專利名稱：電動助力轉向裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種改良了輸入軸、扭桿、及輸出軸的結合構造的電動助力轉向裝置。
背景技術：
在汽車的轉向系統中，廣泛采用利用外部動力源進行轉向輔助的所謂助力轉向裝置。一直以來，作為助力轉向裝置用的動力源，采用葉片式的油壓泵，大多通過發動機驅動該油壓泵。但這種助力轉向裝置中，經常驅動油壓泵造成發動機的驅動損失較大(最大負荷時為數馬力至十馬力左右)，因此難以應用于小排量的輕型汽車，在較大排量的汽車中該損失也未下降到可忽略行駛燃油費用的程度。
因此，作為解決該問題的方法，以電動機為動力源的電動助力轉向裝置(Electric Power Steering，以下稱為EPS)近些年來引起世人關注。EPS具有以下優點由于電動機的電源使用車載蓄電池，因此沒有直接的發動機的驅動損失，電動機僅在轉向輔助時起動，因此抑制了行駛燃油費用，并且可極其容易地進行電子控制。
在EPS中，對應于施加到方向盤的轉向轉矩，電動機生成輔助轉向轉矩，并通過動力傳送機構(減速機)被減速，傳送到轉向機構的輸出軸。
圖5是現有例中涉及的轉向柱輔助式電動助力轉向裝置的縱向截面圖。
在轉向柱輔助式電動助力裝置中，可自由旋轉地安裝在轉向柱1內的轉向軸2(輸入軸)的車輛前方一側連接有輸出軸3。
在輸出軸3的車輛前方一側，通過萬向接頭(省略圖示)等連接齒輪齒條式轉向裝置(省略圖示)等。
轉向軸2(輸入軸)的車輛前方一側壓入并固定扭桿5的基端。該扭桿5在形成為中空的輸出軸3的內部延伸，其前端通過固定銷6固定在輸出軸3和扭桿5的端部的通孔3a、5a。
在輸出軸3的車輛后方一側設有轉矩傳感部TS。即，在輸出軸3的車輛后方一側形成轉矩傳感部TS的檢測用槽7，在上述槽7的徑向外方配置有轉矩傳感部TS的套筒8。該套筒8，其車輛后方側端部通過鏨縫固定到轉向軸2(輸入軸)的車輛前方側端部。套筒8上設有窗口。通過轉向轉矩在輸入軸2和輸出軸3之間產生扭轉時，套筒8的窗口和輸出軸3的檢測用槽7的位置發生變化。隨著該位置的變化，通過設在套筒8外周的軛9檢測出阻抗，并通過傳感電路10產生與之對應的電壓。
輸出軸3上安裝有蝸輪12，蝸輪12嚙合到與電動機(省略圖示)的驅動軸連接的蝸桿減速機構的蝸桿(省略圖示)上。
該蝸桿(省略圖示)及蝸輪12收納在后方外殼13、及前方外殼14(蓋)中。即，后方外殼13和前方外殼14(蓋)通過螺栓15結合。
并且，輸出軸3可自由旋轉地被蝸輪12的車輛后方一側的軸承16、及蝸輪12的車輛前方一側的軸承17支持。
并且，輸出軸2和輸出軸3上分別形成使兩個軸2、3限制到規定扭轉角度以下的凹凸狀的止動件18、19。止動件18、19構成為當相對扭轉到預定角度時彼此抵接，其凹凸的個數例如各有8個。
因此，駕駛員通過操作方向盤(省略圖示)而產生的轉向力經過轉向軸2(輸入軸)、扭桿5、輸出軸3、齒輪齒條式轉向裝置，傳送到未圖示的操舵輪。
并且，電動機(省略圖示)的旋轉力經過該蝸桿(省略圖示)及蝸輪12傳送到輸出軸3，通過適當控制電動機(省略圖示)的旋轉力及旋轉方向，可對輸出軸3施加適當的轉向輔助轉矩。
一直以來，電動助力轉向裝置的轉矩檢測部件如上所述，通過扭桿5連接輸入軸2和輸出軸3，檢測因轉向產生的扭矩而生成的相對扭轉角度。
該扭桿5中，輸入軸一側的端部壓入并固定到輸入軸2，輸出軸一側的端部通過固定銷6銷入輸出軸3并被固定。
并且，輸入軸2和輸出軸3的相位是在使電動助力轉向裝置組裝到半裝配狀態時，將輸入軸2和輸出軸3調整為電中性狀態來決定的。在該電中性狀態下，輸出軸3和扭桿5的端部上穿出通孔3a、5a，并且固定銷6插入到該通孔3a、5a，輸出軸3固定到扭桿5。
并且，在最終的轉向柱裝配狀態下，進行電中性位置的微調及放大率的調整。
專利文獻1特開平11-310142號公報發明內容但是，輸入軸2和輸出軸3的相位在將電動助力轉向裝置組裝到半裝配狀態后，進一步將輸入軸2和輸出軸3調整到電中性狀態來確定。之后必須一邊維持該中性狀態下的兩個軸2、3的相位，一邊對通孔3a、5a進行穿孔加工。因此其加工作業復雜，制造成本較高。
并且，半裝配后，在最終的轉向柱裝配狀態下，需要再次調整電中性位置，因此存在耗費工時的問題。
本發明鑒于以上事實而產生，其目的在于提供一種電動助力轉向裝置，在半裝配狀態下無需調整輸入軸和輸出軸的電中性狀態，僅在最終的轉向柱裝配狀態下調整其電中性位置即可，并可減少工時且降低制造成本。
為了實現上述目的，本發明的第一側面涉及的電動助力轉向裝置具有與方向盤連接的輸入軸；與轉向機構連接的輸出軸；連接上述輸入軸和上述輸出軸的扭桿；檢測部，根據上述方向盤的轉向力檢測出上述扭桿產生的扭矩和旋轉角度中的至少一個；電動機，根據上述檢測部檢測出的檢測結果產生輔助轉向轉矩；以及減速機構，使上述電動機中產生的上述輔助轉向轉矩減速并傳送到上述輸出軸，上述電動助力轉向裝置的特征在于，在上述扭桿的兩端部上分別形成第一定位部，上述輸入軸和輸出軸上分別形成第二定位部，上述第二定位部分別連接到上述第一定位部，使上述輸入軸和輸出軸相對上述扭桿定位，在至少形成在上述輸入軸和上述輸出軸中的一個上的第二定位部和形成在上述扭桿的兩端部上的第一定位部的連接部上，至少設置放松裝置和放置軸方向脫開的防脫裝置中的一個。
本發明的第二側面涉及的電動助力轉向裝置的特征在于，上述第一定位部是外花鍵，
上述第二定位部是和上述外花鍵嵌合、并與上述外花鍵相同形狀的內花鍵。
本發明的第三側面涉及的電動助力轉向裝置的特征在于，上述輸入軸和輸出軸上分別形成使上述兩個軸限制到規定扭轉角度以下的凹凸狀的止動件，上述凹凸狀的止動件的凹凸個數和上述扭桿上形成的外花鍵的凹凸個數相同，上述輸入軸和輸出軸的內花鍵的相位規定為，上述兩個軸扭轉時，上述兩個軸由上述止動件限制的角度相對于上述兩個軸的中性位置在左右基本為相同角度，上述扭桿的兩端部的外花鍵彼此相位相同。
根據本發明，由于將扭桿的兩端部上形成的外花鍵嵌合并固定到輸入軸和輸出軸上形成的內花鍵，因此無需通孔的穿孔加工及用銷固定，可縮短工時。
并且根據本發明，凹凸狀的止動件的凹凸個數和扭桿上形成的外花鍵的凹凸個數相同，扭桿的兩端部的外花鍵相位相同。因此，無論在哪個相位組裝扭桿和兩個軸，在兩個軸扭轉時由止動件限制的角度相對于中性位置在左右基本為相同角度。
因此，在半裝配狀態下，無需調整輸入軸和輸出軸的電中性狀態。因此，在最終的轉向柱裝配狀態下，僅微調其電中性位置即可，并且可減少工時，降低制造成本。
圖1是本發明的第一實施方式涉及的轉向柱輔助式電動助力轉向裝置的縱向截面圖。
圖2A是沿圖1的A-A線的截面圖。
圖2B是沿圖1的B-B線的截面圖。
圖2C是沿圖1的C-C線的截面圖。
圖3A是本發明的第一實施例涉及的扭桿的透視圖。
圖3B涉及到本發明的變形例，是輸出軸和扭桿的結合狀態的截面圖。
圖4是本發明的第二實施方式涉及的轉向柱輔助式電動助力轉向裝置的縱向截面圖。
圖5是現有例涉及的轉向柱輔助式電動助力轉向裝置的縱向截面圖。
標號說明1.轉向柱2.轉向軸(輸入軸)3.輸出軸3a.通孔5.扭桿5a.通孔6.固定銷7.檢測用槽8.套筒9.軛10.傳感電路TS.轉矩傳感部12.蝸輪13.后方外殼14.前方外殼(蓋)15.螺栓16、17.軸承18、19.止動件21.外花鍵
22.內花鍵23.外花鍵24.內花鍵25.孔26.滾珠30.軸承31.止動輪32.C形環具體實施方式
以下參照
本發明的實施方式涉及的電動助力轉向裝置。
(第一實施方式)圖1是本發明的第一實施方式涉及的轉向柱輔助式電動助力轉向裝置的縱向截面圖。
圖2A是沿圖1的A-A線的截面圖，圖2B是沿圖1的B-B線的截面圖，圖2C是沿圖1的C-C線的截面圖。
圖3A是扭桿的透視圖，圖3B涉及到本發明的變形例，是表示輸出軸和扭桿的結合狀態的截面圖。
在轉向柱輔助式電動助力轉向裝置中，在可自由旋轉地安裝到轉向柱1內的轉向軸2(輸入軸)的車輛前方一側連接輸出軸3。
在輸出軸3的車輛前方一側通過萬向接頭(省略圖示)等連接有齒輪齒條式轉向裝置(省略圖示)等。
轉向軸2(輸入軸)的車輛前方一側壓入并固定有扭桿5的基端。該扭桿5在形成為中空的輸出軸3的內部延伸。并且，扭桿5的前端在輸出軸3和扭桿5的端部的通孔3a、5a中通過固定銷6固定。
在輸出軸3的車輛后方一側設有轉矩傳感部TS。即，輸出軸3的車輛后方一側形成轉矩傳感部TS的檢測用槽7。在上述槽7的徑向外方配置有轉矩傳感部TS的套筒8。該套筒8，其車輛后方側端部通過鏨縫固定到轉向軸2(輸入軸)的車輛前方側端部。套筒8上設有窗口。通過轉向轉矩在輸入軸2和輸出軸3之間產生扭轉時，套筒8的窗口和輸出軸3的檢測用槽7的位置發生變化。隨著該位置的變化，通過設在套筒8外周上的軛9檢測出阻抗，并通過傳感電路10產生與之對應的電壓。
輸出軸3上安裝有蝸輪12，蝸輪12嚙合到與電動機(省略圖示)的驅動軸連接的蝸桿減速機構的蝸桿(省略圖示)上。
該蝸桿(省略圖示)及蝸輪12收納在后方外殼13、及前方外殼14(蓋)中。即，后方外殼13和前方外殼14(蓋)通過螺栓15結合。
并且，輸出軸3可自由旋轉地被蝸輪12的車輛后方一側的軸承16、及蝸輪12的車輛前方一側的軸承17支持。
并且，輸出軸2和輸出軸3上分別形成使兩個軸2、3限制到規定扭轉角度以下的凹凸狀的止動件18、19。止動件18、19構成為當相對扭轉到預定角度時彼此抵接，其凹凸的個數例如各有8個。
因此，駕駛員通過操作方向盤(省略圖示)而產生的轉向力經過轉向軸2(輸入軸)、扭桿5、輸出軸3、齒輪齒條式轉向裝置，傳送到未圖示的操舵輪。
并且，電動機(省略圖示)的旋轉力經過該蝸桿(省略圖示)及蝸輪12傳送到輸出軸3，通過適當控制電動機(省略圖示)的旋轉力及旋轉方向，可對輸出軸3施加適當的轉向輔助轉矩。
在本實施方式中，在扭桿5的兩端部上分別形成外花鍵21、23。并且，輸出軸2和輸出軸3上分別形成分別嵌合到外花鍵21、23上的相同形狀的內花鍵22、24。
扭桿5的外花鍵21、23相位相同。其凹凸個數相同，例如是8個。
上述凹凸狀的止動件18、19的凹凸個數、與該扭桿5上形成的外花鍵21、23的凹凸個數相同，例如是8個。
輸入軸2和輸出軸3的內花鍵22、24的相位規定為，兩個軸2、3扭轉時，由止動件18、19限制的角度相對于中性位置在左右基本為相同角度。
即，輸入軸2和輸出軸3的內花鍵22、24的一個與止動件相位相同，另一個成形成錯開半角。這樣一來，相對于中性位置，由止動件18、19限制的角度在左右轉向中基本相同。
進一步，在扭桿5的端部上形成孔25。在該孔25中如下所述壓入鋼鐵制的滾珠26。
通過以上動作，輸出軸3和扭桿5通過其端部的花鍵嵌合部(23，24)留有間隙地嵌合。嵌合后，通過向設在扭桿5的端面上的孔25中打入(壓入)滾珠26，擴大扭桿5的端部直徑，防止花鍵松懈。
并且，作為變形例，也可如圖3B所示，也可將固定銷6插通到輸出軸3和扭桿5的端部的通孔3a、5a中以固定輸出軸3和扭桿5，或者也可將固定銷壓入到上述通孔進行固定。
通過以上構造，在本實施方式下，扭桿5的兩端部上形成的外花鍵21、23嵌合并固定到輸入軸2和輸出軸3上形成的內花鍵22、24，并且凹凸狀的止動件18、19的凹凸個數與扭桿5上形成的外花鍵21、23的凹凸個數相同，扭桿5兩端部的外花鍵21、23相位相同，因此無論在哪個相位組裝扭桿5和兩個軸2、3，兩個軸2、3扭轉時，由止動件18、19限制的角度相對于中性位置在左右基本為相同角度。因此，在半裝配狀態下，無需調整輸入軸2和輸出軸3的電中性狀態，僅在最終的轉向柱裝配狀態下微調該電中性位置即可，并可減少工時，降低制造成本。
(第二實施方式)圖4是本發明的第二實施方式涉及的轉向柱輔助式電動助力轉向裝置的縱向截面圖。
本實施方式的基本構造和上述第一實施方式相同，僅對不同點進行說明。
在本實施方式中，輸入軸2的構造是，通過軸承30(帶密封)相對后方外殼13限制軸方向的動作。因此，扭桿5僅抑制旋轉方向的松懈即可，無需通過固定銷6進行固定，因此可減小配件個數和工時。標號31是止動輪，標號32是C形環。
通過以上方法，在兩個軸2、3的加工中，通過冷軋鍛造使各個槽(內花鍵22、24)成形，可減小工序、降低槽的相位誤差，并降低制造成本。
其他構造、作用及效果和上述第一實施方式相同。
此外，本發明不限于上述實施方式，可進行各種變形。
例如，在上述實施例中，說明了通過外花鍵21、23和內花鍵22、24的嵌合將扭桿5、輸入軸2及輸出軸3相互定位的構造，但本發明的定位部件不限于上述花鍵嵌合。例如，在上述實施例中，設有和軸方向平行的直線的花鍵槽，也可設置相對軸方向傾斜的槽，或彎曲的槽。或者，在上述實施例中沿軸方向設置等寬的槽，但軸的前端部的槽寬和軸的中間部一側的槽寬也可不同。進一步，定位部件也可采用多角形、鋸齒形，以替代通過花鍵嵌合的定位。
并且，在上述實施例中，以在扭桿的兩端形成相同形狀的定位部為例進行了說明，也可形成兩端形成不同形狀的定位部。
參照特定實施方式對本發明進行了詳細說明，對本領域技術人員而言，可不脫離本發明的主旨和范圍地進行各種變更和修改是顯而易見的。
本申請基于2004年10月21日申請的日本專利申請(特愿2004-308569)，將其內容作為參照援用于此。
權利要求
1.一種電動助力轉向裝置，具有與方向盤連接的輸入軸；與轉向機構連接的輸出軸；連接所述輸入軸和所述輸出軸的扭桿；檢測部，根據所述方向盤的轉向力檢測出所述扭桿產生的扭矩和旋轉角度中的至少一個；電動機，根據所述檢測部檢測出的檢測結果產生輔助轉向轉矩；以及減速機構，使所述電動機中產生的所述輔助轉向轉矩減速并傳送到所述輸出軸，所述電動助力轉向裝置的特征在于，在所述扭桿的兩端部上分別形成第一定位部，所述輸入軸和輸出軸上分別形成第二定位部，所述第二定位部分別連接到所述第一定位部，使所述輸入軸和輸出軸相對所述扭桿定位，在至少形成在所述輸入軸和所述輸出軸中的一個上的第二定位部和形成在所述扭桿的兩端部上的第一定位部的連接部上，至少設置放松裝置和防止軸方向脫開的防脫裝置中的一個。
2.根據權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特征在于，所述第一定位部是外花鍵，所述第二定位部是和所述外花鍵嵌合、并與所述外花鍵相同形狀的內花鍵。
3.根據權利要求2所述的電動助力轉向裝置，其特征在于，所述輸入軸和輸出軸上分別形成使所述兩個軸限制到規定扭轉角度以下的凹凸狀的止動件，所述凹凸狀的止動件的凹凸個數和所述扭桿上形成的外花鍵的凹凸個數相同，所述輸入軸和輸出軸的內花鍵的相位規定為，所述兩個軸扭轉時，所述兩個軸由所述止動件限制的角度相對于所述兩個軸的中性位置在左右基本為相同角度，所述扭桿的兩端部的外花鍵彼此相位相同。
全文摘要
扭桿(5)的兩端部上形成的外花鍵(21、23)嵌合并固定到輸入軸(2)和輸出軸(3)上形成的內花鍵(22、24)，并且凹凸狀的止動件(18、19)的凹凸個數和扭桿(5)上形成的外花鍵(21、23)的凹凸個數相同，由于扭桿(5)的兩端部的外花鍵(21、23)相位相同，因此無論將扭桿(5)和兩個軸(2、3)組裝到哪個相位，兩個軸(2、3)扭轉時由止動件(18、19)限制的角度相對于中性位置在左右基本為相同角度。
文檔編號B62D5/04GK101048310SQ20058003630
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月21日 優先權日2004年10月22日
發明者瀨川徹, 惠田廣 申請人:日本精工株式會社