CN105313950A - 电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有电动马达和蜗杆减速机(15)的电动动力转向装置，蜗杆减速机(15)包括蜗杆轴(20)、蜗轮(30)、以及环形部件(40)。蜗轮(30)包括环状齿部(32)、和由比轴(72)软的材料构成的环状支承体(33)。环形部件(40)包括以部分地形成塑性变形部(34)的方式与环状支承体(33)压入嵌合的外周(40a)、和压入嵌合有轴(72)的内周(40b)，且由具有与轴(72)的硬度同等的硬度的材料构成。

Description

电动动力转向装置

本申请主张于2014年7月9日提出的日本专利申请2014-141652号的优先权，并在此引用其全部内容。

技术领域

本发明涉及电动动力转向装置。

背景技术

一般来说，在经由蜗杆减速机传递马达扭矩的电动动力转向装置中，作为蜗轮，使用树脂材制的齿轮部与铁材的芯轴部的外周一体化的蜗轮。

近年，随着电动动力转向装置的高输出化，蜗轮有大型化的趋势。因此，芯轴部大型化，芯轴部的重量增大。由此，操纵转向时的惯性力增加，存在操纵转向感觉降低的问题。

因此，提出了作为蜗轮的芯轴部，使用比重比铁小的铝等的电动动力转向装置。在日本特开2002－2509号公报记载的技术中，使扭矩限制器用的弹力赋予部件夹在铁制的轴与铝制的芯轴之间。

日本特开2001－271903号公报提出了由与螺旋钻空心轴花键嵌合的齿轮部、和凸起部两个部件构成蜗轮的动力传递装置。凸起部以及齿轮部均由铁系材料构成，凸起部被压入齿轮部，两者在过大扭矩负载时相对旋转实现扭矩限制器功能。

假设在组装时，使铁制的轴的由圆筒面构成的外周、和比铁软的材料例如铝制的芯轴的由圆筒面构成的内周在圆周方向的整个面压入嵌合的情况下，有在压入嵌合面产生发热胶着，而组装不良的问题。

考虑这是因为压入时，由于较软的材料侧部件的表层的塑性流动而新生面露出，所以在较硬的材料和较软的材料之间产生金属接触。特别是，在较硬的材料和较软的材料在圆周方向的整个面压入嵌合的情况下，没有塑性流动的塑性变形部的释放空间，由于塑性变形部深入压入嵌合面而容易产生金属接触，因此，容易产生发热胶着。

发明内容

本发明的目的之一在于提供能够抑制起因于压入时的发热胶着的组装不良的产生的电动动力转向装置。

作为本发明的一方式的电动动力转向装置具有传递操纵转向力的轴、操纵转向辅助用的电动马达、以及使上述电动马达的旋转减速并传递到上述轴的蜗杆减速机。

上述蜗杆减速机包含：蜗杆轴，其被上述电动马达旋转驱动；蜗轮，其具有具备齿被排列为环状的外周的环状齿部、和支承上述环状齿部的内周并由比上述轴软的材料构成的环状支承体；以及环形部件，其具有以在上述环状支承体的内周部分地形成塑性变形部的方式压入嵌合于上述环状支承体的内周的外周、和压入嵌合有上述轴的外周的内周，且由具有与上述轴的硬度同等的硬度的材料构成。

根据上述方式的电动动力转向装置，在组装时，环形部件的外周以在由比环形部件软的材料构成的环状支承体的内周部分地形成塑性变形部的方式，与环状支承体的内周压入嵌合，所以能够抑制压入时的发热胶着的产生，能够抑制组装不良的产生。由于轴与环形部件两者具有同等的硬度，所以在使两者压入嵌合时不容易产生发热胶着。

在上述方式的电动动力转向装置中，也可以上述环形部件的内周与上述轴的外周构成在输入了超过限制扭矩的扭矩时在彼此之间产生滑动的扭矩限制器。

根据上述方式的电动动力转向装置，由于在输入了过大扭矩时，在轴与环形部件之间产生滑动，所以传递扭矩被限制在限制扭矩以下。由此，能够防止齿的损伤，而保证操纵转向功能。

在上述方式的电动动力转向装置中，也可以上述环形部件的线膨胀系数与上述轴的线膨胀系数相同。

根据上述方式的电动动力转向装置，即使温度变化，环形部件与轴之间的过盈量也不变化。因此，环形部件与轴两者之间的滑动扭矩(相当于扭矩限制器的限制扭矩)不会变化，两者之间的轴向的滑动负载不会变化。

在上述方式的电动动力转向装置中，也可以上述环形部件的线膨胀系数与上述环状支承体的线膨胀系数相互不同，在上述环形部件的上述外周设有锯齿。

根据上述方式的电动动力转向装置，由比环状支承体硬的材料构成的环形部件使其外周的锯齿以在环状支承体的内周部分地形成塑性变形部的方式，与环状支承体的内周压入嵌合。因此，即使由于温度变化，而在环形部件的外周与环状支承体的内周之间产生过盈量的变化，也能够通过锯齿嵌合区域吸收该过盈量的变化。由此，能够抑制在环形部件的外周与环状支承体的内周之间产生旋转方向的滑动。

在上述方式的电动动力转向装置中，也可以上述环形部件包含与上述环状支承体的轴向端面卡合的凸缘。

根据上述方式的电动动力转向装置，通过环形部件的凸缘与环状支承体的轴向端面卡合，能够防止在环形部件与环状支承体之间，产生轴向的滑动。

在上述方式的电动动力转向装置中，也可以作为上述环形部件，包括在轴向对置的一对环形部件，上述一对环形部件的环形部件主体包括相互在轴向对置的第一端部、和与上述第一端部相反的一侧的第二端部，上述凸缘从各上述环形部件主体的上述第二端部向径向外侧延伸并与上述环状支承体的对应的轴向端面卡合。

根据上述方式的电动动力转向装置，通过各环形部件的凸缘与环状支承体的对应的轴向端面卡合，能够防止在环形部件与环状支承体之间，产生轴向的滑动。

在上述方式的电动动力转向装置中，也可以在上述一对环形部件的上述第一端部之间，形成有缝隙空间。

如上述方式的电动动力转向装置那样，能够将一对环形部件外嵌压入轴时产生的削屑收纳在环形部件间的缝隙空间。若假设在环形部件间没有成为削屑的释放空间的缝隙，则削屑积存在环形部件间，相应地在环形部件的凸缘与环状支承体之间产生轴向的缝隙。这样一来，有可能产生不能够通过环形部件的凸缘防止环状支承体的轴向的滑动这样的情况。与此相对，在上述方式的电动动力转向装置中，通过在环形部件间设置成为削屑的释放空间的缝隙空间，能够抑制上述情况的产生。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚，其中，附图标记表示本发明的要素，其中：

图1是包含本发明的第一实施方式的电动动力转向装置的剖面的示意图。

图2A是电动动力转向装置的蜗杆减速机的主要部分的放大剖视图。

图2B是蜗轮的环状支承体与环形部件的压入嵌合部分的示意剖视图。

图3是本发明的第二实施方式的电动动力转向装置的蜗杆减速机的主要部分的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。

图1是表示本发明的第一实施方式的电动动力转向装置的概略结构的示意图。如图1所示，电动动力转向装置1具备基于驾驶员的方向盘2的操作使转舵轮3转舵的操纵转向机构4、和辅助驾驶员的转向操作的辅助机构5。

操纵转向机构4具备成为方向盘2的旋转轴的转向轴6。转向轴6包括与方向盘2的中心连结的转向管柱7、经由万向联轴节8与转向管柱7的一端(轴向下端)连结的中间轴9、以及经由万向联轴节10与中间轴9的一端(轴向下端)连结的小齿轮轴11。

转向管柱7具备与方向盘2连结的输入轴71、与中间轴9连结的输出轴72、以及在同轴上连结输入轴71以及输出轴72的扭杆73。

在小齿轮轴11的轴向下端设有小齿轮11a。操纵转向机构4具备形成了与小齿轮11a啮合的齿条12a的齿条轴12。通过小齿轮11a和齿条12a，形成作为运动转换机构的齿条小齿轮机构A。

若随着驾驶员的转向操作而转向轴6旋转，则该旋转运动经由齿条小齿轮机构A，转换为齿条轴12的轴向的往复直线运动。该齿条轴12的往复直线运动经由与齿条轴12的两端连结的转向横拉杆13传递到转舵轮3。由此，转舵轮3的转舵角变化，车辆的行进方向被变更。

辅助机构5具备对转向管柱7赋予辅助扭矩的电动马达14、将电动马达14的旋转传递到转向管柱7的蜗杆减速机15、以及控制电动马达14的动作的ECU(ElectronicControlUnit：电子控制单元)16。

电动马达14的旋转经由蜗杆减速机15传递到转向管柱7从而赋予转向轴6马达扭矩，辅助转向操作。

在电动动力转向装置1设有基于转向管柱7的输入轴71和输出轴72的相对旋转检测驾驶员的转向操作时赋予转向轴6的扭矩亦即操纵转向扭矩T的扭矩传感器17。在车辆设有检测车速V(车辆的行驶速度)的车速传感器18。

ECU16基于检测出的操纵转向扭矩T以及检测出的车速V，设定目标辅助力，并以从电动马达14赋予转向管柱7的辅助扭矩成为目标辅助扭矩的方式对供给至电动马达14的电流进行反馈控制。

在本实施方式中，虽然依照电动动力转向装置1为电动马达14赋予转向管柱7辅助力的、所谓的电动式的例子进行说明，但并不限定于此，本发明能够应用于电动马达赋予小齿轮轴辅助力的、所谓的小齿轮辅助方式的电动动力转向装置。

蜗杆减速机15具备被电动马达14旋转驱动的蜗杆轴20、与蜗杆轴20的外周的蜗杆20a啮合的蜗轮30、以及夹在转向管柱7的输出轴72与蜗轮30之间的环形部件40。

蜗轮30经由环形部件40，与转向管柱7的输出轴72连结。蜗轮30与转向管柱7一体旋转并且不能够相对地在轴向移动。

转向管柱7的一部分收纳于构成转向柱的一部分的壳体21并被支承。壳体21包括相互嵌合的第一壳体22和第二壳体23。

第一壳体22作为收纳扭矩传感器17的传感器壳体发挥作用。第二壳体23作为收纳蜗杆轴20以及蜗轮30的齿轮壳体发挥作用。

转向管柱7的输出轴72经由保持于第一壳体22的第一轴承24、和保持于第二壳体23的第二轴承25以能够旋转的方式被支承。第一轴承24以及第二轴承25例如是滚珠轴承。蜗轮30在输出轴72的轴向X上配置在第一轴承24与第二轴承25之间。

图2A是蜗杆减速机15的主要部分的放大剖视图。如图1以及图2A所示，蜗轮30具备具有齿31排列为环状的外周32a的树脂制的环状齿部32、和金属制的环状支承体33。环状支承体33例如在环状齿部32的树脂成形时***金属模内。

如图2A所示，环状支承体33包括支承环状齿部32的内周32b的外周33a、和输出轴72的外周72a被压入嵌合的内周33b。

转向管柱7的输出轴72例如为铁制，与此相对，环状支承体33由比形成输出轴72的金属材料，例如铁或者铁合金软的金属材料构成。

作为形成环状支承体33的金属材料，例如，能够例示铝、铝合金、镁、镁合金。另外，形成环状支承体33的金属材料的热膨胀系数与形成输出轴72的金属材料的热膨胀系数相互不同。具体而言，形成环状支承体33的金属材料的热膨胀系数比形成输出轴72的金属材料的热膨胀系数大。

环形部件40具备筒状的环形部件主体41、和从环形部件主体41的一端411向径向外侧延伸，并与环状支承体33的轴向端面33c卡合的凸缘42。凸缘42可以是环状，也可以形成在圆周方向的一部分。

环形部件40具备与环状支承体33的内周33b压入嵌合的外周40a(相当于环形部件主体41的外周)、和输出轴72的外周72a被压入嵌合的内周40b(相当于环形部件主体41的内周)。环形部件40由具有与输出轴72的硬度同等的硬度的金属材料，例如铁或者铁合金构成。

环形部件40的内周40b与输出轴72的外周72a构成在输入了超过限制扭矩的扭矩时在彼此之间产生滑动的扭矩限制器TL。

图2B是环形部件40与环状支承体33的压入嵌合部分的示意剖视图。如图2B所示，环形部件40的外周40a以在环状支承体33的内周33b部分地形成塑性变形部34的方式，与环状支承体33的内周33b压入嵌合。

具体而言，在环形部件40的外周40a设有锯齿43。锯齿43包括在环形部件40的外周40a的圆周方向分离的许多凸部43a。各凸部43a的顶部43b深入环状支承体33的内周33b，从而在支承体33的内周33b分别形成塑性变形部34。即，塑性变形部34以在环状支承体33的内周33b的圆周方向分离的方式，部分地设在环状支承体33的内周33b。

根据本实施方式，环形部件40的外周40a以在由比环形部件40软的材料构成的环状支承体33的内周33b部分地形成塑性变形部34的方式，与环状支承体33的内周33b压入嵌合。因此，在蜗杆减速机15的组装时，能够抑制将环形部件40压入环状支承体33时的发热胶着的产生，抑制蜗杆减速机15的组装不良的产生，进而抑制电动动力转向装置1的组装不良的产生。

即，假设，以在较软的材料的部件的嵌合面，在圆周方向的整个面形成塑性变形部的方式压入嵌合较硬的材料的部件的情况下，压入时，由于没有较软的材料的部件的表层的塑性流动的释放空间，所以存在产生发热胶着的可能。

与此相对，在本实施方式中，由于以在较软的材料的环状支承体33的内周33b的圆周方向的一部分的区域形成塑性变形部34的方式，压入嵌合较硬的材料的环形部件40，所以压入时，容易确保环状支承体33的内周33b的表层的塑性流动的释放空间，因此，能够抑制发热胶着的产生。

对于环形部件40而言，优选在压入输出轴72之前，被压入环状支承体33的内周。这是因为环形部件40的内径未被限制，所以压入时容易减径，能够进一步抑制发热胶着的产生。

由于输出轴72与环形部件40两者具有同等的硬度，所以使两者压入嵌合时不容易产生发热胶着。

具有同等的硬度的输出轴72与环形部件40的嵌合面构成扭矩限制器TL。即，输入了过大扭矩时，在输出轴72的外周72a与环形部件40的内周40b之间产生滑动，从而将传递扭矩限制在限制扭矩以下。由此，能够防止蜗轮30的齿31的损伤，维持操纵转向功能。

环形部件40的线膨胀系数与输出轴72的线膨胀系数同等。因此，即使温度变化，环形部件40与输出轴72之间的过盈量也不变化。环形部件40与输出轴72之间的滑动扭矩(相当于扭矩限制器TL的限制扭矩)不会变化，环形部件40与输出轴72之间的轴向X的滑动负载不会变化。

如图2B所示，由比环状支承体33硬的材料构成的环形部件40以使其外周40a的锯齿43在环状支承体33的内周33b部分地形成塑性变形部34的方式，与环状支承体33的内周33b嵌合。即使由于温度变化，而在环形部件40的外周40a与环状支承体33的内周33b之间产生过盈量的变化，也能够在锯齿嵌合区域吸收该过盈量的变化。由此，能够抑制在环形部件40的外周40a与环状支承体33的内周33b之间，产生旋转方向的滑动。

设于环形部件40的凸缘42通过与环状支承体33的轴向端面33c卡合，能够防止在环形部件40与环状支承体33之间，产生轴向X的滑动。

图3示出了本发明的第二实施方式。图3的第二实施方式与图2A的第一实施方式主要不同的地方如下述。即，如图3所示，作为夹在输出轴72的外周72a与蜗轮30的环状支承体33的内周33b之间的环形部件，设有在轴向X对置的一对环形部件50、60。

具体而言，各环形部件50、60具备相当于图2A的第一实施方式的环形部件主体41的环形部件主体51、61、和相当于图2A的第一实施方式的凸缘42的凸缘52、62。

各环形部件50、60的外周50a、60a(相当于环形部件主体51、61的外周)以在环状支承体33的内周33b部分地形成塑性变形部(虽然未图示，但相当于与图2B相同的构成)的方式压入嵌合。输出轴72的外周72a与各环形部件50、60的内周50b、60b(相当于环形部件主体51、61的内周)压入嵌合。

一对环形部件50、60的环形部件主体51、61包含作为相互在轴向X对置的对置端部的第一端部511、611、和作为与第一端部511、611相反的一侧的端部的第二端部512、612。

各环形部件50、60从环形部件主体51、61的第一端部511、611(对置端部)侧压入环状支承体33的内周33b。即，环形部件50被压入轴向一侧X1，环形部件60被压入轴向另一侧X2。

在一对环形部件50、60的环形部件主体51、61的第一端部511、611(对置端部)之间，设有缝隙空间CS。缝隙空间CS在输出轴72的外周72a、环状支承体33的内周33b、以及两环形部件50、60的环形部件主体51、61的第一端部511、611之间划分。

各凸缘52、62从对应的环形部件主体51、61的第二端部512、612分别向径向外侧延伸，并分别与环状支承体33的对应的轴向端面33c、33d卡合。

在图3的第二实施方式的构成要素中，对与图2A的第一实施方式的构成要素相同的构成要素附加有与图2A的第一实施方式的构成要素的参照符号相同的参照符号。

根据本第二实施方式，能够起到与第一实施方式相同的作用效果。并且，一对环形部件50、60彼此从轴向X的相反的一侧外嵌压入环状支承体33的内周33b。通过各环形部件50、60的凸缘52、62分别与环状支承体33的对应的轴向端面33c、33d卡合，能够防止各环形部件50、60与环状支承体33之间，产生轴向X的滑动。

另外，能够将在输出轴72外嵌压入一对环形部件50、60时产生的削屑收纳在环形部件50、60间的缝隙空间CS。若假设在环形部件50、60间没有成为削屑的释放空间的缝隙，则削屑积存在环形部件50、60间，相应地在环形部件50、60的凸缘52、62与环状支承体33之间产生轴向的缝隙。这样一来，存在产生不能够通过环形部件50、60的凸缘52、62防止环状支承体33的轴向的滑动这样的情况的问题。与此相对，在本发明中，通过在环形部件50、60间设置成为削屑的释放空间的缝隙空间CS，能够抑制上述情况的产生。

本发明并不限定于各上述实施方式，例如，为了在环状支承体的内周部分地形成塑性变形部，也可以代替在环形部件的外周设置锯齿，而在环形部件的外周，设置在圆周方向分离的多个凸部(未图示)。另外，也可以通过保持在环形部件的外周的轴向槽的楔(未图示)的压入，从而在环状支承体的内周部分地设置塑性变形部。

另外，也可以将本发明应用于将电动马达的驱动力传递到小齿轮轴的类型的电动动力转向装置。该情况下，小齿轮轴由与中间轴侧连结的输入轴、形成小齿轮的输出轴、以及在同轴上连结输入轴以及输出轴的扭杆构成。环形部件与该输出轴的外周压入嵌合，蜗轮的环状支承体的内周与该环形部件的外周压入嵌合。

Claims (7)

1.一种电动动力转向装置，其特征在于，具有：

轴，其传递操纵转向力；

操纵转向辅助用的电动马达；以及

蜗杆减速机，其将所述电动马达的旋转减速并传递到所述轴，

所述蜗杆减速机包括：

蜗杆轴，其被所述电动马达旋转驱动；

蜗轮，其具有具备齿被排列为环状的外周的环状齿部、和支承所述环状齿部的内周并由比所述轴软的材料构成的环状支承体；以及

环形部件，其具有外周和内周，且由具有与所述轴的硬度同等的硬度的材料构成，所述环形部件的所述外周以在所述环状支承体的内周部分地形成塑性变形部的方式被压入嵌合于所述环状支承体的内周，在所述环形部件的所述内周压入嵌合有所述轴的外周。

2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述环形部件的内周与所述轴的外周构成在被输入超过限制扭矩的扭矩时在彼此之间产生滑动的扭矩限制器。

3.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述环形部件的线膨胀系数与所述轴的线膨胀系数相同。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述环形部件的线膨胀系数与所述环状支承体的线膨胀系数相互不同，

在所述环形部件的所述外周设有锯齿。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述环形部件包括环形部件主体、和从所述环形部件主体向径向外侧延伸并与所述环状支承体的轴向端面卡合的凸缘。

6.根据权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于，

作为所述环形部件，包括在轴向对置的一对环形部件，

所述一对环形部件的环形部件主体包括在轴向相互对置的第一端部、和与所述第一端部相反的一侧的第二端部，

所述凸缘从各所述环形部件主体的所述第二端部向径向外侧延伸并与所述环状支承体的对应的轴向端面卡合。

7.根据权利要求6所述的电动动力转向装置，其特征在于，在所述一对环形部件的所述第一端部之间形成有缝隙空间。