CN106256654B - 转向装置 - Google Patents
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Abstract
转向装置包含连结有转向操纵部件的转向操纵轴、在转向操纵轴上被安装为能够一体旋转的蜗轮、收纳蜗轮的外壳、相对于转向操纵轴同轴并且以能够相对旋转的方式设置并与转向机构连结的输出轴、以及使转向操纵轴与输出轴之间的动力传递断开与连接的离合器机构。离合器机构被收纳配置于外壳的内部空间。离合器机构的螺线管在轴向上相对于蜗轮配置在与离合器机构的机构部相反的一侧。
Description
技术领域
本发明涉及转向装置。
背景技术
提出了取消转向操纵部件与转向机构的机械性连结，利用角度传感器检测方向盘的转向操纵角，并且将根据该传感器输出控制的转向用促动器的驱动力传递至转向机构的转向线控系统(例如参照日本特开2013-132950号公报)。另一方面，在搭载转向线控系统的情况下，需要寻求即使在转向用促动器等产生不良情况的情况下也能够执行转向轮的转向的对策。
作为完成了该对策的转向装置，在日本专利4927608号公报、专利4347100号公报中公开了经由离合器机构将转向操纵部件与转向机构连结，在正常运转中将转向操纵部件与转向机构的机械性连结解除，在异常产生时将转向操纵部件与转向机构机械性连结的构成。
在将离合器机构搭载于转向装置的情况下，例如考虑在中间轴与转向柱之间夹装离合器机构。然而，该情况下担心离合器机构与周边部件干涉。希望抑制搭载了离合器机构后的转向装置的大型化。
发明内容
本发明的目的之一在于提供能够搭载离合器机构而不与车辆的周边部件干涉并且抑制大型化的转向装置。
本发明的一实施方式的转向装置的结构上的特征是包含：转向操纵轴，其连结有转向操纵部件；齿轮，其能够与上述转向操纵轴一体旋转地被安装在上述转向操纵轴上；外壳，其至少收纳上述齿轮；输出轴，其相对于上述转向操纵轴以能够相对旋转的方式设置并与转向机构连结；以及离合器机构，其使上述转向操纵轴与上述输出轴之间的动力传递断开与连接，上述离合器机构具有能够将上述转向操纵轴与上述输出轴连结或解除连结而设置的机构部、和用于产生使上述机构部对上述转向操纵轴与上述输出轴进行连结或解除连结的驱动力的驱动力产生部，其中，上述离合器机构收纳配置于上述外壳的内部空间，在该内部空间中，上述驱动力产生部在上述转向操纵轴的轴向上，相对于上述齿轮配置在与上述机构部相反的一侧。
通过以下参照附图对本发明的实施方式示例进行的详细描述，本发明的上述及其他特征和优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的元件。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的转向装置的简要结构的图。
图2是图1所示的外壳的剖视图。
图3是从图2的剖面线III-III观察的剖视图
图4是图3所示的双向离合器的立体图。
图5是图4所示的动作部件的分解立体图。
图6是的图6A以及图6B是上述动作部件的楔部件的立体图。
图7是表示上述双向离合器的连结状态下的上述动作部件与第一以及第二按压部件之间的位置关系的图。
图8是上述双向离合器的释放状态下的该双向离合器的剖视图。
图9是表示上述双向离合器的释放状态下的上述动作部件与第一以及第二按压部件之间的位置关系的图。
图10是表示转向装置的第一变形例的示意剖视图。
图11是表示转向装置的第二变形例的示意剖视图。
图12是表示转向装置的第三变形例的示意剖视图。
图13是表示转向装置的第四变形例的示意剖视图。
图14是表示转向装置的第五变形例的示意剖视图。
图15是表示转向装置的第六变形例的示意剖视图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的实施方式。如图1是表示本发明的一实施方式的转向装置1的简要结构的图。转向装置1采用了将方向盘等转向操纵部件3相对于用于使转向轮2转向的转向机构A的机械性连结解除了的所谓的转向线控系统。
在转向装置1中，根据转向操纵部件3的旋转操作，控制转向促动器4的动作。该动作转换为转向轴6的车宽方向的直线运动。该转向轴6的直线运动转换为转向用的左右的转向轮2的转向运动，由此实现车辆的转向。具体而言，转向促动器4例如包含马达。该马达的驱动力通过与转向轴6关联设置的运动转换机构(滚珠丝杠装置等)，转换为转向轴6的轴向的直线运动。该转向轴6的直线运动向连结于转向轴6的两端的横拉杆7传递，引起转向节臂8的转动。由此，实现被支承于转向节臂8的转向轮2的操向。转向机构A包含转向轴6、横拉杆7以及转向节臂8。支承转向轴6的转向轴外壳9固定于车体B。
转向操纵部件3与转向操纵轴10连结。转向操纵轴10由固定于车体B的转向柱5的外壳H，被支承为能够旋转。转向操纵轴10能够与转向操纵部件3一体旋转。在转向操纵轴10安装有第一马达11和使第一马达11的输出旋转减速的第一减速机12。第一减速机12例如包含被第一马达11驱动旋转的蜗杆轴13、和与蜗杆轴13啮合并被固定于转向操纵轴10的蜗轮(齿轮)14。
转向操纵轴10经由离合器机构15连结于转向机构A。具体而言，转向机构A的转向轴6包含齿条轴。在前端部具有与该齿条轴卡合的小齿轮19的小齿轮轴18，经由中间轴17连接有输出轴16。输出轴16与转向操纵轴10同轴并且以能够相对旋转的方式设置。在转向操纵轴10与输出轴16之间，夹装有离合器机构15。
在转向装置1中，以与转向操纵轴10关联的方式设置有用于检测转向操纵部件3的转向操纵角的转向操纵角传感器20。在转向操纵轴10设置有用于检测施加于转向操纵部件3的转向操纵扭矩的扭矩传感器21。扭矩传感器21被收纳在转向柱5的外壳H内。
在转向装置1中，以与转向轮2关联的方式设置有用于检测转向轮2的转向角的转向角传感器22、检测车速的车速传感器23等。包含传感器20～23在内的各种传感器类的各检测信号向由包含微机的结构的ECU(电子控制单元：Electronic Control Unit)构成的控制装置24输入。控制装置24根据由转向操纵角传感器20检测出的转向操纵角、和由车速传感器23检测出的车速设定目标转向角。控制装置24根据该目标转向角与由转向角传感器22检测出的转向角的偏差，驱动控制转向促动器4。
在车辆的正常运转中，控制装置24使离合器机构15成为断开状态，将转向操纵部件3与转向机构A机械性分开。在该状态，控制装置24根据转向操纵角传感器20、扭矩传感器21等输出的检测信号，以将朝向与转向操纵部件3被转向操纵的方向相反的方向的适当的反作用力施加于转向操纵部件3的方式，驱动控制第一马达11。第一马达11的输出旋转被第一减速机12减速(增幅)，经由转向操纵轴10传递至转向操纵部件3。即，在车辆的正常运转中，第一马达11以及第一减速机12作为反作用力产生机构发挥功能。
另一方面，在车辆处于点火装置断开(OFF)的状态的情况下、转向线控系统产生故障的等异常产生的情况下，控制装置24使离合器机构15成为连接状态，将转向操纵部件3与转向机构A机械性连结。由此，能够利用转向操纵部件3进行转向机构A的直接操作。采用能够经由离合器机构15将转向操纵轴10与转向机构A机械性连接的结构。由此，实现转向线控系统的机械性故障安全。
例如在转向促动器4或者第一马达11的一方产生故障的情况下，控制装置24根据转向操纵角传感器20、扭矩传感器21等输出的检测信号，以对转向机构A施加转向操纵辅助力的方式，驱动控制另一方。第一马达11的输出旋转被第一减速机12减速，经由输出轴16、中间轴17以及小齿轮轴18传递至转向机构A。转向促动器4的输出旋转由运动转换机构传递至转向机构A。即，在异常产生的情况下，第一马达11以及第一减速机12、或者转向促动器4以及运动转换机构作为转向操纵辅助机构发挥功能。
特别是在转向促动器4故障时，能够利用第一马达11以及第一减速机12，兼作异常产生时的转向操纵辅助机构和正常时的反作用力产生机构。因此，与另外设置转向操纵辅助机构以及反作用力产生机构的情况比较，能够实现降低成本。反作用力产生机构不仅具有第一马达11，还具有将第一马达11的输出增幅的第一减速机12。因此，能够使较大的旋转扭矩作为反作用力而产生。由此，能够将所希望的大小的反作用力施加于转向操纵部件3。
转向柱5具有至少收纳第一减速机12的外壳H。离合器机构15被收纳于外壳H的内部空间S(参照图2)。图2是外壳H的剖视图。图2的剖视图是从后述的图3的剖面线II-II观察的。
转向操纵轴10包含中间轴27、输入轴28、内轴29、扭杆30。中间轴27与转向操纵部件3(参照图1)相连。输入轴28与中间轴27同轴固定。扭杆30将输入轴28以及内轴29连结在同一轴线上。在转向操纵扭矩经由中间轴27输入至输入轴28时，扭杆30弹性扭转变形。由此，输入轴28与内轴29相对旋转。利用扭矩传感器21，根据输入轴28与内轴29的相对旋转的比率检测转向操纵扭矩。
支承转向操纵轴10的转向柱5具有筒状的护套J、传感器外壳26、减速机外壳25。护套J收纳中间轴27的至少一部分。传感器外壳26相对于护套J配置于转向操纵轴10的轴向下部(转向机构A侧)，收纳扭矩传感器21的至少一部分，并且保持扭矩传感器21。减速机外壳25相对于传感器外壳26配置于转向操纵轴10的轴向下部，收纳第一减速机12。传感器外壳26以及减速机外壳25被包含于外壳H。
转向柱5通过配置于车辆后方侧的上部安装构造体71安装于车体B的规定部72，并且通过配置于车辆前方侧的下部安装构造体73安装于车体B的规定部74。护套J被上部安装构造体71支承，减速机外壳25被下部安装构造体73支承。在该状态下，转向操纵轴10被支承为相对于车辆的前后方向倾斜的姿势(转向操纵部件3(参照图1)位于上方的倾斜姿势)。
转向柱5被支承为能够绕倾斜中心轴75摆动。使转向柱5绕倾斜中心轴75摆动并倾斜由此调整转向操纵部件3(参照图1)的高度位置的倾斜调整功能通过上部安装构造体71以及下部安装构造体73实现。下部安装构造体73作为倾斜铰接机构发挥功能。
扭矩传感器21呈包围转向操纵轴10的环状，嵌合并被支承于传感器外壳26的内周26a。传感器外壳26固定于减速机外壳25。传感器外壳26包含外筒38、内筒39、环状壁40。外筒38与减速机外壳25的上端抵接。内筒39在内周39a支承第一轴承50的外圈50a。环状壁40将外筒38与内筒39之间连接。
扭矩传感器21根据与输入轴28以及内轴29关联设置的磁路形成机构44所产生的磁通来检测转向操纵扭矩。磁路形成机构44包含多极磁铁45、一对磁轭46而形成磁路。多极磁铁45与输入轴28以及内轴29的一方连结为能够一体旋转。一对磁轭46配置于多极磁铁45的磁场内，与输入轴28以及内轴29的另一方连结为能够一体旋转。
扭矩传感器21具备一对聚磁环47、霍尔IC等磁通检测元件(未图示)、以及保持这些构件的树脂制的环状的主体48。一对聚磁环47与一对磁轭46分别磁性结合。霍尔IC等磁通检测元件检测一对聚磁环47的集磁部(未图示)间的磁通。环状的主体48是保持这些构件的树脂制造。布线49从扭矩传感器21的主体48朝径向外侧延伸。传感器外壳26经由第一轴承50将内轴29支承为能够旋转。第一轴承50的内圈50b与内轴29嵌合为能够一体旋转。
减速机外壳25利用单一的材料交叉状地将筒状的蜗杆轴收纳部34和蜗轮收纳部35形成为一体。蜗杆轴收纳部34收纳并保持蜗杆轴13。蜗轮收纳部35收纳并保持蜗轮14。蜗轮收纳部35固定于传感器外壳26。蜗轮14与内轴29的轴向上端部连结为能够一体旋转且不能沿轴向移动。蜗轮14包含环状的芯金部31和合成树脂部件32。芯金部31与内轴29结合为能够一体旋转。合成树脂部件32包围芯金部31的周围并在外周面部形成齿32a。芯金部31例如在合成树脂部件32的树脂成型时被插入到金属模内。芯金部31与合成树脂部件32结合为能够一体旋转。
芯金部31具有一个或者多个(该实施方式中例如为3个)沿厚度方向贯通芯金部31的插通孔33。在设置多个插通孔33的情况下，多个插通孔33距离内轴29的旋转中心的距离相同。多个插通孔33在蜗轮的周向等间隔地配置。输出轴16以从蜗轮收纳部35朝轴向的下方(转向轴6侧)突出的方式设置。输出轴16与内轴29同轴并且包围内轴29的外周，在输出轴16的内周与内轴29的外周之间形成有微小间隙。输出轴16由夹装于内轴29的外周的第二轴承36，被支承为与内轴29同轴并且能够相对旋转。第二轴承36可以采用图2所示那样的滑动轴承，也可以采用滚动轴承。输出轴16经由中间轴17(参照图1)等与转向机构A(参照图1)相连。
蜗轮收纳部35经由第三轴承37将输出轴16支承为能够旋转。第三轴承37在转向操纵轴10的轴向上配置于蜗轮14的下方。输出轴16经由第三轴承37将内轴29支承为能够旋转。第三轴承37的内圈37a与输出轴16以能够一体旋转的方式嵌合。
外壳H的内部空间S被蜗轮14分隔为第一空间Sa和第二空间Sb。第一空间Sa相对于蜗轮14位于转向操纵轴10的轴向的下方侧。第二空间Sb相对于蜗轮14位于转向操纵轴10的轴向的上方侧。
离合器机构15包含机构部51和驱动部52。机构部51包含下述的双向离合器106。在本实施方式中，包含环状的螺线管54和动作部件55。螺线管54是驱动力产生部53。动作部件55接受来自驱动力产生部53的电磁力(驱动力)使机构部51动作。
机构部51在外壳H的内部空间S中被收纳配置于下方的第一空间Sa。螺线管54在外壳H的内部空间S中被收纳配置于上方的第二空间Sb。即，螺线管54在转向操纵轴10的轴向上相对于蜗轮14配置于与机构部51相反的一侧。螺线管54固定于传感器外壳26的环状壁40的内侧侧面40a。螺线管54具有卷绕有铜线等的线圈56a、和接近线圈56a配置的铁芯56b。螺线管54的内周部作为压出动作部件55的电枢的压出部发挥功能。
图3是从图2的剖面线III-III观察的剖视图。图4是图3所示的双向离合器106的立体图。在图4中示出了从双向离合器106除去外圈105后的结构。以下参照图2～图4，说明双向离合器106。在以后的说明中，将转向操纵轴10的轴向设为轴向X。内圈104的轴向以及外圈105的轴向与轴向X一致。将轴向X中车辆的后方侧的轴向设为轴向一侧X1，将轴向X中车辆的前方侧的轴向设为轴向另一侧X2。
将沿转向操纵轴10的旋转方向的方向设为周向Y。内圈104的周向、外圈105的周向以及蜗轮14的周向与周向Y一致。将周向Y中从轴向另一侧X2侧观察顺时针的周向设为周向一侧Y1。将周向Y中从轴向另一侧X2侧观察逆时针的周向设为周向另一侧Y2。将转向操纵轴10的旋转径向设为径向Z。内圈104的径向、外圈105的径向、蜗轮14的径向与径向Z一致。
双向离合器106包含内圈104、外圈105、由第一辊123a以及第二辊123b构成的辊对123、第一以及第二按压部件131、132。内圈104与输出轴16(参照图2)同轴连结。外圈105与内轴29(参照图2)同轴连结，并且以能够相对旋转的方式设置于内圈104。由第一辊123a以及第二辊123b构成的辊对123在由内圈104的外周和外圈105的内周形成的一个或者多个(该实施方式中例如为3个)楔空间129的每一个中沿周向Y排列配置。第一以及第二按压部件131、132被设置为能够绕转向操纵轴10相对旋转。
第一按压部件131朝周向另一侧Y2移动，由此将各辊对123的第一辊123a朝周向另一侧Y2按压移动。第二按压部件132朝周向一侧Y1移动。由此，将各辊对123的第二辊123b朝周向一侧Y1按压移动。
如图2所示，外圈105内嵌并固定在蜗轮14的芯金部31的轴向另一侧X2侧的下表面形成的环状槽41中。通过外圈105向芯金部31的固定，能够以简单的结构实现外圈105与转向操纵轴10的连结。外圈105使用钢等金属材料形成。外圈105通过压入而固定于芯金部31的环状槽41。在该实施方式中，由于要求的硬度相互不同，所以使芯金部31和外圈105成为单独的部件。然而，也可以采用将外圈105和蜗轮14的芯金部31设置为一体的结构。
如图2所示，内圈104例如与输出轴16一体设置。即，设置有一体包含内圈104和输出轴16的输出轴部件57。输出轴部件57例如使用钢等金属材料形成。也可以使用单独的部件设置内圈104和输出轴16。如图3所示，各楔空间129被圆筒面121和凸轮面122划分。圆筒面121形成于外圈105的内周。凸轮面122形成于内圈104的外周，沿径向Z与圆筒面121对置。各楔空间129随着朝向周向Y的两端而变窄。在各楔空间129配置有朝相互远离的周向Y弹性按压第一以及第二辊123a、123b的弹性部件124。可以例示螺旋弹簧等作为弹性部件124。凸轮面122包含一对倾斜面127a、127b、和平坦的弹簧支承面128。一对倾斜面127a、127b以相对于周向Y朝相互相反的方向倾斜的方式设置。弹簧支承面128设置于一对倾斜面127a、127b间，将倾斜面127a、127b彼此连接。
各辊对123包含周向一侧Y1侧的第一辊123a和周向另一侧Y2侧的第二辊123b。第一按压部件131包含柱状的第一按压部135和环状的第一支承部136(参照图2)。第一支承部136统一支承第一按压部135的一端部。第一支承部136例如从径向Z的内侧支承多个第一按压部135。第一按压部件131设置为使第一支承部136与内圈104以及外圈105同轴，并且能够在内圈104以及外圈105相对旋转。第一按压部135与辊对123数目相同(该实施方式中为3个)且是沿轴向X延伸的柱状，沿周向Y等间隔地配置。第一按压部135以及第一支承部136可以使用合成树脂材料或者金属材料设置为一体。第一按压部件131可以作为保持辊对123以及弹性部件124的保持器发挥功能。
第二按压部件132包含柱状的第二按压部140和环状的第二支承部141(参照图4)。第二支承部141统一支承第二按压部140。第二支承部141例如从径向Z的外侧支承多个第二按压部140。第二按压部件132设置为使第二支承部141与内圈104以及外圈105同轴，并且能够在内圈104以及外圈105相对旋转。第二按压部140与辊对123数目相同(该实施方式中为3个)，是沿轴向X延伸的柱状，沿周向Y等间隔地配置。第二按压部140以及第二支承部141可以使用合成树脂材料或者金属材料设置为一体。第二按压部件132可以作为保持辊对123以及弹性部件124的保持器发挥功能。
如图3以及图4所示，第一按压部件131、第二按压部件132与第一按压部135、第二按压部140以在周向Y交替排列的方式组合。如图3以及图4所示，在各第一按压部135与第二按压部140(以下，称为“邻辊对123的第二按压部140”)之间配置有对应的一个动作部件55。第二按压部140能够将包含该第一按压部135能够按压的第一辊123a的辊对123，按压于在周向一侧Y1侧邻接的辊对123所包含的第二辊123b。在各第一按压部135的周向另一侧Y2侧经由辊对123配置有第二按压部140。第二按压部140按压与该第一按压部135能够按压的第一辊123a成为一对的第二辊123b。在各第一按压部135的周向一侧Y1侧经由动作部155配置有邻辊对123的第二按压部140。
如图3以及图4所示，在各第一按压部135的周向另一侧Y2侧的面形成有用于按压辊对123的第一辊123a的第一按压面137。第一按压面137例如由平坦面构成。第一按压面137不限于由平坦面构成，也可以与第一辊123a面接触、线接触或者点接触。
如图3以及图4所示，在各第一按压部135的周向一侧Y1侧的面形成有第一被滑动接触面138。在动作部件55的周向另一侧Y2侧的面形成有第一滑动接触面153。第一滑动接触面153与第一被滑动接触面138形成为呈线接触状态的形状。具体而言，在本实施例中，第一被滑动接触面138包含朝周向另一侧Y2侧弯曲为凹形的曲面C。第一滑动接触面153包含朝周向另一侧Y2侧弯曲为凸状的曲面D。曲面C的曲率设定为比曲面D的曲率小，曲面C与曲面D线接触。即，第一滑动接触面153与第一被滑动接触面138线接触。伴随着动作部件55的轴向X的移动，曲面C上的与曲面D的接触位置也在曲面C上移动，但通常状态下不会脱离曲面C。
如图3以及图4所示，在各第二按压部140的周向一侧Y1侧的面形成有用于按压辊对123的第二辊123b的第二按压面142。第二按压面142例如由平坦面构成。第二按压面142不限于由平坦面构成，也可以与第二辊123b面接触、线接触或者点接触。
如图3以及图4所示，在各第二按压部140的周向另一侧Y2侧的面形成有第二被滑动接触面143。在动作部件55的周向一侧Y1侧的面形成有第二滑动接触面154。第二滑动接触面154与第二被滑动接触面143形成为呈线接触状态的形状。具体而言，在本实施例中第二被滑动接触面143包含朝周向一侧Y1侧弯曲为凹状的曲面E。第二滑动接触面154包含朝周向一侧Y1侧弯曲的凸状的曲面F。曲面E的曲率设定为比曲面F的曲率小，曲面E与曲面F线接触。即，第二滑动接触面154与第二被滑动接触面143线接触。伴随着动作部件55的轴向X的移动，曲面E上的与曲面F的接触位置也在曲面E上移动，但通常状态下不会脱离曲面E。
图5是动作部件55的分解立体图。动作部件55包含第一圆环部件58和第二圆环部件59。第一以及第二圆环部件58、59与转向操纵轴10(参照图2等)同轴设置，分别具有相互对置的第一以及第二对置面58a、59a。在第一圆环部件58的与第一对置面58a相反的一侧的第一背面58b固定有与第一以及第二按压部135、140(参照图3等)接合并使双向离合器106(参照图3等)动作的楔部件(第一部件)126。楔部件126沿轴向X延伸，设置有与辊对123的个数相同的数目。如图5所示，楔部件126可以沿周向Y等间隔地配置。第一圆环部件58以及楔部件126可以使用树脂材料形成，也可以使用金属材料形成。
在第二圆环部件59的与第二对置面59a相反的一侧的第二背面59b固定有插通蜗轮14的插通孔33的插通销(延伸部，第二部件)61。插通销61沿轴向X延伸。在本实施例中，设置有与插通孔33相同的数目。各插通销61的轴正交剖面的形状例如为矩形。在图5中，插通销61的个数与楔部件126的个数数目相同，但这仅是一个例子，也可以采用其它的数量。
第二圆环部件59以及插通销61使用钢等金属材料形成。
第二圆环部件59以及插通销61作为电枢发挥功能。插通销61的前端61a从插通孔33插通，与螺线管54(参照图2等)的内周对置配置。当对螺线管54通电，线圈56a被励磁时，插通销61被压出。由于该压出，动作部件55朝轴向另一侧X2移动。
也可以仅将插通销61作为电枢发挥功能。也可以将动作部件55的整体作为电枢发挥功能。第一以及第二圆环部件58、59设置为能够沿轴向X一体移动并且能够绕转向操纵轴10相对旋转。换言之，插通销61以及楔部件126设置为能够沿轴向X一体移动并且能够绕转向操纵轴10相对旋转。例如，第一以及第二圆环部件58、59可以通过嵌合部件(未图示)嵌合为能够绕转向操纵轴10相对旋转。在该情况下，可以设置为第一对置面58a以及第二对置面59a接触，第一以及第二圆环部件58、59能够沿周向Y相互相对滑动。
在转向线控系统的执行中，伴随着转向机构A(参照图1)的转向，输出轴(参照图2等)16旋转。此时，伴随着输出轴16的旋转，双向离合器106(参照图2等)包含的第一以及第二按压部件131、132(参照图2等)也旋转。在该状态下，双向离合器106处于释放状态，所以蜗轮14(参照图2)不随着输出轴16的旋转而旋转。因此，伴随着输出轴16的旋转，第一以及第二按压部件131、132与蜗轮14的相对旋转姿势变化。然而，动作部件55包含能够沿轴向X一体移动并且能够绕转向操纵轴10相对旋转设置的插通销61以及楔部件126。由此，无论第一以及第二按压部件131、132与蜗轮14的相对旋转姿势如何变化，都能够使用来自驱动力产生部53(螺线管54)的电磁力，使第一以及第二按压部件131、132良好地动作。
图6A以及图6B是表示动作部件55的楔部件126的结构的立体图。
在图6A以及图6B中，从相互不同的两个方向构成楔部件126。各楔部件126在其轴向X的中途部包含朝周向Y双方扩展的楔部152。楔部152包含设置于周向另一侧Y2侧的面的第一滑动接触面153、和设置于周向一侧Y1侧的面的第二滑动接触面154。楔部152从轴向一侧X1侧与第一以及第二按压部件131、132(参照图3等)滑动接触。第一滑动接触面153以及第二滑动接触面154的形状如上所述。
图7是表示双向离合器106的连结状态下的动作部件55与第一以及第二按压部件131、132之间的位置关系的图。图8是双向离合器106的释放状态下的双向离合器106的剖视图。图9是表示双向离合器106的释放状态下的动作部件55与第一以及第二按压部件131、132之间的位置关系的图。
参照图2、图3以及图7～图9来说明离合器机构15的通断。
在使离合器机构15成为连接状态时，对螺线管54的供电被断开。在该状态下，插通销61不会被螺线管54朝轴向另一侧X2压出。因此，利用弹性部件124经由第一辊123a将第一按压部件131朝周向一侧Y1按压，经由第二辊123b将第二按压部件132朝周向另一侧Y2按压。通过上述按压力的方向和第一滑动接触面153以及第二滑动接触面154的倾斜的作用，楔部件126朝轴向一侧X1被压回，经由圆环部件58、59将插通销61压回。因此，动作部件55在轴向X上配置于第一位置(图7所示的位置)。在动作部件55配置于第一位置的状态下，双向离合器106处于连结状态。该连结状态下，如图3所示，利用弹性部件124，将各第一辊123a朝楔空间129的周向一侧Y1侧的端部的第一卡合位置129a弹性按压。因此，第一辊123a与内圈104的外周以及外圈105的内周卡合。利用弹性部件124，将各第二辊123b朝楔空间129的周向另一侧Y2侧的端部的第二卡合位置129b向弹性按压。因此，第二辊123b与内圈104的外周以及外圈105的内周卡合。其结果是，利用连结状态的双向离合器106将内轴29与输出轴16连结，由此，转向操纵部件3(参照图1)与转向机构A(参照图1)被机械连结。
另一方面，在使离合器机构15成为断开状态时，使对螺线管54的供电连通。若对螺线管54的供电从断开(OFF)状态切换为连通(ON)状态，则螺线管54将插通销61压出的力比在上述的离合器连结状态的弹性部件124对插通销61的压回力大。如图9所示，插通销61被螺线管54压出。其结果是，第一圆环部件58经由第二圆环部件59而被压出。由此，动作部件55朝轴向另一侧X2侧被压出，向轴向另一侧X2移动(例如1～2mm左右)。由此，动作部件55配置于比第一位置(图7所示的位置)更靠轴向另一侧X2侧的第二位置(图9所示的位置)。
如上所述，第一滑动接触面153包含朝周向另一侧Y2侧呈凸状的曲面D，并与第一被滑动接触面138线接触。第二滑动接触面154包含朝周向一侧Y1侧呈凸状的曲面F，并与第二被滑动接触面143线接触。即，第一滑动接触面153以及第二滑动接触面154包含随着朝向轴向另一侧X1在周向Y上相互分离的部分，并在该部分被滑动接触面138、143线接触。因此，随着动作部件55朝轴向另一侧X2侧的第二位置的移动，第一被滑动接触面138即第一按压部135朝周向另一侧Y2移动，第二被滑动接触面143即第二按压部140朝周向一侧Y1移动。
由此，第一按压部135(第一按压面137)克服弹性部件124的弹性按压力将第一辊123a朝周向另一侧Y2按压而使其移动。由此，各第一辊123a脱离第一卡合位置129a(参照图3)。如图8所示，在各第一辊123a与外圈105的内周之间形成间隙S1。即，各第一辊123a相对于内圈104的外周以及外圈105的内周的卡合解除。
使第二按压部140(第二按压面142)朝周向一侧Y1侧移动，由此克服弹性部件124的弹性按压力将第二辊123b朝周向一侧Y1按压而使其移动。由此，各第二辊123b脱离第二卡合位置129b(参照图3)，如图8所示，在各第二辊123b与外圈105的内周之间形成间隙S2。即，各第二辊123b相对于内圈104的外周以及外圈105的内周的卡合解除。
在动作部件55配置于第二位置的状态下，双向离合器106处于解除状态。在该解除状态下，各辊123a、123b相对于内圈104以及外圈105的卡合被解除。利用解除状态的双向离合器106将内轴29与输出轴16的机械性连结解除。由此，将转向操纵部件3(参照图1)与转向机构A(参照图1)连结解除。
如图2所示，配置有将双向离合器106的外圈105的轴向下侧(转向机构A侧)的面、与内圈104的轴向下侧(转向机构A侧)的面之间密封的环状的密封部件80。密封部件80由接触密封构成。向楔空间129填充用于使双向离合器106的摩擦面成为润滑状态的离合器用的润滑剂。该离合器用的润滑剂与被填充于蜗轮收纳部35的用于润滑蜗杆轴13与蜗轮14的啮合部分的润滑剂不同，其具有极高的粘度。因此，若从楔空间129漏出的离合器用的润滑剂达到蜗杆轴13与蜗轮14的啮合部分，则担心对该啮合部分的润滑状态产生负面影响。因此，利用密封部件80，防止润滑剂从楔空间129流出。
假设考虑不是将离合器机构15收纳配置于外壳H(参照图2)的内部空间S(参照图2)的结构，而是在中间轴与转向柱之间配置离合器机构的情况。具体而言，考虑将日本特开2013-92191号公报记载的驱动力传递机构夹装在中间轴17(参照图1)与转向柱5(参照图1等)之间的情况。此时，该驱动力传递机构为大型装置。因此，担心驱动力传递机构的外壳与转向柱5的下部安装构造体73干涉。需要将中间轴17向下侧错开驱动力传递机构的外壳的大小。由此，担心由于中间轴17的接合部的折角而产生扭矩变动(角度传递误差)。
以上，根据本发明的一实施方式，将离合器机构15收纳配置于外壳H的内部空间S。在收纳第一减速机12以及扭矩传感器21的外壳H的内部收纳配置离合器机构15。由此，能够避免离合器机构15与周边部件(例如下部安装构造体73)干涉。在外壳H的内部，驱动力产生部53在轴向X上相对于蜗轮14配置在与机构部51相反的一侧。即，离合器机构15隔着蜗轮14分开配置。因此，能够有效利用外壳H的内部空间S来配置离合器机构15。由此，能够抑制转向装置1的大型化。
因此，能够提供可将离合器机构15搭载于车辆而不与周边部件干涉并且抑制大型化的转向装置1。动作部件55插通蜗轮14的插通孔33并朝机构部51延伸。动作部件55接受来自驱动力产生部53的驱动力而使机构部51动作。由此，使用来自相对于蜗轮14配置在与机构部51相反的一侧的驱动力产生部53(螺线管54)的电磁力，能够使机构部51良好地动作。
双向离合器106在辊对123与内圈104以及外圈105双方卡合的状态下成为连结状态。从该连结状态开始，使第一按压部件131朝周向另一侧Y2移动，并且使第二按压部件132朝周向一侧Y1移动。由此(朝相互相反方向的规定的方向移动)，能够将第一辊123a、第二辊123b朝相互接近的方向按压并使其移动。由此，辊对123相对于内圈104以及外圈105的卡合解除，其结果是，双向离合器106成为释放状态。由此，将转向操纵轴10与输出轴16连结或连结解除的机构部51由双向离合器106实现。
楔部152的第一以及第二滑动接触面153、154包含随着朝向轴向另一侧X2而朝周向Y的两侧相互分离的部分设置。因此，使动作部件55朝轴向一侧X1移动，由此能够使第一按压部件131朝周向另一侧Y2移动，并且使第二按压部件132朝周向一侧Y1移动。由此，能够将第一辊123a、第二辊123b朝相互接近的方向按压并使其移动。因此，能够良好地进行双向离合器106的连结状态与释放状态的切换。
在不搭载离合器机构的结构的转向装置中，内轴29与中间轴17连接。与此相对，在转向装置1中，在内轴29同轴并且能够相对旋转地设置的输出轴16与中间轴17连接。因此，能够使转向装置1的中间轴17的坐标(车辆内的位置)与不搭载离合器机构的结构的转向装置的情况相同。因此，能够避免中间轴17的接合部的折角引起的扭矩变动(角度传递误差)的产生。
以上说明了本发明的一实施方式，但本发明也可以通过其它方式来实施。例如，在上述实施方式中，将楔部设置于楔部件126的轴向X的中途部。然而，也可以如图14、图15那样设置于楔部件126的轴向X的端部。在该情况下，只要加工楔部件126的端部即可，所以容易制造。
在上述实施方式中，由包含第一滑动接触面153、第二滑动接触面154、第一被滑动接触面138、第二被滑动接触面143的曲面的面构成。然而，它们也可以由包含平坦面(倾斜面)的面构成。即，也可以由平坦面(倾斜面)和曲面的组合、或仅由平坦面(倾斜面)构成。也可以是滑动接触面(153、154)以及被滑动接触面(138、143)的一方由曲面构成，而另一方由平坦面(倾斜面)构成，也可以两方仅由曲面或平坦面(倾斜面)构成。
在上述实施方式中，将螺线管54以在轴向X上与扭矩传感器21错开的方式配置。然而，螺线管54与扭矩传感器21也可以是至少一部分在轴向X上重叠。在该情况下，以包围扭矩传感器21的外周的方式配置螺线管54。螺线管54收纳于传感器外壳26。在上述实施方式中，说明了驱动力产生部53(参照图2)利用对线圈56a(参照图2)的通电所产生的电磁力来驱动机构部51。然而，也可以如图10所示那样使驱动力产生部53用液压来产生驱动力。
在图10所示的第一变形例中，驱动力产生部53包含液压产生部201。液压产生部201将外壳H(例如传感器外壳26)的一部分液密性密封来划分形成油室202。驱动力产生部53还包含控制油室202内的液压的液压控制电路203。在该情况下，动作部件55A是沿轴向X延伸的部件，以能够沿轴向X移动的方式设置。动作部件55A与外壳H(例如传感器外壳26)以能够相对滑动的方式设置。动作部件55A的轴向一侧X1侧的端部55Aa嵌合在油室202内。油室202的周面202a与动作部件55A之间被圆环状的密封204密封。
液压产生部201在外壳H的内部空间S中收纳配置于上方的第二空间Sb。即，液压产生部201在轴向X上相对于蜗轮14(参照图2)配置在与机构部51(参照图2)相反的一侧。通过液压控制电路203的控制，从油室202对动作部件55A施加液压力，动作部件55A接受该液压力沿轴向X移动。通过动作部件55A的轴向X的移动，离合器机构15(参照图2等)在连结状态与解除状态之间切换。
图10没有图示动作部件55A的轴向另一侧X2侧，但与上述实施方式相同(参照图7、图9)，包含第一圆环部件(相当于第一圆环部件58)和第二圆环部件(相当于第二圆环部件59)。第一圆环部件设置为能够沿轴向X一体移动，并且能够绕转向操纵轴10相对旋转。在该第一变形例中，使用液压产生部201作为驱动力产生部53。由此，与采用螺线管54(参照图2)作为驱动力产生部53的情况比较，能够避免对扭矩传感器21、第一轴承50的电磁场的影响。
如图11所示，驱动力产生部53也可以使用马达的输出来产生驱动力。在图11所示的第二变形例中，驱动力产生部53包含电动驱动部301。动作部件55B是沿轴向X延伸的部件，以能够沿轴向X移动的方式设置。电动驱动部301包含第二马达302和使第二马达302的输出旋转减速的第二减速机303。第二减速机303包含驱动齿轮304和从动齿轮305。驱动齿轮304设置于第二马达302的输出轴302a。从动齿轮305在动作部件55B上以能够一体移动的方式设置，并与驱动齿轮304啮合。第二马达302经由基座306，在蜗轮14的芯金部31上以能够一体旋转的方式设置。
第二减速机303将第二马达302的输出旋转增幅，并且将该输出旋转转换为动作部件55B的轴向X的驱动力。驱动齿轮304例如可以是小齿轮齿。从动齿轮305例如可以是沿轴向X排列的齿条齿。电动驱动部301在外壳H的内部空间S中收纳配置于上方的第二空间Sb。即，电动驱动部301在轴向X上相对于蜗轮14配置在与机构部51(参照图2)相反的一侧。
通过第二马达302的旋转驱动，动作部件55B沿轴向X移动。通过动作部件55B的轴向X的移动，离合器机构15(参照图2等)在连结状态与解除状态之间切换。在该第二变形例中，使用电动驱动部301作为驱动力产生部53，由此与采用螺线管54(参照图2等)作为驱动力产生部53的情况比较，能够避免对扭矩传感器21、第一轴承50的电磁场的影响。
在停止对第二马达302供电时，输出轴302a不旋转。由此，不使用能量(电力)，也能够将离合器机构15(参照图2等)维持在连结状态或者解除状态。以机构部51为双向离合器106(参照图3等)进行了说明。然而，机构部51也可以是包含图12所示那样的摩擦离合器402的结构。在图12中，图示出了使用单板离合器作为摩擦离合器402的情况，但也可以采用多板离合器等其它离合器。
机构部51也可以是包含图13所示那样的啮合离合器403的结构。
说明了内圈104与输出轴16连结，并且外圈105与内轴29(转向操纵轴10)连结。然而，也可以是内圈104与内轴29(转向操纵轴10)连结，并且外圈105与输出轴16连结。
由传感器外壳26和减速机外壳25构成了外壳H。然而，外壳H只要是至少包含减速机外壳25的结构即可。即，只要外壳H收纳第一减速机12即可，可以不收纳扭矩传感器21。因此，没有设置扭矩传感器的转向装置也能够应用本申请发明。
作为以能够一体旋转的方式安装于转向操纵轴10的齿轮，列举了蜗轮14为例，但齿轮也可以采用其它种类的齿轮。
另外，本发明可以在相同或等同的范围内进行各种改变。
本申请主张于2015年6月16日提出的日本专利申请2015-121122号的优先权，并在此引用其全部内容。
Claims (13)
1.一种转向装置，包含：
转向操纵轴，其连结有转向操纵部件；
马达；
齿轮，其能够与上述转向操纵轴一体旋转地被安装在上述转向操纵轴上，将上述马达产生的扭矩向上述转向操纵轴传递；
外壳，其至少收纳上述齿轮；
输出轴，其相对于上述转向操纵轴以能够相对旋转的方式设置并与转向机构连结；以及
离合器机构，其使上述转向操纵轴与上述输出轴之间的动力传递断开与连接，上述离合器机构具有能够将上述转向操纵轴与上述输出轴连结或解除连结而设置的机构部、和用于产生使上述机构部对上述转向操纵轴与上述输出轴进行连结或解除连结的驱动力的驱动力产生部，其中，
上述离合器机构收纳配置于上述外壳的内部空间，
在该内部空间中，上述驱动力产生部在上述转向操纵轴的轴向上，相对于上述齿轮配置在与上述机构部相反的一侧。
2.根据权利要求1所述的转向装置，其中，
上述齿轮具有沿厚度方向贯通该齿轮的插通孔，
上述离合器机构还具有用于接受来自上述驱动力产生部的驱动力使上述机构部动作的动作部件，
上述动作部件具有插通上述插通孔并朝上述机构部延伸的延伸部。
3.根据权利要求2所述的转向装置，其中，
上述动作部件包含使上述机构部动作的第一部件、和由不同于上述第一部件的部件设置并具有插通上述插通孔而朝上述机构部延伸的上述延伸部的第二部件，
上述第一以及第二部件被设置为能够沿上述转向操纵轴的轴向一体移动，并且能够绕上述转向操纵轴相对旋转。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的转向装置，其中，
上述机构部包含双向离合器，
上述双向离合器包含：
与上述转向操纵轴及上述输出轴的一方同轴连结的内圈、
与上述转向操纵轴及上述输出轴的另一方同轴连结并以能够相对旋转的方式设置于上述内圈的外圈、
在由上述内圈的外周和上述外圈的内周形成的楔空间沿上述内圈的周向排列配置的辊对、以及
以能够绕上述转向操纵轴相对旋转的方式设置的一对按压部,上述一对按压部朝相互反向的规定的方向移动，将上述辊对朝相互接近的方向按压。
5.根据权利要求4所述的转向装置，其中，
上述离合器机构还具有用于接受来自上述驱动力产生部的驱动力使上述机构部动作的动作部件，
上述动作部件以能够沿上述转向操纵轴的轴向移动的方式设置，通过朝该轴向的移动，使上述一对按压部相互朝相反方向移动。
6.根据权利要求5所述的转向装置，其中，
上述一对按压部包含第一以及第二按压部，
上述动作部件包含与上述第一按压部滑动接触的第一滑动接触面、和与上述第二按压部滑动接触的第二滑动接触面，
上述第一以及第二滑动接触面设置为包含随着朝向上述转向操纵轴的规定的轴向而朝周向的两侧相互分离的部分。
7.根据权利要求4所述的转向装置，其中，
上述内圈与上述输出轴连结，并且上述外圈与上述转向操纵轴连结，
上述外圈固定于上述齿轮。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的转向装置，其中，
上述机构部包含摩擦离合器。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的转向装置，其中，
上述机构部包含啮合离合器。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的转向装置，其中，
上述驱动力产生部利用对线圈的通电所产生的电磁力来驱动上述机构部。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的转向装置，其中，
上述驱动力产生部使用液压来驱动上述机构部。
12.根据权利要求1～3中任一项所述的转向装置，其中，
包含将上述机构部的内部密封的密封部件。
13.根据权利要求5～7中任一项所述的转向装置，其中，
上述驱动力产生部利用对线圈的通电所产生的电磁力来驱动上述机构部。
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