CN104210534A - 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后轮转向的车辆的后轮转向装置，不需要防水连接器而恰当且容易地将电力线以及信号线连接在控制器上。该后轮转向装置具有：框体(12)，以围绕从筒体(10)延伸的杆部(2)的方式配置，并固定在筒体上，该框体具有与杆部平行的至少一个开口部，盖体(15)，以对该开口部进行密闭的方式进行接合。在容置于框体内并驱动控制电动马达的控制器(4)上，在框体内电连接有电力线(80a、80b)以及3条信号线(90)，并且电力线(80a、80b)以及3条信号线(90)由热收缩管(100)保持，并液密地支撑在筒体的连接孔(H)内。

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车辆的后轮转向装置。
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”。另外，用于支撑车辆的后轮的悬架机构也存在各种方式，安装在该悬架机构上的后轮转向装置也多种多样。例如，下面的专利文献2所记载的装置，与专利文献1所记载的装置相比，不仅基本结构不同，而且还具有用于将驱动力从电动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一起支撑在模块壳体内。并且，还提及了用于控制上述结构的控制单元。
专利文献1：日本专利第5098242号公报
专利文献2：日本特表2012ー511465号公报
在上述专利文献2所记载的装置中，电动马达、传动装置以及中断装置支撑在模块壳体上，因此不仅难以组装，而且要求壳体具有高强度，因此难以实现小型化。另外，在专利文献2中，在第0045段中记载了“形成控制单元20的电路板的一部分的电气接口65”，而且记载了“与从制动控制单元或者车辆的CAN的母线延长的送出电缆32连接的外部电气接口2”，并从专利文献2的图7的公开明确得知，外部电气接口2以与盖2接合的状态连接在控制单元20上。因此，需要在模块壳体和盖之间形成防水接合结构，并且在盖和外部电气接口之间也形成防水接合结构，而且，在接合电缆时需要防水连接器。另一方面，虽然未在专利文献1中明确，但是用于驱动控制马达等的控制器(控制单元)一般配设在箱体内来安装在所述壳体内，因此在箱体和壳体之间形成防水接合结构，在接合包括电力线以及信号线的电缆时采用防水连接器。无论在哪种装置中，都需要大型且价格高的防水连接器，因此与壳体等的防水结构一起成为成本上升的主要原因。
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车辆的后轮转向装置，能够不需要防水连接器而恰当且容易地将电力线以及信号线连接在控制器上。
为了达到上述目的，本发明为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，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，其容置于构成该壳体的筒体内，减速机构，其容置于所述筒体内，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，所述螺母构件与该减速机构相连接来进行旋转，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；框体，其构成所述壳体，以围绕从所述筒体延伸出的所述杆部的方式配置，并固定在所述筒体上，该框体具有与所述杆部平行地开口的至少一个开口部，并且具有与该开口部不同的连通孔，盖体，其以对该框体的开口部进行密闭的方式进行接合，控制器，其容置于所述框体内，驱动控制所述电动马达，电力线以及信号线，在所述框体内与该控制器进行电连接，热收缩管，其围绕保持该电力线以及信号线；所述电力线以及信号线通过该热收缩管液密地支撑在所述框体的连通孔内。
除了上述内容之外，可在所述热收缩管、所述电力线以及信号线之间填充有粘接剂。而且，可具有支撑托架，该支撑托架容置所述电力线以及信号线，并液密地接合在所述框体的连通孔的周围；以围绕所述电力线以及信号线从该支撑托架向外部导出的部分的方式安装有所述热收缩管。
在上述后轮转向装置中，所述控制器可具有：电子电路板，其安装有用于驱动控制所述电动马达的多个元件，支撑基板，其以规定的间隙支撑该电子电路板，并且固定在所述框体上；所述电力线以及信号线在所述框体内接合在所述电子电路板上。
本发明如上述那样构成，因此起到如下效果。即，在本发明的后轮转向装置中，具有：电动马达，其容置于筒体内，减速机构，其容置于筒体内，对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，将螺母构件的旋转运动转换为杆部的直线运动，其中，所述螺母构件与该减速机构相连接并进行旋转，所述杆部与该螺母构件相螺合且与第二连接构件相连接；框体，其以围绕从筒体延伸的杆部的方式配置，并固定在筒体上，该框体具有与杆部平行地开口的至少一个开口部，并且具有与该开口部不同的连通孔，盖体，其以对该框体的开口部进行密闭的方式进行接合，控制器，其容置于框体内，驱动控制电动马达，电力线以及信号线，在框体内与该控制器进行电连接，热收缩管，其围绕保持电力线以及信号线；电力线以及信号线通过热收缩管液密地支撑在框体的连通孔内，因此不仅能够在壳体内恰当且容易地容置控制器，而且不需要以前的防水连接器而形成可靠的防水结构。
尤其，若在热收缩管与电力线以及信号线之间填充粘接剂，则能够形成更可靠的防水结构。而且，若采用如下结构，即，具有支撑托架，该支撑托架容置电力线以及信号线，并液密地接合在框体的连通孔的周围；以围绕电力线以及信号线从支撑托架向外部导出的部分的方式安装有热收缩管，则能够将电力线以及信号线容易且可靠地支撑在框体的连通孔内，使组装到框体上的动作变得更容易。
在上述后轮转向装置中，若采用如下结构，即，控制器具有：电子电路板，其安装有用于驱动控制电动马达的多个元件，支撑基板，其以规定的间隙支撑该电子电路板，并且固定在框体上；电力线以及信号线在框体内接合在电子电路板上，则能够在恰当地支撑在支撑基板上的电子电路板上容易且可靠地连接电力线以及信号线。
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是将本发明的一个实施方式的控制器部分的盖体剖切示出的俯视图。
图6是示出本发明的一个实施方式的支撑托架以及热收缩管的安装部的局部剖视图。
图7是本发明的一个实施方式的支撑托架的俯视图。
图8是本发明的一个实施方式的支撑托架的剖视图。
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：移位检测装置
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
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
60：支撑基板
80a、80b：电力线
90：信号线
100：热收缩管
110：支撑托架
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，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(与杆部2平行地开口，也即开口平面与杆部2平行)的上下开口部12x、12y上经由作为密封构件的O型圈(以OR表示)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以相对于壳体1能够沿着轴向移动(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，而对于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(snap ring)14，在该弹性挡环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。
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的内周面形成上的内螺纹部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。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。此外，在电子电路板40上安装有用于驱动控制电动马达3a的多个元件(省略图示)，如图4所示，电子电路板40以规定的间隙支撑在支撑基板60上，并且支撑基板60通过螺钉固定在框体12上。
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。此外，在图4中，仅示出安装有电子电路板40的盖体16侧的空间，省略了盖体15侧的空间内的结构。
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。
图5是为了明确构成壳体1b的框体12内(在图4中省略)的盖体15侧的空间内的结构而剖切盖体15的中央部而得到的图，在构成控制器4的电子电路板40上电连接有电力线80a、80b以及3条信号线(代表性地用90表示)。具体地说，分别设置在电力线80a、80b的前端上的连接端子81a、81b通过螺钉S直接连接在电子电路板40上，3条信号线90通过连接器91连接在电子电路板40上。在该情况下，如上所述电子电路板40以规定的间隙支撑在支撑基板60上，该支撑基板60通过螺钉固定在框体12上，因此能够使电力线80a、80b以及3条信号线90容易且可靠地连接。如下面说明，不需使上述连接器91具有防水结构，因此采用小型且低廉的连接器。另一方面，在框体12上形成有与开口部12x、12y不同的、在图5中用虚线表示的连通孔H，通过该连通孔H向外部导出电力线80a、80b以及3条信号线90。此外，电力线以及信号线的个数并不限定于此，可以是一条也可以是多条。
如图5以及图6所示，本实施方式的电力线80a、80b以及3条信号线90插入支撑托架110的连通管111至113(如图7以及图8所示)以及热收缩管100。此外，虽然省略图示，但是在热收缩管100内提供有具有热熔化性的粘接剂，该粘接剂填充在热收缩管100与电力线80a、80b以及3条信号线90之间。支撑托架110由合成树脂制制成，如图7以及图8所示，在该支撑托架110上一体形成有连通管111至113，并且一体形成有安装用的衬套115、116。向连通管111、112分别插入电力线80a、80b，向连通管113集中插入3条信号线90。
并且，在向电力线80a、80b以及3条信号线90各自的周围提供具有热熔化性的粘接剂或者向热收缩管100内提供具有热熔化性的粘接剂之后，以围绕电力线80a、80b以及3条信号线90从各连通管111至113向外部导出的部分的方式覆盖有热收缩管100，对热收缩管100(以及粘接剂)进行加热。通过该加热，热收缩管100进行收缩来紧贴在电力线80a、80b以及3条信号线90上，并且熔化的粘接剂无间隙地填充在各部之间，从而形成密封状态。在对该热收缩管100进行加热处理之后，如图6所示，通过密封构件的O型圈OR将支撑托架110安装在框体12上，螺栓B插入衬套115、116来固定在框体12上。而且，电力线80a、80b以及3条信号线90液密(密封不漏液体)地支撑在框体12的连通孔H上。在框体12的开口部12x、12y上通过O型圈OR接合有盖体15、16，框体12的空间被密闭，因此，不必在电力线80a、80b以及3条信号线90的顶端侧与电子电路板40相连接的连接部(图5)上设置防水连接器。
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，将卡止构件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，从而构成子组件。
将上述子组件的杆部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，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，将安装有移位传感器5a的电子电路板40以及用于支撑该电子电路板40的支撑基板60容置于框体12内，将移位传感器5a固定在与永久磁铁5b相向的位置上。另外，电力线80a、80b以及3条信号线90插入支撑托架110以及热收缩管100，并且在进行加热处理之后，支撑托架110通过O型圈OR接合在框体12上，并且电力线80a、80b以及3条信号线90连接在电子电路板40上。并且，在盖体15以及盖体16通过密封构件的O型圈OR接合在框体12上时，框体12内形成密闭空间。而且，通过热收缩管100和O型圈OR维持液密状态(密封不漏液体的状态)，使框体12内的防水功能可靠。在上述那样进行安装之后，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 (5)

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，其容置于构成该壳体的筒体内，
减速机构，其容置于所述筒体内，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，所述螺母构件与该减速机构相连接来进行旋转，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；
框体，其构成所述壳体，以围绕从所述筒体延伸出的所述杆部的方式配置，并固定在所述筒体上，该框体具有与所述杆部平行地开口的至少一个开口部，并且具有与该开口部不同的连通孔，
盖体，其以对该框体的开口部进行密闭的方式与该框体接合，
控制器，其容置于所述框体内，驱动控制所述电动马达，
电力线以及信号线，在所述框体内与该控制器进行电连接，
热收缩管，其围绕保持该电力线以及信号线；
所述电力线以及信号线通过该热收缩管液密地支撑在所述框体的连通孔内。
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，
在所述热收缩管、所述电力线以及信号线之间填充有粘接剂。
3.根据权利要求1所述的车辆的后轮转向装置，其特征在于，
具有支撑托架，该支撑托架容置所述电力线以及信号线，并液密地接合在所述框体的连通孔的周围，
以围绕所述电力线以及信号线从该支撑托架向外部导出的部分的方式安装有所述热收缩管。
4.根据权利要求2所述的车辆的后轮转向装置，其特征在于，
具有支撑托架，该支撑托架容置所述电力线以及信号线，并液密地接合在所述框体的连通孔的周围，
以围绕所述电力线以及信号线从该支撑托架向外部导出的部分的方式安装有所述热收缩管。
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，
所述控制器具有：
电子电路板，其安装有用于驱动控制所述电动马达的多个元件，
支撑基板，其以规定的间隙支撑该电子电路板，并且固定在所述框体上；
所述电力线以及信号线在所述框体内接合在所述电子电路板上。
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