CN104210533B - 车辆的后轮转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种安装在悬架机构上并使该后轮转向的后轮转向装置，能够恰当地保持构成行星齿轮机构的齿圈并且能够可靠地传递扭矩，从而能够使安装变得容易，能够实现低成本化以及轻量化。壳体具有：筒体，其容置电动马达以及行星齿轮机构并使它们直列配置，并且在两者之间的内表面上形成有卡止部；连接盖，其具有第一连接构件，用于堵塞筒体的开口。该后轮转向装置具有：筒状保持构件(支架)，其以阻止齿圈旋转的状态保持在筒体内，轴承，其将螺母构件以能够旋转的方式支撑在所述筒状保持构件上；将轴承以及筒状保持构件夹持在筒体的卡止部和连接盖之间，将筒状保持构件以不能旋转的方式保持在筒体上。

Description

车辆的后轮转向装置
技术领域
本发明涉及安装在用于支撑车辆的后轮的悬架机构上并使该后轮转向的后轮转向装置。
背景技术
最近，作为构成车辆的四轮转向系统(4WS)的一部分的后轮转向装置，已知各种方式的装置，但是基本的结构为如下面的专利文献1所记载那样，包括“与车辆的后轮相连接的杆部、支撑杆部且固定在车辆的底盘上的壳体、容置于壳体内并且驱动所述杆部以使所述后轮转向的马达”。在该装置中，设置有将马达的旋转运动转换为杆部的直线运动来传递的减速机构，作为其实施例而公开了行星齿轮机构。另外，在下面的专利文献2中记载的后轮舵角控制装置中也采用了行星齿轮机构，构成该行星齿轮机构的齿圈等由树脂材料形成。
而且，在下面的专利文献3中，记载了如下内容，即，作为用于将电动马达的旋转运动转换为推杆的平移运动的传动装置，利用了行星齿轮装置，将行星齿轮装置的齿圈压入滚珠螺杆的推力轴承的外侧环上。另外，而且还具有用于将驱动力从马达向推杆传递或切断该传递的中断装置(blocking device)，该中断装置与电动马达以及传动装置一起支撑在模块壳体内。
专利文献1：日本专利第5098242号公报
专利文献2：日本专利第3068779号公报
专利文献3：日本特表2012-511465号公报
在上述专利文献1以及3公开的装置中，行星齿轮机构的齿圈由金属制成，通过一般的安装手段压入壳体内。因此，需要压入工序而使成本增加。若如上述专利文献2所记载那样将齿圈由树脂材料形成，则价格变得低廉，但是不容易在壳体的内侧一体成形。此外，在专利文献2中，其特征在于，使各齿轮的树脂材料不同。
另外，在专利文献1以及2中，用于支撑杆部的结构，换言之为两端支撑的结构，因此变得复杂，若变更为悬臂支撑的结构，则为其它部件的组装工序而产生浪费。相对于此，在专利文献3所记载的装置中，能够分类为悬臂支撑结构，但是电动马达、传动装置以及中断装置支撑在模块壳体上，因此需要高强度，使壳体变大。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种后轮转向装置，为安装在用于支撑车辆的后轮的悬架机构上并使该后轮转向的后轮转向装置，能够恰当地保持构成行星齿轮机构的齿圈并且能够可靠地传递扭矩，从而能够使安装变得容易，能够实现低成本化以及轻量化。
为了实现上述目的，本发明的车辆的后轮转向装置，安装在用于支撑车辆的后轮的悬架机构上，用于使该后轮转向，
该后轮转向装置具有：
壳体，其通过第一连接构件以及第二连接构件与所述悬架机构相连接，
电动马达，其容置于该壳体内，
行星齿轮机构，其具有与该电动马达的输出轴相连接的太阳轮、以不能旋转的方式支撑在所述壳体内的齿圈、与该齿圈以及所述太阳轮相啮合的行星齿轮、与该行星齿轮相连接的行星架，用于对所述电动马达的输出进行减速，
直线运动机构，其具有螺母构件以及杆部，将所述螺母构件的旋转运动转换为所述杆部的直线运动，其中，所述螺母构件与该行星齿轮机构相连接并构成所述行星架，所述杆部与该螺母构件相螺合且与所述第二连接构件相连接；
所述壳体具有：
筒体，其容置所述电动马达以及所述行星齿轮机构并且所述电动马达以及所述行星齿轮机构直列配置，在所述电动马达和所述行星齿轮机构之间的内表面上形成有卡止部，
连接盖，其具有所述第一连接构件，用于堵塞所述筒体的开口；
该后轮转向装置具有：
筒状保持构件，其以阻止构成所述行星齿轮机构的所述齿圈旋转的状态保持在所述筒体内，
轴承，其将所述螺母构件以能够旋转的方式支撑在该筒状保持构件上；
该轴承以及所述筒状保持构件夹持在所述筒体的卡止部和所述连接盖之间，所述筒状保持构件以不能旋转的方式保持在所述筒体上。
在上述后轮转向装置中，所述齿圈具有向径向外侧延伸的卡合部，所述筒状保持构件具有在圆周方向上对所述卡合部进行卡止的卡止部。所述筒状保持构件的卡止部为用于容置所述齿圈的卡合部的槽。
所述齿圈由合成树脂制成，在所述齿圈的卡合部的两个外侧面上形成有突起，在该突起与所述筒状保持构件的槽的两个内侧面抵接的状态下，将所述齿圈保持在所述筒状保持构件上。
在上述后轮转向装置中，所述筒体的卡止部由形成在所述筒体的内表面上的阶梯部构成。或者，所述筒体的卡止部由固定在所述筒体的内表面上的弹性挡环构成。通过环状的锁止螺母使所述筒体和所述连接盖进行紧固连接。
本发明如上述那样构成，因此发挥如下效果。即，在本发明的后轮转向装置中，壳体具有：筒体，其容置电动马达以及行星齿轮机构并使它们直列配置，在电动马达和行星齿轮机构之间的内表面上形成有卡止部，连接盖，其具有第一连接构件，并堵塞筒体的开口；该后轮转向装置具有：筒状保持构件，其以阻止构成行星齿轮机构的齿圈旋转的状态保持在筒体内，轴承，其将螺母构件以能够旋转的方式支撑在该筒状保持构件上；将该轴承以及筒状保持构件夹持在筒体的卡止部和连接盖之间，将筒状保持构件以不能旋转的方式保持在筒体上，因此即使将构成行星齿轮机构的齿圈由合成树脂制成，也能够牢固地保持在旋转方向上，能够使安装变得容易，能够实现低成本化以及轻量化。
在上述后轮转向装置中，若齿圈具有向径向外侧延伸的卡合部，筒状保持构件具有在圆周方向上对卡合部进行卡止的卡止部，则能够使制造以及安装变得容易，且能够实现低廉的装置。另外，若筒状保持构件的卡止部为用于容置齿圈的卡合部的槽，则能够容易地形成。
另外，若齿圈由合成树脂制成，在齿圈的卡合部的两个外侧面上形成有突起，在该突起与筒状保持构件的槽的两个内侧面抵接的状态下，将齿圈保持在筒状保持构件，则能够维持可靠的保持状态。
尤其，若筒体的卡止部为形成在筒体的内表面上的阶梯部，或者为固定在筒体的内表面上的弹性挡环，则能够形成使制造以及安装变得容易且价格低廉的装置。而且，若通过环状锁止螺母使筒体和连接盖进行紧固连接，则能够使安装变得容易，且能够可靠地吸收轴向负载。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的后轮转向装置的整体结构的横向剖视图。
图2是将本发明的一个实施方式的促动器部分放大示出的横向剖视图。
图3是将本发明的一个实施方式的控制器部分放大示出的横向剖视图。
图4是将本发明的一个实施方式的控制器部分放大示出的纵向剖视图。
图5是构成本发明的一个实施方式的减速机构的支架的横向剖视图。
图6是构成本发明的一个实施方式的减速机构的齿圈的主视图。
图7是将构成本发明的一个实施方式的减速机构的齿圈的卡合部放大示出的主视图。
图8是构成本发明的一个实施方式的减速机构的齿圈的侧视图。
图9是示出本发明的一个实施方式的减速机构的一部分的立体图。
图10是构成本发明的一个实施方式的促动器的一部分的子组件的纵向剖视图。
图11是构成本发明的一个实施方式的促动器的一部分的子组件的立体图。
其中，附图标记说明如下：
1：壳体
2：杆部
3：促动器
3a：电动马达
3b：减速机构
3c：直线运动机构
4：控制器
5：位移检测装置
10：筒体
11：连接盖
12：框体
13：锁止螺母
14：弹性挡环
15、16：盖体
20：中空旋转轴
25：马达盖
30：行星齿轮机构
31：太阳轮
33：齿圈
34：支架(筒状保持构件)
36：螺母构件
37：轴承
40：电子电路板
50：磁铁座
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行说明。图1示出本发明的一个实施方式的后轮转向装置的整体结构。本实施方式的后轮转向装置构成四轮转向系统(4WS)的一部分，但是前轮转向装置与以往相同，因此进行省略。另外，用于支撑车辆的后轮的悬架机构存在各种方式，但是在本实施方式中，如图1的双点划线所示那样构成，在支撑部RS和连杆LS之间安装有构成本实施方式的后轮转向装置的促动器单元AU，由此驱动支撑部RS和连杆LS之间进行伸缩，根据连杆LS的摆动来经由横拉杆TR、TR使后轮RL、RR转向，其中，所述支撑部RS支撑在用于支撑车辆的后轮RL、RR的后车轴RA上，所述连杆LS支撑在后车轴RA上且以摆动中心C为中心摆动。
在促动器单元AU中，杆部2以能够沿着轴向移动(直线运动)的方式支撑在壳体1上，杆部2的一端部通过球窝接头JL与连杆LS相连接，壳体1通过球窝接头JA与支撑部RS相连接，通过促动器3驱动杆部2，以驱动后车轴RA的支撑部RS和连杆LS之间进行伸缩。具体地说，构成促动器3的电动马达3a被控制器4控制，在通过减速机构3b对电动马达3a的旋转输出进行减速之后，通过直线运动机构3c转换为杆部2的直线运动。此外，在本实施方式中，电动马达3a由无刷马达构成。
在本实施方式中，壳体1大致分为主要内置有促动器3的结构构件(电动马达3a等)的壳体1a和主要内置有控制器4的结构构件(电子电路板40等)的壳体1b，在构成壳体1a的筒体10上接合有连接盖11，并且接合有构成壳体1b且在上下以及轴向上具有开口部的框体12，在该框体12的上下开口部上接合有盖体15以及盖体16。本实施方式的壳体1由金属制成，连接盖11以及框体12由铝制成，筒体10、盖体15以及盖体16由铁制成。
促动器3如在图2中放大所示那样构成，在定子24上卷绕有线圈23的状态下压入固定于筒体10内。电动马达3a的输出轴由中空旋转轴20构成，该中空旋转轴20通过轴承25b以及轴承12b，分别支撑在插入筒体10内的环状的马达盖25的内径部25a和形成在框体12上的环状槽12a上，并且该中空旋转轴20能够旋转。在中空旋转轴20的轴向中间部压入固定有构成电动马达3a的转子的芯部21，沿着该芯部21的圆周方向均匀地配设有永久磁铁22。
而且，在中空旋转轴20内配置有杆部2且中空旋转轴20和杆部2为同轴，该杆部2以能够相对于壳体1沿着轴向移动(直线运动)的方式被支撑，并且以相对于壳体1不能旋转的方式被支撑，而对该支撑结构在后面说明。此外，在杆部2和框体12的支撑部之间安装有衬套(bush)2a以及衬套2b，而它们能够降低滑动阻力以使杆部2顺利地进行轴向移动。即，换言之，本实施方式是悬臂支撑的伸缩机构，因此不要求衬套2a以及衬套2b发挥在两端支撑的轴向移动机构中的轴承的功能。
本实施方式的减速机构3b由行星齿轮机构30构成，外齿齿轮的太阳轮31和中空旋转轴20结合为一体，以能够旋转的方式与中空旋转轴20一起被支撑。另外，内齿齿轮的齿圈33固定在筒状保持构件的支架34上，外齿齿轮的行星齿轮32与太阳轮31以及齿圈33相啮合，且围绕太阳轮31旋转。并且，作为通过销部35支撑该行星齿轮32以使其能够旋转的行星架，螺母构件36通过轴承37支撑在支架34上，并且螺母构件36能够旋转。轴承37为球轴承，内轮37a嵌合在螺母构件36上，并且外轮37b嵌合在支架34上，并且该轴承37通过C字状的垫圈37c保持在螺母构件36上。
在本实施方式中，支架34以及销部35由金属制成(例如由铁制成)，但是太阳轮31、行星齿轮32以及齿圈33由合成树脂制成，太阳轮31一体形成在金属制成的中空旋转轴20上。并且，齿圈33以相对于支架34不能旋转的方式支撑在支架34上，支架34以相对于筒体10不能旋转的方式支撑在筒体10上。即，如图2所示，在形成在筒体10内的环状槽10a内保持有弹性挡环14，在该弹性挡环(snap ring)14的环状侧面和连接盖11的环状开口端面之间夹持轴承37的外轮37b以及支架34的状态下，在筒体10的减速机构3b侧(图2的左侧)的开口端形成的螺纹部螺合环状锁止螺母13，从而使筒体10和连接盖11紧固连接。而且，通过因锁止螺母13的螺合而产生的轴向的按压力，使轴承37的外轮37b以及支架34牢固地夹持在弹性挡环14和连接盖11之间，结果，支架34以不能旋转的方式保持在筒体10上。此外，也可以在筒体10的内周面上形成环状阶梯部(未图示)来代替环状槽10a以及弹性挡环14，并将其用作卡止部。
并且，在杆部2的一端部的外周面上以规定的轴向长度形成梯形螺纹而成的外螺纹部2c、和在螺母构件36的内周面上形成的内螺纹部36c相螺合，通过上述螺母构件36和杆部2构成直线运动机构3c。此外，为了防止杆部2的脱落，在外螺纹部2c的顶端上拧上螺母2d。杆部2如上述那样被支撑，因此能够施加于杆部2的轴向的负载经由螺母构件36、轴承37、支架34以及弹性挡环14被筒体10以及连接盖11吸收。
另一方面，如图3所示，作为控制器4，在壳体1b内容置有构成电子控制装置(未图示)的电子电路板40和构成位移检测装置5的磁铁座50。此外，位移检测装置5具有例如由电磁矢量传感器构成的位移传感器5a和例如由钕磁铁构成的永久磁铁5b，位移传感器5a支撑在电子电路板40上，永久磁铁5b保持在磁铁座50内。该磁铁座50具有用于检测杆部2在直线运动时的轴向位移的功能，并且具有阻止杆部2旋转的功能。
如图3以及图4所示，在杆部2的两侧面上形成有在轴向上较长的长槽(大致矩形的凹部)2r、2s，在一个长槽2r内配置有磁铁座50，从相反侧的长槽2s插入螺栓51，被固定在杆部2上。磁铁座50由合成树脂形成，如图3所示，具有用于容置永久磁铁5b的保持部52，在该保持部52的两端上延伸形成有一对脚部53、53，并且在两个脚部53、53之间嵌件成型有金属制成的螺母54。另一方面，如图4所示，在框体12的内部形成有支撑部12s，并形成有与杆部2的轴平行的一对立壁部12w、12w。并且，保持部52以保持在一对立壁部12w、12w之间的方式进行组装，螺栓51插入杆部2的贯通孔2h并与螺母54相螺合。结果，通过磁铁座50，杆部2被支撑为不能相对于框体12的立壁部12w、12w乃至壳体1旋转。
而且，在本实施方式的促动器3中，当通过电动马达3a驱动中空旋转轴20旋转时，通过行星齿轮机构30的减速机构3b对旋转输出进行减速之后驱动螺母构件36旋转，而且，通过直线运动机构3c将螺母构件36的旋转运动转换为杆部2的直线运动。由此，如上所述，驱动后车轴RA的支撑部RS和连杆LS之间进行伸缩，从而调整后轮的舵角。
在此，对上述齿圈33支撑在支架34上的支撑结构进行说明。首先，如图5所示，支架34呈带阶梯部的圆筒状，在侧壁(周壁)上形成有在轴向上开口且在内外周面上开口的切口状的槽34c、34c。此外，槽34c、34c也可以呈仅在内周面上开口(不在外周面上开口)的形状。
另一方面，齿圈33如图6至图8所示那样构成，该齿圈33与上述支架34嵌合而形成一体。如图8所示，在本实施方式的齿圈33的在径向上相向的位置上，一体形成有向径向外侧延伸的一对卡合部33e、33e。上述卡合部33e、33e的径向长度(高度)以及轴向长度均小于支架34的槽34c、34c的径向长度(高度)以及轴向长度。
如在图7中将齿圈33的一部分放大所示那样，在各卡合部33e的两个外侧面上形成有突起33f、33f。因此，在将齿圈33容置于支架34内时，如图8以及图9所示，一边将卡合部33e、33e的突起33f、33f按压于槽34c、34c的两个内侧面，一边使齿圈33嵌合在支架34上。结果，如图9以及图10所示，以齿圈33的径向端面以及轴向端面位于支架34的径向端面以及轴向端面的内侧的状态，将齿圈33保持在支架34上。并且，当组装行星齿轮32以及螺母构件36时，成为图9所示的状态，而且当安装轴承37以及杆部2等时，构成图10以及图11所示的子组件SA。
当对上述结构的促动器单元AU的制造方法进行说明时，首先，通过压入装置(未图示)将卷绕有线圈23的定子24压入筒体10内，并固定在图2所示的规定的位置上。另外，将马达盖25插入筒体10内，将弹性挡环14固定在筒体10内的环状槽10a内。另外，与此不同，在一体形成有太阳轮31的中空旋转轴20上压入轴承25b之后，压入用于保持永久磁铁22的树脂制成的按压构件22a，并且压入固定芯部21。然后，在芯部21内容置永久磁铁22，进而压入按压构件22b，由此形成子组件，在该子组件的状态下，永久磁铁22被磁化。
接着，将上述中空旋转轴20插入定子24的中空部内，轴承25b以与马达盖25的中空部嵌合的状态被保持。进而，将固定有磁极传感器6用的塑料磁体(plastic magnet)6b的支撑构件26压入中空旋转轴20的端部，在塑料磁体6b磁化之后，使框体12与筒体10的电动马达3a侧(图2的右侧)的开口接合，并通过螺栓结合。此外，在框体12的环状槽12a内压入有轴承12b的外轮，当在筒体10上接合框体12时，轴承12b的内轮与中空旋转轴20相嵌合。
另一方面，轴承37的内轮37a与螺母构件36嵌合，并通过垫圈37c保持，轴承37的外轮37b与支架34嵌合。接着，将齿圈33安装在支架34上，通过销部35将行星齿轮32支撑在螺母构件36上，由此成为图10所示的状态，卡止构件38卡止在销部35上。然后，在螺母构件36的内螺纹部36c上螺合杆部2的外螺纹部2c，在外螺纹部2c的顶端上拧上螺母2d，从而构成图10以及图11所示的子组件SA。
将上述子组件SA的杆部2插入图1至图3所示的中空旋转轴20内，使太阳轮31与行星齿轮32以及齿圈33相啮合，支架34的轴向端面被压入到与弹性挡环14的侧端面相抵接为止。接着，安装连接盖11，在筒体10上螺合锁止螺母13。由此，轴承37的外轮37b以及支架34牢固地夹持在弹性挡环14和连接盖11之间。此时，子组件SA的杆部2插入配设在框体12上的衬套2a以及衬套2b内，并且延伸至框体12的外部。
然后，在框体12内，在杆部2的长槽2r内配置磁铁座50，以保持部52保持在立壁部12w、12w之间的方式进行组装。而且，当螺栓51插入杆部2的贯通孔2h内并与螺母54螺合时，杆部2被支撑为不能相对于壳体1旋转。
而且，将安装有位移传感器5a的电子电路板40容置于框体12内，将位移传感器5a固定在与永久磁铁5b相向的位置上。并且，当在连接配线(未图示)之后，通过螺栓将盖体15以及盖体16经由密封构件的O型圈OR结合在框体12上时，框体12内成为液密空间(密封不漏液体的空间)。在如上述那样组装之后，在杆部2的顶端上连接球窝接头JL，安装橡胶防尘罩(rubber boots)BT。

Claims (8)

1.一种车辆的后轮转向装置，安装在用于支撑车辆的后轮的悬架机构上，用于使该后轮转向，其特征在于，
该后轮转向装置具有：
壳体，其通过第一连接构件以及第二连接构件与所述悬架机构相连接，
电动马达，其容置于该壳体内，
行星齿轮机构，其具有与该电动马达的输出轴相连接的太阳轮、以不能旋转的方式支撑在所述壳体内的齿圈、与该齿圈以及所述太阳轮相啮合的行星齿轮、与该行星齿轮相连接的行星架，用于对所述电动马达的输出进行减速，
直线运动机构，其具有螺母构件以及杆部，将所述螺母构件的旋转运动转换为所述杆部的直线运动，其中，所述螺母构件与该行星齿轮机构的所述行星齿轮相连接并构成所述行星架，所述杆部与该螺母构件相螺合且与所述第二连接构件相连接；
所述壳体具有：
筒体，其容置所述电动马达以及所述行星齿轮机构并且所述电动马达以及所述行星齿轮机构直列配置，在所述电动马达和所述行星齿轮机构之间的内表面上形成有卡止部，
连接盖，其具有所述第一连接构件，用于堵塞所述筒体的开口；
该后轮转向装置具有：
筒状保持构件，其以阻止构成所述行星齿轮机构的所述齿圈旋转的状态保持在所述筒体内，
轴承，其将所述螺母构件以能够旋转的方式支撑在该筒状保持构件上；
该轴承以及所述筒状保持构件夹持在所述筒体的卡止部和所述连接盖之间，所述筒状保持构件以不能旋转的方式保持在所述筒体上。
2.根据权利要求1所述的车辆的后轮转向装置，其特征在于，
所述齿圈具有向径向外侧延伸的卡合部，所述筒状保持构件具有在圆周方向上对所述卡合部进行卡止的卡止部。
3.根据权利要求2所述的车辆的后轮转向装置，其特征在于，
所述筒状保持构件的卡止部为用于容置所述齿圈的卡合部的槽。
4.根据权利要求3所述的车辆的后轮转向装置，其特征在于，
所述齿圈由合成树脂制成，在所述齿圈的卡合部的两个外侧面上形成有突起，在该突起与所述筒状保持构件的槽的两个内侧面抵接的状态下，将所述齿圈保持在所述筒状保持构件上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆的后轮转向装置，其特征在于，
所述筒体的卡止部为形成在所述筒体的内表面上的阶梯部。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆的后轮转向装置，其特征在于，
所述筒体的卡止部由固定在所述筒体的内表面上的弹性挡环构成。
7.根据权利要求5所述的车辆的后轮转向装置，其特征在于，
通过环状的锁止螺母使所述筒体和所述连接盖进行紧固连接。
8.根据权利要求6所述的车辆的后轮转向装置，其特征在于，
通过环状的锁止螺母使所述筒体和所述连接盖进行紧固连接。
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