CN103569196A - 车辆的转向系统中使用的工作装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆的转向系统中使用的工作装置，其特征在于，包括：输入侧太阳齿轮，设在转向轴的输入轴，并以与转向轴的输入轴一体的方式进行旋转，输出侧太阳齿轮，设在转向轴的输出轴，并以与转向轴的输出轴一体的方式进行旋转，输入侧行星齿轮，设在行星齿轮轴，并与上述输入侧太阳齿轮外接而啮合，在上述输入侧太阳齿轮的周围进行公转，输出侧行星齿轮，在与上述输入侧行星齿轮分隔规定距离的位置设在上述行星齿轮轴，并与上述输出侧太阳齿轮外接而啮合，在上述输出侧太阳齿轮的周围进行公转；设置上述输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的行星齿轮轴仅在中心部的一个位置被轴承支承。

Description

车辆的转向系统中使用的工作装置

技术领域

本发明涉及一种车辆的转向系统中使用的工作装置，更详细地涉及可以解决行星齿轮轴的轴排列误差问题，可以补偿太阳齿轮的公差，并可以使振动和噪音最小化的车辆的转向系统中使用的齿数比变换用工作装置。

背景技术

车辆的转向装置作为能够以驾驶员的意志改变车辆的前进方向的装置，是可以任意变更车辆的前轮旋转的旋转中心来朝向驾驶员所希望的方向运行车辆的辅助装置。

另一方面，动力辅助转向装置（Power Steering Apparatus）是在驾驶员操作方向盘（Steering Wheel）的情况下，利用供给转向辅助动力的装置来辅助驾驶员的方向盘操作力，从而可以利用更小的力量来容易变更汽车的前进方向的装置。

如此的动力辅助转向装置大体上区分为液压式动力辅助转向装置（HPS，Hydraulic Power Steering Apparatus）和电动式动力辅助转向装置（EPS，Electric PowerSteering Apparatus）。

液压式动力辅助转向装置是从与发动机的旋转轴连接的液压泵向工作气缸供给工作油，利用基于工作油的液压的转向辅助动力来使齿条（Rack Bar）朝向水平方向进行运动并使两侧轮胎旋转，从而使驾驶员能够以较小的力量操作方向盘的装置。

相反，电动式动力辅助转向装置是在齿条或圆柱包括马达和电子控制装置（Electronic Control Unit，以下称为‘ECU’）来替代液压泵和工作气缸，而通过马达的驱动来供给转向辅助动力的装置。

最近，有一种方向盘与转向圆柱之间的转向轴分离而形成，以可以能动地应付行驶中的强侧风或左右不对称的路面的状态等的外部环境，不直接向转向圆柱传递由驾驶员操作方向盘而产生的转向角，而是持续检测随时变化的转向角并将此与车辆的各种信息进行比较分析之后并以电信号向控制转向圆柱的转向轴的旋转的马达传递，从而调节转向角的所谓能动前轮转向装置（AFS，Active Front Wheel Steering）。

并且，在这样的能动前轮转向装置设置在齿轮装置中变换输入与输出之间的齿数比的齿数比变换用工作装置。

图1是表示以往汽车的能动前轮转向装置的一例的结构图，图2是表示齿数比变换用工作装置的简图。

如图1所示，以往汽车的能动前轮转向装置包括：方向盘10；转向轴13，与方向盘10相连接；转向圆柱15，用于包围转向轴13；输入角传感器17，形成于转向圆柱15的下端；工作装置19，形成于输入角传感器17的下侧，用于变换齿数比；第一马达11，用于驱动上述工作装置19；第一马达位置传感器12，设在第一马达11；输出角传感器14，形成于上述工作装置19的下侧；车速传感器16，用于检测汽车的速度；齿条-齿轮机构部21，形成于上述工作装置19的下侧，并将转向轴13的旋转运动变换为齿条27的直线运动；第二马达18，用于向齿条27供给转向辅助动力；输入角传感器17；第一马达位置传感器12；以及电子控制装置25，用于从输出角传感器14接收各种信号。

而且，如图2所述，以往的工作装置包括：输入轴31；第一太阳齿轮22，形成于输入轴31的下端；输入侧行星齿轮37，与第一太阳齿轮22进行外接；输出侧行星齿轮38，利用行星齿轮轴39来与输入侧行星齿轮37相连接；第二太阳齿轮23，与输出侧行星齿轮38进行外接；输出轴24，与第二太阳齿轮23相连接；蜗轮35；以及蜗杆轴36。

具有这样的结构的以往的车辆用能动前轮转向装置和用于变换齿数比的工作装置的工作原理如下。

随着驾驶员操作方向盘10，使输入轴31进行旋转，形成于输入轴31的下端的第一太阳齿轮22与输入轴31联动而旋转。

并且，在此情况下，与第一太阳齿轮22进行外接的输入侧行星齿轮37进行旋转，使利用行星齿轮轴39与输入侧行星齿轮37相连接的输出侧行星齿轮38进行旋转。

最终，使与输出侧行星齿轮38进行外接的第二太阳齿轮23进行旋转，由此使从第二太阳齿轮23延长而形成的输出轴24进行旋转，从而向齿条-齿轮机构部21传递根据驾驶员操作方向盘10而产生的转向力。

但是，以上的过程是第一马达11不进行工作的情况，在第一马达11进行工作的情况下，产生如下的变化。

如果分别从检测车辆的速度的车速传感器16、检测转向角的变化的输入角传感器17和输出角传感器14以及第一马达位置传感器12产生电信号并到达电子控制装置25，电子控制装置25则向第一马达11传递电信号来驱动第一马达11。

并且，随着第一马达11由以上的过程驱动，而使与马达轴（未图示）相连接的蜗杆轴36也进行旋转，由此使与蜗杆轴36啮合的蜗轮35进行旋转，最终使与蜗轮35呈一体的载体29进行旋转，从而可以调节对于输入角的输出角的比。

车辆的能动前轮转向装置在车辆高速行驶的情况下，驾驶员以单方向操作方向盘10，即使使输入轴31、第一太阳齿轮22及输入侧行星齿轮37进行旋转，以借助电子控制装置25来使蜗轮35，进而使载体29朝向妨碍与输入侧行星齿轮37连接的输出侧行星齿轮38的旋转的方向进行旋转的方式控制第一马达11，从而最终使输出轴24的旋转角度小于输入轴31的旋转角度而进行辅助，以可以安全驾驶。

另一方面，车辆的能动前轮转向装置，在车辆为了驻车等而处于低速状态的情况下，朝向使输出轴24的旋转角度大于输入轴31的旋转角度的方向控制第一马达11，从而能够使驾驶员利用较小的力量进行容易的驾驶。

而且，在如图2所示的以往的工作装置中，第一太阳齿轮22、第二太阳齿轮23、输入侧行星齿轮37、输出侧行星齿轮38一般形成为斜齿轮，斜齿轮作为齿轮齿的列不与齿轮的旋转轴平行而歪斜地形成倾斜的齿轮，在这样的斜齿轮与齿轮齿的列与齿轮的旋转轴平行的情况相比较时，由于相互啮合的齿轮齿相接触的部分的长度长，而可以传递更大的力量，并由于齿轮齿的列呈倾斜状，从而更加顺畅地进行旋转。

但是，在如上形成的以往的工作装置的情况下，由于是行星齿轮轴39的两端部借助轴承（未图示）来进行支承的结构，由于位于行星齿轮轴39的两端部的轴承的位置误差而产生了行星齿轮轴39的轴排列误差，并由于这样的理由而使摩擦更严重，从而存在产生噪音的问题。

并且，在以往的工作装置的情况下，未适用朝向轴方向支承行星齿轮轴39的缓冲结构。因此，由于未能补偿齿轮的公差且也未能取得轴方向缓冲效果，从而存在产生振动和噪音的问题。

并且，在以往的工作装置的情况下，由于蜗轮35与载体29呈桶状，并在行星齿轮轴39的两端部设置轴承，从而存在重量、部件加工及组装性差的问题。

发明内容

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供，使设置输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的行星齿轮轴仅由一个轴承来进行支承，从而可以解决行星齿轮轴的轴排列误差问题，由于适用朝向轴方向弹性支承输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的弹簧钢珠缓冲结构，从而可以补偿齿轮的公差并最小化振动及噪音，以组合平行的3个圆形板部和连接它们的柱子的形态改善整体结构，从而实现结构的单纯化和对称化而可以使力量的分配均等，并可以减轻重量，可以提高可加工性和组装性的车辆的转向系统中使用的工作装置。

为了达成上述目的的本发明的车辆的转向系统中使用的工作装置，其特征在于，包括：输入侧太阳齿轮，设在转向轴的输入轴，并以与转向轴的输入轴一体的方式进行旋转，输出侧太阳齿轮，设在转向轴的输出轴，并以与转向轴的输出轴一体的方式进行旋转，输入侧行星齿轮，设在行星齿轮轴，与上述输入侧太阳齿轮外接而啮合，并在上述输入侧太阳齿轮的周围进行公转，以及输出侧行星齿轮，在与上述输入侧行星齿轮分隔规定距离的位置设在上述行星齿轮轴，与上述输出侧太阳齿轮外接而啮合，并在上述输出侧太阳齿轮的周围进行公转；设置上述输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的行星齿轮轴仅在中心部的一个位置被轴承支承。

优选地，上述转向轴的输入轴可旋转地贯通第一板部，其中，与转向辅助用马达的蜗杆轴外接而啮合的蜗轮位于第一板部的外周，上述转向轴的输出轴可旋转地贯通与上述第一板部分隔规定距离而配置的第三板部，在上述第一板部与第三板部之间配置设置支承上述行星齿轮轴的轴承的第二板部，上述第一板部、第二板部及第三板部以一体方式与连接柱相连接。

优选地，上述第一板部、第二板部及第三板部介于公差环来与上述连接柱相连接。

优选地，在上述转向轴的输入轴或输出轴的周围均等配置3个上述行星齿轮轴，在均等配置的3个行星齿轮轴之间均等配置3个上述连接柱。

优选地，在上述第一板部和第三板部分别设置朝向轴方向弹性支承上述行星齿轮轴的两端部的缓冲机构。

优选地，设在上述第一板部的缓冲机构包括：缓冲机构外壳，凹陷设置于上述第一板部；弹簧，设在上述缓冲机构外壳的内部；钢珠，可以借助上述弹簧在上述缓冲机构外壳的内部朝向轴方向移动地设置，上述钢珠的规定部分向上述缓冲机构外壳的外部露出并与上述行星齿轮轴的一端部相接触。

优选地，设在上述第三板部的缓冲机构包括：缓冲机构外壳，凹陷设置于上述第三板部；弹簧，设在上述缓冲机构外壳的内部；钢珠，可以借助上述弹簧在上述缓冲机构外壳的内部朝向轴方向移动地设置，上述钢珠的规定部分向上述缓冲机构外壳的外部露出并与上述行星齿轮轴的一端部相接触。

根据如上所述的车辆的转向系统中使用的工作装置，由于使设置输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的行星齿轮轴仅借助一个轴承来支承，从而可以解决行星齿轮轴的轴排列误差问题，由于适用朝向轴方向弹性支承输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的弹簧钢珠缓冲结构，从而可以补偿齿轮的公差，并可以最小化振动和噪音。并且，由于以组合平行的3个圆形板部和用于连接这些圆形板部的柱子的形态改善整体的结构，从而实现结构的简化和对称化而可以使力量的分配均等，并可以减轻重量，可以提高可加工性和组装性。

附图说明

图1是表示以往的车辆用能动前轮转向装置的结构图。

图2是表示适用于以往的车辆用能动电流转向装置的齿数比变换用工作装置的图。

图3是放大表示本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置的整体结构和主要部分的图。

图4是表示本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置的立体图。

图5是表示切开本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置的一部分的立体图。

图6是表示本发明实施例的在车辆的转向系统中使用的工作装置的行星齿轮和太阳齿轮的齿轮结合状态的立体图。

图7是表示本发明实施例的在车辆的转向系统中使用的工作装置的行星齿轮和太阳齿轮的齿轮结合状态的侧视图。

附图标记的说明

具体实施方式

与附图相关的以下的详细的说明和优选实施例，使本发明的目的、特定的优点及新颖的特征更加明确。在说明本发明方面，在判断为对于相关的公知技术的具体说明可能不必要地使本发明的要旨模糊的情况下，省略其详细的说明。并且，附图所示的线的厚度或结构要素的大小等，为了说明的明确性和便利而可能夸张表示。并且，所使用的术语是考虑到在本发明中的功能而进行定义的术语，这可以根据使用者、操作者的意图或惯例而不同。因而，对于这样的术语应基于本说明书全文的内容来进行定义。

以下，参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明。

图3是放大表示本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置的整体结构及主要部的图，图4是表示本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置的立体图，图5是切开本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置的一部分的立体图，图6是表示本发明实施例的在车辆的转向系统中使用的工作装置适用的行星齿轮和太阳齿轮的齿轮结合状态的立体图，图7是表示本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置适用的行星齿轮和太阳齿轮的齿轮结合状态的侧视图。

参照图3至图7，本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置包括输入侧太阳齿轮100、输出侧太阳齿轮200、输入侧行星齿轮300、输出侧行星齿轮400、第一板部500、第二板部600、第三板部700、连接柱800及缓冲机构910、920，如图3所示，这些结构收容于外壳C的内部。

如图6所示，上述输入侧太阳齿轮100设在转向轴的输入轴X1，并以与输入轴X1一体的方式进行旋转。优选地，这样的上述输入侧太阳齿轮100由斜齿轮形成。

另一方面，设置上述输入侧太阳齿轮100的转向轴的输入轴X1可旋转地贯通上述第一板部500而设置。

如图6所示，上述输出侧太阳齿轮200设在转向轴的输出轴X2，并以与输出轴X2一体的方式进行旋转。优选地，这样的上述输出侧太阳齿轮200由斜齿轮形成。

另一方面，设置上述输出侧太阳齿轮200的转向轴的输出轴X2可旋转地贯通上述第三板部700而设置。

上述输入侧行星齿轮300设在行星齿轮轴250并与上述输入侧太阳齿轮100外接而啮合并进行旋转，并且，在上述输入侧太阳齿轮100的周围进行公转。优选地，这样的上述输入侧行星齿轮300由斜齿轮形成。

上述输出侧行星齿轮400设在上述行星齿轮轴250并与上述输出侧太阳齿轮200外接而啮合并进行旋转，并且，在上述输出侧太阳齿轮200的周围进行公转。优选地，这样的上述输出侧行星齿轮400由斜齿轮形成。

并且，上述输出侧行星齿轮400设在上述行星齿轮轴250，具体地设在与上述输入侧行星齿轮300分隔规定距离的位置。

另一方面，如图3及图6所示，设置上述输入侧行星齿轮300和输出侧行星齿轮400的行星齿轮轴250仅在中心部的一个位置被轴承B支承。

如上所述，在形成本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置方面，使设置输入侧行星齿轮300和输出侧行星齿轮400的行星齿轮轴250仅被一个轴承B支承，从而可以解决以往成为问题的行星齿轮轴的轴排列误差问题。

以下，参照图3及图5，对上述第一板部500、第二板部600、第三板部700及连接柱800进行说明。

上述第一板部500呈大约圆盘形状，包括：蜗轮轴套510，可旋转地贯通设置上述转向轴的输入轴X1；蜗轮520，位于上述蜗轮轴套510的外周。

在此，在上述蜗轮轴套510的中央形成有使上述转向轴的输入轴X1贯通的中空部，在这样的中空部设置轴承而可旋转地支承上述转向轴的输入轴X1。并且，上述蜗轮520与转向辅助用马达M的蜗杆轴W外接而啮合。

上述第二板部600呈大约圆盘形状，包括：载体610；以及载体用轴承620，位于上述载体610的外周，设在外壳C并可旋转地支承上述载体610。

在此，在上述载体610的中央形成有中空部，在除中空部以外的部分设置轴承B，其中轴承用于支承行星齿轮轴250。

上述第三板部700呈大约圆盘形状，在其中央形成有使上述转向轴的输出轴X2贯通的中空部，在这样的中空部设置轴承而可旋转地支承上述转向轴的输出轴X2。

上述连接柱800作为一体地连接上述第一板部500、第二板部600及第三板部700的圆柱形状的部件，在上述第一板部500和第三板部700分别插入设置上述连接柱800的两端部，在上述第二板部600贯通设置上述连接柱800的中间位置。此时，优选地，上述第一板部500、第二板部600及第三板部700介于公差环R来与上述连接柱800相连接，如此，在上述连接柱800介于公差环R来与上述第一板部500、第二板部600及第三板部700相连接的情况下，可以获得可以由公差环R来吸收轴方向和半径方向的振动的效果。

另一方面，优选地，如图所示，上述行星齿轮轴250和设在行星齿轮轴250的输入侧行星齿轮300和输出侧行星齿轮400，在上述转向轴的输入轴X1或输出轴X2的外周均等配置3个，优选地，三个上述连接柱800也均等配置于如上均等配置的3个行星齿轮轴250之间。

如上所述，将本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置的整体结构分为3个，并形成为第一板部500、第二板部600及第三板部700，将分别由3个形成的行星齿轮轴250以及设在行星齿轮轴250的输入侧行星齿轮300和输出侧行星齿轮400均等配置于转向轴的输入轴X1或输出轴X2的周围，从而实现结构的简化和对称化而可以使力量的分配均等，并可以减轻重量，还可以提高可加工性和组装性。

另一方面，如图3、图6及图7所示，上述第一板部500和第三板部700还可以分别设置缓冲机构910、920，这些缓冲机构由朝向轴方向弹性支承上述行星齿轮轴250的两端部的钢珠-弹簧缓冲结构形成。

在此，设在上述第一板部500的缓冲机构910包括：缓冲机构外壳911，凹陷设置于上述第一板部500；弹簧912，设在上述缓冲机构外壳911的内部；钢珠913，可借助上述弹簧912来在上述缓冲机构外壳911的内部朝向轴方向移动地设置，上述钢珠913的规定的部分向上述缓冲机构外壳911的外部露出并与上述行星齿轮轴250的一端部相接触。

并且，设在上述第三板部700的缓冲机构920包括：缓冲机构外壳921，凹陷设置于上述第三板部700；弹簧922，设在上述缓冲机构外壳921的内部；钢珠923，可借助上述弹簧922来在上述缓冲机构外壳921的内部朝向轴方向移动地设置，上述钢珠923的规定的部分向上述缓冲机构外壳921的外部露出并与上述行星齿轮轴250的另一端部相接触。

如上所述，在本发明实施例的车辆的转向系统还设置缓冲机构910、920的情况下，其中缓冲机构910、920由朝向轴方向弹性支承输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的弹簧钢珠缓冲结构形成，如图7所示，在工作装置进行工作中，由于行星齿轮轴250可以朝向轴方向A移动，因而可以补偿齿轮的公差，据此可以最小化振动和噪音。

根据如上所述的本发明实施例的车辆的转向系统中使用的工作装置，使设置输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的行星齿轮轴仅被一个轴承支承，从而可以解决行星齿轮轴的轴排列误差问题，由于适用朝向轴方向弹性支承输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的钢珠-弹簧缓冲结构，从而可以补偿齿轮的公差，并可以最小化振动和噪音。并且，将整体的结构改善为组合平行的3个圆形板部和连接它这些圆形板部的柱子的形态，从而实现结构的简化和对称化而可以使力量的分配均等，可以减轻重量，并可以提高可加工性和组装性。

以上，对本发明的特定实施例进行图示和说明，但只要是本发明的技术领域的普通技术人员，有必要理解，在不脱离记载于所附的权利要求书的本发明的思想及技术领域的范围内，可以对本发明进行多种修正及变更。

Claims (7)

1.一种车辆的转向系统中使用的工作装置，其特征在于，

包括：

输入侧太阳齿轮，设在转向轴的输入轴，并以与转向轴的输入轴一体的方式进行旋转，

输出侧太阳齿轮，设在转向轴的输出轴，并以与转向轴的输出轴一体的方式进行旋转，

输入侧行星齿轮，设在行星齿轮轴，与上述输入侧太阳齿轮外接而啮合，并在上述输入侧太阳齿轮的周围进行公转，以及

输出侧行星齿轮，在与上述输入侧行星齿轮分隔规定距离的位置设在上述行星齿轮轴，与上述输出侧太阳齿轮外接而啮合，并在上述输出侧太阳齿轮的周围进行公转；

设置上述输入侧行星齿轮和输出侧行星齿轮的行星齿轮轴仅在中心部的一个位置被轴承支承。

2.根据权利要求1所述的车辆的转向系统中使用的工作装置，其特征在于，

上述转向轴的输入轴能够旋转地贯通设置于第一板部，其中，与转向辅助用马达的蜗杆轴外接而啮合的蜗轮位于所述第一板部的外周，

上述转向轴的输出轴能够旋转地贯通设置于第三板部，其中，第三板部与上述第一板部分隔规定距离而配置，

在上述第一板部与第三板部之间配置第二板部，其中，在第二板部设置支承上述行星齿轮轴的轴承，

上述第一板部、第二板部及第三板部以一体方式与连接柱相连接。

3.根据权利要求2所述的车辆的转向系统中使用的工作装置，其特征在于，上述第一板部、第二板部和第三板部介于公差环来与上述连接柱相连接。

4.根据权利要求3所述的车辆的转向系统中使用的工作装置，其特征在于，在上述转向轴的输入轴或输出轴的周围均等配置3个上述行星齿轮轴，在均等配置的3个行星齿轮轴之间均等配置3个上述连接柱。

5.根据权利要求4所述的车辆的转向系统中使用的工作装置，其特征在于，在上述第一板部和第三板部分别设置缓冲机构，上述缓冲机构用于朝向轴方向弹性支承上述行星齿轮轴的两端部。

6.根据权利要求5所述的车辆的转向系统中使用的工作装置，其特征在于，

设在上述第一板部的缓冲机构包括：

缓冲机构外壳，凹陷设置于上述第一板部；

弹簧，设在上述缓冲机构外壳的内部；

钢珠，能够借助上述弹簧来在上述缓冲机构外壳的内部朝向轴方向移动地设置，上述钢珠的规定部分向上述缓冲机构外壳的外部露出并与上述行星齿轮轴的一端部相接触。

7.根据权利要求5所述的车辆的转向系统中使用的工作装置，其特征在于，

设在上述第三板部的缓冲机构包括：

缓冲机构外壳，凹陷设置于上述第三板部；

弹簧，设在上述缓冲机构外壳的内部；

钢珠，能够借助上述弹簧来在上述缓冲机构外壳的内部朝向轴方向移动地设置，上述钢珠的规定部分向上述缓冲机构外壳的外部露出并与上述行星齿轮轴的另一端部相接触。

Images