转向装置以及其所使用的运动转换装置的制作方法

专利名称：转向装置以及其所使用的运动转换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于根据转向轴的转动操作转向轮的转向装置，特别 涉及能够在电动式动力转向装置上容易发展的转向装置。
背景技术：
以往，作为用于操作车辆转向轮的转向装置，被称为滚珠螺母式 或齿条及小齿轮式的产品为人们所了解。前者的滚珠螺母式构成如下，即，通过把由驾驶者施加的转向轴 的旋转运动转换成转向摇臂的摆动运动，使连接在该转向摇臂前端的 随动杆沿轴向朝左右移动，根据上述转向轴的转动量改变转向轮的方 向。由于在把转向轴的转动运动转换成转向摇臂的摆动运动的过程中使用了滚珠螺母，故而称为滚珠螺母式(日本特开平5-16826号公报)。 后者的齿条及小齿轮式的构成如下，即，不是采用上述的转向摇 臂使上述随动杆左右移动的方式，而是在该随动杆上形成齿条传动机 构，另一方面，把与该齿条传动机构啮合的小齿轮设在转向轴的前端， 把转向轴的转动运动直接转换成随动杆沿轴向的运动，利用上述随动 杆改变转向轮的方向(日本特开2005-199776号公报)。这种方式的转 向装置与前者的滚珠螺母式相比节省空间，多用于发动机舱狭小的小 型车或前轮驱动车(FF车)。另一方面，作为用于减轻驾驶者操作这些转向装置作为时的操作 力的装置，动力转向装置得到普及。在动力转向装置中存在油压式和 电动式。以往来讲，油压式是主流，电动式只装在轻型汽车等部分车 辆上。但是，由于油压式利用部分发动机动力来驱动油压泵，故存在 发动机的燃油消耗恶化的倾向，近年来，由于对环境的考虑，有扩大 釆用电动式动力转向装置的倾向。电动式动力转向装置与齿条及小齿轮式的转向装置组合而被加以 使用，作为代表性产品，所谓小齿轮辅助型或所谓齿条辅助型为人们 所了解。前者的小齿轮辅助型如此构成为由电动马达辅助上述小齿轮 传动件的旋转，而后者的齿条辅助型构成为采用滚珠丝杠把电动马达 的转动力矩转换成与随动杆平行的方向的轴力，辅助随动杆朝轴向的移动(日本特开2005-212710号公报、日本特开2005-212654号公报等)。专利文献1:日本特开平5-16826号7〉才艮 专利文献2:日本特开2005-199776号公报 专利文献3:日本特开2005-212710号^^艮 专利文献4:日本特开2005-212654号>^才艮 发明要解决的课题可是，由于在上述齿条及小齿轮式的转向装置中，在随动杆的一 部分上形成齿条传动机构，故当考虑这样的齿条传动机构的强度时， 随动杆的轴径必须要有某种程度以上的粗度，若从转向轮操作所需的 随动杆本来的机械强度来看，形成该齿条传动机构的随动杆的轴径不得不形成得过大。另外，由于形成齿条传动机构，故也不能把随动杆 做成为中空轴。因此，存在难以实现随动杆轻量化的问题。另外，在上述齿条及小齿轮式的转向装置中，由于转向轮的路面 抵抗直接作用于上述齿条轴，故为了使齿条轴沿轴向移动而需要大的 力，如果不把小齿轮传动机构按向齿条传动机构的话，则该小齿轮传 动机构会空转。因此，在齿条及小齿轮式的转向装置中，设有利用保 持弹簧向齿条轴上的齿条传动机构的背后加力的齿条引导件，该齿条 引导件以一定的压力向小齿轮传动机构推压齿条传动机构。可是，当这样使齿条引导件相对齿条轴压接时，因两者间的摩擦 力导致齿条轴的运动变重，存在妨碍该齿条轴的圆滑运动的问题。另 外，在构成电动动力转向装置时，也由于对齿条轴朝轴向的运动作用 大的阻力，故电动马达需要产生大的转动力矩，存在电动马达大型化 的问题，此外还存在成本增加的问题。另外，导，故也存在收容齿条传动机构和小齿轮传动机构的转向传动机构箱 自身大型化的问题。进而，在现有的齿条辅助型的电动动力转向装置的情况下，在随 动杆上必须形成齿条传动机构和滚珠螺母所螺紋接合的螺紋部这双 方，存在加工随动杆时花费工夫和成本的问题。
发明内容
解决问题的方法本发明是鉴于这些问题提出的，目的在于提供一种可以紧凑构成、 也容易适合于前轮驱动车等发动机舱狭小的车辆、既非现有的滚珠螺 母式也非齿条及小齿轮式的新结构的转向装置。另外，本发明的另一目的是提供一种能在电动动力转向中容易发 展、且能够通过使电动马达小型化而降低生产成本的转向装置。即，本发明涉及把转向轴的转动转换成随动杆朝轴向的运动而进行转向轮操作的转向装置，其由以下部件构成上述随动杆贯穿的齿 轮箱；在该齿轮箱内设在上述随动杆上、同时导程的大小形成为l以 上的螺旋状的滚珠滚行槽；借助多个滚珠螺紋接合在上述随动杆的滚 珠滚行槽上、同时相对于上述齿轮箱转动自由地被支承的螺母构件；关系的输入轴「把上述输入二的:动传递给上述螺母构^的第一:递 机构。在这样的本发明的转向装置中，当转向轴转动时，其转动传递至 输入轴，进而借助上述第一传递机构传递给螺母构件。由于这样的螺 母构件螺紋接合在随动杆的滚珠滚行槽中，故当螺母构件转动时，随 动杆在齿轮箱内朝轴向移动，根据该移动量进行转向轮的操作。即， 在本发明中，通过使用第一传递机构和滚珠螺母，在具有互相交叉或 交错的关系的转向轴和随动杆之间进行运动的传递及转换，通过把转动机构的情况比较，该随动杆即使轴径小也可以维持足够的强度，具 有容易实现随动杆的小型化、轻量化的特点。另外，即使形成滚珠滚 行槽，随动杆本身也能形成为中空轴，在这一点上也能实现随动杆的 轻量化，进而达到转向装置整体的轻量化。进而，通过将随动杆形成 为中空轴，还可以利用该随动杆的内部空间放置各种电气配线。通过 在强度良好的随动杆的内部空间中收容配线，可以防止无意中切断这 些配线，可以安全地布置例如设在转向轮附近的各种传感器类的配线。 另外，在本发明的转向装置中，仅通过使借助多个滚珠螺紋接合 在随动杆上的螺母构件转动，就可以使该随动杆朝轴向移动，在螺母 构件和随动杆之间没有大的摩擦阻力作用。因此，能使随动杆圆滑地 朝轴向盘移动，与现有的齿条及小齿轮式的转向装置比较，可以轻松 地操作转向轮。另外，由于不必像现有的齿条及小齿轮式的转向装置那样设置齿条引导件，所以在这一点上也能实现转向装置的小型化， 对前轮驱动车或小型车那样的发动机舱狭小的车辆也能适用。进而，即使由于路面阻力的原因转向轮使随动杆朝轴向摆动，由 于该随动杆的轴向的运动通过滚珠螺母转逆转换为转向轴的转动运动 的效率也比齿条及小齿轮式的情况低，故转向轮的举动传到转向中的 所谓反冲能适度地衰减，操作转向轮的稳定性得到提高。在此，所谓的在随动杆上形成的螺旋状的滚珠滚行槽的导程L是 指该随动杆的轴向上的滚珠滚行槽的间距P除以该随动杆的轴径d 所得的值，即滚珠滚行槽的间距P的大小相对于随动杆的轴径d的比 例。所说的该导程L是L^1意味着螺紋接合在上述随动杆上的螺 母构件旋转一圏时，该随动杆朝轴向前进距离d以上。在本发明中之所以把滚珠滚行槽的导程L规定为L>1,是为了 避免相对转向轴的转动随动杆朝轴向的移动量变得极小。即，由丝杠 轴和螺紋接合在其上的滚珠螺母的组合构成的滚珠丝杠中，在把滚珠 螺母的转动运动转换成丝杠轴的直线运动时，随着上述导程L的值变小，滚珠螺母转动所需的力矩变小。可是，随着滚珠螺母转动一圏丝 杠轴朝轴向移动的距离也变小。因而，当滚珠滚行槽的引导L过小时，用于操作转向轮所需的转向轴的转动量变多，形成操作性差的转向装 置。若滚珠滚行槽的导程L为L>1的话，则相对转向轴的转动的随 动杆朝轴向的移动变得显著，驾驶者就能实际感受相对于转向操作的 转向轮的反应。另外，由于相对于随动杆的移动的螺母构件的转动量 变小，故还具有难以产生噪声的优点。进而，在本发明的转向装置中， 通过适当选择把与转向轴联动的输入轴的转动传递给螺母构件的第一 传递机构的增速比，可以调整与转向轴的转动量相对的随动杆朝轴向 的移动量，可以与上述导程的选定相配合地提高设计的自由度。另外，本发明的转向装置通过设置辅助上述螺母构件转动的辅助 马达，可以容易地在电动动力转向装置中发展。即，在转向轴和与其 联动的输入轴之间设置检测两者间传递力矩的大小的力矩检测传感 器，根据该力矩检测传感器的输出信号使上述辅助马达转动，把辅助 马达产生的转动力矩借助第二传递机构传递给螺母构件。由此，可以 帮助随着转向轴的转动的螺母构件的转动，使转向轮的操作变得容易。特别地，根据本发明的转向装置，由于在螺母构件和随动杆之间 产生的摩擦阻力很小，所以，在电动动力转向装置中发展时，与现有 的齿条及小齿轮式的转向装置相比，辅助马达的额定输出即使小也足 够，可以实现辅助马达的小型化及成本降低。另外，本发明的转向装置可以理解为把输入轴的转动运动转换成 输出轴朝轴向的直线运动的运动传递装置。即，可以将本发明理解为 如下的运动转换装置，其是具有处于交叉或扭转的关系的输入轴和输的运动传递装置，其中，由以下部件构成上述输出轴贯穿的齿轮箱； 在该齿轮箱内设在上述输出轴上、同时导程的大小形成为1以上的螺 旋状的滚珠滚行槽；借助多个滚珠螺紋接合在上述输出轴的滚珠滚行 槽上、同时相对上述齿轮箱转动自由地被支承的螺母构件；把上述输 入轴的转动传递给具有与输入轴交叉


图l是表示适用了本发明的转向装置的第一实施方式的概略图。图2是表示放置在第一实施方式的转向装置的齿轮箱内的运动转 换装置的立体图。图3是表示放置在第一实施方式的转向装置的齿轮箱内的运动转 换装置的分解立体图。图4是表示能够用于本发明的转向装置的螺母构件的一例的立体图。图5是表示动力转向装置中辅助马达的控制系统的方框图。图6是表示放置在转向装置的齿轮箱内的运动转换装置的第二实施方式的立体图。图7是表示从动侧丝杠齿轮和驱动侧丝杠齿轮的基准圆筒扭转角的概略图。图8是表示相对于齿轮箱弹性支承螺母构件的例子的概略图。 图9是表示能够用于本发明的转向装置的螺母构件的另一例的立 体图。图IO是图9中所示的螺母构件的沿轴向的纵剖面图。图11是图9的X-X线剖面图。附图标记说明l...转向盘；2...转向轴；3...随动杆；12...滚珠滚动槽；13...螺母 构件；14...固定外筒；15…从动齿轮；16…输入轴；17…驱动齿轮； 30...辅助马达。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的转向装置。图l表示适用了本发明的转向装置的一例。该转向装置具有与 转向盘1结合的转向轴2、根据该转向轴2的转动朝轴向移动的随动 杆3、以及把所述转向轴2的转动转换成所述随动杆3的轴向运动的运动转换装置4;所述随动杆3贯穿所述运动转换装置4的齿轮箱5。 在支持左右的转向轮6的轮毂7上设有转向臂9，所述随动杆3的两 端借助横拉杆10分别与左右的转向臂9连接。另外，转向臂9和横拉 杆10的连接、横拉杆10和随动杆3的连接借助球窝关节ll进行。当转动所述转向盘1而使转向轴2沿箭头A方向朝任一个方向转 动时，随动杆3根据该转动方向朝轴向(箭头B方向)移动，横拉杆 10推拉转向臂9，作为其结果，左右的转向轮6向箭头C方向摆动， 改变其朝向。图2及图3表示所述运动转换装置4的第一实施方式。图2是去 掉齿轮箱5的立体图，图3是局部剖切的分解立体图。该运动转换装 置4由以下部件构成以贯穿齿轮箱5的方式设置的所述随动杆3; 在该随动杆3的表面上形成的螺旋状的滚珠滚动槽12;在该滚珠滚动 槽12的形成部位与所述随动杆3螺紋接合的螺母构件13;在固定于 所述罩5上的同时转动自由地支承所述螺母构件13的固定外筒14; 固定在所述螺母构件13的轴向的一端的从动齿轮15;与所述转向轴2 结合且以与该转向轴2相同的速度转动的输入轴16;设在该输入轴16 的前端，同时与所述从动齿轮15啮合的驱动齿轮17。所述随动杆3具有中空部3a地形成圆筒状，可以实现自重的轻量 化。另外，所述滚珠滚动槽12不在随动杆3的整个长度上形成，而只 在部分区域上形成。所述螺母构件13借助多个滚珠与所述随动杆3的滚珠滚行槽12 螺紋接合，与随动杆3相互结合而构成滚珠丝杠。图4表示所述螺母 构件13和所述固定外筒14的组合的一例，为局部剖切的立体图。所 述螺母构件13具有供随动杆3贯穿的中空部，形成为圆筒状，在其内 周面上形成与随动杆3的滚珠滚动槽12相向的滚珠滚动槽18。当螺 母构件13转动时，滚珠19在随动杆3的滚珠滚动槽12和螺母构件 13的滚珠滚动槽18之间一边承担负荷一边在该随动杆3的周围呈螺 旋状滚动，随之，随动杆3会朝轴向移动。另外，在螺母构件13上沿 轴向形成滚珠的返回通路20，另一方面，在螺母构件13的轴向的两端面上固定有一对端盖21，在滚珠滚动槽18中滚行到达螺母构件13 的一个端部的滚珠19借助固定在该端部的端盖21被送往所述返回通 路20内，借助固定在螺母构件13的另一端部的端盖21返回至滚珠滚 动槽18的最初位置。即，在螺母构件13上形成滚珠19的无限循环路， 随着螺母构件13的转动，滚珠19能在无限循环路内循环，使随动杆 3向其轴向连续地移动。另外，所述固定外筒14借助多个滚珠22嵌合在螺母构件13的外 周面上，螺母构件13、滚珠22及固定外筒14这三者组合而构成多列 向心止推轴承。另外，在所述固定外筒14中设有法兰部23，通过用 螺栓把该法兰部23固定在所述齿轮箱5上，所述螺母构件13相对于 齿轮箱5转动自由地被支承。由此，当对螺母构件13施加转动时，根 据其转动方向，所述随动杆3就会相对于齿轮箱5朝轴向移动。另一方面，所述输入轴16借助图示外的扭力杆与所述转向轴2 结合，蜂皮赋予与该转向轴2相同的转动。该输入轴16和所述随动杆3 交叉，从输入轴16向所述螺母构件13的转动的传递通过伞齿轮进行。 即，在固定于输入轴16的前端的驱动齿轮17及固定于螺母构件13 的轴向的一端的从动齿轮15各自作为伞齿轮而构成，通过这些驱动齿 轮17和从动齿轮15啮合，转向轴2的转动就会传递到螺母构件13。 本发明中的第一传递机构是包含这些驱动齿轮和从动齿轮的概念。从 动齿轮15相对螺母构件13的安装由螺栓24进行，而为了使螺母构件 13和从动齿轮15的结合牢固，在从动齿轮15的背面形成键槽25，设 在螺母构件13上的键26嵌合在所述键槽25中而构成。另外，为了排 除驱动齿轮17和从动齿轮15之间的齿隙，使两者的啮合确实，驱动 齿轮17由存储在箱27中的图示外的保持弹簧朝向从动齿轮15加力。在图2所示的运动转换装置4的例子中，由于随动杆3和输入轴 16交叉，故作为所述驱动齿轮17和从动齿轮15使用了伞齿轮，但在 这些随动杆和输入轴16处于扭转关系的所谓交错轴的情况下，可以使 用双曲面齿轮和蜗轮。另外，在使用伞齿轮及双曲面齿轮时，通过分 别适当选定齿轮的顶角，可以柔性地对应转向轴2相对随动杆3的配置。从所述输入轴16前端的驱动齿轮17向固定在螺母构件上的从动 齿轮15传递转动时的增速比设定为1.5左右，设定成螺母构件13比 转向轴2的转动转得快。另外，在所述随动杆3上形成的滚珠滚动槽 12的导程L设定为L>1，设定成相对于螺母构件13转动一圏，随 动杆3朝轴向移动其轴径以上的距离。作为驱动齿轮17和从动齿轮 15之间的齿数比的设定以及随动杆3的滚珠滚动槽12的导程L的设 定，可以根据转向盘1每转一圏所需要的随动杆3的轴向移动量来适 当选定。另 一方面，在该转向装置上安装有辅助所述螺母构件13转动的辅 助马达30,作为电动动力转向装置而构成。该辅助马达30安装在所 述齿轮箱5中。在插入齿轮箱5内的辅助马达30的前端设有作为伞齿 轮而构成的辅助驱动齿轮31，该辅助驱动齿轮31与固定在所述螺母 构件13上的从动齿轮15啮合。即，所述从动齿轮15与驱动齿轮17 及辅助驱动齿轮31双方啮合。因而，当所述辅助马达30转动时，所 述螺母构件13就会转动，由此，所述随动杆3也会朝轴向移动。另外， 从辅助驱动齿轮向从动齿轮的转动的传递设定为1以上的减速比。图5是表示所述辅助马达30的控制系统的方框图。所述转向轴2 借助扭力杆32与输入轴16结合，当驾驶者转动转向盘l使转向轴2 转动时，转向轴2的转动力矩就会借助扭力杆31传递给输入轴16。 另一方面，相对于螺母构件13的转动，由于转向轮6的路面阻力作用， 故经由从动齿轮15和驱动齿轮17也会在输入轴16上作用路面阻力。 因此，越是路面阻力大、难使转向盘l转动的场合，驾驶者就越要对 转向轴2提供大的转动力矩，在所述扭力杆32上就会产生大的扭转角。 因而，通过用力矩检测传感器33检测该扭力杆32的扭转，驾驶者可 以了解提供给转向轴2的转动力矩的大小，即转向操作的轻重。力矩检测传感器33的输出信号被输入至由微机系统构成的控制 部34。控制部34根据力矩检测传感器33的输出信号生成所述辅助马 达30的驱动控制信号，把其对辅助马达30的驱动部输出。由此，所述辅助马达30被驱动控制，使得所述扭力杆32的扭转越大越会产生 大的扭转力矩，该转动力矩经由辅助驱动齿轮31及从动齿轮15提供 给螺母构件13。即，驾驶者的转向操作越重，所述辅助马达30就越 能发挥大的转动力矩，可以减轻驾驶者转向操作的负担。另外，在该 例子中，仅根据在转向轴2和输入轴16之间传递的转动力矩来进行所 述辅助马达30的控制，但另外也可以考虑车辆的速度或转向轴2的转 角等信息来进行辅助马达30的驱动控制。另外，可以根据需要设置所述辅助马达30，若省略辅助马达30 的话，则可以仅作为转向装置使用。另外，在图3中所示的例子中， 使辅助驱动齿轮31与从动齿轮15啮合，利用辅助马达30直接使螺母 构件13转动，但辅助马达30的安装位置不限于此。例如，辅助马达 30也可以构成为借助输入轴16的转动或转向轴2的转动，结果借助 螺母构件13的转动。其次，图6是表示所述运动转换装置的第二实施方式的立体图， 与图2—样表示去掉齿轮箱的状态。在该第二实施方式中，所述运动转换装置包括贯穿齿轮箱5那 样设置的所述随动杆3;在该随动杆3的表面形成的螺旋状的滚珠滚 动槽12;在该滚珠滚动槽12的形成部位与所述随动杆3螺紋接合的 螺母构件50;在固定于所述齿轮箱5上的同时转动自由地支承所述螺 母构件50的固定外筒51;与所述转向轴2结合且以与该转向轴2相 同的速度转动的输入轴16。另外，在如图2及图3所示的第一实施方式中，在螺母构件13 的轴向的一端固定有作为从动齿轮15的伞齿轮，但在该第二实施方式 中，在所述螺母构件50的外周面形成斜齿轮52，把其作为从动齿轮。 该从动齿轮侧斜齿轮52设在螺母构件50的长度方向的大致中央，从 轴向夹着从动齿轮侧斜齿轮52地在螺母构件50上安装一对固定外筒 51。即，在螺母构件50的外周面上从轴向夹着所述斜齿轮52地沿周 向形成一对滚珠滚行槽，借助在该滚珠滚行槽中滚行的多个滚珠，所 述固定外筒51与螺母构件嵌合。因而，通过在齿轮箱5中固定这一对固定外筒51，能使螺母构件50相对于齿轮箱5转动自由地支承。所述从动侧斜齿轮52无论是通过机械加工直接形成在螺母构件 50的外周面上也好，还是把由另外方法加工的斜齿轮52固定在螺母 构件50的外周面上也好，都是可以的。另一方面，所述输入轴16处于与所述随动杆3交错的关系，在输 入轴16的前端固定有与所述从动侧斜齿轮52啮合的驱动侧斜齿轮 53。由此，当输入轴16转动时，其转动从驱动侧斜齿轮53传递给从 动侧斜齿轮52,相对固定外筒51转动自由地支承的螺母构件50就会 根据输入轴16的转动量进行转动。如图7所示，在将所述从动侧斜齿轮52的基准圆筒扭转角设为P 1、将所述驱动侧斜齿轮53的基准圆筒扭转角设为P2时，随动杆3 和输入轴16的交叉角可以用P l+P2表示。因而，通过任意调整从动 侧斜齿轮52及驱动侧斜齿轮53的基准圓筒扭转角Pl、 P2，可以任 意选择随动杆3和输入轴16的交叉角。在转向装置中，当冲击载荷从路面对转向轮作用时，该力通过随 动杆3和输入轴16作为所谓反沖向转向盘1传递。由于当该反沖过度 地传给驾驶员时，对转向盘1的操作给予不好的影响，故作为转向装 置必须抑制该反沖的传递且确保在操作转向盘1时的转向轮6的敏锐 反应。根据这样的观点，作为把输入轴16的转动传递给螺母构件50的 第一传递机构的传递效率，最好是与从输入轴16向螺母构件50的正 方向的传递效率相比，将从螺母构件50向输入轴16的反方向的传递 效率设定得较低。这样，若能设定第一传递机构的传递效率的话，则 随动杆3就可以对转向盘1的操作敏锐地反应而得到良好的操向感， 另一方面，传递到转向盘1的反沖被衰减，驾驶员可以一边适度地感 受路面的状态一边操作转向轮。具体地，通过调整构成第一传递机构的从动侧斜齿轮52及驱动侧 斜齿轮53的基准圆筒扭转角P 1、 |32，可以实现上述的传递效率。即， 把所述从动侧斜齿轮52的基准圆筒扭转角P 1设定得比所述驱动侧斜齿轮53的基准圆筒扭转角P2小。只要这样设定，与把输入轴16的 转动传递给螺母构件50的正方向的传递效率相比，把从螺母构件50 的转动向输入轴16传递的反方向的传递效率变低，可以尽可能地防止 反沖传递给输入轴16进而传递给转向轴2。另一方面，这样一来，当使反沖的传递在螺母构件50和输入轴 16之间衰减时，因反冲导致向随动杆3的轴向作用的冲击负荷直接原 样向螺母构件50的轴向作用，其结果，担心螺母构件50的破损或在 随动杆3上形成的滚珠滚动槽12的破损。因而，在第一传递机构的反 方向传递效率设定得小时，如图8所示的概略，希望在能使螺母构件 50相对齿轮箱5朝轴向位移的同时，在螺母构件50的轴向的两端安 装弹簧等弹性构件54，在轴向上弹性支承螺母构件50。根据这样的结 构，即使由于反沖导致冲击负荷向螺母构件50的轴向作用，该作用也 可以由弹性构件54的伸缩阻止，可以防止螺母构件50的破损及随动 杆3的滚珠滚动槽12的破损。另外，在该第二实施方式的运动转换装置中，辅助螺母构件50 的转动的辅助马达固定在齿轮箱5上，作为电动动力转向装置而构成。 如图6所示，在该辅助马达的输出轴60的前端设有与所述从动侧斜齿 轮52啮合的辅助驱动齿轮61,该辅助驱动齿轮61作为蜗轮而构成。 因而，当使所述辅助马达30转动时，所述螺母13转动，由此，所述 随动杆3也会朝轴向移动。另外，所述辅助马达的控制系统与在第一 实施方式中采用图5说明的系统相同。而且，在该第二实施方式中，相对于设在螺母构件50的外周面上 的从动侧斜齿轮52，使驱动侧斜齿轮53及辅助驱动齿轮61啮合，把 来自转向盘1的输入及来自辅助马达的输入直接传递给螺母构件50， 由此可以非常紧凑地构成动力转向装置。图9至图11表示能使用于本发明的螺母构件的其它例子。作为图4所例示的螺母构件13，在该螺母构件13的轴向的两端 固定一对端盖21,构成滚珠19的无限循环路。可是，作为图9所示 的螺母构件65，通过对螺母构件65的内周面进行切削加工或磨削加工，不采用端盖等其它构件地形成滚珠19的无限循环路。另外，图9 只描绘出在随动杆3和螺母构件65之间排列的滚珠19的一部分，而 没有描绘出所有的滚珠19。所述螺母构件65具有随动杆3所插通的通孔66，形成为大致圆 筒状。图9是沿轴向的螺母构件65的剖面图。如该图所示，在螺母构 件65的通孔66的内周面上，呈螺旋状形成有与随动杆3的滚珠滚动 槽12相向的滚珠滚动槽67。该滚珠滚动槽67的与滚珠19 4于进方向 正交的剖面形状与随动杆3的滚珠滚动槽12的剖面形状相同。通过该 滚珠滚动槽67和随动杆3的滚珠滚动槽12彼此相向，这就在螺母构 件65和随动杆3之间形成了滚珠19 一边承载负荷一边在随动杆3的 周围公转的螺旋状的负荷滚珠通路。另外，在图9至图ll所示的例子 中，螺母构件65的滚珠滚动槽67作为两条螺紋而形成，对应的随动 杆3的滚珠滚动槽12也形成为两条螺紋。另外，在螺母构件65的通孔66的内周面上，呈螺旋状地形成无 负荷滚珠槽68。该无负荷滚珠槽68相对通孔66的内周面比所述滚珠 滚动槽67更深，且以比滚珠19的直径稍大的槽宽形成。因而，滚珠 19在这些无负荷滚珠槽68内不承受负荷地形成无负载状态，由后续 的滚珠19推动而自由地转动。螺母构件的滚珠滚动槽67与随动杆3的滚珠滚动槽12相向，但 所述无负荷滚珠槽68并不是与随动杆3的滚珠滚动槽12相向，而是 与高起部69相向，在该无负荷滚珠槽68内以无负载状态滚动的滚珠 19与随动杆3的高起部69相接，由此，滚珠19就会保持在无负荷滚 珠槽68内。因而，在该螺母构件65中，通过无负荷滚珠槽68和随动 杆3的高起部69的协同作用，构成了无负荷滚珠通路。另一方面，在螺母构件65的通孔66的内周面上，在其轴向的两 端附近形成大致U字形的方向转换槽70。该方向转换槽70连通连接 滚珠滚动槽67的端部和无负荷滚珠槽68的端部，在图10所示的螺母 构件65中在通孔660的内周面的四处形成。另外，螺母构件65所具 备的滚珠滚动槽67不是两条而是一条时，所述方向转换槽70就在通孔66的内周面的两处形成。该方向转换槽70从滚珠滚动槽67的端部到无负荷滚珠槽68的端 部无台阶差地连续形成，随着从滚珠滚动槽67的端部向无负荷滚珠槽 68的端部接近而慢慢变深。在滚珠滚动槽67中滚动的滚珠19，当到 达该滚珠滚动槽67和方向转换槽70的连接部位时，由于该滚珠滚动 槽67的深度慢慢变深，故逐渐从负荷中被解放。从负荷中解放的滚珠 19被后续的滚珠19推压，在该状态下在随动杆3的滚珠滚动槽12内 行进，但由于方向转换槽70使该滚珠19向滚珠滚动槽12的侧方靠近， 故该滚珠19在滚珠滚动槽12爬升，上举到随动杆3的高起部69,由 螺母构件65的方向转换槽70完全收容。由于方向转换槽70具有大致U字形的轨道，故收容在方向转换 槽70中的滚珠19使其滚行方向逆转，进入由螺母构件65的无负荷滚 珠槽68和随动杆3的高起部69相向形成的无负荷滚珠通路中。滚珠 19在该无负荷滚珠通路中是无负载状态，由后续的滚珠19推压而在 无负荷滚珠通路中行进。另外，在无负荷滚珠通路内行进的滚珠19在到达无负荷滚珠槽 68和方向转换槽70的连接部位时，原样进入方向转换槽70内，再次 转换行进方向，进入到由随动杆3的滚珠滚动槽12和螺母构件65的 滚珠滚动槽67相向形成的负荷滚珠通路内。此时，滚珠19从侧方在 随动杆3的滚珠滚动槽12中爬降而进入负荷滚珠通路，在方向转换槽 70和滚珠滚动槽67的连接部位当该滚珠滚动槽67的深度慢慢变浅 时，从无负栽状态向负荷的负载状态转移。即，在该螺母构件65中，通过所述方向转换槽70连通连接螺母 构件65的滚珠滚动槽67的端部和无负荷滚珠槽68的端部，螺母构件 65具备了作为闭环的滚珠19的无限循环路，当螺母构件65相对随动 杆3发生转动时，滚珠19可以在上述无限循环路的内部循环，连续地 进行所述螺旋运动。而且，在这样构成的螺母构件65中，不必如图4所示的螺母构件 13那样沿轴向贯穿形成滚珠返回通路20，可以把螺母构件65的壁厚设定得薄。由此，可以紧凑地制造螺母构件65。另外，由于可以对螺 母构件65的通孔66的内周面利用切削加工、磨削加工等方法直接形 成所有的所述滚珠滚动槽67、无负荷滚珠槽68及方向转换槽70，故 在螺母构件65中具备滚珠19的无限循环路时，不必在螺母构件65 上安装任何其它构件，可以简易且以低成本进行螺母构件65的生产。 另外，由于可以在螺母构件65上不固定任何其它构件地形成滚珠19 的无限循环路，故即使在恶劣的使用环境中长期使用时，也能发挥高 可靠性，最适合于转向装置。另外，当使用该螺母构件65时，即可以在该螺母构件65的轴向 端面上设置第一实施方式中的从动侧伞齿轮15，也可以在螺母构件65 的外周面的大致中央设置第二实施方式中的从动侧斜齿轮52。
权利要求
1.一种转向装置，所述转向装置将转向轴的转动转换成随动杆朝轴向的运动而进行转向轮的操作，其特征在于，由以下部件构成齿轮箱，所述随动杆贯穿该齿轮箱；滚珠滚行槽，该滚珠滚行槽在该齿轮箱内设在所述随动杆上，而且呈导程大小形成为1以上的螺旋状；螺母构件，该螺母构件经由多个滚珠螺纹接合在所述随动杆的滚珠滚行槽上，而且相对于所述齿轮箱转动自由地受到支承；输入轴，该输入轴传递所述转向轴的转动，而且处于与所述随动杆交叉或交错的关系；以及，第一传递机构，该第一传递机构将所述输入轴的转动传递给所述螺母构件。
2. 如权利要求1所述的转向装置，其特征在于，作为所述第一传 递机构的传递效率，从螺母构件向输入轴传递时比从输入轴向螺母构 件传递时低。
3. 如权利要求l所述的转向装置，其特征在于，所述随动杆和输 入轴处于交错的关系，所述第 一传递机构由设在螺母构件的外周面上 的从动侧斜齿轮、和固定在所述输入轴上且与所述从动侧斜齿轮啮合 的驱动侧斜齿轮构成。
4. 如权利要求3所述的转向装置，其特征在于，在所述螺母构件 的外周面上，夹着所述从动侧斜齿轮地沿周向形成一对滚珠滚行槽， 借助在该滚珠滚行槽中滚行的多个滚珠，转动轴承的外圏被安装在螺 母构件上。
5. 如权利要求3所述的转向装置，其特征在于，所述从动侧斜齿 轮的基准圆筒扭转角设定得比所述驱动侧斜齿轮的基准圆筒扭转角 小。
6. 如权利要求2或5所述的转向装置，其特征在于，所述螺母构 件就其转动轴方向而言在所述齿轮箱内被弹性地支承，在有外力作用 时能够向转动轴方向位移。
7. 如权利要求1所述的转向装置，其特征在于，设有检测在所述转向轴和输入轴之间传递的转动力矩的大小的力矩检测传感器，而且， 设有根据该力矩检测传感器的输出信号辅助所述螺母构件的转动的辅 助马达。
8. 如权利要求7所述的转向装置，其特征在于，所述辅助马达设 置成其输出轴为与所述螺母构件交叉或交错的位置关系，而且，设有 将该辅助马达的转动传递给所述螺母构件的第二传递机构，该第二传 递机构的减速比设定在1以上。
9. 如权利要求7所述的转向装置，其特征在于，所述第一传递机 构由固定在螺母构件上的从动齿轮、和固定在所述输入轴上且与所述 从动齿轮啮合的驱动齿轮构成，而所述第二传递机构由所述从动齿轮、齿轮构成。
10. 如权利要求9所述的转向装置，其特征在于，所述从动齿轮、 驱动齿轮及辅助驱动齿轮是伞齿轮。
11. 如权利要求9所述的转向装置，其特征在于，所述从动齿轮、 驱动齿轮及辅助驱动齿轮是斜齿轮。
12. —种运动转换装置，所述运动转换装置是具有处于交叉或交 错的关系的输入轴和输出轴、将所述输入轴的转动运动转换成所述输 出轴的轴向的直线运动的运动传递装置，其特征在于，由以下部件构成齿轮箱，所述输出轴贯穿该齿轮箱；滚珠滚行 槽，该滚珠滚行槽在该齿轮箱内设在所述输出轴上，而且呈导程大小 形成为l以上的螺旋状；螺母构件，该螺母构件经由多个滚珠螺紋接 合在所述输出轴的滚珠滚行槽上，而且相对于所述齿轮箱转动自由地 受到支承；动力传递机构，该动力传递机构将所述输入轴的转动传递 给处于与该输入轴有交叉或交错的关系的所述螺母构件。
全文摘要
本发明提供一种可以紧凑构成、也容易适合于前轮驱动车等的发动机舱狭小的车辆、既不是现有的滚珠螺母式也不是齿条及小齿轮式的新结构的转向装置，其把转向轴的转动转换成随动杆朝轴向的运动而进行转向轮的操作，其中，由以下部件构成所述随动杆所贯穿的齿轮箱；在该齿轮箱内设在所述随动杆上、同时形成导程大小为1以上的螺旋状的滚珠滚行槽；借助多个滚珠螺纹接合在所述随动杆的滚珠滚行槽上、同时相对所述齿轮箱转动自由地被支承的螺母构件；在传递所述转向轴的转动的同时与所述随动杆具有交叉或扭转的位置关系的输入轴；把所述输入轴的转动传递给所述螺母构件的第一传递机构。
文档编号B62D5/04GK101258066SQ200680031798
公开日2008年9月3日 申请日期2006年8月31日 优先权日2005年8月31日
发明者太刀挂雄二 申请人:Thk株式会社