专利名称：车辆转向系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆转向系统，其包括一个变角度机构，用以改变转 向构件的转向角相对于转向机构的转角的角比率，来转动左右转向轮。
背景技术：
包括在车辆转向系统中的变角比率机构由第一恒星齿轮、第二恒星 齿轮、第一行星齿轮、第二行星齿轮、支架以及电动机组成，其中第一 恒星齿轮连接到例如方向盘等转向构件上，第二恒星齿轮与第一恒星齿 轮同轴设置并且连接到转向机构，第 一行星齿轮与第 一 恒星齿轮啮合， 第二行星齿轮与第二恒星齿轮啮合并且与第 一行星齿轮一起转动，支架 支撑第一和第二行星齿轮以使它们可以围绕自身轴线自由旋转并且围绕恒星齿轮转动，电动机用以转动支架，并且构造成通过第一恒星齿轮、 第一行星齿轮和第二行星齿轮转动第一恒星齿轮，并且通过电动机驱动 的支架以加快的速度转动第二恒星齿轮，从而改变转向角相对于转角的角比率(例如，JP-A-2005-343205 )。此外， 一根连接轴压配合到开口 于第 一和第二行星齿轮旋转中心的轴孔中用于使它们整体连接。已知一种车辆转向系统，其包括变角比率机构，其中切削成型的第 一和第二行星齿轮中的一端彼此对接，并且对接部分通过焊接而使第一 和第二行星齿轮整体连接在一起。图4A到4D为示出了通过焊接连接 第一和第二行星齿轮100、 101的步骤的i兌明图。齿轮材料100a、 101a 通过模具模制而成，每一个齿轮材料包括一个大直径部分和一个与大直 径部分接续连接的小直径部分(图4A),轮齿通过铣床切削进齿轮材料 100a、 101a的大直径部分(图4B)，接下来，要对其施以热处理，例 如淬火，然后，在齿轮材料的中心部分开轴孔(图4C),在打磨轮齿表 面后彼此对接两个加工的行星齿轮100、 101的小直径部分，并将对接 部分焊接在一起(图4D)。接下来，轴元件被压配合到各行星齿轮100、 101的轴孔中。如JP-A-2005-343205中的所做的那样，在变角比率机构中的第一和 第二行星齿轮通过连接轴连接在一起，但是，轮齿的切削工作需要在分200710135832.4说明书第2/6页开的步骤中完成，而且，第一和第二行星齿轮的圆周相位匹配是很困难 的，在这方面有改进的需求。此外，在其中两个行星齿轮通过焊接连接在一起的变角比率机构中，因为如下必需的步骤模制两个齿轮材料、在齿轮材料上切削出轮 齿、对其施以热处理、在上面开轴孔、打磨并把所得齿轮焊接在一起， 所以加工步骤的数量增加，导致的问题是行星齿轮的生产成本乃至车辆 转向系统的生产成本增加。此外，由于在焊接过程中产生的施加于行星 齿轮上的热量，会在连接部分产生应变，这又会导致第一和第二行星齿 轮之间圆周相位的偏离，导致的问题是使在第一恒星齿轮和第一行星齿 轮之间的啮合处的齿隙量与在第二恒星齿轮和第二行星齿轮之间的啮 合处的齿隙量间的差增加。此外，由于第一和第二行星齿轮的小直径部 分需要加工得相应长些，以保证焊接所需空间，因此使行星齿轮齿宽方 向上的整体长度增加，导致的问题是变角比率机构以大尺寸形成。发明内容本发明考虑到所述情况而做出，其主要目的是提供一种能够减少生 产行星齿轮的加工步骤、消除行星齿轮的圆周相位偏离以及降低其齿宽 方向的整体长度的车辆转向系统。根据本发明的第一方面，提供一种包括一个变角比率机构的车辆转 向系统，其用以改变转向构件的转向角相对于转向机构的转角的角比 率，该变角比率机构依次包括连接到转向构件的第一恒星齿轮、连接 到转向机构的第二恒星齿轮以及行星齿轮，每一个行星齿轮分别包括适 于与第一和第二恒星齿轮啮合的第一轮齿部分和第二轮齿部分，并且这 两部分在齿宽方向上彼此分离，第一轮齿部分和第二轮齿部分通过锻造 成型为一个整体。根据本发明的第二方面，提供一种根据本发明第一方面的车辆转向 系统，其中第 一轮齿部分和第二轮齿部分通过沿齿宽方向从各自端部边 缘向着行星齿轮的中心加工成型。根据本发明的第一方面和第二方面，因为行星齿轮的第一轮齿部分 和第二轮齿部分通过锻造成型为一个整体，可以减少该行星齿轮的加工步骤，因此也减少了该行星齿轮乃至车辆转向系统的生产成本。此外，
因为轮齿部分是通过锻造成型为一个整体，可以消除第一轮齿部分和第二轮齿部分之间的圆周相位偏离，使其与第 一和第二恒星齿轮在啮合处的齿隙量相同，从而能够减少由于齿隙引起的呻嗒声。另外，由于在第一轮齿部分和第二轮齿部分之间的无轮齿部分可以减小，因此行星齿轮在齿宽方向上的总体长度可以缩小，于是行星齿轮和内部安装该行星齿 轮的车辆转向系统可以缩减其尺寸。另外，由于第一轮齿部分和第二轮齿部分的轮齿表面可加压硬化，可省略例如淬火等热处理。此外，由于 如此加压硬化制成的轮齿表面比切削成型的轮齿表面更加光滑，因此可 以减小当轮齿部分的轮齿表面相互滑动接触的时候产生的滑动噪音。
图1是示出根据本发明的车辆转向系统的构造示例图。
图2是沿着图1中线II-II的横截面图。
图3A至3D是示出根据本发明的车辆转向系统的行星齿轮的加工 方法的说明图。
图4A至4D是示出用于传统的车辆转向系统的通过焊接方法连接 行星齿轮的步骤的说明图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的描述。图l是示 出根据本发明的车辆转向系统的构造的示例图，图2是沿着图1中线 II-II的橫截面图。
此车辆转向系统包括转向柱i，在其上部连接一个方向盘(转向构 件)，以及一个变角比率机构A，此变角比率机构位于转向机构2中传 动轴或者小齿轮轴3的上端和转向柱1的下端，用以改变转向柱1的转 向角相对于转向机构2的转角的角比率，因而使分别支撑于齿条轴22 两端的转向轮B、 B能够因转向柱l的转动而转向，其中转向机构2包 括连接于小齿轮轴3另 一端的小齿轮21以及一根转向轴或者齿条轴22 ， 该转向轴或者齿条轴22具有适于与小齿轮21啮合的齿条22a并且适于 沿纵轴向移动。 该变角比率机构A包括设置在转向柱1下端的第一恒星齿轮4; 与第一恒星齿轮4同轴设置并且设置在小齿轮轴3上端的第二恒星齿轮 5;多个行星齿轮6，每一个行星齿轮包括适于与第一恒星齿轮4啮合的 第一轮齿部分61和适于与第二恒星齿轮5啮合的第二轮齿部分62;支 撑行星齿轮6使得行星齿轮绕自身轴线自由旋转并且围绕恒星齿轮转动 的支架7;设置于支架7外部圆周部分的外部齿轮元件8;以及带有与 外部齿轮元件8相啮合的第一驱动齿轮9并且作为转动支架7的差动致 动装置的电动机IO。此外，该车辆转向系统还包括一个设置于转向柱l中部的传动齿轮 11，以及一个电动机13，该电动机具有与传动齿轮11啮合的第二驱动 齿轮12并且作为改变施于转向柱1扭矩的变扭矩致动装置。转向柱1和小齿轮轴3通过轴承以可转动的方式支撑于静止构件 上，第一和第二恒星齿轮4、 5分别同轴地朝向转向柱1和小齿轮轴3。 在转向柱1的外围安装有扭矩传感器(图未示)，用于探测施加于转向 柱l的扭矩，并且设置了控制设备14，设备14根据扭矩传感器等探测 到的扭矩来控制电动机IO、 13的驱动线路10a、 13a。在行星齿轮6中，由直齿正齿轮部分构成的第一轮齿部分61和由 直齿正齿轮部分构成的第二轮齿部分62设置成在齿宽方向上间隔开， 第一轮齿部分61和第二轮齿部分62的齿数彼此不同。行星齿轮6通过 具有与第一轮齿部分61相对应的第一成型部分的第一模具C和具有与 第二轮齿部分62相对应的第二成型部分的第二模具D冷锻而成。图3A到3D为示出加工方法的说明图。在冷锻行星齿轮6的过程中， 通过把线材切割成预定长度而形成的齿轮材料6a (图3A)置于第一成 型模具C和第二成型模具D之间(图3B),并且第二模具D垂直运动 多次去敲击齿轮材料，从而在齿轮材料6a的两端部分锻造出第一轮齿 部分61和第二轮齿部分62。其后，通过第一精整模具Cl( finishing die) 和第二精整模具Dl对第一轮齿部分61和第二轮齿部分62分别施以精 锻(图3C)。在对精锻的齿轮材料6a进行例如淬火等热处理后，在所 锻齿轮6的中心部分通过钻孔机钻出轴孔63 (图3D)。第一模具C、 Cl的第一成型部分和第二模具D、 Dl的第二成型部分上设有拔模角。 因此，第一轮齿部分61和第二轮齿部分62的齿面、齿顶表面和齿根表 面由于设置的拔模角而相应地相对于齿轮6的中心轴线轻微地倾斜。
此外，淬火的热处理过程可仅在需要时执行，因此，可以被省略。支架7包括第一盘形板部分7a，通过滚针轴承以可旋转的方式安 装成支撑于转向柱1的外周部分；第二盘形板部分7b，通过滚针轴承 以可旋转的方式安装成支撑于小齿轮轴3的外周部分；以及一个圓柱形 连接部分7c，其通过例如螺栓等连接装置把第一盘形板部分7a和第二 盘形板部分7b连接在一起，并且具有多个齿的环形外围齿轮元件8 — 体地设置在圆柱形连接部分7c的外周部分上。第一装配孔71设置在第一盘形板部分7a和第二盘形板部分7b中 每一个的旋转中心部分，并且两个装配孔72也设置在第一盘形板和第 二盘形板部分中每一个的如下位置该位置偏离于旋转中心部分，并使 得板部分的圆周被分割成相等的两个部分。行星齿轮6的轴元件15的 端部通过滚针轴承分别装配于第二装配孔72、 72中。在如前面所述构造的车辆转向系统中，当通过方向盘操作转向柱1 转动时，小齿轮轴3通过笫一恒星齿轮4、行星齿轮6的笫一轮齿部分 61和第二轮齿部分62以及第二恒星齿轮5而转动。此外，从控制设备 14输出到驱动线路10a的命令信号驱动用于差动致动装置的电动机10， 由此支架7通过笫一驱动齿轮9和外围齿轮元件8转动，小齿轮轴3于 是通过行星齿轮6的第一轮齿部分61、第二轮齿部分62和恒星齿轮5 加速转动，并且改变了转向柱1的转向角相对于转向机构2的转角的角 比率。当施加于转向柱的扭矩由于小齿轮轴被加速转动而比预定值有所 改变时，根据施加到转向柱1等之上的扭矩，通过从控制设备14输出 到驱动线路13a的命令信号驱动用于改变扭矩的电动机13，因此能够使 施加到转向柱1的扭矩保持在预定值。此外，由于行星齿轮6的笫一轮齿部分61和第二轮齿部分62是通 过冷锻成型为一个整体，因此可以减少行星齿轮6的加工步骤。由于通 过锻造加工的第 一轮齿部分61和第二轮齿部分62的轮齿表面被加压硬 化，淬火的热处理步骤可以省略。此外，由于加压硬化的轮齿表面比较 光滑，而且第一轮齿部分61与第二轮齿部分62之间的非轮齿部分的长 度可制造成短于由两个齿轮焊接在一起的传统行星齿轮的相应部分长 度，至于行星齿轮是通过锻造还是通过切削成型，能够通过观察轮齿表面和非轮齿部分轻易判断出来。注意到前面所述的实施方式中，行星齿轮6的第一轮齿部分61和第二 轮齿部分62的轮齿^L描述成笔直的，然而第一轮齿部分61和第二轮齿部 分62也可以具有螺旋状轮齿。本申请是基于2007年7月18日提交的日本专利申请第2006-196146 号，其全部内容在此引用作为参考。
权利要求
1.一种车辆转向系统，其包括用以改变转向构件的转向角相对于转向机构的转角的角比率的变角比率机构，该变角比率机构包括连接到转向构件的第一恒星齿轮；连接到转向机构的第二恒星齿轮；以及行星齿轮，每一个行星齿轮包括第一轮齿部分和第二轮齿部分，第一轮齿部分和第二轮齿部分分别适于与第一和第二恒星齿轮啮合，并且两个轮齿部分在齿宽方向上彼此间隔开，该第一轮齿部分和第二轮齿部分通过锻造成型为一个整体。
2.如权利要求l所述的车辆转向系统，其中，第一轮齿部分和第二轮齿部 分通过沿齿宽方向从各自端部边缘向着行星齿轮的中心加工成型。
全文摘要
提供一种车辆转向系统，其包括一个变角比率机构，用以改变转向构件的转向角相对于转向机构的转角的角比率，该变角比率机构包括连接到转向柱的第一恒星齿轮、连接到转向机构的第二恒星齿轮以及行星齿轮，每一个行星齿轮包括第一轮齿部分和第二轮齿部分，第一轮齿部分和第二轮齿部分分别适于与第一和第二恒星齿轮啮合，并且在齿宽方向彼此间隔开，第一轮齿部分和第二轮齿部分通过锻造成型为一个整体。
文档编号B62D3/00GK101108629SQ20071013583
公开日2008年1月23日 申请日期2007年7月16日 优先权日2006年7月18日
发明者中野史郎, 前田大辅, 山中亨介 申请人:株式会社捷太格特