CN203844830U - 电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供向汽车的安装性优良且能防止轴承的外圈和壳体之间产生振动和异响的电动动力转向装置，具备嵌合于上壳体（5a）的第一轴承（4b）；经第一轴承（4b）可旋转地支承于上壳体（5a）的输入轴（14）；嵌合于下壳体（5b）且相对第一轴承4b在轴向分离的第二轴承（6）及第三轴承（7）；输出轴（13），其经第二以及第三轴承与输入轴同轴连结；包括蜗杆（21）和蜗轮（22）的蜗轮减速器（9），其减速电动马达（2）的旋转并向输出轴传递辅助力。在电力转向装置中蜗杆（21）相对于蜗轮（22）以斜交的状态啮合，且第二轴承（6）被间隙嵌合于下壳体（5b），第三轴承（7）是四点接触轴承且被压入嵌合于下壳体（5b）。

Description

电动动力转向装置

技术领域

本实用新型涉及具备蜗轮减速器的电动动力转向装置。

背景技术

近年来，汽车上搭载有如下的电动动力转向装置，通过将电动马达的旋转经减速机构减速并向操舵机构传递来辅助操舵。

该电动动力转向装置具备：转向轴，其连结作为操舵部件的方向盘，根据所述方向盘的操作来转舵汽车的车轮；电动马达，其根据方向盘的操作来向转向轴传动操舵辅助用的旋转力；用于将电动马达的操舵辅助力向转向轴传递的作为减速机构的蜗轮减速器；支承转向轴以及电动马达的壳体。

转向轴具备：在其上端部连结有方向盘的输入轴；以及与该输入轴的下端部经扭杆同轴地连结的输出轴。并构成为在该输出轴经万向联轴器连动连结有例如齿条齿轮式的操舵装置，从而使连接于该操舵装置的左右车轮转舵。

输入轴被以间隙嵌合于壳体内的方式被支承的第一轴承支承为能够旋转，输出轴的一端被以间隙嵌合于壳体内的方式被支承的第二轴承支承为能够旋转，输出轴的另一端被以压入嵌合于壳体的第三轴承支承为能够旋转。此外蜗轮减速器构成为包括：与电动马达的旋转轴直接连结的蜗杆；以及蜗轮，其被压入固定于输出轴上夹持于第二轴承以及第三轴承之间的位置。

图5是蜗杆的侧视图，图6是蜗轮的侧视图。图5中，在金属制的蜗杆110的外周形成有从外表面111突出设置的螺纹面112。图6中，在树脂制的蜗轮120的表面，以导程角θ形成与蜗杆110的螺纹面112啮合的蜗轮齿121。作为电动动力转向装置的减速机构使用的蜗轮减速器，是以蜗杆110的轴线和蜗轮120的轴线以彼此不相交的状态成为直角的方式配置的正交型。正交型的情况下，电动马达相对于输出轴向上突出，而在这个方向上有汽车的仪表盘存在，因此电动动力转向装置不与仪表盘干涉地向汽车安装的性能成为课题。

此外，电动动力转向装置的蜗轮减速器是不自锁的可能进行反向动作的结构，因此蜗杆110的导程角和蜗轮120的导程角θ会变大。因此，当施加电动马达的操舵辅助力时，在蜗轮上轴向的力通常作为分力作用于所啮合的蜗轮齿121。进而，支承蜗轮的输出轴上产生轴向的力，有时在壳体和第二轴承的外圈之间会产生大的振动同时产生异响。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供向汽车的安装性优良的电动动力转向装置，且该电动动力转向装置，利用产生于输出轴的轴向的力能够抑制第二轴承的外圈和壳体之间的振动并防止异响的产生。

为了达成上述目的，技术方案1所述的技术方案的主旨在于，具备：壳体；嵌合于所述壳体的第一轴承；输入轴，其经所述第一轴承能够旋转地支承于所述壳体；嵌合于所述壳体，且相对于所述第一轴承在轴向分离的第二轴承以及第三轴承；输出轴，其经所述第二轴承以及第三轴承能够旋转地支承于所述壳体，并与所述输入轴同轴地连结；扭矩传感器，其根据所述输入轴以及所述输出轴的相对旋转来检测扭矩；电动马达，其固定于所述壳体，并被施加与所述扭矩传感器的输出相应的电流；以及蜗轮减速器，其对所述电动马达的旋转进行减速，并向所述输出轴传递辅助力，所述蜗轮减速器构成为包括：与所述电动马达连动地连结的蜗杆；以及与所述蜗杆啮合且在所述第二轴承以及所述第三轴承之间安装于所述输出轴的蜗轮，所述电动动力转向装置的特征在于，所述蜗杆以相对于所述蜗轮斜交叉的状态啮合于所述蜗轮，所述第二轴承间隙嵌合于所述壳体，所述第三轴承压入嵌合于所述壳体，所述第三轴承是四点接触轴承。

根据上述构成，利用蜗杆以及蜗轮以2个轴线斜交叉的状态啮合的结构，能够抑制电动马达相对于输出轴的高度，能够以电动马达不干涉汽车的方式，来提高电动动力转向装置向汽车的安装性。此外，由于支承蜗轮以及输出轴的第三轴承是四点接触轴承，能够防止输出轴的轴向移动，因此能够抑制第二轴承的外圈和壳体的振动并防止异响的产生。

进而，技术方案2所述的技术方案的主旨在于，所述蜗轮的导程角是0度，在所述蜗杆相对于所述蜗轮斜交叉的状态下，所述蜗杆的导程角比所述蜗轮的导程角大。

因此，能够防止支承蜗轮的输出轴的轴向的力的产生，从而能够更有效地抑制第二轴承的外圈和壳体之间的振动并进一步防止异响的产生。

根据本实用新型，能够提供一种向汽车的安装性优良的电动动力转向装置，且该电动动力转向装置能够抑制第二轴承的外圈与壳体之间的振动并防止异响的产生。

附图说明

图1是本实用新型的一实施方式所涉及的电动动力转向装置的剖视图。

图2是示出本实用新型的一实施方式所涉及的电动动力转向装置的蜗轮减速器的图1的Y-Y线剖视图。

图3是示出将本实用新型的一实施方式所涉及的蜗轮减速器的蜗杆和蜗轮组装后的状态的俯视图。

图4是示意性示出具备本实用新型的一实施方式所涉及的电动动力转向装置的汽车的一部剖视图。

图5是现有的蜗轮减速器的蜗杆的侧视图。

图6是现有的蜗轮减速器的蜗轮的侧视图。附图标记说明

1电动动力转向装置、2电动马达、3转向管、4b第一轴承（滚针轴承）、5a上壳体、5b下壳体、6第二轴承（滚动轴承）、7第三轴承（四点接触轴承）、9蜗轮减速器（减速机构）、11转向轴、11a上侧转向轴、11b下侧转向轴、13输出轴、14输入轴、20扭矩传感器、21蜗杆、22蜗轮、22a（电动马达的）旋转轴、30操舵装置、34车轮

具体实施方式

以下基于附图对本实用新型的一实施方式进行详细说明。图1是本实用新型的一实施方式所涉及的电动动力转向装置的剖视图。图2是示出本实用新型的一实施方式所涉及的电动动力转向装置的蜗轮减速器9的剖视图。

如图1所示，电动动力转向装置具备：转向轴11，其一端连结有作为操舵部件的方向盘B；转向管3，其将转向轴11支承为能够旋转；一端与转向轴11连结的输入轴14；旋转连结于输入轴14的输出轴13；检测输入轴14以及输出轴13之间的扭矩的扭矩传感器20；支承扭矩传感器20的上壳体5a；基于扭矩传感器20的信号向转向轴11传递操舵辅助用的旋转力的电动马达2；支承电动马达2的下壳体5b；以及将电动马达2的旋转减速的蜗杆减速器9。电动动力转向装置利用该输出轴13，经由万向联轴器31a、中间轴31以及万向联轴器31a旋转连结于例如齿条齿轮式操舵装置30。

通过操作方向盘B使转向轴11旋转。该转向轴11的旋转经由齿条齿轮式操舵装置30转换为向车身向左右方向的直线往复运动。由此，实现车轮34的转舵。此外，作用于操舵部件B的操舵扭矩，基于输入轴14以及输出轴13之间的相对旋转位移量，被设置于转向轴11附近的扭矩传感器20检测。扭矩传感器20检测出的扭矩值传给ECU（Electronic Control Unit:电子控制单元）16。ECU16基于扭矩值和从未图示的车速传感器给出的车速等，经由驱动电路40来驱动控制操舵辅助用的电动马达2。

通过ECU16的控制，电动马达2产生的驱动力被蜗轮减速器9减速，并向连结于转向轴11的输出轴13（换言之，方向盘B）传递。传递到输出轴13的力被向齿条齿轮式操舵装置30传递。由此操舵被辅助。这样电动马达2产生用于操舵方向盘B的驱动力。

转向轴11具备：上侧转向轴11a，其连结方向盘B，并被轴承4a支承于转向管3内；以及下侧转向轴11b，其相对于该上侧转向轴11a可相对移动地花键嵌合于该上侧转向轴11a。

输入轴14在下侧转向轴11b的下端部，与扭杆12一起被定位销16连结，输入轴14的上端部在上壳体5a内被第一轴承4b支承为能够旋转。

输出轴13构成为上端部内嵌有输入轴14的下端部而下端部内嵌有扭杆12的筒形，且通过定位销16连结扭杆12的下端部。此外，输出轴13经由配置于蜗轮22的两侧的第二轴承6、第三轴承7被能够旋转地支承于下壳体5b内。第二轴承6以间隙嵌合的方式安装于上壳体5a。第三轴承7使用四点接触轴承，以压入嵌合的方式安装于下壳体5b。通过使支承蜗轮22以及输出轴13的第三轴承7为4点接触轴承，能够同时防止输出轴13的推力方向以及径向方向的移动。

壳体5例如由铝合金构成，构成为包括彼此嵌合的上壳体5a和下壳体5b。具体而言，下壳体5b为筒状，其上端的环状边缘部嵌合于上壳体5a的下端外周的环状阶梯部。下壳体5b中收纳有作为减速机构的蜗杆21以及蜗轮22，上壳体5a中收纳有扭矩传感器20。

扭矩传感器20利用与因操作方向盘B所产生的扭杆12的扭转相对应的输入轴14以及输出轴13的相对旋转位移量来检测施加于方向盘B的操舵扭矩。构成扭矩传感器20的一部的标靶20a被外嵌固定于输入轴14。此外，与标靶20a对置的标靶20b外嵌固定于输出轴13的上端部。根据扭矩传感器20检测出的扭矩等驱动控制电动马达2。

蜗轮减速器9具有：与电动马达2的驱动轴2a连结的作为驱动齿轮的蜗杆21；以及与该蜗杆21啮合的作为从动齿轮的蜗轮22。蜗杆21经由蜗轮22与输出轴13连接。

如图2所示，蜗杆21由中央部具有齿部21a、两端具有轴部21b、21c的金属制的轴部件构成，一侧的轴部21b通过轴接头23旋转连结于驱动轴2a，此外，两侧的轴部21b、21c经轴承24、25被支承于第二收纳部3d内。

蜗轮22在外周部具有齿且在中心部具有嵌合孔，并外嵌固定于输出轴13的轴向中间。

接下来，参照图3对本实用新型的一实施方式所涉及的蜗轮减速器9进行详细说明。图3是示出将本实施方式所涉及的蜗轮减速器9的蜗杆21和蜗轮22组装后的状态的俯视图。

金属制的蜗杆21的外周形成有从外表面突出设置的齿18。树脂制的蜗轮22的周面上形成有与蜗杆21的齿18啮合的蜗轮22的齿17。本实施方式的蜗轮减速器9中，在蜗轮22的导程角β为0度，比蜗杆21的导程角更小，且彼此的轴线以角度α斜交叉的状态下，组装蜗杆21和蜗轮22。

相对于蜗杆21的导程角，蜗轮22的导程角β为0度。因此，针对蜗杆21的齿18与蜗轮22的齿17啮合这点，蜗轮22的推力方向（轴向）的分力变小。因此，构成为在支承蜗轮22的输出轴13几乎不产生轴向的力的结构。

以下，参照附图对本实用新型的一实施方式的电动动力转向装置向汽车的安装进行具体的说明。图4是示意地示出具备本实用新型的一实施方式所涉及的电动动力转向装置1的汽车C1的一部剖视图。

汽车C1具有被车身29划分形成的车内空间，该车内空间被隔板28分为发动机室S2和车室S1。发动机室S2配置于汽车C1的前部并收纳发动机等。车室S1被仪表面板26划分为作为司机等乘坐的空间的驾驶室S3和仪表面板室S4。仪表面板室S4内设有沿车宽方向的仪表板加强件27。仪表板加强件27为例如圆形管状的加强部件，在与车宽方向的两端与汽车C1的车身29结合。

电动动力转向装置1的转向轴11、转向管3以及壳体5，贯穿于设置在仪表面板26的开口部26a，且一部分向比仪表面板26靠汽车C1后侧突出。转向轴11的后端部连结有用于操舵汽车C1的方向盘B。

转向管3以及壳体5支承于仪表板加强件27。具体而言，支承于仪表板加强件27的上固定部件8与转向管3螺栓紧固。支承于仪表板加固件27的下固定部件10与壳体5螺栓紧固。

转向管3以及壳体5配置为相对于铅垂方向倾斜的状态，从汽车C1的后方向前方（从图4的右侧向左侧）朝下方延伸。此外，操舵辅助用电动马达2朝上方（从图4的下侧向上侧）配置于壳体5的周围。

中间轴31贯通隔板28到达发动机室S2，在发动机室S2内与操舵装置30连结。操舵装置30的两端部经转向节臂（未图示）与车轮34连结。

根据以上构成，能够获得如下效果，利用蜗轮减速器9的蜗杆21以及蜗轮22以各自的轴线彼此斜交叉的状态啮合的结构，能够使电动马达2相对铅垂轴线朝汽车C1的前方大幅度倾斜，从而抑制电动马达2相对输出轴13的高度。电动马达2能够简单地安装为不与仪表面板室S4内的仪表板加强件27以及仪表面板26干涉，从而能够提高电动动力转向装置1向汽车C1的安装性。进而能够抑制电动马达2相对于输出轴13的高度，由此与仪表面板26之间的距离变大，能够降低仪表面板26在车室S1内的高度，能够扩大驾驶室S3的空间。

此外，对于本实用新型的一实施方式所涉及的蜗轮减速器9，通过使支承电动动力转向装置1的蜗轮22以及输出轴13的轴承6为四点接触轴承，能够防止输出轴13的轴向移动，因此，能够抑制第二轴承6的外圈和上壳体5a之间的振动并防止异响的产生。

进而，蜗轮22的导程角为0度，蜗杆21相对于蜗轮22为斜交叉的状态，因此能够防止支承蜗轮22的输出轴13的轴向的力的产生。因此，能够同时防止输出轴13的推力方向以及径向方向的移动，能够更有效地抑制第二轴承6的外圈和上壳体5a的振动并进一步防止异响的产生。

此外，图3的实施例，在使蜗轮减速器9的减速比以及蜗杆21和蜗轮22的轴间距一定的情况下，本实施方式的蜗轮减速器9，通过使蜗轮22的导程角β比蜗杆21的导程角小，能够使蜗杆21每旋转一圈对应蜗轮22的啮入量（螺距量）变小，从而使蜗轮22的最大模数变大。因此，能够实现蜗轮22以及蜗杆21的小型化，从而获得缩减空间的效果。

以上，对本实用新型的实施方式进行了具体的说明，但本实用新型不限定于此，可以在不脱离其主旨的范围内进行适当的变形。

Claims (2)

1.一种电动动力转向装置，具备：壳体；嵌合于所述壳体的第一轴承；输入轴，其经所述第一轴承能够旋转地支承于所述壳体；嵌合于所述壳体，且相对于所述第一轴承在轴向分离的第二轴承以及第三轴承；输出轴，其经所述第二轴承以及第三轴承能够旋转地支承于所述壳体，并与所述输入轴同轴地连结；扭矩传感器，其根据所述输入轴以及所述输出轴的相对旋转来检测扭矩；电动马达，其固定于所述壳体，并被施加与所述扭矩传感器的输出相应的电流；以及蜗轮减速器，其对所述电动马达的旋转进行减速并向所述输出轴传递辅助力，

所述蜗轮减速器构成为包括：与所述电动马达连动地连结的蜗杆；以及与所述蜗杆啮合且在所述第二轴承以及所述第三轴承之间安装于所述输出轴的蜗轮，

所述电动动力转向装置的特征在于，

所述蜗杆以相对于所述蜗轮斜交叉的状态啮合于所述蜗轮，所述第二轴承间隙嵌合于所述壳体，所述第三轴承压入嵌合于所述壳体，所述第三轴承是四点接触轴承。

2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述蜗轮的导程角是0度，在所述蜗杆相对于所述蜗轮斜交叉的状态下，所述蜗杆的导程角比所述蜗轮的导程角大。