電動式助力轉向裝置制造方法
【專利摘要】電動式助力轉向裝置包括：輸入軸，其被付與來自方向盤的轉向力；輸出軸，其被付與以電動馬達作為發生源的輔助動力；以及轉矩檢測用套筒。所述輸入軸及輸出軸的一者包括筒狀部，該筒狀部具有雌限動部和周向槽。所述輸入軸及輸出軸的所述另一者包括雄限動部，該雄限動部與所述雌限動部凹凸卡合且能夠在預定角度范圍內相對旋轉。所述轉矩檢測用套筒的基端部的緣部分鉚接于所述周向槽。所述周向槽設于所述筒狀部的外周面的部分，該筒狀部的外周面的部分在徑向重疊于所述雌限動部與所述雄限動部相互卡合的限動卡合區域。
【專利說明】電動式助力轉向裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及構成為以電動馬達作為輔助動力的發生源而能夠減輕駕駛員為了操作方向盤而需要的力的電動式助力轉向裝置。
【背景技術】
[0002]汽車用的轉向裝置如圖10所示那樣構成，將方向盤I的旋轉傳遞至轉向齒輪單元2的輸入軸3，隨著輸入軸3的旋轉，推拉左右I對轉向橫拉桿4、4，對前車輪付與轉向角。方向盤I支承固定于轉向軸5的后端部，轉向軸5以沿軸向插通于被支承在車身上的圓筒狀的轉向柱6的狀態，旋轉自如地支承于轉向柱6。轉向軸5的前端部經由萬向接頭7連接于中間軸8的后端部，中間軸8的前端部經由另一萬向接頭9連接于輸入軸3。圖示的例子為以電動馬達10作為輔助動力的發生源來減輕為了操作方向盤I而需要的力的電動式助力轉向裝置。在整個本說明書及權利要求書中，如果沒有特別聲明，則前后方向是指車輛的前后方向。
[0003]圖11?12作為電動式助力轉向裝置的更具體的構造的I個例子，示出了專利文獻I所記載電動式助力轉向裝置。轉向柱6a是將內柱11和外柱12組合而成的，能夠在二次碰撞時全長收縮，并被支承于車身。旋轉自如地支承于轉向柱6a的內側的轉向軸5a是將下轉向軸13和上轉向軸14組合而成的，能夠傳遞轉矩、且在二次碰撞時能夠使全長收縮。在從外柱12的后端開口突出的上轉向軸14的后端部固定有方向盤I (參照圖10)。在內柱11的前端部結合固定有殼體15，下轉向軸13的前半部插入于殼體15的內側。在殼體15的內側，在作為輸入軸的下轉向軸13的前側，輸出軸16由I對滾珠軸承17、18旋轉自如地支承。輸出軸16與下轉向軸13經由扭桿19連結。在從殼體15的前端開口突出的輸出軸16的前端部結合有萬向接頭7 (參照圖10)。
[0004]在輸出軸16的后端部設有筒狀部20。在筒狀部20的外周面上在圓周方向的整周設有周向槽21。對于該周向槽21，在筒狀部20的內周面上設有在圓周方向呈凹凸形狀的雌限動部22。另一方面，在下轉向軸13的外周面的前端部，設有在圓周方向呈凹凸形狀的雄限動部23，該雄限動部23的外徑尺寸(外接圓的直徑)比下轉向軸13的靠近前端的部分的外徑尺寸小。雄限動部23與雌限動部22凹凸卡合且能夠在預定角度范圍(以扭桿19未扭轉的中立狀態為基準，例如±5度的范圍)內相對旋轉。由此，實現防止扭桿19的過大的扭轉。在圖示的構造的情況下，設于筒狀部20的外周面上的周向槽21被配置得比雌限動部22與雄限動部23互相卡合的限動卡合區域在軸向更靠前側。
[0005]下轉向軸13是為磁性金屬的鋼制，在下轉向軸13的外周面的靠近前端的部分，設有在圓周方向呈凹凸形狀的轉矩檢測用凹凸部24。在轉矩檢測用凹凸部24的外徑側，配置有以鋁合金等具有導電性的非磁性金屬制的、圓筒狀的轉矩檢測用套筒25。轉矩檢測用套筒25的基端部外套固定于筒狀部20。在該狀態下，為了實現轉矩檢測用套筒25的軸向的定位及防止變位，轉矩檢測用套筒25的基端部的緣部分鉚接于周向槽21。在位于轉矩檢測用凹凸部24的外徑側的轉矩檢測用套筒25的部分，設有多個窗孔26、26。在轉矩檢測用凹凸部24及轉矩檢測用套筒25的外徑側，配置有內嵌固定于殼體15的轉矩檢測用線圈單元27。
[0006]在輸出軸16的靠近后端的部分外套固定有蝸輪28。在蝸輪28上，嚙合有旋轉自如地支承于殼體15內的蝸桿29。在殼體15上，支承固定有電動馬達10 (參照圖10)，電動馬達10的輸出軸能夠傳遞轉矩地結合于蝸桿29的基端部。
[0007]在上述那樣構成的電動式助力轉向裝置的情況下，若通過駕駛員操作方向盤I而向轉向軸5a付與作為轉向力的轉矩，則扭桿19(在預定角度范圍內)彈性地扭轉與該轉矩的方向及大小相應的量。與此相伴，由于轉矩檢測用凹凸部24與轉矩檢測用套筒25的圓周方向的位置關系變化，從而在構成轉矩檢測用線圈單元27的線圈中產生阻抗變化。因此，基于該阻抗變化，能夠檢測轉矩的方向及大小。電動馬達產生與該轉矩的檢測結果相應的輔助動力。該輔助動力在由使蝸桿29與蝸輪28嚙合而成的蝸輪蝸桿式減速機30增大之后，被付與輸出軸16。其結果是，減輕駕駛員為了操作方向盤I而需要的力。
[0008]另一方面，通過從方向盤I向轉向軸5a輸入大的轉矩，從而扭桿19的扭轉量達到預定角度范圍的一側或另一側的上限值，則雌限動部22與雄限動部23在周向嚙合。于是，基于該嚙合，變成從下轉向軸13直接向輸出軸16傳遞轉矩的一部分。此時，筒狀部20隨著該轉矩的傳遞而成為被扭轉的傾向。
[0009]筒狀部20的扭轉剛性在設有周向槽21的軸向位置比其他的軸向位置低。其理由是:筒狀部20的壁厚在形成有周向槽21的軸向位置減小了周向槽21的深度的量。相對于此，在上述的轉矩傳遞時，在徑向重疊于雌限動部22與雄限動部23互相卡合的限動卡合區域的筒狀部20的部分、與形成有雄限動部23的下轉向軸13的前端部一體地扭轉。因此，此時，由于下轉向軸13的前端部發揮作為加強件的作用，從而提高了在徑向重疊于雌限動部22與雄限動部23互相卡合的限動卡合區域的筒狀部20的部分的扭轉剛性。但是，在上述的現有構造的情況下，周向槽21在徑向不重疊于雌限動部22與雄限動部23互相卡合的限動卡合區域。因此，在外周面上設有周向槽21的筒狀部20的部分的扭轉剛性在上述的轉矩傳遞時，也不會特別地提高。因此，在上述的現有構造的情況下，為了確保在外周面上設有周向槽21的筒狀部20的部分的扭轉剛性，需要一定程度地增大筒狀部20的壁厚。其結果是，在實現轉矩檢測用的各零件等及其周邊部分的小徑化、輕量化時，難以實現筒狀部20的薄壁化。
[0010]現有技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:國際公開第2003/104065號
【發明內容】
[0013]本發明欲解決的技術問題
[0014]本發明的目的在于得到使轉矩檢測用套筒的基端部外套固定的筒狀部的薄壁化谷易實現的構造。
[0015]用于解決問題的技術方案
[0016]根據本發明的一個技術方案，電動式助力轉向裝置包括:輸入軸，其被付與來自方向盤的轉向力；輸出軸，其被付與以電動馬達作為發生源的輔助動力；扭桿，其以將所述輸入軸和輸出軸同軸地連結的狀態設于所述輸入軸及輸出軸的內徑側；以及轉矩檢測用套筒。所述輸入軸及輸出軸的一者具有筒狀部，該筒狀部設于與所述輸入軸及輸出軸的另一者連結的、所述輸入軸及輸出軸的所述一者的端部。所述筒狀部具有:雌限動部，其設在該筒狀部的內周面上，在圓周方向呈凹凸形狀；以及周向槽，其沿圓周方向設在所述筒狀部的外周面上。所述輸入軸及輸出軸的所述另一者具有:雄限動部，其設在與所述輸入軸及輸出軸的所述一者連結的、所述輸入軸及輸出軸的所述另一者的端部的外周面上，在圓周方向呈凹凸形狀的雄限動部，并且與所述雌限動部凹凸卡合且能夠在預定角度范圍內相對旋轉；以及轉矩檢測用凹凸部，其設于在軸向與所述雄限動部相鄰的、所述輸入軸及輸出軸的所述另一者的外周面的部分，在圓周方向呈凹凸形狀。所述轉矩檢測用套筒配置在所述轉矩檢測用凹凸部的外徑側。所述轉矩檢測用套筒的基端部以該基端部的緣部分鉚接于所述周向槽的狀態外套固定于所述筒狀部。所述周向槽設于所述筒狀部的外周面的部分，該筒狀部的外周面的部分在徑向重疊于所述雌限動部與所述雄限動部互相卡合的限動卡合區域。
[0017]也可以是，所述雌限動部與所述雄限動部在徑向的重疊量(雌限動部與雄限動部互相沿周向嚙合時的、在徑向的嚙合高度、嚙合量)從所述筒狀部的前端側朝向基端側越來越小。例如，在所述限動卡合區域中，所述雌限動部的內切圓的直徑在軸向恒定，所述雄限動部的外接圓的直徑在軸向從所述筒狀部的前端側朝向基端側(從雄限動部的基端側越朝向前端側)越來越小。
[0018]也可以是，在與所述限動卡合區域在徑向重疊的所述筒狀部的外周面的部分、并且在所述周向槽與所述筒狀部的前端之間的位置，沿圓周方向設有副周向槽，所述轉矩檢測用套筒的基端部的一部分鉚接于所述副周向槽。副周向槽也能夠在軸向設有多個。
[0019]也可以是，電動式助力轉向裝置包括轉向柱、轉向軸、以及殼體。所述轉向柱具有內柱和外柱，所述外柱的前部能夠軸向相對變位地外套于所述內柱的后部。所述轉向軸具有所述輸入軸和上轉向軸，上轉向軸的前部能夠傳遞轉矩并且能夠軸向相對變位地嵌合于所述輸入軸(下轉向軸)的后部。所述轉向軸旋轉自如地支承于所述轉向柱的內側，所述方向盤固定于從轉向柱的后端開口突出的所述上轉向軸的后端部。所述殼體將所述輸出軸以結合固定于所述內柱的前端部的狀態旋轉自如地支承于該殼體的內側。所述輸入軸的所述端部和所述輸出軸的所述端部及中間部配置于所述殼體的內側。所述輸入軸及輸出軸的所述一者是所述輸入軸，所述輸入軸及輸出軸的所述另一者是所述輸出軸。
[0020]在采用這樣的構成的情況下，例如，也可以是，在所述轉矩檢測用套筒的基端部即后端部外套固定有密封環(用于防止所述殼體內的潤滑劑流出到所述轉向柱的內徑側的空間的密封環)，并且，使密封環的前端緣同與密封環的后端部在軸向對置的所述殼體的內表面的階梯面滑動接觸。
[0021]發明效果
[0022]在如上述那樣構成的本發明的電動式助力轉向裝置的情況下，在外周面上設有周向槽的筒狀部的部分在徑向重疊于雌限動部與雄限動部互相卡合的限動卡合區域。因此，在經由雌限動部與雄限動部互相卡合的限動卡合區域將轉矩的一部分在輸入軸與輸出軸之間直接傳遞時，通過設有雄限動部的另一個旋轉軸(輸入軸或輸出軸)的一端部發揮作為加強件的作用，從而能夠提高在所述外周面上設有周向槽的筒狀部的部分的扭轉剛性。因此，與此相應地，在實現使轉矩檢測用的各零件等及其周邊部分的小徑化、輕量化時，能夠易于實現所述筒狀部的薄壁化。
[0023]在使所述雌限動部與所述雄限動部在徑向的重疊量從所述筒狀部的前端側朝向基端側越來越小的情況下，在經由所述限動卡合區域將轉矩的一部分在輸入軸與輸出軸之間直接傳遞時，將在外周面上設有周向槽的筒狀部的部分的應力分布抑制得比更接近前端緣的部分的應力分布更低。因此，與此相應地，在實現轉矩檢測用的各零件等及其周邊部分的小徑化、輕量化時，能夠更容易地實現所述筒狀部的薄壁化。
[0024]在設有所述副周向槽的情況下，能夠提高所述轉矩檢測用套筒的基端部對于所述筒狀部的結合強度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明的第I實施方式的電動式助力轉向裝置的局部剖切側視圖。
[0026]圖2是圖1的電動式助力轉向裝置的左端部的放大圖。
[0027]圖3是省略一部分來示出的、圖2的A部的放大圖。
[0028]圖4是從外徑側觀察轉矩檢測用套筒及其周邊部分的圖。
[0029]圖5是轉矩檢測部的分解立體圖。
[0030]圖6是下轉向軸(輸入軸的例子)的前端部的放大剖視圖。
[0031]圖7是示出周向槽的軸向位置(橫軸)與筒狀部的從基端緣到前端緣的扭轉角(縱軸)的關系的線圖。
[0032]圖8是本發明的第2實施方式的構造的放大圖。
[0033]圖9是本發明的第3實施方式的構造的放大圖。
[0034]圖10是現有例的轉向裝置的局部剖切側視圖。
[0035]圖11是現有例的電動式助力轉向裝置的剖視圖。
[0036]圖12是圖11的靠近左端的上半部的放大圖。
[0037]附圖標記說明
[0038]I 方向盤
[0039]2 轉向齒輪單元
[0040]3 輸入軸
[0041]4 轉向橫拉桿
[0042]5、5a、5b 轉向軸
[0043]6、6a、6b 轉向柱
[0044]7 萬向接頭
[0045]8 中間軸
[0046]9 萬向接頭
[0047]10 電動馬達
[0048]IUlla 內柱
[0049]12、12a 外柱
[0050]13、13a 下轉向軸
[0051]14、14a 上轉向軸
[0052]15、15a 殼體
[0053]16、16a、16b 輸出軸
[0054]17、17a 滾珠軸承
[0055]18、18a 滾珠軸承
[0056]19、19a 扭桿
[0057]20,20a,20b 筒狀部
[0058]21、21a 周向槽
[0059]22、22a 雌限動部
[0060]23、23a、23b 雄限動部
[0061]24、24a 轉矩檢測用凹凸部
[0062]25、25a、25b 轉矩檢測用套筒
[0063]26、26a 窗孔
[0064]27、27a 轉矩檢測用線圈單元
[0065]28、28a 蝸輪
[0066]29 蝸桿
[0067]30、30a 蝸輪蝸桿式減速機
[0068]31 支承托架
[0069]32 蓋體
[0070]33 主體
[0071]34 螺栓
[0072]35 銷
[0073]36 花鍵孔
[0074]37 齒部
[0075]38 槽部
[0076]39 槽部
[0077]40 軸向槽
[0078]41 突起
[0079]42、42a 鉚接部
[0080]43 線圈
[0081]44 基板
[0082]45 密封環
[0083]46 內周面
[0084]47 階梯面
[0085]48 柱支承面
[0086]49 副周向槽
[0087]
【具體實施方式】
[0088]參照圖1?7說明本發明的第I實施方式。本例的電動式助力轉向裝置包括轉向柱6b、轉向軸5b、殼體15a、輸出軸16a、扭桿19a、轉矩檢測用套筒25a、轉矩檢測用線圈單元27a、基板44、電動馬達10 (參照圖10)、以及蝸輪蝸桿式減速機30a。
[0089]轉向柱6b包括配置于前側的圓筒狀的內柱11a、和配置于后側的外柱12a。內柱Ila與外柱12a組合為能夠伸縮，并由支承托架31支承于車身。內、外柱11a、12a是剛制或者鋁合金等輕合金制。
[0090]轉向軸5b是將配置于后側的中空軸狀的上轉向軸14a花鍵嵌合在配置于前側的下轉向軸13a上而成的，能夠傳遞轉矩、并且能夠進行軸向相對變位，并被旋轉自如地支承于轉向柱6b的內側。下、上轉向軸13a、14a是鋼制。在從外柱12a的后端開口突出的、上轉向軸14a的后端部固定有方向盤I (參照圖10)。
[0091]殼體15a是利用多根螺栓34將分別是鋁合金等輕合金制或者合成樹脂制的、前側的蓋體32和后側的主體33互相結合而成的，被結合固定于內柱Ila的前端部。下轉向軸13a的前端部插入于殼體15a的內側。
[0092]輸出軸16a由為磁性金屬的鋼制造成中空軸狀，并由I對滾珠軸承17a、18a旋轉自如地支承于殼體15a內的下轉向軸13a的前側。在從殼體15a的前端開口突出的、輸出軸16a的前端部，結合有萬向接頭7 (參照圖10)。
[0093]扭桿19a由彈簧鋼制造。扭桿19a將下轉向軸13a(是旋轉軸，是被付與來自方向盤的轉向力的輸入軸的例子)、和輸出軸16a(是旋轉軸，是被付與以電動馬達作為發生源的輔助動力的輸出軸的例子)互相同軸地連結。這樣的扭桿19a以將除了其后端部之外的大部分配置于輸出軸16a的內徑側的狀態，利用銷35將其前端部不能相對旋轉地結合于輸出軸16a的前端部，并且，將其后端部不能相對旋轉地花鍵嵌合于設于下轉向軸13a的靠近前端的部分的徑向中心部的花鍵孔36。
[0094]在下轉向軸13a的前端部設有圓筒狀的筒狀部20a。在筒狀部20a的內周面上設有雌限動部22a，該雌限動部22a的內徑尺寸(內切圓的直徑)比花鍵孔36的內徑尺寸大，且在圓周方向呈凹凸形狀(齒輪狀)。雌限動部22a是在筒狀部20a的內周面上在圓周方向等間隔地設有分別在軸向上長的多個齒部37、37而成的。
[0095]另一方面，在輸出軸16a的外周面的后端部設有雄限動部23a，該雄限動部23a的外徑尺寸(外接圓的直徑)比輸出軸16a的靠近后端的部分的外徑尺寸小，且在圓周方向呈凹凸形狀(齒輪狀)。雄限動部23a是在輸出軸16a的外周面的后端部在圓周方向等間隔地設有分別在軸向上長的多個(與各齒部37、37相同數量)的槽部38、38而成的。
[0096]上述那樣的雌限動部22a與雄限動部23a凹凸卡合且能夠在預定角度范圍(以扭桿19a未扭轉的中立狀態為基準，例如±5度的范圍)內相對旋轉。S卩，通過使構成雌限動部22a的各齒部37、37以與構成雄限動部23a的各槽部38、38分別具有圓周方向的間隙的狀態松弛地卡合，從而將下轉向軸13a與輸出軸16a的相對旋轉限制在預定角度范圍。由此，實現防止扭桿19a的過大的扭轉。
[0097]在與雄限動部23a在軸向相鄰的輸出軸16a的外周面的靠近后端的部分，設有在圓周方向呈凹凸形狀的轉矩檢測用凹凸部24a。根據上述的說明也可知，轉矩檢測用凹凸部24a具有比雄限動部23a的外徑尺寸大的外徑尺寸(外接圓的直徑)。這樣的轉矩檢測用凹凸部24a是在輸出軸16a的外周面的靠近后端的部分在圓周方向等間隔地設有分別在軸向上長的多個槽部39、39而成的。在圖示的構造的情況下，各槽部39、39與構成雄限動部23a的各槽部38、38的個數及周向相位互相一致。即，各槽部39、39與各槽部38、38在軸向相連地連續地設置。
[0098]轉矩檢測用套筒25a由鋁合金等具有導電性的非磁性金屬制造為圓筒狀，與轉矩檢測用凹凸部24a同軸地配置在該轉矩檢測用凹凸部24a的外徑側。轉矩檢測用套筒25a的基端部(后端部)外套固定于筒狀部20a。因此，在筒狀部20a的外周面上，在圓周方向等間隔地設有分別在軸向上長的多個軸向槽40、40。并且，在筒狀部20a的外周面的靠近后端的部分，在圓周方向整周(除了設有各軸向槽40、40的部分之外。)地設有周向槽21a。特別是，在圖示的構造的情況下，周向槽21a配置在如下位置:在徑向重疊于雌限動部22a與雄限動部23a互相卡合的限動卡合區域的靠近后端的部分。另一方面，在轉矩檢測用套筒25a的基端部內周面上，在圓周方向等間隔地設有多個(與各軸向槽40、40相同數量)半球狀的突起41、41。
[0099]在將轉矩檢測用套筒25a的基端部外套固定于筒狀部20a的情況下，隨著將轉矩檢測用套筒25a的基端部外套于筒狀部20a，使各突起41、41卡合于各軸向槽40、40。與此同時，將轉矩檢測用套筒25a的基端部的緣部分鉚接于周向槽21a。即，在使該基端部的緣部分向內徑側塑性變形而形成鉚接部42的同時，使鉚接部42卡合于周向槽21a。其結果是，基于各軸向槽40、40與各突起41、41的卡合，實現防止轉矩檢測用套筒25a相對于筒狀部20a的旋轉。與此同時，基于周向槽21a與鉚接部42的卡合，實現轉矩檢測用套筒25a相對于筒狀部20a的軸向的定位及防止變位。
[0100]在作為配置于轉矩檢測用凹凸部24a的外徑側的部分的、轉矩檢測用套筒25a的前端部(前端部)至中間部，在軸向多列、并且在圓周方向等間隔地設有多個大致矩形的窗孔26a、26a。兩列窗孔26a、26a的周向相位互相偏移一半間距。
[0101]轉矩檢測用線圈單元27a構成為圓筒狀，與轉矩檢測用凹凸部24a及轉矩檢測用套筒25a同軸地配置在外徑側。轉矩檢測用線圈單元27a內嵌固定于殼體15a，并具有I對線圈43、43。線圈43、43對于設有兩列窗孔26a、26a的轉矩檢測用套筒25a的部分在徑向重疊地配置。
[0102]基板44設置于殼體15a內的轉矩檢測用線圈單元27a的下方。在基板44上構成有電動機控制電路。線圈43、43的端部連接于該電動機控制電路。
[0103]蝸輪蝸桿式減速機30a是將蝸輪28a和未圖示的蝸桿組合而成的。蝸輪28a外套固定于滾珠軸承17a、18a之間的輸出軸16a的軸向中央部。未圖示的蝸桿以與蝸輪28a嚙合的狀態旋轉自如地支承于殼體15a內。
[0104]電動馬達10 (參照圖10)支承固定于殼體15a。電動馬達10的輸出軸能夠傳遞轉矩地結合于未圖示的蝸桿的基端部。
[0105]在轉矩檢測用套筒25a的基端部外周面、與殼體15a的內表面之間部分，設置有用于防止殼體15a內的潤滑劑流出到轉向柱6b的內徑側的空間的密封環45。密封環45以外套固定于轉矩檢測用套筒25a的基端部的狀態，使其兩岔的前端緣與圓筒狀的內周面46及朝向前方的(與密封環45的后端部在軸向對置的)階梯面47在整周互相滑動接觸，其中，該內周面46及階梯面47是殼體15a的內表面的以與靠近后端的部分互相相鄰的狀態設置的部分。
[0106]在如上述那樣構成的電動式助力轉向裝置的情況下，通過駕駛員操作方向盤I而對轉向軸5b付與作為轉向力的轉矩，則扭桿19a(在預定角度范圍內)彈性地扭轉與該轉矩的方向及大小相應的量。與此相伴，由于轉矩檢測用凹凸部24a與轉矩檢測用套筒25a的圓周方向的位置關系變化，從而在構成轉矩檢測用線圈單元27的線圈43、43中產生阻抗變化。因此，基于該阻抗變化，能夠檢測轉矩的方向及大小。基板44上的電動機控制電路利用該轉矩的檢測結果，通過進行電動馬達10的通電控制，從而用電動馬達10產生與轉矩的方向及大小相應的輔助動力。該輔助動力在由蝸輪蝸桿式減速機30a增大后，別付與給輸出軸16a。其結果是，減輕駕駛員為了操作方向盤I而需要的力。
[0107]另一方面，由于從方向盤I向轉向軸5b輸入大的轉矩而使扭桿19a的扭轉量達到預定角度范圍的一側或另一側的上限值，則雌限動部22a與雄限動部23a在周向嚙合。于是，基于該嚙合，轉矩的一部分從下轉向軸13a直接傳遞到輸出軸16a。此時，筒狀部20a隨著該轉矩的傳遞而成為被扭轉的傾向。
[0108]在如上述那樣構成的本例的電動式助力轉向裝置的情況下，扭轉剛性比其他軸向部分的扭轉剛性低的、在外周面上設有周向槽21a的筒狀部20a的部分成為在徑向重疊于雌限動部22a與雄限動部23a互相卡合的限動卡合區域的部分。因此，在經由雌限動部22a與雄限動部23a互相卡合的限動卡合區域將轉矩的一部分在下轉向軸13a與輸出軸16a之間直接傳遞時，由于設有雄限動部23a的輸出軸的后端部發揮作為加強件的作用，從而能夠提高在外周面上設有周向槽21a的筒狀部20a的部分的扭轉剛性。
[0109]圖7的線圖示出了在使設于筒狀部20a的外周面的周向槽21a的軸向位置(橫軸)變化的情況下，傳遞相同的轉矩的情況下的、筒狀部20a的從基端緣到前端緣的扭轉角(縱軸)如何變化。在該線圖中，從左起第I個數據(點)是與本例的構造相關的數據。如該數據所示，在本例的情況下，由于能夠使在外周面上設有周向槽21a的筒狀部20a的部分與設有雄限動部23a的輸出軸的后端部相比扭轉剛性提高，因此，充分地抑制了從筒狀部20a的基端緣到前端緣的扭轉角。因此，與此相應，在實現轉矩檢測用的各零件等及其周邊部分的小徑化、輕量化時，能夠容易實現筒狀部20a的薄壁化。
[0110]在圖7的線圖中，從右起第I個數據是與在筒狀部20a的外周面的基端部的緣部分設有周向槽21a的構造相關的數據。在該構造的情況下，扭轉角變小的理由是:在筒狀部20a的接近基端緣的部分，筒狀部20a的內徑尺寸朝向基端側變得越來越小，與此相伴，筒狀部20a的徑向的壁厚朝向基端側變得越來越大。在圖7的線圖中，在與從右起第2個數據相關的構造(在筒狀部20a的外周面的接近基端緣的部分設有周向槽21a的構造)的情況下，扭轉角變得比較小的理由也同樣。
[0111]因此，也可以想到在采用本例的構造之外，而通過采用在筒狀部20a的外周面的基端部的緣部分、接近基端緣的部分設有周向槽21a的構造，從而使扭轉剛性提高。但是，若采用這樣的構造，則由于轉矩檢測用套筒25a的基端部對于筒狀部20a的嵌合長度變大，因此，與此相應，轉矩檢測用套筒25a的軸向尺寸變大。其結果是，轉矩檢測用套筒25a的材料費增多。
[0112]對此，在本例的情況下，周向槽21a設于筒狀部20a的外周面的部分，該筒狀部20a的外周面的部分在徑向重疊于雌限動部22a與雄限動部23a互相卡合的限動卡合區域。因此，與周向槽21a設于不重疊于該卡合區域的部分(在軸向比該卡合區域靠后側的部分)的情況相比，能夠減小轉矩檢測用套筒25a的基端部對于筒狀部20a的嵌合長度。因此，與此相應，能夠減小轉矩檢測用套筒25a的軸向尺寸。其結果是，抑制轉矩檢測用套筒25a的材料費。
[0113]而且，在本例的情況下，與周向槽21a設于不重疊于卡合區域的部分的情況相比，能夠將與外套固定于轉矩檢測用套筒25a的基端部的密封環45滑動接觸的階梯面47的軸向位置配置在前側。而且，與此相應，能夠將存在于階梯面47的后方的、殼體15a的柱支承面48配置在前側。柱支承面48是在二次碰撞時，沿著內柱IIa移動到前方的外柱12a的前端緣(在圖示的構造的情況下，經由內柱Ila的前端部)所碰撞的面，該面位于越靠前側，外柱12a向前方的移動量(二次碰撞時的沖擊吸收行程)就變得越長，從而能夠實現充分保護駕駛員。因此，在本例的情況下，如上述那樣能夠將柱支承面48配置在前側的狀況，實現了加長沖擊吸收行程來充分保護駕駛員。
[0114]而且，在實施本例的構造的情況下，還能夠使在軸向從基端緣到周向槽21a的附近部分的筒狀部20a的外周面的外徑尺寸比圖示的情況小。如果采用這樣的構成，由于殼體15a的后端部的形狀的自由度增加，因此用于將上述的沖擊吸收行程加長的設計變得易于進行。
[0115]圖8示出了本發明的第2實施方式。在本例的情況下，使雌限動部22a的內切圓的直徑在軸向恒定，并且，使雄限動部23b的外接圓的直徑在軸向從筒狀部20a的前端側朝向基端側(從雄限動部23b的基端側越朝向前端側)越來越小。由此，使得雌限動部22a與雄限動部23b在徑向的重疊量(雌、雄限動部22a、23b彼此在周向嚙合時的、在徑向的嚙合高度、嚙合量)從筒狀部20a的前端側朝向基端側越來越小。
[0116]在采用這樣的構成的本例的電動式助力轉向裝置的情況下，在經由雌限動部22a與雄限動部23b互相卡合的限動卡合區域將轉矩的一部分在下轉向軸13a與輸出軸16b之間直接傳遞時，將在外周面上設有周向槽21a的筒狀部20a的部分的應力分布抑制得比更接近前端緣的部分的應力分布低。因此，與此相應，在實現轉矩檢測用的各零件等及其周邊部分的小徑化、輕量化時，能夠更容易地實現筒狀部20a的薄壁化。其他的構成及作用與上述的第I例的情況相同，因此，省略重復的圖示及說明。
[0117]圖9示出了本發明的第3實施方式。在本例的情況下，是筒狀部20b的外周面的部分在徑向重疊于雌限動部22a與雄限動部23a的卡合區域、并且是周向槽21a與筒狀部20b的前端之間的位置，在整個圓周方向設有副周向槽49。并且，轉矩檢測用套筒25b的基端部的軸向一部分鉚接于副周向槽49。即，在使該軸向一部分向內徑側塑性變形而形成鉚接部42a的同時，使鉚接部42a卡合于副周向槽49。由此，提高了轉矩檢測用套筒25b的基端部相對于筒狀部20b的結合強度。其他的構成及作用與上述的第I例的情況相同，因此，省略重復的圖示及說明。副周向槽49及鉚接部42a也能夠設于上述的第2例的構造。
[0118]産業上的利用可能性
[0119]在上述的各實施方式中，將本發明應用于將被付與輔助動力的輸出軸連結于構成轉向軸的下轉向軸(輸入軸)的構造。但是，本發明也能夠應用于將被付與輔助動力的輸出軸連結于轉向齒輪單元的輸入軸的構造。本發明也能夠應用于例如像上述的現有構造那樣，在輸出軸上設有具有雌限動部和周向槽的筒狀部、并在輸入軸上設有具有雄限動部和轉矩檢測用凹凸部的構造。在使雌限動部與雄限動部在徑向的重疊量從筒狀部的前端側越朝向基端側越小的情況下，也能夠采用如下構成:在雌限動部與雄限動部的卡合部，雄限動部的外接圓的直徑在軸向恒定，并且，雌限動部的內切圓的直徑在軸向從筒狀部的前端側越朝向基端側越大。在實施本發明的情況下，如上述的各實施方式那樣，在筒狀部的外周面上設有軸向槽的情況下，周向槽、副周向槽的深度既可以分別與軸向槽的深度相等，也可以比軸向槽的深度小或大。
[0120]本發明基于2013年6月10日提出申請的日本專利申請2013 — 121876號，將其內容作為參照引入與此。
【權利要求】
1.一種電動式助力轉向裝置，其中， 所述電動式助力轉向裝置包括: 輸入軸，其被付與來自方向盤的轉向力； 輸出軸，其被付與以電動馬達作為發生源的輔助動力； 扭桿，其以將所述輸入軸和輸出軸同軸地連結的狀態設在所述輸入軸及輸出軸的內徑側；以及 轉矩檢測用套筒， 所述輸入軸及輸出軸的一者具有筒狀部，該筒狀部設于與所述輸入軸及輸出軸的另一者連結的、所述輸入軸及輸出軸的所述一者的端部， 所述筒狀部具有:雌限動部，其設于該筒狀部的內周面，在圓周方向呈凹凸形狀；以及周向槽，其沿圓周方向設在所述筒狀部的外周面上， 所述輸入軸及輸出軸的所述另一者具有:雄限動部，其設在與所述輸入軸及輸出軸的所述一者連結的、所述輸入軸及輸出軸的所述另一者的端部的外周面上，在圓周方向呈凹凸形狀，并且與所述雌限動部凹凸卡合且能夠在預定角度范圍內相對旋轉；以及轉矩檢測用凹凸部，其設于在軸向與所述雄限動部相鄰的所述輸入軸及輸出軸的所述另一者的外周面的部分，在圓周方向呈凹凸形狀， 所述轉矩檢測用套筒配置在轉矩檢測用凹凸部的外徑側， 所述轉矩檢測用套筒的基端部以該基端部的緣部分鉚接于所述周向槽的狀態外套固定于所述筒狀部， 所述周向槽設于所述筒狀部的外周面的部分，該所述筒狀部的外周面的部分在徑向重疊于所述雌限動部與所述雄限動部互相卡合的限動卡合區域。
2.如權利要求1所述的電動式助力轉向裝置，其中， 所述雌限動部與所述雄限動部在徑向的重疊量從所述筒狀部的前端側朝向基端側越來越小。
3.如權利要求2所述的電動式助力轉向裝置，其中， 在所述限動卡合區域中，所述雌限動部的內切圓的直徑在軸向恒定，所述雄限動部的外接圓的直徑在軸向從所述筒狀部的前端側朝向基端側越來越小。
4.如權利要求1?3的任I項所述的電動式助力轉向裝置，其中， 在與所述限動卡合區域在徑向重疊的所述筒狀部的外周面的部分、并且在所述周向槽與所述筒狀部的前端之間的位置，沿圓周方向設有副周向槽， 所述轉矩檢測用套筒的基端部的一部分鉚接于所述副周向槽。
5.如權利要求1?4的任I項所述的電動式助力轉向裝置，其中， 所述電動式助力轉向裝置包括轉向柱、轉向軸、以及殼體， 所述轉向柱具有內柱和外柱，所述外柱的前部能夠相對變位地外套于所述內柱的后部， 所述轉向軸具有所述輸入軸和上轉向軸，上轉向軸的前部能夠傳遞轉矩地并且能夠軸向相對變位地嵌合于所述輸入軸的后部，所述轉向軸旋轉自如地支承于所述轉向柱的內側，所述方向盤固定于從轉向柱的后端開口突出的所述上轉向軸的后端部， 所述殼體將所述輸出軸以結合固定于所述內柱的前端部的狀態旋轉自如地支承于該殼體的內側， 所述輸入軸的所述端部、和所述輸出軸的所述端部及中間部配置在所述殼體的內側，所述輸入軸及輸出軸的所述一者是所述輸入軸，所述輸入軸及輸出軸的所述另一者是所述輸出軸。
【文檔編號】B62D5/04GK104487316SQ201480001847
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2013年6月10日
【發明者】重田泰志 申請人:日本精工株式會社