CN115362099B

CN115362099B - 转向装置

Info

Publication number: CN115362099B
Application number: CN202080098823.6A
Authority: CN
Inventors: 榎本聪司; 森裕秋; 藤田裕志
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2040-10-09
Also published as: JPWO2021205680A1; CN115362099A; US20230119362A1; DE112020007056T5; JP6884931B1

Abstract

转向装置(100)具有：能够在车宽方向上移动的转舵轴(55)；与转舵轴(55)啮合的齿轮轴(21)；以及收纳转舵轴(55)以及齿轮轴(21)的第一壳体(52)。第一壳体(52)的与转舵轴(55)对置的内周面(52I)具有内径连续地变化的倾斜部(52IT)。在将转舵轴(55)的齿(55T)与齿轮轴(21)的齿(24)啮合的部位设为啮合部(G)的情况下，倾斜部(52IT)至少形成于啮合部(G)的下方。

Description

转向装置

技术领域

本发明涉及转向装置。

背景技术

为了车辆的转向而使用转向装置。作为与这样的转向装置相关的技术，例如在专利文献1中记载了一种电动式动力转向装置，其特征在于，具有：电动马达；齿条轴，其与转向机构连结；以及动力传递机构，其将来自电动马达的动力传递至齿条轴，动力传递机构具有：螺纹轴，其与齿条轴连结或形成为一体且具有外螺纹槽；螺母，其配置于螺纹轴的周围且具有内螺纹槽；多个滚动体，其能够在形成于外螺纹槽与内螺纹槽之间的滚行路径内滚动；以及套筒，其具有承受从电动马达传递的动力的承受部，螺母以承受部位于滚行路径的半径方向外侧的方式内插固定于套筒并与之一体地旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-069517号公报

发明内容

发明要解决的课题

关于专利文献1所记载的电动式动力转向装置，水从各部件的配合面等浸入到收容滚珠丝杠等的壳体内，因该侵入的水，连接滚珠丝杠与驱动源的带可能浸于水中。不限于带，当用于传递动力的部位浸水而成为结冰的低温环境下时，存在用于传递动力的部位结冰而转向装置的性能容易降低这样的问题。

因此，本发明的课题在于提供一种即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的转向装置。

用于解决课题的手段

本发明的发明人们进行了深入研究，结果发现：将收纳转舵轴以及齿轮轴的第一壳体的与转舵轴对置的内周面设为内径连续地变化的倾斜部；以及在转舵轴的齿与齿轮轴的齿啮合的啮合部的下方形成倾斜部。通过具有倾斜部，水从啮合部的下方沿倾斜部流动。因此，能够抑制水积存在啮合部的下方。由此，认为即使在结冰的温度环境下，也容易维持转向装置的性能。本发明是基于这样的发现而完成的。以下对本发明进行说明。

本发明是一种转向装置，其具有：转舵轴，其能够在车宽方向上移动；齿轮轴，其与所述转舵轴啮合；以及第一壳体，其收纳所述转舵轴以及所述齿轮轴，所述第一壳体的与所述转舵轴对置的内周面具有内径连续地变化的倾斜部，在将所述转舵轴的齿与所述齿轮轴的齿啮合的部位设为啮合部的情况下，所述倾斜部至少形成于所述啮合部的下方。

发明效果

根据本发明，能够提供一种即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的转向装置。

附图说明

图1是对电动动力转向装置100进行说明的图。

图2是放大表示第一实施方式的收容部57A及其周边的图。

图3是放大表示电动动力转向装置100的一部分的图。

图4是放大表示变更例的收容部57B及其周边的图。

图5是放大表示另外的变更例的收容部57C及其周边的图。

图6是放大表示电动动力转向装置200的一部分的图。

图7是对收纳部57的底部的方式例进行说明的图。

图8是对收纳部57的底部的方式例进行说明的图。

图9是对收纳部57的底部的方式例进行说明的图。

具体实施方式

以下，适当参照附图对作为本发明的转向装置的一例的电动动力转向装置进行说明。此外，附图所示的方式是本发明的一例，本发明并不限定于图示的方式。

1.第一实施方式

如图1所示，电动动力转向装置100具有：横拉杆终端130、130，其经由转向节120、120分别与左右的车轮110、110连结；以及齿条轴55，其与横拉杆终端130、130连结。电动动力转向装置100中，来自设置于车辆的方向盘11的转向力传递至齿条轴55。由形成于齿条轴55的齿条齿55T以及形成于齿轮轴21的齿轮齿24构成齿条齿轮机构。方向盘11以及齿轮轴21经由中间轴12而连接，来自方向盘11的转向力被输入中间轴12。另外，在齿轮轴21与中间轴12之间配置有未图示的扭杆。

另外，电动动力转向装置100具有马达41和作为传递马达41的驱动力的传递单元之一的马达轴42。马达41的驱动力经由马达轴42而作为转向辅助力传递至齿条轴55。由此，辅助齿条轴55的移动。

如图1所示，电动动力转向装置100具有第一壳体52以及第二壳体53，在第二壳体53的内周面53I具有收容部57(在以下的说明中，有时将第一实施方式的收容部57称为“收容部57A”)。第一壳体52收容向远离马达41的一侧延伸的齿条轴55，第二壳体53收容滚珠丝杠30以及带传动机构70。如图1、图2所示，收容部57A具有设置于比滚珠丝杠30的下端面30L以及带传动机构70的下端面靠下侧的位置的下端面57AX(以下，有时将收容部57A的下端面称为“底部57AX”)，能够在该底部57AX收容进入到第二壳体53内的水。

滚珠丝杠30是将旋转运动转换为直线运动的转换机构的一种，滚珠丝杠30将马达41产生的驱动力、即辅助转矩传递至齿条轴55。滚珠丝杠30具有：形成于齿条轴55的滚珠螺杆51；多个滚珠37；以及借助于该多个滚珠37而与滚珠螺杆51连结的滚珠壳体36。滚珠壳体36通过轴承32以能够旋转的方式支承于第一壳体52，且滚珠壳体36的移动被限制成不会与轴承32独立地在齿条轴55的轴向上移动。该轴承32嵌合于第一壳体52的52I，轴承32的内圈在被螺杆31按压于滚珠壳体36的状态下固定于螺杆31与滚珠壳体36之间。如图2所示，轴承32的外圈在齿条轴55的轴向上的两端面被弹性体38夹持，弹性体38以被第一壳体52和第二壳体53的端面53S夹持的状态支承于第一壳体52以及上述端面53S。

如图1所示，带传动机构70具有：驱动带轮45，其设置于马达轴42；从动带轮35，其设置于滚珠壳体36；以及带部件39，其绕挂于驱动带轮45和从动带轮35。

如图1、图2所示，电动动力转向装置100中，在第二壳体53的、与第一壳体52配合的配合面侧的部位具有收容部57A。收容部57A在齿条轴55的轴向上的第一端部57AR配置于齿条端部止动件54R与带部件39之间，齿条端部止动件54R配置于齿条轴55的靠马达41侧的端部。另外，第二端部57AL是齿条轴55的轴向上的、比上述第一端部57AR靠带部件39侧的端部，该第二端部57AL处于比带部件39在齿条轴55的轴向上的两端面靠齿轮轴21侧的位置，而且是在第二壳体53的面向弹性体38的端面(即，第二壳体53的靠第一壳体52侧的端面53S)上开口的开口部。通过设为这样的方式，能够使弹性体38介于收容部57A与轴承32之间，因此，与不使弹性体38介于收容部57A与轴承32之间的情况相比，侵入到第二壳体53内的水不易与轴承32接触。其结果为，轴承32不易生锈。

另外，第二端部57AL在第二壳体53的端面53S上开口，由此，在第二壳体53的铸造工序中，能够将内径部的模具向开口方向拔出。其结果为，还能够获得铸造性提高这样的效果。

收纳部57A的下端面是底部57AX。底部57AX设置于比滚珠丝杠30的下端面30L靠下方的位置。更具体而言，底部57AX配置于比通过滚珠丝杠30所具有的滚珠壳体36的下端面的带部件39靠下方的位置。

通过在比滚珠丝杠30的下端面30L以及带部件39的下表面靠下方的位置设置底部57AX，即使水侵入第二壳体53的内侧，也能够将该水积存于底部57AX。由此，能够防止滚珠丝杠30以及带部件39浸水，因此，即使在结冰的温度环境下，也能够维持电动动力转向装置100的性能。

在收容部57A中，关于配置于齿条轴55的下侧的弹性体38的上表面和底部57AX在上下方向上的位置，可以是任意一方处于上方。但是，从通过易于积存侵入到第二壳体53的内部的水而成为即使在结冰的温度环境下也易于维持电动动力转向装置100的性能的方式等观点出发，优选在比配置于齿条轴55的下侧的弹性体38的上表面靠下侧的位置配置底部57AX。

另一方面，如图1及图3所示，第一壳体52收纳齿条轴55。第一壳体52的内周面52I与齿条轴55的外周面不接触，在它们之间具有间隙。另外，电动动力转向装置100具有对施加于方向盘11的转向转矩进行检测的转矩传感器22。

在电动动力转向装置100中，关于第一壳体52的内周面52I与齿条轴55的外周面之间的距离，在包围形成于齿条轴55的齿条齿55T与形成于齿轮轴21的齿轮齿24啮合的啮合部G的部位，上述距离较远，而随着从该部位接近第一壳体52与第二壳体53结合的结合部，上述距离变近。第一壳体52在其内周面52I具有倾斜部52IT，该倾斜部52IT构成为随着接近第一壳体52与第二壳体53结合的结合部而变细。倾斜部52IT设置于内周面52I的一部分，倾斜部52IT的起点S存在于比齿条轴55的齿55T与齿轮轴21的齿24啮合的啮合部G靠马达41侧的位置。在齿条轴55的靠齿轮轴21侧的端部具有齿条端部止动件54L。

如图3所示，电动动力转向装置100具有收纳转舵轴55以及齿轮轴21的第一壳体52。将第一壳体52的与转舵轴55对置的内周面52I的一部分设为内径连续地变化的倾斜部52IT。该倾斜部52IT形成于转舵轴55的齿55T与齿轮轴21的齿24啮合的啮合部G的下方。通过具有倾斜部52IT，水从啮合部G的下方沿倾斜部52IT流动。因此，能够抑制水积存在啮合部G的下方。由此，即使在结冰的温度环境下，也能够抑制啮合部G结冰，容易维持转向装置100的性能。

另外，电动动力转向装置100中，除了倾斜部52IT之外，在第一壳体52的、与齿条轴55对置并且比齿条轴55靠下侧的内周面52I上具有上端开口且在下端具有底部的槽部52IG。通过具有这样的槽部52IG，即使水浸入到第一壳体52内，也能够将该水积存在槽部52IG中。并且，通过具有倾斜部52IT，即使水浸入到第一壳体52内，也能够使积存于比齿条轴55靠下侧的位置的水难以向第二壳体53侧移动。由此，能够减少从第一壳体52向第二壳体53流入的水的量，因此，能够进一步防止滚珠丝杠30以及带部件39浸水。即，通过具有收容部57A、倾斜部52IT以及槽部52IG，能够防止滚珠丝杠30以及带部件39浸水。因此，根据本发明的第一实施方式，能够提供即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的电动动力转向装置100。

在与第一实施方式相关的上述说明中，示出了齿条轴55的轴向上的第二端部57AL处于比带部件39在齿条轴55的轴向上的两端面靠齿轮轴21侧的位置，而且是在第二壳体53的面向弹性体38的端面53S上开口的开口部的方式，但第一实施方式并不限定于本方式。收容部的第二端部也可以设为其他方式。以下对该其他方式进行说明。

图4是对与上述收容部57A不同的方式的收容部57B进行说明的图。关于图4所示的收容部57B，第一端部57BR配置于与上述第一端部57AR一样的位置，另一方面，第二端部57BL的方式与上述第二端部57AL不同。关于收容部57B的第二端部57BL，在齿条轴55的轴向上的位置与收容部57B的底部57BX的靠弹性体38侧的端部所具有的凸部53B的、靠齿条端部止动件54R侧的侧面的位置相同。换言之，在带部件39的靠齿轮轴21侧的侧面39S的位置与第二壳体53的靠齿轮轴21侧的端面53S之间配置第二端部57BL。通过设为这样的方式，容易与凸部53B的高度相应地在收容部57B中积水。其结果为，容易防止带部件39浸水，因此，即使在结冰的温度环境下，也能够维持电动动力转向装置100的性能。

图5是对与上述收容部57A、57B不同的方式的收容部57C进行说明的图。关于图5所示的收容部57C，第一端部57CR配置于与上述第一端部57AR一样的位置，另一方面，第二端部57CL的方式与上述第二端部57AL、57BL不同。关于收容部57C的第二端部57CL，其在齿条轴55的轴向上的位置比第二端部57BL的位置靠带部件39侧。换言之，第二端部57CL位于带部件39的靠齿轮轴21侧的侧面39S的下方。即，齿条轴55的轴向上，端面39S的位置与第二端部57CL的位置相同。与图4所示的收容部57B相比，关于图5所示的收容部57C，收容部57C的底部57CX的靠弹性体38侧的端部所具有的凸部53C的宽度(齿条轴55的轴向上的长度)比上述凸部53B的宽度宽。即使是这样的方式，也容易与凸部53C的高度相应地在收容部57C中积水。其结果为，容易防止带部件39浸水，因此，即使在结冰的温度环境下，也能够维持电动动力转向装置100的性能。

2.第二实施方式

图6是放大表示作为本发明的第二实施方式的转向装置的一例的电动动力转向装置200的一部分的图。电动动力转向装置200除了不具有槽部52IG以外，与上述电动动力转向装置100一样地构成。在图6中，对与电动动力转向装置100一样的结构，标注与在图3中使用的标号相同的标号，适当省略其说明。

电动动力转向装置200具有第一壳体252来代替电动动力转向装置100所具有的第一壳体52。如图6所示，第一壳体252不具有与上述槽部52IG相当的结构，而具有与上述倾斜部52IT对应的倾斜部252IT。由此，实施例2的电动动力转向装置200也获得本发明规定的效果。另外，倾斜部252IT的起点S’存在于比啮合部G靠第二壳体侧的位置。通过具有倾斜部252IT，即使水浸入到第一壳体252内，也能够使积存于比齿条轴55靠下侧的位置的水难以向未图示的第二壳体侧移动。由此，能够减少从第一壳体252向第二壳体流入的水的量，因此，能够抑制收容于第二壳体的滚珠丝杠以及带部件浸水。因此，根据本发明的第二实施方式，能够提供即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的电动动力转向装置200。

在与本发明相关的上述说明中，例示了具有收容部57A、57B、57C(以下，有时将它们统称为“收容部57”，将收容部57的底部称为“底部57X”)的方式。以下，参照图7～图9对底部57X能够采用的方式进行说明。

图7是表示沿图1的VII-VII箭头方向视剖面的图。收容部57的底部57X例如能够为图7所示的底部57X1的方式。即，底部57X通过使车辆的前后方向上的宽度比从动带轮35的内径以及滚珠壳体36的外径小，而能够形成为向第二壳体53的下侧突出的凸部形状。通过设为这样的方式，能够在向下侧突出的收容部57中存水。因此，通过具有收容部57，能够提供即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的电动动力转向装置。

图8是表示沿图1的VIII-VIII箭头方向视剖面的图。收容部57的底部57X例如能够为图8所示的底部57X2的方式。即，底部57X能够使车辆的前后方向上的宽度与第二壳体53的、收容从动带轮35的部位处的车辆的前后方向上的宽度相同程度。即使是这样的方式，也能够在收容部57中存水。因此，通过具有收容部57，能够提供即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的电动动力转向装置。

图9是表示沿图1的IX-IX箭头方向视剖面的图。收容部57的底部57X例如能够为图9所示的底部57X3的方式。即，底部57X能够形成为向下凸的曲面形状。即使是这样的方式，也能够在收容部57中存水。因此，通过具有收容部57，能够提供即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的电动动力转向装置。

上述电动动力转向装置100、200获得以下的效果。以下，有时将第一端部57AR、57BR、57CR统一记为“第一端部57R”，有时将第二端部57AL、57BL、57CL统一记为“第二端部57L”。

在电动动力转向装置100、200中，优选的是，第一壳体52的与齿条轴55对置的内周面52I具有随着从齿轮轴21侧靠向马达41侧而内径变细的倾斜部52IT、252IT，倾斜部52IT、252IT的起点S、S’位于比齿条轴55的齿55T与齿轮轴21的齿啮合的啮合部G靠马达41侧的位置。

在这样的方式的电动动力转向装置100、200中，由于侵入到第一壳体52、252内的水向第二壳体53侧移动，因此需要越过倾斜部52IT、252IT而移动。侵入到第一壳体52、252内的水积存于比齿条轴55靠下方的位置，因此，相对于该水，倾斜部52IT、252IT相当于要上坡。水难以越过上坡。通过第一壳体52、252具有倾斜部52IT、252IT，侵入到第一壳体52、252内的水难以向第二壳体53移动，因此，能够减少侵入到第二壳体53内的水的量。由此，水更难以与带部件39接触，因此，即使在结冰的低温环境下，带部件39也容易活动。因此，通过形成为具有倾斜部52IT、252IT的方式，能够提供即使在结冰的温度环境下也更容易维持性能的电动动力转向装置100、200。

另外，在电动动力转向装置100、200中，优选的是，收容部57在齿条轴55的轴向上的第二端部57L位于比第一端部57R靠带部件39侧的位置，该收容部57的第二端部57L处于比带部件39在上述轴向上的的两侧面靠齿轮轴21侧的位置，而且是在第二壳体53的靠第一壳体52侧的端面53S上开口的开口部。

即使是这样的方式，由于在比带部件39的下端面靠下方的位置具有收容部57，因此，侵入到第二壳体53内的水也难以与带部件39接触。因此，能够提供即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的电动动力转向装置100、200。

另外，在电动动力转向装置100、200中，也可以是，收容部57在齿条轴55的轴向上的第二端部57L位于比第一端部57R靠带部件39侧的位置，该收容部57的第二端部57L在齿条轴55的轴向上的位置处于带部件39的靠齿轮轴21侧的侧面39S的位置与第二壳体53的靠齿轮轴21侧的端面53S之间。

即使是这样的方式，由于在比带部件39的下端面靠下方的位置具有收容部57，因此侵入到第二壳体53内的水也难以与带部件39接触。因此，能够提供即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的电动动力转向装置100、200。

另外，在具有倾斜部52IT的电动动力转向装置100中，优选的是，第一壳体52的与齿条轴55对置并且至少比齿条轴55靠下侧的内周面52I在比上述起点S靠齿轮轴21侧的位置具有上表面开口的槽52IG。

在这样的方式的电动动力转向装置100中，能够将欲越过倾斜部52IT而移动的水积存于槽52IG中。通过具有槽52IG，侵入到第一壳体52内的水难以向第二壳体53移动，因此，能够减少侵入到第二壳体53内的水的量。由此，水更难以与带部件39接触，因此即使在结冰的低温环境下，带部件39也容易活动。因此，通过形成为具有槽部52IG的方式，能够提供即使在结冰的温度环境下也更容易维持性能的电动动力转向装置100。

另外，在电动动力转向装置100、200中，也可以是，收容部57在齿条轴55的轴向上的第二端部57L位于比第一端部57R靠带部件39侧的位置，该收容部57的第二端部57L在齿条轴55的轴向上的位置与带部件39的靠齿轮轴21侧的侧面39S的位置相同。

另外，电动动力转向装置100、200具有：能够在车宽方向上移动的齿条轴55；与该齿条轴55啮合的齿轮轴21；收纳齿条轴55以及齿轮轴21的第一壳体52；将马达41产生的驱动力传递至齿条轴55的滚珠丝杠30；以及收纳该滚珠丝杠30的第二壳体53，在第二壳体53的内周面53I具有能够收容水的收容部57，收容部57的下端面57X至少比滚珠丝杠30的下端面30L靠下方，收容部57在齿条轴55的轴向上的第一端部57R处于连接滚珠丝杠30以及马达41的带部件39与靠马达41侧的齿条端部止动件54R之间。

通过在比滚珠丝杠30的下端面30L靠下方，换言之比带部件39的下端面靠下方的位置具有收容部57，能够将侵入到第二壳体53内的水积存于收容部57中。由此，与不具有收容部57的情况相比，侵入到第二壳体53内的水难以与带部件39接触。水难以与带部件39接触，由此，即使在结冰的低温环境下，也容易使带部件39活动，因此，能够提供即使在结冰的温度环境下也能够维持性能的电动动力转向装置100、200。

标号说明

G：啮合部；

S、S’：起点；

11：方向盘；

12：中间轴；

21：齿轮轴；

22：转矩传感器；

24：齿轮齿；

30：滚珠丝杠；

30L：滚珠丝杠的下端面；

31：螺杆；

32：轴承；

35：从动带轮；

36：滚珠壳体；

37：滚珠；

38：弹性体；

39：带部件；

39S：带部件的侧面；

41：马达(驱动源)；

42：马达轴；

45：驱动带轮；

51：滚珠螺杆；

52、252、352：第一壳体；

52I：第一壳体的内周面；

252IG：第一壳体的内周面槽部；

52IT、252IT：第一壳体的内周面锥形部(倾斜部)；

53：第二壳体；

53B、53C：凸部；

53I：第二壳体的内周面；

53S：第二壳体的端面；

54L：齿条端部止动件；

54R：齿条端部止动件(驱动源侧的齿条端部止动件)；

55：齿条轴(转舵轴)；

55T：齿条齿(转舵轴的齿)；

57、57A、57B、57C：收容部；

57AR、57BR、57CR、57R：收容部的第一端部；

57AL、57BL、57CL、57L：收容部的第二端部；

57X、57X1、57X2、57X3：底部(收容部的下端面)；

60：传动机构；

70：带传动机构；

100、200：电动动力转向装置(转向装置)；

110：车轮；

120：转向节；

130：横拉杆终端。

Claims

1.一种转向装置，其具有：

转舵轴，其能够在车宽方向上移动；

齿轮轴，其与所述转舵轴啮合；

第一壳体，其收纳所述转舵轴以及所述齿轮轴；

滚珠丝杠，其将驱动源产生的驱动力传递至所述转舵轴；以及

第二壳体，其收纳所述滚珠丝杠，

所述第一壳体的与所述转舵轴对置的内周面具有内径连续地变化的倾斜部，

在将所述转舵轴的齿与所述齿轮轴的齿啮合的部位设为啮合部的情况下，

所述倾斜部至少形成于所述啮合部的下方，并且内径随着从所述齿轮轴侧靠向所述驱动源侧而变细，

所述倾斜部的起点位于比所述啮合部靠所述驱动源侧的位置，

在所述第二壳体的内周面具有能够收容水的收容部，

所述收容部的下端面至少比所述滚珠丝杠的下端面靠下方，

所述收容部在所述转舵轴的轴向上的第一端部处于带部件与靠所述驱动源侧的齿条端部止动件之间，所述带部件连接所述滚珠丝杠和所述驱动源。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其中，

所述收容部在所述转舵轴的轴向上的第二端部位于比所述第一端部靠所述带部件侧的位置，所述第二端部处于比所述带部件在所述轴向上的两侧面靠所述齿轮轴侧的位置，所述第二端部是在所述第二壳体的靠所述第一壳体侧的端面上开口的开口部。

3.根据权利要求1所述的转向装置，其中，

所述收容部在所述转舵轴的轴向上的第二端部位于比所述第一端部靠所述带部件侧的位置，所述第二端部在所述转舵轴的轴向上的位置处于所述带部件的靠所述齿轮轴侧的侧面的位置与所述第二壳体的靠所述齿轮轴侧的端面之间。

4.根据权利要求1所述的转向装置，其中，

所述收容部在所述转舵轴的轴向上的第二端部位于比所述第一端部靠所述带部件侧的位置，所述第二端部在所述转舵轴的轴向上的位置与所述带部件的靠所述齿轮轴侧的侧面的位置相同。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的转向装置，其中，

所述第一壳体的与所述转舵轴对置并且至少比所述转舵轴靠下侧的内周面在比所述起点靠所述齿轮轴侧的位置具有上表面开口的槽。