CN101903253A - 转向设备 - Google Patents

Abstract

转向设备(1)包括：输入轴(3)，其传递从方向盘输入的转动力；以及输出轴(9)，其传递使车轮转向的转向力。输出轴(9)被布置在与输入轴(3)径向偏离的位置处。形成偏心销机构的偏心凸轮(6)和适配板(8)中的一者连接到输入轴(3)。输出轴(9)连接到偏心凸轮(6)和适配板(8)中的另一者。因此，输入轴(3)的连接到偏心销机构的第一连接部分(3a)可连接到输出轴(9)的同样连接到偏心销机构的第二连接部分(9a)。

Description

转向设备

技术领域

本发明涉及在诸如乘用车、卡车和巴士之类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、管柱轴、转矩传感器输入轴、中间轴、以及齿条齿轮机构。管柱轴以可旋转的方式由管柱管支撑。以上转向设备包括偏心销机构，该偏心销机构提供了从方向盘输入的转动角与转矩传感器输入轴的转向角之间的可变比率，这在例如公开号为3-227772(JP-A-3-227772)的日本专利申请中得到描述。

但是，为了将偏心销机构应用于转向设备，需要使管柱轴和转矩传感器输入轴两者均包括如下结构：构成偏心销机构的偏心凸轮和适配板中的一者连接到管柱轴，而偏心凸轮和适配板中的另一者连接到转矩传感器输入轴。因此，难以在不具有偏心销机构的转向设备与具有偏心销机构的转向设备之间利用诸如管柱轴和转矩传感器输入轴之类的共同部件。

发明内容

本发明提供了一种转向设备，无论转向设备是否具有偏心销机构均可以利用共同的部件。

本发明的一方面涉及一种转向设备，其包括：偏心销机构，其由偏心凸轮和适配板形成；输入轴，其传递从方向盘输入的转动力；以及输出轴，其传递使车轮转向的转向力。在以上转向设备中，所述输出轴被布置在与所述输入轴径向偏离的位置处，所述偏心凸轮和所述适配板中的一者连接到所述输入轴，所述输出轴连接到所述偏心凸轮和所述适配板中的另一者，并且所述输入轴的连接到所述偏心销机构的第一连接部分可连接到所述输出轴的连接到所述偏心销机构的第二连接部分。

在根据本发明的这一方面的转向设备中，所述偏心凸轮可以具有第一凸部，所述输入轴可以具有第一凹部，所述第一凹部构成所述第一连接部分并可连接到所述第一凸部，所述适配板可以具有第二凹部，并且所述输出轴可以具有第二凸部，所述第二凸部构成所述第二连接部分并可连接到所述第二凹部。根据以上结构，可以利用更简单的结构将第二连接部分形成为可连接到第一连接部分。

在根据本发明的这一方面的转向设备中，所述第一凸部和所述第二凸部每一者均可以具有圆柱形状，并且所述第一凸部的外径可以等于所述第二凸部的外径。根据以上结构，可以用更简单的结构来形成第二连接部分。如上所述，通过形成可连接到第一连接部分的第二连接部分，无论转向设备是否具有偏心销机构，均可以使用构成了主要由输入轴和输出轴形成的转向轴设备的共同部件。因此，可以在不显著改变输入轴和与方向盘相邻的部件的结构以及输出轴和与车轮相邻的部件的结构的情况下，形成具有偏心销机构的转向设备。

根据本发明的这一方面的转向设备还可以包括：容纳构件，其容纳所述偏心销机构；输入侧容纳构件，其容纳所述输入轴；以及输出侧容纳构件，其容纳所述输出轴。所述容纳构件可以与所述输入侧容纳构件和所述输出侧容纳构件分开成形。根据以上结构，无论转向设备是否具有偏心销机构，均可以使用共同的输入侧容纳构件和输出侧容纳构件。

在根据本发明的这一方面的转向设备中，所述输出轴可以包括转矩检测装置。根据以上结构，在配备有电动动力倍增装置的转向设备(EPS：电动助力转向)中，无论转向设备是否具有偏心销机构，均可以使用构成了主要由输入轴和输出轴形成的转向轴设备的共同部件。

根据本发明的这一方面的转向设备还可以包括辅助力产生装置，所述辅助力产生装置基于由所述转矩检测装置检测到的转矩来产生辅助力。根据以上结构，在配备有辅助力产生装置(即，电动动力倍增装置)的转向设备(EPS：电动助力转向)中，无论转向设备是否具有偏心销机构，均可以使用构成了主要由输入轴和输出轴形成的转向轴设备的共同部件。

在根据本发明的这一方面的转向设备中，所述第一凸部可以具有与所述第一凹部进行键连接的键，并且所述第一凸部的外径可以是除所述键以外的部分的最外周表面的直径。此外，在根据本发明的这一方面的转向设备中，所述第二凸部可以具有与所述第二凹部进行键连接的键，并且所述第二凸部的外径可以是除所述键以外的部分的最外周表面的直径。

在根据本发明的这一方面的转向设备中，所述第一凸部可以具有与所述第一凹部进行锯齿连接的锯齿，所述第二凸部可以具有与所述第二凹部进行锯齿连接的锯齿，所述第一凸部的外径可以是所述第一凸部的最外周表面的直径，并且所述第二凸部的外径可以是所述第二凸部的最外周表面的直径。

在根据本发明的这一方面的转向设备中，所述第一凸部和所述第二凸部每一者均可以具有多角柱形状。

附图说明

在参照附图对本发明的示例实施例的以下详细说明中，将对本发明的特征、优点、以及技术和工业意义进行说明，在附图中相似附图标记表示相似元件，并且其中：

图1A和图1B是示出根据本发明的实施例的转向设备的示意图；

图2A和图2B是示出根据本发明的实施例的转向设备的示意图；

图3是示出根据本发明的实施例的转向设备的示意图；并且

图4是示出根据本发明的实施例的转向设备的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1A和1B是示出根据本发明的实施例的转向设备的示意图。图2A和图2B是示出根据本发明的实施例的转向设备的示意图。注意，图2A和2B分别是图1A和图1B中由虚线包围的部分的放大示意图。图1A和图2A示出了不具有偏心销机构的转向设备。此外，图3示出了分别沿着图2B中的线III-III、图2B中的线III′-III′、以及图2A中的线III″-III″所取的示意性剖视图。图4示出了分别沿着图2A中的线III-III和线III′-III′所取的示意性剖视图。

如图1B和图2B所示，根据本实施例的转向设备1包括方向盘(未示出)、管柱轴2、管柱轴3、上管柱管4、下管柱管5、偏心凸轮6、偏心销7、适配板8、转矩传感器输入轴9、扭杆10、转矩传感器11、转矩传感器壳体12、蜗轮13、电动助力转向电子控制单元(EPSECU)(未示出)、电动机(未示出)、下轴14以及蜗轮壳体15。

管柱轴2的输入侧连接到方向盘(未示出)。管柱轴2的输出侧具有中空圆筒形状。管柱轴3具有实体圆柱形状。管柱轴3被锯齿配合在管柱轴2的输出侧的中空圆筒部分内，使得管柱轴3可轴向移动。因此，管柱轴2和管柱轴3形成了吸收轴向位移的结构。

管柱轴2将从方向盘(未示出)输入的驾驶员的转动力传递到管柱轴3。管柱轴3将从管柱轴2输入的转动力传递到偏心凸轮6。因此，管柱轴3构成了偏心销机构的输入轴，所述偏心销机构由偏心凸轮6、偏心销7和适配板8组成。

上管柱管4以环绕的方式容纳管柱轴2，并还以可旋转的方式支撑管柱轴2。下管柱管5以环绕的方式容纳管柱轴3，并还以可旋转的方式支撑管柱轴3。下管柱管5构成输入侧容纳构件。

偏心凸轮6、偏心销7和适配板8被组装在一起以形成偏心销机构。偏心凸轮6具有朝向输入侧突伸的圆柱形状的第一凸部6a。管柱轴3的输出侧具有端部封闭的圆筒状第一凹部3a，第一凸部6a可以装配到第一凹部3a以进行连接。第一凹部3a构成了管柱轴3的连接到偏心销机构的第一连接部分。上述第一凹部3a和第一凸部6a分别具有锯齿(未示出)或者分别具有如图4所示的键槽3b和键6c。通过将第一凸部6a装配到第一凹部3a中以进行连接，偏心凸轮6同轴连接到管柱轴3的输出侧。

适配板8的输出侧具有从输出侧朝向输入侧凹入的圆筒形第二凹部8a。转矩传感器输入轴9用作输出轴，转矩传感器输入轴9的输入侧具有朝向输入侧突伸的圆柱形状的第二凸部9a。第二凸部9a可以装配到第二凹部8a中以进行连接。第二凸部9a构成转矩传感器输入轴9的连接到偏心销机构的第二连接部分。

此外，如图3所示，第一凸部6a的外径(即，直径)与第二凸部9a的外径(即，直径)相等。上述第二凹部8a和第二凸部9a分别具有锯齿(未示出)或者分别具有如图4所示的键槽8b和键9b。通过将第二凸部9a装配到第二凹部8a中以进行连接，用作输出轴的转矩传感器输入轴9同轴连接到适配板8。

如上所述，利用第二凸部9a和第一凹部3a，转矩传感器输入轴9的第二凸部9a可以连接到管柱轴3(输入轴)的第一凹部3a，第二凸部9a是连接到构成偏心销机构的适配板8的第二连接部分，第一凹部3a是连接到构成偏心销机构的偏心凸轮6的第一连接部分。

盘状的偏心凸轮6的外周表面以可旋转的方式通过轴承由下管柱管5和转矩传感器壳体12支撑。偏心凸轮6的面对适配板8的表面具有从偏心凸轮6的中心轴线径向向外延伸的偏心凸轮槽6b。设置在适配板8上的偏心销7以可滑动的方式装配在偏心凸轮槽6b中。偏心凸轮6的中心轴线与适配板8的中心轴线偏离了第一偏离量。

在偏心销7的中心轴线与适配板8的中心轴线偏离了第二偏离量a(第二偏离量a大于第一偏离量)的位置处，偏心销7以可旋转的方式设置在适配板8的面对偏心凸轮6的表面上。偏心销7和偏心凸轮6的偏心凸轮槽6b构成偏心销机构。以此方式，可变转向角机构提供了用作输入轴的管柱轴3的转动角与用作输出轴的转矩传感器输入轴9的转向角之间的可变比率。注意，详细结构与JP-A-227772中所描述的结构相似，因此省略详细说明。

转矩传感器输入轴9具有中空圆筒形状。扭杆10的输入侧可驱动地锯齿连接或键连接到转矩传感器输入轴9的输入侧的内周表面。类似地，扭杆10的输出侧可驱动地锯齿连接或键连接到中空圆筒形的下轴14的内周侧。

转矩传感器输入轴9被布置在与管柱轴3径向偏离了第一偏离量b的位置处，并通过扭杆10可驱动地连接到下轴14，使得其可进行周向位移。蜗轮13可驱动地连接到下轴14。下轴14的相对于蜗轮13的输入侧以可旋转的方式通过轴承由转矩传感器壳体12支撑。下轴14的相对于蜗轮13的输出侧以可旋转的方式通过轴承由蜗轮壳体15支撑。

从方向盘输入的驾驶员的转动力与转矩传感器输入轴9相对于下轴14的相对位移相对应，转矩传感器11检测驾驶员的转动力，并将检测到的转动力输出到EPSECU。转矩传感器11构成转矩检测装置。转矩传感器壳体12具有中空圆筒形状。转矩传感器壳体12的输入侧连接到下管柱管5。转矩传感器壳体12构成了容纳偏心凸轮6、适配板8、转矩传感器输入轴9和转矩传感器11的输出侧容纳构件。

EPSECU例如包括CPU、ROM、RAM、以及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基于由转矩传感器11检测到的转动力来控制用于产生辅助力的电动机的驱动。由电动机产生的驱动力驱动蜗轮13，然后被传递到下轴14。即，EPSECU、电动机和蜗轮13构成了辅助力产生装置，辅助力产生装置基于由转矩传感器11检测到的转矩(即，转动力)来产生辅助力。

虽然这里在图中未示出，但是下轴14的输出侧通过中间轴可驱动地连接齿条齿轮机构的齿轮。当驾驶员的转动力输入到方向盘时，通过对EPSECU的控制在电动机处产生与转动力成正比的辅助力。辅助力通过蜗轮13传递到下轴14、中间轴以及齿条齿轮机构的齿轮，齿条沿着车辆的宽度方向移动，进而在宽度方向上的外侧与齿条连接的拉杆使车轮(未示出)转向。

根据本实施例的上述转向设备1，可以获得以下有利效果。即，圆柱形状的第二凸部9a形成在转矩传感器输入轴9的输入侧，圆筒状的第一凹部3a形成在管柱轴3的输出侧，并且偏心凸轮6的圆柱形状的第一凸部6a的外径等于圆柱形状的第二凸部9a的外径。因此，可以利用更简单的结构，将用作第二连接部分的第二凸部9a形成为可连接到用作第一连接部分的第一凹部3a。此外，可以利用更简单的结构形成用作第二连接部分的第二凸部9a。

利用以上结构，如图1A和图2A所示，在不具有偏心销机构的转向设备51中，可以在不做任何改变的情况下将转矩传感器输入轴9连接到管柱轴3。

以此方式，通过将用作第二连接部分的第二凸部9a形成为可连接到用作第一连接部分的第一凹部3a，无论转向设备1是否具有由偏心凸轮6、偏心销7和适配板8构成的偏心销机构，均可以提供构成转向设备1的共同的管柱轴3、共同的管柱轴2和共同的转矩传感器输入轴9。

因此，在不具有偏心销机构的转向设备51中，可以在不显著改变管柱轴3和与方向盘相邻的部件的结构以及转矩传感器输入轴9和与车轮相邻的部件的结构的情况下形成具有偏心销机构的转向设备1。

注意，如图2A所示，当通过去除构成偏心销机构的偏心凸轮6、偏心销7和适配板8来形成不具有偏心销机构的转向设备51时，需要对允许下管柱管55与转矩传感器壳体52之间的直接连接的结构进行更改，使得与转向设备1的下管柱管5相比，下管柱管55的输出侧被修改为将用于围绕偏心凸轮6的凸缘状径向凸起去除的结构，并且转矩传感器壳体52的输入侧也被修改为将凸缘状径向凸起去除的结构。但是，其他部件可以对于转向设备1和转向设备51是共同的。

即，对于除了管柱轴3和转矩传感器输入轴9以外的部件，例如方向盘(未示出)、管柱轴2、上管柱管4、偏心凸轮6、偏心销7、适配板8、扭杆10、转矩传感器11、蜗轮13、EPSECU(未示出)、电动机(未示出)、下轴14、以及蜗轮壳体15，也可以在具有偏心销机构的转向设备1与不具有偏心销机构的转向设备51之间使用共同的部件。

此外，通过将转矩传感器11设置在转矩传感器输入轴9上，在配备有用作辅助力产生装置的电动动力倍增装置的转向设备1中，无论转向设备是否具有偏心销机构，均可以使用构成了主要由管柱轴3和转矩传感器输入轴9形成的转向轴设备的共同部件。

以上详细说明了本发明的实施例；但是，本发明的各方面不限于上述实施例。可以在不偏离本发明的范围的情况下对上述实施例附加各种修改或替换。

例如，在上述转向设备1中，用作容纳偏心销机构的容纳构件的壳体可以与容纳管柱轴3的下管柱管5和容纳转矩传感器输入轴9的转矩传感器壳体12分开成形。利用以上结构，无论转向设备是否具有偏心销机构，也可以在具有偏心销机构的转向设备1与不具有偏心销机构的转向设备51之间使用共同的下管柱管5和共同的转矩传感器壳体12。

此外，根据本发明的各方面的转向设备在实施例中作为管柱辅助型EPS进行说明；替代地，其可以应用于诸如齿轮辅助型和齿条辅助型之类的任意类型，并且其可以应用于配备有液压动力倍增装置的类型。

注意，在以上实施例中，第一凸部6a的外径和第二凸部9a的外径在形成锯齿的实施例中表示最外周表面的直径，并在形成键6c和键9b的实施例中表示除了键6c和键9b之外的部分的最外周表面的直径。此外，替代锯齿或键，第一凸部6a和第二凸部9a可以具有六角形横截面或四角形横截面，并且第一凹部3a和第二凹部8a也可以具有与第一凸部6a和第二凸部9a对应的六角形横截面或四角形横截面。

本发明的各方面涉及用于车辆的转向设备，并且无论转向设备是否具有偏心销机构，均可以提供在具有相对简单的结构以及略有改变并且不增大制造成本的情况下的使用共同部件的转向设备。因此，本发明的各方面在应用于诸如普通乘用车、卡车和巴士之类的各种车辆的转向设备和将转向设备安装到车辆时是有利的。

Claims (11)

1.一种转向设备，其特征在于包括：

偏心销机构，其由偏心凸轮和适配板形成；

输入轴，其传递从方向盘输入的转动力；以及

输出轴，其传递使车轮转向的转向力，其中

所述输出轴被布置在与所述输入轴径向偏离的位置处，

所述偏心凸轮和所述适配板中的一者连接到所述输入轴，

所述输出轴连接到所述偏心凸轮和所述适配板中的另一者，并且

所述输入轴的连接到所述偏心销机构的第一连接部分可连接到所述输出轴的连接到所述偏心销机构的第二连接部分。

2.根据权利要求1所述的转向设备，其中

所述偏心凸轮具有第一凸部，

所述输入轴具有第一凹部，所述第一凹部构成所述第一连接部分并可连接到所述第一凸部，

所述适配板具有第二凹部，并且

所述输出轴具有第二凸部，所述第二凸部构成所述第二连接部分并可连接到所述第二凹部。

3.根据权利要求2所述的转向设备，其中，

所述第一凸部和所述第二凸部每一者均具有圆柱形状，并且

所述第一凸部的外径等于所述第二凸部的外径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转向设备，还包括：

容纳构件，其容纳所述偏心销机构；

输入侧容纳构件，其容纳所述输入轴；以及

输出侧容纳构件，其容纳所述输出轴，其中

分开形成所述容纳构件与所述输入侧容纳构件和所述输出侧容纳构件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转向设备，其中，所述输出轴包括转矩检测装置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的转向设备，还包括辅助力产生装置，所述辅助力产生装置基于由所述转矩检测装置检测到的转矩来产生辅助力。

7.根据权利要求3所述的转向设备，其中

所述第一凸部具有与所述第一凹部进行键连接的键，并且

所述第一凸部的外径是除所述键以外的部分的最外周表面的直径。

8.根据权利要求7所述的转向设备，其中

所述第二凸部具有与所述第二凹部进行键连接的键，并且

所述第二凸部的外径是除所述键以外的部分的最外周表面的直径。

9.根据权利要求3所述的转向设备，其中

所述第一凸部具有与所述第一凹部进行锯齿连接的锯齿，

所述第二凸部具有与所述第二凹部进行锯齿连接的锯齿，并且

所述第一凸部的外径是所述第一凸部的最外周表面的直径，并且所述第二凸部的外径是所述第二凸部的最外周表面的直径。

10.根据权利要求2所述的转向设备，其中，所述第一凸部和所述第二凸部每一者均具有多角柱形状。

11.一种转向设备，包括：

偏心销机构，其由偏心凸轮和适配板形成；

输入轴，其连接到所述偏心凸轮和所述适配板中的一者，并传递从方向盘输入的转动力；以及

输出轴，其布置在与所述输入轴径向偏离的位置处，传递使车轮转向的转向力，并连接到所述偏心凸轮和所述适配板中的另一者，并且所述输出轴的连接到所述偏心销机构的第一连接部分可连接到所述输出轴的连接到所述偏心销机构的第二连接部分。

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