专利名称：转向设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在如客车、卡车和公共汽车的车辆中使用的转向设备。
背景技术：
在车辆中使用的转向设备例如包括方向盘、柱轴、转矩传感器输入轴、中间轴和齿 条小齿轮机构。柱轴由柱管可转动地支撑。转矩传感器输入轴由转矩传感器外壳可转动地 支撑。上述转向设备包括例如在日本专利申请公开No. 3-227772 (JP-A-3-227772)中描述 的偏心销机构，其提供从方向盘输入的转向角与转矩传感器输入轴的转向角的可变比。然而，为了将偏心销机构应用到转向设备，转矩传感器输入轴和柱轴之间的偏移 量b与转矩传感器输入轴和偏心销之间的偏移量a之间的比率(即偏心率e = b/a)受到 调节，从而将角度传递传动比调节为适合于每个车辆所要求的可操作性和稳定性的值。在 这种情况下，当为车辆调节偏移量b时，根据不同的车辆需要改变柱管的输出侧部分的形 状以及转矩传感器外壳的输入侧部分的形状。这造成部件类型数量的增加的问题。
发明内容
本发明提供了一种可以防止部件类型数量增加的转向设备。本发明的一方面涉及一种转向设备，包括输入轴，其传递从方向盘输入的盘转向 力；输出轴，其传递使车轮转向的轮转向力；以及偏心销机构，其包括偏心凸轮和转接板。 在上述的转向设备中，所述输出轴布置在从所述输入轴径向偏移的位置，并且连接到所述 偏心凸轮和所述转接板中的一者，所述偏心凸轮和所述转接板中的另一者连接到所述输入 轴，并且容纳所述偏心销机构的中间容纳构件与容纳所述输入轴的输入侧容纳构件和容纳 所述输出轴的输出侧容纳构件分别地形成。所述输出轴可以连接到所述转接板，并且所述偏心凸轮可以连接到所述输入轴。所述偏心凸轮可以具有朝向输入侧突出的第一突起，所述输入轴可以在其输出侧 具有第一凹部，并且所述第一凹部可以连接到所述第一突起。所述转接板可以具有从输出侧朝向输入侧凹入的第二凹部，所述输出轴可以在其 输入侧具有第二突起，并且所述第二突起可以连接到所述第二凹部。所述中间容纳构件可以通过螺栓螺纹连接到所述输入侧容纳构件和所述输出侧 容纳构件。所述输入侧容纳构件可以包括包围地容纳所述输入轴的柱管，以及包括包围地容 纳连接部分的柱管外壳，所述输入轴在所述连接部分处连接到所述偏心凸轮或所述转接板 中的一者，并且所述中间容纳构件的外径可以大体上等于所述柱管外壳的外径。所述中间容纳构件的内径可以根据从所述输入轴径向偏移的所述输出轴的位置 而变化。所述偏心销机构可以在所述转接板的面向所述偏心凸轮的表面上包括偏心销，并 且所述偏心销可以设置在从所述转接板的中心轴线径向偏移的位置处。
所述输入轴和所述输出轴之间的偏移量可以小于所述偏心销和所述转接板的中 心轴线之间的偏移量。所述偏心销机构可以调节所述输入轴和所述输出轴之间的偏移量，从而调节表示 从方向盘输入的盘转向角和从所述输出轴输出的轮转向角之间的关系的角度传递传动比。不需要在不同车辆之间改变输入侧容纳构件和输出侧容纳构件，并且仅需要改变 中间容纳构件。因此，可以防止不同车辆之间的部件类型的数量的增加。根据本发明的方面，可以提供防止部件类型的数目增加的转向设备。
参照所附的附图，在以下对本发明的示例实施例的详细说明中将描述本发明的特 征、优点以及技术和工业的重要性，其中，相似的标号用来表示相似的元件，其中图1是示出根据本发明的实施例的转向设备的示意图；图2是图1所示的转向设备的放大示意图；图3是沿图2中的线III-III所取的截面示意图；图4是图1所示的转向设备的另一个放大示意图；图5是沿图4中的线V-V所取的截面示意图；图6是示出根据本发明的实施例的转向设备的特性的图；并且图7是示出根据本发明的实施例的转向设备的特性的图。
具体实施例方式接下来，将参照附图描述本发明的实施例。图1是示出根据本发明的实施例的转向设备的示意图。图2是转向设备在偏心销 机构的输出侧的放大示意图。图3是沿图2中的线III-III所取的截面示意图。图4是转 向设备在偏心销机构的输出侧的放大示意图。图5是沿图4中的线V-V所取的截面示意图。如图1所示，根据本发明实施例的转向设备1包括方向盘(未图示)、柱轴2、柱轴 3、上柱管4、下柱管5、偏心凸轮6、偏心销7、转接板8、柱管外壳9、中间外壳10、转矩传感器 输入轴11、扭杆12、转矩传感器13、转矩传感器外壳14、蜗轮15、电子动力转向电子控制单 元(EPSECU)(未图示)、电动机(未图示)、下轴16和蜗轮箱壳体17。柱轴2的输入侧连接到方向盘(未图示)。柱轴2的输出侧呈中空的柱状。柱轴 3以锯齿状装配到柱轴2的输出侧的中空柱状部分内，从而可以轴向地移位。该结构吸收柱 轴2和柱轴3之间的轴向位移。柱轴2将从方向盘(未图示)输入的驾驶员的转向力传递到柱轴3。柱轴3将从 柱轴2输入的转向力传递到偏心凸轮6。从而，柱轴3构成输入轴。上柱管4包围地容纳柱轴2，并且还可转动地支撑柱轴2。下柱管5包围地容纳柱 轴3，并且还可转动地支撑柱轴3。偏心凸轮6、偏心销7和转接板8组装在一起以形成偏心销机构。偏心凸轮6具有 朝向输入侧突出的圆柱状第一突起。柱轴3的输出侧具有封闭端的柱状第一凹部，第一突 起可以装配到该第一凹部来进行连接。该第一凹部和第一突起分别具有锯齿(未图示)或 键。通过将第一突起装配到第一凹部来进行连接，偏心凸轮6同轴地连接到柱轴3的输出侧。转接板8的输出侧具有从输出侧朝向输入侧凹入的柱状第二凹部。用作为输出轴 的转矩传感器输入轴11的输入侧具有朝向输入侧突出的圆柱状第二突起。第二突起可以 装配到该第二凹部来进行连接。该第二凹部和第二突起分别具有锯齿(未图示)或键。通过将第二突起装配到第 二凹部来进行连接，用作为输出轴的转矩传感器输入轴11同轴地连接到转接板8。盘形偏心凸轮6在其外周表面处通过轴承被柱管外壳9和中间外壳10可转动地 支撑。在柱管外壳9的输入侧(图1中的右手侧)设置柱状部分以朝向输入侧突出。下柱 管5通过卷边连接到该柱状部分的外周表面上。支撑面部分设置在柱管外壳9的输出侧、在柱轴3从转矩传感器输入轴11偏移达 第一偏移量b的位置的外周表面上。通过将螺栓旋入形成在中间外壳10中的内螺纹，该支 撑面部分被用来将中间外壳10和柱管外壳9连接。柱管外壳9和下柱管5共同构成容纳 柱轴3的输入侧容纳构件。此外，固定部分设置在中间外壳10的输出侧、轴向面向转矩传感器外壳14的部分 处。通过将螺栓旋入形成在转矩传感器外壳14中的多个内螺纹，该固定部分被用来将中间 外壳10和转矩传感器外壳14连接。中间外壳10构成容纳偏心凸轮6、偏心销7和转接板 8的中间容纳构件。偏心凸轮6、偏心销7和转接板8构成偏心销机构。转矩传感器外壳14呈中空柱状。转矩传感器外壳14构成容纳转矩传感器输入轴 11和转矩传感器13的输出侧容纳构件。转矩传感器输入轴11呈中空柱状。扭杆12的输出侧可驱动地锯齿连接或键连接 到转矩传感器输入轴11的输入侧的内周表面。类似地，扭杆12的输出侧可驱动地锯齿连 接或键连接到中空柱状的下轴16的内周侧。转矩传感器输入轴11设置在从柱轴3径向偏移达第一偏移量b的位置处。此外， 转矩传感器输入轴11通过扭杆12可驱动地连接到下轴16从而可周向地移位。蜗轮15可 驱动地连接到下轴16。下轴16的蜗轮15的输入侧通过轴承由转矩传感器外壳14可转动 地支撑。下轴16的蜗轮15的输出侧通过轴承由蜗轮箱壳体17可转动地支撑。转矩传感器13检测从方向盘输入的驾驶员的转向力(对应于转矩传感器输入轴 11相对于下轴16的相对位移)，并且将检测到的转向力输出到EPSECU。EPSE⑶例如包括CPU、ROM、RAM和将它们彼此连接的数据总线。根据存储在ROM 中的程序，CPU执行下述处理。EPSECU控制用于基于转矩传感器13所检测到的转向力产生辅助力的电动机的驱 动。电动机产生的驱动力驱动蜗轮15并随后传递到下轴16。S卩，EPSE⑶、电动机和蜗轮15 基于转矩传感器13所检测到的转矩(即，转向力)产生辅助力。尽管这里的图中未示出，下轴16的输出侧通过中间轴可驱动地连接到齿条小齿 轮机构的小齿轮。当驾驶员的转向力从方向盘输入时，通过EPSECU的控制在电动机处产生 与转向力成比例的辅助力。辅助力通过蜗轮15传递到下轴16、中间轴和齿条小齿轮机构的 小齿轮。由此，齿条杆沿车辆的宽度方向移动，并且随后在宽度方向的外侧处连接到齿条杆 的拉杆将车轮(未示出)转向。偏心凸轮6的表面(面向转接板8)具有沿着直径方向延伸的偏心凸轮槽6a。设置在转接板8上的偏心销7可滑动地装配在偏心凸轮槽6a中。偏心凸轮6的中心轴线从 转接板8的中心轴线偏移达第一偏移量b。在偏心销7的中心轴线从转接板8的中心轴线偏移达第二偏移量a(大于第一偏 移量b)的位置处，偏心销7可转动地设置在转接板8的面向偏心凸轮6的表面上。偏心销 7和偏心凸轮6的偏心凸轮槽6a提供用作输入轴的柱轴3的转向角与用作输出轴的转矩传 感器输入轴11的转向角之间的可变比。应注意，详细结构类似于JP-A-3-227772中所描述 的，因此省略详细的描述。通过调节第一偏移量b来调节偏心率e( = b/a)，如此构造的偏心销机构可以调节 角度传递传动比，该角度传递传动比表示下轴16或转矩传感器输入轴11的转向角相对于 从方向盘输入的转向角如何变化。这将参照以下附图描述。图6和图7是示出根据本发明 的实施例的转向设备的输入/输出特性的视图。例如，当第一偏移量b如图2和图3所示设定为bl时，偏心率el等于bl/a ；而当 第一偏移量b如图4和图5所示设定为b2(b2 >bl)时，偏心率e2等于b2/a。因此，e2大 于el。以这样的方式，通过改变偏心率，可以如图6所示改变角度传递传动比的特性。注 意，通过对图7中所示的输出侧(OUT)的转向角和输入侧(IN)的转向角(等于方向盘输入 角)之间的关系进行微分计算来获得角度传递传动比。如图2和图4所示，改变第一偏移量b( S卩，转矩传感器输入轴11的旋转中心和柱 轴3的旋转中心之间的距离)来改变角度传递传动比的特性。为了改变第一偏移量b，盘状 偏心凸轮6需要相对于转矩传感器输入轴11径向移动。因此，如果偏心凸轮6如相关技术 的情况那样形成使得柱管外壳9的输出侧部分的形状和转矩传感器外壳14的输入侧部分 的形状在不同的车辆之间发生改变，那么带来的问题是增加了柱管外壳9和/或转矩传感 器外壳14的类型的数量。然后，在根据上述本实施例的转向设备1的情况中，当包围地容纳偏心销机构的 中间外壳10与柱管外壳9和转矩传感器外壳14分离地设置时，可以获得以下的作用和有 益效果。即，在不同的车辆之间不需要改变作为输入侧容纳构件的柱管外壳9和下柱管5 以及作为输出侧容纳构件的转矩传感器外壳14以使其与第一偏移量b的变化相适应，并且 仅需要改变作为中间容纳构件的中间外壳10。因此，可以防止不同车辆之间的部件类型的 数量的增加。S卩，如图2所示，当第一偏移量为bl时，提供中间外壳10-1从而可以包围地容纳 从转矩传感器输入轴11径向偏移达第一偏移量bl的偏心凸轮6 ；如图4所示，当第一偏移 量为b2时，提供中间外壳10-2从而可以包围地容纳从转矩传感器输入轴11径向偏移达第 一偏移量b2的偏心凸轮6。注意在本实施例中，中间外壳10的包围地容纳偏心凸轮6的部分呈柱状。柱状的 外周部分的外径在中间外壳10-1和中间外壳10-2之间是相同的。然而，柱状的外周部分 的内径在中间外壳10-1和中间外壳10-2之间是不同的。柱状的外周部分的内径形成为对 应于各个第一偏移量bl和b2。换言之，在本实施例中，通过根据第一偏移量b调节中间外 壳的径向厚度(沿垂直于轴向的方向的厚度)，中间外壳可以连接到柱管外壳9和转矩传感 器外壳14，并且可以包围地容纳任意具有不同第一偏移量b的偏心凸轮6。因此，不需要根 据第一偏移量b的变化在不同车辆之间改变用作输入侧容纳构件的柱管外壳9和下柱管5以及用作输出侧容纳构件的转矩传感器外壳14，并且仅需要改变用作中间容纳构件的中间 外壳10。因此，可以防止不同车辆之间的部件类型的数量的增加。利用如此构造的转向设备1，即使当偏心销机构的角度传递传动比在不同车辆之 间变化时，仅需要调节中间外壳10，并且柱轴3、柱轴2和转矩传感器输入轴11在不同的车 辆之间可以是相同的。此外，除柱轴3和转矩传感器输入轴11外的部件，例如方向盘(未图示)、柱轴2、 上柱管4、偏心凸轮6、偏心销7、转接板8、扭杆12、转矩传感器13、蜗轮15、EPSE⑶(未图 示)、电动机(未图示)、下轴16和蜗轮箱壳体17在不同的车辆之间也可以是相同的。尽管以上详细描述了本发明的实施例，然而本发明的各方面不限于上述实施例。 在不脱离本发明范围的情况下，可以在上述的实施例中加入各种修改或替换。例如，在上述转向设备1中，中间外壳10通过柱管外壳9连接到容纳柱轴3的下 柱管5。替代地，凸缘部分可以直接形成在下柱管5上，并且中间外壳10可以直接连接到该 凸缘部分。此外，根据本发明各方面的转向设备可以用于任意类型，例如柱辅助型、小齿轮辅 助型和齿条辅助型，并且还可以用于装有液压增力装置的类型。本发明的各方面涉及用于车辆的转向设备，并且可以提供利用相对简单的结构和 微小改变防止部件类型的数目增加的转向设备。因此，本发明的各方面在用于不同车辆 (例如通常的客车、卡车和公共汽车)的转向设备以及将转向设备安装到车辆时是有优势 的。
权利要求
一种转向设备，其特征在于包括输入轴，其传递从方向盘输入的盘转向力；输出轴，其传递使车轮转向的轮转向力；以及偏心销机构，其包括偏心凸轮和转接板，其中所述输出轴布置在从所述输入轴径向偏移的位置处，并且连接到所述偏心凸轮和所述转接板中的一者，所述偏心凸轮和所述转接板中的另一者连接到所述输入轴，并且容纳所述偏心销机构的中间容纳构件与容纳所述输入轴的输入侧容纳构件和容纳所述输出轴的输出侧容纳构件分别地形成。
2.根据权利要求1所述的转向设备，其中，所述输出轴连接到所述转接板，并且所述偏 心凸轮连接到所述输入轴。
3.根据权利要求2所述的转向设备，其中，所述偏心凸轮具有朝向输入侧突出的第一 突起，所述输入轴在其输出侧具有第一凹部，并且所述第一凹部连接到所述第一突起。
4.根据权利要求2或3所述的转向设备，其中，所述转接板具有从输出侧朝向输入侧凹 入的第二凹部，所述输出轴在其输入侧具有第二突起，并且所述第二突起连接到所述第二 凹部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的转向设备，其中，所述中间容纳构件通过螺栓螺 纹连接到所述输入侧容纳构件和所述输出侧容纳构件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的转向设备，其中所述输入侧容纳构件包括包围地容纳所述输入轴的柱管，以及包括包围地容纳连接 部分的柱管外壳，所述输入轴在所述连接部分处连接到所述偏心凸轮或所述转接板中的一 者，并且所述中间容纳构件的外径大体上等于所述柱管外壳的外径。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的转向设备，其中，所述中间容纳构件的内径根据从所述输入轴径向偏移的所述输出轴的位置而变化。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的转向设备，其中所述偏心销机构在所述转接板的面向所述偏心凸轮的表面上包括偏心销，并且所述偏 心销设置在从所述转接板的中心轴线径向偏移的位置处。
9.根据权利要求8所述的转向设备，其中，所述输入轴和所述输出轴之间的偏移量小于所述偏心销和所述转接板的中心轴线之 间的偏移量。
10.根据权利要求9所述的转向设备，其中，所述偏心销机构调节所述输入轴和所述输出轴之间的偏移量，从而调节表示从方向盘 输入的盘转向角和从所述输出轴输出的轮转向角之间的关系的角度传递传动比。全文摘要
一种转向设备(1)包括输入轴(3)，其传递从方向盘输入的盘转向力；输出轴(11)，其传递使车轮转向的轮转向力；以及偏心销机构，其包括偏心凸轮(6)和转接板(8)。所述输出轴(11)布置在从所述输入轴(3)径向偏移的位置，并且连接到所述偏心凸轮(6)和所述转接板(8)中的一者。所述偏心凸轮(6)和所述转接板(8)中的另一者连接到所述输入轴(3)。容纳所述偏心销机构的中间容纳构件(10)与容纳所述输入轴(3)的输入侧容纳构件(5)和容纳所述输出轴(11)的输出侧容纳构件(14)分别地形成。
文档编号B62D1/16GK101903233SQ200880120962
公开日2010年12月1日 申请日期2008年12月11日 优先权日2007年12月14日
发明者山川知也, 田中肇 申请人:丰田自动车株式会社