CN105393023A - 旋转直动转换装置、转向装置 - Google Patents

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Abstract

该旋转直动转换装置(10)具备：形成有小齿轮(22)的小齿轮轴(20)、形成有与小齿轮(22)啮合的齿条(32)以及沿着长边方向的支承面(31)的齿条杆(30)、以及以能够沿着支承面(31)移动的方式支承齿条杆(30)的支承部(40)。支承部(40)抑制齿条杆(30)朝向与形成有齿条(32)的面(30a)垂直的方向X的移动。

Description

旋转直动转换装置、转向装置
技术领域
本发明涉及一种旋转直动转换装置、转向装置。
本申请基于2014年2月25日在日本申请的日本特愿2014-034731号以及2013年7月22日在日本申请的日本特愿2013-151794号而要求优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
在任意地改变车辆的行进方向的转向装置中使用了齿条小齿轮装置。
齿条小齿轮装置具备形成有小齿轮的小齿轮轴以及形成有与小齿轮啮合的齿条的齿条杆。齿条小齿轮装置通过小齿轮与齿条的作用而将小齿轮轴的旋转运动转换为齿条杆的直线运动(直动)。
当使方向盘旋转时，经由转向轴而使小齿轮轴旋转。与小齿轮轴的旋转相应地，齿条杆在车辆宽度方向上往复移动，经由连杆构件而改变轮胎(车轮)的朝向(行进方向)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3074339号公报
发明内容
发明要解决的课题
当轮胎行驶于路面的凹凸上时，齿条杆例如受到较强的压曲负载。因此，为了提高齿条杆的弯曲强度，通过将齿条杆形成为圆筒形等而加大齿条杆的厚度，从而提高剖面惯性矩。
但是，齿条杆变粗，并且覆盖齿条杆的齿条罩也大型化，存在导致装置的重量化的可能性。
小齿轮轴与齿条杆倾斜地相交，因此将小齿轮形成为斜齿轮。因此，小齿轮与齿条的啮合为点接触，在小齿轮与齿条的啮合部分集中有较大的应力。因此，为了提高齿条的强度，采用了增大齿条的齿宽等对策。
但是，当增大齿条的齿宽时，齿条杆的宽度增大，存在导致装置的重量化的可能性。
另外，小齿轮与齿条的啮合为点接触或者啮合范围非常窄，因此产生于齿条杆的压曲负载的变动容易经由小齿轮轴向方向盘传递。因此，对于驾驶员而言，存在方向盘的触感变差的可能性。
本发明提供一种能够实现齿条杆的轻量化的旋转直动转换装置。
本发明提供一种能够使行驶时传递至方向盘的触感平稳的转向装置。
用于解决课题的手段
根据本发明的第一方式，旋转直动转换装置具备：小齿轮轴，其形成有小齿轮；齿条杆，其形成有与所述小齿轮啮合的齿条以及沿着长边方向的支承面；以及支承部，其以能够沿所述支承面移动的方式支承所述齿条杆。
根据本发明的第二方式，以第一方式的旋转直动转换装置为基础，所述支承部抑制所述齿条杆朝向与形成有所述齿条的面垂直的方向的相对移动。
根据本发明的第三方式，以第一方式或者第二方式的旋转直动转换装置为基础，所述旋转直动转换装置具备多个滚动体，所述多个滚动体配置在所述支承部与所述齿条杆之间，且在所述支承面上滚行。
根据本发明的第四方式，以第一方式至第三方式中的任一个方式的旋转直动转换装置为基础，所述小齿轮以及所述齿条分别形成为直齿轮，所述齿条的齿宽方向与所述齿条杆的宽度方向交叉，所述齿条的节面在所述齿条杆的厚度方向上倾斜。
根据本发明的第五方式，以第一方式至第四方式中的任一个方式的旋转直动转换装置为基础，所述旋转直动转换装置具备：第二齿条，其形成于所述齿条杆；第二小齿轮，其与所述第二齿条啮合；以及旋转驱动装置，其使所述第二小齿轮旋转。
根据本发明的第六方式，以第一方式至第四方式中的任一个方式的旋转直动转换装置为基础，所述旋转直动转换装置具备：螺旋状的滚珠丝杠槽，其形成于所述齿条杆；滚珠螺母，其卡合于所述滚珠丝杠槽；以及旋转驱动装置，其使所述滚珠螺母旋转。
根据本发明的第七方式，以第一方式至第六方式中的任一个方式的旋转直动转换装置为基础，所述旋转直动转换装置具备：齿条罩，其覆盖所述齿条杆的外周侧；倾斜部，其设置于所述齿条罩，且以朝向所述齿条杆并且接近所述齿条杆的方式倾斜；以及按压部，其在所述齿条杆的长边方向上将所述支承部向所述倾斜部按压。
根据本发明的第八方式，以第七方式的旋转直动转换装置为基础，所述按压部具有第二倾斜部，该第二倾斜部以与所述齿条杆对置并且接近所述齿条杆的方式倾斜，在所述齿条杆的长边方向上，所述支承部夹在所述倾斜部与所述第二倾斜部之间。
根据本发明的第九方式，以第一方式至第八方式中的任一个方式的旋转直动转换装置为基础，所述支承部具备多个凸轮构件，所述多个凸轮构件在所述齿条杆的长边方向上隔开间隔地配置，并且以能够在所述齿条杆的长边方向上旋转的方式与所述支承面接触。
根据本发明的第十方式，转向装置具备：转向轴，其与方向盘连结；连杆构件，其与车轮连结；以及第一方式至第九方式中的任一个方式的旋转直动转换装置，其将所述转向轴的旋转转换为直线运动而使所述连杆构件进行直线运动。
根据本发明的第十一方式，转向装置具备：转向轴，其与方向盘连结；连杆构件，其与车轮连结；小齿轮轴，其与所述转向轴连结并且形成有小齿轮；齿条杆，其形成有与所述小齿轮啮合的齿条并且与所述连杆构件连结，所述齿条杆通过支承部被支承为能够沿长边方向移动而构成直线引导机构。
发明效果
根据上述的旋转直动转换装置、转向装置，能够实现齿条杆的轻量化。因此，能够有助于车辆的轻量化。
根据上述的旋转直动转换装置、转向装置，能够使行驶时传递至方向盘的触感平稳。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的转向装置1的立体图。
图2A是表示本发明的第一实施方式的齿条小齿轮装置10的立体图，是包括齿条罩15的图。
图2B是表示本发明的第一实施方式的齿条小齿轮装置10的立体图，是省略了齿条罩15的图。
图3是表示齿条小齿轮装置10的放大立体图。
图4是齿条小齿轮装置10的主视图。
图5A是齿条小齿轮装置10的侧视图，是齿条小齿轮装置10。
图5B是齿条小齿轮装置10的侧视图，示出支承块40。
图6是表示齿条杆30以及支承块40的详细结构的立体局部剖视图。
图7是表示齿条杆30的变形状态的模拟图。
图8是表示本发明的第二实施方式的转向装置1的立体图。
图9是表示本发明的第二实施方式的转向装置1的俯视结构图。
图10是表示本发明的第三实施方式的转向装置1的立体图。
图11是表示本发明的第三实施方式的转向装置1的俯视结构图。
图12是表示本发明的第四实施方式的转向装置1的立体图。
图13是表示本发明的第四实施方式的转向装置1的分解立体图。
图14是表示本发明的第四实施方式的转向装置1的主要部分的俯视局部剖视图。
图15是表示本发明的第四实施方式的一变形例的转向装置1的主要部分的立体图。
图16是表示本发明的第五实施方式的转向装置1的立体图。
图17是表示本发明的第五实施方式的转向装置1的俯视图。
图18示出对本发明的第五实施方式的转向装置1(斜齿)与比较例的市售转向装置的方向盘旋转力矩进行比较的实验结果。
图19示出对本发明的第一～第四实施方式的转向装置1(直齿)与比较例的市售转向装置的方向盘旋转力矩进行比较的实验结果。
图20是表示本发明的第六实施方式的转向装置1的立体图。
图21是表示本发明的第六实施方式的一变形例的转向装置1的主要部分的侧视图。
图22是表示本发明的第六实施方式的一变形例的转向装置1的主要部分的侧视图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式的转向装置1的立体图。
图2A以及图2B是表示本发明的第一实施方式的齿条小齿轮装置10的立体图，图2A是包括齿条罩15的图，图2B是省略齿条罩15的图。
将车辆A的前后方向设为X方向，将宽度方向(左右方向)设为Y方向，将上下方向设为Z方向。
将X方向的前方侧设为+X方向，将后方侧设为-X方向。
将Y方向的从前方观察车辆A时的右方侧设为+Y方向，将左方侧设为-Y方向。
将Z方向的上方侧设为+Z方向，将下方侧设为-Z方向。
转向装置1是任意地改变车辆A的行进方向的装置，与作为前轮的一对轮胎(车轮)T连结。
转向装置1具备转向轴3、连杆构件5以及齿条小齿轮装置10等。
转向轴3是也被称为转向柱的构件，在上端连接有方向盘S。转向轴3的下端与齿条小齿轮装置10(小齿轮轴20)连结。
连杆构件5具备拉杆6以及转向节臂7等。拉杆6的内端与齿条小齿轮装置10(齿条杆30)连结。拉杆6的外端能够摆动地与转向节臂7的内端连结。转向节臂7的外端与轮胎T连结。
齿条小齿轮装置(旋转直动转换装置)10将转向轴3的旋转运动转换为直线运动(直动)，使连杆构件5(拉杆6)往复移动。
齿条小齿轮装置10具备小齿轮轴20、齿条杆30以及支承块40等。
小齿轮轴20与齿条杆30构成齿条小齿轮机构(旋转直动转换机构)。齿条杆30与支承块40构成线性引导机构(直动引导机构)。
齿条小齿轮装置10还具备覆盖齿条杆30的外周侧的齿条罩15、将齿条小齿轮装置10装配于车辆A的齿条罩安装件16等。齿条罩安装件16固定于齿条罩15的多个部位。
图3是表示齿条小齿轮装置10的放大立体图。
图4是齿条小齿轮装置10的主视图。
图5A以及图5B是齿条小齿轮装置10的侧视图，图5A表示齿条小齿轮装置10，图5B表示支承块40。
小齿轮轴20是沿上下方向以及前后方向延伸的圆柱形的构件。小齿轮轴20的上端与转向轴3连结。在小齿轮轴20的下端部的外周面形成有小齿轮22。
小齿轮22是直齿轮。小齿轮22相对于小齿轮轴20的旋转轴20p平行地形成。
小齿轮22的齿宽22h形成为比后述的齿条32的齿宽32h长。
小齿轮轴20(小齿轮22)的尺寸、材质、热处理等能够任意地设定。小齿轮22的齿数、尺寸、精度等能够任意地设定。
齿条杆30是沿宽度方向延伸的四棱柱形的构件。在齿条杆30的中央靠左侧的位置形成有齿条32。齿条杆30的两端与拉杆6连结。
齿条杆30是沿左右方向延伸的构件，与左右方向垂直的剖面形成为大致矩形。齿条杆30的两端与拉杆6连结。
在齿条杆30的外周面30s中的、朝向前方(+X方向)的正面30a的一部分形成有齿条32。齿条32形成在齿条杆30的中央靠左侧的区域(车辆A为右侧方向盘类型的情况)。
齿条32是直齿轮，沿着齿条杆30的长边方向(Y方向)排列有多个齿。齿条32与小齿轮轴20的小齿轮22啮合。
齿条32的齿宽32h的方向以规定的角度与齿条杆30的宽度方向(Z方向)交叉。并且，齿条32的节面32f以规定的角度02与齿条杆30的正面30a交叉。换言之，节面32f在齿条杆30的厚度方向(X方向)上倾斜。
如图4、图5A以及图5B所示，齿条小齿轮装置10配置为小齿轮轴20与齿条杆30在XZ平面以及YZ平面上分别倾斜地交叉。因此，齿条32形成为，齿宽方向以规定的角度θ1与Z方向交叉，节面32f在X方向上以规定的角度02倾斜。
齿条杆30(齿条32)的尺寸、材质、热处理等能够任意地设定。齿条32的齿数、尺寸、精度等能够与小齿轮22相同任意地设定。
支承块40例如能够使用线性引导件，配置在齿条杆30的后方侧(-X方向)，将齿条杆30支承为能够沿左右方向(Y方向)移动。支承块40抑制齿条杆30的前后方向(X方向)的相对移动(位移)。支承块40还抑制齿条杆30的上下方向(Z方向)、绕X方向、绕Y方向、绕Z方向的移动、旋转(位移、摆动)。
在支承块40的内部收容有多个滚珠50。通过在齿条杆30与支承块40之间夹装有多个滚珠50，从而齿条杆30能够相对于支承块40顺畅地往复移动。
图6是表示齿条杆30以及支承块40的详细结构的立体局部剖视图。
在齿条杆30的外周面30s中的、朝向上下方向(Z方向)的一对侧面30b上，分别形成有沿长边方向(Y方向)的滚珠滚行槽31。滚珠滚行槽31是供多个滚珠50滚动的部位(面)。
滚珠滚行槽(支承面)31不仅形成在齿条杆30的侧面30b，还形成在齿条杆30的背面30c。在齿条杆30上设置有四个滚珠滚行槽31。
滚珠滚行槽31的剖面形状为由比滚珠50的半径稍大的单一的圆弧构成的圆弧槽形状或者由两个圆弧构成的尖拱槽形状。
支承块(支承部)40具备形成为横跨齿条杆30的鞍形状的主体41和装配于主体41的长边方向的两端面的盖体48。
在支承块40上形成有与齿条杆30的滚珠滚行槽31对置的负载滚珠滚行槽44。在支承块40上形成有包括负载滚珠滚行槽44的无限循环路42。在支承块40上形成有四个无限循环路42。
无限循环路42由负载滚珠滚行路43、滚珠返回路45以及一对方向转换路46构成。
负载滚珠滚行路43由负载滚珠滚行槽44与滚珠滚行槽31形成。
滚珠返回路45相对于负载滚珠滚行槽44平行地延伸。方向转换路46形成为连接负载滚珠滚行路43与滚珠返回路45的U字状。方向转换路46形成于盖体48。
在无限循环路42中收容、排列有多个滚珠50。
当使齿条杆30相对于支承块40移动时，夹装于齿条杆30的滚珠滚行槽31与支承块40的负载滚珠滚行槽44之间(负载滚珠滚行路43)的多个滚珠50滚动运动。
多个滚珠(滚动体)50滚动至负载滚珠滚行路43的一端，被导入至方向转换路46。并且，多个滚珠50在经由滚珠返回路45以及方向转换路46后，返回负载滚珠滚行路43。
通过在齿条杆30与支承块40之间夹装多个滚珠50，从而减小在相对于支承块40使齿条杆30沿长边方向移动时的阻力。
在齿条杆30的背面30c形成有滚珠滚行槽31，通过支承块40支承，而抑制齿条杆30的X方向上的移动(位移)。换言之，齿条杆30的X方向上的外观方面的刚性比以往提高。
支承块40还抑制齿条杆30的上下方向(Z方向)、绕X方向、绕Y方向、绕Z方向的移动、旋转(位移、摆动)。齿条杆30的Z方向、绕X方向、绕Y方向、绕Z方向的外观方面的刚性提高。
转向装置1如下所示那样进行作用。
当使方向盘S旋转时，经由转向轴3而使小齿轮轴20旋转。
由于小齿轮轴20的小齿轮22与齿条杆30的齿条32啮合，因此与小齿轮轴20的旋转相应地，齿条杆30在车辆A的宽度方向上往复移动。小齿轮轴20的旋转转换为齿条杆30的直线运动(直动)。
齿条杆30的往复移动向与齿条杆30的两端连结的连杆构件5传递。拉杆6通过齿条杆30在车辆A的宽度方向被推拉(往复移动)。转向节臂7与该推拉连动地绕垂直轴7p摆动。因此，与转向节臂7连结的轮胎T也绕转向节臂7的垂直轴7p摆动。
这样，轮胎T的朝向(行进方向)变更(参照图1)。
当轮胎T行驶于路面的凹凸上时，轮胎T的朝向瞬间变动，因此在齿条杆30上例如施加有较强的压曲负载，欲使齿条杆30变形。
因此，齿条杆30对于较强的压曲负载也必需确保足够的强度。
图7是表示齿条杆30的变形状态的模拟图。颜色的深浅表示应力的强弱。深色表示较强的应力。
轮胎T绕转向节臂7的垂直轴7p摆动，因此例如施加于齿条杆30的压曲负载在水平面(XY平面)上进行作用。因此，齿条杆30在受到压曲负载时，容易在水平面(XY平面)上挠曲，在垂直面(YZ平面)上不易挠曲。
因此，需要提高齿条杆30的水平面(XY平面)上的弯曲刚性。
如图7所示，齿条杆30的长边方向(Y方向)中的、形成有齿条32的区域附近容易大幅挠曲。因此，齿条杆30需要提高包括形成有齿条32的区域在内的区域的弯曲刚性。
转向装置1在齿条杆30的后方(-X方向)配置有支承齿条杆30的支承块40。支承块40将齿条杆30支承为能够沿左右方向(Y方向)顺畅地移动。于此同时，支承块40还抑制齿条杆30的前后方向(X方向)的移动(位移)。因此，齿条杆30的X方向上的外观方面的刚性提高。
支承块40还抑制齿条杆30的上下方向(Z方向)、绕X方向、绕Y方向、绕Z方向的移动、旋转(位移、摆动)。
并且，支承块40支承齿条杆30的长边方向(Y方向)中的、包括形成有齿条32的区域在内的区域。在齿条杆30沿左右方向往复移动时，支承块40有时支承形成有齿条32的区域。因此，即使在齿条杆30沿左右方向往复移动时，也始终被支承块40支承，几乎不会挠曲。
因此，齿条杆30与以往相比，在厚度方向(X方向)上小型化、轻量化。
另外，转向装置1的小齿轮22是直齿轮，与齿条32线接触。因此，即使减小齿条32的齿宽，也能够确保齿条32的强度。
因此，齿条杆30与以往相比能够在齿宽方向(Z方向)上小型化、轻量化。
齿条32的齿宽方向与齿条杆30的宽度方向交叉，齿条32的节面32f在齿条杆30的厚度方向上倾斜。并且，小齿轮22与齿条32均为直齿轮，因此，平行且线接触或者面接触地啮合，啮合的范围与以往相比增大。因此，在小齿轮22旋转而使齿条32移动时，小齿轮22相对于齿条32一边沿齿宽方向滑动一边啮合。在小齿轮22相对于齿条32滑动时产生摩擦。
因此，即便例如施加于齿条杆30的压曲负载等变动，也通过小齿轮22与齿条32的摩擦而使该负载衰减。因此，压曲负载等的变动不易经由小齿轮轴20向方向盘S传递。因此，对于驾驶员而言，方向盘S的触感良好。
(第二实施方式)
接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。在以下的说明中，对与上述的实施方式相同或者等同的构成部分标注相同的附图标记，简化或省略其说明。
图8是表示本发明的第二实施方式的转向装置1的立体图。图9是表示本发明的第二实施方式的转向装置1的俯视结构图。需要说明的是，在图8以及图9中，省略齿条罩15等。
第二实施方式的转向装置1的齿条小齿轮装置10的结构与上述实施方式不同。
第二实施方式的齿条小齿轮装置10具备第二齿条60、第二小齿轮61、以及旋转驱动装置62等。
如图8所示，第二齿条60与齿条32均形成于齿条杆30。第二齿条60形成在齿条杆30的外周面30s中的、朝向前方(+X方向)的正面30a的一部分。第二齿条60形成在齿条杆30的中央靠右侧的区域(车辆A为右侧方向盘类型的情况)。第二齿条60例如为直齿轮，沿齿条杆30的长边方向(Y方向)排列有多个齿。第二齿条60的齿数、尺寸、精度等能够任意地设定。
第二小齿轮61与第二齿条60啮合。第二小齿轮61为直齿轮。第二小齿轮61的齿宽形成为比第二齿条60的齿宽长。第二小齿轮61的齿数、尺寸、精度等能够任意地设定。
旋转驱动装置62使第二小齿轮61旋转。如图9所示，旋转驱动装置62具备转矩传感器63、电动机装置64以及减速器65等。转矩传感器63检测施加于小齿轮轴20的转矩。电动机装置64具备与转矩传感器63电连接的控制单元和在控制单元的控制下进行驱动的电动机等。减速器65具备与电动机的旋转轴连接的蜗杆和与第二小齿轮61连接并且与蜗杆啮合的蜗轮等。
在旋转驱动装置62中，在伴随于转向操作而产生的小齿轮轴20的转矩输入至转矩传感器63时，电动机装置64的控制单元生成与检测到的转矩相应的驱动信号，并驱动电动机。当驱动电动机时，经由减速器65而使第二小齿轮61旋转，形成有与第二小齿轮61啮合的第二齿条60的齿条杆30沿长边方向移动，从而辅助转向操作。需要说明的是，旋转驱动装置62在输入至转矩传感器63的转矩为零时，使电动机停止，但主要在输入有转矩的期间持续进行由电动机实施的辅助动作。
如上所述，在第二实施方式中，采用具有形成于齿条杆30的第二齿条60、与第二齿条60啮合的第二小齿轮61、以及使第二小齿轮旋转的旋转驱动装置62的结构。根据该结构，在第二小齿轮61旋转时，支承块40能够承受施加于齿条杆30的负载。支承块40能够在长边方向的规定范围内支承齿条杆30，并限制齿条杆30，因此即使施加有该负载，也以适当的状态维持小齿轮22与齿条32的啮合。因此，根据第二实施方式，能够抑制小齿轮22与齿条32之间的打齿声、振动的产生，并且能够实现理想的电动机辅助控制。
(第三实施方式)
接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。在以下的说明中，对与上述的实施方式相同或者等同的构成部分标注相同的附图标记，并简化省略其说明。
图10是表示本发明的第三实施方式的转向装置1的立体图。图11是表示本发明的第三实施方式的转向装置1的俯视结构图。需要说明的是，在图10以及图11中，省略齿条罩15等。
第三实施方式的转向装置1的齿条小齿轮装置10的结构与上述实施方式不同。
第三实施方式的齿条小齿轮装置10具备滚珠丝杠槽70、滚珠螺母71、以及旋转驱动装置72等。
如图10所示，滚珠丝杠槽70与齿条32均形成于齿条杆30。滚珠丝杠槽70呈螺旋状地形成于齿条杆30的外周面30s。第三实施方式的齿条杆30的形成有滚珠丝杠槽70的区域的剖面形成为大致圆形。滚珠丝杠槽70形成在齿条杆30的中央靠右侧的区域(车辆A为右侧方向盘类型的情况)。滚珠丝杠槽70的间距、尺寸、精度等能够任意地设定。
滚珠螺母71与滚珠丝杠槽70卡合。滚珠螺母71与滚珠丝杠槽70卡合，从而通过在滚珠螺母71的内侧形成的滚珠负载滚动槽(未图示)与滚珠丝杠槽70对置而形成滚珠负载滚行路，使多个滚珠在滚珠负载滚行路中滚动。滚珠螺母71具有用于使在滚珠负载滚动槽中滚动后的滚珠再次向滚珠负载滚动槽循环的滚珠循环路(未图示)，随着与齿条杆30的相对旋转，滚珠从滚珠循环路向滚珠负载滚行路进行无限循环。滚珠螺母71的滚珠负载滚动槽等的间距、尺寸、精度等能够任意地设定。
旋转驱动装置72使滚珠螺母71旋转。如图11所示，旋转驱动装置72具备转矩传感器73、电动机装置74、以及皮带轮机构75等。转矩传感器73检测施加于小齿轮轴20的转矩。电动机装置74具备与转矩传感器73电连接的控制单元、以及在控制单元的控制下进行驱动的电动机等。皮带轮机构75具备分别固定于电动机的旋转轴与滚珠螺母71的带轮(未图示)、以及架设在带轮之间的带等。
在旋转驱动装置72中，在伴随于转向操作而产生的小齿轮轴20的转矩输入至转矩传感器73时，电动机装置74的控制单元生成与检测到的转矩相应的驱动信号，并驱动电动机。当驱动电动机时，经由皮带轮机构75而使滚珠螺母71旋转，形成有与滚珠螺母71卡合的滚珠丝杠槽70的齿条杆30沿长边方向移动，从而辅助转向操作。需要说明的是，旋转驱动装置72在输入至转矩传感器73的转矩为零时，使电动机停止，但主要在输入有转矩的期间持续进行由电动机实施的辅助动作。
如上所述，在第三实施方式中，采用具备形成于齿条杆30的螺旋状的滚珠丝杠槽70、与滚珠丝杠槽70卡合的滚珠螺母71、以及使滚珠螺母71旋转的旋转驱动装置72的结构。根据该机构，在滚珠螺母71旋转时，支承块40能够承受施加于齿条杆30的负载。
支承块40能够在长边方向的规定范围内支承齿条杆30，并约束齿条杆30，因此即使施加有该负载，也能够以适当的状态维持小齿轮22与齿条32的啮合。因此，根据第三实施方式，能够抑制小齿轮22与齿条32之间的打齿声、振动的产生，并且实现理想的电动机辅助控制。
另外，根据第三实施方式，相对于齿条杆30并列地配置电动机装置74，通过皮带轮机构75将电动机装置74与滚珠螺母71之间进行连结，能够通过皮带轮机构75的部分进行减速，因此与上述第二实施方式相比，能够使旋转驱动装置72的结构紧凑化，能够实现转向装置1整体的小型化。
另外，在第三实施方式中，还能够采用以下的变形例。
例如，可以采用如下结构，将电动机装置74的旋转轴设为中空轴，使齿条杆30穿过该中空轴，在该状态下，将中空轴与滚珠螺母71连结。根据该机构，当使电动机装置74的中空轴旋转时，滚珠螺母71旋转，能够经由滚珠而使齿条杆30沿长边方向移动。另外，根据该机构，能够将用于使电动机装置74的中空轴旋转的线圈呈圆周状地配置在齿条杆30周围，相对于齿条杆30串联地配置(呈穿串状地配置)电动机装置74，因此能够进一步使旋转驱动装置72的结构紧凑化，能够实现转向装置1整体的小型化。
(第四实施方式)
接下来，对本发明的第四实施方式进行说明。在以下的说明中，对与上述的实施方式相同或者等同的构成部分标注相同的附图标记，简化或省略其说明。
图12是表示本发明的第四实施方式的转向装置1的立体图。图13是表示本发明的第四实施方式的转向装置1的分解立体图。图14是表示本发明的第四实施方式的转向装置1的主要部分的俯视局部剖视图。需要说明的是，在图12以及图13中，省略齿条罩15的一部分等。另外，在图14中，省略齿条罩15的上半部分等。
第四实施方式的转向装置1的齿条小齿轮装置10的结构与上述实施方式不同。
第四实施方式的齿条小齿轮装置10具备设置于齿条罩15的倾斜部80以及将支承块40向倾斜部80按压的按压部81等。
如图12以及图13所示，在齿条罩15上形成有收容支承块40的第一收容部82a和收容按压部81的第二收容部82b。第一收容部82a形成与支承块40的形状对应的剖视观察时呈矩形的收容空间。另外，第二收容部82b形成与按压部81的形状对应的剖视观察时呈圆形的收容空间。该第一收容部82a与第二收容部82b在齿条杆30的长边方向上连通。
如图14所示，倾斜部80一体地形成于齿条罩15的第一收容部82a。倾斜部80具有以朝向齿条杆30并且接近齿条杆30的方式倾斜的倾斜面80a。倾斜面80a以随着朝向齿条杆30的长边方向的一侧(+Y方向)而接近齿条杆30的背面30c的方式按照规定角度倾斜。在第一收容部82a上形成有用于形成倾斜面80a的开口部83，该开口部83通过盖构件84而被堵塞(参照图12以及图13)。
按压部81在齿条杆30的长边方向上将支承块40向倾斜部80按压。按压部81具备螺母85、锥状凸缘(第二倾斜部)86等。在第二收容部82b的内周面形成有内螺纹(未图示)，在螺母85的外周形成有与该内螺纹螺合的外螺纹(未图示)。螺母85具有能够供齿条杆30穿过的环形状，形成能够在齿条杆30的长边方向上相对于第二收容部82b螺入/解除螺入的结构。
锥状凸缘86具有以朝向齿条杆30并且接近齿条杆30的方式倾斜的倾斜面86a。倾斜面86a以随着朝向齿条杆30的长边方向的另一侧(-Y方向)而接近齿条杆30的背面30c的方式按照规定角度倾斜。锥状凸缘86具有能够供齿条杆30穿过的环形状，且配置在支承块40与螺母85之间。为了提高与螺母85的滑动性，优选该锥状凸缘86例如由能够吸藏润滑油的烧结体形成。
如图14所示，第四实施方式的支承块40形成为在齿条杆30的长边方向上夹在倾斜部80与锥状凸缘86之间的结构。该支承块40在齿条杆30的长边方向上的一侧(+Y方向)具有与倾斜部80抵接的第一抵接面49a、在齿条杆30的长边方向上的另一侧(-Y方向)具有与锥状凸缘86抵接的第二抵接面49b。第一抵接面49a以能够与倾斜部80的倾斜面80a面接触的方式倾斜。另外，第二抵接面49b以能够与锥状凸缘86的倾斜面86a面接触的方式倾斜。第一抵接面49a以及第二抵接面49b例如能够通过对图6所示的盖体48等进行加工而形成。
如上所述，在第四实施方式中，采用了如下结构，具备覆盖齿条杆30的外周侧的齿条罩15、设置于齿条罩15且以朝向齿条杆30并且接近齿条杆30的方式倾斜的倾斜部80、以及在齿条杆30的长边方向上将支承块40向倾斜部80按压的按压部81。根据该机构，当紧固按压部81的螺母85时，按压于倾斜部80的支承块40向小齿轮22侧移动，将齿条杆30向小齿轮22按压。因此，在第四实施方式中，能够进行齿条32与小齿轮22的预压调整，能够防止操舵感的恶化、因外部干扰产生的打齿声等。
另外，在第四实施方式中，采用在齿条杆30的长边方向上支承块40夹在倾斜部80与锥状凸缘86之间的结构。根据该机构，即使将按压部81的螺母85紧固，也因支承块40通过配置为锥状的倾斜面80a、86a而从两侧被压出，所以支承块40不在齿条杆30的长边方向上移动，能够在适当的位置约束齿条杆30并且进行齿条32与小齿轮22的预压调整。
另外，对于该结构而言，如图13所示，能够相对于齿条罩15，而在齿条杆30的长边方向上的一个方向上容易地组装支承块40、按压部81，因此与设置有支承轭的以往结构相比，组装容易，另外，在其他部分不存在凸部，因此能够实现装置的小型化。
另外，在第四实施方式中，还能够采用以下的变形例。
图15是表示本发明的第四实施方式的一变形例的转向装置1的主要部分的立体图。需要说明的是，在图15中，省略齿条罩15的一部分。
如图15所示，该转向装置1的按压部81的结构与上述实施方式不同。
按压部81在螺母85与锥状凸缘86之间具备压缩弹簧87。根据该机构，即使因长期使用而在齿条32与小齿轮22之间产生磨损，也能够以通过压缩弹簧87的弹性变形填埋因磨损产生的缝隙的方式将齿条杆30向小齿轮22按压。因此，根据该机构，即使在存在较大的磨损的情况下，也能够长期地按压齿条32与小齿轮22，防止操舵感的恶化、因外部干扰产生的打齿声。
(第五实施方式)
接下来，对本发明的第五实施方式进行说明。在以下的说明中，对与上述的实施方式相同或者等同的构成部分标注相同的附图标记，简化或省略其说明。
图16是表示本发明的第五实施方式的转向装置1的立体图。图17是表示本发明的第五实施方式的转向装置1的俯视图。需要说明的是，在图16以及图17中，省略齿条罩15等。
第五实施方式的转向装置1的齿条小齿轮装置10的结构与上述实施方式不同。
如图16以及图17所示，第五实施方式的齿条小齿轮装置10的小齿轮22由斜齿轮构成。该小齿轮22相对于小齿轮轴20倾斜地形成。小齿轮22的齿宽形成为比齿条32的齿宽长。小齿轮22的齿数、尺寸、精度等能够任意地设定。
图18示出对本发明的第五实施方式的转向装置1(斜齿)与比较例的以往的转向装置的方向盘旋转力矩进行比较的实验结果。另外，图19示出对本发明的第一～第四实施方式的转向装置1(直齿)与比较例的市售转向装置的方向盘旋转力矩进行比较的实验结果。在图18以及图19中，纵轴表示方向盘旋转力矩，横轴表示方向盘旋转角。需要说明的是，作为比较例的市售转向装置是指代替支承块40而在齿条罩15的背面侧(-X方向)具备支承轭的公知的形态的转向装置。
首先，如图19所示，当对第一～第四实施方式的转向装置1(直齿)的转矩T1、比较例的转向装置的转矩T3进行比较时，可知具有T1＜T3的关系。另外，当对第一～第四实施方式的转向装置1(直齿)的转矩变动W1、比较例的转向装置的转矩变动W3进行比较，可知具有W1＜W3的关系。
接下来，如图18所示，当对第五实施方式的转向装置1(斜齿)的转矩T2、比较例的转向装置的转矩T3进行比较时，可知具有T2＜T3的关系，并且观察图19，可知具有T2＜T1＜T3的关系。另外，当对第五实施方式的转向装置1(斜齿)的转矩变动W2、比较例的转向装置的转矩变动W3进行比较时，可知具有W2＜W3的关系，并且观察图19，可知具有W2＜W1＜W3的关系。
如上所述，在第五实施方式中，通过斜齿轮构成小齿轮22。根据该机构，如图18以及图19所示，能够将转矩以及转矩变动抑制得较小，能够提高转向装置1的操舵感。
(第六实施方式)
接下来，对本发明的第六实施方式进行说明。在以下的说明中，对与上述的实施方式相同或者等同的构成部分标注相同的附图标记，简化或省略其说明。
图20是表示本发明的第六实施方式的转向装置1的立体图。需要说明的是，在图20中，省略齿条罩15等。
第六实施方式的转向装置1的齿条小齿轮装置10的结构与上述实施方式不同。
第六实施方式的齿条小齿轮装置10具备凸轮构件90作为齿条杆30的支承部。
凸轮构件90在齿条杆30的长边方向上隔开间隔配置有多个。在图20中，凸轮构件90交替地配置在与小齿轮22对置的齿条杆30的背面30c侧、齿条杆30的正面30a侧、从小齿轮22分离的齿条杆30的背面30c侧共计三个部位。
凸轮构件90是在内部安装有滚针轴承的带轴的轴承，作为引导辊而发挥功能。作为凸轮构件90，例如能够适当使用偏心凸轮从动件。该凸轮构件90采用以能够在齿条杆30的长边方向上旋转的方式与形成支承面的齿条杆30的外周面30s接触的结构。
如上所述，在第六实施方式中，采用如下结构，作为支承部，具有多个凸轮构件90，该多个凸轮构件90在齿条杆30的长边方向上隔开间隔地配置，且以能够在齿条杆30的长边方向上旋转的方式与外周面30s接触。根据该机构，通过在多个部位配置凸轮构件90，从而凸轮构件90承受输入至齿条32的压曲负载产生的弯曲，因此与以往相比缩小齿条杆30的剖面积，因此能够使齿条杆30轻量化。另外，根据该机构，由于齿条杆30与凸轮构件90滚动接触，因此能够减小齿条杆30向长边方向移动时的摩擦。另外，作为凸轮构件90，若采用偏心凸轮从动件，则能够对齿条杆30进行预压调整，能够减少齿条32与小齿轮22之间的松动防止打齿声的产生。
另外，在第六实施方式中，还能够采用以下的变形例。
图21是表示本发明的第六实施方式的一变形例的转向装置1的主要部分的侧视图。需要说明的是，在图21中，省略齿条罩15。
在该转向装置1中，如图21所示，凸轮构件90的外周面具有沿着齿条杆30的外周面30s的形状的圆弧状的曲面91。根据该机构，凸轮构件90的外周面形成为沿着齿条杆30的外径的倒圆弧(R)形状，因此能够缓和从齿条杆30受到的应力。
图22是表示本发明的第六实施方式的一变形例的转向装置1的主要部分的侧视图。需要说明的是，在图22中，省略齿条罩15。
在该转向装置1中，如图22所示，多个凸轮构件90以不同角度与齿条杆30的外周面30s接触。在图22中，在齿条杆30的正面30a、侧面30b、背面30c这三个方向接触有多个凸轮构件90。通过采用凸轮构件90作为支承部，从而与上述的支承块40相比能够缩小空间，因此，如图22所示，能够根据朝向齿条杆30的压曲负载输入的特性等，自如地设定凸轮构件90的配置。
在上述的实施方式中示出的各构成构件的各种形状、组合等仅为一例，在不脱离本发明的主旨的范围内能够根据设计要求等进行各种变更。
对在齿条杆30与支承块40之间夹装有多个滚珠50的情况进行了说明，但不限于此。也可以代替滚珠50而使用滚子。此时，代替滚珠滚行槽31，而形成有滚珠滚行面。
也可以为不使用滚珠50、滚子，而使齿条杆30与支承块40滑动(滑动支承)的情况。
齿条杆30不限于剖面形成为大致矩形的情况。也可以为圆柱形、圆筒形、多棱柱形等。也可以代替支承块40，而使用允许齿条杆30的左右方向的移动的径向轴承(轴颈轴承)。
虽然对通过一个支承块40支承齿条杆30的情况进行了说明，但不限于此。也可以配置多个支承块40。
另外，也可以代替支承块40，而使用多个轴承等来支承齿条杆30。
虽然对支承块40支承齿条杆30的侧面30b和背面30c的情况进行了说明，但不限于此。也可以为支承块40支承齿条杆30的正面30a的情况。也可以为支承块40支承正面30a和背面30c的情况、仅支承侧面30b的情况。
并且，支承块40使用了线性引导件，但即便使用滚珠花键等也能够得到相同的效果。
在任一支承方法中，需要抑制齿条杆30的X方向上的移动(位移)，提高齿条杆30的X方向上的外观方面的刚性。
也可以在齿条罩15的背面侧(-X方向)设置支承轭。由此，能够容易地进行小齿轮22与齿条32的啮合调整(间隙调整)。
齿条小齿轮装置10不限于应用于车辆A的转向装置1的情况。也可以应用于船舶、航空器等的转向装置。
工业上的可利用性
根据上述的旋转直动转换装置、转向装置，能够实现齿条杆的轻量化。因此，能够有助于车辆的轻量化。
根据上述的旋转直动转换装置、转向装置，能够使行驶时传递至方向盘的触感平稳。
附图标记说明
1转向装置
2a滚珠滚动槽(支承面)
3转向轴
5连杆构件
10齿条小齿轮装置(旋转直动转换装置)
20小齿轮轴
22小齿轮
30齿条杆
30a正面
31滚珠滚行槽(支承面)
32齿条
32h齿宽
32f节面
40支承块(支承部)
50滚珠(滚动体)
60第二齿条
61第二小齿轮
62旋转驱动装置
70滚珠丝杠槽
71滚珠螺母
72旋转驱动装置
80倾斜部
81按压部
86锥状凸缘(第二倾斜部)
90凸轮构件
S方向盘
T轮胎(车轮)

Claims (10)

1.一种旋转直动转换装置，其具备：
小齿轮轴，其形成有小齿轮；
齿条杆，其形成有与所述小齿轮啮合的齿条以及沿着长边方向的支承面；以及
支承部，其以能够沿所述支承面移动的方式支承所述齿条杆。
2.根据权利要求1所述的旋转直动转换装置，其中，
所述支承部抑制所述齿条杆朝向与形成有所述齿条的面垂直的方向的相对移动。
3.根据权利要求1或2所述的旋转直动转换装置，其中，
所述旋转直动转换装置具备多个滚动体，所述多个滚动体配置在所述支承部与所述齿条杆之间，且在所述支承面上滚行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转直动转换装置，其中，
所述小齿轮以及所述齿条分别形成为直齿轮，
所述齿条的齿宽方向与所述齿条杆的宽度方向交叉，
所述齿条的节面在所述齿条杆的厚度方向上倾斜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转直动转换装置，其中，
所述旋转直动转换装置具备：
第二齿条，其形成于所述齿条杆；
第二小齿轮，其与所述第二齿条啮合；以及
旋转驱动装置，其使所述第二小齿轮旋转。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转直动转换装置，其中，
所述旋转直动转换装置具备：
螺旋状的滚珠丝杠槽，其形成于所述齿条杆；
滚珠螺母，其卡合于所述滚珠丝杠槽；以及
旋转驱动装置，其使所述滚珠螺母旋转。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的旋转直动转换装置，其中，
所述旋转直动转换装置具备：
齿条罩，其覆盖所述齿条杆的外周侧；
倾斜部，其设置于所述齿条罩，且以朝向所述齿条杆并且接近所述齿条杆的方式倾斜；以及
按压部，其在所述齿条杆的长边方向上将所述支承部向所述倾斜部按压。
8.根据权利要求7所述的旋转直动转换装置，其中，
所述按压部具有第二倾斜部，该第二倾斜部以与所述齿条杆对置并且接近所述齿条杆的方式倾斜，
在所述齿条杆的长边方向上，所述支承部夹在所述倾斜部与所述第二倾斜部之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的旋转直动转换装置，其中，
所述支承部具备多个凸轮构件，所述多个凸轮构件在所述齿条杆的长边方向上隔开间隔地配置，并且以能够在所述齿条杆的长边方向上旋转的方式与所述支承面接触。
10.一种转向装置，其具备：
转向轴，其与方向盘连结；
连杆构件，其与车轮连结；以及
旋转直动转换装置，其将所述转向轴的旋转转换为直线运动而使所述连杆构件进行直线运动，其中，
作为所述旋转直动转换装置使用权利要求1至9中任一项所述的旋转直动转换装置。
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