專利名稱：電動轉向裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種電動轉向裝置，更具體地涉及一種設計成能獲得伸縮調節和傾斜調節等的平滑操作的技術。
背景技術：
汽車的轉向系統廣泛使用一種所謂的動力轉向裝置，以獲得通過使用一外部動力源而執行的轉向助力。
迄今為止用于動力轉向裝置的動力源通常在許多情況下使用一由發動機驅動的葉輪型液壓泵。但是，這種動力轉向裝置具有大的發動機的驅動損耗，因為液壓泵是不間斷地受驅動的(該驅動損耗為約幾hp(馬力)到在最大負載下時的幾十hp)。因此具有小排量的微型機動車輛等很難采用這一動力轉向裝置，而且即使排量較大的汽車的行駛燃料效率也必然下降到無法忽略的程度。
近年來，解決這些問題的重點放在采用一電動機作為動力源的電動轉向(下文縮寫為EPS)裝置。EPS的特征在于，EPS使用一車載電池作為電動機的電源，因此沒有直接的發動機驅動損耗，由于電動機只在提供轉向助力時才起動，因此可抑制行駛燃料效率(發動機與一發電機有關的驅動損耗)的下降，此外非常便于進行電子控制。應該指出，根據電動機的安裝位置，EPS可分為管柱助力型、齒條助力型等，但是當前最常用的是具有制造成本上、空間上等的優點的管柱助力型。應該指出，一般形式的管柱助力型電動轉向裝置如日本專利申請公告No.2000-855596所公開的那樣，在汽車發生(初次)碰撞時轉向軸在接受一定沖擊載荷時會發生潰縮，以減輕乘員(駕駛員)與轉向盤的二次碰撞。
另一方面，有不特定多數個駕駛員使用(操縱)汽車轉向裝置，因此希望可根據個體的體形、駕駛姿勢等調節轉向盤的位置。為了滿足這一要求，不限于轎車，越來越多的卡車或貨車等也采用傾斜調節機構和伸縮調節機構。傾斜調節機構是一種用于沿上下方向調節轉向盤的位置的機構。傾斜調節機構包括一用于可擺動地支承轉向盤的傾斜樞軸、一用于把轉向管柱固定在一希望位置(處于一希望的傾斜角)上傾斜桿等。此外，伸縮調節機構是一種沿前后方向(轉向軸的軸向)調節轉向盤的位置的機構。伸縮調節機構由一用來伸長或縮短轉向軸的雙管型等類型的伸縮部、一把轉向軸固定在一希望位置(希望的伸長或縮短量)上的伸縮桿等構成。
日本專利申請公告No.11-301492和No.2000-211533等公開的內容舉例說明了同時設有傾斜調節機構和伸縮調節機構的管柱助力型電動轉向裝置。但是這些電動轉向裝置的一個問題是，由于傾斜樞軸設置在轉向管柱下端的布置形式無法獲得伸縮調節和傾斜調節的平滑操作。
例如，如圖5所示，一由一電動機、一減速齒輪等構成的較重的電動助力機構17安裝在一轉向管柱1上。但是，當進行傾斜/伸縮調節時，該電動助力機構17的重量作用在傾斜樞軸31與轉向盤之間，從而一很大彎曲應力作用在構成一伸縮機構的一上部管柱13與一下部管柱等效件15之間的配合滑動部71上。因此，由于該很大彎曲應力，以及由于因為存在電動助力機構17無法增加配合滑動部71的長度L，這兩個因素合起來造成上部管柱13與下部管柱等效件15之間發生扭轉阻塞，因此無法平滑地進行伸縮調節操作。在一手抓住轉向管柱的同時一手松開一桿來進行單手的伸縮操作，因此該操作特別不平滑。
在為解決這一問題而增加配合滑動部71的長度L的情況下，會發生一個問題，即上部轉向軸9的潰縮行程以及伸縮行程S減小，從而伸縮調節的自由度減小，同時防止乘員(駕駛員)二次碰撞的安全性降低。此外，在傾斜操作時，包括電動助力機構17在內的轉向管柱1的總重量作用在作為一支點的傾斜樞軸31上，從而即使使用一彈力很大的傾斜助力彈簧65仍舊無法平滑地進行傾斜操作。
發明內容
鑒于上述情況，本發明的一個目的是，提供一種設計成用于獲得平滑的伸縮和傾斜操作的電動轉向裝置。
為實現上述目的，根據本發明的一電動轉向裝置包括一上端安裝有一轉向盤的轉向軸；一可轉動地支承該轉向軸的、圍繞一作為一支點的傾斜樞軸傾斜的并與轉向軸一起引起沿軸向的伸縮運動的轉向管柱；一裝在該轉向管柱上并用于向轉向盤提供轉向助力的助力電動機單元；和一用于把該轉向管柱固定在一預定的角度位置上和將轉向管柱固定在一預定的軸向位置上的傾斜/伸縮調節裝置，其中，所述傾斜樞軸位于所述電動機單元與傾斜/伸縮調節裝置之間。
按照本發明，作用在伸縮配合滑動部上的彎曲應力和傾斜樞軸向上作用在轉向管柱上的負載都減小。
圖1示出根據本發明的一轉向裝置的車室側結構；圖2為根據本發明第一實施例的轉向管柱的側視圖；圖3為沿圖2中A-A線的剖視圖；圖4為沿圖2中B-B線的剖視圖；以及圖5為常用轉向管柱一個示例的側視圖。
具體實施例方式
下面結合
本發明一實施例。
圖1為示出一根據本發明的一第一實施例的電動轉向裝置的車室側部分的側視圖。圖2為一轉向管柱的側視圖。如圖1和2所示，一轉向管柱1支承在一通過一上部支架3和一下部支架5的相應水平部3a和5a限定為一車體構件的橫擋件7上。轉向管柱1主要包括一通過一支承件11可轉動地支承一具有伸縮調節功能和用于吸收能量的潰縮功能的轉向軸的上部軸9的上部管柱13、一上部管柱13可滑動地安裝在其中的外殼15和一個一體地設置在外殼15的下側的電動助力機構17。
該電動助力機構17包括一電動機單元21；一個容納用于將電動機單元21發出的轉動驅動力傳遞給一設置在轉向軸前端的輸出軸25的減速齒輪系的減速齒輪箱23；一用于作用在轉向盤41上的轉向扭矩的扭矩傳感器(未示出)等。在該實施例中，外殼15和減速齒輪箱23是作為以一種鋁合金作為材料的一體地模制的產品而形成的。外殼15和齒輪箱23也可分開制造，然后通過壓配合等裝配成一個統一體。電動機單元21的下端固定在減速齒輪箱23后側的上表面上。一樞軸支架33在電動機單元21和減速齒輪箱23后方一體地形成在外殼15的上部上。作為下部支架5的對等型的樞軸支架33與下部支架5這樣地連接，即一樞軸銷31a穿過形成在下部支架5的垂直部5b中的通孔5b并用一螺母31b通過套筒100緊固。在圖1中，標號35表示一經萬向接頭37與輸出軸25的前端連接的轉向中間軸。該中間軸35設計成一伸縮軸，并與設置在車體下部上的轉向機構的一齒條齒輪機構連接。
轉向盤41裝在轉向上部軸9的后端上。駕駛員轉動轉向盤41時，其轉動力在電動助力機構17的幫助下提高后，經輸出軸25傳遞到轉向中間軸35，并經一未示出的下側萬向接頭進一步傳遞到上述齒條齒輪機構。
如圖3(沿圖2中A-A線的剖視圖)所示，抵靠在上部支架3的垂直延伸部3b、3b內壁面上的一對左右凸臺43、45一體地形成為從外殼15后端的下部伸出的凸起。然后，外殼15下部的中部形成有一沿軸向延伸的切口47。此外，兩凸臺43、45中形成有彼此同軸的通孔48、49。一作為一傾斜/伸縮調節機構51的一部件的調節螺栓53穿過所述通孔48、49。外殼15上部沿徑向向內設有一引導螺栓55，引導螺栓55的前側端與一在上部管柱13上部的對應位置上沿軸向延伸地形成的槽13a接合作用，由此引導螺栓55在伸縮操作中引導上部管柱13，在進行伸縮調節時用作一止擋。
除上述調節螺栓53外，傾斜/伸縮調節機構51還包括，一旋在調節螺栓53上的調節螺母57和一通過一螺栓59緊固在調節螺母57上的操縱桿61。在該實施例中，調節螺母57的截錐部錐度配合在操縱桿61的截錐凹陷部中。逆時針轉動操縱桿61時，調節螺母57和調節螺栓53緊固上部支架3。順時針轉動操縱桿61時，將上部支架3從緊固狀態松開。在圖3中，標號63表示形成在上部支架3中的長孔，在傾斜操作時調節螺栓53在所述長孔中沿該長孔移動。此外，圖3中用標號65表示的部件是在上部支架3與外殼15之間延伸的傾斜助力彈簧。當通過操作操作桿61使得上部支架3從緊固狀態松開時，傾斜助力彈簧65的彈力防止轉向管柱突然下落。
下面說明該實施例的工作情況。
如果轉向盤41的位置因更換駕駛員等而變得不合適，根據第一實施例的電動轉向裝置，駕駛員首先順時針轉動操縱桿61，由此從調節螺栓53上旋松的調節螺母57。此時，調節螺栓53作用在上部支架3和外殼15的凸臺43、45上的軸向力消失，結果轉向管柱1可繞作為支點的樞軸銷31擺動一預定的量，同時上部管柱13可在外殼15上滑動一預定的量。完成上述操作后，駕駛員通過傾斜或伸縮移動轉向管柱1可把轉向盤41調節到一希望的位置。
完成轉向盤41的位置調節后，駕駛員逆時針轉動操縱桿61，從而將調節螺母57旋緊在調節螺栓53上。然后，調節螺栓53上形成一預定的軸向力，從而上部支架3緊壓凸臺43、45，同時上部管柱13由于外殼15的直徑減小而被固定。從而轉向管柱1的傾斜和伸縮調節完成，轉向盤41固定在希望的位置上。
按照該實施例，由于用于傾斜調節的樞軸銷31位于電動機單元21后方，因此電動機的重心位置為，由電動助力機構17的重量造成的彎曲應力不作用在上部管柱13與外殼15之間的一配合滑動部71上。因此，上部管柱13與外殼15之間很難發生扭轉阻塞，因此可獲得平滑的伸縮運動。此外，出于同樣原因可縮短配合滑動部71的長度L。因此可確保一足夠的上部管柱13伸縮行程S和足夠的轉向上部軸9潰縮行程，從而改善了轉向盤的位置調節自由度和防止乘員(駕駛員)發生二次碰撞的安全性。
另一方面，按照該實施例，電動機單元21位于樞軸銷31的前方，而傾斜/伸縮調節裝置位于樞軸銷31的后方，因此改善了樞軸銷31前方和后方之間的重量平衡。這種改善不需要傾斜助力彈簧65具有大的彈力，并使得傾斜操作可方便且平滑地進行。
以上完成了對特定實施例的說明，但本發明的模式不受上述實施例的限制。例如，在上述實施例中傾斜樞軸31設置在轉向軸上方，但也可設置在其下方。此外，通過使用單個操縱桿固定了轉向管柱的傾斜方向和伸縮方向，但也可用專門的操縱桿(分別)進行(傾斜和伸縮)調節。此外，在不偏離本發明要點的范圍內可對首先說明的電動助力機構、傾斜機構和伸縮機構的具體結構等適當地進行改動。
如上所述，在根據本發明的電動轉向裝置中，作用在伸縮配合滑動部上的彎曲應力和作用在傾斜調節樞軸上部上的負載減小，因此可平滑地進行伸縮調節操作和傾斜調節操作。此外，可縮短上部管柱和外殼之間的配合滑動部的長度，因此可確保足夠的上部管柱伸縮行程和足夠的上部軸潰縮行程，從而改善轉向盤位置調節的自由度和防止乘員(駕駛員)受二次碰撞的安全性。
權利要求
1.一電動轉向裝置，包括一上端裝有一轉向盤的轉向軸；一可轉動地支承所述轉向軸、圍繞一作為一支點的樞軸傾斜并與所述轉向軸一起沿軸向伸縮運動的轉向管柱；一裝在所述轉向管柱上并用于向所述轉向盤提供轉向助力的助力電動機單元；以及用于將所述轉向管柱固定在一預定的角度位置和將所述轉向管柱固定在一預定的軸向位置上的傾斜/伸縮調節裝置，其中，所述樞軸設置在所述電動機單元與所述傾斜/伸縮調節裝置之間。
2.按權利要求1所述的電動轉向裝置，其特征在于，所述傾斜樞軸設置得比所述轉向軸更靠上。
全文摘要
本發明涉及一種電動轉向裝置，它包括一上端裝有一轉向盤的轉向軸；一可轉動地支承所述轉向軸、圍繞一作為一支點的樞軸傾斜并與所述轉向軸一起沿軸向伸縮運動的轉向管柱；一裝在所述轉向管柱上并用作向所述轉向盤提供轉向助力的助力電動機；和一用于將所述轉向管柱固定在一預定的角度位置和將所述轉向管柱固定在一預定的軸向位置上的傾斜/伸縮調節裝置，其中，所述樞軸設置在所述電動機單元與所述傾斜/伸縮調節裝置之間。
文檔編號B62D1/184GK1665711SQ0381614
公開日2005年9月7日 申請日期2003年7月3日 優先權日2002年7月8日
發明者定方清, 東野清明, 會田明, 川池祐次 申請人:日本精工株式會社