加工用于固定中空轴的销用孔而钻孔（drilling），因而导致扭矩传感器100的损伤或有切削油、切削屑等杂质流入的危险，但是，在本申请发明中，组装中空轴之后（在完成销压入也结束的所有加工工序的状态下），从输入扭矩轴51的一侧侧面投入扭矩传感器100，从而能简单地完成组装，因此，能够进一步复合性实现降低杂质流入上的危险并改善组装性的效果。

并且，在输出转子的中央形成有输出紧固突起103，从而在输出转子侧的输出紧固突起103压入并固定输出扭矩轴53的输出卡合口53a。

并且，因在输入转子的中央形成有输入转子侧的输入紧固突起101，从而在输入转子侧的输入紧固突起101插入并固定输入扭矩轴51的输入卡合口51a。

在蜗轮43的一侧安装有用输出扭矩轴53与该蜗轮43连接的扭矩传感器100。

扭矩传感器100测定输入扭矩轴51和输出扭矩轴53的扭矩来传送到电子控制单元（ECU），由此，在电子控制单元（ECU）启动驱动马达来提供转向辅助力。

扭矩传感器100包括输出转子（未图示）、输入转子（未图示）及盖100a，在输出转子的中央形成有输出转子侧的输出紧固突起103，从而将输出扭矩轴53压入并固定到输出转子侧的输出紧固突起103。

并且，在输入转子的中央以与输入扭矩轴51结合的方式连接形成有输入紧固突起101，从而将输入扭矩轴51插入并固定到输入扭矩轴51的输入紧固突起101。

盖100a包覆输出转子和输入转子，盖起到保护输出转子和输入转子的同时将输出转子和输入转子连接到电子控制单元（Electronic Control Unit，又称ECU）的作用。

并且，由于在蜗轮43的齿轮面之间会产生齿隙（backlash），因此，有可能在啮合部（meshing portion）连续地产生齿轮打击音（gear slapping sound）。

并且，在马达侧轴承20的两端组装有截面呈“┠”形状的具有突缘46a、47a的衬套型阻尼部件46、47，衬套（bush）型阻尼部件46、47同时包覆马达侧轴承20的内轮和两个截面部。

另一方面，未说明标记48、49作为支撑衬套型阻尼部件46、47的最外侧的钢环，以固定支撑用分别螺旋结合在阻尼部件46、47的两侧，阻尼部件46、47在马达侧轴承20的两侧发挥吸收振动、冲击的功能。

并且，具有突缘46a、47a的阻尼部件46、47在马达侧轴承20的内轮和两个外端面部被压缩，来相对于旋转轴40的半径方向的位移在整个周围产生均等的排斥力。因此，无负荷时，阻尼部件46、47相对于形成有蜗杆41的旋转轴的马达侧轴承20的内轮进行浮动（floating）排列，以维持旋转轴40和马达侧轴承20的内轮互不接触的状态。

并且，在组装蜗杆轴及蜗轮43时，因蜗杆、支承该蜗杆的多个轴承20、30、蜗轮43及支承该蜗轮的输出轴等的尺寸误差，而在组装后产生较大比率的齿隙。

因此，具有根据精密度而组装各个部件的必要，为了防止组装变复杂，在设置在外壳10的马达侧轴承20的两端分别设置具有相通结构的突缘的阻尼部件46、47，从而在马达侧轴承20的两端设置阻尼部件46、47，并使蜗杆41及旋转轴40能够沿轴方向移动，由此能够缓冲啮合部的冲击并防止齿轮打击音。

因此，如果向路面的输入等引起的轻负荷施加于具有蜗杆41的旋转轴40，则产生向半径方向的荷重，即使旋转轴40发生位移，也由于受到由阻尼部件46、47施加的荷重，因此，旋转轴40和马达侧轴承20的内轮20a不直接接触，并能够完全限制微小间隙引起的金属打击音。

并且，附加地，在马达侧轴承20的两侧发挥吸收振动、冲击的阻尼部件46、47由橡胶或者氨基甲酸乙酯形成。

轴套（sleeve）90连接结合在输入扭矩轴51的前端外周部和输出扭矩轴53的内周部之间，以使输入扭矩轴51和输出扭矩轴53在旋转时借助塑料材质的轴套90减少初期摩擦扭矩以实现顺畅的旋转性能，从而利用不使用润滑油进行组装的工程塑料材质的轴套90来在旋转时减少初期摩擦扭矩并确保顺畅的旋转性能，来能够达成扭矩传感器的稳定性的输出性能。

根据如上所述的结构，本发明的弹性环部件70包覆将蜗杆41的轴端部支承的外围侧轴承30的外周部，并向内始终使球形体80螺旋结合在轴承30的外周面，从而能够柔和地吸收或补偿蜗杆41的轴方向及半径方向的游隙。

因此，由如上所述的结构构成的本发明，根据由车速传感器及转向扭矩传感器100等检测的车辆的行驶条件，在电子控制单元（ECU）计算出电动马达驱动命令来使电动马达以适当的转速驱动，这种电动马达的旋转力在通过由蜗杆41和蜗轮43构成的减速齿轮的同时以减为适当转速的状态传递到转向轴，从而辅助（assist）驾驶员的转向轮转向力。

此时，本发明中，提供以对支承作为减速齿轮的蜗杆41的外围侧轴承30的外周面进行包覆的方式定位的弹性环部件70及球形体80，从而在减速齿轮因频繁的摩擦而被磨耗时最大限度地限制产生游隙的现象，由此，能够最大限度地限制包括因齿轮齿之间的不规律地接触而产生的嘎嘎声在内的噪声（Lattle noise）。

并且，通过附加弹性环部件70和球形体，来对支承旋转轴40的外围部的一侧的外围侧轴承30赋予预压，从而使蜗杆41和蜗轮43始终相互接触，由此，能够最大限度地限制该部分的游隙。

并且，能够通过对构成输出轴50的输入扭矩轴51和输出扭矩轴53的扭矩进行检测的扭矩传感器100、输入扭矩轴51及输出扭矩轴53之间的简单的结构的连接结构，来大幅度地提高组装性和关于扭矩检测的检测功能，从而能够有助于整体的可靠性的提高。

另一方面，在本发明的详细的说明中对具体的实施例进行了说明，但是，本发明所属技术领域的普通技术人员应当明白，可以在不超出本发明的范围的限度内进行各种变形。

以上，在参照附图说明本发明的过程中以特定形状及方向为主进行了说明，但是，本发明所属技术领域的普通技术人员可以对本发明进行各种变形及变更，而且应该理解为这些变形及变更也包括在本发明的权利范围。

Claims (4)

1.一种电动动力转向装置，其包括旋转轴，该旋转轴与安装在外壳并产生辅助转向驱动力的驱动马达的轴花键结合，所述电动动力转向装置利用蜗轮将所述驱动马达的辅助转向驱动力传递到输出轴，该电动动力转向装置的特征在于，

与所述驱动马达相向的一侧的轴承被包覆该轴承的外周面的轴承支承部件包围；

在所述轴承支承部件的外周面形成的环状槽中结合有弹性环部件；

在所述弹性环部件和所述轴承的外周面之间，通过在所述轴承支承部件的外周面一侧形成的贯通孔，来使球形体相抵接。

2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述球形体为钢球，或者选自具有减震特性的橡胶、氨基甲酸乙酯、碳玻璃纤维及工程塑料。

3.根据权利要求1或2所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述贯通孔为以使得所述球形体能够沿着外周面移动所设定距离的方式沿外周方向纵长地形成的狭缝。

4.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述马达侧轴承的两侧扣合结合有具有相通结构的突缘的阻尼部件，阻尼部件相对于形成有蜗杆的旋转轴的马达侧轴承的内轮进行浮动排列，以维持所述旋转轴和所述马达侧轴承的内轮互不接触的状态。