CN102556151A - 电动动力转向装置以及车辆用转向操作装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有齿条小齿轮机构的电动动力转向装置以及车辆用转向操作装置。齿条轴(3)具有隔着其轴向中央部分的两个齿条齿(7(7A、7B))。这些第1齿条齿(7A)以及第2齿条齿(7B)具有相互相同且均等的齿距(p)而形成。在形成第1齿条小齿轮机构(14A)的第1小齿轮轴(8A)以及第1齿条齿(7A)之间的啮合的相位、与形成第2齿条小齿轮机构(14B)的第2小齿轮轴(8B)以及第2齿条齿(7B)之间的啮合的相位之间,设定规定的错移。

Description

电动动力转向装置以及车辆用转向操作装置
技术领域
本发明涉及电动动力转向装置以及车辆用转向操作装置
背景技术
在车辆用的电动动力转向装置(EPS)中,存在如下结构:除了通过使因转向操作而旋转的第1小齿轮轴与齿条轴啮合之外,还通过使因电机驱动而旋转的第2小齿轮轴与齿条轴啮合,来将该电机转矩作为助力施加给转向操作***。
例如,日本实开昭60-36374号公报所记载的EPS中,在该齿条轴上,隔着轴向中央部形成有两个齿条齿。上述各小齿轮轴相对于上述各齿条齿独立地啮合。
在发动机室的宽度方向的中央部分,集中了发动机以及散热器等多个车载设备。通过构成如上所述的结构,能够避免这些车载设备与电机的干涉,使其搭载性提高。并且,在上述的例子中,这两个齿条齿设定有相互不同的齿距(邻接齿条齿的间隔)。由此,形成实现该电机负荷的减轻的结构。
然而,在构成齿条小齿轮机构的齿条轴与小齿轮轴之间,由于其啮合摩擦而作用有使彼此分离的方向的力。因此,通常,齿条轴通过被众所周知的齿条导板按压于小齿轮轴,维持着与该小齿轮轴啮合的状态例如,参照日本特开平6-92243号公报。
但是,如上所述,由于在一个齿条轴形成两个齿条小齿轮机构,因此,作用于其啮合部分的力可能在各齿条小齿轮机构间相互放大。存在由此产生的振动使静音性降低的可能性。
另外,如上述的例子那样,通过对两个齿条齿设定相互不同的齿距,各齿条小齿轮机构的齿条齿与小齿轮轴之间的啮合状态(两者的齿顶与齿根的位置关系、啮合时机)变为非同步。由此,能够避免由该啮合引起的振动继续变大的状态。但是,另一方面,根据各小齿轮轴相对于各齿条齿的相对的轴向位置,两个齿条小齿轮机构的啮合状态在作用于其啮合部分的力同时变为最大的状态下变为一致。此外,由于振动的大小对应其整个转向操作角范围而发生变动,因此存在车辆的搭乘者容易察觉到该振动的存在的可能性。
发明内容
本发明的目的之一为,提供一种在整个转向操作角范围减小由齿条轴与两个小齿轮轴的啮合引起的振动,且静音性高的电动动力转向装置以及车辆用转向操作装置。
本发明的一方式的车辆用转向操作装置,具有独立地设置的多个小齿轮轴、以及具有供上述各小齿轮轴独立地啮合的多个齿条齿并设置为能够轴向移动的齿条轴,上述各齿条齿具有相互相同且均等的齿距而形成,并且上述各小齿轮轴相对于上述各齿条齿啮合的啮合相位相互错移。
根据上述构成,能够提供在整个转向角操作范围减小由各小齿轮轴与各齿条齿之间的啮合引起的振动,且静音性高的车辆用转向操作装置。
本发明的一方式的电动动力转向装置,具备:由转向操作而旋转的第1小齿轮轴、由电机驱动而旋转的第2小齿轮轴、以及具有与所述第1小齿轮轴啮合的第1齿条齿以及与第2小齿轮轴啮合的第2齿条齿并设置为能够轴向移动的齿条轴,其中,所述第1齿条齿以及第2齿条齿具有相互相同且均等的齿距而形成,并且所述第1小齿轮轴与所述第1齿条齿之间的啮合的相位、与所述第2小齿轮轴与所述第2齿条齿之间的啮合的相位之间存在错移。
由于第1齿条齿以及第2齿条齿具有相互相同且均等的齿距,因此第1小齿轮轴与第1齿条齿之间的啮合的周期以及第2小齿轮轴与第2齿条齿之间的啮合的周期变得相互相等。另外,这样的情况下,由该啮合引起的振动在两者的啮合的相位一致时最大化。
根据上述构成,由于在各齿条齿以及各小齿轮轴所形成的两个齿条小齿轮机构之间的啮合相位设定了错移,因此能够避免由各齿条齿与各小齿轮轴之间的啮合引起的振动最大化的状态,从而能够提高其静音性。并且,在上述各齿条齿以及各小齿轮轴所形成的两个齿条小齿轮机构间设定的上述啮合的相位的错移,并非取决于各小齿轮轴相对于各齿条齿的相对的轴向的位置,而是一定的。其结果,能够在整个转向操作角范围减小由两个小齿轮轴与齿条轴的啮合引起的振动。此外,由于该振动的大小不发生变动,因此能够使车辆的搭乘者难以察觉该振动的存在。
在上述方式的电动动力转向装置中,上述相位的错移可以为1/2齿距。
齿条齿与小齿轮轴之间的啮合的一个周期(360°)可以定义为,其啮合状态从小齿轮轴的齿顶与齿条齿的齿根对置的状态经过小齿轮轴的齿根与齿条齿的齿顶对置的状态,到再次转移到小齿轮轴的齿顶与齿条齿的齿根对置的状态。根据上述构成,将两个各齿条小齿轮机构之间的啮合的相位的错移设为1/2周期(180°),能够抵消由其啮合引起的振动。其结果,能够进一步增大振动的减少量而提高其静音性。
通过下述实施例实施方式的说明并参照附图,本发明前述其它特征及优势将变得显而易见,其中同样的标记用于表示同样的部件。。
附图说明
图1是表示电动动力转向装置(EPS)的简要结构的剖面图。
图2是示意性地表示在齿条小齿轮的两个机构间设定的小齿轮轴与齿条齿之间的啮合的相位的错移的说明图。
附图标记说明:
1...电动动力转向装置(EPS);2...齿条外壳;3...齿条轴;7...齿条齿;7a...齿顶;7b...齿根;7A...第1齿条齿;7B...第2齿条齿;8...小齿轮轴;8a...齿顶;8b...齿根;8A...第1小齿轮轴;8B...第2小齿轮轴;12...电机;14...齿条小齿轮机构;14A...第1齿条小齿轮机构;14B...第2齿条小齿轮机构;p...齿距;P1、P2...轴向的中心位置;P3、P4...位置;L1、L2...距离。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明的具体化的一实施方式进行说明。
如图1所示,在本实施方式的电动动力转向装置(EPS)1中,在插通于呈近似圆筒形的齿条外壳2的齿条轴3的两端,经由球窝关节(齿条球关节机构)4分别连结有横拉杆5。其中,在本实施方式中,各球窝关节4的周围被自由伸缩地形成的保护罩6包围。在齿条轴3上,隔着其轴向中央部分形成有两个齿条齿7(7A、7B)。在本实施方式中,上述各齿条齿7(7A、7B)在齿条轴3的周向上错移约180°的位置,即相互为大致背面的位置处形成。另外,在齿条外壳2中,与上述各齿条齿7(7A、7B)啮合的两个小齿轮轴8(8A、8B)被支承为以与齿条轴3交叉的方式自由旋转。
该图中,配置在左侧的第1小齿轮轴8A与未图示的转向轴连接。隔着齿条轴3在第1小齿轮轴8A的相反侧(该图中,下侧),设置有众所周知的齿条导板11,该齿条导板11利用弹性部件(螺旋弹簧)10对与齿条轴3的周面滑动接触的支承轭9向小齿轮轴8侧施加作用力。齿条轴3在上述第1小齿轮轴8A与其第1齿条齿7A啮合了的状态下,被该齿条导板11按压。
该图中,配置在右侧的第2小齿轮轴8B由作为驱动源的电机12进行旋转驱动。在本实施方式中,第2小齿轮轴8B经由未图示的蜗杆蜗轮机构与电机轴驱动连结。隔着齿条轴3在第2小齿轮轴8B的相反侧(该图中,上侧),设置有齿条导板13。齿条轴3在该齿条导板13与其周面滑动接触了的状态下,使上述第2小齿轮轴8B啮合于其第2齿条齿7B。
在EPS1中,齿条轴3被上述齿条导板11、13支承为可以在轴向移动。基于转向操作的第1小齿轮轴8A的旋转,通过该第1小齿轮轴8A以及第1齿条齿7A所形成的第1齿条小齿轮机构14A被转换为齿条轴3的轴向移动。通过将该齿条轴3的轴向移动经由上述各横拉杆5传递到未图示的转向节,来改变方向盘的转向角。
并且,电机12产生与向转向轴传递的转向操作转矩对应的电机转矩。另外,EPS1形成如下构成:通过利用该第2小齿轮轴8B以及第2齿条齿7B所形成的第2齿条小齿轮机构14B将由上述电机12所驱动的第2小齿轮轴8B的旋转转换为齿条轴3的轴向移动,从而将基于该电机转矩的助力施加给转向操作***。
详细而言,如图2所示,在本实施方式中,第1齿条齿7A以及第2齿条齿7B具有相互相同且均等的齿距p而形成。各齿条齿7(7A、7B)中,在其轴向上邻接的各齿的间隔,即各齿顶7a之间(以及各齿根7b之间)的距离,全部相等地设定为“p”。此外,在形成第1齿条小齿轮机构14A的第1小齿轮轴8A以及第1齿条齿7A之间的啮合的相位,与形成第2齿条小齿轮机构14B的第2小齿轮轴8B以及第2齿条齿7B之间的啮合的相位之间,设定有规定的错移。
具体地说,如该图所示,设定成如下:在第1齿条小齿轮机构14A中,当其第1小齿轮轴8A的齿顶8a与第1齿条齿7A的齿根7b对置时,在第2齿条小齿轮机构14B中,使其第2小齿轮轴8B的齿根8b与第2齿条齿7B的齿顶7a对置。
各小齿轮轴8(8A、8B)相对于各齿条齿7(7A、7B)的啮合状态,根据上述各小齿轮轴8的旋转,从小齿轮轴8的齿顶8a与齿条齿7的齿根7b对置的状态经过小齿轮轴8的齿根8b与齿条齿7的齿顶7a对置的状态,再次转移到齿顶8a与齿根7b对置的状态。能够将该一系列的转移,定义为在齿条齿7以及小齿轮轴8之间的啮合的一个周期(360°)。在本实施方式中,上述两个齿条小齿轮机构14(14A、14B)之间的啮合的相位的错移为1/2周期(180°),即,换算成齿距(p)为1/2齿距(p/2)。
如图1所示,第1齿条齿7A的轴向中心位置P1与第2齿条齿7B的轴向中心位置P2之间的距离L1,比第1小齿轮轴8A与第1齿条齿7A啮合的位置P3与第2小齿轮轴8B与第2齿条齿7B啮合的位置P4之间的距离L2长1/2齿距(p/2)。根据上述各齿条齿7(7A、7B)的轴向中心位置P1、P2之间的距离L1与各小齿轮轴8(8A、8B)与各齿条齿7(7A、7B)啮合的位置P3、P4之间的距离L2的差异(L1=L2+(p/2)),设定上述各齿条小齿轮机构14(14A、14B)之间的相位的错移。
根据本实施方式,能够得到以下的有用的效果。
1)由于第1齿条齿7A以及第2齿条齿7B具有相互相同且均等的齿距p,因此,第1齿条齿7A与第1小齿轮轴8A之间的啮合的周期以及第2齿条齿7B与第2小齿轮轴8B之间的啮合的周期彼此相等。另外,在这样的情况下,由其啮合引起的振动在两者的啮合的相位一致时最大化。
根据将两者的啮合的相位进行了错移的上述构成,能够避免由各齿条齿7(7A、7B)与各小齿轮轴8(8A、8B)之间的啮合所引起的振动最大化的状态,从而能够提高其静音性。并且,在各齿条小齿轮机构14(14A、14B)之间设置的啮合的相位的错移,并非取决于各小齿轮轴8(8A、8B)相对于各齿条齿7(7A、7B)的相对的轴向位置,而是一定的。其结果,能够在整个转向操作角范围中减小由各小齿轮轴8(8A、8B)与齿条轴3(各齿条齿7(7A、7B))的啮合所引起的振动。此外,由于该振动的大小不发生变动,因此能够使车辆的搭乘者难以察觉该振动的存在。
2)通过将各齿条小齿轮机构14(14A、14B)之间的啮合的相位的错移设为1/2齿距(p/2)、即1/2周期(180°),在上述各齿条小齿轮机构14(14A、14B)中,由该啮合引起的振动被抵消。其结果,能够减小振动而提高其静音性。
另外,上述实施方式可以变更为如下所述。
·在上述实施方式中,各齿条齿7(7A、7B)在齿条轴3的周向上相互错移约180°的位置处形成。但是,对于在各齿条齿7(7A、7B)的周向上的位置关系,并非局限于此。
·在上述实施方式中,将各齿条小齿轮机构14(14A、14B)之间的啮合的相位的错移设为1/2齿距(p/2)、即1/2周期(180°)。但是,对于该相位的错移的大小,并非局限于此,例如,可以是1/3齿距(p/3)左右等。
·在上述实施方式中,将各齿条齿7(7A、7B)的轴向中心位置P1、P2之间的距离L1,设定为比各小齿轮轴8(8A、8B)与各齿条齿7(7A、7B)啮合的位置P3、P4之间的距离L2长“1/2齿距(p/2)”(L1=L2+(p/2))。但是,并非局限于此,可以对应于各齿条小齿轮机构14(14A、14B)之间的啮合的相位的错移来设定这两个距离L1、L2的差异。即,例如,上述各小齿轮轴8(8A、8B)与齿条齿7(7A、7B)啮合的位置P3、P4之间的距离L2,可以比各齿条齿7(7A、7B)的轴向中心位置P1、P2之间的距离L1长。例如,L1=L2-(p/2)等。
·在上述实施方式中,将本发明具体化为具备由转向操作而旋转的第1小齿轮轴8A以及由电机驱动而旋转的第2小齿轮轴8B的EPS1。但是,并非局限于此,还可以具体化为例如,第1小齿轮轴以及第2小齿轮轴均由电机驱动而旋转的线控转向式的车辆用转向操作装置。
·另外,在上述实施方式中,具备两个小齿轮轴8(8A、8B),并且,在齿条轴3形成有供上述各小齿轮轴8(8A、8B)独立地啮合的两个齿条齿7(7A、7B)。但是,并非局限于此,只要是具备独立地设置的多个小齿轮轴,并且在齿条轴形成有供上述各小齿轮轴独立地啮合的多个齿条齿的构成,则该小齿轮轴以及齿条轴的数量,可以在三个以上。并且,在该情况下,各小齿轮轴相对于各齿条齿啮合的啮合相位相互错移即可。
接下来,对从以上的实施方式中能够掌握的技术的思想与效果一起进行说明。
一种电动动力转向装置,其特征在于,在上述第1齿条齿以及上述第2齿条齿的轴向上的各中心位置之间的距离、和上述第1小齿轮轴与上述第1齿条齿啮合的位置以及上述第2小齿轮轴与上述第2齿条齿啮合的位置之间的距离之间,存在与上述相位的错移对应的差异。由此,能够在上述第1小齿轮轴以及上述第1齿条齿之间的啮合的相位、与上述第2小齿轮轴以及第2齿条齿间的啮合的相位之间设定错移。
一种车辆用转向操作装置,其特征在于,上述各小齿轮轴中的至少一个是基于转向操作而旋转。由此,能够提供静音性高的电动动力转向装置。

Claims (4)

1.一种车辆用转向操作装置,具备:独立地设置的多个小齿轮轴、以及具有供所述各小齿轮轴独立地啮合的多个齿条齿并设置为能够轴向移动的齿条轴,其特征在于,
所述各齿条齿具有相互相同且均等的齿距而形成,并且所述各小齿轮轴相对于所述各齿条齿啮合的啮合相位相互错移。
2.一种电动动力转向装置,其特征在于,
具有权利要求1所述的车辆用转向操作装置。
3.根据权利要求2所述的电动动力转向装置,其特征在于,
具备:
通过转向操作而旋转的第1小齿轮轴;
通过电机而旋转的第2小齿轮轴;以及
齿条轴,该齿条轴具有与所述第1小齿轮轴啮合的第1齿条齿以及与所述第2小齿轮轴啮合的第2齿条齿,并且设置为能够轴向移动,
所述第1齿条齿以及第2齿条齿,具有相互相同且均等的齿距而形成,并且,
在所述第1小齿轮轴与所述第1齿条齿之间的啮合的相位、与所述第2小齿轮轴与所述第2齿条齿之间的啮合的相位之间存在错移。
4.根据权利要求3所述的电动动力转向装置,其特征在于,
所述相位的错移为1/2齿距。
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