CN105711639A - 电动转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动转向装置，其包括设置在彼此相向的壳体(21)的表面和蜗轮(42)的表面中的至少一者上的限制部。限制部构造成在动力辅助致动器的输出轴(16)与蜗轮(42)的在该输出轴(16)的轴向方向上的固定被解除并且蜗轮(42)沿该轴向方向移动时限制蜗轮(42)的运动，以保持蜗杆与蜗轮(42)之间的允许蜗杆与蜗轮(42)之间的扭矩传递的啮合关系。

Description

电动转向装置

技术领域

本发明涉及一种电动转向装置。

背景技术

将参照图5对能够倾斜的常规电动式的电动转向装置(其在下文中被称为“EPS”)进行描述。EPS包括转向管柱100以及以可旋转的方式***到转向管柱100中的转向轴102，并且转向管柱100的前部部分一体地连接有壳体104。

壳体104具有轴向孔106，在轴向孔106中经由轴承110、112和114以可旋转的方式支承有输出轴108，输出轴108构成转向轴102的一部分。蜗轮116例如通过键连接附接至并压配合至输出轴108以使得蜗轮116不能够相对于输出轴108旋转，并且蜗轮116与蜗杆118啮合，蜗杆118连接至马达(未示出)的输出轴。轴承110、112和114通过压配合附接至轴向孔106。

因此，当驾驶员操作连接至转向轴102的方向盘(未示出)时所产生的转向力经由转向轴102传递至输出轴108并随后经由例如齿条小齿轮式转向装置传递至转向轮(未示出)。另外，马达的旋转力经由蜗杆118和蜗轮116传递至输出轴108。因此，通过适当地控制马达的旋转力和旋转方向，能够向输出轴108提供适当的转向辅助扭矩以实现动力辅助。

已知一种在例如日本专利申请公报No.2014-156177(JP2014-156177A)中描述的具有上述结构的电动转向装置。

当转向轮(轮胎)在车辆行驶时猛地上升至路缘等上时，马达和方向盘接收到来自转向轮的过大的反向输入并且以高速旋转。当过大的反向输入如上所述被施加时，通过压配合连接至输出轴的蜗轮可能从输出轴松脱并沿输出轴的轴向方向移动。当蜗轮和蜗杆由于蜗轮的运动而彼此脱开接合时，存在电动转向装置变得不能够提供动力辅助的可能性。

发明内容

本发明提供了一种电动转向装置，该电动转向装置即使在蜗轮与输出轴的固定被解除时也不会变得不能够提供动力辅助。

提供了一种根据本发明的一方面的电动转向装置，该电动转向装置包括动力辅助致动器和限制部，其中，动力辅助致动器包括马达和蜗杆减速器。蜗杆减速器包括蜗杆、蜗轮和壳体，其中，蜗杆连接至马达的驱动轴，蜗轮与蜗杆啮合并且附接至动力辅助致动器的输出轴以使得蜗轮不能够相对于该输出轴旋转，壳体容置蜗轮。该电动转向装置构造成经由输出轴提供动力辅助。限制部设置在彼此相向的壳体的表面和蜗轮的表面中的至少一者上。限制部构造成在蜗轮与输出轴的在输出轴的轴向方向上的固定被解除并且蜗轮沿该轴向方向移动时限制蜗轮的运动，以保持蜗杆与蜗轮之间的允许蜗杆与蜗轮之间的扭矩传递的啮合关系。

本发明的一方面涉及一种电动转向装置，该电动转向装置包括动力辅助致动器，该动力辅助致动器包括马达和蜗杆减速器。蜗杆减速器包括蜗杆、蜗轮和壳体，其中，蜗杆连接至马达的驱动轴，蜗轮与蜗杆啮合并且附接至动力辅助致动器的输出轴以使得蜗轮不能够相对于该输出轴旋转，壳体容置蜗轮。该电动转向装置构造成经由输出轴提供动力辅助。该电动转向装置包括限制部，该限制部设置在彼此相向的壳体的表面和蜗轮的表面中的至少一者上。限制部构造成在蜗轮与输出轴的在输出轴的轴向方向上的固定被解除并且蜗轮沿该轴向方向移动时限制蜗轮的运动，以保持蜗杆与蜗轮之间的允许蜗杆与蜗轮之间的扭矩传递的啮合关系。

可以在壳体中设置轴承，并且该轴承可以支承输出轴以使得输出轴是能够旋转的；并且限制部可以至少设置在壳体的面向蜗轮的一个轴向侧表面的内表面上，并且限制部可以定位成比该轴承更靠近所述一个轴向侧表面。

限制部可以是从蜗轮的至少一个轴向侧表面朝向壳体的内表面突出的突出部。

根据本发明的以上提到的方面，限制部限制蜗轮沿输出轴的轴向方向的运动，以保持蜗杆与蜗轮之间的允许蜗杆与蜗轮之间的扭矩传递的啮合关系。因此，即使当蜗轮与输出轴的固定被解除时，电动转向装置也不会变得不能够提供动力辅助。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点、技术上的和工业上的意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1为根据一个实施方式的电动转向装置的转向管柱及转向管柱附近区域的截面图；

图2为电动转向装置的减速器中的蜗轮及蜗轮的附近区域的截面图；

图3为间隙G1、G2和G3的说明性视图；

图4为根据另一实施方式的电动转向装置的减速器中的蜗轮及蜗轮的附近区域的截面图；以及

图5为相关技术中的电动转向装置的减速器的蜗轮及蜗轮的附近区域的截面图。

具体实施方式

将参照图1至图3对根据本发明的实施方式的电动转向装置(在下文中将其称为“EPS”)1进行描述。如图1中所示，EPS1包括作为其输入侧端部的具有柱轴3的转向轴2，转向轴2经由轴承4以可旋转的方式容置在转向管柱6中。转向轴2的一个端部(图1中的右端部)固定有方向盘(未示出)。转向轴2的另一端部(图1中的左端部)经由万向节连接至中间轴(未示出)，并且由转向轴2的转向操作产生的旋转和转向扭矩被传递至诸如转向器(齿条与小齿轮机构)之类的转向机构(未示出)，该转向机构使转向轮的转向角度改变。

柱轴3包括中空的上轴8和下轴9，其中，方向盘固定至上轴8以构成柱轴3的转向侧端部，下轴9经花键配合至上轴8以允许上轴8沿轴向方向的滑动运动。转向管柱6包括外管11和内管12，其中，外管11容置上轴8并且经由轴承4支承上轴8，内管12容置下轴9。内管12***到外管11中，并且外管11设置成能够沿轴向方向相对于内管12滑动。

EPS1构造为柱型EPS。该实施方式的柱轴3是通过将动力辅助致动器15的输出轴16连接至下轴9的与如上所述的连接至上轴8的端部不同的另一端部而形成的。

外管11的前端部附接并固定有壳体21。壳体21包括传感器容置壳体部22和机构容置壳体部24，其中，传感器容置壳体部22附接至内管12，机构容置壳体部24附接并固定至传感器容置壳体部22。

传感器容置壳体部22具有圆筒形的管部26和直径增大部28，其中，圆筒形的管部26具有固定地配合在内管12的端部中的一个端部，直径增大部28形成为在管部26的另一端部处具有增大的直径。机构容置壳体部24是容置动力辅助致动器15的壳体，动力辅助致动器15向转向轴2提供转向辅助力。如图2中所示，机构容置壳体部24包括带底的圆筒形的蜗轮容置部25，该蜗轮容置部25包括底壁25a以及从底壁25a的周向部分延伸的周壁25b。机构容置壳体部24支承马达(未示出)和控制器(未示出)，其中，马达作为用于动力辅助致动器15的驱动源，控制器控制马达。

直径增大部28形成为具有包括底壁28a以及从底壁28a延伸的周壁28b的圆筒形形状。周壁28b形成为具有小于蜗轮容置部25的周壁25b的高度的高度，并且周壁25b的远端部配合至周壁28b的外周。

如图1和图2中所示，下轴9在壳体21侧的端部处包括中空的花键配合部9a。花键配合部9a中***并连接有连接构件30以使得连接构件30不能够相对于花键配合部9a旋转，并且扭杆32的***穿过连接构件30的一个端部固定至花键配合部9a。扭杆32的另一端部连接至输出轴16使得扭杆32的所述另一端部不能够相对于输出轴16旋转。

如图2中所示，连接构件30由传感器容置壳体部22经由设置在管部26的内周上的轴承34支承。扭杆32根据来自方向盘(未示出)的由驾驶员提供的转向扭矩而扭转，并且扭杆32的扭转量由扭矩传感器36检测，如图2中所示，扭矩传感器36设置成围绕连接构件30。

扭矩传感器36由磁体38和磁性传感器(HallIC)40构成，其中，磁体38固定至连接构件30的外周，磁性传感器40定位于管部26的内周上的面向磁体38的位置处，以检测磁体38的磁通量的变化。扭矩传感器36通过检测连接构件30与输出轴16之间的扭转角度、即扭杆32的扭转——例如使用磁性传感器40检测磁通量的变化——来检测经由转向轴2(柱轴3)传递的转向扭矩。来自扭矩传感器36的输出信号被输出至控制器(未示出)，并且控制器将根据转向扭矩向马达(未示出)供应马达电流。

如图2中所示，输出轴16由壳体21经由轴承44和轴承46以可旋转的方式支承，其中，轴承44设置在蜗轮容置部25的底壁25a上，轴承46设置在直径增大部28的底壁28a上。轴承44从内侧压配合到具有阶梯部25d的安装孔25c中直到轴承44与阶梯部25d接合为止，安装孔25c设置于在底壁25a中向内凸起的凸部25f中，并且C形卡环25e配装在安装孔25c的内表面中的周向槽中。由此，防止轴承44沿输出轴16的轴向方向掉落。

直径增大部28的底壁28a具有凸部28d，并且轴承46从内侧压配合到设置于该凸部28d中的安装孔28c中。安装孔28c的与扭矩传感器36侧连通的孔的直径小于轴承46的外圈的外径。

在输出轴16的与蜗轮容置部25对应的一部分处形成有凸起部16a，凸起部16a的直径大于轴承44和46的内圈的内径。如图3中所示，凸起部16a的面向轴承44的端部接触轴承44的内圈，并且凸起部16a的面向轴承46的端部接触轴承46的内圈。

如图1至图3中所示，蜗轮42通过诸如键连接之类的固定部附接至输出轴16的凸起部16a，使得蜗轮42不能够相对于凸起部16a旋转。所述固定部是包括压配合的概念。蜗轮42通过诸如键连接之类的固定部固定至凸起部16a，除非输入过大的外力。

马达包括附接有蜗杆(未示出)的驱动轴，并且蜗杆与蜗轮42啮合。蜗杆和蜗轮42构成蜗杆减速器。动力辅助致动器15由马达和蜗杆减速器构成。

如图3中所示，直径增大部28的凸部28d与蜗轮42之间的间隙G2设定成小于蜗轮42与轴承46之间的间隙G1。如图2和图3中所示，在输出轴16延伸所穿过的蜗轮42的一部分处形成有具有较大轴向厚度的厚部42a。厚部42a的远端部以及轴承44侧的卡环25e设定并设置成在厚部42a的远端部与卡环25e之间具有间隙G3。

间隙G2和G3提供了下述空隙：在已经通过诸如键连接之类的固定部在轴向方向上彼此固定的蜗轮42和输出轴16从彼此松脱的情况下(即，在蜗轮42与输出轴16通过诸如键连接之类的固定部在轴向方向上的固定被解除的情况下)，允许蜗轮42在凸起部16a上沿轴向方向在该空隙中移动。换句话说，当蜗轮42在图3中朝向轴承44移动时，间隙G3提供了厚部42a能够移动直到厚部42a接触卡环25e为止的空隙。当蜗轮42朝向轴承46移动时，间隙G2提供了蜗轮42能够移动直到蜗轮42的面向轴承46的侧表面接触凸部28d为止的空隙。

间隙G2和G3在轴向方向上的长度设定成使得蜗杆和蜗轮42保持允许蜗杆与蜗轮42之间的扭矩传递的啮合关系，即使当蜗轮42移动间隙G2或间隙G3的长度时亦是如此。在此，凸部28d和卡环25e相当于限制部。尽管间隙G2和G3在轴向方向上的长度取决于蜗杆和蜗轮的尺寸和形状，但在本实施方式中，间隙G2和G3在轴向方向上的长度中的每个长度均为约1mm。该数值为示例，并且所述长度中的每个长度不局限于该数值。

在动力辅助致动器15中，马达(未示出)的旋转速度是使用由蜗轮42和蜗杆(未示出)构成的减速器来减小的，并且该旋转被传递至动力辅助致动器15的输出轴16。因此，动力辅助致动器15能够向转向***提供动力辅助。

(实施方式的效果)将对如上所述构造的EPS1的效果进行描述。当转向轮(轮胎)在车辆行驶时猛地上升至路缘等上时，马达和方向盘(未示出)接收来自转向轮的过大的反向输入并且以高速旋转。当过大的反向输入(换句话说，外力)如上所述被施加时，连接至输出轴16的蜗轮42可能从输出轴16松脱并且可能沿输出轴16的轴向方向移动。

在这种情况下，当蜗轮42在图3中向左(沿轴向方向)移动时，在厚部42a于蜗轮42移动了间隙G3的长度之后接触卡环25e时，蜗轮42的运动被限制。因此，即使蜗轮42移动，蜗杆和蜗轮42仍保持允许蜗杆与蜗轮42之间的扭矩传递的啮合关系(换句话说，蜗杆和蜗轮42保持在蜗杆和蜗轮42彼此啮合的状态下，从而允许在蜗杆与蜗轮42之间传递扭矩)。

当蜗轮42在图3中向右(沿轴向方向)移动时，在蜗轮42的面向轴承46的侧表面于蜗轮移动了间隙G2的长度之后接触凸部28d时，蜗轮42的运动被限制。因此，即使蜗轮42移动，蜗杆和蜗轮42仍保持允许蜗杆与蜗轮42之间的扭矩传递的啮合关系。

因此，可以防止下述情形的发生：由于蜗轮42与蜗杆彼此脱开接合而不能提供动力辅助。因此，存在下述优点：即使在蜗轮42相对于输出轴16沿轴向方向移动并且因此蜗轮42未在轴向方向上固定至输出轴16的情况下，车辆仍能够转向。因此，车辆能够在紧急情况下转向。

该实施方式具有以下特征。(1)该实施方式的EPS1包括凸部28d和卡环25e(限制部)，凸部28d和卡环25e在蜗轮42沿输出轴16的轴向方向移动时限制蜗轮42的运动，以保持蜗杆与蜗轮42之间的允许蜗杆与蜗轮42之间的扭矩传递的啮合关系。

因此，当蜗轮42沿输出轴16的轴向方向移动时，凸部28d和卡环25e(限制部)限制蜗轮42沿输出轴16的轴向方向的运动，以保持蜗杆与蜗轮42之间的允许蜗杆与蜗轮42之间的扭矩传递的啮合关系。因此，即使当已经通过压配合而固定的蜗轮42和输出轴16从彼此松脱时(即，即使当蜗轮42与输出轴16的通过压配合的固定被解除时)，EPS1仍不会变得不能够提供动力辅助。

(2)在该实施方式的EPS1中，轴承46设置在壳体21中，轴承46支承输出轴16以使得输出轴16是能够旋转的。另外，底壁28a的凸部28d(限制部)设置在壳体21的面向蜗轮42的一个轴向侧表面(即，轴向方向上的一个侧表面)的内表面中，并且凸部28d定位成比轴承46更靠近蜗轮42的所述一个轴向侧表面。换句话说，凸部28d朝向蜗轮42的所述一个轴向侧表面突出。

因此，在该实施方式中，当蜗轮42朝向轴承46移动时，蜗轮42沿输出轴16的轴向方向的运动被限制，以保持蜗杆与蜗轮42之间的允许蜗杆与蜗轮42之间的扭矩传递的啮合关系。

即使当已经通过压配合而彼此固定的蜗轮42和输出轴16从彼此松脱时(即，即使在蜗轮42与输出轴16通过压配合的固定被解除的情况下)，当蜗轮42朝向轴承46移动时，EPS1仍不会变得不能够提供动力辅助。

本发明不局限于本实施方式并且可以进行修改如下。尽管凸部28d是本实施方式中的限制部，但是限制部不局限于凸部28d。代替减小凸部28d的高度，可以将距底壁28a的高度大于凸部28d的距底壁28a的高度的突出部形成为限制部。在这种情况下，该突出部和蜗轮42形成为在该突出部与蜗轮42之间具有间隙G2。突出部的形状和突出部的数目不受限制。例如，突出部可以形成为围绕凸部28d的圆筒形形状，或者可以围绕凸部28d以预定的规则间距或不规则间距设置多个突出部。

当突出部形成为围绕凸部28d的圆筒形形状时，优选的是，突出部的整个端面是齐平的。替代将突出部设置在底壁28a上，可以如图4中所示将作为限制部的突出部42b设置在蜗轮42上，并且在突出部42b与底壁28a之间具有间隙G2。替代性地，可以将能够彼此接触的突出部分别设置在蜗轮42和底壁28上作为限制部。

突出部42b的形状和突出部42b的数目不受限制。例如，突出部42b可以形成为围绕凸部28d的圆筒形形状(参照图4)，或者可以围绕凸部28d以预定的规则间距或不规则间距设置多个突出部42b。

设置在蜗轮42上的突出部可以设置在面向底壁25a的侧表面上，而不是设置成面向底壁28a。替代性地，可以在面向底壁28a的侧表面上设置突出部42b，并且在蜗轮42的面向底壁25a的侧表面上设置另一突出部。

在任何情况下，都在底壁25a与设置在蜗轮42的面向底壁25a的侧表面上的突出部之间设置有间隙G3。另外，在这种情况下，在厚部42a与卡环25e之间设置有大于间隙G3的间隙。

在该实施方式中，底壁28a的凸部28d设置在传感器容置壳体部22(壳体21)的面向蜗轮42的一个轴向侧表面的内表面上，并且凸部28d定位成比轴承46更靠近蜗轮42的所述一个轴向侧表面。

除该构型之外，在轴承44的面向蜗轮42的另一轴向侧表面(即，蜗轮42在轴向方向上的另一侧表面)的一侧，底壁25a的凸部25f可以定位成比轴承44更靠近蜗轮42的所述另一轴向侧表面，并且可以在凸部25f与蜗轮42的所述另一轴向侧表面之间设置间隙G3。在这种情况下，在厚部42a与卡环25e之间设置有大于间隙G3的间隙。

在该实施方式中，如在轴承44的情况下那样，可以使用卡环来防止轴承46从安装孔28c脱出。尽管本发明在该实施方式中实施为柱型电动转向装置(EPS)，但本发明也可以实施为例如小齿轮辅助型EPS或双小齿轮辅助型EPS。

Claims (4)

1.一种电动转向装置，包括动力辅助致动器，所述动力辅助致动器包括马达和蜗杆减速器，

所述蜗杆减速器包括蜗杆、蜗轮(42)和壳体(21)，其中，所述蜗杆连接至所述马达的驱动轴，所述蜗轮(42)与所述蜗杆啮合并且附接至所述动力辅助致动器的输出轴(16)，使得所述蜗轮(42)不能相对于所述输出轴(16)旋转，所述壳体(21)容置所述蜗轮(42)，所述电动转向装置构造成经由所述输出轴(16)来提供动力辅助，以及

所述电动转向装置的特征在于包括：

限制部，所述限制部设置在彼此相向的所述壳体(21)的表面和所述蜗轮(42)的表面中的至少一者上，其中，所述限制部构造成在所述蜗轮(42)与所述输出轴(16)的在所述输出轴(16)的轴向方向上的固定被解除并且所述蜗轮(42)沿所述轴向方向移动时限制所述蜗轮(42)的运动，以保持所述蜗杆与所述蜗轮(42)之间的允许所述蜗杆与所述蜗轮(42)之间的扭矩传递的啮合关系。

2.根据权利要求1所述的电动转向装置，其中：

在所述壳体(21)中设置有轴承，并且所述轴承支承所述输出轴(16)，使得所述输出轴(16)是能够旋转的；以及

所述限制部至少设置在所述壳体(21)的面向所述蜗轮(42)的一个轴向侧表面的内表面上，并且所述限制部定位成比所述轴承更靠近所述一个轴向侧表面。

3.根据权利要求2所述的电动转向装置，其中，所述限制部是朝向所述蜗轮(42)的所述一个轴向侧表面突出的凸部(28d)。

4.根据权利要求1所述的电动转向装置，其中，所述限制部是从所述蜗轮(42)的至少一个轴向侧表面朝向所述壳体(21)的内表面突出的突出部。