CN104955712A - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

在本发明的电动助力转向装置中，支承至少1个滚动轴承的轴承支承用壳体部件优选由如下的树脂形成：树脂能在-40℃～85℃的温度环境下连续使用，由含有30～55重量百分比的纤维状填料的树脂组合物构成，在23℃～80℃的温度范围中纤维方向和纤维直角方向的线膨胀系数都为1.2×10^-5～5.5×10^-5(1/℃)的范围，在23℃的水中放置24小时时的吸水率为4％以下。

Description

电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及电动助力转向装置(EPS：Electric Power Steeringsystem)。

背景技术

以往，作为搭载在汽车等上的电动助力转向装置，已知例如专利文献1所公开的装置。

在该电动助力转向装置中，在车辆的转向***的一部分设有能在扭曲方向弹性变形的扭杆，在经由该扭杆连结的输入轴与输出轴之间产生与转向力矩成比例的相对旋转。而且，通过测定该相对旋转来检测转向力矩，并通过产生与该检测的转向力矩相应的转向辅助力矩来减轻驾驶者的负担。

在这样的电动助力转向装置中，输入轴、输出轴、和产生转向辅助力矩的转向辅助机构被内含在壳体内。而且，该壳体一般由铝等金属材料形成。产生转向辅助力矩的转向辅助机构包含将输入至输入轴的转向力作为转向力矩进行检测的力矩传感器，从由该力矩传感器检测的检测值算出转向辅助力矩。而且，该转向辅助力矩是从经由蜗杆和蜗轮与输出轴连结的电动马达赋予给输出轴的。

在图2中示出由金属材料形成有该壳体的以往的电动助力转向装置的一个例子。

图2所示的电动助力转向装置在壳体101内内含有输入轴102、输出轴103、和将输入至输入轴102的转向力作为转向力矩进行检测的力矩传感器108。输入轴102被未图示的滚动轴承能相对于壳体101旋转地支承。输出轴103被2个滚动轴承105a、105b能相对于壳体101旋转地支承。

在输入轴102和输出轴103上分别形成与轴中心同心的筒状孔102a、103a，在这些筒状孔102a、103a中***扭杆104，输入轴102和输出轴103经由扭杆104连结。通过在扭杆104的一端部与输入轴102的嵌合部设有在径向连通的连通孔106，并在该连通孔106中***销(未图示)，从而将扭杆104的一端部与输入轴102连结。另外，通过在扭杆104的另一端部与输出轴3的嵌合部设有在径向连通的连通孔(未图示)，并在该连通孔中***销(未图示)，从而将扭杆104的另一端部与输出轴103连结。

在输入轴102的未图示的右端侧在旋转方向一体地安装有方向盘，另外，在输出轴103的左端经由万向接头连结有构成例如已知的齿条小齿轮式转向装置的小齿轮轴。所以，因驾驶者操作方向盘而产生的转向力经由输入轴102、扭杆104、输出轴103、万向接头和齿条小齿轮式转向装置传递至转向轮。

在输出轴103上外嵌有与输出轴103同轴且一体地旋转的蜗轮109。设在该蜗轮109上的树脂制的啮合部109a、与在电动马达110的输出轴(未图示)的外周面形成的蜗杆110a啮合。所以，电动马达110的旋转力经由其输出轴、蜗杆110a和蜗轮109传递至输出轴103，通过适当切换电动马达110的旋转方向，从而向输出轴103赋予任意方向的转向辅助力矩。该转向辅助力矩从由力矩传感器108得到的检测值算出，力矩传感器108将经由方向盘传递至输入轴102的转向力作为转向力矩(和/或转向角)进行检测。力矩传感器108是电磁感应式传感器，包括：第1传感器部件108a，其包含永磁体等磁性部件；及第2传感器部件108b，其包含形成磁路的部件。第1传感器部件108a固定在输出轴103上，另一方面，第2传感器部件108b固定在输入轴102上。利用向输入轴102传递转向力时产生的第1传感器部件108a与第2传感器部件108b的相对角度变位，检测转向力矩(和/或转向角)。

赋予转向辅助力矩的转向辅助机构包含这样的力矩传感器108，并将该力矩传感器108与输入轴102、输出轴103一起内含在壳体101内。而且，壳体101包括输出侧壳体部件101a、轴承支承用壳体部件101c、及输入侧壳体部件101b。

此处，输出侧壳体部件101a内含有输出轴103、蜗轮109、蜗杆110a，并且经由滚动轴承105a能旋转地支承输出轴103。另外，在输出侧壳体部件101a内设有用于安装电动马达110的马达安装部(未图示)。输出侧壳体部件101a由铝等金属材料形成。

另外，输入侧壳体部件101b内含有输入轴102和力矩传感器108。输入侧壳体部件101b也由铝等金属材料形成。输出侧壳体部件101a和输入侧壳体部件101b在其结合位置具有相同形状的外周面形状，由未图示的螺栓等互相结合。由此，壳体101的内部被密闭。

进一步，轴承支承用壳体部件101c支承滚动轴承105a、105b中位于力矩传感器108最近位置的滚动轴承105b，经由该滚动轴承105b能旋转地支承输出轴103。

该轴承支承用壳体部件101c具备：第1部分111，其被压入到输出侧壳体部件101a的内周面；及第2部分112，其支承滚动轴承105b。而且，第1部分111和第2部分112在沿着输出轴3的轴向的截面中由倾斜地呈直线状延伸的直线状部113连结。

而且，在轴承支承用壳体部件101c的第1部分111的外周设有：大直径部111a，其与输出侧壳体部件101a的内周面嵌合；及小直径部111b，其与输入侧壳体部件101b嵌合。通过将大直径部111a压入到输出侧壳体部件101a的内周面，从而嵌合固定轴承支承用壳体部件101c的第1部分111。另外，在输出侧壳体部件101a的嵌合有大直径部111a的轴向端面设有台阶部111c。利用台阶部111c与输入侧壳体部件101b的端面夹着轴承支承用壳体部件1c的大直径部111a，限制其轴向位置。

另外，在轴承支承用壳体部件101c的第2部分112的内周面侧形成有：嵌合部112a，其与滚动轴承105b的外周面嵌合；及台阶面112b，其与滚动轴承105b的轴向一个侧面接触。滚动轴承105b通过被压入到嵌合部112a而被轴承支承用壳体部件101c支承。

此处，轴承支承用壳体部件101c也与输出侧壳体部件101a及输入侧壳体部件101b同样，由铝等金属材料形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-306050号公报

发明内容

本发明欲解决的问题

然而，该以往的电动助力转向装置具有以下的问题。

即，在以往的电动助力转向装置中，构成壳体的多个壳体部件都由铝等金属材料形成。在图示的例子中，输出侧壳体部件101a、输入侧壳体部件101b、和轴承支承用壳体部件101c都由金属材料形成。因此，具有的问题是壳体自身的重量重。另外，由于由金属材料形成壳体，因此在利用压铸、塑性加工等进行成形之后需要利用切削加工进行精加工。其结果是，制造工序复杂。

另外，在使用电磁感应式传感器作为力矩传感器的情况下，电磁感应式传感器的检测性能会由于配置在周边的金属而受到影响。此处，对位于力矩传感器最近位置的滚动轴承进行支承的轴承支承用壳体部件也由金属材料形成时，在电磁感应式传感器、与对滚动轴承中位于电磁感应式传感器最近位置的滚动轴承进行支承的金属制的轴承支承用壳体部件之间，需要设置使得影响不会波及到传感器的检测性能的程度的空间。例如，在图2所示的例子中，由于轴承支承用壳体部件101c由金属材料形成，因此在构成力矩传感器108的电磁感应式传感器中，在轴向，最近的金属部件即轴承支承用壳体部件101c与电磁感应式传感器(力矩传感器)108之间的轴向距离A为比较长的距离，该距离使得不会给电磁感应式传感器的检测性能带来影响。因此，滚动轴承105b与电磁感应式传感器之间的轴向距离B是比较长的距离，该距离使得不会给电磁感应式传感器的检测性能带来影响。其结果是，限制力矩传感器周边的布局。因此，由于对于输入轴和输出轴的轴向的小型化也会产生极限，因此难以在转向柱中确保预定的溃缩行程。

所以，本发明是为解决该目的而完成的，其目的在于提供一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置的壳体包括至少1个轴承支承用壳体部件和其他多个壳体部件，该轴承支承用壳体部件支承相对于该壳体能旋转地支承输出轴的至少1个滚动轴承，在这样的电动助力转向装置中，能够实现壳体自身的轻量化，并且能够使加工简单。

另外，本发明的其他目的在于提供一种电动助力转向装置，即使在使用电磁感应式传感器作为力矩传感器的情况下，也能够确保布局的自由度，能够确保充分的溃缩行程。

用于解决问题的方案

为解决上述问题，本发明的一个形态所涉及的电动助力转向装置包括：输入轴；输出轴，其经由扭杆与所述输入轴连结；力矩传感器，其将被输入至所述输入轴的转向力作为转向力矩进行检测；壳体，其内含有所述输入轴、输出轴、和力矩传感器；及至少1个滚动轴承，其相对于该壳体能旋转地支承所述输出轴，所述壳体包括至少1个轴承支承用壳体部件和其他多个壳体部件，所述轴承支承用壳体部件支承所述至少1个滚动轴承，所述电动助力转向装置的特征在于，支承所述至少1个滚动轴承的轴承支承用壳体部件由树脂形成。

另外，优选的是，该树脂能在-40℃～85℃的温度环境下连续使用，由含有30～55重量百分比的纤维状填料的树脂组合物构成，更优选的是，在23℃～80℃的温度范围中纤维方向和纤维直角方向的线膨胀系数都为1.2×10^-5～5.5×10^-5(1/℃)的范围，在23℃的水中放置24小时时的吸水率为4％以下，特别优选的是，在85℃、85％RH的环境下放置500小时之后的拉伸强度保持率是70％以上。

在该电动助力转向装置中，优选的是，支承所述至少1个滚动轴承的轴承支承用壳体部件中，支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承的所述轴承支承用壳体部件由所述树脂形成，并且所述力矩传感器是电磁感应式传感器。

另外，在该电动助力转向装置中，优选的是，支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承的所述轴承支承用壳体部件具备：第1部分，其被压入到其他壳体部件的内周面；及第2部分，其支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承，所述第1部分和所述第2部分由屈曲部或者弯曲部连结，所述屈曲部在沿着所述输出轴的轴向的截面中屈曲而互相所成的角度为预定的锐角或者钝角，所述弯曲部在沿着所述输出轴的轴向的截面中具有曲线，且利用压入，将所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承通过进行嵌合固定而支承于所述轴承支承用壳体部件。

进一步，在该电动助力转向装置中，也可以是，支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承的所述轴承支承用壳体部件具有对所述力矩传感器进行保持的保持功能。

进一步，本发明所涉及的电动助力转向装置的树脂制的轴承支承用壳体部件为了最小限度抑制滚动轴承的压入部分、以及向其他壳体部件的压入部分的树脂的经时变形(蠕变现象)所导致的影响，也可以利用嵌入成形法在各个压入部分配置加强环(金属制箍)。在没有加强环的情况下，也能够在车厢内的长期使用，但在配置有加强环的情况下，进一步能够长期在发动机室内、即更恶劣的温度区域(～120℃)下稳定地使用。

所述加强环利用嵌入成形来配置，但出于将变形抑制效果最大限提高的目的，在嵌入成形前，也可以在该加强环的整体涂布热固化型的粘接剂。具体而言，也可以在该加强环整体预先涂布粘接剂，将其加热、干燥至半固化状态后，将该已涂布粘接剂的加强环放置在模具中，进行树脂的嵌入成形。

顺便提及，作为加强环的材质，例如能够使用S53C这样的碳素结构钢、所谓的轴承钢即SUJ2、冷轧钢板、即SPCC、或者SUS430、SUS410等不锈钢，但考虑到轻量化方面，特别优选选择铝合金、镁合金等轻金属。

进一步，为了得到高紧贴力，具体而言，为了使紧贴面积增大，优选的是利用喷砂法、化学蚀刻法等方法使所述加强环的表面具有适当的粗糙度。

另外，作为涂布在所述加强环上的粘接剂，作为底漆，优选选择含有酚醛树脂和环氧树脂的底涂粘接剂、或者硅烷系、铬系、钛系、或者铝酸盐系的偶联剂系底漆，另一方面，作为顶涂粘接剂，优选选择酚醛树脂系的粘接剂。

另外，含有所述酚醛树脂和环氧树脂的底涂粘接剂被以溶解成分浓度为约0.5～20重量百分比的方式溶解在异丙基醇、甲基乙基酮、或者甲基异丁基酮的单独溶剂、或者混合溶剂中，被用作有机溶剂溶液。另一方面，用水、乙醇、或者水、乙醇混合溶剂将被用作底漆的偶联剂稀释，使其成分浓度为0.1～2.0重量百分比后使用。

此处，利用浸渍涂布、喷涂涂布、刷涂涂覆等方法，将所述底涂粘接剂和底漆以约0.5～5μm的膜厚涂覆在本发明所涉及的加强环上，在室温下干燥后，在约150～250℃、约5～30分钟左右的干燥、固化条件下烧接。

另一方面，所述顶涂粘接剂被调整为将以可溶酚醛树脂型酚醛树脂作为主成分的粘接剂组合物以约5～40重量百分比的固体组分浓度溶解的有机溶剂溶液。另外，作为干燥、固化条件，例如在100℃～150℃、数分钟～30分钟左右的条件下干燥处理，在不会由于嵌入成形时的高温高压的熔融树脂而被冲走的程度的半固化状态下烧接在加强环上。然后，由于来自嵌入成形时的熔融树脂的热量、进而是接下来的二次加热(例如150℃、2小时左右)而完全固化。

发明的效果

根据本发明所涉及的电动助力转向装置，由于由树脂来形成对至少1个滚动轴承进行支承的轴承支承用壳体部件，因此，与由金属材料形成该轴承支承用壳体部件的情况相比，该轴承支承用壳体部件能够轻量化。

其结果是，电动助力转向装置的壳体至少包括1个轴承支承用壳体部件和其他多个壳体部件构成，该轴承支承用壳体部件支承相对于该壳体能旋转地支承输出轴的至少1个滚动轴承，在该电动助力转向装置中，能够实现壳体自身的轻量化。另外，由树脂形成该轴承支承用壳体部件时，仅用基于注射成形等的成形就能够高精度地进行加工，能够简化该轴承支承用壳体部件的加工。

另外，所述树脂优选为在-40℃～85℃的温度环境下能连续使用、并含有30～55重量百分比的纤维状填料的树脂组合物制，在23℃～80℃的温度范围内纤维方向和纤维直角方向的线膨胀系数都为1.2×10^-5～5.5×10^-5(1/℃)的范围，在23℃的水中放置24小时时的吸水率为4％以下，但由此，例如在反复暴露在以汽车等设想的高温环境下的情况下，能够防止由这样的树脂组合物形成的轴承支承用壳体部件的高温环境下的机械物理性质的下降所导致的树脂部分的损坏。另外，能够防止树脂部分由于树脂在高温或者高湿环境下膨胀而导致向被轴承支承用壳体部件支承的滚动轴承和壳体压迫从而损坏。进一步，能够消除在低温环境下由于金属材料和树脂材料的线膨胀系数的差异而在轴承支承用壳体部件与壳体的嵌合部产生间隙。

进一步，所述树脂优选的是在85℃、85％RH的环境下放置500小时之后的拉伸强度保持率是70％以上，由此，在输送时等长时间暴露在高温高湿环境下的情况下，能够防止机械物理性质基于由所述树脂形成的轴承支承用壳体部件的吸湿劣化而下降从而导致的树脂部分的损坏。

另外，在该电动助力转向装置中，在支承所述至少1个滚动轴承的轴承支承用壳体部件中，支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承的所述轴承支承用壳体部件由所述树脂形成，并且所述力矩传感器是电磁感应式传感器的情况下，电磁感应式传感器的检测性能不会受到轴承支承用壳体部件的影响。因此，能够将电磁感应式传感器与轴承支承用壳体部件接近配置。其结果是，在壳体内的空间容积相同的情况下，与由金属材料形成该轴承支承用壳体部件的情况相比，能够提高壳体内部的自由度。另外，由于能够将电磁感应式传感器与被轴承支承用壳体部件支承的滚动轴承接近配置，因此能够减小壳体和输出轴的轴向尺寸，还能够提高壳体的外部的布局的自由度，例如能够加长转向柱的溃缩行程。

进一步，在该电动助力转向装置中，支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承的所述轴承支承用壳体部件具备：第1部分，其被压入到其他壳体部件的内周面；及第2部分，其支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承，所述第1部分和所述第2部分由屈曲部或者弯曲部连结，所述屈曲部在沿着所述输出轴的轴向的截面中屈曲而互相所成的角度为预定的锐角或者钝角，所述弯曲部在沿着所述输出轴的轴向的截面中具有曲线，在此情况下，通告用屈曲部或者弯曲部来吸收轴承支承用壳体部件的膨胀，从而能够防止轴承支承用壳体部件的损坏。

另外，本发明所涉及的电动助力转向装置的树脂制的轴承支承用壳体部件为了最小限度抑制滚动轴承的压入部分、以及向其他壳体部件的压入部分的树脂的经时变形所导致的影响，也可以利用嵌入成形法在各个压入部分配置加强环，在该情况下，与没有加强环的情况(设想在车厢内使用)相比，能够在更恶劣的温度区域(发动机室内、～120℃)中长期使用。

附图说明

图1是示出本发明所涉及的电动助力转向装置的实施方式的主要部分的剖视图。

图2是壳体由金属材料形成的以往的电动助力转向装置的一个例子的剖视图。

附图标记的说明

1 壳体

1a 输出侧壳体部件

1b 输入侧壳体部件

1c 轴承支承用壳体部件

2 输入轴

2a 筒状孔

3 输出轴

3a 筒状孔

4 扭杆

5a、5b 滚动轴承

6 连通孔

7 销

8 力矩传感器

8a 第1传感器部件

8b 第2传感器部件

9 蜗轮

9a 啮合部

10 电动马达

10a 蜗杆

11 第1部分

11a 大直径部

11b 小直径部

11c 台阶部

12 第2部分

12a 嵌合部

12b 台阶面

13 屈曲部

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1所示的电动助力转向装置在壳体1内内含有输入轴2、输出轴3、和将输入至输入轴的转向力作为转向力矩进行检测的力矩传感器8。输入轴2被未图示的滚动轴承能相对于壳体1旋转地支承。输出轴3被2个滚动轴承5a、5b能相对于壳体1旋转地支承。

在输入轴2和输出轴3上分别形成与轴中心同心的筒状孔2a、3a，在这些筒状孔2a、3a中***扭杆4，输入轴2和输出轴3经由扭杆4连结。通过在扭杆4的一端部与输入轴2的嵌合部设有在径向连通的连通孔6，并在该连通孔6中***销7，从而将扭杆4的一端部与输入轴2连结。另外，通过在扭杆4的另一端部与输出轴3的嵌合部设有在径向连通的连通孔(未图示)，并在该连通孔中***销(未图示)，从而将扭杆4的另一端部与输出轴3连结。此外，也可以通过在扭杆4的两端部形成细齿，并分别压入到输入轴2的筒状孔2a或者输出轴3的筒状孔3a中，从而将扭杆4的两端部与输入轴2或者输出轴3连结。进一步，也可以将扭杆4的一端部利用销与输入轴2或者输出轴3结合，将扭杆4的另一端部利用细齿压入与输出轴3或者输入轴2结合。

在输入轴2的未图示的右端侧在旋转方向一体地安装有方向盘，另外，在输出轴3的左端经由万向接头连结有构成例如已知的齿条小齿轮式转向装置的小齿轮轴。所以，因驾驶者操作方向盘而产生的转向力经由输入轴2、扭杆4、输出轴3、万向接头和齿条小齿轮式转向装置传递至转向轮。

在输出轴3上外嵌有与输出轴3同轴且一体地旋转的蜗轮9。设在该蜗轮9上的树脂制的啮合部9a、与在电动马达10的输出轴(未图示)的外周面形成的蜗杆10a啮合。所以，电动马达10的旋转力经由其输出轴、蜗杆10a和蜗轮9传递至输出轴3，通过适当切换电动马达10的旋转方向，从而向输出轴3赋予任意方向的转向辅助力矩。该转向辅助力矩从由力矩传感器8得到的检测值算出，力矩传感器108将经由方向盘传递至输入轴2的转向力作为转向力矩(和/或转向角)进行检测。力矩传感器8是电磁感应式传感器，包括：第1传感器部件8a，其包含永磁体等磁性部件；及第2传感器部件8b，其包含形成磁路的部件。第1传感器部件8a固定在输出轴3上，另一方面，第2传感器部件8b固定在输入轴2上。利用向输入轴2传递转向力时产生的第1传感器部件8a与第2传感器部件8b的相对角度变位，检测转向力矩(和/或转向角)。

赋予转向辅助力矩的转向辅助机构包含这样的力矩传感器8，与输入轴2、输出轴3一起被内含在壳体1内。而且，壳体1包括输出侧壳体部件1a、轴承支承用壳体部件1c、及输入侧壳体部件1b。

此处，输出侧壳体部件1a内含输出轴3、蜗轮9、蜗杆10a，并且经由滚动轴承5a能旋转地支承输出轴3。另外，在输出侧壳体部件1a内设有用于安装电动马达10的马达安装部(未图示)。输出侧壳体部件1a由铝等金属材料形成。

另一方面，输入侧壳体部件1b内含输入轴2和力矩传感器8。输入侧壳体部件1b也由铝等金属材料形成。输出侧壳体部件1a和输入侧壳体部件1b在其结合位置具有相同形状的外周面形状，由未图示的螺栓等互相结合。由此，壳体1的内部被密闭。

另外，轴承支承用壳体部件1c支承滚动轴承5a、5b中位于力矩传感器8最近位置的滚动轴承5b，经由该滚动轴承5b能旋转地支承输出轴3。

该轴承支承用壳体部件1c具备：第1部分11，其被压入到输出侧壳体部件1a的内周面；及第2部分12，其支承滚动轴承5b。而且，第1部分11和第2部分12由屈曲部13连结，该屈曲部13在沿着输出轴3的轴向的截面中屈曲而互相所成的角度θ为预定的钝角或者锐角。此外，虽然未图示，但第1部分11和第2部分12也可以不由屈曲部13连结，而是由在沿着输出轴3的轴向的截面中具有曲线的弯曲部连结。

而且，在轴承支承用壳体部件1c的第1部分11的外周设有：大直径部11a，其与输出侧壳体部件1a的内周面嵌合；及小直径部11b，其与输入侧壳体部件1b嵌合。通过将大直径部11a压入到输出侧壳体部件1a的内周面，从而将轴承支承用壳体部件1c的第1部分11嵌合固定。

另外，在输出侧壳体部件1a的嵌合有大直径部11a的轴向端面设有台阶部11c。利用台阶部11c与输入侧壳体部件1b的端面夹着轴承支承用壳体部件1c的大直径部11a，限制其轴向位置。

另外，在轴承支承用壳体部件1c的第2部分12的内周面侧形成有：嵌合部12a，其与滚动轴承5b的外周面嵌合；及台阶面12b，其与滚动轴承5b的轴向一个侧面接触。滚动轴承5b通过压入到嵌合部12a而被轴承支承用壳体部件1c支承。

此处，轴承支承用壳体部件1c由树脂形成。

能够想到，通过将轴承支承用壳体部件1c从以往的金属材料变更为树脂材料，从而会产生树脂材料特有的问题。

例如，在反复暴露在以汽车等设想的高温环境、低温环境、和高湿环境的情况下，存在因高温环境下的树脂材料的机械物理性质的下降而导致的树脂部分损坏的问题。另外，由于在轴承支承用壳体部件1c的内径侧压入有滚动轴承5b，并在外径侧压入有输出侧壳体部件1a，因此，树脂材料在高温或者高湿环境下膨胀时，由于树脂材料比金属材料的线膨胀系数大，因此会压迫滚动轴承5b和输出侧壳体部件1a。由此，树脂部分有可能损坏。另外，在低温环境下，存在的问题是：由于金属材料与树脂材料的线膨胀系数的差异而在部件间产生间隙，产生因振动而导致的敲打声、传感器精度下降。

在本发明中，为解决这样的问题，优选的是轴承支承用壳体部件1c为具有下面特性的树脂制。

即，作为该树脂，优选的是，由在电动助力转向装置的柱部分的使用环境温度即-40℃～85℃的温度环境下机械物理性质的下降小且能连续使用的树脂组合物制成，且抑制因部件间的间隙、膨胀而导致的压迫，因此，尺寸稳定性高，具体而言，在23℃～80℃的温度范围下纤维方向和纤维直角方向线膨胀系数都为1.2×10^-5～5.5×10^-5(1/℃)的范围，在23℃的水中放置24小时时的吸水率为4％以下。

另外，在输送时等长时间暴露在高温高湿环境下的情况下，由于基于由树脂形成的轴承支承用壳体部件的吸湿劣化的机械物理性质的下降，树脂部分有可能损坏。

因此，优选的是树脂在85℃、85％RH的环境下放置500小时之后的拉伸强度保持率为70％以上。

但是，由于难以仅用树脂材料实现上述特性，因此使用在所述树脂材料中含有纤维状填料的材料。

此处，作为在-40℃～85℃的温度环境下能连续使用的树脂组合物，虽然没有特别限定，但能够例示聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺46、聚酰胺410、改性聚酰胺6T、聚酰胺9T等所谓的工程塑料、氟树脂、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、热塑性聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚腈(PEN)等所谓的超级工程塑料树脂，可以单独也可以组合使用。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺66、聚酰胺46、聚苯硫醚的成本和性能平衡好，能够优选使用。进一步，在需要耐热性、尺寸稳定性的用途中，也能够优选使用酚醛树脂、尿醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂等热固性树脂。

另外，在该树脂中，优选的是在23℃～80℃的温度范围下纤维方向和纤维直角方向的线膨胀系数都为1.2×10^-5～5.5×10^-5(1/℃)的范围。这是因为，由于所述线膨胀系数小于1.2×10^-5(1/℃)时，压入在轴承支承用壳体部件1c的内径侧的滚动轴承5b的线膨胀系数为1.2×10^-5(1/℃)，因此在轴承支承用壳体部件1c的线膨胀系数与滚动轴承5b的线膨胀系数之间会产生差异，嵌合部12a与滚动轴承5b的外径面之间有可能产生间隙。另一方面，该线膨胀系数大于5.5×10^-5(1/℃)时，具有的问题是：在膨胀时会压迫输出侧壳体部件1a，产生过大的承载应力，轴承支承用壳体部件1c会损坏。

另外，该树脂中，所述纤维状填料没有特别限定，但例如能够例示玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、芳纶纤维、芳香族聚酰亚胺纤维、液晶聚酯纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维等。其中，玻璃纤维、碳纤维的加强性好，是优选的。作为玻璃纤维，更优选的是给力矩传感器8的电磁感应带来的影响小的绝缘体的玻璃纤维。

而且，所述纤维状填充物在全组合物中的含有率为30～55重量百分比，优选的是35～55重量百分比。即使超过55重量百分比地配合纤维状填料，由于不仅树脂组合物的熔融流动性显著下降而成形性变差，而且不能期待进一步的机械特性、尺寸稳定性的提高，反而材料的变形能极小，因此，在轴承支承用壳体部件1c成形时、组装时，轴承支承用壳体部件1c有可能损坏。反之，该纤维状填料在全组合物中的含有率小于30重量百分比时，机械特性的加强效果小，另外，尺寸稳定性也不足。该尺寸稳定性具体而言是指在23℃～80℃的温度范围下纤维方向和纤维直角方向的线膨胀系数都为1.2×10^-5～5.5×10^-5(1/℃)的范围，在23℃的水中放置24小时时的吸水率是4％以下的范围。

另外，构成轴承支承用壳体部件1c的树脂为了使树脂与纤维状填料具有亲和性并提高树脂与纤维状填料的紧贴性和分散性，能够用硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂等偶联剂、与其他目的相应的表面处理剂来处理纤维状填料，但不限于这些。

此外，在不损害本发明目的范围内，也可以配合各种添加剂，例如能够例示石墨、六方晶氮化硼、氟云母、四氟化乙烯树脂粉末、二硫化钨、二硫化钼等固体润滑剂、无机粉末、有机粉末、润滑油、增塑剂、橡胶、树脂、防氧化剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、光保护剂、阻燃剂、防带电剂、脱模剂、流动性改良剂、热传导性改良剂、减粘着性剂、晶化促进剂、增核剂、颜料、染料等。

特别是，作为本发明所涉及的轴承支承用壳体部件的基体树脂，在适用PET、PBT这样的聚酯系树脂的情况下，由于存在吸湿劣化、具体而言为水解劣化的担心，因此优选的是添加水解抑制剂，提高其耐性。

对添加至本发明所涉及的轴承支承用壳体部件所适用的聚酯系的基体树脂中的水解抑制剂没有特别限制，例如能够优选使用在分子中具有1个以上的碳二亚胺基的碳二亚胺化合物、高级脂肪酸、高级脂肪酸非水溶性盐、高级脂肪族醇、和疏水性二氧化硅这种疏水剂、或者在分子内含有1个缩水甘油基的芳香族单官能环氧化合物、以及在分子内含有2个以上的缩水甘油基的芳香族多官能环氧化合物、或者哌啶衍生物、哌啶酮衍生物等。

另外，所述水解抑制剂相对于聚酯系树脂为0.01～5重量百分比，优选的是添加0.05～2重量百分比。

作为本发明所涉及的基体树脂与所述纤维状填料、以及所述添加剂的混合方法，可以例举在将纤维状填料的连续纤维束浸渍到配合有纤维状填料以外的各种添加剂的熔融树脂中后，冷却并颗粒化的方法。熔融浸渍时的温度没有特别限定，在作为母材的树脂的熔融充分进行且不劣化的温度的范围内适当选定即可。

另外，轴承支承用壳体部件1c的制造方法没有特别限定。例如，轴承支承用壳体部件1c能够用注射成形、压缩成形、传递模塑成形等通常的方法来成形。其中，注射成形法由于生产率较好，能够提供低廉的轴承支承用壳体部件1c，因此是优选的。此外，为了抑制注射成形时的纤维状填料的折断损坏，优选的是增大注射成形机的喷嘴径、模具的浇口径，或者将成形时的背压抑制得低。

进一步，作为减轻滚动轴承的压入部分、以及向其他壳体部件的压入部分的树脂的经时变形(蠕变现象)的对策，本发明所涉及的电动助力转向装置的树脂制的轴承支承用壳体部件也可以利用嵌入成形法在各个压入部分配置加强环(金属制箍)。另外，在该情况下，优选的是利用喷砂法、化学蚀刻法等方法使加强环其表面适当具有表面粗糙度。进一步，也可以在该加强环上预先涂布粘接剂，将其加热、干燥至半固化状态后，将该已涂布粘接剂的加强环放置在模具中，进行树脂的嵌入成形。

通过由上述例举的树脂形成轴承支承用壳体部件1c，从而与由金属材料形成该轴承支承用壳体部件1c的情况相比，能够轻量化。

其结果是，在电动助力转向装置中，能够实现壳体1自身的轻量化。另外，在由金属材料形成该轴承支承用壳体部件1c的情况下，在利用压铸、塑性加工等进行成形之后需要利用切削加工进行精加工，加工工序麻烦。与之相对，由于本实施方式所涉及的轴承支承用壳体部件1c由尺寸稳定性较好的树脂形成，因此仅用基于注射成形等的成形就能够高精度地制造。因此，能够使得在该轴承支承用壳体部件1c的成形之后不需要利用切削加工进行精加工。即，能够简单地制造轴承支承用壳体部件1c。其结果是，由于能够减少制造工序，成品率也变好，因此能够降低制造成本。

另外，在该电动助力转向装置中，支承滚动轴承5a、5b的壳体部件1a、1c中支承位于力矩传感器8最近位置的滚动轴承5b的轴承支承用壳体部件1c由上述树脂形成。而且，用电磁感应式传感器构成力矩传感器8。其结果是，电磁感应式传感器的检测性能不会受到轴承支承用壳体部件1c的影响。因此，能够将构成力矩传感器8的电磁感应式传感器与轴承支承用壳体部件1c接近配置。即，在图2所示的如以往那样由金属材料形成轴承支承用壳体部件1c的情况下，需要使轴承支承用壳体部件1c与电磁感应式传感器之间的轴向距离A为不会给电磁感应式传感器的检测性能带来影响的比较长的距离。在本实施方式中，由于由所述树脂形成轴承支承用壳体部件1c，因此，只要在轴向使距构成力矩传感器8的电磁感应式传感器最近的金属部件即滚动轴承5b、与电磁感应式传感器之间的轴向距离B为不会给电磁感应式传感器的检测性能带来影响的距离即可。

其结果是，在壳体1内的空间容积相同的情况下，与由金属材料形成该轴承支承用壳体部件1c的情况相比，能够提高壳体内部的自由度。另一方面，在壳体1内的空间容积可变的情况下，由于能够将电磁感应式传感器与滚动轴承5b接近所述距离A和B的差值地配置，因此能够减小壳体1和输出轴3的轴向尺寸。其结果是，能够提高壳体外部的布局自由度，例如，能够加长转向柱的溃缩行程。

另外，通过由所述树脂形成轴承支承用壳体部件1c，从而能够使轴承支承用壳体部件1c、与构成力矩传感器8的电磁感应式传感器接触。即，在如以往那样由金属材料形成轴承支承用壳体部件1c的情况下，需要使轴承支承用壳体部件1c与电磁感应式传感器之间的距离A为不会给电磁感应式传感器的检测性能带来影响的距离。因此，为了保持传感器检测部自身，需要在传感器主体与轴承支承用壳体部件1c(金属)之间使用非金属部件、主要为树脂部件，其结果是，限制传感器周围的布局。与之相对，根据本实施方式，由于轴承支承用壳体部件1c由所述树脂形成，因此，轴承支承用壳体部件1c能够直接保持传感器自身或者缩小非金属部件，其结果是，能够确保传感器周围的布局的自由度。在该情况下，例如，作为在轴承支承用壳体部件1c上保持构成力矩传感器8的电磁感应式传感器的功能，也可以在电磁感应式传感器上设有凸部，在轴承支承用壳体部件1c上设有与该凸部卡合的凹部。通过使该凸部和凹部卡合，从而能够将电磁感应式传感器止转。

另外，在本实施方式中，支承位于力矩传感器8最近位置的滚动轴承5b的轴承支承用壳体部件1c具备：第1部分11，其被压入到另一壳体部件1a的内周面；及第2部分12，其支承位于力矩传感器8最近位置的滚动轴承5b，第1部分11和第2部分12由屈曲部13或者弯曲部连结，该屈曲部13在沿着输出轴3的轴向的截面中屈曲而互相所成的角度θ为预定的锐角或者钝角，该弯曲部在沿着输出轴3的轴向的截面中具有曲线。因此，用屈曲部13或者弯曲部来吸收轴承支承用壳体部件1c的膨胀，能够防止轴承支承用壳体部件1c的损坏。

图2所示的轴承支承用壳体部件101c的第1部分111和第2部分112在沿着输出轴3的轴向的截面中由倾斜地呈直线状延伸的直线状部113连结。在这样的构成中，在轴承支承用壳体部件101c的材质为所述树脂的情况下，在轴承支承用壳体部件101c膨胀时，不能用直线状部113顺利吸收其膨胀，轴承支承用壳体部件101c有可能损坏。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限于此，能够进行各种变更、改良。

例如，支承至少1个滚动轴承5a、5b的壳体部件1a、1c中，支承滚动轴承5a、5b中位于力矩传感器8最近位置的滚动轴承5b的轴承支承用壳体部件1c由所述树脂形成，但在此基础上，也可以是支承滚动轴承5a的输出侧壳体部件1a由所述树脂形成、或者仅输出侧壳体部件1a由所述树脂形成。

另外，力矩传感器8不一定需要由电磁感应式传感器构成，但在用电磁感应式传感器构成力矩传感器8的情况下，支承位于力矩传感器8最近位置的滚动轴承5b的轴承支承用壳体部件1c需要由所述树脂形成。另一方面，在不用电磁感应式传感器构成力矩传感器8的情况下，支承滚动轴承5a、5b的壳体部件1a、1c中，也可以是仅输出侧壳体部件1a，仅轴承支承用壳体部件1c，或者壳体部件1a、1c这两者由所述树脂形成。

进一步，优选的是，利用压入，将支承滚动轴承5a、5b中位于力矩传感器8最近位置的滚动轴承5b的轴承支承用壳体部件1c嵌合固定在另一壳体部件(输出侧壳体部件1a)的内周面。

另外，也可以是，并不是利用压入将滚动轴承5a、5b中位于力矩传感器8最近位置的滚动轴承5b通过进行嵌合固定而支承在对该滚动轴承5b进行支承的轴承支承用壳体部件1c上。

实施例

下面，说明用于验证本发明的效果的实施例。

(1)试片的制作

如下一并示出实施例和比较例所使用的试片的原材料。

实施例

实施例1：玻璃纤维50重量百分比的强化PET树脂(DSMEngineering Plastics制：Arnite(注册商标)AV2 370 XT)

实施例2：玻璃纤维50重量百分比的强化PET树脂；水解抑制规格(DSM Engineering Plastics制：Arnite(注册商标)A-X07455)

实施例3：玻璃纤维50重量百分比的强化聚酰胺66树脂(BASF制：Ultramid(注册商标)A3EG10)

实施例4：玻璃纤维30重量百分比的强化PPS树脂(polyplastics公司制造：FORTRON 1130A1)

实施例5：碳纤维30重量百分比的强化PPS树脂(polyplastics公司制造：FORTRON 2130A1)

实施例6：玻璃纤维55重量百分比的强化酚醛树脂(住友Bakelite制：RF-GF55)

[比较例]

比较例1：PET树脂(DSM Engineering Plastics制：Arnite(注册商标)A04 900)，无填充纤维

比较例2：聚酰胺66树脂(BASF制：Ultramid(注册商标)A3W)，无填充纤维

比较例3：玻璃纤维25重量百分比的强化聚酰胺66树脂(BASF制：Ultramid(注册商标)A3HG5)

比较例4：PPS树脂(polyplastics公司制造：FORTRON 0220A9)，无填充纤维

比较例5：玻璃纤维+无机填充物65重量百分比的强化PPS树脂(polyplastics公司制造：FORTRON 6165A4)

在表1中示出该实施例1～6和比较例1～5的树脂材料的各种配比(重量百分比)、线膨胀系数(1/℃)、和吸水率(％)。

[表1]

(2)评价试验

将所述实施例1～6和比较例1～5的树脂材料成形为内径30mm，外径100mm，厚度3mm的环形圆盘试片。此时，对内径和外径进行成为上述尺寸的切削加工，并进行调节，使得与后述铝制环的过盈量在23℃下为0.05mm。在该试片的内径部分压入内径20mm、外径30.05mm、厚度3mm的铝制的环，在试片的外径部分压入内径99.95mm、外径110mm、厚度3mm的铝制的环。这样，在试片的内径和外径中压入有铝制的环的状态下，进行低温放置试验、高温放置试验、和吸水试验，之后，确认环的脱出状况和试片(树脂的部分)是否损坏。仅对环没有脱出的试片进行以后的试验。另外，仅对低温试验后的评价品进行冲击试验。

下面示出各试验的条件

(a)低温放置试验：将恒温槽内设定为-40℃，将试片放入槽内后放置24小时。

(b)高温放置试验：将恒温槽内设定为85℃，将试片放入恒温槽内后放置1000小时。

(c)吸水试验：在水温23℃的水中放入试片后放置72小时。

(d)高温高湿试验：评价在85℃、85％RH的环境下放置500小时之后的拉伸强度保持率。

(e)确认环脱出：在上述核试验的试验结束后，在设定为与各试验同样的温度的槽或者装置内，向环施加20N的载荷，确认环是否从试片脱出。另外，同时用目视确认在试片(树脂)的表面是否有该管不良。

(f)冲击试验：仅对低温试验结束后的评价品进行确认环脱出后，对没有环脱出的试片再次进行低温试验，并从1m的高度掉落，确认冲击所导致的树脂部分的损坏。

在表2中示出这些结果。

[表2]

从表2可知，若是比较例1(PET无树脂、填充纤维)，低温试验中确认了内径侧和外径侧的环脱出。另外，在高温试验中确认了树脂有裂纹。进一步，在高温高湿试验中，看到明确的强度下降。

另外，在比较例2(聚酰胺66树脂、无填充纤维)中，在低温试验中确认了内径侧和外径侧的环脱出，并且，在吸水试验中确认了树脂有裂纹。进一步，在高温高湿试验中，看到明确的强度下降。

进一步，在比较例3(聚酰胺66树脂、玻璃纤维25重量百分比强化)中，在低温试验中确认了外径侧的环脱出，并且，在高温试验中确认了树脂有裂纹。另外，在吸水试验中，也确认了树脂有裂纹。

另外，在比较例4(PPS树脂、无填充纤维)中，确认了有冲击所导致的树脂部分的损坏，并且，在高温试验中，确认了树脂有裂纹。

另外，比较例5(PPS树脂、玻璃纤维+无机填充物65重量百分比强化)中，在环压入时树脂损坏，未能进行试验。

根据这些结果，线膨胀系数和吸水率会因作为基体的树脂组合物而不同，但通过以30～55重量百分比的范围来填充纤维状填料，能够得到充分的尺寸稳定性。

详细或者参照特定的实施方式说明了本发明，但能够不脱离本发明的精神和范围地施加各种变更、修正对于本领域技术人员而言是不言自明的。

本申请基于2012年11月15日申请的日本专利申请(日本特愿2012-251328)，其内容作为参照援引于此。

工业上的实用性

本发明的电动助力转向装置的壳体由特定强度的树脂组合物构成，轻量且容易加工，而且，即使使用电磁感应式的力矩传感器也能够确保布局的自由度，能够确保充分的溃缩行程。

Claims (10)

1.一种电动助力转向装置，

包括：输入轴；输出轴，其经由扭杆与所述输入轴连结；力矩传感器，其将被输入至所述输入轴的转向力作为转向力矩进行检测；壳体，其内含有所述输入轴、输出轴、和力矩传感器；及至少1个滚动轴承，其相对于该壳体能旋转地支承所述输出轴，所述壳体包括至少1个轴承支承用壳体部件和其他多个壳体部件，所述轴承支承用壳体部件支承所述至少1个滚动轴承，所述电动助力转向装置的特征在于，

支承所述至少1个滚动轴承的轴承支承用壳体部件由树脂形成。

2.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，

支承所述至少1个滚动轴承的轴承支承用壳体部件中，支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承的所述轴承支承用壳体部件由所述树脂形成，并且所述力矩传感器是电磁感应式传感器。

3.如权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于，

支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承的所述轴承支承用壳体部件具备：第1部分，其被压入到其他壳体部件的内周面；及第2部分，其支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承，所述第1部分和所述第2部分由屈曲部或者弯曲部连结，所述屈曲部在沿着所述输出轴的轴向的截面中屈曲而互相所成的角度为预定的锐角或者钝角，所述弯曲部在沿着所述输出轴的轴向的截面中具有曲线，且

利用压入，将所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承通过进行嵌合固定而支承于所述轴承支承用壳体部件。

4.如权利要求2或3所述的电动助力转向装置，其特征在于，

支承所述滚动轴承中位于所述力矩传感器最近位置的滚动轴承的所述轴承支承用壳体部件具有对所述力矩传感器进行保持的保持功能。

5.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述树脂由含有30～55重量百分比的纤维状填料的树脂组合物构成。

6.如权利要求2至4的任一项所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述树脂由含有30～55重量百分比的纤维状填料的树脂组合物构成。

7.如权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述树脂能在-40℃～85℃的温度环境下连续使用，23℃～80℃的温度范围下纤维方向和纤维直角方向的线膨胀系数都为1.2×10^-5～5.5×10^-5(1/℃)的范围，在23℃的水中放置24小时时的吸水率是4％以下。

8.如权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述树脂能在-40℃～85℃的温度环境下连续使用，23℃～80℃的温度范围下纤维方向和纤维直角方向的线膨胀系数都为1.2×10^-5～5.5×10^-5(1/℃)的范围，在23℃的水中放置24小时时的吸水率是4％以下。

9.如权利要求7所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述树脂在85℃、85％RH的环境下放置500小时之后的拉伸强度保持率是70％以上。

10.如权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述树脂在85℃、85％RH的环境下放置500小时之后的拉伸强度保持率是70％以上。