CN112585055B - 电动式转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个实施例的电动式转向装置，其包括：输出轴，其通过与驱动马达连接的减速齿轮进行旋转；滚珠丝杠，其上侧端与上述输出轴的下侧端结合，并在外周面形成有外周螺旋槽而与上述输出轴联动地旋转；滚珠螺母，其在外周面形成有齿轮齿，在内周面形成有与上述外周螺旋槽对应的内周螺旋槽，并通过滚珠与上述滚珠丝杠结合而在轴向上滑动；及扇形齿轮轴，其与上述滚珠螺母的齿轮齿结合而在上述滚珠螺母的轴向滑动时进行旋转并使转向垂臂进行工作。

Description

电动式转向装置
技术领域
本发明涉及电动式转向装置，更具体地，涉及如下的电动式转向装置：与小汽车相比，需要相对大的转向力的卡车或公共汽车这样的商用车中也能够实现电动式动力转向、自动停车、车道保持、根据路面状态进行的行驶辅助、自主行驶控制等驾驶者辅助功能及线控转向系统。
背景技术
在一般情况下，车辆的转向装置是可改变车辆的行进方向的装置。转向装置通过变更车辆的前轮旋转的旋转中心而变更车辆的行进方向。
另一方面，动力辅助转向装置是在驾驶者操作车辆的方向盘(steering wheel)时辅助驾驶者的方向盘操作力，从而以较小的力也容易地变更车辆的行进方向的装置。
动力辅助转向装置一般分为电动式转向装置(EPS：Electronic Power SteeringApparatus)和液压式转向装置(HPS：Hydraulic Power Steering Apparatus)。
液压式转向装置是如下的转向装置：由与发动机的旋转轴连接的液压泵将工作油供给到与齿杆(Rack Bar)连接的工作缸时，接收到工作油的工作缸的活塞进行动作，从而辅助转向操作力，由此使驾驶者以较小的力进行转向操作。
电动式转向装置是代替液压泵和工作缸而具备马达，并通过马达的力来辅助方向盘的操作力的转向装置。以往，电动式转向装置因输出问题，与液压式转向装置相比提供低水平的转向辅助力。
由此，与小汽车相比，在需要相对大的转向力的卡车或公共汽车这样的商用车中会使用液压式转向装置。但是，液压式转向装置与电动式转向装置不同地，存在无法使用利用电子控制单元的自动停车、车道保持、自主行驶等功能的问题。
因此，需要研发一种在与小汽车相比需要相对大的转向力的卡车或公共汽车中也能够利用电子控制单元而实现自动停车、车道保持、自主行驶等的技术。
发明内容
技术课题
对此，本发明是在上述的背景下研发的，本发明的目的在于提供一种在与小汽车相比需要相对大的转向力的卡车或公共汽车中也能够应用电动动力转向的电动式转向装置。
另外，本发明的目的在于提供一种如下的电动式转向装置：在卡车或公共汽车等这样的商用车中也能够使用自动停车、车道保持、根据路面状态进行的行驶辅助、自主行驶控制等驾驶者辅助功能，从而提高驾驶者的便利性。
另外，本发明的目的在于提供一种有效地确保用于提高安全性的冗余度(redundancy)的电动式转向装置。
另外，本发明的目的在于提供一种在卡车或公共汽车等这样的商用车中也能够实现线控转向(Steer-By-Wire)系统的电动式转向装置。
本发明的目的不限于上述目的，本领域技术人员可从以下的记载清楚地理解在此未提及的其他目的。
解决课题的手段
根据本发明的一个侧面，提供一种电动式转向装置，其包括：输出轴，其通过与驱动马达连接的减速齿轮进行旋转；滚珠丝杠，其上侧端与上述输出轴的下侧端结合，并在外周面形成有外周螺旋槽而与上述输出轴联动地旋转；滚珠螺母，其在外周面形成有齿轮齿，在内周面形成有与上述外周螺旋槽对应的内周螺旋槽，并通过滚珠与上述滚珠丝杠结合而在轴向上滑动；及扇形齿轮轴，其与上述滚珠螺母的齿轮齿结合而在上述滚珠螺母的轴向滑动时进行旋转并使转向垂臂进行工作。
此时，上述减速齿轮包括：第1齿轮部件，其与上述驱动马达结合而旋转且在外周面形成有齿轮齿；及第2齿轮部件，其作为与上述输出轴结合的圆盘形部件，在外周面形成有与上述第1齿轮部件啮合的齿轮齿，从而在上述驱动马达进行旋转时使上述输出轴旋转。
另外，上述电动式转向装置还包括：第1旋转支承部件，其配置在上述滚珠丝杠的上侧端的外周面与外壳之间而支承上述滚珠丝杠的旋转；及第2旋转支承部件，其配置在上述滚珠丝杠的下侧端的外周面与外壳之间而支承上述滚珠丝杠的旋转。
另外，上述第1旋转支承部件及上述第2旋转支承部件由圆锥滚子轴承构成。
另外，上述第1旋转支承部件及上述第2旋转支承部件由推力轴承构成。
另外，还包括：轴向支承部件，其结合到上述外壳的下侧端部的内周面而在轴向上支承上述第2旋转支承部件。
上述轴向支承部件包括：第1支承部件，其具备从外周面沿轴向突出且沿着圆周方向而突出量逐渐变大的第1支承部，并插入到上述外壳的下侧端部的内周面而在轴向上支承上述第2旋转支承部件；第2支承部件，其具备以与上述第1支承部对应的形状突出而与上述第1支承部啮合的第2支承部，并与上述外壳的下侧端部的内周面结合；及弹性部件，其在上述第1支承部件与第2支承部件之间，一侧端结合到上述第1支承部件而另一侧端结合到上述第2支承部件，并在圆周方向上产生弹性力。
另外，上述轴向支承部件包括：第1锁紧螺母，其插入到上述外壳的下侧端部的内周面而在轴向上支承上述第2旋转支承部件；盖部件，其覆盖上述外壳的下侧端部而结合；及第2锁紧螺母，其配置在上述盖部件与上述第1锁紧螺母之间而防止上述第1锁紧螺母被松开。
另外，上述驱动马达包括第1驱动马达及第2驱动马达，上述第1齿轮部件包括：第1蜗杆，其与上述第1驱动马达结合而旋转；及第2蜗杆，其与上述第2驱动马达结合而旋转，上述第2齿轮部件由与上述第1蜗杆及上述第2蜗杆啮合的蜗轮构成。
另外，上述第1蜗杆及上述第2蜗杆并排地配置在上述第2齿轮部件的两侧。
另外，上述第1蜗杆及上述第2蜗杆的旋转轴分别与上述第2齿轮部件的旋转轴垂直地配置。
另外，上述第1驱动马达及上述第2驱动马达并排地相邻配置。
另外，通过电子控制单元而分别独立地控制上述第1驱动马达及上述第2驱动马达。
另外，还包括：输入轴，其上侧端与转向轴连接，并与上述输出轴连接。
另外，还包括：扭杆，其以根据上述输入轴的旋转而扭转的方式配置；及扭矩传感器，其将上述扭杆的扭转信息传送到电子控制单元。
另外，上述电子控制单元根据上述扭杆的扭转信息而控制上述驱动马达。
另外，上述输出轴不与方向盘机械地连接，根据在操作上述方向盘时由角度传感器感测的转向角度，由电子控制单元控制上述驱动马达。
另外，上述扇形齿轮轴与上述滚珠螺母的齿轮齿啮合，以在上述滚珠螺母向轴向的一侧滑动时上述扇形齿轮轴向一个方向旋转，在上述滚珠螺母向轴向的另一侧滑动时上述扇形齿轮轴向另一个方向旋转。
根据本发明的另一个侧面，提供一种电动式转向装置，其包括：输出轴，其通过与驱动马达连接的减速齿轮进行旋转；滚珠丝杠，其上侧端与上述输出轴的下侧端结合，在外周面形成有外周螺旋槽而与上述输出轴联动地旋转；及滚珠螺母，其外周面形成有齿轮齿，内周面形成有与上述外周螺旋槽对应的内周螺旋槽，且通过滚珠与上述滚珠丝杠结合而在轴向上滑动，上述驱动马达包括第1驱动马达及第2驱动马达，上述减速齿轮包括：第1蜗杆，其与上述第1驱动马达结合而进行旋转；第2蜗杆，其与上述第2驱动马达结合而进行旋转；及蜗轮，其与上述第1蜗杆及上述第2蜗杆啮合而进行旋转。
此时，上述第1蜗杆及上述第2蜗杆并排地配置在上述蜗轮的两侧。
另外，上述第1蜗杆及上述第2蜗杆的旋转轴分别与上述蜗轮的旋转轴垂直地配置。
另外，上述第1驱动马达及上述第2驱动马达并排地相邻配置。
另外，通过电子控制单元而分别独立地控制上述第1驱动马达及上述第2驱动马达。
发明效果
根据本发明的实施例，通过驱动马达和减速齿轮，在与小汽车相比需要相对大的转向力的卡车或公共汽车中也能够应用电动动力转向。
另外，根据本发明的实施例，在卡车或公共汽车等这样的商用车中也能够应用并非液压式转向装置的电动式转向装置，因此能够在商用车中实现自动停车、车道保持、根据路面状态进行的行驶辅助、自主行驶控制等驾驶者辅助功能。
另外，根据本发明的实施例，通过2个驱动马达而有效地确保冗余度(redundancy)，由此能够提高安全性。
另外，根据本发明的实施例，在卡车或公共汽车等这样的商用车中也能够应用电动式转向装置，因此能够在商用车中实现线控转向(Steer-By-Wire)系统。
附图说明
图1是概略性地示出应用本发明的实施例的电动式转向装置的转向系统的图。
图2是本发明的第1实施例的电动式转向装置的立体图。
图3是本发明的第1实施例的电动式转向装置的截面图。
图4和图5分别是将图3的一部分放大的放大图。
图6是本发明的第1实施例的电动式转向装置的轴向支承部件的分解立体图。
图7至图9是本发明的第1实施例的电动式转向装置的轴向支承部件的变形例的分解立体图。
图10是本发明的第2实施例的电动式转向装置的截面图。
图11和图12分别是将图10的一部分放大的放大图。
图13是本发明的第3实施例的电动式转向装置的立体图。
图14是本发明的第3实施例的电动式转向装置的截面图。
图15是示出本发明的第3实施例的电动式转向装置的减速齿轮的配置的立体图。
图16是与发明的第3实施例的电动式转向装置的驱动马达的驱动相关的结构的结构框图。
图17是本发明的第4实施例的电动式转向装置的截面图。
图18是与本发明的第4实施例的电动式转向装置的驱动马达的驱动相关的结构的结构框图。
具体实施方式
下面，通过例示的附图，对本发明的实施例的一部分实施例进行详细说明。在对各个图的结构要素附加附图标记时，对于相同的结构要素，即便图示于不同的附图上，但尽量使用相同的附图标记。另外，在对本发明的实施例进行说明时，在判断为对相关的公知结构或功能的具体说明导致本发明的实施例的要旨不清楚的情况下，会省略其详细的说明。
另外，在对本发明的实施例的结构要素进行说明时，会使用第1、第2、A、B、a、b等术语。这样的术语仅用于将其结构要素与其他结构要素区分，其术语对该结构要素的本质或次序或顺序等不作限定。在记载为某个结构要素与其他结构要素“连接”、“结合”或“接入”的情况下，其结构要素既可以与其他结构要素直接地连接或相连，但也可以在各个结构要素之间“连接、”“结合”或“接入”其他结构要素。
图1是概略性地示出应用本发明的实施例的电动式转向装置的转向系统的图。
参照图1，应用本发明的实施例的电动式转向装置的转向系统构成为通过电动式转向装置1而辅助驾驶者的转向力的结构。与方向盘101连接的转向轴103的一侧结合有角度传感器105和扭矩传感器107。在操作驾驶者的方向盘101时，角度传感器105和扭矩传感器107对此进行感测，将根据其感测结果而得到的电信号发送到电子控制单元110。另外，电子控制单元110向电动式转向装置1发送工作信号。
更具体地，电子控制单元110基于从角度传感器105和扭矩传感器107接收到的电信号和从安装在汽车的其他各种传感器接收的电信号而控制电动式转向装置1的驱动马达。驱动马达通过减速齿轮而使与扇形齿轮轴(Sector shaft)连接的转向垂臂135工作，与转向垂臂135连接的连杆111驱动与两侧车轮115L、115R连接的连杆113，从而实现两侧车轮115L、115R的转向。
图1中为了便于说明仅图示了角度传感器105和扭矩传感器107，但为了向电子控制单元110提供与电动式转向装置1的控制相关的信息，还可具备车速传感器、马达旋转角度传感器、马达位置传感器、雷达、激光雷达、照相机图像传感器等。在此省略对这些各种传感器的具体说明。
图2是本发明的第1实施例的电动式转向装置的立体图，图3是本发明的第1实施例的电动式转向装置的截面图。
参照图2及图3，本发明的第1实施例的电动式转向装置包括输出轴303、滚珠丝杠320、滚珠螺母330及扇形齿轮轴311。
输出轴303结合到上侧端连接于转向轴103的输入轴301，通过与驱动马达120连接的减速齿轮130进行旋转。滚珠丝杠320的上侧端与输出轴303的下侧端结合，在外周面形成有外周螺旋槽325而与输出轴303联动地旋转。滚珠螺母330在外周面形成有齿轮齿331a，在内周面形成有与外周螺旋槽325对应的内周螺旋槽335，并通过滚珠与滚珠丝杠320结合而在轴向上进行滑动。扇形齿轮轴311与滚珠螺母330的齿轮齿331a结合而在滚珠螺母330的轴向上滑动时旋转而使转向垂臂135进行工作。
输出轴303的上侧端与连接于转向轴103的输入轴301结合，通过与驱动马达120连接的减速齿轮130进行旋转。在此输入轴301与转向轴103连接或由转向轴103来代替。
即，根据汽车的发动机室布局而一体地具备转向轴103的情况下，转向轴103本身可以是输入轴301。另一方面，在转向轴103被万向节等折弯而形成为两个以上的情况下，转向轴103与输入轴301连接。
在本发明的第1实施例中，输入轴301和输出轴303形成为中空，在内侧空间结合有扭杆305。另外，在输入轴301的外周侧具备扭矩传感器107，该扭矩传感器107用于感测在驾驶者操作方向盘时所产生的转向扭矩。
滚珠丝杠320与输出轴303的下侧端结合而与输出轴303联动地旋转。滚珠丝杠320在外周面形成有外周螺旋槽325。
滚珠螺母330通过滚珠与滚珠丝杠320结合。滚珠螺母330在内周面形成有与滚珠丝杠320的外周螺旋槽325对应的内周螺旋槽335，因此在滚珠丝杠320进行旋转时在轴向上进行滑动。
扇形齿轮轴311与形成于滚珠螺母330的外周面的齿轮齿331a结合。由此，扇形齿轮轴311在滚珠螺母330在轴向上滑动时进行旋转而使转向垂臂135进行工作。更具体地，扇形齿轮轴311与滚珠螺母330的齿轮齿331a啮合，以在滚珠螺母330向轴向的一侧滑动时扇形齿轮轴311向一个方向旋转，在滚珠螺母330向轴向的另一侧滑动时扇形齿轮轴311向另一个方向旋转。
减速齿轮130通过驱动马达120的驱动力而旋转输出轴303。减速齿轮130包括：第1齿轮部件125，其与驱动马达120结合而联动地旋转，并在外周面形成有齿轮齿；第2齿轮部件127，其作为在中央部具备结合有输出轴303的结合孔的圆盘形部件，在外周面形成有与第1齿轮部件125啮合的齿轮齿，在驱动马达120进行旋转时使输出轴303旋转。
第1齿轮部件125与驱动马达120的轴连接而联动地旋转，从而使第2齿轮部件127进行旋转。在本发明的第1实施例中，第1齿轮部件125由蜗杆齿轮构成，第2齿轮部件127由蜗轮构成。
但是，第1齿轮部件125及第2齿轮部件127的种类及形态不限于本发明的第1实施例，除了蜗杆-蜗轮之外，还可应用锥齿轮等。
在本发明的第1实施例中，在滚珠丝杠320的上侧端外周面与外壳309之间具备支承滚珠丝杠320的旋转的第1旋转支承部件340A。
在此，第1旋转支承部件340A随着滚珠丝杠320的旋转而支承轴向和径向的载荷，由圆锥滚子轴承构成。
参照图4，第1旋转支承部件340A包括结合有滚珠丝杠320的上侧端的外周面的内侧部件341和结合到外壳309的内周面的外侧部件343、设于内侧部件341与外侧部件343之间的圆筒状的滚动部件342。
在本发明的第1实施例中，内置有滚珠丝杠320和滚珠螺母330等的外壳309的上侧通过固定部件200结合到内置有第1齿轮部件125和第2齿轮部件127的上部外壳307，在上部外壳307的上侧结合有顶盖308。
在滚珠丝杠320的上侧端的外周面形成有上侧台阶部321，内侧部件341的下侧端被上侧台阶部321支承而结合。
在支承内侧部件341的径向上的内周面的滚珠丝杠320的上侧末端324具备结合孔321a，该结合孔321a中结合有被滚珠轴承140支承的输出轴303。
在内侧部件341与外侧部件343之间具备中间支承部件345。在中间支承部件345的内周面形成有被滚动部件342支承而旋转的安置槽345a。
在内侧部件341的内周面具备支承滚动部件342的旋转的支承槽341a，支承槽341a和安置槽345a形成为与轴向倾斜地形成的倾斜面，圆筒状的滚动部件342的外周面被支承槽341a和安置槽345a支承而旋转。
在此，形成于支承槽341a的上侧的止挡突起和形成于下侧的止挡突起与滚动部件342的上下侧端部隔着规定的游隙空间而形成。由此，中间支承部件345和滚动部件342在轴向上游动。
并且，外侧部件343的内周面和中间支承部件345的外周面形成为与支承槽341a及安置槽345a对应的倾斜面，这样的倾斜面以随着靠近滚珠丝杠320的下侧方向而直径逐渐变大的方向形成。
另外，在中间支承部件345的外周面，多个弹性突起345b在圆周方向上隔开而突出形成。由此，中间支承部件345弹性支承在外侧部件343的内周面343a。
因此，由通过扇形齿轮轴311而反向输入到滚珠丝杠320的冲击载荷而发生轴向的游动的情况下，弹性突起345b弹性变形而实现轴向的游动，从而吸收冲击载荷。
另外，在本发明的第1实施例中，在滚珠丝杠320的下侧端的外周面与外壳309之间具备支承滚珠丝杠320的旋转的第2旋转支承部件340B。
在此，第2旋转支承部件340B随着滚珠丝杠320的旋转而支承轴向和径向上的载荷，并与第1旋转支承部件340A相同地由圆锥滚子轴承构成，并且在上下对称方向上与第1旋转支承部件340A结合。
参照图5，在滚珠丝杠320的下侧端的外周面与第2旋转支承部件340B之间结合有内侧衬套351，在外壳309的内周面与第2旋转支承部件340B之间结合有外侧衬套353。
第2旋转支承部件340B与第1旋转支承部件340A相同地包括结合到内侧衬套351的外周侧的内侧部件341和结合到外侧衬套353的内周侧的外侧部件343及设于内侧部件341与外侧部件343之间的滚动部件342。
在滚珠丝杠320的下侧端的外周面形成有下侧台阶部323，内侧衬套的上侧端被滚珠丝杠320的下侧台阶部323支承而实现结合。
并且，在内侧部件341与外侧部件343之间具备中间支承部件345，该中间支承部件345在内周面形成有支承滚动部件342而旋转的安置槽345a。
在内侧部件341的外周面具备支承滚动部件342而旋转的支承槽341a，支承槽341a和安置槽345a形成为与轴向倾斜地形成的倾斜面，圆筒状的滚动部件342的外周面被支承槽341a和安置槽345a支承而进行旋转。
在此，形成于支承槽341a的上侧的止挡突起和形成于下侧的止挡突起与滚动部件342的上下侧端部之间形成规定的游隙空间。由此，中间支承部件345和滚动部件342在轴向上进行游动。
并且，外侧部件343的内周面343a和中间支承部件345的外周面形成为与支承槽341a及安置槽345a对应的倾斜面，这样的倾斜面以随着靠近滚珠丝杠320的上侧方向而直径逐渐变大的方向形成。
另外，在中间支承部件345的外周面上，多个弹性突起345b在圆周方向上隔开而突出形成。由此，中间支承部件345被外侧部件343的内周面弹性支承。
因此，由通过扇形齿轮轴311而反向输入到滚珠丝杠320的冲击载荷发生轴向上的载荷时，弹性突起345b被弹性变形，由此实现轴向的游动并吸收冲击载荷。
另外，在本发明的第1实施例中，在外壳309的下侧端部的内周面结合有在轴向上支承第2旋转支承部件340B的轴向支承部件360。轴向支承部件360在轴向上支承第2旋转支承部件340B，从而也向结合到滚珠丝杠320的上侧端的第1旋转支承部件340A施加轴向上的支承力。
这样轴向支承部件360提供轴向上的支承力，从而防止第1旋转支承部件340A和第2旋转支承部件340B通过与滚珠丝杠320或外壳309之间的游隙而空转或发生噪音。
与此同时，第1旋转支承部件340A和第2旋转支承部件340B各自的支承槽341a及安置槽345a的倾斜的方向构成上下对称。即，第1旋转支承部件340A的倾斜的方向是随着靠近滚珠丝杠320的下侧方向而直径逐渐变大的方向，第2旋转支承部件340B的倾斜的方向是随着靠近滚珠丝杠320的上侧方向而直径逐渐变大的方向。由此，滚珠丝杠320在支承第1旋转支承部件340A的外侧部件343的外壳309和支承第2旋转支承部件340B的轴向支承部件360之间实现上下方向的轴向上的游动。
参照图6，在本发明的第1实施例中，轴向支承部件360包括：第1支承部件360b，其具备从外周面沿轴向突出且沿着圆周方向而突出量变大的第1支承部365b，且插入到外壳309的下侧端部的内周面而在轴向上支承第2旋转支承部件340B；第2支承部件360a，其具备以与第1支承部365b对应的形状突出而与第1支承部365b啮合的第2支承部365a，并结合到外壳309的下侧端部的内周面；及弹性部件370，其在第1支承部件360b与第2支承部件360a之间一侧端结合到第1支承部件360b，另一侧端结合到第2支承部件360a，从而在圆周方向上产生弹性力。
因此，通过弹性部件370的圆周方向上的弹性力，第1支承部365b沿着第2支承部365a而旋转，由此可实现第1支承部件360b的轴向上的游动。
即，第2支承部件360a压入或螺丝结合到外壳309而固定，第1支承部件360b通过弹性压缩的弹性部件370与第2支承部件360a相接而配置的状态下可游动地插入到外壳309的下侧端部的内周面。
更具体地，将第2支承部件360a固定在外壳309时，根据弹性部件370的弹性恢复力向第1支承部件360b施加旋转力，构成圆周方向的倾斜面的第1支承部365b的倾斜面369b沿着第2支承部365a的倾斜面369a而旋转，从而第1支承部件360b进行旋转并在轴向上游动，由此对第2旋转支承部件340B加压。
在本发明的第1实施例中，第2支承部件360a螺丝结合到外壳309，为此在第2支承部件360a的外周面形成有用于实现与外壳309的内周面之间的螺丝结合的螺丝部364。
以弹性部件370在圆周方向上弹性压缩的状态组装第1支承部件360b和第2支承部件360a，此时第1支承部365b和第2支承部365a的位置分别以各自的止动端部367b、367a相抵接的状态被组装，并在由第2支承部件360a的止动端部367a将第1支承部件360b的止动端部367b按压的方向上将第2支承部件360a螺丝组装。
并且，为了防止弹性部件370脱离且在圆周方向上实现弹性变形，弹性部件370的一侧端371b插入到第1支承部件360b的止挡槽362b，另一侧端371a插入到第2支承部件360a的止挡槽362a。
这样，以可实现弹性部件370的止挡结构的方式，在第1支承部件360b和第2支承部件360a分别具备突出的固定部361b、361a，在各自的固定部361b、361a形成有止挡槽362b、362a。
图7至图9示出了本发明的第1实施例的电动式转向装置的轴向支承部件的变形例的分解立体图。参照图7至图9可确认，可将轴向支承部件360变形为各种各样。
图7所示的轴向支承部件360的变形例中，包括分别形成有螺丝结合到外壳309的内周面的螺丝部364b、364a的第1支承部件360b和第2支承部件360a、在第1支承部件360b与第2支承部件360a之间一侧端结合到第1支承部件360b且另一侧端结合到第2支承部件360a而在圆周方向上产生弹性力的弹性部件370。
另外，为了实现弹性部件370的止挡结构，在第1支承部件360b和第2支承部件360a分别具有突出的固定部361b、361a，在各自的固定部361b、361a形成有止挡槽362b、362a。
弹性部件370在第1支承部件360b与第2支承部件360a之间包围固定部361b、361a而配置，其一侧端371b和另一侧端371a分别插入到第1支承部件360b的止挡槽362b及第2支承部件360a的止挡槽362a。
以弹性部件370在圆周方向上弹性压缩的状态组装第1支承部件360b和第2支承部件360a。此时，第1支承部件360b通过弹性部件370的弹性力而沿着形成于外壳309的内周面的螺纹而向上部移动。因此，可补偿因磨损等导致的游隙。
另外，图8所示的轴向支承部件360的变形例包括：第1支承部件360b，其具备以从外周面沿轴向突出且沿着圆周方向而突出量逐渐变大的方式形成的第1支承部365b，且插入到外壳309的下侧端部的内周面而在轴向上支承第2旋转支承部件340B；第2支承部件360a，其具备以与第1支承部365b对应的形状突出而与第1支承部365b啮合的第2支承部365a，并结合到外壳309的下侧端部的内周面；及弹性部件370，其在第1支承部件360b与第2支承部件360a之间一侧结合到第1支承部件360b且另一侧端结合到第2支承部件360a并在圆周方向上产生弹性力。
以弹性部件370在圆周方向上被弹性压缩的状态组装第1支承部件360b和第2支承部件360a，此时第1支承部365b和第2支承部365a的位置以各自的止动端部367b、367a相抵接的状态被组装，第2支承部件360a在第2支承部件360a的止动端部367a将第1支承部件360b的止动端部367b按压的方向上压入到外壳309的下侧端部边缘而结合。
此时，第1支承部件360a通过弹性部件370的弹性力而向上部移动，由此可补偿由磨损等导致的游隙。
另外，为了使弹性部件370不脱离并且能够在圆周方向上实现弹性变形，弹性部件370的一侧端371b插入到第1支承部件360b的止挡槽362b，另一侧端371a插入到第2支承部件360a的止挡槽362a。
在图8的变形例中，弹性部件370的一侧端371b及另一侧端371a向弹性部件370的径向外侧突出，具备不同的方向。因此，图8的变形例所示的轴向支承部件与图6所示的轴向支承部件相比更稳定地固定。
另外，在图8的变形例中，第2支承部件360a在一面具备突出形成的突出部363a，第1支承部件360b在与第2支承部件360a相对的面上包括供突出部363a插入的缸体部363b，弹性部件370包围缸体部363b的外周面而配置。由此，可稳定地保持轴向上的位置。
另一方面，图9所示的轴向支承部件360的变形例包括：第1锁紧螺母381，其插入到外壳309的下侧端部的内周面而在轴向上支承第2旋转支承部件340B；盖部件382，其覆盖外壳309的下侧端部而实现结合；及第2锁紧螺母383，其位于盖部件382与第1锁紧螺母381之间而防止第1锁紧螺母381被松开。
在图9的变形中，盖部件382压入到外壳309的下侧端部边缘而结合，在其一面的边缘部形成有用于插入O形环384的O形环槽3821。O形环384确保盖部件382与外壳309之间的气密性。
图10是本发明的第2实施例的电动式转向装置的截面图，图11和图12是将图10的一部分放大的放大图。
参照图10，本发明的第2实施例的电动式转向装置与第1实施例的电动式转向装置相比，在第1旋转支承部件340A及第2旋转支承部件340B由推力轴承构成的点上存在差异。此外的剩余结构相同，因此关于第2实施例，仅对第1旋转支承部件340A及第2旋转支承部件340B进行说明。
参照图11，在本发明的第2实施例中，第1旋转支承部件340A用于支承通过滚珠丝杠320的旋转产生的径向载荷和通过滚珠螺母330的滑动而产生的轴向的载荷，包括：内侧部件343，其具备支承孔346，以与滚珠丝杠320的轴向垂直的方向为旋转轴的圆筒形的辊347插入到该支承孔346而被支承；一对外侧部件341a、341b，它们分别结合到内侧部件343的上侧和下侧，内侧面被辊347支承。
在此，内置有滚珠丝杠320和滚珠螺母330等的外壳309的上侧通过固定部件200结合到内置驱动马达120和第1齿轮部件125、第2齿轮部件127等的上部外壳307，在上部外壳307的上侧结合有顶盖308。
内侧部件343形成为环形。在内侧部件343多个支承孔346在圆周方向上隔开而配置，以将多个辊347以放射状配置，并且在轴向上被支承而旋转。
另外，在滚珠丝杠320的上侧端的外周面具备在轴向上支承第1旋转支承部件340A的第1螺旋结合部件363a。
并且，在滚珠丝杠320的上侧端的外周面形成有上侧台阶部321，第1螺旋结合部件363a的下侧端被上侧台阶部321支承而结合。
因此，如图11所示，第1旋转支承部件340A中，位于上部的外侧部件341a被外壳309的上端的内周面支承，位于下部的外侧部件341b被第1螺旋结合部件363a的上侧端支承。通过这样的结构，支承由滚珠丝杠320的旋转产生的径向载荷和由滚珠螺母的滑动产生的轴向上的载荷。
另外，在本发明的第2实施例中，在滚珠丝杠320的下侧端具备支承滚珠丝杠320的旋转和轴向上的载荷的第2旋转支承部件340B。
参照图12，第2旋转支承部件340B用于支承由滚珠丝杠320的旋转产生的径向载荷和由滚珠螺母330的滑动产生的轴向上的载荷，包括：内侧部件343，其具备支承孔346，以与滚珠丝杠320的轴向垂直的方向为旋转轴的圆筒形的辊347插入到该支承孔346而被支承；以及一对外侧部件341a、341b，它们分别结合到内侧部件343的上侧和下侧，内侧面被辊347支承。
内侧部件343形成为环形。在内侧部件343多个支承孔34在圆周方向上隔开而配置，以将多个辊347以放射状配置，并在轴向上被支承而旋转。
另外，在滚珠丝杠320的下侧端的外周面具备在轴向上支承第2旋转支承部件340B的第2螺旋结合部件363b。
并且，在滚珠丝杠320的下侧端的外周面形成有下侧台阶部323，第2螺旋结合部件340B的上侧端被下侧台阶部323支承而结合。
因此，如图12所示，第2旋转支承部件340B的位于上部的外侧部件341b被第2螺旋结合部件363b的下侧端支承，位于下部的外侧部件341a被结合到外壳309的下端的内周面的轴向支承部件360支承。通过这样的结构，支承由滚珠丝杠320的旋转产生的径向载荷和由滚珠螺母330的滑动产生的轴向上的载荷。
图13是本发明的第3实施例的电动式转向装置的立体图。另外，图14是本发明的第3实施例的电动式转向装置的截面图。
参照图13及图14，本发明的第3实施例的电动式转向装置中，驱动马达120包括第1驱动马达120a及第2驱动马达120b，第1齿轮部件125包括第1蜗杆125a及第2蜗杆125b。此时，第1蜗杆125a结合到第1驱动马达120a，第2蜗杆125b结合到第2驱动马达120b。
在本发明的第3实施例中，可独立地控制第1驱动马达120a及第2驱动马达120b。通过分别独立地控制第1驱动马达120a和第2驱动马达120b，从而结合到第1驱动马达120a的第1蜗杆125a、结合到第2驱动马达125b的第2蜗杆125b可独立地进行工作，由此能够精密地控制由啮合到第1蜗杆125a和第2蜗杆125b的蜗轮构成的第2齿轮部件127的旋转。
另外，即便在车辆的行驶中第1驱动马达120a及第2驱动马达120b中的任一个因故障而无法进行工作的情况下，可由剩余的另一个使第2齿轮部件127旋转。即，可通过系统可靠性(fail safety)或冗余度(redundancy)而确保安全性能。
另外，优选为，第1驱动马达120a及第2驱动马达120b相邻而并排地配置。虽然可以第1驱动马达120a和第2驱动马达120b相互对置的方式配置，但在该情况下不利于车辆的封装。
第1蜗杆125a及第2蜗杆125b分别结合到第1驱动马达120a及第2驱动马达120b而进行旋转。此时，第2齿轮部件127啮合到第1蜗杆125a及第2蜗杆125b而进行旋转，用输出轴303传递旋转驱动力。
图15示出本发明的第3实施例的电动式转向装置的减速齿轮的配置的立体图。由此可确认，第1蜗杆125a的旋转轴和第2蜗杆125b的旋转轴分别可以与由蜗轮构成的第2齿轮部件127的旋转轴垂直。
另外，第2齿轮部件127向滚珠丝杠320传递旋转驱动力，优选为，以第2齿轮部件127的旋转轴和滚珠丝杠320的旋转轴一致的方式配置。在本发明的第3实施例中，第2齿轮部件127在相同的轴上与滚珠丝杠320直接结合。
另一方面，参照图15，第1蜗杆125a及第2蜗杆125b平行地配置而分别啮合到第2齿轮部件127的一侧和另一侧。通过这样的配置，可从第2齿轮部件127的两侧传递旋转力，防止在第2齿轮部件127产生偏力。其结果，可实现稳定的转向力的传递。
图16示出与本发明的第3实施例的电动式转向装置的驱动马达的驱动相关的结构的结构框图。参照图16，在本发明的第3实施例中，电动式转向装置中，在驾驶者操作方向盘101时对此进行感测的角度传感器105和扭矩传感器107将电信号发送到电子控制单元110，电子控制单元110向驱动马达120发送工作信号。
电子控制单元110基于从角度传感器105和扭矩传感器107接收的电信号及从车速传感器、马达旋转角度传感器等接收的各种电信号而控制驱动马达120。
此时，驱动马达120包括第1驱动马达120a和第2驱动马达120b，因此即便在任一个驱动马达发生错误的情况下，也能够防止无法转向的问题。
更具体地，旋转输出轴303的第2齿轮部件127从第1驱动马达120a和第2驱动马达120b的两侧接收驱动力，即便在第1驱动马达120a和第2驱动马达120b中的任一个发生无法工作的情况，也能够产生驱动力。
在该情况下，电子控制单元110基于从角度传感器105和扭矩传感器107接收的电信号和从安装于汽车的车速传感器、马达旋转角度传感器等接收的电信号而同时控制第1驱动马达120a和第2驱动马达120b。另外，根据情况，在任一侧的马达无法工作或需要更大的转向力的情况下，可在另一侧马达产生更大的输出。
即，电子控制单元110将感测第1驱动马达120a和第2驱动马达120b各自的工作状态的马达旋转角度传感器等信号与预设的数据进行比较，当判断为任一侧的马达无法工作或存在输出错误时，可增减另一侧马达的输出。
图17是本发明的第4实施例的电动式转向装置的截面图。参照图17，本发明的第4实施例的电动式转向装置在输出轴303与方向盘101之间不存在机械性连接，可应用于线控转向(Steer-By-Wire)系统。
在线控转向系统中，上述电子控制单元110基于转向输入信息而生成控制信息。在此，转向输入信息是指通过线控转向系统的转向输入端而输入的信息，例如是包括通过驾驶者操作的方向盘的旋转角度及扭矩中的任一个以上的信息，也可以不是由通过驾驶者操作的方向盘提供的信息，而是由驾驶辅助系统提供的转向信号。
本发明的第4实施例的电动式转向装置除了不具有将输出轴303和方向盘101连接的输入轴的点之外，机械性结构与上述的本发明的实施例实质上相同。另外，在本发明的第4实施例中，角度传感器105结合到输出轴303的上端。
图18示出与本发明的第4实施例的电动式转向装置的驱动马达的驱动相关的结构的结构框图。参照图18，电子控制单元110基于从角度传感器105和扭矩传感器107接收的信号等而同时控制第1驱动马达120a和第2驱动马达120b。
另外，基于第1驱动马达120a和第2驱动马达120b的工作状态的感测信息，在任一侧的马达无法工作或需要更大的转向力的情况下，可在另一侧的马达产生更大的输出。
更具体地，电子控制单元110从感测第1驱动马达120a的工作状态的第1马达传感部112a和感测第2驱动马达120b的工作状态的第2马达传感部112b接收感测信号，并基于此控制第1驱动马达120a及第2驱动马达120b。
例如，第1马达传感部112a包括感测第1驱动马达120a的工作电流的第1电流传感器，第2马达传感部112b包括感测第2驱动马达120b的工作电流的第2电流传感器。此时，电子控制单元110对从第1电流传感器接收的信号和从第2电流传感器接收的信号进行比较而控制分别发送到第1驱动马达120a和第2驱动马达120b的信号。
由此，在从电子控制单元110向第1驱动马达120a发送的电流与由第1电流传感器感测的电流不同或从电子控制单元110向第2驱动马达120b发送的电流与由第2电流传感器感测的电流不同的情况下，将第1驱动马达120a或第2驱动马达120b的工作判断为异常。
在判断出第1驱动马达120a异常时，电子控制单元110可增减向第2驱动马达120b发送的电流。另外，在判断出第1驱动马达120b异常时，电子控制单元110可增减向第1驱动马达120a发送的电流。
另一方面，第1马达传感部112a包括感测第1驱动马达120a的旋转角度的第1旋转角度传感器，第2马达传感部112b包括感测第2驱动马达120b的旋转角度的第2旋转角度传感器。此时，电子控制单元110对从第1旋转角度传感器接收的信号和从第2旋转角度传感器接收的信号进行比较而控制分别向第1驱动马达120a和第2驱动马达120b发送的信号。
由此，在从电子控制单元110向第1驱动马达120a发送的电流与通过第1电流传感器而感测的电流不同或与从电子控制单元110向第1驱动马达120a发送的电流相应的马达的旋转角度与通过第1旋转角度传感器而感测的旋转角度不同的情况下，将第1驱动马达120a的工作判断为异常。
另外，在从电子控制单元110向第2驱动马达120b发送的电流与通过第2电流传感器感测的电流不同或与从电子控制单元110向第2驱动马达120b发送的电流相应的马达的旋转角度与通过第2旋转角度传感器而感测的旋转角度不同的情况下，将第2驱动马达120b的工作判断为异常。
特别地，作为一例，在由第1电流传感器和第1旋转角度传感器感测的电流和如马达的旋转角度为“0”的情况这样，第1驱动马达120a不工作的情况下，将从电子控制单元110向第2驱动马达120b发送的电流控制为最大，从而保持转向安全性。
即，判断从第1、2电流传感器或第1、2旋转角度传感器接收的信号而判断出任一侧的马达无法工作或存在输出错误时，与此相应地增减另一侧的马达的输出，从而将转向安全性最大化。
如上所述，根据本发明的实施例，与小汽车相比需要相对大的转向力的卡车或公共汽车的情况下，也能够使用与驾驶者的转向意志无关地控制汽车的自动停车、车道保持、根据路面状态进行的行驶辅助、自主行驶控制等附加功能，由此可提高驾驶者的便利性。
以上，对构成本发明的实施例的所有结构要素结合为一个或通过结合而进行动作的情况进行了说明，但本发明的实施例不限于这样的实施例。即，在本发明的实施例的目的范围内，可将其所有结构要素中的一个以上选择性地结合而进行动作。
以上的说明仅用于对本发明的实施例的技术思想进行例示性的说明，本领域技术人员在不脱离本发明的实施例的本质特性的范围内可进行各种修改及变形。因此，本发明的实施例中所公开的实施例仅用于对本发明的实施例的技术思想进行说明，并不起到限定作用，本发明的技术思想的范围不限于这些实施例。本发明的保护范围应根据下面的权利要求书的范围而解释，与此相同的范围内的所有技术思想均包括在本发明的权利范围内。

Claims (22)

1.一种电动式转向装置，其包括：
输出轴，其通过与驱动马达连接的减速齿轮进行旋转；
滚珠丝杠，其上侧端与上述输出轴的下侧端结合，并在外周面形成有外周螺旋槽而与上述输出轴联动地旋转；
滚珠螺母，其在外周面形成有齿轮齿，在内周面形成有与上述外周螺旋槽对应的内周螺旋槽，并通过滚珠与上述滚珠丝杠结合而在轴向上滑动；及
扇形齿轮轴，其与上述滚珠螺母的齿轮齿结合而在上述滚珠螺母的轴向滑动时进行旋转并使转向垂臂进行工作，
该电动式转向装置还包括：
第1旋转支承部件，其配置在上述滚珠丝杠的上侧端的外周面与外壳之间而支承上述滚珠丝杠的旋转；及
第2旋转支承部件，其配置在上述滚珠丝杠的下侧端的外周面与外壳之间而支承上述滚珠丝杠的旋转，
上述第1旋转支承部件包括结合有上述滚珠丝杠的上侧端的外周面的内侧部件、结合到上述外壳的内周面的外侧部件、以及设于上述内侧部件与上述外侧部件之间的圆筒状的滚动部件，
在上述内侧部件与上述外侧部件之间具备中间支承部件，
在上述内侧部件的外周面具备支承槽，上述滚动部件被支承于该支承槽而旋转，
形成于上述支承槽的上侧的止挡突起和形成于下侧的止挡突起与上述滚动部件的上下侧端部隔着规定的游隙空间而形成，
在上述中间支承部件的外周面，多个弹性突起在圆周方向上隔开而突出形成。
2.根据权利要求1所述的电动式转向装置，其中，
上述减速齿轮包括：
第1齿轮部件，其与上述驱动马达结合而旋转且在外周面形成有齿轮齿；及
第2齿轮部件，其作为与上述输出轴结合的圆盘形部件，在外周面形成有与上述第1齿轮部件啮合的齿轮齿，从而在上述驱动马达进行旋转时使上述输出轴旋转。
3.根据权利要求1所述的电动式转向装置，其中，
上述第1旋转支承部件及上述第2旋转支承部件由圆锥滚子轴承构成。
4.根据权利要求1所述的电动式转向装置，其中，
上述第1旋转支承部件及上述第2旋转支承部件由推力轴承构成。
5.根据权利要求1所述的电动式转向装置，其中，
该电动式转向装置还包括：
轴向支承部件，其结合到上述外壳的下侧端部的内周面而在轴向上支承上述第2旋转支承部件。
6.根据权利要求5所述的电动式转向装置，其中，
上述轴向支承部件包括：
第1支承部件，其具备从外周面沿轴向突出且沿着圆周方向而突出量逐渐变大的第1支承部，并插入到上述外壳的下侧端部的内周面而在轴向上支承上述第2旋转支承部件；
第2支承部件，其具备以与上述第1支承部对应的形状突出而与上述第1支承部啮合的第2支承部，并与上述外壳的下侧端部的内周面结合；及
弹性部件，其在上述第1支承部件与第2支承部件之间，一侧端结合到上述第1支承部件而另一侧端结合到上述第2支承部件，并在圆周方向上产生弹性力。
7.根据权利要求5所述的电动式转向装置，其中，
上述轴向支承部件包括：
第1锁紧螺母，其插入到上述外壳的下侧端部的内周面而在轴向上支承上述第2旋转支承部件；
盖部件，其覆盖上述外壳的下侧端部而结合；及
第2锁紧螺母，其配置在上述盖部件与上述第1锁紧螺母之间而防止上述第1锁紧螺母被松开。
8.根据权利要求2所述的电动式转向装置，其中，
上述驱动马达包括第1驱动马达及第2驱动马达，
上述第1齿轮部件包括：第1蜗杆，其与上述第1驱动马达结合而旋转；及第2蜗杆，其与上述第2驱动马达结合而旋转，
上述第2齿轮部件由与上述第1蜗杆及上述第2蜗杆啮合的蜗轮构成。
9.根据权利要求8所述的电动式转向装置，其中，
上述第1蜗杆及上述第2蜗杆并排地配置在上述第2齿轮部件的两侧。
10.根据权利要求8所述的电动式转向装置，其中，
上述第1蜗杆及上述第2蜗杆的旋转轴分别与上述第2齿轮部件的旋转轴垂直地配置。
11.根据权利要求8所述的电动式转向装置，其中，
上述第1驱动马达及上述第2驱动马达并排地相邻配置。
12.根据权利要求8所述的电动式转向装置，其中，
通过电子控制单元而分别独立地控制上述第1驱动马达及上述第2驱动马达。
13.根据权利要求1所述的电动式转向装置，其中，
该电动式转向装置还包括：
输入轴，其上侧端与转向轴连接，并与上述输出轴连接。
14.根据权利要求13所述的电动式转向装置，其中，
该电动式转向装置还包括：
扭杆，其以根据上述输入轴的旋转而扭转的方式配置；及
扭矩传感器，其将上述扭杆的扭转信息传送到电子控制单元。
15.根据权利要求14所述的电动式转向装置，其中，
上述电子控制单元根据上述扭杆的扭转信息而控制上述驱动马达。
16.根据权利要求1所述的电动式转向装置，其中，
上述输出轴不与方向盘机械地连接，
根据在操作上述方向盘时由角度传感器感测的转向角度，由电子控制单元控制上述驱动马达。
17.根据权利要求1所述的电动式转向装置，其中，
上述扇形齿轮轴与上述滚珠螺母的齿轮齿啮合，以在上述滚珠螺母向轴向的一侧滑动时上述扇形齿轮轴向一个方向旋转，在上述滚珠螺母向轴向的另一侧滑动时上述扇形齿轮轴向另一个方向旋转。
18.一种电动式转向装置，其包括：
输出轴，其通过与驱动马达连接的减速齿轮进行旋转；
滚珠丝杠，其上侧端与上述输出轴的下侧端结合，在外周面形成有外周螺旋槽而与上述输出轴联动地旋转；及
滚珠螺母，其外周面形成有齿轮齿，内周面形成有与上述外周螺旋槽对应的内周螺旋槽，且通过滚珠与上述滚珠丝杠结合而在轴向上滑动，
上述驱动马达包括第1驱动马达及第2驱动马达，
上述减速齿轮包括：第1蜗杆，其与上述第1驱动马达结合而进行旋转；第2蜗杆，其与上述第2驱动马达结合而进行旋转；及蜗轮，其与上述第1蜗杆及上述第2蜗杆啮合而进行旋转，
该电动式转向装置还包括：
第1旋转支承部件，其配置在上述滚珠丝杠的上侧端的外周面与外壳之间而支承上述滚珠丝杠的旋转；及
第2旋转支承部件，其配置在上述滚珠丝杠的下侧端的外周面与外壳之间而支承上述滚珠丝杠的旋转，
上述第1旋转支承部件包括结合有上述滚珠丝杠的上侧端的外周面的内侧部件、结合到上述外壳的内周面的外侧部件、以及设于上述内侧部件与上述外侧部件之间的圆筒状的滚动部件，
在上述内侧部件与上述外侧部件之间具备中间支承部件，
在上述内侧部件的外周面具备支承槽，上述滚动部件被支承于该支承槽而旋转，
形成于上述支承槽的上侧的止挡突起和形成于下侧的止挡突起与上述滚动部件的上下侧端部隔着规定的游隙空间而形成，
在上述中间支承部件的外周面，多个弹性突起在圆周方向上隔开而突出形成。
19.根据权利要求18所述的电动式转向装置，其中，
上述第1蜗杆及上述第2蜗杆并排地配置在上述蜗轮的两侧。
20.根据权利要求18所述的电动式转向装置，其中，
上述第1蜗杆及上述第2蜗杆的旋转轴分别与上述蜗轮的旋转轴垂直地配置。
21.根据权利要求18所述的电动式转向装置，其中，
上述第1驱动马达及上述第2驱动马达并排地相邻配置。
22.根据权利要求18所述的电动式转向装置，其中，
通过电子控制单元而分别独立地控制上述第1驱动马达及上述第2驱动马达。
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