转向装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种转向装置（1），其具备与转向轴（102）连结而传递转向操作扭矩的小齿轮齿（2a）、传递与转向操作扭矩对应的辅助扭矩的小齿轮齿（4a）、在第一啮合部（31）与小齿轮齿（2a）啮合并且在第二啮合部（32）与小齿轮齿（4a）啮合的齿条轴（3）、收纳齿条轴（3）的筒状的齿条外壳（30）、以及在齿条外壳（30）的内部对齿条轴（3）进行支承的齿条衬套（5），齿条衬套（5）在第一啮合部（31）与第二啮合部（32）之间支承齿条轴（3）。
【专利说明】转向装置
【技术领域】
[0001]本申请主张于2013年2月6日提出的日本专利申请第2013-021481号的优先权，并在此引用包括说明书、附图以及说明书摘要在内的全部内容。
[0002]本发明涉及转向装置。
【背景技术】
[0003]以往，作为具备齿轮齿条机构的转向装置，公知有电动式的动力转向装置，其基于电动机的输出而产生与由方向盘的旋转操作所产生的转向操作扭矩对应的辅助扭矩，由此辅助驾驶者的方向盘的操作。例如，参照日本特开2008-87535号公报、日本特开2001-173756 号公报。
[0004]日本特开2008-87535号公报所记载的转向装置在转向柱上设置有由电动马达以及减速器构成的辅助机构。由方向盘的旋转操作所产生的转向操作扭矩、以及由辅助机构所产生的辅助扭矩传递至齿轮齿条机构的小齿轮轴，使啮合于小齿轮轴的齿条轴在车辆的车宽度方向进退移动。齿条轴收纳于筒状的齿条外壳，并利用配置于齿条外壳的两端部的齿条衬套来支承。
[0005]日本特开2001-173756号公报所记载的转向装置构成为,在齿条外壳的外侧设置有由电动马达以及减速器构成的辅助机构，齿条轴与传递转向操作扭矩的转向小齿轮、以及传递辅助机构的辅助扭矩的辅助小齿轮都啮合。
[0006]在日本特开2008-87535号公报所记载的转向装置中，由于在齿条外壳的两端部分别配置齿条衬套，所以相对于一台转向装置需要两个齿条衬套，并且在制造时还需要用于组装这两个齿条衬套的工时。
【发明内容】
[0007]本
【发明者】对齿条衬套的个数削减进行研究，在齿条轴与传递转向操作扭矩的第一齿轮以及传递辅助扭矩的第二齿轮都啮合的结构的转向装置中，通过使齿条衬套的配置位置最佳化，得到即使一个齿条衬套也能够稳定地支承齿条轴的见解，最终形成本发明。
[0008]本发明的目的之一在于提供一种在齿条轴与传递转向操作扭矩的第一齿轮以及传递辅助扭矩的第二齿轮都啮合的齿轮齿条式的转向装置中，能够稳定地支承齿条轴，并且与在齿条外壳的两端部支承齿条轴的情况相比较能够削减支承部件的个数的转向装置。
[0009]作为本发明的一个方式的转向装置具有:第一齿轮，其与转向轴连结而传递转向操作扭矩；第二齿轮，其传递与上述转向操作扭矩对应的辅助扭矩；齿条轴，其在第一啮合部与上述第一齿轮啮合，并且在第二啮合部与上述第二齿轮啮合；筒状的齿条外壳，其收纳上述齿条轴；以及支承部件，其在上述齿条外壳的内部支承上述齿条轴。上述支承部件在上述第一啮合部与上述第二啮合部之间支承上述齿条轴。
[0010]在上述方式的转向装置中，上述齿条轴也可以形成有上述第一啮合部的斜齿以及上述第二啮合部的斜齿，以使由经由上述第一齿轮传递的转向操作扭矩所产生的负载的径向分力、与由经由上述第二齿轮传递的辅助扭矩所产生的负载的径向分力在同一方向作用。
[0011 ] 在上述方式的转向装置中，上述支承部件也可以在比上述第一啮合部更靠近上述第二啮合部的位置支承上述齿条轴的方式构成。
[0012]根据上述方式的转向装置，能够稳定地支承齿条轴，并且与在齿条外壳的两端部支承齿条轴的情况相比较，能够削减支承部件的个数。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]根据以下参照附图对实施方式进行详细说明，本发明的上述以及更多的特点和优点会变得更加清楚，其中对相同的元素标注相同的附图标记，其中，
[0014]图1是示意地表示本发明的实施方式的转向装置的结构图。
[0015]图2是对齿条外壳的局部进行剖切并与其周边部一同进行表示的结构图。
[0016]图3是表示第一啮合部的第一小齿轮轴与齿条轴之间的啮合部的结构的图2的A-A线首I]视图。
[0017]图4是表示第二啮合部的第二小齿轮轴与齿条轴之间的啮合部的结构的图2的B-B线剖视图。
[0018]图5是表示齿条衬套的立体图。
[0019]图6A表不齿条衬套收纳于齿条外壳的状态,是利用相对于齿条轴的轴向正交的剖面对齿条外壳进行切断的剖视图。
[0020]图6B表示齿条衬套收纳于齿条外壳的状态，是图6A的C-C线剖视图。
[0021]图7是利用矢量表示第一小齿轮轴以及第二小齿轮轴向齿条轴传递的力的说明图。
【具体实施方式】
[0022]参照图1?图7对本发明的实施方式进行说明。
[0023]图1是示意地表示本发明的实施方式的转向装置的结构的示意结构图。
[0024]该转向装置I具备:转向轴102，其在一端固定有供驾驶者进行旋转操作的方向盘101 ;中间轴103，其经由第一万向接头111与转向轴102连结；第一小齿轮轴2，其经由第二万向接头112与中间轴103连结；以及齿条轴3，其与第一小齿轮轴2啮合。第一以及第二万向接头111、112例如由万向接头构成。
[0025]转向装置I具备:转向操作扭矩传感器121，其检测转向轴102的转向操作扭矩；控制装置122，其与通过转向操作扭矩传感器121检测出的转向操作扭矩对应地输出马达电流；电动机123，其利用从控制装置122输出的马达电流产生扭矩；减速机构13，其对电动机123的旋转轴123a的旋转进行减速；以及第二小齿轮轴4，其将减速机构13的输出扭矩作为与转向操作扭矩对应的辅助扭矩传递至齿条轴3。减速机构13由固定于电动机123的旋转轴123a的蜗杆131、以及与蜗杆131啮合的蜗轮132构成。第二小齿轮轴4以与蜗轮132 —体旋转的方式固定。
[0026]在齿条轴3的两端部经由球接头113连结有左右转向横拉杆141。左右转向横拉杆141与左右转向轮151连结。若齿条轴3在车宽度方向(车辆的左右方向)进退移动，则左右转向横拉杆141相对于齿条轴3摆动，由此对左右转向轮151转向操作。
[0027]在第一小齿轮轴2的一端部的外周面形成有小齿轮齿2a。该小齿轮齿2a是与转向轴102连结而将转向操作扭矩传递至齿条轴3的本发明的第一齿轮的一个例子。在第二小齿轮轴4的一端部的外周面形成有小齿轮齿4a。该小齿轮齿4a是将与转向操作扭矩对应的辅助扭矩传递至齿条轴3的本发明的第二齿轮的一个例子。
[0028]第一小齿轮轴2的小齿轮齿2a在第一B齿合部31与齿条轴3的齿条齿3a哨合。第二小齿轮轴4的小齿轮齿4a在第二啮合部32与齿条轴3的齿条齿3a啮合。齿条齿3a作为齿线相对于齿条轴3的轴向以及径向倾斜的斜齿(螺旋齿)而形成。第一小齿轮轴2以及第二小齿轮轴4与齿条齿3a的倾斜对应而相对于齿条轴3倾斜地啮合。第一啮合部31以及第二啮合部32的齿条齿3a的倾斜的方向是相同的方向。因为齿条齿3a是斜齿,所以能够顺利地进行扭矩传递，并且能够提高啮合强度。
[0029]在第一啮合部31与第二啮合部32之间的位置，利用作为支承部件的齿条衬套5支承齿条轴3。齿条衬套5在比第一啮合部31更靠近第二啮合部32的位置支承齿条轴3。对齿条衬套5的详细情况进行后述。
[0030]图2是对将齿条轴3收纳为可轴向移动的筒状的齿条外壳30的局部进行剖切并与其周边部一同进行表示的结构图。
[0031]在齿条外壳30的内部且齿条轴3的外周侧配置有齿条衬套5。齿条衬套5夹设在齿条外壳30的内周面与齿条轴3的外周面之间。另外，齿条衬套5，其与齿条外壳30的相对移动被限制，并且内周面相对于齿条轴3滑动。
[0032]在齿条外壳30的两端部设置有具有折皱构造且可伸缩的护罩33。该护罩33收纳球接头113以及转向横拉杆141的一部分。
[0033]在齿条外壳30形成有沿着第一小齿轮轴2向外侧延伸的第一筒状突起部301，在该筒状突起部301的外周上安装有覆盖第一小齿轮轴2的一部分的罩部件34。在第一小齿轮轴2的从罩部件34露出的一端形成有用于与第二万向接头112连结的细齿花键2b。在齿条外壳30的第一啮合部31以及第二啮合部32 (图1所示的)的附近形成有朝向图3的里侧突出的第二筒状突起部302以及第三筒状突起部303。并且，在齿条外壳30形成有减速机构收纳部304，其对构成减速机构13的蜗杆131以及蜗轮132进行收纳。
[0034]图3是表示第一小齿轮轴2与齿条轴3之间的啮合部的周边的结构的图2的A-A线剖视图。
[0035]利用配置于齿条外壳30的内部的滚针轴承21以及球轴承22,在夹住小齿轮齿2a的两个位置支承第一小齿轮轴2。滚针轴承21配置于齿条外壳30的底部,球轴承22配置于第一筒状突起部301的内部。第一筒状突起部301的开口，利用形成有供第一小齿轮轴2穿过的插入孔23a的盖部件23来封堵。
[0036]在第二筒状突起部302的内部，将圆筒状的导向部件24收纳为可进退移动。在导向部件24的外周面上安装有两个O型环241，它们夹设于导向部件24的外周面与第二筒状突起部302的内周面之间。第二筒状突起部302的开口，利用导向按压部件25来闭塞。导向按压部件25限制导向部件24朝向第二筒状突起部302的外侧移动。
[0037]在导向部件24的一侧端部设置有具有与齿条轴3的外周面相适合的内周面的凹状的导向面24a。在导向部件24的另一侧端部设置有向导向按压部件25侧开口的弹簧收纳孔24b。另外，在导向部件24设置有向导向面24a以及弹簧收纳孔24b开口的阶梯状的安装孔24c。
[0038]在导向部件24的安装孔24c配置有推压部件26，其将齿条轴3的齿条齿3a向第一小齿轮轴2的小齿轮齿2a推压。在弹簧收纳孔24b配置有压缩弹簧27。使齿条齿3a与小齿轮齿2a啮合的方向的、由压缩弹簧27所产生的推压力，经由导向部件24而赋予推压部件26。
[0039]图4是表示第二小齿轮轴4与齿条轴3之间的啮合部的周边的结构的图2的B-B线剖视图。
[0040]蜗杆131以及蜗轮132收纳于齿条外壳30的减速机构收纳部304。固定于蜗轮132的第二小齿轮轴4的小齿轮齿4a的两侧,利用滚针轴承41以及球轴承42来支承。
[0041]利用与第一啮合部31的齿条轴3相同的结构，向第二小齿轮轴4推压第二啮合部32的齿条轴3。即，设置有具有与齿条轴3的外周面相适合的内周面的凹状的导向面44a、弹簧收纳孔44b以及安装孔44c的圆筒状的导向部件44，可进退移动地收纳于第三筒状突起部303的内部，第三筒状突起部303的开口利用导向按压部件45来封堵。
[0042]在导向部件44的安装孔44c配置有推压部件46，推压部件46接受来自收纳于弹簧收纳孔44b的压缩弹簧47的推压力而将齿条轴3的齿条齿3a向第二小齿轮轴4的小齿轮齿4a推压。
[0043]图5是表示齿条衬套5的立体图。齿条衬套5由具有弹性的树脂构成，并形成为圆筒状。
[0044]齿条衬套5 —体地具有彼此外径不同的小径部51、大径部52以及中间部50。小径部51的外径形成为比中间部50的外径小，大径部52的外径形成为比中间部50的外径大。小径部51形成于齿条衬套5的轴向的一侧的端部，大径部52以在其与小径部51之间夹设有中间部50的方式形成于轴向的另一侧的端部。在中间部50沿其外周面嵌合有两个O型环500。
[0045]在齿条衬套5形成有多条(在本实施方式中为六条)从大径部52侧的轴向端面52a沿轴向延伸至中间部50的小径部51侧的端部的第一狭缝5a、以及多条(在本实施方式中为六条)从小径部51侧的轴向端面51a沿轴向延伸至中间部50的大径部52侧的端部的第二狭缝5b。
[0046]第一狭缝5a以及第二狭缝5b沿齿条衬套5的周向交替地等间隔地形成。由于形成有第一狭缝5a以及第二狭缝5b，从而齿条衬套5能够在径向伸缩。
[0047]在本实施方式中，大径部52被六条第一狭缝5a分割为第一?第六圆弧片521?526。在各个圆弧片521?526的内周面上形成有与第二狭缝5b形成为连续的凹槽52b。第一?第六圆弧片521?526中的经由齿条衬套5的中心轴而相对的第一圆弧片521以及第四圆弧片524，其内径形成为比其他的圆弧片522、523、525、526的内径小。另外，在第一圆弧片521的外周上设置有向齿条衬套5的径向外侧突出的凸台部521a。
[0048]图6A、图6B表不齿条衬套5收纳于齿条外壳30的状态，图6A是利用相对于齿条轴3的轴向正交的剖面对齿条外壳30进行剖切的剖视图，图6B是图6A的C-C线剖视图。在齿条外壳30的内部，齿条衬套5的轴向移动以及旋转被限制。
[0049]在齿条外壳30形成有从内周面30a朝向径向的外侧凹陷的环状的第一凹部305、以及在第一凹部305的底面的周向的一个位置朝向径向的外侧进一步凹陷的第二凹部306。
[0050]在第一凹部305嵌合有齿条衬套5的大径部52。由此，限制齿条衬套5相对于齿条外壳30轴向移动。在第二凹部306嵌合有齿条衬套5的第一圆弧片521的凸台部521a。由此，限制齿条衬套5相对于齿条外壳30旋转。换句话说，通过使凸台部521a嵌合于齿条外壳30的第二凹部306，来止转齿条衬套5。
[0051]如图6A所不,齿条轴3由于其外周面3b与齿条衬套5的第一圆弧片521的内周面521b以及第四圆弧片524的内周面524b接触，而被齿条衬套5支承。齿条轴3的齿条齿3a与第二圆弧片522以及第三圆弧片523对置。第一圆弧片521以及第四圆弧片524，对齿条轴3的外周面3b的齿条齿3a的齿线方向(图6A的上下方向)的两端部进行支承。
[0052]齿条衬套5利用嵌合于中间部50的周槽50a的两个O型环500的弹性，将第一圆弧片521的内周面521b以及第四圆弧片524的内周面524b弹性地推压于齿条轴3的外周面3b。由此，齿条衬套5弹性地支承齿条轴3。
[0053]在组装齿条衬套5时，在将齿条轴3插入齿条外壳30之前，使第一狭缝5a以及第二狭缝5b的宽度变窄而使齿条衬套5以缩径的状态从齿条外壳30的一侧的端部插入齿条外壳30内，并将其压入移动至图6所示的规定的位置。若齿条衬套5移动至该位置，则齿条衬套5由于齿条衬套5本身的弹性而扩径，从而大径部52嵌合于第一凹部305，并且凸台部521a嵌合于第二凹部306。
[0054]图7是利用矢量表示第一小齿轮轴2以及第二小齿轮轴4向齿条轴3传递的力的说明图。以下，以将齿条轴3的轴向(长度方向)配置为水平，图7的上侧处于垂直方向的上方，图7的下侧处于垂直方向的下方的情况进行说明。齿条轴3的轴向是图7的左右方向。
[0055]齿条齿3a在第一哨合部31以及第二哨合部32相对于齿条轴3的轴向向相同的方向倾斜，第一小齿轮轴2以及第二小齿轮轴4也相对于齿条轴3的轴向向相同的方向倾斜。齿条轴3由于转向操作扭矩而从第一小齿轮轴2的小齿轮齿2a接受的第一负载LI，与第一小齿轮轴2的倾斜对应地，以相对于齿条轴3的轴向具有倾斜角Θ的方式作用于齿条轴3。齿条轴3由于辅助扭矩而从第二小齿轮轴4的小齿轮齿4a接受的第二负载L2，与第二小齿轮轴4的倾斜对应地，以相对于齿条轴3的轴向具有倾斜角φ的方式作用于齿条轴3。
[0056]在本实施方式中，第一小齿轮轴2以及第二小齿轮轴4相对于齿条轴3的倾斜的
角度相同，倾斜角Θ与倾斜角φ相等，所以第一负载LI以及第二负载L2成为方向相同的
矢量负载。换句话说，齿条轴3以由经由第一小齿轮轴2的小齿轮齿2a传递的转向操作扭矩所产生的第一负载L1、与由经由第二小齿轮轴4的小齿轮齿4a传递的辅助扭矩所产生的第二负载L2在同一方向作用的方式,形成有第一哨合部31以及第二哨合部32的齿条齿
3a ο
[0057]齿条齿3a的形成面上的沿齿条轴3的轴向的第一负载LI的轴向分力Llh以及第二负载L2的轴向分力L2h成为使齿条轴3在轴向移动的移动力。轴向分力Llh的大小为LlXcos Θ，轴向分力L2h的大小为L2><COSCp。
[0058]沿齿条轴3的径向的第一负载LI的径向分力Llv以及第二负载L2的径向分力L2v成为使齿条轴3在径向移动的移动力。由于第一哨合部31的齿条齿3a的倾斜方向与第二哨合部32的齿条齿3a的倾斜方向相同,所以径向分力Llv以及径向分力L2v在同一方向作用。径向分力Llv的大小为LlXsin Θ，且径向分力L2v的大小为L2xsill(p。在图
7所示的例子中，径向分力Llv以及径向分力L2v均以使齿条轴3向上方移动的方式作用。
[0059]齿条衬套5接受径向分力Llv以及径向分力L2v，与此相对，使齿条轴3受到反作用力负载R。由此，径向分力Llv以及径向分力L2与由齿条衬套5所产生的反作用力负载R平衡，从而通过第一啮合部31、第二啮合部32、以及与齿条衬套5的接触部这三点的支承而稳定地支承齿条轴3。另外,在向相反方向对方向盘101进行转向操作,从而第一负载LI以及第二负载L2在与图7所示的情况相反的方向产生的情况下，也同样通过三点支承而稳定地支承齿条轴3。
[0060]由于第二小齿轮轴4的辅助扭矩比第一小齿轮轴2的转向操作扭矩大，所以在本实施方式中，齿条衬套5在比第一啮合部31更靠近第二啮合部32的位置支承齿条轴3。由此，由于齿条轴3在受到比较大的径向分力L2v的第二啮合部32附近的位置被齿条衬套5支承，所以与齿条衬套5配置于第一啮合部31附近的情况相比较，更加稳定地支承。
[0061]更优选为，例如也可以在转向操作扭矩与辅助扭矩之比为a:b的情况下，使齿条衬套5在距第一啮合部31的距离Dl与距第二啮合部32的距离D2之比(D1:D2)等于b:a的位置支承齿条轴3。由此，更加稳定地支承齿条轴3。
[0062]以上，基于上述的实施方式对本发明的转向装置进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够在各种方式中实施。
[0063]例如，在上述实施方式中，对第一啮合部31的齿条齿3a的倾斜角与第二啮合部32的齿条齿3a的倾斜角相同的情况进行了说明，但并不局限于此，各个倾斜角也可以不同。在该情况下，只要第一啮合部31的齿条齿3a的倾斜方向与第二啮合部32的齿条齿3a的倾斜方向相同，便能够得到与上述实施方式同样的作用以及效果。
[0064]另外，在上述实施方式中，在齿条轴3的第一啮合部31与第二啮合部32之间连续地形成有齿条齿3a，但在第一啮合部31与第二啮合部32之间也可以存在未形成有齿条齿3a的区域。
[0065]另外，在上述实施方式中，将检测转向操作扭矩的转向操作扭矩传感器121设置于转向轴102的外周上，但并不局限于此，也可以在第一小齿轮轴2上检测转向操作扭矩，并与该转向操作扭矩对应地控制马达电流。
【权利要求】
1.一种转向装置，其特征在于，具备: 第一齿轮，其与转向轴连结而传递转向操作扭矩； 第二齿轮，其传递与所述转向操作扭矩对应的大小的辅助扭矩； 齿条轴，其在第一哨合部与所述第一齿轮哨合，并且在第二哨合部与所述第二齿轮哨入.1=I , 筒状的齿条外壳，其收纳所述齿条轴；以及 支承部件，其在所述齿条外壳的内部支承所述齿条轴； 所述支承部件在所述第一啮合部与所述第二啮合部之间支承所述齿条轴。
2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于， 所述齿条轴形成有所述第一啮合部的斜齿以及所述第二啮合部的斜齿，以使由经由所述第一齿轮传递的转向操作扭矩所产生的负载的径向分力、与由经由所述第二齿轮传递的辅助扭矩所产生的负载的径向分力在同一方向作用。
3.根据权利要求1或2所述的转向装置，其特征在于， 所述支承部件在比所述第一啮合部更靠近所述第二啮合部的位置支承所述齿条轴。
【文档编号】B62D5/04GK103963831SQ201410041115
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2013年2月6日
【发明者】中山阳平 申请人:株式会社捷太格特