专利名称：电动转向装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种包括蜗杆减速机构的电动转向装置，更具体地说，涉及一种旨在改进由游隙引起的噪音的电动转向装置。
背景技术：
通常，在齿轮之间设置间隙(游隙)，以在齿轮啮合中获得平稳的操作。
电动转向机构的蜗轮减速机构也需要适当的游隙。通常，壳体的齿轮存放轴和马达的输出轴之间的轴间距被设定得和一轴间距(蜗杆齿轮工作半径加上蜗轮齿轮工作半径)相同，而且因此除预设游隙之外还有由多种加工偏差(working scatter)引起的游隙。当车辆在不平整的道路上行驶时，由于齿碰撞，这种由所述偏差引起的游隙给驾驶员带来不舒适的感觉，导致商业产品的价值降低。
为此的一种对策是通过在提高齿轮精度的同时设定尽可能小的游隙来降低齿碰撞噪音，或者采用一种日本专利申请公开文献No.11-43062中披露的方法，即通过在蜗杆轴和其轴承之间设置一弹性体来吸收振动，或其它方法等。
而且，日本专利申请公开文献No.10-281235披露了一种动力传动装置，其中蜗杆轴通过椭圆形轴孔中的轴承支承，该轴孔形成在蜗杆轴壳体部分中并在蜗轮侧上偏心，而且O型环状弹性元件被设置在同心地形成在轴孔内周表面中的环形槽中，该弹性元件使轴承(蜗杆轴)朝向蜗轮偏移，从而消除游隙。
另外，当装配蜗杆轴和蜗轮时，可能在蜗杆、蜗杆轴、支承蜗杆轴的轴承部分、蜗轮和支承蜗轮的转向轴等之间出现尺寸误差。随后在装配后以较大的比率出现由该尺寸误差引起的游隙。因此需要将所述部件根据其精度单独装配。另外，如果辅助转向力的较高输出如最近几年来看的进展，这导致蜗杆齿和蜗轮齿的磨损增加，而且出现缺点，即其中游隙的出现不能被避免。
一种防止由这些原因引起的齿轮碰撞噪音的已知方法是这样一种方法，即通过朝向蜗轮给蜗杆施加一预载来消除游隙。例如，如日本专利申请公开文献No.2001-322554和2001-108025中所披露的，已知的方法为通过使设置在轴承外圈和齿轮壳体之间的弹性体变形来产生预压力，所述轴承设置在蜗杆的一侧端处。
对于前述公开文献中披露的传统电动转向装置，日本专利申请公开文献No.10-281235中披露的装置具有如下缺点和问题等，所述缺点为当轴承移动时，蜗杆轴壳体部分易于磨损，所述问题为当蜗杆轴由弹性元件偏移时，蜗杆轴易于产生相对于马达轴的轴偏移。
通常，就存在取决于不平整道路状况、机动车输入之间的差别等的游隙而言，问题是齿碰撞噪音不能被完全消声，而且对于每种机动车都有必要降低齿碰撞噪音。
在后面的公开文献中披露的传统电动转向装置中，存在的问题是弹性体的变形量由滚动轴承的外侧直径确定，所述直径根据壳体的内侧直径和载荷确定，由于空间的限制，弹性体没有选择，只能是微小地变形，此外，由蜗杆端的微小位移引起用于蜗杆的预压力发生大的变化，其中所述位移由啮合中的偏差和齿轮壳体的加工偏差引起，而且因此难以确保期望的预压力。
如果该预压力太大，则操作力减小，当在中性转向时，这造成感觉变差。而如果该预压力太小，则发出齿轮碰撞噪音，而且不能达到基本的目的。
因此，根据现有技术，即使在蜗杆和蜗轮之间的轴间距由于齿轮磨损等变化时，预载也由于蜗杆的微小位移而变化，而且难以确保稳定的预载。
而且，无论什么时候转向，作用在径向上的载荷和旋转扭矩被施加给位于轴承外周上的弹性体，而且因此，正如日本专利申请公开文献No.2001-270448中披露的，对于用于使用作滑动轴承的弹性体弯曲的结构，如疲劳等恶化会出现在弹性体中，而且由该恶化引起下述问题，其中游隙量增加，而且预压力由于弹性体的永久变形而降低。
作用在径向上的载荷和旋转扭矩对由弹性体给予的预压力有大的影响，结果弹性体的变形量增大。因此，如果蜗杆和蜗轮之间的轴间距增加，而且如果齿轮间的啮合面积减小，这时也会出现齿轮强度降低的本发明的目的在于提供一种简单构造的电动转向装置，其能改进上述现有技术例中的缺点，消除游隙的存在，并降低齿碰撞噪音，而不会使动力传动性能有任何降低。
发明内容
为了实现上述目的，根据本发明的第一发明，一种具有蜗轮蜗杆传动机构的电动转向装置包括一壳体；一安装到壳体并将辅助转向力通过马达轴传递给旋转轴的马达；一设置在壳体中并利用轴支承孔可转动地支承旋转轴的轴承；一与旋转轴结合成一体或装配在旋转轴上、并具有由金属或树脂制成的齿轮部分的蜗杆；一传递用于使轮轴转向的转向力并可转动地支承在壳体的预定位置中的输出轴；和一与蜗杆配合地与输出轴结合成一体或装配在输出轴上并具有由树脂制成的齿轮部分的蜗轮，蜗轮蜗杆传动机构将马达的辅助转向力传递给输出轴，其中马达相对于输出轴以这样一种位置安装，即蜗杆工作半径和蜗轮工作半径相加所得长度成为输出轴和马达轴之间的轴间距，而且所述轴承相对于输出轴以这样一种位置安装，即轴支承孔和输出轴之间的轴间距比输出轴和马达轴之间的轴间距稍小。
另外，优选的是，所述轴承通过一弹性元件支承在旋转轴上，而且蜗杆可稍微沿轴向移动。
由于所述装置如此构造，旋转轴从马达轴线朝向蜗轮偏心地安装，而且因此在装配时，蜗杆轴压靠弹性元件。这种压力产生一用于将蜗杆压靠在蜗轮上的弹性预载，从而蜗杆与蜗轮的齿轮部分配合而没有游隙。因此，蜗杆和蜗轮的齿轮部分通过适当的摩擦力彼此配合，而且在不使动力传动性能有任何降低的情况下消除了游隙。
另外，根据本发明的第二发明，具有蜗轮蜗杆传动机构的电动转向装置包括一壳体；一安装到壳体并将辅助转向力通过马达轴传递给旋转轴的马达；一形成或装配在旋转轴上并具有由金属或树脂制成的齿轮部分的蜗杆；设置在壳体中、分别设置在蜗杆两侧的位置中并可转动地支承旋转轴的若干轴承；一传递用于使轮轴转向的转向力并可转动地支承在壳体的预定位置中的输出轴；和一与蜗杆配合地形成或装配在输出轴上并具有由树脂制成的齿轮部分的蜗轮，马达以这样一种位置安装，即蜗杆工作半径和蜗轮工作半径相加所得长度成为输出轴和马达轴之间的轴间距，其中弹性元件被设置在马达侧轴承的轴向两侧上并与其相邻，从而旋转轴可以在弹性元件的弹性限制范围内沿轴向稍微移动，远离马达的轴承为滚动轴承，一用于使蜗杆沿啮合方向偏离的弹性部分设置在旋转轴上，所述轴承的外圈被固定地装配在一固定安装在壳体中的圆筒状轴承保持元件中，其内圈松动地容纳其上固定安装有圆筒状缓冲元件的旋转轴，而且弹性部分由一轴向可转动地支承旋转轴的偏移元件和一弹性体构成，所述弹性体将偏移元件容纳在沿蜗杆的啮合方向相对于轴承轴线偏心的位置处、并被固定在轴承保持元件附近。
因为所述装置如此构造，旋转轴通过用弹性部份设置在沿蜗杆啮合方向偏心的位置处。因此，当蜗杆被装配时，旋转轴压靠轴承的缓冲元件，并产生一用于将蜗杆压靠在蜗轮上的弹性预载。因此，蜗杆和蜗轮的齿轮部分通过适当的摩擦力彼此配合，而且在不使动力传动性能有任何降低的情况下消除了游隙。
特别是，弹性体的体积占弹性部分的比率取成较大，从而用于产生预载的初始偏心量可取成较大，弹性体的弹性系数可以减小。因此，即使蜗杆的构形由于加工精度偏差和齿轮的磨损而改变时，也易于稳定地保持固定的预压力并有效地防止齿轮的齿碰撞噪音。
另外，旋转轴可沿轴向移动，而且因此，当给旋转轴施加力时，旋转轴在弹性元件的弹性范围内沿轴向移动，从而蜗杆和蜗轮的齿轮部分彼此配合在正确的位置中以吸收冲击，并因此减少齿碰撞噪音。
而且，轴承接受在驱动(助动)所述装置时产生的作用在蜗杆啮合方向上的载荷和旋转扭矩，并因此控制蜗杆的位移。因此，既没有大的挠曲也没有载荷出现在弹性部分的弹性体中，这导致弹性体的寿命提高。
另外，就在旋转轴邻靠在轴承的轴支承孔上时，不能有沿配合相反方向的位移，并因此齿轮啮合面积不会过度减少，从而可以防止齿轮强度降低。
另外，根据本发明的第三发明，一种电动转向装置包括一壳体；一安装到壳体并将辅助转向力通过马达轴传递给旋转轴的马达；一形成或装配在旋转轴上并具有由金属或树脂制成的齿轮部分的蜗杆；设置在壳体中、分别设置在蜗杆两侧的位置中并可转动地支承旋转轴的若干滚动轴承；一传递用于使轮轴转向的转向力并可转动地支承在壳体的预定位置中的输出轴；和一与蜗杆配合地形成或装配在输出轴上并具有由树脂制成的齿轮部分的蜗轮，其中用于施加朝向蜗轮作用的预载的预载施加机构设置在旋转轴的远离马达的轴侧端部处。
根据第三发明的构造，预载施加机构使旋转轴位于沿蜗杆啮合方向偏心的位置处，因此，蜗杆和蜗轮的齿轮部分通过适当的摩擦力彼此配合，而且在不使动力传动性能有任何降低的情况下消除了游隙。
图1为一种电动转向装置的剖视图，表示本发明第一发明的第一实施例；图2A为图1部分A的局部放大图；图2B为图1一部分弹性元件的剖视图；图2C表示沿图2B线C-C的剖视图；图3为一种电动转向装置的剖视图，表示本发明第一发明的第二实施例；
图4为表示图3中轴承部分的局部放大视图；图5为一种电动转向装置的剖视图，表示本发明第一发明的第三实施例；图6为一种电动转向装置的剖视图，表示本发明第一发明的第四实施例；图7为一剖视图，表示图6的电动转向装置中花键连接部分的一变型例；图8为一剖视图，表示图6的电动转向装置中弹性元件的第一变型例；图9为一剖视图，表示图6的电动转向装置中弹性元件的第二变型例；图10A为表示图6的电动转向装置中弹性元件的第三变型例的剖视图；图10B为沿图10A线A-A的剖视图；图11为一种电动转向装置的剖视图，表示本发明第一发明的第五实施例；图12为马达轴的外花键部分的局部侧视图；图13A为一种电动转向装置的剖视图，表示本发明第二发明的第一实施例；图13B为沿图13A线A-A的剖视图；图14A为一种电动转向装置的局部剖视图，表示本发明第二发明的第二实施例；图14B为图14A的主要部分的放大视图；图15A为电动转向装置的局部剖视图，表示本发明第二发明的第三实施例；图15B为沿图15A线B-B的剖视图；图16A为电动转向装置的局部剖视图，表示本发明第二发明的第四实施例；图16B为沿图16A线C-C的剖视图；图17A为一种电动转向装置的局部剖视图，表示本发明第二发明的第五实施例；图17B为沿图17A线E-E的剖视图；图18A为一种电动转向装置的局部剖视图，表示本发明第二发明的第六实施例；图18B为沿图18A线D-D的剖视图。
具体实施例方式
此后将参照附图描述本发明第一发明的实施例。
图1为一电动转向装置结构的剖视图，表示本发明第一发明的第一实施例。图2A是图1中部分A的局部放大视图。图2B是表示图1中一部分弹性元件的剖视图。
在图1的电动转向装置100中，电马达10，用于可转动地支承蜗杆轴2的球轴承3a、3b，蜗轮4的输出轴5等被设置或固定在壳体1的预定位置中。
蜗杆轴2由基本形成在其中部的蜗杆2a、形成在该蜗杆2a两侧的轴承支承部2b，和形成在蜗杆轴2一端部(在图中为右端部)的有齿部分2c等构成。另一方面，在电马达10的马达轴10a内部形成有齿孔10b。蜗杆轴2的有齿部分2c被松动地安装在有齿孔10b中，从而蜗杆轴2以这样一种方式被连接到马达轴10a上，即其可沿轴向移动，但不能沿旋转方向运动。
如图1和2A所示，轴承支承部2b、2b被安装在球轴承3a、3b的内周表面中。在各轴承支承部2b的轴向中央部分中设有一环形槽2e，一环形弹性元件6没有间隙地安装在该环形槽2e中。
弹性元件6外周表面的直径被设定得比轴承支承部2b的外径r稍大。该环形弹性元件6包括一作为其主体的橡胶衬套6a，衬套6a的内径部分采用波纹管形状而且被安装在环形槽2e的底部圆周表面上，具有小的摩擦系数的一环状材料(例如Teflon(注册商标)材料)6b被焊接到橡胶衬套6a的外周，以容许蜗杆轴2沿轴向移动。
蜗轮4被固定地安装在沿垂直于蜗杆轴2的轴向延伸的输出轴5上，而且这样设置，即输出轴5在一种蜗轮4与蜗杆2a配合的状态下可转动地支承在壳体1的预定位置中。蜗轮4的齿轮部分4a由树脂制成。
如图1所示，在蜗杆2a和蜗轮4的配合中，将S1(a+b＝S1)设为这样一种距离，即为蜗杆2a的工作半径a和蜗轮4的工作半径b之和，而且输出轴5和电马达10被如此设置在壳体1中，以便电马达10的马达轴10a和蜗轮4的输出轴5之间的轴间距为S1。另一方面，位于距电马达10的远侧上的轴承3a以这样一种位置设置在壳体1中，即轴承3a的轴支承孔3c和输出轴5之间的轴间距S2比输出轴5和马达轴10a之间的轴间距S1稍小。在本实施例中，这些距离S1和S2被设定为S1＝47.5mm和S2＝47.2mm，而且轴间距S1和轴间距S2之间的差ΔS由(S1-S2＝ΔS)给出。该差ΔS的优选值为0.1mm～0.5mm。
在这种连接关系中，如图2所示，可转动地支承在蜗杆轴2的球轴承3a、3b上的各轴承支承部2b的外径r被设为一由(轴支承孔3c的内径R-2·ΔS)给出的尺寸。与此一道，弹性元件6的厚度被设定为足以容许其中松动地装配蜗杆轴2的轴承支承部2b的一尺寸。
在这种构造中，如上所述，各球轴承3a、3b的轴支承孔3c的轴线朝向蜗轮4偏心ΔS。因此，当结合时，蜗杆2a和蜗轮4的齿轮部分4a没有任何游隙地彼此配合，但是由于其反作用，蜗杆轴2(轴承支承部2b)被压靠在环形弹性元件6上。这种压力产生一用于将蜗杆2a压靠在蜗轮4上的弹性预载，同时蜗杆2a被保持在所谓的浮动状态下。
当蜗杆2a和蜗轮4配合时，该预压力产生一定程度的摩擦力，但是环形弹性元件6的厚度和刚度被如此设定，即其阻力不会变得过大而足以妨碍齿轮性能或达到这样一种程度，即配合中的偏差不会因来自轮胎的振动输入而出现。弹性元件6的刚度可以根据橡胶的硬度和结构设定而没有任何限制。
另外，蜗杆轴2可以沿轴向移动，而且因此蜗杆2a和蜗轮4的齿轮部分4a可以彼此配合在它们的适当位置中。
因此，各球轴承3a、3b的轴支承孔3c的内径被设定为偏心，蜗杆轴2(轴承支承部2b)的直径被设定得较小，而且环形弹性元件6b被设置在蜗杆轴2和轴承3a、3b之间，所有这些相互配合以使预载机构易于构造并使游隙消除。
根据第一发明的第一实施例，轴承3a、3b的轴支承孔3c的内径偏心量被设定相同地为ΔS，但是在马达10的近侧上的轴承3b的偏心量可以设定得比轴承3b的偏心量ΔS小。即，在马达的远侧上的轴承3a的轴线和输出轴5的轴线之间的距离可以被设定得比在马达的近侧上的轴承3b的轴线和输出轴5的轴线之间的距离大。理想的是，偏心量之间的差ΔS′为0～ΔS/2之间的一值。就通过减小蜗杆轴2的转动阻力防止马达轴10a和蜗杆轴2之间的轴偏移而言，这种构造更理想。
下面，将结合附图描述本发明第一发明的第二实施例。
图3为电动转向装置结构的剖视图，表示本发明第一发明的第二实施例。图4为表示图3中一轴承部分的放大视图。
在下面的整个论述中，将使用相同的标号或符号说明具有和第一发明的第一实施例中的部件结构类似的部件。
在图3的电动转向装置100中，电马达10，用于可转动地支承蜗杆轴2的球轴承3a、3b，蜗轮4的输出轴5等被设置或固定在壳体1的预定位置中。
蜗杆轴2由基本形成在其中部的蜗杆2a、形成在该蜗杆2a两侧的轴承支承部2b，和形成在蜗杆轴2一端部(在图中为右端部)的有齿部分2c等构成。另一方面，在电马达10的马达轴10a内部形成有齿孔10b。蜗杆轴2的有齿部分2c被松动地安装在有齿孔10b中，从而蜗杆轴2以这样一种方式被连接到马达轴10a上，即其可沿轴向移动，但不能沿旋转方向运动。
还如图4所示，各自具有预定厚度和预定弹性的环形弹性元件60分别没有间隙地装配在球轴承3a、3b的轴支承孔3c的内周表面中。该环形弹性元件60由凸缘部分60a和筒状部分60b构成，其中筒状部分60b被装配在轴支承孔3c中，蜗杆轴2的轴承支承部2b被松动地装配在筒状部分60b中。因此，蜗杆轴2通过这些轴承支承部2b上的弹性元件60由球轴承3a、3b可转动地支承。
弹性元件支承元件7被固定地安装在蜗杆轴2上，其中这些元件7分别在蜗杆2a的一侧上邻近所述一对轴承支承部2b设置。这些弹性元件支承元件7能将弹性元件60的凸缘部分60a分别保持在轴承3a、3b和支承元件7之间，并容许蜗杆2在弹性元件60的弹性限制范围内沿轴向(图中为左右方向)移动。
蜗轮4被固定地安装在沿垂直于蜗杆轴2的轴向延伸的输出轴5上，而且这样设置，即输出轴5在一种蜗轮4与蜗杆2a配合的状态下可转动地支承在壳体1的预定位置中。蜗轮4的齿轮部分4a由树脂制成。
如图3所示，在蜗杆2a和蜗轮4的配合中，将S1(a+b＝S1)设为这样一种距离，即为蜗杆2a的工作半径a和蜗轮4的工作半径b之和，而且输出轴5和电马达10被如此设置在壳体1中，以便电马达10的马达轴10a和蜗轮4的输出轴5之间的轴间距为S1。另一方面，轴承3a、3b以这样一种位置设置在壳体1中，即其轴支承孔3c和输出轴5之间的轴间距S2比输出轴5和马达轴10a之间的轴间距S1稍小。轴间距S1和轴间距S2之间的差由ΔS(S1-S2＝ΔS)给出。该差ΔS的优选值为0.1mm～0.5mm。
在这种连接关系中，如图4所示，可转动地支承在蜗杆轴2的球轴承3a、3b上的各轴承支承部2b的外径r被设为由(轴支承孔3c的内径R-2·ΔS)给出的一尺寸。与此一道，弹性元件6的厚度被设定为容许其中松动地装配蜗轮轴2的轴承支承部2b的一值。
在这种构造中，如上所述，各球轴承3a、3b的轴支承孔3c的轴线朝向蜗轮4偏心ΔS。因此，当结合时，蜗杆2a和蜗轮4的齿轮部分4a没有任何游隙地彼此配合，但是由于其反作用，蜗杆轴2(轴承支承部2b)被压靠在环形弹性元件60的筒状部分60b上。这种压力产生一用于将蜗杆2a压靠在蜗轮4上的弹性预载，而且因此蜗杆2a被保持在所谓的浮动状态下。
当蜗杆2a和蜗轮4配合时，该预压力产生一定程度的摩擦力，但是弹性元件60的厚度和刚度被如此设定，即其阻力不会变得过大而足以妨碍齿轮性能或达到这样一种程度，即配合中的偏差不会因来自轮胎的振动输入而出现。弹性元件60的刚度可以根据橡胶的硬度和结构设定而没有任何限制。
另外，蜗杆轴2可以在弹性元件60的凸缘部分60a的弹性限制范围内沿轴向移动，而且因此蜗杆2a和蜗轮4的齿轮部分4a可以彼此配合在它们的适当位置中。
因此，各球轴承3a、3b的轴支承孔3c的内径被设定为偏心，蜗杆轴2(轴承支承部2b)的直径被设定得较小，而且该弹性元件60被设置在蜗杆轴2和轴承3a、3b之间，所有这些相互配合以使得易于构造一预载积构并使游隙消除。
下面，将描述本发明第一发明的第三实施例。
图5是电动转向装置的剖视图，表示本发明第一发明的第三实施例。除下面将要说明的几点之外，第一发明的第三实施例具有和第一发明的第二实施例相同的结构。因此，用相同的符号或标号说明和第一发明的第二实施例中部件相同的部件，而且省略对它们的重复描述。
在上述第一发明的第二实施例中，球轴承3a、3b的轴支承孔3c的内径偏心量同样被设定为ΔS，但是，根据第一发明的第三实施例，在马达10的近侧上的轴承3b的偏心量可以设定得比所述轴承3b的偏心量ΔS小。即，在图5所示的第一发明的第三实施例中，在马达的远侧上的轴承3a的轴线和输出轴5的轴线之间的距离S3被设定得比距离S4大，距离S4为在马达的近侧上的轴承3b的轴线和输出轴5的轴线之间的距离。理想的是，S3和S4之间的差ΔS′(S3-S4＝ΔS′)为0～ΔS/2之间的一值。就通过减小蜗杆轴2的转动阻力防止马达轴10a和蜗杆轴2之间的轴偏移而言，这种构造更理想。
下面，将参照附图描述本发明第一发明的第四实施例。
图6为电动转向装置结构的剖视图，表示本发明第一发明的第四实施例。图7为表示图6的电动转向装置的花键连接部分的一变型例的部视图。图8为一表示图6的电动转向装置中弹性元件的第一变型例的剖视图。图9为一表示图6的电动转向装置中弹性元件的第二变型例的剖视图。图10A为表示图6的电动转向装置中弹性元件的第三变型例的剖视图。图10B为沿图10A线A-A的剖视图。
在图6的电动转向装置100中，电马达10，用于可转动地支承作为一旋转轴的蜗杆轴2的球轴承3a、3b，蜗轮4的输出轴5等被设置或固定在壳体1的预定位置中。
蜗杆轴2由基本形成在其中部的蜗杆2a和形成在该蜗杆2a两侧的轴承支承部2b构成。呈筒状的连接元件18被固定地安装在距离电马达10近的轴承3b侧上的轴承支承部2b上(图中为右侧)。一内花键部分18a沿轴向基本形成在连接元件18的一半内周表面中。该连接元件18被安装在轴承3b的轴支承孔3c(内圈的内周表面)中，从而该连接元件18可沿轴向移动。
另一方面，在电马达10的马达轴10a的前端部上设置一外花键部分10b。该外花键部分10b松动地装配在连接元件18的内花键部分18a中，从而蜗杆轴2以这样一种状态花键连接到马达轴10a上，即可沿轴向移动，但不能沿转动方向运动。该花键连接部分被如此设定，以便基本上该连接部分的一半位于轴承3b的轴支承孔3c内。所述花键连接部分被如此设定，以便至少其轴向上的一半，或换句话说，轴向上的花键连接部分的一半或一半多位于轴承3b的轴支承孔3c内。
基本呈筒状的弹性元件16的一部分被固定地装配在电马达10的远侧上的轴承3a的轴支承孔3d中。该弹性元件16由安装部16a、大直径部16b和轴支承部16c构成，大直径部16b的外径比轴支承孔3d的直径大，并邻近安装部16a形成；轴支承部分16c与大直径部16b连续地形成并具有基本等于轴承支承部2b的外径的内径。一用于固定地将轴支承部16c装配在蜗杆轴2的轴承支承部2b上的紧固环11被安装在轴支承部16c的外周部分上。
该轴支承部16c能将蜗杆轴2的轴承支承部2b弹性地保持在安装部16a内径范围内的基本中间位置。所述大直径部16b能通过下述设计促进蜗杆轴2的轴向运动，所述设计为当轴支承部16c和轴承支承部2b一起沿轴向运动时，轴支承部16c沿轴向伸展和收缩。
弹性元件16的安装部16a的内径R1(也参照图8)被设定得比由轴承3a可转动地支承的轴承支承部2b的外径r稍大。该轴承支承部2b的外径r·被设定为由(安装部16a的内径R1-2·ΔS)给出的一尺寸。它为这样一种程度的值，即蜗杆轴2的轴承支承部2b被松动地装配在安装部16a中。
另一方面，各自基本呈环状的弹性元件17被设置在电马达10近端的轴承3b的轴向两侧邻近轴承3b。这两个弹性元件17如此设置，以便各自由两件环状保持元件17a和17b保持(也见图7)。远离轴承3b设置的保持元件17a各自被固定地安装到连接元件18上。位于轴承3b侧的保持元件17b被固定到轴承3b上并以非接触方式沿连接元件18设置。当连接元件18沿轴向运动时，弹性元件17沿轴向弹性地伸展和收缩，从而容许蜗杆轴2在其弹性范围内沿轴向运动。
蜗轮4被固定地安装到沿垂直于蜗杆轴2轴向的方向延伸的输出轴5上。如此设置输出轴5，以便它在蜗轮4和蜗杆2a配合的状态下可转动地支承在壳体1的预定位置处。蜗轮4的齿轮部分4a由树脂形成。
如图6所示，在蜗杆2a和蜗轮4的配合中，将S1(a+b＝S1)设为这样一种距离，即为蜗杆2a的工作半径a和蜗轮4的工作半径b之和，而且输出轴5和电马达10被如此设置在壳体1中，以便电马达10的马达轴10a和蜗轮4的输出轴5之间的轴间距为S1。另一方面，位于电马达10的远侧上的轴承3a以这样一种位置设置在壳体1中，即轴承3a的轴支承孔3d和输出轴5之间的轴间距S2比输出轴5和马达轴10a之间的轴间距S1稍小。在本实施例中，这些距离S1和S2被设定为S1＝47.5mm和S2＝47.2mm。有效的是轴间距S1和轴间距S2之间的差ΔS(S1-S2＝ΔS)被设定为0.1mm～0.5mm范围内的优选值。
在上述构造中，如上所述，轴承3a的轴支承孔3d的轴线朝向蜗轮4偏心ΔS。因此，当结合时，蜗杆2a和蜗轮4的齿轮部分4a没有任何游隙地彼此配合，但是由于其反作用，蜗杆轴2(轴承支承部2b)被压靠在弹性元件6上。这种压力产生一用于将蜗杆2a压靠在蜗轮4上的弹性预载。因此，蜗杆2a被保持在所谓的浮动状态下。
当蜗杆2a和蜗轮4配合时，该预压力产生一定程度的摩擦力，但是弹性元件16的厚度和刚度被如此设定，即其阻力不会变得过大而足以妨碍齿轮性能或达到这样一种程度，即配合中的偏差不会因来自轮胎的振动输入而出现。弹性元件16的刚度可以根据橡胶的硬度和结构设定而没有任何限制。
另外，蜗杆轴2可以沿轴向移动，而且因此，当从轮胎施加一力时，蜗杆轴2在弹性元件7的弹性限制范围内沿轴向运动，从而蜗杆2a和蜗轮4的齿轮部分4a彼此配合在适当的位置中，从而可以吸收冲击。
顺便提到，蜗杆轴2可以沿蜗杆2a和蜗轮4之间的啮合方向在电马达10的远侧的轴承3a的一部分处运动。因此，蜗杆轴2可以阻止由花键连接部分中出现的轴偏移引起的蜗杆轴2的轴向运动，其中位于电马达10的近侧的轴承3b用作支点。
但是，根据第一发明的第四实施例，蜗杆轴2和马达轴10a之间的花键连接部分的轴向基本一半被设置成位于轴承3b的轴支承孔3c内。因此，即使当蜗杆轴2稍微沿蜗杆2a的啮合方向运动时，由于轴承3b用作支点，所以由于花键连接部分的些许间隙而容许蜗杆轴2的位移，而且蜗杆轴2可以沿轴向移动，而不使花键连接部分扭曲。
因此，将球轴承3a的轴支承孔3c的内径设定为偏心，蜗杆轴2(轴承支承部2b)的直径被设定得较小，而且弹性元件16、17被设置在蜗杆轴2和轴承3a、3b之间，所有这些相互配合以使预载机构易于构造并使游隙完全消除，并吸收冲击，限制齿碰撞噪音(卡嗒卡嗒的噪音)。
注意第一发明的第四实施例包括使用连接元件18用于花键连接部分。但是，本发明不限于这种结构，还可以采用这样一种结构，即如图7所示，轴承3b侧上的轴承支承部2b′被模制成具有和连接元件18的外径基本相同的直径，连接孔2f包括一用于马达轴10a的内花键部分2e，马达轴10a的外花键部分10d插入该连接孔2f中，从而实现花键连接。在这种情况中，保持元件17a、17b被连接到轴承支承部2b′上，具有和上述连接元件18实施例中相同的构造。
参照图7，和图6中装置的元件相同的元件被标以相同的标号或符号。
下面，将参照图8至10B说明弹性元件16的变型例。
图8表示弹性元件16的第一变型例。参照图8，和图6实施例中相同的元件被标以相同的标号或符号，而且将省略相应的说明。筒状弹性元件160由安装部160a(其和弹性元件16的相同)、轴支承部160b和截头圆锥部160c构成，其中安装部160a用作在其中松动地装配轴承支承部2b的一部分并被固定地安装在轴承3a的轴支承孔3c中；轴支承部160b邻近安装部160a，具有和轴承支承部2b的外径基本相同的内径，并在其中容纳轴承支承部2b且在其间没有间隙；截头圆锥部160c用于一体地连接安装部160a和轴支承部160b。即，弹性元件160具有这样一种代替构造，即(将弹性元件16的)轴支承部16c的轴向长度延长，大直径部16b从上述弹性元件16上移走，而且不设置紧固环11。
筒状弹性元件160的安装部160a的内径R1和轴承支承部2b的外径r之间的关系与图6实施例中的相同，并因此省略其相应的说明。
在这种结构中，轴支承部160b能将轴承支承部2b弹性地保持在安装部160a的内径范围内的基本中间位置处。需要的是，轴支承部160b的内径被设定为这样一种尺寸，以便在轴支承部160b随轴承支承部2b的转动而转动时使轴承3a的内圈可以旋转，而且在轴承支承部2b沿轴向移动时使轴承支承部2b可平稳地滑动。可以想到，该弹性元件160具有和弹性元件16相同的效果。
图9表示弹性元件16的第二变型例。参照图9，和图6实施例中相同的元件被标以相同的标号或符号，而且省略其相应的说明。筒状弹性元件161由轴支承部161a和突出部161b构成，其中轴支承部161a具有和轴承支承部2b的外径基本相同的内径，并在其中容纳轴承支承部2b且在其间没有间隙；突出部161b形成为这样一种形式，即与轴支承部161b的轴向中间部分一体形成的具有小壁厚的大直径部，该突出部161b被固定地装配在轴承3a的轴支承孔3c中。需要的是，轴支承部161a的内径被设定为这样一种尺寸，以便在轴承支承部2b沿轴向移动时使该轴承支承部2b可平稳地滑动。从图中看去时，一环形阻挡件19被固定地安装在轴承支承部2b的左端部上。
在这种结构中，轴支承部161a容许轴承支承部2b沿轴向移动(远离或朝向马达10)，但阻挡件19有限制作用。当轴承支承部2b沿蜗杆2a的啮合方向运动时，突出部161b沿一方向—即对轴支承孔3c的内周表面施压方向—受压缩，从而弹性地容许所述运动。
图10A表示弹性元件16的第三变型例。参照图10A，和图6实施例中相同的元件被标以相同的标号或符号，而且省略其相应的说明。筒状弹性元件162被固定安装在保持元件162a中，而且保持元件162a被固定安装在轴承3a的轴支承孔3d中。弹性元件162的内径基本等于轴承支承部2b的外径，而且被设定为这样一种尺寸，即在轴承支承部2b沿轴向移动时使该轴承支承部2b可平稳地滑动。
如图10B所示，在弹性元件162的内周表面上沿轴向形成若干槽162b，从而弹性元件162易于从内侧使其内周表面受压缩。当轴承支承部2b沿蜗杆2a的啮合方向运动时，轴承支承部2b对弹性元件162的内周表面(形成有若干槽162b)施压，并因此沿该方向压缩弹性元件162，从而弹性地容许所述运动。
从图中看去时，环形阻挡件19被固定地安装在轴承支承部2b的左端部上。弹性元件162容许轴承支承部2b沿轴向移动(远离或朝向马达10)，但阻挡件19限制沿轴向的运动。
如上所述，根据本发明第一发明的第四实施例，马达侧轴承具有沿轴向邻近地设置在两侧上的弹性元件，从而蜗杆可沿轴向稍微移动。此外，位于马达的远侧的轴承通过弹性元件支承旋转轴(蜗杆轴)，而且该旋转轴可以沿蜗杆的啮合方向稍微移动。因此，通过这种简单构造，可以完全消除游隙。另外，当力被施加给旋转轴时，该旋转轴在弹性元件的弹性限制范围内沿轴向运动，结果是蜗杆和蜗轮的齿轮部分相互配合在适当的位置而吸收冲击。因此可以减少齿碰撞噪音，而不会使辅助转向力的传递性能有任何降低。
而且，在第一发明的第四实施例中，旋转轴和马达轴之间的花键连接部分的轴向基本一半被设置在轴承的轴支承孔内。因此，即使当旋转轴稍微沿蜗杆的啮合方向运动时，由于马达侧轴承用作支点，所以旋转轴可以沿轴向移动，而不使花键连接部分扭曲。
另外，可以根据弹性元件的材料和结构调节蜗杆的预压力，而且因此不过分要求旋转轴和轴承的尺寸精度，从而便于尺寸控制。
下面，将参照图11和12说明本发明第一发明的第五实施例。图11为电动转向装置的剖视图，表示本发明第一发明的第五实施例。图12为马达轴的外花键部分的局部侧视图。
在第一发明的第五实施例中，具有和第一发明的前述实施例中部件的结构相同的部件用相同的标号或符号表示。
在图11的电动转向装置100中，电马达10，用于可转动地支承被定义为旋转轴的蜗杆轴2的球轴承3a、3b，蜗轮4的输出轴5等被设置或固定在壳体1的预定位置中。
蜗杆轴2由形成在其中部的蜗杆2a和形成在该蜗杆2a两侧上的轴承支承部2b、2b′构成。邻近电马达10的轴承部分2b′和电马达10的马达轴10a之间的关系类似于图7所示的关系。即，轴承部分2b′形成有朝向马达侧开口的连接孔2f，并具有内花键部分2e。马达轴10a的一端形成有一外花键部分10d′。内花键部分2e花键连接到外花键部分10d′上。
在第一发明的第五实施例中，如图12所示，马达轴10a的外花键部分10d′呈鼓状，沿轴向，其两端的直径小并具有窄的键宽，但中央部的直径大。外花键部分10d′在球轴承3b的中央部分处被装配到蜗杆轴的轴承部分2b′中。轴承部分2b′的内花键部分的直径沿轴向保持不变。
在第一发明的第五实施例中，马达10的远侧上的球轴承3a、蜗杆轴2的轴承支承部2e和插置在其间的筒状弹性元件160之间的构造与图8中所示的相同。
在第一发明的第五实施例中，除上述以外的结构和前面所述的实施例中的相同，因此省略了其相应的说明。
在第一发明的第五实施例中，当电马达10产生一辅助扭矩时，蜗杆沿一种脱离蜗轮的方向接受该力。此时，蜗杆绕马达的近侧上的轴承的中央部分(用作一支点)倾斜，但是，花键部分彼此不干涉，而且既不会使操纵力恶化，也不会使中性转向时的感觉变差。另外，在蜗杆沿轴向运动的情况下，花键部分之间不会出现干涉。
而且，马达轴10a的外花键部分10d′的端部的直径小，因此当组装所述装置时，外花键部分10d′易于装配到内花键部分2e中，从而提高可操作性。
下面，将参照附图描述本发明的第二发明的实施例。
图13A为电动转向装置的剖视图，表示本发明第二发明的第一实施例。图13B为沿图13A线A-A的剖视图。图14A为该电动转向装置的剖视图，表示本发明第二发明的第二实施例。图14B为图14A的主要部分的放大视图。图15A为电动转向装置的剖视图，表示本发明第二发明的第三实施例。图15B为沿图15A线B-B的剖视图。图16A为电动转向装置的剖视图，表示本发明第二发明的第四实施例。图16B为沿图16A线C-C的剖视图。图17A为电动转向装置的剖视图，表示本发明第二发明的第五实施例。图17B为沿图17A线E-E的剖视图。图18A为电动转向装置的剖视图，表示本发明第二发明的第六实施例。图18B为沿图18A线D-D的剖视图。
在表示本发明第二发明的第一实施例的图13A和13B的电动转向装置100中，电马达110，用于可转动地支承定义为旋转轴的蜗杆轴102的球轴承103a、103c，蜗轮104的输出轴105等被设置或固定在壳体101的预定位置中。
蜗杆轴102由基本形成在其中部的蜗杆102a和形成在该蜗杆102a两侧的轴承支承部102b构成。一筒状连接元件108被固定地安装在距离电马达110近的球轴承103c侧上的轴承支承部102b上(图中为右侧)。在连接元件108的沿轴基本一半内周表面中形成有一内花键部分108a。该连接元件108被安装在球轴承103c的轴支承孔103d(内圈的内周表面)中，从而该连接元件108可沿轴向移动。
另一方面，在电马达110的马达轴110a的一端部上设置一外花键部分110b。该外花键部分110b松动地装配在连接元件108的内花键部分108a中，从而蜗杆轴102以这样一种状态花键连接到马达轴110a上，即可沿轴向移动，但不能沿转动方向运动。该花键连接部分被如此设定，以便基本上该连接部分沿轴向的一半位于轴承103c的轴支承孔103d内。该连接元件108可以与蜗杆102a一体形成。
在马达的相对侧上，球轴承103a和弹性部分103b并排沿轴向设置。轴承103a具有滚动轴承的功能，而且其外圈被固定地装配在轴承圈114中，该轴承圈被限定为一固定安装在壳体101中的筒状轴承保持元件。由树脂等形成的、被固定装配在蜗杆轴102的轴承支承部分102b上的筒状缓冲元件106，被松动地装配在轴承103a的内圈上。
弹性部分103b由偏移元件112和弹性体113构成，所述偏移元件具有基本等于轴承支承部102b的外径的内径，并由树脂制成，所述弹性体113在其中固定地装配偏移元件112并又被固定地装配在轴承圈114中并由橡胶等制成。弹性体113在其中容纳偏移元件112的位置相当(远)地偏离蜗杆102a的啮合方向。但是，当将蜗杆轴102结合到球轴承103a和弹性部分103b中时，蜗杆102基本上和轴承103a同心，而且因此弹性体113沿与蜗杆102a的啮合方向相反的方向变形，从而沿啮合方向产生一预压力。
缓冲元件106的外径被设定得比轴承103a的内圈的内径稍小。将ΔS设为用于消除游隙的、蜗杆102a沿啮合方向的位移量，而且缓冲元件106的外径被设定为由(内圈内径-2·ΔS)给出的一尺寸。其为这样一种程度的值，即缓冲元件106被松动地装配在所述内圈中。
另一方面，各自基本呈环状的弹性元件107被设置为在靠近电马达10的轴承103c的轴向两侧上邻近轴承103c。这两个弹性元件107、107被设置成如下形式，即各自由两件环状保持元件107a和107b保持。远离轴承103c设置的保持元件107a各自被固定地安装到连接元件108上。抵靠在轴承103c上的保持元件107b被固定到轴承103b上并以非接触方式沿连接元件108设置。当连接元件108沿轴向运动时，弹性元件107沿轴向弹性地伸展和收缩，从而容许蜗杆轴102在其弹性范围内沿轴向运动。
蜗轮104被固定地安装到沿垂直于蜗杆轴102轴向的方向延伸的输出轴105上。如此设置输出轴105，以便其在蜗轮104和蜗杆102a啮合的状态下可转动地支承在壳体101的预定位置处。蜗轮104的齿轮部分104a由树脂形成。
如图13A所示，在蜗杆102a和蜗轮104的啮合中，将S(a+b＝S)设为这样一种距离，即为蜗杆102a的工作半径a和蜗轮104的工作半径b之和，而且输出轴105、轴承103c和电马达110被如此设置在壳体101中，以便电马达110的马达轴110a和蜗轮104的输出轴105之间的轴间距，以及轴承103c和输出轴105之间的轴间距为S。在本实施例中，距离S被设定为S＝47.5mm。有效的是用于消除游隙的、蜗杆102a沿啮合方向的位移量ΔS被设定为0.1mm～0.5mm范围内的优选值。
在上述构造中，如上所述，偏移元件112被安装在弹性部分103b的弹性体113中的位置沿蜗杆102a的啮合方向偏心，并因此，当将蜗杆轴102装配到轴承103a中时，弹性体113变形以沿蜗杆102a的啮合方向产生一预压力。然后，蜗杆102a和蜗轮104的齿轮部分104a没有任何游隙地彼此配合。因此，蜗杆102a被保持在所谓的浮动状态下。
特别是，可将弹性体113的体积占弹性部分103b的比率变取成较大值，从而用于产生预载的初始偏心量变可取成较大值，而且弹性体113的弹性系数可以减小。因此，即使蜗杆102a的形状由于加工精度偏差和齿轮的磨损而改变时，也易于稳定地保持固定的预压力并有效地防止齿轮的齿碰撞噪音。
当蜗杆102a和蜗轮104啮合时，该预压力产生一定程度的摩擦力，但是弹性体113的厚度和刚度被如此设定，即其阻力不会变得过大而足以妨碍齿轮性能或达到这样一种程度，即啮合中的偏差不会因来自轮胎的振动输入而出现。该弹性体113的刚度可以根据橡胶的硬度和构形设定而没有任何限制。
另外，蜗杆轴102可以沿轴向移动，而且因此，当从轮胎施加一力时，蜗杆轴102在弹性元件107的弹性限制范围内沿轴向运动，从而蜗杆102a和蜗轮104的齿轮部分104a彼此配合在适当的位置中，从而可以吸收冲击。
在球轴承103a部分中，即使在压力由于蜗杆102a沿其啮合方向的突然的位移而被施加在缓冲元件106上时，缓冲元件106也能吸收振动，从而防止发出撞击噪音。另外，缓冲元件106由树脂形成，而且因此能有效地降低蜗杆轴102沿轴向运动时引起的摩擦。
而且，在球轴承103a中，在内圈和蜗杆轴102的缓冲元件106之间设有微小的间隙ΔS，而且因此吸收蜗杆轴102和输出轴105之间轴间距中的变化，所述变化是由加工精度偏差和配合而引起的，从而能确保稳定的操作。
另外，球轴承103a接受在驱动(助动)所述装置时产生的作用在蜗杆102a啮合方向上的载荷和旋转扭矩，并控制蜗杆102a的位移。因此，既没有大的挠曲也没有载荷出现在弹性部分103b的弹性体113中，从而可提高弹性体113的耐用性。
因此，将轴承支承部102b在弹性部分103b的弹性体113中的安装位置设定为偏心，缓冲元件106的外径被设定得比轴承103a的内圈内径小，而且弹性元件107被设置在蜗杆轴102和轴承103c之间，所有这些相互配合以使预载机构易于构造并使游隙完全消除，并吸收冲击，限制齿碰撞噪音(卡嗒卡嗒的噪音)。
下面，将参照图14A和14B描述本发明第二发明的第二实施例。第二发明的第二实施例基本和上述第二发明的第一实施例相同，其中相同的元件被标以相同的符号或标号，而且省略它们的相应说明。不同点是缓冲元件106被固定地装配在第一轴承103a的内圈中。缓冲元件106被粘结到壁薄的圆筒115上，而且圆筒115被固定地安装在内圈中。在这种结构中，也可以期望得到与第二发明的第一实施例相同的效果。另外，该缓冲元件106也可以不通过中间物-圆筒115而被固定到内圈上。
接着，将参照图15A和15B描述本发明第二发明的第三实施例。第二发明的第三实施例基本和上述第二发明的第一实施例相同，其中相同的元件被标以相同的符号或标号，而且省略它们的相应说明。不同点是，用树脂制弹性体116代替弹性部分103b的橡胶制弹性体113，而且如图15B所示，沿偏移元件112的周边形成若干孔116a。
在这种结构中，弹性体116用作能使蜗杆102a沿啮合方向弹性变形的弹性体，这是由于存在若干孔116a的缘故。也可以期望该第三实施例得到与第二发明的第一实施例相同的效果，而且可以需要较少量的部件，这有助于降低成本。
下面，将参照图16A和16B描述本发明第二发明的第四实施例。第二发明的第四实施例基本和上述第二发明的第一实施例相同，其中相同的元件被标以相同的符号或标号，而且省略它们的相应说明。不同点是，用抗扭弹簧117代替弹性部分103b的弹性体113。在这种情况中，弹性部分103b由一偏移元件112、抗扭弹簧117和一锁止元件118构成，所述偏移元件112用于可转动地支承蜗杆轴102的轴承支承部102b，抗扭弹簧117绕在偏移元件112的外周部上，所述锁止元件118锁止抗扭弹簧117的两侧端，以便将偏移元件112支承在一沿蜗杆102a的啮合方向偏心的位置中，而且所述锁止元件118被固定安装在轴承圈114中。如图16B所示，抗扭弹簧117在原始状态下在其两侧端张开，但当被结合到锁止元件118中时弹性地闭合，而且此时产生的偏置力产生一作用在蜗杆102a的啮合方向上的预压力。在这种结构中，也能期望得到与第二发明的第一实施例相同的效果。
下面，将参照图17A和17B描述本发明第二发明的第五实施例。第二发明的第五实施例基本和上述第二发明的第一实施例相同，其中相同的元件被标以相同的符号或标号，而且省略它们的相应说明。不同点是，用抗扭弹簧117代替弹性部分103b的弹性体113。在这种情况中，弹性部分103b由偏移元件112、抗扭弹簧117、和锁止元件118构成，所述偏移元件112用于可转动地支承蜗杆轴102的轴承支承部102b，抗扭弹簧117绕在偏移元件112的外周部上，所述锁止元件118锁止抗扭弹簧117的两侧端，以便将偏移元件112支承在一沿蜗杆102a的啮合方向偏心的位置中，而且所述锁止元件118被固定安装在轴承圈114中。偏移元件112在其中央处被安装到蜗杆轴102b上，并借助与其一孔同心地沿其外周缠绕的抗扭弹簧117的反绕力产生一相对于蜗杆102a的预压力。偏移元件112和抗扭弹簧117之间的接触部分与蜗轮104相对，而且相对于抗扭弹簧117的内周边相当地短，所述结构构造成由抗扭弹簧117产生的预压力可以被有效地传递给偏移元件112。另外，锁止元件118被固定地安装在壳体101中，并由轴承圈114固定。锁止元件118可以通过压力加工或由树脂等形成。
如图17B所示，抗扭弹簧117具有两个设置在两端的钩状件117a，而且它们分别设置在下述位置中，即在原始状态下相对于抗扭弹簧117的卷绕中心偏移180°的相位，其中这些钩状件117a由锁止元件118的突起锁止。而且，抗扭弹簧117被预先给定一扭转力矩。对于这种设计，在装配蜗杆102a之前，偏移元件112由锁止元件的突起118a保持在相对于弹性部分稍微偏移的位置处，而且偏移元件112通过装配蜗杆102a而移位，从而产生用于蜗杆102a的预压力。因此，不需要任何专门调节和产生预压力的工艺过程，而且组装性能提高。另外，预定的预压力甚至可以通过将弹簧系数设定得较低来确保。在这种结构中，也能期望得到与第二发明的第一实施例相同的效果。
而且，将参照图18A和18B描述本发明第二发明的第六实施例。第二发明的第六实施例基本和上述第二发明的第一实施例相同，其中相同的元件被标以相同的符号或标号，而且省略它们的相应说明。不同点是，用螺旋弹簧119代替弹性部分103b的弹性体113。螺旋弹簧119的一端被固定到偏移元件112的外周部分，所述偏移元件可转动地支承蜗杆轴102的轴承支承部分102b，弹簧119的另一端被固定到轴承圈114上。偏移元件112沿蜗杆102的啮合方向相对于轴承圈114偏心，而且，当将蜗杆轴102装配到球轴承103a中时，螺旋弹簧119变形以产生作用在蜗杆102a啮合方向上的预载。在这种结构中，也能期望得到与第二发明的第一实施例相同的效果。
工业实用性如上所述，根据本发明的第一发明，马达相对于输出轴以这样一种位置安装，即蜗杆工作半径和蜗轮工作半径相加所得长度为输出轴和马达轴之间的轴间距。轴承相对于输出轴以这样一种位置安装，即轴支承孔和输出轴之间的轴间距比输出轴和马达轴之间的轴间距稍小。具有预定弹性和厚度的弹性元件被插置在轴承的轴支承孔的内周表面和旋转轴之间。旋转轴上安装弹性元件的部分的外径被设定得比轴支承孔的内径小，而且小到这样一种程度，以便弹性元件朝向蜗杆传动装置的蜗轮施加适当地偏移力。因此，通过这种简单的构造，可以消除游隙，而且在不使辅助转向力的传递性能有任何降低的情况下可以降低齿碰撞噪音。
另外，可以根据弹性元件的材料和构形调节预压力，而且因此不对旋转轴和轴承的尺寸精度作过多要求，从而便于尺寸控制。
而且，根据本发明的第二发明，相对于马达侧轴承，弹性元件沿其轴向设置在两侧并与其相邻，而且蜗杆被设定得可以沿轴向稍微移动。此外，马达的远侧上的轴承为滚动轴承，而且用于沿啮合方向使蜗杆偏移的弹性部分被设置在旋转轴上。轴承的外圈被固定地安装在筒状轴承支承元件中，所述筒状轴承支承元件固定地安装在壳体中，而且该轴承的内圈在其中松动地容纳固定安装在旋转轴上的筒状缓冲元件。弹性部分由可转动地支承旋转轴的偏移元件和容纳该偏移元件的弹性体构成，所述弹性体将偏移元件容纳在下述位置，即沿蜗杆的啮合方向相对于轴承轴线偏心，该弹性体被固定在轴承支承元件的附近。因此，蜗杆使预压力沿其啮合方向产生，而且，采用这种简单的结构，可以完全消除游隙。
特别是，弹性体的体积占弹性部分的比率可取成较大，从而用于产生预载的初始偏心量可取成较大，弹性体的弹性系数可减小。因此，即使蜗杆的构形由于加工精度偏差和齿轮的磨损而改变时，也易于稳定地保持固定的预压力并有效地防止齿轮的齿碰撞噪音。
另外，当给旋转轴施加力时，旋转轴在弹性元件的弹性范围内沿轴向移动，结果，蜗杆和蜗轮的齿轮部分彼此配合在正确的位置中以吸收冲击。因此在不使辅助转向力的传递性能有任何降低的情况下可以降低齿碰撞噪音。
而且，轴承接受在驱动所述装置时产生的作用在蜗杆啮合方向上的载荷和旋转扭矩，因此控制蜗杆的位移。因此，既没有大的挠曲也没有载荷出现在弹性部分的弹性体中，这导致弹性体的寿命提高。
另外，根据本发明的第三发明，电动转向装置包括壳体；安装到该壳体并将辅助转向力通过马达轴传递给旋转轴的马达；形成或装配在该旋转轴上并具有由金属或树脂制成的齿轮部分的蜗杆；设置在壳体中、分别设置在蜗杆两侧的位置中并可转动地支承旋转轴的若干滚动轴承；传递用于使轮轴转向的转向力并可转动地支承在壳体的预定位置中的输出轴；和与蜗杆配合地形成或装配在输出轴上并具有由树脂制成的齿轮部分的蜗轮，其中用于施加朝向蜗轮作用的预载的预载施加机构设置在远离马达的旋转轴的轴侧端部处。它可以提供如此简单构造的电动转向装置，该装置能消除游隙的存在，并在不使动力传递性能有任何降低的情况下降低齿碰撞噪音。
权利要求
1.一种电动转向装置，包括一壳体；一安装到所述壳体并将辅助转向力通过马达轴传递给旋转轴的马达；一设置在所述壳体中并通过轴支承孔可转动地支承所述旋转轴的轴承；一与所述旋转轴一起转动并具有由金属或树脂制成的齿轮部分的蜗杆；一传递用于使轮轴转向的转向力并可转动地支承在所述壳体的预定位置中的输出轴；一与所述蜗杆配合地与所述输出轴一起转动并具有由树脂制成的齿轮部分的蜗轮；和将所述马达的辅助转向力传递给所述输出轴的蜗轮蜗杆传动机构，其特征在于所述马达相对于所述输出轴以这样一种位置安装，即所述蜗杆的工作半径和所述蜗轮的工作半径相加所得长度成为所述输出轴和所述马达轴之间的轴间距，而且所述轴承相对于所述输出轴以这样一种位置安装，即所述轴支承孔和所述输出轴之间的轴间距比所述输出轴和所述马达轴之间的轴间距稍小。
2.一种根据权利要求1所述的电动转向装置，其特征在于所述轴承通过一弹性元件支承在所述旋转轴上，而且所述蜗杆可稍微沿轴向移动。
3.一种根据权利要求1所述的电动转向装置，其特征在于所述马达轴和所述输出轴之间的轴间距与所述轴支承孔和所述输出轴之间的轴间距之差为0.1mm～0.5mm。
4.一种根据权利要求1至3中任一项所述的电动转向装置，其特征在于所述轴承由邻近所述马达的第一轴承和远离所述马达的第二轴承构成，而且所述第一轴承和所述旋转轴之间的轴间距比所述第二轴承和所述旋转轴之间的轴间距大。
5.一种根据权利要求1所述的电动转向装置，其特征在于所述轴承由邻近所述马达的第一轴承和远离所述马达的第二轴承构成，在所述第一轴承的轴向两端邻近所述第一轴承设置弹性元件，从而所述旋转轴可以在所述弹性元件的弹性限制范围内沿轴向稍微移动，而且所述第二轴承通过所述弹性元件支承所述旋转轴，从而所述旋转轴可以沿所述蜗杆的啮合方向稍微移动。
6.一种根据权利要求5所述的电动转向装置，其特征在于所述旋转轴和所述马达轴之间的一花键连接部分沿轴向上的至少一半被设置成位于所述马达侧轴承的所述轴支承孔内。
7.一种根据权利要求5或6所述的电动转向装置，其特征在于所述马达侧轴承的所述弹性元件或者远离所述马达的轴承附近的所述旋转轴，或者所述弹性元件和所述旋转轴两者，设有一用于控制所述旋转轴沿轴向的位移量的阻挡件。
8.一种根据权利要求5或6所述的电动转向装置，其特征在于所述旋转轴和所述马达轴彼此花键连接，而且所述旋转轴被形成为可以绕用作支点的所述花键连接部分摆动。
9.一种根据权利要求8所述的电动转向装置，其特征在于所述马达轴形成有外花键部分，所述旋转轴形成有内花键部分，所述马达轴和所述旋转轴彼此花键连接，而且所述外花键部分形成为鼓状，从而其沿轴向两端的直径小而中央部分的直径大。
10.一种电动转向装置，包括一壳体；一安装到所述壳体并将辅助转向力通过马达轴传递给旋转轴的马达；一形成或装配在所述旋转轴上并具有由金属或树脂制成的齿轮部分的蜗杆；设置在所述壳体中、分别设置在所述蜗杆两侧的位置中并可转动地支承所述旋转轴的若干轴承；一传递用于使轮轴转向的转向力并可转动地支承在所述壳体的预定位置中的输出轴；和一与所述蜗杆配合地形成或装配在所述输出轴上并具有由树脂制成的齿轮部分的蜗轮，所述马达包括一被安装在这样一种位置的蜗轮蜗杆传动机构，即所述蜗杆的工作半径和所述蜗轮的工作半径相加所得长度成为所述输出轴和所述马达轴之间的轴间距，其特征在于弹性元件在所述马达侧轴承的轴向两侧邻近所述轴承设置，所述旋转轴可以沿轴向稍微移动，远离所述马达的所述轴承为滚动轴承，一弹性部分被设置在所述旋转轴上，并与所述滚动轴承并列地使所述蜗杆沿啮合方向偏离，所述轴承的外圈被固定地装配在一固定安装在所述壳体中的圆筒状轴承保持元件中，所述轴承的内圈在其中松动地容纳一固定安装在所述旋转轴上的圆筒状缓冲元件，而且所述弹性部分由一可转动地支承所述旋转轴的偏移元件和一弹性体构成，所述弹性体将所述偏移元件容纳在蜗轮蜗杆的啮合方向相对于轴承轴线偏心的位置处、并被固定在轴承保持元件附近。
11.一种根据权利要求10所述的电动转向装置，其特征在于所述缓冲元件被固定地安装在所述滚动轴承的所述内圈侧，并在其中松动地容纳所述旋转轴。
12.一种根据权利要求10所述的电动转向装置，其特征在于所述偏移元件和所述弹性体由树脂一体地形成，而且所述偏移元件具有沿其周围形成的若干孔以具有弹性。
13.一种根据权利要求10所述的电动转向装置，其特征在于所述弹性部分由一偏移元件、一抗扭弹簧和一锁止元件构成，所述抗扭弹簧绕在所述偏移元件的周边上，所述锁止元件弹性地锁止所述抗扭弹簧的两侧端部、并将所述偏移元件支承在一沿所述蜗杆的啮合方向相对于所述滚动轴承的轴线偏移的位置。
14.一种电动转向装置，包括一壳体；一安装到所述壳体并将辅助转向力通过马达轴传递给旋转轴的马达；一形成或装配在所述旋转轴上并具有由金属或树脂制成的齿轮部分的蜗杆；设置在所述壳体中、分别设置在所述蜗杆两侧的位置中并可转动地支承所述旋转轴的若干滚动轴承；一传递用于使轮轴转向的转向力并可转动地支承在所述壳体的预定位置中的输出轴；和一与所述蜗杆配合地形成或装配在所述输出轴上并具有由树脂制成的齿轮部分的蜗轮，其特征在于用于施加朝向所述蜗轮作用的预载的预载施加机构被设置在所述旋转轴的远离所述马达的轴端部处。
全文摘要
本发明提供了一种电动转向装置，它包括一壳体；一安装到壳体并将辅助转向力通过马达轴传递给旋转轴的马达；一形成或从外部装配在旋转轴上并具有由金属或树脂制成的齿轮部分的蜗杆；设置在壳体中、分别设置在蜗杆两侧的位置中并可转动地支承旋转轴的若干滚动轴承；一传递用于使轮轴转向的转向力并可转动地支承在壳体的预定位置中的输出轴；和一与蜗杆配合地形成或从外部装配在输出轴上并具有由树脂制成的齿轮部分的蜗轮，和设置在远离马达的旋转轴的轴端部处用于施加朝向蜗轮作用的预载的预载施加机构。如此简单构造的电动转向装置能消除游隙的存在，并能在不使动力传动性能有任何降低的情况下降低齿碰撞噪音。
文档编号B62D5/04GK1599680SQ0282416
公开日2005年3月23日 申请日期2002年12月3日 优先权日2001年12月3日
发明者惠田广, 濑川彻 申请人:日本精工株式会社