专利名称：电动转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对电动转向装置的改进。
背景技术：
近年来，许多车辆采用了电动转向装置来减少驾驶员转动转向盘所用的转向力，从而驾驶员可舒适地使车辆转向。这些装置通常用在大型车辆中。对于包括该电动转向装置的大型车辆而言，这些装置的电动机不可避免地尺寸变大以便产生更大的辅助转矩。但是，这些电动机的尺寸应该设定成可设置在车辆的狭小空间内。这些车辆必须包括大容量电路以便驱动电动机。配置这些电路将导致车辆成本增加。
为了解决上述问题，已经开发出包括代替一个大型电动机的两个小型电动机的电动转向装置。从例如题目为“ELECTRIC POWER STEERINGAPPARATUS(电动转向装置)”的日本专利特开平公开5-155343中已知这些电动转向装置。
图26示意性地显示出在该文献中所披露的电动转向装置。
总体上由附图标记700表示的电动转向装置包括转向盘701、与转向盘701连接的转向齿轮702、与左右车轮711、711连接的齿条轴703、安装在该齿轮702上的转向转矩传感器704、可响应于传感器704的操作而操作的控制装置705、由控制装置705控制的辅助电动机706、707以及分别由电动机706、707驱动的转向齿轮708、709。
当通过施加转向转矩而使转向盘701转动时，该转向齿轮702将转向转矩传递给齿条轴703。同时，控制装置705根据由转矩传感器704检测到的转向转矩来驱动电动机706、707。然后电动机706、707产生出与该转向转矩对应的辅助转矩。转向齿轮708、709将来自电动机706、707的辅助转矩传递给齿条轴703。然后齿条轴703使车轮711、711转动。由附图标记712表示的是车速传感器。
该电动转向装置700的尺寸应该尽可能的小，以便设置在车辆的狭小空间内。减小该电动转向装置700的尺寸需要考虑设置这两个电动机的位置。因此，为改进该电动转向装置留下了空间。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种包括两个电动机的电动转向装置，每个电动机设置在这样的位置处以减小该电动转向装置的尺寸。
根据本发明的第一方面，提供了一种电动转向装置，该装置包括转向盘；与车轮连接的齿条轴，该齿条轴通过转向轴和齿条小齿轮机构与该转向盘连接；第一电动机，用于产生施加在转向轴上或施加在转向轴和齿条小齿轮机构之间的动力；以及第二电动机，用于产生施加在齿条轴上的动力。
由第一电动机产生的动力施加在转向轴上或施加在转向轴和齿条小齿轮机构之间，而由第二电动机产生的动力施加在齿条轴上。第一和第二电动机设置在相互远离的不同位置处。这些电动机可以更加自由地设置在车体内。换句话说，这些电动机可以以适应车体内空间的方式设置。因此，车体可以容易提供设置这些电动机的空间。这样布置的电动转向装置的尺寸较小。
根据本发明的第二方面，提供了一种电动转向装置，该装置包括转向盘；与车轮连接的齿条轴，该齿条轴通过转向轴和齿条小齿轮机构与该转向盘连接；以及两个电动机，它们相邻设置并且通过传动机构和滚珠丝杠与齿条轴连接。
这两个电动机围绕齿条轴设置，用来将施加在转向盘上的转向转矩传递给车轮。更具体地，这些电动机通过传动机构和小型滚珠丝杠与齿条轴连接。这两个电动机相互靠近地设置在齿条轴附近。由于这些电动机如此紧凑地设置，因此该电动转向装置尺寸较小。
根据本发明的第三方面，提供了一种电动转向装置，该装置包括转向盘；与车轮连接的齿条轴，该齿条轴通过转向轴、小齿轮轴和具有形成在小齿轮轴上的小齿轮的齿条小齿轮机构而与该转向盘连接；以及两个电动机，用来产生施加在小齿轮轴上的动力，这两个电动机与小齿轮轴连接，并且小齿轮设置在它们之间。
这两个电动机分开安装或连接在小齿轮轴上，以便将施加在转向盘上的转向转矩传递给齿条轴。该小齿轮插设在两个电动机之间。由这两个电动机产生的动力施加在小齿轮轴上。这两个电动机设置在小齿轮轴附近。因为这些电动机紧凑地设置，所以该电动转向装置尺寸较小。
根据本发明的第四方面，提供了一种电动转向装置，该装置包括转向盘；与车轮连接的齿条轴，该齿条轴通过转向轴与该转向盘连接；小齿轮轴，它通过齿条小齿轮机构与齿条轴连接；第一电动机，用于产生施加在小齿轮轴上的动力；以及第二电动机，用于产生通过滚珠丝杠施加在齿条轴上的动力。
转向盘通过转向轴与齿条轴连接。小齿轮轴也通过齿条小齿轮机构与齿条轴连接。设置第一电动机用来产生施加在小齿轮轴上的动力，并设置第二电动机用来产生通过小型滚珠丝杠施加在齿条轴上的动力。这两个电动机设置在齿条轴附近。因为这些电动机紧凑地设置，所以该电动转向装置尺寸较小。
下面将参照附图仅以示例的方式详细地描述本发明的某些优选实施例，在图中图1为根据本发明第一实施例的电动转向装置的示意图；图2为图1的装置的外壳的前视图；图3为沿着图2的线3-3剖开的剖视图；图4为沿着图3的线4-4剖开的剖视图；图5为沿着图2的线5-5剖开的剖视图；图6为沿着图5的线6-6剖开的剖视图；图7为根据本发明第二实施例的电动转向装置的示意图；
图8为图7的装置的外壳的前视图；图9为图7的装置的外壳、第三电动机和滚珠丝杠的剖视图；图10为根据本发明第三实施例的电动转向装置的示意图；图11为图10的装置的透视图；图12为沿着图11的线12-12剖开的剖视图；图13为沿着图12的线13-13剖开的剖视图；图14为根据本发明第四实施例的电动转向装置的示意图；图15为一前视图，显示出图14的装置的外壳；图16为沿着图15的线16-16剖开的剖视图；图17为图14的装置的一部分的视图，包括外壳、滚珠丝杠、齿条轴、第一和第二电动机以及第一和第二皮带传动机构，并且局部示出了外壳和滚珠丝杠的剖面；图18为根据本发明第五实施例的电动转向装置的示意图；图19为图18的装置的一部分的视图，包括外壳、齿条轴、第一和第二电动机、第一和第二皮带传动机构以及滚珠丝杠，并且局部示出了外壳和滚珠丝杠的剖面；图20为图18的装置的外壳以及第一和第二电动机的前视图；图21为根据本发明第六实施例的电动转向装置的示意图；图22为图21的装置的外壳的前视图；图23为沿着图22的线23-23剖开的剖视图；图24为根据本发明第七实施例的电动转向装置的示意图；图25为图24的装置的外壳的前视图；和图26为传统的电动转向装置。
具体实施例方式
参照图1至6，示出了根据本发明第一实施例的电动转向装置10。该装置10包括转向系统20和用于向转向系统20提供辅助转矩的辅助转矩机构30。
如图1所示，该转向系统20包括转向盘21、在一个端部处安装在转向盘21上的转向轴22、其一个端部与转向轴22的另一个端部连接的万向节23、其一个端部与万向节23的另一个端部连接的小齿轮轴24以及通过齿条小齿轮机构25与小齿轮轴24的另一个端部连接的齿条轴26a。该齿条轴26a的右端与右系杆27的一个端部连接。该齿条轴26a的左端与左系杆27的一个端部连接。右系杆27通过转向节28与右车轮29连接。左系杆27通过转向节28与左车轮29连接。齿条轴26a的左右端部将由驾驶员施加在转向盘21上的转向转矩输出。这样布置的装置10通常被称为“端部取力式(end-take-off)”转向装置。
齿条小齿轮机构25包括形成在小齿轮轴24上的小齿轮25a，和形成在齿条轴26a上的齿条25b。小齿轮25a与齿条25b啮合。
在驾驶员向转向盘21施加转向转矩以使转向盘转动时，转向转矩通过齿条小齿轮机构25、齿条轴26a和系杆27、27传递给左右车轮29、29。
辅助转矩机构30包括转向转矩传感器31、控制部分32以及第一和第二辅助转矩产生装置40、50。该传感器31为磁致伸缩转矩传感器。
当传感器31检测到转向转矩以产生表示检测到转向转矩的的检测信号时，控制部分32根据该检测信号产生出电动机控制信号。第一和第二电动机41、51根据该电动机控制信号产生与转向转矩对应的辅助转矩或动力。如后面所述，由第一和第二电动机41、51产生的动力被传递给车轮29、29。
第一辅助转矩产生装置40包括第一电动机41和用作转矩传递构件的第一蜗轮机构42，该第一蜗轮机构用来将由第一电动机41产生的辅助转矩传递给小齿轮轴24。
第一蜗轮机构42包括具有形成在其上的第一蜗杆44的第一蜗杆轴43，和安装在小齿轮轴24上的第一蜗轮45。第一蜗杆44与第一蜗轮45啮合。第一电动机41具有通过联轴节46与第一蜗杆轴43连接的电动机轴41a。
第二辅助转矩产生装置50包括第二电动机51、第二蜗轮机构52、辅助小齿轮轴57和辅助齿条小齿轮机构58。第二电动机51通过第二蜗轮机构52、辅助小齿轮轴57和辅助齿条小齿轮机构58而与齿条轴26a连接。辅助齿条小齿轮机构58包括形成在辅助小齿轮轴57上的小齿轮58a，和形成在齿条轴26a上的齿条58b。小齿轮58a与齿条58b啮合。
第二蜗轮机构52包括具有形成在其上的第二蜗杆54的第二蜗杆轴53，和安装在辅助小齿轮轴57上的第二蜗轮55。第二蜗杆54与第二蜗轮55啮合。第二电动机51具有通过联轴节56与第二蜗杆轴53连接的电动机轴51a。
由第一电动机41产生的辅助转矩通过联轴节46、第一蜗轮机构42、小齿轮轴24和齿条小齿轮机构25传递给齿条轴26a。由第二电动机51产生的辅助转矩通过联轴节56、第二蜗轮机构52、辅助小齿轮轴57和辅助齿条小齿轮机构58传递给齿条轴26a。
因此，由驾驶员产生的转向转矩与由第一和第二电动机41、51产生的辅助转矩结合，从而形成复合转矩。该复合转矩施加在齿条轴26a上，从而使车轮29、29转向或转动。
从上面的说明中可以看出，提供了这样一种电动转向装置10，它包括转向盘21；与车轮29、29连接的齿条轴26a，该齿条轴26a通过转向轴22和齿条小齿轮机构25与转向盘21连接；第一电动机41，用于产生施加在转向轴22和齿条小齿轮机构25之间的动力；以及第二电动机51，用来产生施加在齿条轴26a上的动力。
如图2所示，齿条轴26a容纳在沿车体(未示出)横向延伸的外壳61a内。该齿条轴26a可以在外壳61a内轴向滑动。该外壳61a具有待安装在车体上的安装部分62。附图标记63、64分别表示球接头和防尘套。
如图3所示，外壳61a在其中装有齿条小齿轮机构25和第一蜗轮机构42。外壳61a具有两个向上开口的顶部。其中一个顶部由盖子65封闭。另一个由盖子91封闭(参见图2或图5)。小齿轮轴24穿过盖子65插入到外壳61a中。转向转矩传感器31在盖子65内靠近小齿轮轴24设置。
小齿轮轴24的上部、中部和下部分别由三个轴承66、67、68可转动地支撑。这些轴承沿垂直方向相互间隔开。小齿轮轴24的中部和下部装在外壳61a中。该小齿轮轴24的上部设置在盖子65内。该外壳61a具有装在其中的齿条引导件70A。
设置齿条引导件70A用来推压与齿条25b相对的齿条轴26a的背面部分。更具体地，齿条引导件70A包括引导部分71、调节螺栓73和插设在引导部分71和螺栓73之间的压缩弹簧72。设置螺栓73用来使弹簧72将引导部分71压靠在齿条轴26a的背面部分上。
将螺栓73拧入到外壳61a中，从而沿着这样的方向推压压缩弹簧72，以便用适合在齿条25b上施加预载荷的力来推压引导部分71。齿条25b压靠小齿轮25a以承受该预载荷，从而建立与小齿轮25b的啮合。附图标记69、74、75分别表示油封、接触构件和锁紧螺母。齿条轴26a可以沿着接触构件74滑动，并且背面部分保持与接触构件74接触。
如图4所示，第一电动机41安装在外壳61a上，并且具有基本上水平延伸进入外壳61a中的电动机轴41a。
水平延伸的第一蜗杆轴43的两个相对端部由轴承81、82旋转支撑。第一蜗杆轴43被封装在设在外壳61a内的中空偏心套筒83中。附图标记84、85表示螺母。旋转套筒83以调节形成在第一蜗杆44和第一蜗轮45之间的齿隙。
如图5所示，外壳61a在其中装有第二蜗轮机构52和辅助齿条小齿轮机构58。外壳61a的顶部由盖子91封闭。
辅助小齿轮轴57的上部、中部和下部分别由轴承92、93、94旋转支撑。这些轴承92、93、94沿垂直方向相互间隔开。辅助小齿轮轴57的上部设置在外壳61a的顶部上方并且设置在盖子91内。该辅助小齿轮轴57的中部和下部装在外壳61a内。该外壳61a具有装在其中的齿条引导件70B。
齿条引导件70B的结构与齿条引导件70A相同。即，设置齿条引导件70B用来推压与齿条58b相对的齿条轴26a的背面部分。该齿条引导件70B的部件由与齿条引导件70A相同的附图标记表示。
如图6所示，第二电动机51安装在外壳61a上，并且具有基本上水平延伸进入外壳61a中的电动机轴51a。
水平延伸的第二蜗杆轴53的两个相对端部由轴承95、96旋转支撑。第二蜗杆轴53被封装在设在外壳61a内的中空偏心套筒97中。附图标记98、99表示螺母。旋转套筒97以调节形成在第二蜗杆54和第二蜗轮55之间的齿隙。
如参照图1至图6所述，第一电动机41产生施加在小齿轮轴24上的动力，该小齿轮轴24设在转向轴22和齿条小齿轮机构25之间，而第二电动机51产生施加在齿条轴26a上的动力。第一和第二电动机41、51相互远离设置。该电动转向装置10的优点在于，电动机可以更自由地以适应车体内空间的方式设置。这使得更容易限定设置这些电动机的空间。另外，这样布置的电动转向装置10可以具有较小的尺寸。
另外，齿条小齿轮机构25将施加在转向盘21上的转向转矩和由第一电动机41产生的辅助转矩传递给齿条轴26a，且没有受到从第二电动机51提供的动力。该布置有助于齿条小齿轮机构25保持足够的强度。
参照图7至图9，示出了根据本发明第二实施例的电动转向装置100。该电动转向装置100与电动转向装置10相同，除了辅助转矩机构30包括代替第二辅助转矩产生装置50的第三辅助转矩产生装置150。在图7至图9中，电动转向装置100与电动转向装置10相同的部件用相同的附图标记标出，并且将省略对其的详细说明。
更具体地，该装置100的辅助转矩机构30包括转向转矩传感器31、控制部分32以及第一和第三辅助转矩产生装置40、150。第三辅助转矩产生装置150包括第三电动机151和用来使电动机151与齿条轴26b连接的滚珠丝杠160。
如图7所示，该齿条轴26b具有形成在其一个端部上的齿条25b。除了齿条25b之外，该齿条轴26b具有形成在其上的螺纹部分161。该齿条25b和螺纹部分161彼此分开设置。如后面所述，滚珠丝杠160具有安装在螺纹部分161上的螺母163。第三电动机151为中空的，以允许齿条轴26b能够从中延伸穿过。第三电动机151与螺母163连接。该螺母163设置在齿条25b和第三电动机151之间。第三电动机151通常被称为“同轴式电动机”。
根据从控制部分32输出的电动机控制信号，第一和第三电动机41、151产生与转向转矩对应的辅助转矩(动力)。由第三电动机151产生的辅助转矩通过滚珠丝杠160传递给齿条轴26b。驾驶员施加在转向盘21上的转向转矩以及由第一和第三电动机41、151产生的辅助转矩组合在一起以形成复合转矩。该复合转矩被传递给齿条轴26b，从而使车轮29、29转向或转动。
在根据本发明第二实施例的电动转向装置100中，转向盘21通过转向轴22和齿条小齿轮机构25而与齿条轴26b连接。该齿条轴26b与车轮29、29连接。第一电动机41产生施加在小齿轮轴24上的动力，该小齿轮轴24设在转向轴22和齿条小齿轮机构25之间，而第三电动机151产生施加在齿条轴26b上的动力。
如图8所示，该电动转向装置100包括外壳61b。该外壳61b包括大体上为管状结构的第一和第二外壳部分171、172。第一外壳部分171的一个端部与第二外壳部分172的一个端部螺栓连接，从而提供具有细长的齿轮箱结构的外壳61b。第二外壳172用作将第三电动机151封装在其中的电动机壳。
应理解，第一辅助转矩产生装置40以参照图3和图4所述的方式布置。沿着图8的线3A-3A剖开形成剖视3，从而显示第一辅助转矩产生装置40的剖面。
如图9所示，第三电动机151包括装配在第二外壳部分172内的圆柱形定子152、设置在定子152内的转子153以及与转子153结合的管状电动机轴154。电动机轴154为中空的，以允许齿条轴26b能够从中延伸穿过。电动机轴154可以相对于齿条轴26b转动。该电动机轴154的内径大于螺纹部分161的外径。
滚珠丝杠160为传统类型的滚珠丝杠，并且包括形成在齿条轴26b上的用作外螺纹的螺纹部分161、设置在螺纹部分161的圆周表面上的多个滚珠162和安装在滚珠162上的螺母163。该螺母163用作中空的外部圆筒形构件，以允许螺纹部分161从中延伸穿过。滚珠丝杠160的螺母163和滚珠162能够将由第三电动机151产生的辅助转矩传递给螺纹部分161。螺母163具有沿着其内表面形成的螺纹部分或沟槽。该沟槽具有螺旋线形式。这些滚珠162沿着沟槽导向。螺母163具有形成在其中的管道(未示出)。该管道在沟槽的相对端部之间延伸。设置该管道用来将已经被引导至沟槽的一个端部的相应滚珠引导至沟槽的另一个端部。
第一外壳部分171包括装配到第二外壳部分172中的滚珠丝杠外壳部分171a。该滚珠丝杠外壳部分171a通过第一轴承181支撑螺母163，从而使螺母163可转动但是不可轴向运动。该螺母163具有与沟槽分开形成的连接孔163a。电动机轴154具有以这种方式装配到连接孔163a中的输出端154a，从而将第三电动机151的动力传递给螺母163。
在第一外壳部分171内，电动机轴154的输出端154a和螺母163由第一轴承181旋转地支撑。电动机轴154具有与输出端154a相对的另一个输出端154b。在第二外壳部分172内，该输出端154b由第二轴承182可转动地支撑。
如参照图7至图9所述，第一电动机41产生施加在小齿轮轴24上的动力，该小齿轮轴24设在转向轴22和齿条小齿轮机构25之间，而第三电动机151产生施加在齿条轴26b上的动力。第一和第三电动机41、151相互远离设置。该电动转向装置100的优点在于，电动机可以更自由地以适应车体内空间的方式设置。这使得更容易限定设置这些电动机的空间。另外，该电动转向装置100可以具有较小的尺寸。
该电动转向装置100包括第三电动机151，用来产生通过小型滚珠丝杠160施加在齿条轴26b上的动力。这使得更容易限定设置这些电动机41、151的空间。另外，该电动转向装置100可以具有较小的尺寸。另外，不再需要上述辅助齿条小齿轮机构、辅助小齿轮轴和齿条引导件，用于将第三电动机151的动力传递给齿条轴26b。这样的优点在于，可以将齿条轴26b缩短一定长度，否则沿着该长度将设置辅助小齿轮轴和辅助齿条小齿轮机构。这导致齿条轴26b的成本降低。
而且，传动构件(即，用来将施加在转向盘21上的转向转矩和由第一电动机41产生的辅助转矩传递给齿条轴26b的齿条小齿轮机构25)不会受到从第三电动机151提供的动力。这种布置有助于齿条小齿轮机构25保持足够的强度。
参照图10至图13，示出了根据本发明第三实施例的电动转向装置200。
如图10所示，该电动转向装置200与电动转向装置100相同，除了辅助转矩机构30包括代替第一辅助转矩产生装置40的第四辅助转矩产生装置240。该第四辅助转矩产生装置240包括第一电动机41，其设置在能够向转向轴22提供动力的位置处。在图10至图13中，电动转向装置200与电动转向装置100相同的部件用相同的附图标记标识，并且将省略对其的详细说明。
第四辅助转矩产生装置240包括第一电动机41和第一蜗轮机构42，该第一蜗轮机构用于将由第一电动机41产生的辅助转矩传递给转向轴22。第一蜗轮机构42包括第一蜗杆轴43，该第一蜗杆轴43具有形成在其上的第一蜗杆44；和安装在转向轴22上的第一蜗轮45。第一蜗杆44与第一蜗轮45啮合。
如图11所示，电动转向装置200包括转向系统20以及第三和第四辅助转矩产生装置150、240。
如图12所示，该电动转向装置200包括转向轴22、转向转矩传感器31和第一蜗轮机构42。第一蜗轮机构42装在外壳261中。该外壳261具有向上开口的顶部。该顶部由盖子265封闭。转向轴22延伸穿过盖子265和外壳261。转向转矩传感器31设置在转向轴22附近。
转向轴22的上部和下部分别由上下轴承266、267可转动地支撑。转向轴22的上部设置在盖子265内，而转向轴22的下部设置在外壳261内。附图标记268、269表示油封。
沿着图12中的线4A-4A剖开形成剖视4，以显示第一蜗轮机构42的剖面，在图12中用转向轴22代替小齿轮轴24。
图13为图3的视图，其中去除了转向转矩传感器31和第一蜗轮机构42。
如参照图10至图13所述，第一电动机41产生施加在转向轴22上的动力，而第三电动机151产生施加在齿条轴26b上的动力。第一和第三电动机41、151相互远离地设置。该电动转向装置200的优点在于，电动机可以更自由地以适应车体内空间的方式设置。这使得更容易限定设置这些电动机的空间。另外，该电动转向装置200可以具有较小的尺寸。
另外，小齿轮轴24上没有安装任何电动机。换句话说，在小齿轮轴24周围可以形成自由空间，否则该空间将由电动机占据。该空间可以有利地用于其它目的。
从图10和图11中可以看出，该电动转向装置200包括第三电动机151，用于产生通过小型滚珠丝杠160传递给齿条轴26b的动力。这使得该车辆更容易提供用来设置电动机41、151的空间。可以使该电动转向装置200具有较小的尺寸。另外，无需任何辅助齿条小齿轮机构、辅助小齿轮轴和齿条引导件，用于将第三电动机151的动力传递给齿条轴26b。这样的优点在于，可以将齿条轴26b缩短一定的长度，否则沿着该长度将设置辅助小齿轮轴和辅助齿条小齿轮机构。这导致齿条轴26b的成本降低。
而且，传动构件(即，用来将施加在转向盘21上的转向转矩和由第一电动机41产生的辅助转矩传递给齿条轴26b的齿条小齿轮机构25)不会受到从第三电动机151提供的动力。这种布置有助于齿条小齿轮机构25保持足够的强度。
参照图14至图17，示出了根据本发明第四实施例的电动转向装置300。该电动转向装置300与电动转向装置10相同，除了如后面所述，辅助转矩机构30由辅助转矩机构330代替。在图14至图17中，该装置300与装置10相同的部件由相同的附图标记标出，并且将省略对其的详细说明。
如图14所示，在传感器31检测到转向转矩以产生检测信号时，控制部分32根据该检测信号产生电动机控制信号。第一和第二电动机41、51根据该电动机控制信号产生与转向转矩对应的辅助转矩或动力。由第一和第二电动机41、51产生的动力被传递给齿条轴26c，以使车轮29、29转动。该齿条轴26c具有形成在其上的齿条25b。
辅助转矩机构330包括转向转矩传感器31、控制部分32以及第一和第二转向转矩产生装置340、350。
第一辅助转矩产生装置340包括第一电动机41、第一皮带传动机构341和滚珠丝杠360。第一皮带传动机构341和滚珠丝杠360布置成将由第一电动机41产生的辅助转矩传递给齿条轴26c。
第二辅助转矩产生装置350包括第二电动机51、第二皮带传动机构351和滚珠丝杠360。第二皮带传动机构351和滚珠丝杠360布置成将由第二电动机51产生的辅助转矩传递给齿条轴26c。
由第一和第二电动机41、51产生的辅助转矩通过滚珠丝杠360传递给齿条轴26c。由第一和第二电动机41、51产生的辅助转矩以及由驾驶员产生的转向转矩结合在一起，以形成复合转矩。该复合转矩被传递给齿条轴26c，从而使车轮29、29转向或转动。
从前面说明中可以看出，提供了这样一种电动转向装置300，它包括转向盘21；与车轮29、29连接的齿条轴26c，该齿条轴26c通过转向轴22和齿条小齿轮机构25而与转向盘21连接；以及两个电动机41、51，它们相邻设置并且通过传动机构341、351和滚珠丝杠360与齿条轴26c连接。
如图15所示，齿条小齿轮机构25和滚珠丝杠360装在外壳61c中。该外壳61c具有沿着其外圆周表面设置的第一和第二电动机41、51。
该外壳61c包括第一和第二外壳部分371、372。该第一外壳部分371的一个端部与第二外壳部分372的一个端部螺栓连接，从而形成具有细长齿轮箱结构的外壳61c。该外壳61c沿车体横向延伸。
图16为图3的除去了第一蜗轮机构42的视图。
如图17所示，更具体地，第一外壳部分371具有形成在其一个端部处的凸缘371a，而第二外壳部分372具有形成在其一个端部处的凸缘372a。凸缘371a、372a螺栓连接在一起。
第一和第二电动机41、51与齿条轴26c平行地延伸。更具体地，第一和第二电动机41、51沿着外壳61c的外圆周表面设置，并且电动机轴41a和电动机轴51a沿着与齿条轴26c平行的相同方向延伸。第一和第二电动机41、51安装在第二外壳部分372上。更具体地，第一和第二电动机41、51安装在凸缘372a上。在图17中，第一电动机41设置在齿条轴26c上方，而第二电动机51设置在齿条轴26c下方。此外，第一和第二电动机41、51设置成基本沿垂直方向相互对准。
第一皮带传动机构341包括安装或连接在第一电动机41的电动机轴41a上的第一主动皮带轮342、接合或安装在滚珠丝杠360的螺母363上的第一从动皮带轮343、以及在皮带轮342、343上运转的第一皮带344。
第二皮带传动机构351包括安装或连接在第二电动机51的电动机轴51a上的第二主动皮带轮352、接合或安装在滚珠丝杠360的螺母363上的第二从动皮带轮353、以及在这些皮带轮352、353上运转的第二皮带354。
如该图所示，机构341、351与凸缘372a并排设置。从该图可以看出，机构341设置在螺母363和齿条26c上方。机构351设置在螺母363和齿条轴26c下方。皮带轮343、353设置在凸缘372a和轴承381之间。皮带轮343、353在螺母363的纵向上并排设置。皮带轮353比皮带轮343更靠近轴承381设置。
滚珠丝杠360为普通类型的滚珠丝杠，并且包括形成在齿条轴26c上、用作外螺纹的螺纹部分361、设置在螺纹部分361的圆周表面上的多个滚珠362、以及安装在滚珠362上的螺母363。该螺母363用作中空的外部圆筒形构件，以允许螺纹部分361从中延伸穿过。螺母363和滚珠362能够将由第一和第二电动机41、51所产生的辅助转矩传递给螺纹部分361。螺母363具有沿着其内表面形成的螺纹部分或沟槽。该沟槽具有螺旋线形式。这些滚珠362沿着沟槽导向。螺母363具有形成在其中的管道(未示出)。该管道在沟槽的相对端部之间延伸。设置该管道用来将已经被引导至沟槽的一个端部的相应滚珠引导至沟槽的另一个端部。
第一外壳部分371包括与凸缘371a成一体的滚珠丝杠外壳部分371b。该滚珠丝杠外壳部分371b通过轴承381支撑螺母363，从而使该螺母363可以转动但不可轴向运动。
如参照图14至图17所述，该电动转向装置300包括两个围绕齿条轴26c设置的电动机41、51，所述齿条轴用来将施加在转向盘21上的转向转矩以及由电动机41、51产生的辅助转矩传递给车轮29、29。电动机41、51通过机构341、351和单个小型滚珠丝杠360与齿条轴26c连接。这两个电动机41、51相互靠近地设置在齿条轴26c附近。换句话说，电动机41、51可以紧凑地设置。该电动转向装置300的尺寸可以做得较小，因此在车体内所占据的空间较小。
另外，不必在转向轴22和齿条小齿轮机构25之间设置任何电动机。换句话说，在转向轴22和齿条小齿轮机构25之间可以形成一自由空间，否则在该空间内将设置电动机。该空间可以用于其它目的。
因为这两个电动机41、51通过单个滚珠丝杠360与齿条轴26c连接，所以不需要任何用来使电动机41、51与齿条轴26c连接的齿条小齿轮机构。因此，除了齿条引导件70A之外不需要任何齿条引导件。这样布置的电动转向装置300结构简单。
电动机41、51通过皮带传动机构341、351和滚珠丝杠360与齿条轴26c连接。这使得能够减小在齿条轴26c和每个电动机轴41a、51a之间的距离。因此，可以更加自由地设置电动机41、51。
电动机41、51是公知的、比上述同轴式电动机更便宜的电动机。
参照图18至图20，显示出根据本发明第五实施例的电动转向装置400。该电动转向装置400与电动转向装置300相同，除了电动机41、51设置在与在第四实施例不同的位置处。在图18至图20中，该装置400与电动转向装置300相同的部件用相同的附图标记标出，并且将省略对其的详细说明。
如图18所示，转向盘21通过转向轴22和齿条小齿轮机构25与齿条轴26c连接。该齿条轴26c与车轮29、29连接。这两个电动机41、51围绕齿条轴26c设置。更具体地，这些电动机41、51通过第一和第二皮带传动机构341、351以及单个滚珠丝杠360′与齿条轴26c连接。滚珠丝杠360′包括螺纹部分361、多个滚珠362和安装在滚珠362上的螺母363′。
如图19所示，电动机轴41a的一个端部设置成与电动机轴51a的一个端部成相对关系。电动机轴41a、51a与齿条轴26c平行。第一和第二电动机41、51沿着外壳61c′的外圆周表面设置。电动机41、51沿着相对的方向延伸并且平行于齿条轴26c设置。该外壳61c′包括第一和第二外壳部分371′、372′。第一电动机41安装在第一外壳部分371′上，而第二电动机51安装在第二外壳部分372′上。
第一外壳部分371′具有形成在其一个端部处的凸缘371a′，而第二外壳部分372′具有形成在其一个端部处的凸缘372a′。凸缘371a′、372a′具有插设在它们之间的中间凸缘373。该中间凸缘373与凸缘371a′、372a′螺栓连接。该中间凸缘373通过轴承381′支撑螺母363′，从而使该螺母363′可以转动但不可轴向运动。第一电动机41安装在凸缘371a′上。第二电动机51安装在凸缘372a′上。从该图中可以看出，凸缘371a′、372a′设置在齿条轴26c上方。第一从动皮带轮343接合或安装在滚珠丝杠360′的螺母363′上。同样，第二从动皮带轮353接合或安装在螺母363′上。如图19所示，机构341、351设置在螺母363′和齿条轴26c上方。机构341与凸缘371a′并排设置。机构351与凸缘372a′并排设置。皮带轮343、353具有设置在它们之间的轴承381′。
如图20所示，第一和第二电动机41、51相互水平对准并且沿着外壳61c′的外圆周表面设置。
如参照图18至图20所述，两个电动机41、51设置在齿条轴26c上方，其中齿条轴26c用于将施加在转向盘21上的转向转矩和由电动机41、51产生的辅助转矩传递给车轮29、29。更具体地，电动机41、51通过传动机构341、351和小型滚珠丝杠360′与齿条轴26c连接。电动机41、51彼此靠近地设置在齿条轴26c附近。换句话说，这些电动机41、51紧凑地设置。这样布置的电动转向装置400具有较小的尺寸。
另外，不必在转向轴22和齿条小齿轮机构25之间设置任何电动机。换句话说，在转向轴22和齿条小齿轮机构25之间可以形成一自由空间。该空间可以用于其它目的。
因为这两个电动机41、51通过单个滚珠丝杠360′与齿条轴26c连接，所以不需要任何用于使电动机41、51与齿条轴26c连接的齿条小齿轮机构。因此，除了齿条引导件70A之外，不需要任何其它齿条引导件。这样布置的电动转向装置400结构简单。
电动机41、51通过皮带传动机构341、351和滚珠丝杠360′与齿条轴26c连接。这使得能够减小在齿条轴26c和每个电动机轴41a、51a之间的距离。因此可以更加自由地设置电动机41、51。
电动机41、51是公知的、比上述同轴式电动机更便宜的电动机。
电动机41、51沿着相对的方向延伸并且平行于齿条轴26c。更具体地，电动机轴41a的一个端部设置成与电动机轴51a的一个端部成相对关系。电动机41、51沿着外壳61c′的外圆周表面设置。从图20中可以看出，第一和第二电动机41、51设置在齿条轴26c上方，从而增大了离地高度。因此，可保护这样布置的电动机41、51免于受到地面上的外来物体的影响。
通过将第一和第二电动机41、51设置在外壳61c′上方而不是设置在其前面，车体的车体框架可以在车体与位于其前方的某些物体碰撞时经历塑性变形以降低撞击中的冲击能量。
参照图21至图23，显示出根据本发明第六实施例的电动转向装置500。该电动转向装置500与电动转向装置10相同，除了如在下面所述，辅助转矩机构30包括代替辅助转矩产生装置50的第五辅助转矩产生装置550。在图21至图23中，该电动转向装置500与电动转向装置10相同的部件用相同的附图标记标出，并且将省略对其的详细说明。
如图21所示，辅助转矩机构30包括转向转矩传感器31、控制部分32、第一辅助转矩产生装置40和第五辅助转矩产生装置550。第五辅助转矩产生装置550包括第二电动机51和第二蜗轮机构52。
与第一辅助转矩产生装置40一样，该第五辅助转矩产生装置550包括安装在小齿轮轴24上的第二蜗轮55。该布置消除了如在本发明第一实施例中的装置10的第二辅助转矩产生装置50中一样，为辅助转矩产生装置550配备辅助齿条小齿轮机构和辅助小齿轮轴的必要。
电动转向装置500的辅助转矩机构30的电动机41、51产生施加在小齿轮轴24上的辅助转矩。因此，该齿条小齿轮机构25将施加在小齿轮轴24上的辅助转矩和由驾驶员施加在转向盘21上的转向转矩传递给齿条轴26d。除了齿条25b之外，在齿条轴26d上没有形成任何其它齿条。
即，由驾驶员产生的转向转矩以及由第一和第二电动机41、51产生的辅助转矩组合在一起，以形成复合转矩。该复合转矩通过齿条小齿轮机构25传递给齿条轴26d，从而使车轮29、29转向或转动。
从图21中可以看出，两个电动机41、51相互分开设置并且与小齿轮轴24连接。小齿轮25a设置在电动机41、51之间。这两个电动机41、51产生施加在小齿轮轴24上的动力。
如图22所示，第一电动机41设置在齿条轴26d上方，而第二电动机51设置在齿条轴26d下方。
如图23所示，电动转向装置500包括小齿轮轴24、齿条小齿轮机构25、转向转矩传感器31、第一和第二蜗轮机构42、52以及外壳61d。该外壳61d具有装在其中的第一蜗轮机构42和齿条小齿轮机构25。该外壳61d具有分别向上和向下开口的上端和下端。该外壳61d的上下端部分别由盖子65、565封闭。附图标记568表示轴承。
沿着图23的线4B-4B剖开形成剖视4，用来显示第一蜗轮机构42的剖面。
还有，沿着图23的线6A-6A剖开形成剖视6，用来显示第二涡轮机构52的剖面，在图23中辅助小齿轮轴57由小齿轮轴24代替。
在用于将施加在转向盘21上的转向转矩传递给齿条轴26d的小齿轮轴24附近，两个电动机41、51按照这样一种方式相互分开设置，从而给小齿轮轴24提供辅助转矩。小齿轮25a设在电动机41、51之间。电动机41、51产生施加在小齿轮轴24上的动力。因为电动机41、51这样紧凑地或靠近小齿轮轴24设置，所以该电动转向装置500的尺寸较小。
通过这种布置，无需将任何电动机连接在齿条轴26d上。也无需设置用来使电动机与齿条轴26d连接的另外的构件。因此，在齿条轴26d周围可以形成自由空间。该空间可以用于其它目的。
如图23所示，所有齿条小齿轮机构25和用于传递分别由第一和第二电动机41、51产生的动力的两个传动构件(即，第一和第二蜗轮机构42、52)安装在小齿轮轴24上。这意味着，在将齿条小齿轮机构25安装在小齿轮轴24上并且电动机41、51设置在小齿轮轴24附近时，可以对小齿轮轴24进行观察，以查看小齿轮轴24是否提供了适当的功能。因此，受到观察的所有小齿轮轴可以提供基本上相同的功能。
如果电动机51设在第一电动机41和小齿轮25a之间，并且第二蜗轮机构52设置在第一蜗轮机构42和小齿轮25a之间，则将增大在小齿轮25a和第一蜗轮机构42(与第二蜗轮机构52相比，其设在更上面处)的第一蜗轮45之间的距离。这不利地导致在小齿轮25a和与万向节23连接的小齿轮轴24的远端之间的距离增大。
但是，对于电动转向装置500，第一蜗轮45可以设置在离小齿轮轴25a更近的距离处。更具体地，在第二蜗轮机构52设置在小齿轮25a下方的情况下，在小齿轮25a和第一蜗轮45之间的距离与在第二蜗轮机构52设置在小齿轮25a上方的情况相比更小。这导致在小齿轮25a和小齿轮轴24的远端之间的距离减小。
这种距离减小有助于保持小齿轮轴24的刚性。该电动转向装置500的优点在于，可以防止由于在齿条25b和小齿轮25a之间的啮合接合而出现的振动通过小齿轮轴24传递给转向盘21。
参照图24至图25，显示出根据本发明第七实施例的电动转向装置600。如将在后面所述，该电动转向装置600与电动转向装置100相同，除了辅助转矩机构30包括代替第一辅助转矩产生装置40的第六辅助转矩产生装置640。在图24和图25中，该电动转向装置600与电动转向装置100相同的部件用相同的附图标记标出，并且将省略对其的详细说明。
如图24所示，该电动转向装置600包括第三辅助转矩产生装置150和第六辅助转矩产生装置640，该第六辅助转矩产生装置与电动转向装置10的第二辅助转矩产生装置50执行相同的功能。
该第六辅助转矩产生装置640包括第二电动机51、第二蜗轮机构52、辅助小齿轮轴57和辅助齿条小齿轮机构58。
转向转矩传感器31检测出施加在转向盘21上的转向转矩，以产生表示检测到该转向转矩的检测信号。控制部分32根据该检测信号产生电动机控制信号。第二和第三电动机51、151根据该电动机控制信号产生与转向转矩对应的辅助转矩。
由第二电动机51产生的辅助转矩通过联轴节56、第二蜗轮机构52、辅助小齿轮轴57和辅助齿条小齿轮机构58传递给齿条轴26e。由第三电动机151产生的辅助转矩可以通过滚珠丝杠160传递给齿条轴26e。该齿条轴26e具有形成在其上的齿条25b、58b和螺纹部分161。
可以将由驾驶员施加在转向盘21上的转向转矩、由电动机51产生的辅助转矩和由电动机151产生的辅助转矩组合在一起，以形成复合转矩。该复合转矩被传递给齿条轴26e，从而使车轮29、29转动。
辅助小齿轮轴57通过辅助齿条小齿轮机构58安装或连接在齿条轴26e上。第二电动机51产生施加在辅助小齿轮轴57上的动力，而第三电动机151产生通过滚珠丝杠160施加在齿条轴26e上的动力。
如图25所示，小齿轮轴24、第六辅助转矩产生装置640和第三转矩装置150安装在外壳61e上。
第六辅助转矩产生装置640在结构上与如在图5和图6中所示的第二辅助转矩产生装置50相同。沿着图25的线5A-5A剖开形成剖视5，以显示出第二辅助转矩产生装置50(即，第六辅助转矩产生装置640)的剖面。
沿着图25的线16A-16A剖开形成剖视16，以显示出小齿轮轴24、齿条小齿轮机构25和转向转矩传感器31。
从图24和图25中可以看出，辅助小齿轮轴57通过辅助齿条小齿轮机构58与齿条轴26e连接，其中齿条轴26e通过转向轴22连接到转向盘21。第二电动机51产生施加在辅助小齿轮轴57上的动力，而第三电动机151产生通过小型滚珠丝杠160施加在齿条轴26e上的动力。这些电动机51、151紧凑地或靠近齿条轴26e设置。具有这样紧凑布置的电动机51、151的该电动转向装置600的尺寸可以做得较小。
在转向轴22和齿条轴26e之间没有连接任何电动机。因此，在转向轴22和小齿轮轴24周围可以形成一自由空间。该空间可以用于其它目的。
用于将施加在转向盘21上的转向转矩传递给齿条轴26e的传动构件(即，齿条小齿轮机构25)没有承受由这些电动机产生的任何动力。该布置有助于传动构件保持足够的强度。转向转矩、由电动机51产生的动力和由电动机151产生的动力，被传递给齿条轴26e的三个不同部分。这种布置有助于齿条轴26e保持足够的强度。
在参照图1至图25所述的所有本发明实施例中，小齿轮轴24可以与转向轴22分开或单独设置，而不是直接连接在转向轴22上。在这种情况下，转向转矩传感器31检测到施加在转向盘22上的转向转矩，以产生表示检测到该转向转矩的检测信号。根据该检测信号，任何动力源(例如，除了上述电动机之外的其它电动机)产生与该转向转矩相同的转矩，然后将该转矩传递给小齿轮轴24。
工业实用性通过上述布置，本发明的电动转向装置包括两个电动机。这些电动机彼此分开地设置。可以自由地将这两个电动机设置在形成于车内的空间中。该装置尤其适用于大型车辆。
权利要求
1.一种电动转向装置，该装置包括转向盘；与车轮连接的齿条轴，所述齿条轴通过转向轴和齿条小齿轮机构与所述转向盘连接；第一电动机，用于产生施加在所述转向轴上或施加在所述转向轴和所述齿条小齿轮机构之间的动力；和第二电动机，用于产生施加在所述齿条轴上的动力。
2.一种电动转向装置，该装置包括转向盘；与车轮连接的齿条轴，所述齿条轴通过转向轴和齿条小齿轮机构与所述转向盘连接；和两个电动机，它们相邻设置并且通过传动机构和滚珠丝杠与所述齿条轴连接。
3.一种电动转向装置，该装置包括转向盘；与车轮连接的齿条轴，所述齿条轴通过转向轴、小齿轮轴和具有形成在所述小齿轮轴上的小齿轮的齿条小齿轮机构与所述转向盘连接；和两个电动机，用来产生施加在所述小齿轮轴上的动力，所述这两个电动机与所述小齿轮轴连接，并且所述小齿轮设置在它们之间。
4.一种电动转向装置，该装置包括转向盘；与车轮连接的齿条轴，所述齿条轴通过转向轴与所述转向盘连接；小齿轮轴，它通过齿条小齿轮机构与所述齿条轴连接；第一电动机，用于产生施加在所述小齿轮轴上的动力；和第二电动机，用于产生通过滚珠丝杠施加在所述齿条轴上的动力。
全文摘要
一种电动转向装置(10)，该装置包括转向盘(21)、转向轴(22)、齿条小齿轮机构(25)和齿条轴(26)，该齿条轴通过所述转向轴和所述齿条小齿轮机构与转向盘连接。齿条轴与车轮(29，29)连接。该电动转向装置还包括用于产生施加在转向轴上的动力的第一电动机(41)和用于产生施加在齿条轴上的动力的第二电动机(51)。
文档编号B62D3/08GK1675100SQ0381901
公开日2005年9月28日 申请日期2003年7月2日 优先权日2002年8月9日
发明者古海洋, 鹤宫修, 市村博, 稻叶和彦, 宫下胜行, 柳沼隆宏, 菅野智明, 北泽浩一, 森下文宽 申请人:本田技研工业株式会社