专利名称：电动助力转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用一种带式动力传递机构的齿条辅助式(rackassist type)电动助力转向装置。
背景技术：
在车辆的转向系统中，广泛地使用通过一种外部动力源来辅助转向操作的所谓动力转向装置。传统地使用叶片式液压泵作为动力转向装置中的动力源。在许多情况下由发动机来驱动该液压泵。但是，这种类型的动力转向装置由于液压泵的恒驱动而造成很大的发动机驱动损失(在最大负载状态下可达几或十马力)。因此，在发动机排量小的小型机动车辆中难以使用这种动力转向装置，即使在排量相对较大的车辆中，也不能避免单位燃油行驶里程(加仑英里，gas mileage)的大量下降。
作为上述问题的解决方案，近年来，一种使用电机(电动机)作为动力源的电动助力转向装置(Electric Power Steering，在下文称作EPS)受到重视。EPS具有很多优点，例如因为使用车载蓄电池作为电机的电源，所以它没有直接的发动机驱动损失；因为电机仅在辅助转向时才被启动，所以可避免单位燃油行驶里程的下降；其电气控制很容易。
同时，由于刚性高和重量轻等原因，目前车辆用转向器的主流是齿轮齿条式转向器。作为齿轮齿条式转向器的EPS，可以使用一种滚珠丝杠齿条辅助式EPS，其中通过一电动滚珠丝杠机构来驱动齿条轴；还可以使用一种转向柱辅助式(column assist type)EPS，其中，电机设置在转向柱侧，以驱动转向轴或者小齿轮自身。在滚珠丝杠齿条辅助式EPS(将简称为齿条辅助式EPS)中，因为辅助力不作用在小齿轮和齿条的接合面上，所以这些部件之间的可能会导致摩擦或者变形的接触表面压力较小。
在齿条辅助式EPS中，形成在齿条轴上的滚珠丝杠轴的外螺纹槽与形成在滚珠螺母上的内螺纹槽通过多个循环球(钢球)接合，该滚珠螺母由一与齿条轴同轴或非同轴设置的电机旋转地驱动，从而使齿条轴沿轴向移动。作为在非同轴齿条辅助式EPS中电机和滚珠螺母之间的动力传递系统，使用一种在日本专利No.3062852中公开的齿轮系统或者一种在静音性和传递效率方面优异的皮带系统。
在使用皮带的现有非同轴齿条辅助式EPS中，如日本实用新型申请早期公开No.60-122274或者日本实用新型公开4-28538中所公开的，动力传递机构包括一主动带轮、一从动带轮和一绕在这两个带轮上的皮带。赋予皮带适当的张力是很重要的。当主动带轮开始旋转时，驱动力通过皮带传递到从动带轮(或者滚珠螺母)，从而由于驱动阻力，一张力被施加在皮带的驱动侧带部(web)(张紧侧带部)，而非驱动侧带部(非张紧侧带部)松弛。如果该松弛超过一定程度，则在该皮带为V带或者平带时会在皮带和带轮之间打滑，或者将在皮带和带轮之间发生跳齿，从而造成动力不能正确被传递并且会在皮带上产生烧伤或者掉齿等损害。
赋予皮带张力的一般方法是在皮带壳中设置一张紧器机构，从而通过一螺旋弹簧或者液压力的偏压力将一张紧带轮压靠在非张紧侧带部上。但是，在EPS的动力传递机构中，因为主动带轮的旋转方向根据驾驶员改变转向方向而变化，如果张紧带轮被压靠在张紧侧带部上，则张紧带轮将由于张紧侧带部的张力而向后退，从而导致向从动带轮的动力传递的迟滞。这将导致转向辅助不能平稳实现。在张紧器被设置在皮带的两侧的情况下也存在该缺点，这是因为张紧带轮将由于张紧侧带部的张力而向后退。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种齿条辅助型电动助力转向装置，其中可以适当而容易地进行动力传递装置中的皮带的张力调整。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种齿条辅助型电动助力转向装置，它包括一滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构包括一在内周面上形成有内螺纹槽的滚珠螺母，一设置在该滚珠螺母的中心轴线上并且在外周面上形成有与所述内螺纹槽相对的外螺纹槽的齿条轴，和多个设置在所述内螺纹槽和所述外螺纹槽之间的循环球；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠螺母机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括与所述电机的轴一体地旋转的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；以及一用于容纳所述动力传递装置和所述滚珠丝杠机构的转向器壳，其中，所述电动助力转向装置设置有一固定在所述电机的一端部并具有圆筒形状的电机法兰，该电机法兰将装配于形成在所述转向器壳中的电机保持孔中；并且，所述电机法兰可旋转地支承所述主动带轮并适于相对于所述电机保持孔在一预定角度范围内旋转，并且所述电机法兰的中心轴线偏离所述电机的中心轴线。
根据本发明的第一方面，例如，在动力传递装置被组装之后，在通过一张力计测量皮带的张力的同时旋转电机法兰，并在获得适当的初始张力后，将电机法兰固定在转向壳室中。
在根据本发明的第一方面的电动助力转向装置中，优选地，可在所述主动带轮和所述从动带轮的至少一者上形成有皮带保持凸缘。在该情况下，皮带运行的轴向移位受到限制，从而可实现平稳的动力传递。
在根据本发明的第一方面的电动助力转向装置中，优选地，所述电机法兰可沿轴向分成两部分。根据该特征，可以使得将主动带轮和皮带组装到电机法兰的操作容易地进行。
在根据本发明的第一方面的电动助力转向装置中，优选地，所述电机法兰可具有一个用于在组装操作时将皮带以折叠状态容纳的皮带容纳部。在该情况下，通过使用一其中提前组装了主动带轮和皮带的子组件，在安装到转向器壳中之后所需的操作大大简化，从而实现组装步骤数目的减少。
在根据本发明的第一方面的电动助力转向装置中，优选地，所述电机保持孔中可形成有一个用于使从所述皮带容纳部突出的皮带通过的皮带通过部。通过这一特征，当将电机法兰组装到转向器壳中时，从转向器壳突出的皮带将不会与转向器壳干涉。
在根据本发明的第一方面的电动助力转向装置中，优选地，容纳在所述皮带容纳部中的皮带可被折叠成一种能防止皮带具有比由曲率限制装置所限制的预定曲率小的曲率的状态。通过这一特征，可以防止皮带的强化纤维/加固纤维由于以过小曲率的弯曲而断裂。
在根据本发明的第一方面的电动助力转向装置中，优选地，容纳所述动力传递装置的动力传递装置容纳部与容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构容纳部由隔离装置隔开，并且所述皮带由一封闭式滚动轴承支承。通过这一特征，用于润滑滚珠丝杠机构或者轴承的润滑剂不会附着于动力传递装置的皮带上，从而可防止构成该皮带的合成橡胶由于溶胀等而劣化。
根据本发明的第二方面，提供了一种齿条辅助型电动助力转向装置，包括一滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构包括一在内周面上形成有内螺纹槽的滚珠螺母，一设置在该滚珠螺母的中心轴线并且在外周面上形成有与所述内螺纹槽相对的外螺纹槽的齿条轴，和多个设置在所述内螺纹槽和所述外螺纹槽之间的循环球；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠丝杠机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括一与所述电机的轴连接的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；以及一用于容纳所述滚珠丝杠机构和所述动力传递装置的转向器壳，其中，所述电动助力转向装置设置有一用于调整所述皮带的张力的张力调整装置，并且，所述张力调整装置包括一可旋转地支承所述主动带轮并以可摆动的方式保持在所述转向器壳中的带轮保持器，和用于调整所述带轮保持器的摆角的保持器角度调整装置。
根据本发明的第二方面的电动助力转向装置，通过由保持器角度调整装置改变所述带轮保持器的摆角，可以改变所述主动带轮的中心和所述从动带轮的中心之间的距离以赋予皮带期望的张力。
在根据本发明的第二方面的电动助力转向装置中，优选地，所述保持器角度调整装置可包括一螺纹机构。在该情况下，能够以无级的方式精细地实现张力调整，并且在张力调整后不会发生带轮保持器的移位。
在根据本发明的第二方面的电动助力转向装置中，优选地，所述电机的轴和所述主动带轮可通过一对中偏差(轴线不对中)吸收装置连接。在该情况下，即使是例如在张力调整时电机的轴和所述主动带轮存在对中偏差，该对中偏差也可通过该对中偏差吸收装置来吸收。因此可以提前将电机固定在转向壳上。
在根据本发明的第二方面的电动助力转向装置中，优选地，所述对中偏差吸收装置可以是一种欧氏联轴器。在该情况下，即使是电机的轴和所述主动带轮发生对中偏差，也可以没有显著的传递损失地实现从电机至主动带轮的动力传递。
在根据本发明的第二方面的电动助力转向装置中，优选地，在所述主动带轮和所述从动带轮的至少一者上形成有皮带保持凸缘。在该情况下，皮带运行时的轴向移位受到限制，从而可实现平稳的动力传递。
在根据本发明的第二方面的电动助力转向装置中，优选地，所述转向器壳可包括用于容纳所述动力传递装置的皮带壳，和固定在所述皮带壳上用于容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠壳；并且所述从动带轮和所述滚珠螺母由花键连接。在该情况下，可以在滚珠丝杠壳尚未被固定的状态下进行皮带张力的调整，并且在固定了皮带壳和滚珠丝杠壳后可以容易地连接从动带轮和滚珠螺母。
在根据本发明的第二方面的电动助力转向装置中，优选地，容纳所述动力传递装置的动力传递装置容纳部与容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构容纳部由隔离装置隔开，并且所述皮带由一封闭式滚动轴承支承。在该情况下，用于润滑滚珠丝杠机构或者轴承的润滑剂不会附着于动力传递装置的皮带上，并可防止构成该皮带的合成橡胶由于溶胀等而劣化。
根据本发明的第三方面，提供了一种齿条辅助型电动助力转向装置，包括一滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构包括一在内周面上形成有内螺纹槽的滚珠螺母，一设置在该滚珠螺母的中心轴线并且在外周面上形成有与所述内螺纹槽相对的外螺纹槽的齿条轴，和多个设置在所述内螺纹槽和所述外螺纹槽之间的循环球；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠螺母机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括与所述电机的轴一体地旋转的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；以及一用于容纳所述滚珠丝杠机构和所述动力传递装置的转向器壳，其中，所述电动助力转向装置还包括一用于调整所述皮带的张力的张力调整装置，并且所述转向器壳包括用于容纳所述动力传递装置的皮带壳，和固定在所述皮带壳上用于容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠壳。
根据本发明的第三方面，在未固定滚珠丝杠壳的状态下，在操作张力调整装置的同时根据主动带轮或者从动带轮的驱动阻力而估计皮带张力，并在完成张力调整后，将皮带壳和滚珠丝杠壳固定在一起以组装转向器。
在根据本发明的第三方面的电动助力转向装置中，优选地，所述从动带轮和所述滚珠螺母可由花键连接。通过该特征，在将皮带壳和滚珠丝杠壳固定在一起时可容易地实现从动带轮和滚珠螺母的连接。
在根据本发明的第三方面的电动助力转向装置中，优选地，在所述主动带轮和所述从动带轮的至少一者上形成有皮带保持凸缘。通过该特征，皮带运行时的轴向移位受到限制，从而可实现平稳的动力传递。
在根据本发明的第三方面的电动助力转向装置中，优选地，所述皮带的张力可根据所述主动带轮或所述从动带轮的转矩进行测量。通过该特征，由于不必在皮带壳上设置开口而不需要紧固插销等，所以可以避免转向器的大型化并且可以减少部件数目和操作工时。
在根据本发明的第三方面的电动助力转向装置中，优选地，所述张力调整装置可适于改变所述主动带轮的中心和所述从动带轮的中心之间的距离。通过该特征，可以通过例如使用一偏心轴使主动带轮朝向或远离从动带轮移动以改变带轮中心之间的距离，从而调整皮带张力。
在根据本发明的第三方面的电动助力转向装置中，优选地，容纳所述动力传递装置的动力传递装置容纳部与容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构容纳部由隔离装置隔开，并且所述皮带由一封闭式滚动轴承支承。在该情况下，用于润滑滚珠丝杠机构或者轴承的润滑剂不会附着于动力传递装置的皮带上，并可防止构成该皮带的合成橡胶由于溶胀等而劣化。
根据本发明的第四方面，提供了一种齿条辅助型电动助力转向装置，包括一滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构包括一在内周面上形成有内螺纹槽的滚珠螺母，一设置在该滚珠螺母的中心轴线上并且在外周面上形成有与所述内螺纹槽相对的外螺纹槽的齿条轴，和多个设置在所述内螺纹槽和所述外螺纹槽之间的循环球；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠螺母机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括与所述电机的轴一体地旋转的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；以及一用于容纳所述滚珠丝杠机构和所述动力传递装置的转向器壳，其中，所述电动助力转向装置还包括用于调整所述皮带的张力的张力调整装置，所述张力调整装置包括一由设置在所述皮带外侧的辊保持器可旋转地保持的张紧辊，所述张紧辊适于和所述辊保持器一起相对于所述皮带的带部表面来回运动；以及一用于将所述张紧辊压靠在所述皮带上的辊子挤压装置。
根据本发明的第四方面，当张紧辊被压靠在皮带的外侧时，在带轮上皮带的包角增大，从而在具有较小直径的带轮一侧的皮带的剪切应力减小。
在根据本发明的第四方面的电动助力转向装置中，优选地，所述辊保持器可适于绕一作为支承点的摆动轴而摆动。通过这一特征，通过改变张紧辊、摆动轴和辊子挤压装置之间的位置关系，可以相对容易地确定张紧辊相对辊子挤压装置的驱动量的移动量。
在根据本发明的第四方面的电动助力转向装置中，优选地，所述辊子挤压装置可包括一螺纹机构。在该情况下，能够以无级的方式精细地实现张力调整，并且在张力调整后不会发生辊保持器的移位。
在根据本发明的第四方面的电动助力转向装置中，优选地，在所述动力传递装置被组装好的状态下，一连接所述张紧辊的中心轴线和所述摆动(轴线)的直线基本上平行于未被所述张紧辊施压的所述皮带侧的带部(web)。通过该特征，由于辊保持器的摆动而导致的张紧辊的移动方向基本上垂直于皮带，因此可以相对较小的摆动量将张紧辊压靠在皮带上。
在根据本发明的第四方面的电动助力转向装置中，优选地，在所述张紧辊的两端形成有用于限制所述皮带的轴向移位的皮带保持凸缘，并且所述张紧辊可以在一预定的移动范围内移动。通过该特征，可以防止皮带从张紧辊的偏离或者由于张紧辊的移位而造成的皮带的曲折移动。
在根据本发明的第四方面的电动助力转向装置中，优选地，所述辊保持器可以是一冲压成形部件。通过该特征，可以实现辊保持器的轻量化并实现其生产率的提高。
在根据本发明的第四方面的电动助力转向装置中，优选地，容纳所述动力传递装置的动力传递装置容纳部与容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构容纳部由隔离装置隔开，并且所述皮带由一封闭式滚动轴承支承。通过这一特征，用于润滑滚珠丝杠机构或者轴承的润滑剂不会附着于动力传递装置的皮带上，并可防止构成该皮带的合成橡胶由于溶胀等而劣化。
如上所述，不用使用张紧器等就可以可靠而容易地赋予皮带适当的张力，在减少部件数目的同时可以实现平稳的转向辅助并防止对正时皮带的损伤。
图1是示出根据本发明的转向装置的驾驶室侧的透视图；图2是示出根据本发明第1实施例的转向器的纵剖视图；图3是示出图2的A部分的放大视图；图4是沿图3的B-B线的剖视图；图5是沿图3的C-C线的剖视图；图6是示出第1实施例的操作的示意图；图7是示出第1实施例的操作的示意图；图8是示出第1实施例的操作的示意图；
图9是示出第1实施例的操作的示意图；图10是示出第1实施例的第1变形例的转向器11的主要部分的剖视图；图11是沿图10的D-D线的剖视图；图12是沿图10的E-E线的剖视图；图13是示出第1实施例的第1变形例中正时皮带容纳状态的透视图；图14是示出第1实施例的第1变形例中电机法兰(凸缘)如何安装的剖视图；图15是示出第1实施例的第1变形例的操作的示意图；图16是示出第1实施例的第1变形例的操作的示意图；图17是示出第1实施例的第1变形例的操作的示意图；图18是示出第1实施例的第2变形例并对应于图3中的B-B线的剖视图；图19是沿图18的电机轴方向的剖视图；图20是示出第1实施例的第2变形例的操作的分解图；图21是示出第1实施例的第2变形例的操作的示意图；图22是示出第1实施例的第2变形例的操作的示意图；图23是根据本发明第2实施例的转向器的纵剖视图；图24是示出图23的A部分的放大视图；图25是沿图24的B-B线的剖视图；图26是沿图24的C-C线的剖视图；图27是沿图24的D-D线的剖视图；图28是根据本发明第2实施例的变形例的转向器的纵剖视图；图29是示出图28的E-E线的剖视图；图30是沿图28的F-F线的剖视图；图31是沿图28的G-G线的剖视图；图32是示出根据第2实施例一变形例的欧氏(Oldham)联轴器的分解透视图；
图33是示出根据本发明第3实施例的转向器的纵剖视图；图34是示出图33的A部分的放大视图；图35是沿图34的B-B线的剖视图；图36是沿图34的C-C线的剖视图；图37是示出第3实施例的操作的示意图；图38是示出第3实施例的操作的示意图；图39是示出第3实施例的操作的示意图；图40是示出第3实施例的操作的示意图；图41是示出根据本发明第4实施例的转向器的纵剖视图；图42是示出图41的A部分的放大视图；图43是沿图42的B-B线的剖视图；图44是沿图43的C-C线的剖视图；图45是沿图43的D-D线的剖视图；图46是一辊保持器的透视图；图47是示出该辊保持器的透视图；图48是示出第4实施例的示意图。
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施例。
图1是示出结合有本发明的一实施例的电动助力转向装置的驾驶室侧的透视图。在该附图中，标号1表示转向柱，它可旋转地支承一上转向轴3。在转向轴3的上端安装有一转向盘5，而在其下端通过一万向节7连接有一下转向轴9。
与下转向轴9的下端连接的是一由齿轮齿条机构以及动力辅助机构等构成的转向器11。在图1中，标号13表示一覆盖/保护转向柱1的转向柱护罩，标号15表示与转向器11的左右端部连接的横拉杆。
图2是示出根据本发明第1实施例的转向器11的纵剖视图。图3是示出图2的A部分的放大视图。图4是沿图3的B-B线的剖视图。图5是沿图3的C-C线的剖视图。在图2中标号21所指元件是构成转向器壳(壳室)的齿条和小齿轮壳(箱体)，该壳保持着构成齿轮齿条机构的齿条轴23和小齿轮(未示出)。在齿条轴23上，在图2的左侧部形成有与小齿轮啮合的齿条25。在齿条轴23的左右端部(图2中)，固定有以可摆动的方式支承横拉杆15的球形接头27。
动力辅助机构的外壳由一皮带壳31和一滚珠丝杠壳33构成，其中，该皮带壳31通过螺栓固定在齿条和小齿轮壳21的右侧(图2、3中)，滚珠丝杠壳33通过螺栓固定在皮带壳31的右侧(图2、3中)，并与齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31一起构成转向器壳。
在皮带壳31的下端部安装有一电机35。皮带壳31容纳有一固定在电机35的轴36上的主动带轮37，一连接在将在后面说明的滚珠螺母51上的中空从动带轮39，以及一个绕在该主动带轮37、从动带轮39上的正时皮带41，从而构成动力传递机构。主动带轮37分别通过作为封闭式滚动轴承的预润滑深沟球轴承43、44(将简称为轴承)而支承在电机法兰71以及与其一体化的法兰盖75上。从动带轮39分别通过轴承45、46支承在壳体21和31上。在主动带轮37的两端安装有皮带保持凸缘48、49。在该实施例中，从图3可知，皮带壳31的内部空间通过用作隔离装置的从动带轮39和轴承45、46而与滚珠丝杠机构和齿条轴23隔离。
在滚珠丝杠壳33内，通过一双列角接触球轴承53可旋转地支承着一滚珠螺母51。图2和3中的标号55表示一用于将双列角接触球轴承53的内圈固定在滚珠螺母51上的环形螺母，标号57表示一用于将双列角接触球轴承53的外圈固定在滚珠丝杠壳33上的环首螺栓(ring bolt)。
在齿条轴23上形成有一外螺纹槽61，而在滚珠螺母51上形成有一内螺纹槽63，在该外螺纹槽61和内螺纹槽63之间设置有多个用作循环球的钢球65。此外，在滚珠螺母51上安装有一个用于使钢球65循环的循环件(未示出)。
在从动带轮39的滚珠螺母51侧端部形成有一内花键67，而在滚珠螺母51上形成有一与该内花键67接合的外花键69。从而在组装好的状态下，从动带轮39和滚珠螺母51一起旋转。
在电机35的端部，通过螺栓固定有一个基本为圆筒状的电机法兰71电机法兰71的装配部72安装在形成于齿条和小齿轮壳21内的电机保持孔73中。在第一实施例中，电机法兰71的右侧端(图3)为一开放端，其上通过螺栓77固定有保持轴承44的法兰盖75。如图4所示，在电机法兰71中形成有皮带通过空间79、80。
电机法兰71通过三个螺栓81固定在齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31上。如图4所示，因为形成在齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31上的三个螺栓孔83具有弧形形状，所以电机法兰71可以相对于电机保持孔73在一定的角度范围内转动。此外，因为电机法兰71的中心轴线Cf从电机35的中心轴线Cm偏移距离d，所以当电机法兰71相对于齿条和小齿轮壳21的角度相位变化时，主动带轮37的中心与从动带轮39的中心之间的距离L也发生变化。
下面将说明第一实施例的操作。
当驾驶员转动转向盘5时，旋转力通过上转向轴3和下转向轴9传递到转向器11。因为在转向器11中设置有用于将旋转输入转换成线性运动的齿轮齿条机构，所以齿条轴23向左或向右运动，从而通过左右横拉杆15改变车轮的转向角而实现转向。
同时，在动力辅助机构中，电机35基于转向扭矩传感器(未示出)的输出以一预定转矩而沿前进或后退方向旋转。该旋转通过主动带轮37、从动带轮39减速传递至与从动带轮39花键接合的滚珠螺母51。当滚珠螺母51旋转时，一推力通过与滚珠螺母51的内螺纹槽63接合的钢球65施加在齿条轴23的外螺纹槽61上。从而实现转向辅助。在这方面，在本实施例中，因为皮带壳31的内部空间与滚珠丝杠机构和齿条轴23隔离，主动带轮37、从动带轮39由预润滑深沟球轴承43-46支承，所以用于润滑滚珠丝杠机构、齿条轴23、预润滑深沟球轴承43-46的润滑脂等不会飞溅出来而粘附到正时皮带41上。因此，可以防止由于溶胀而造成的皮带的合成橡胶材料的劣化。
接着说明第一实施例中转向器11的组装过程以及正时皮带41的张力调整过程。如图6和7所示，在第一实施例中的组装过程中，装配工程师首先将在其上安装有例如电机35和主动带轮37的电机法兰71的装配部72，从图中的右侧(从图2、3中左侧)插入齿条和小齿轮壳21的电机保持孔73中。
然后，电机法兰71从齿条和小齿轮壳21伸出，装配工程师从而将正时皮带41放入皮带通过空间79、80以将其设置在主动带轮37上，如图7和8所示。接着，如图9所示，装配工程师通过螺栓固定法兰盖75，并组装从动带轮39和皮带壳31(图9中未示出)以完成动力传递机构的临时组装。
接着，装配工程师在测量正时皮带41的张力的同时，相对于齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31适当地转动电机法兰71。当张力值等于预定值时，装配工程师将电机法兰71保持在该角度相位并通过螺栓81将电机法兰71固定到齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31上。之后，装配工程师组装齿条轴23和滚珠丝杠壳33等以完成转向器11的组装。
通过第一实施例的上述结构，可以可靠而容易地向正时皮带41赋予适当的张力而不使用张紧器等。因此，可以减少构成部件，并可以实现平稳的转向辅助以及防止正时皮带的损伤。
图10是示出第1实施例的第1变形例的转向器11的主要部分的剖视图。图11是沿图10的D-D线的剖视图。图12是沿图10的E-E线的剖视图。该第1变形例的整体结构与上述第1实施例基本相同，只是在电机法兰71等部件的结构上不同。具体地，在本实施例中电机法兰71是一体成形部件而没有法兰盖，并在其内部形成有一个较大的皮带容纳部93。此外，在齿条和小齿轮壳21内的电机保持孔73中，形成有一个朝向从动带轮39延伸的皮带通过部95.
在该第1变形例中，如图13所示，当被组装至齿条和小齿轮壳21时，该电机法兰71提前安装有一正时皮带41该正时皮带41以折叠/弯曲的状态容纳在皮带容纳部93中，通过图14中所示的四个曲率限制销97、98，可以防止正时皮带41的曲率小于一规定值。通常，正时皮带41由可耐受张力的强度纤维(strength fiber)(例如玻璃纤维或者芳香族聚酰胺纤维)、合成橡胶涂层和一加强尼龙纤维制成，其中因为通过曲率限制销97、98限制了最小曲率，该强度纤维不会断裂。
下面参照图15-17说明第1实施例的第1变形例的操作。在该第1实施例的第1变形例的组装操作中，装配工程师首先将其上安装有电机35和主动带轮37以及正时皮带41的电机法兰71，从右侧(图10中从左侧)插入齿条和小齿轮壳21的电机保持孔73中。在该状态下，尽管正时皮带41的一部分从电机法兰71伸出，该正时皮带41不会与齿条和小齿轮壳21干涉，这是因为，在电机保持孔73中形成有皮带通过部95，如图14所示。
在使电机法兰71从齿条和小齿轮壳21伸出之后，如图17所示，装配工程师将正时皮带41从皮带容纳部93中取出并展开，并除去曲率限制销97。接着，装配工程师按照与第一实施例中相同的过程设置从动带轮39(图9中未示出)以完成动力传递机构的临时组装。其它组装转向器11的过程以及调节正时皮带41的张力的过程与第一实施例中相同，所以省略重复的说明。
通过上述第一实施例的第一变形例的结构，可以省略法兰盖和螺栓从而可进一步减少构成部件。此外，通过将正时皮带分段装配(局部装配，sub-assembly)到电机法兰71上，还可以实现减少组装步骤的数量。
下面参照图18-22说明第1实施例的第2变形例。
图18是示出第1实施例的第2变形例对应于图3中的B-B线的剖视图。图19是沿图18的电机驱动轴方向的剖视图。图20-22是示出第1实施例的第2变形例的操作的示意图。
第2变形例与第1实施例基本相同，相同的部件标以相同的参考标号并省略重复说明。在将电机法兰71固定到电机35之后安装正时皮带的过程相同；不同之处在于在主动带轮37两端的轴承支承部71a通过一贯穿正时皮带41的内部空间延伸的臂部71b连接而制成为一体结构。
如图18和19所示，电机法兰71通过螺栓固定到电机35的端部。形成于齿条和小齿轮壳21中的电机保持孔73外部装配于电机法兰71的装配部上。
如图19和20所示，电机法兰71被构成为使得用于保持对主动带轮37的两个轴向端部进行支承的轴承43和44的两个轴承支承部71a由所述沿轴向延伸的臂部71b连接。这些部分一体形成。如上所述，缠绕正时皮带41的部分具有一大的开口部W，因此，在主动带轮37被组装到电机法兰71上的状态下，可以从外部安装正时皮带41。
如图19所示，用于保持支承主动带轮37的两个轴向端部的轴承43和44的两个轴承支承部71a的外周部，被内部装配在皮带壳31的内周部上。从而，作用在两个带轮的转轴上使它们彼此靠近的作用力，例如施加给正时皮带41的初始张力或者通过动力传递产生的张力，将直接由电机法兰71以及皮带壳31(也见图18)承受。然而，因为电机法兰71的臂部71b设置在连接主动带轮37的旋转轴和从动带轮39(见图18)的旋转轴的线上，所以在臂部71b中没有由上述作用力产生的扭矩。
在上述结构中，如图21所示，当装配工程师以与第一实施例中相同的方式，将电机法兰71的装配部72装配到齿条和小齿轮壳21的电机保持孔73中时，电机法兰71从齿条和小齿轮壳21伸出。在该状态下，装配工程师如图22所示，将正时皮带41设置在主动带轮上，组装从动带轮39(见图18)，然后将正时皮带41设置在从动带轮39上。最后，装配工程师组装皮带壳31。
如上所述，将正时皮带41设置在主动带轮37上的过程与第一实施例相同，但是，因为在主动带轮37两端的轴承支承部71a被一体地构成为电机法兰71的一部分，所以可以减少构成部件的数目以及组装操作的步骤数目。这有利于降低成本。
在第一实施例中，设置了皮带通过空间79、80以用于形成一和主动带轮37的外周隔开的空间，而本变形例具有一更简单的结构，只设置了臂部71b。因此，可以将电机法兰71(轴承支承部71a)的外径做得更小。这有利于紧凑化。
此外在第一实施例中，在电机法兰71中设置了一用于容纳皮带的空间，而在本变形例中该空间并不需要。这同样有利于电机法兰71的紧凑化。
如上所述，根据本发明第1实施例，可以可靠而容易地向皮带赋予适当的张力而不使用张紧器等。因此，可以减少构成部件，并可以实现平稳的转向辅助以及防止正时皮带的损伤。
图23是根据本发明第2实施例的转向器的纵剖视图。图24是示出图23的A部分的放大视图。图25是沿图24的B-B线的剖视图。图26是沿图24的C-C线的剖视图。图27是沿图24的D-D线的剖视图。在图23中标号21所指元件是构成转向器壳的齿条和小齿轮壳，该壳保持着构成齿轮齿条机构的齿条轴23和小齿轮(未示出)。在齿条轴23上，在图23的左侧部形成有与小齿轮啮合的齿条25。在齿条轴23的左右端部(图23中)，固定有以可摆动的方式支承横拉杆25的球形接头27。
动力辅助机构的外壳由一皮带壳31和一滚珠丝杠壳33构成，其中，该皮带壳31通过螺栓固定在齿条和小齿轮壳21的右侧(图23、24中)，滚珠丝杠壳33通过螺栓固定在皮带壳31的右侧(图23、24中)，并与齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31一起构成转向器壳。
在齿条和小齿轮壳21的下端部(图23、24中)安装有一电机35。皮带壳31容纳有一连接在电机35的轴36上的主动带轮37、一连接在将在后面说明的滚珠螺母51上的中空从动带轮39，以及一个绕在该主动带轮37、从动带轮39上的正时皮带41，从而构成动力传递机构。
主动带轮37分别通过作为封闭式滚动轴承的预润滑深沟球轴承45、46(将简称为轴承)而可旋转地支承在壳体21和31上。如图24、25所示，在主动带轮37的两端安装有皮带保持凸缘48、49。在该第二实施例中，从图24可知，皮带壳31的内部空间通过用作隔离装置的从动带轮39和轴承45、46而与滚珠丝杠机构和齿条轴23隔离。
在滚珠丝杠壳33内，通过一双列角接触球轴承53可旋转地支承着一滚珠螺母51如图23、24所示，双列角接触球轴承53的内圈通过环形螺母55固定在滚珠螺母51上，双列角接触球轴承53的外圈通过环首螺栓57固定在滚珠丝杠壳33上。
在齿条轴23上形成有一外螺纹槽61，而在滚珠螺母51上形成有一内螺纹槽63，在该外螺纹槽61和内螺纹槽63之间设置有多个用作循环球的钢球65。此外，在滚珠螺母51上安装有一个用于使钢球65循环的循环件(未示出)。
在从动带轮39的滚珠螺母51侧端部形成有一内花键67，而在滚珠螺母51上形成有一与该内花键67接合的外花键69。从而在装配好的状态下，从动带轮39和滚珠螺母51一起旋转。
在第二实施例中，作为张力调整装置，设置有一个用于可旋转地保持主动带轮37的带轮保持器71和一个用于使带轮保持器71摆动的保持器角度调整机构(装置)73。带轮保持器71通过轴承43和44可旋转地支承主动带轮37。此外，一个由齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31保持的摆动轴77贯通带轮保持器71的通孔75。带轮保持器71上设置有一个从其皮带壳31侧(即图25中的上部)突出的杆部79。保持器角度调整机构73设置在带轮保持器71的右侧(图25中)，包括一调节螺栓87和一用于防止调节螺栓87松脱的锁定螺母89，其中该调节螺栓87具有一个与形成在皮带壳31上的调节螺栓保持孔81的内螺纹部83接合的外螺纹部85。调节螺栓87的顶端部与带轮保持器71的杆部79接触，当使用六角扳手等沿拧紧方向旋转时，调节螺栓87前进而使带轮保持器71摆动。在调节螺栓87的顶端部形成有一个环形槽91，其中装配有一个用于与调节螺栓保持孔81的导向部93压力接触的轴密封用O形圈。
电机35通过三个螺栓101固定到齿条和小齿轮壳21上。因为形成在齿条和小齿轮壳21上的螺栓孔103-105是长孔(或弧形孔)，如图25、26所示，电机35可以相对于带轮保持器71的摆动轴77在一定角度范围内摆动。
下面说明第2实施例的操作。
当驾驶员转动转向盘5时，旋转力通过上转向轴3和下转向轴9传递到转向器11。因为在转向器11中设置有用于将旋转输入转换成线性运动的齿轮齿条机构，所以齿条轴23向左或向右运动，从而通过左右横拉杆15改变车轮的转向角而实现转向。
同时，在动力辅助机构中，电机35基于转向扭矩传感器(未示出)的输出以一预定转矩而沿前进或后退方向旋转。该旋转通过主动带轮37、从动带轮39减速传递至与从动带轮39花键接合的滚珠螺母51。当滚珠螺母51旋转时，一推力通过与滚珠螺母51的内螺纹槽63接合的钢球65施加在齿条轴23的外螺纹槽61上。从而实现转向辅助。在这方面，在该第二实施例中，因为皮带壳31的内部空间与滚珠丝杠机构和齿条轴23隔离，主动带轮37、从动带轮39由预润滑深沟球轴承43-46支承，所以用于润滑滚珠丝杠机构、齿条轴23、预润滑深沟球轴承43-46的润滑脂等不会飞溅出来而粘附到正时皮带41上。因此，可以防止由于溶胀而造成的皮带的合成橡胶材料的劣化。
接着说明第二实施例中正时皮带41的张力调整过程。在第二实施例中的组装过程中，装配工程师使用例如六角扳手等工具沿拧紧方向转动调节螺栓87，以使带轮保持器71沿图25中逆时针方向摆动。然后，由带轮保持器71保持的主动带轮37朝远离从动带轮39的方向移动，从而主动带轮37的中心与从动带轮39的中心之间的距离发生变化，从而向正时皮带41施加一张力/张紧力。在该过程中，用于固定电机35的螺栓101处于松驰状态下，所以电机35也随着带轮保持器71(或者主动带轮37)的摆动而摆动。
在根据调节螺栓87的拧紧扭矩确知正时皮带41的张力达到一适当值时，装配工程师拧紧锁定螺母89以防止调节螺栓87松脱。在完成张力调整后，装配工程师拧紧螺栓101以将电机35固定于齿条和小齿轮壳21上。
接着，装配工程师将滚珠丝杠壳33固定到皮带壳31上，以完成转向器11的组装操作。此外，齿条轴23和滚珠螺母51等元件已在别的组装线上提前组装到滚珠丝杠壳33上，当滚珠丝杠壳33与皮带壳31连接时，从动带轮39的内花键67与滚珠螺母51的外花键69接合。
通过第二实施例的上述结构，正时皮带41的张力调整操作可以精确而容易地进行。此外，由于动力传递机构和滚珠丝杠机构可以彼此独立地进行组装和调节，所以可以使转向器11的组装过程变得容易。
图28是根据本发明第2实施例的变形例的转向器主要部分的纵剖视图。图29是示出沿图28的E-E线的剖视图。图30是沿图28的F-F线的剖视图。图31是沿图28的G-G线的剖视图。如这些图中所示，该变形例的总体结构与上述第二实施例基本相同，与该第二实施例的不同之处在于电机轴与主动带轮的连接结构以及电机的安装结构。
在该变形例中，电机35的轴36通过欧氏联轴器111与主动带轮37连接。如图32的透视图中所示，该欧氏联轴器111包括一在两端面上分别具有互相成90°相位的锁槽113和115的滑块117，以及分别具有可与该锁槽113和115滑动地接合的锁121和123的轴36和主动带轮37。电机35通过螺栓101固定在齿条和小齿轮壳21上，因此不像在第二实施例中一样地摆动。
通过上述第二实施例的变形例中的结构，即使在电机35的轴36与主动带轮37之间存在轴线对中偏差/不对中，也可以通过锁121和123相对于滑块117的滑动实现动力传递而没有很大传递损失。因此，装配工程师不必在调整正时皮带41时使电机35摆动，也不必在张力调整后拧紧螺栓101。
尽管在第二实施例中，带轮保持器通过螺纹机构驱动，但是它也可以通过其它机构例如凸轮机构驱动。此外，在第二实施例的变形例中，欧氏联轴器可以由弹性联轴器等替换。
如上所述，根据本发明的第二实施例，可以可靠而容易地向皮带赋予适当的张力而不使用张紧器等。因此，可以减少构成部件，并可以实现平稳的转向辅助以及防止正时皮带的损伤。
下面说明本发明的第三实施例。
图33是示出根据本发明第3实施例的转向器的纵剖视图。图34是示出图33的A部分的放大视图。图35是沿图34的B-B线的剖视图。图36是沿图34的C-C线的剖视图。参照图33，构成齿轮齿条机构的齿条轴23和小齿轮(未示出)被保持在构成转向器壳的齿条和小齿轮壳21内部。在该齿条轴23上，在图33的左侧部形成有与小齿轮啮合的齿条25。在齿条轴23的左右端部(图33中)，固定有以可摆动的方式支承横拉杆25的球形接头27。
动力辅助机构的外壳由一皮带壳31和一滚珠丝杠壳33构成，其中，该皮带壳31通过螺栓固定在齿条和小齿轮壳21的右侧(图33、34中)，滚珠丝杠壳33通过螺栓固定在皮带壳31的右侧(图33、34中)，并与齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31一起构成转向器壳。
在皮带壳31的下端部安装有一电机35。皮带壳31容纳有一固定在电机35的轴36上的主动带轮37、一连接在将在后面说明的滚珠螺母51上的中空从动带轮39，以及一个绕在该主动带轮37、从动带轮39上的正时皮带41，从而构成动力传递机构。如图33和34所示，主动带轮37分别通过作为封闭式滚动轴承的预润滑深沟球轴承43、44(将简称为轴承)而支承在电机法兰71(将在后面说明)上。从动带轮39分别通过轴承45、46支承在壳体21和31上。在主动带轮37的两端安装有皮带保持凸缘48、49。在该实施例中，从图34可知，皮带壳31的内部空间通过用作隔离装置的从动带轮39和轴承45、46而与滚珠丝杠机构和齿条轴23隔离。
在滚珠丝杠壳33内，通过一双列角接触球轴承53可旋转地支承着一滚珠螺母51参照图33和34，双列角接触球轴承53的内圈通过环形螺母55固定在滚珠螺母51上，双列角接触球轴承53的外圈通过环首螺栓57固定在滚珠丝杠壳33上。
在齿条轴23上形成有一外螺纹槽61，而在滚珠螺母51上形成有一内螺纹槽63，在该外螺纹槽61和内螺纹槽63之间设置有多个用作循环球的钢球65。此外，在滚珠螺母51上安装有一个用于使钢球65循环的循环件(未示出)。
在从动带轮39的滚珠螺母51侧端部形成有一内花键67，而在滚珠螺母51上形成有一与该内花键67接合的外花键69。从而在装配好的状态下，从动带轮39和滚珠螺母51一起旋转。
在电机35的端部，通过螺栓固定有一个基本为圆筒状的电机法兰71。电机法兰71的装配部72安装在形成于齿条和小齿轮壳21内的电机保持孔73中。
电机法兰71通过三个螺栓81固定在齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31上。如图35所示，因为形成在齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31上的螺栓孔83具有弧形，所以电机法兰71可以相对于电机保持孔73在一定的角度范围内转动。此外，因为电机法兰71的中心轴线Cf从电机35的中心轴线Cm偏移距离d，所以当电机法兰71相对于齿条和小齿轮壳21的角度相位变化时，主动带轮37的中心与从动带轮39的中心之间的距离L也发生变化。在图35中，标号93表示其中容纳正时皮带41的皮带容纳部。
下面将说明第三实施例的操作。
当驾驶员转动转向盘5时，旋转力通过上转向轴3和下转向轴9传递到转向器11。因为在转向器11中设置有用于将旋转输入转换成线性运动的齿轮齿条机构，所以齿条轴23向左或向右运动，从而通过左右横拉杆15改变车轮的转向角而实现转向。
同时，在动力辅助机构中，电机35基于转向扭矩传感器(未示出)的输出以一预定转矩而沿前进或后退方向旋转。该旋转通过主动带轮37、从动带轮39减速传递至与从动带轮39花键接合的滚珠螺母51。当滚珠螺母51旋转时，一推力通过与滚珠螺母51的内螺纹槽63接合的钢球65施加在齿条轴23的外螺纹槽61上。从而实现转向辅助。在这方面，在本实施例中，因为皮带壳31的内部空间与滚珠丝杠机构和齿条轴23隔离，主动带轮37、从动带轮39由预润滑深沟球轴承43-46支承，所以用于润滑滚珠丝杠机构、齿条轴23、预润滑深沟球轴承43-46的润滑脂等不会飞溅出来而粘附到正时皮带41上。因此，可以防止由于溶胀而造成的皮带的合成橡胶材料的劣化。
接着说明第三实施例中正时皮带41的张力调整过程。在第三实施例中的转向器11的组装过程中，如图37所示，装配工程师首先将在其上安装有例如主动带轮37并在其中以折叠状态容纳有正时皮带41的电机法兰71的装配部72，从附图的右侧(图33、34中从左侧)插入齿条和小齿轮壳21的电机保持孔73中。在电机法兰71从齿条和小齿轮壳21伸出的状态下，装配工程师将正时皮带41从皮带容纳部93拉出以将其展开，如图38所示，然后组装从动带轮39和皮带壳31，如图39中所示。在该过程中，装配工程师不完全拧紧螺栓81，以使得电机法兰71可以用手转动。
接着，装配工程师使用一转矩测量装置95旋转地驱动主动带轮37，以转动该电机法兰71直到其驱动阻力(或者转矩)等于一预定值。在第三实施例中，驱动动力传递机构时的摩擦力极小，该驱动阻力大部分是由于轴承43-46的转动阻力而引起的。因此，如果在正时皮带41的张力和驱动阻力之间的关系提前通过实验确定，则可以非常精确地控制正时皮带41的张力。在这方面，可以使用一种公知的张力测量方法例如固有振动频率方法或者施压法等来进行该实验。在该驱动阻力测量方法中，可以是从动带轮39被转动而不是主动带轮37。
在完成正时皮带41的张力调整后，装配工程师以一预定拧紧扭矩拧紧螺栓81以将电机法兰71固定在齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31上。之后，如图40所示，装配工程师将电机35固定到电机法兰71上并将滚珠丝杠壳33固定到皮带壳31上，以完成转向器11的组装。在这方面，齿条轴23和滚珠螺母51等元件已在别的组装线上提前组装到滚珠丝杠壳33上，当滚珠丝杠壳33与皮带壳31连接时，从动带轮39的内花键67与滚珠螺母51的外花键69接合。
通过第三实施例的上述结构，正时皮带41的张力调整操作可以精确而容易地进行。此外，由于动力传递机构和滚珠丝杠机构可以彼此独立地进行组装和调节，所以可以使转向器11的组装过程变得容易。
尽管在上述第三实施例中，一作为偏心轴的电机法兰被用作正时皮带张力调整装置，但是也可通过不同的元件例如惰带轮来进行张力调整。皮带保持凸缘可以设置在从动带轮的两端，也可以设置在主动带轮的一端和从动带轮的另一端。
如上所述，在根据本发明第三实施例的电动助力转向装置中，可以在尚未固定滚珠丝杠壳的状态下操作张力调整装置的同时，根据主动带轮或者从动带轮的驱动阻力等估计皮带张力；转向器可以在完成张力调整之后通过例如固定皮带壳和滚珠丝杠壳来组装。从而，可以精确而容易地进行正时皮带的张力调整操作。
图41是示出根据本发明第4实施例的转向器的纵剖视图。图42是示出图41的A部分的放大视图。图43是沿图42的B-B线的剖视图。图44是沿图43的C-C线的剖视图。图45是沿图43的D-D线的剖视图。在图41中标号21所指元件是构成转向器壳的齿条和小齿轮壳，该壳保持着构成齿轮齿条机构的齿条轴23和小齿轮(未示出)。在齿条轴23上，在图41的左侧部形成有与小齿轮啮合的齿条25。在齿条轴23的左右端部(图41中)，固定有以可摆动的方式支承横拉杆25的球形接头27。
动力辅助机构的外壳由一皮带壳31和一滚珠丝杠壳33构成，其中，该皮带壳31通过螺栓固定在齿条和小齿轮壳21的右侧(图41、42中)，滚珠丝杠壳33通过螺栓固定在皮带壳31的右侧(图41、42中)，并与齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31一起构成转向器壳。
在皮带壳31的下端部安装有一电机35。皮带壳31容纳有一固定在电机35的轴36上的主动带轮37、一连接在将在后面说明的滚珠螺母51上的中空从动带轮39，以及一个绕在该主动带轮37、从动带轮39上的正时皮带41，从而构成动力传递机构。如图44所示，主动带轮37分别通过作为封闭式滚动轴承的预润滑深沟球轴承(将简称为轴承)43、44而支承在壳体21和31上。如图41和42所示，从动带轮39分别通过轴承45、46支承在壳体21和31上。如图44所示，在主动带轮37的两端安装有皮带保持凸缘48、49。在该实施例中，从图42可知，皮带壳31的内部空间通过用作隔离装置的从动带轮39和轴承45、46而与滚珠丝杠机构和齿条轴23隔离。
在滚珠丝杠壳33内，通过一双列角接触球轴承53可旋转地支承着一滚珠螺母51。参照图41和42，双列角接触球轴承53的内圈通过环形螺母55固定在滚珠螺母51上，双列角接触球轴承53的外圈通过环首螺栓57固定在滚珠丝杠壳33上。
在齿条轴23上形成有一外螺纹槽61，而在滚珠螺母51上形成有一内螺纹槽63，在该外螺纹槽61和内螺纹槽63之间设置有多个用作循环球的钢球65。此外，在滚珠螺母51上安装有一个用于使钢球65循环的循环件(未示出)。
在从动带轮39的滚珠螺母51侧端部形成有一内花键67，而在滚珠螺母51上形成有一与该内花键67接合的外花键69。从而在装配好的状态下，从动带轮39和滚珠螺母51一起旋转。
在皮带壳31中，作为张力调整装置，设置有一适于相对正时皮带41的带部表面来回运动(进退)的张紧辊71、一可旋转地保持该张紧辊71的辊保持器73，和一用于将该张紧辊71压靠在正时皮带41上的辊子挤压机构77。
辊保持器73可旋转地支承在一个装配保持在形成于齿条和小齿轮壳21以及皮带壳31上的支承孔81中的摆动轴85上。辊保持器73是一钢(板)冲压成形件，它支承一辊轴89，该辊轴89通过滚针轴承87支承张紧辊71，使得辊轴89可旋转并可沿轴向在一定范围内滑动，如图46和47的透视图所示。如图46和47所示，在张紧辊71的两端安装有皮带保持凸缘91、91。
辊子挤压机构77设置在辊保持器73的图43所示下方，包括一调节螺栓99和一用于防止松脱的锁定螺母101，其中，调节螺栓99具有一与形成在皮带壳31上的调节螺栓保持孔93的内螺纹部95接合的外螺纹部97。调节螺栓99的顶端部与辊保持器73的大致轴向中央部接触，当沿拧紧方向转动时前进以使辊保持器73摆动。在调节螺栓99的顶端部形成有一环形槽103。一个要与调节螺栓保持孔93的导向部105压力接触的O形圈107安装在该环形槽103中。
下面将说明第四实施例的操作。
当驾驶员转动转向盘5时，旋转力通过上转向轴3和下转向轴9传递到转向器11。因为在转向器11中设置有用于将旋转输入转换成线性运动的齿轮齿条机构，所以齿条轴23向左或向右运动，从而通过左右横拉杆15改变车轮的转向角而实现转向。
同时，在动力辅助机构中，电机35基于转向扭矩传感器(未示出)的输出以一预定转矩而沿前进或后退方向旋转。该旋转通过主动带轮37、从动带轮39减速传递至与从动带轮39花键接合的滚珠螺母51。当滚珠螺母51旋转时，一推力通过与滚珠螺母51的内螺纹槽63接合的钢球65施加在齿条轴23的外螺纹槽61上。从而实现转向辅助。
在这方面，在第四实施例中，因为在张紧辊71的两端设置有皮带保持凸缘91、91以用于向正时皮带41上施加张力，并且张紧辊71可以沿轴向移动，所以不会发生例如正时皮带41从张紧辊71脱落或者正时皮带41因张紧辊71的偏移而曲折移动等问题。
此外，在第四实施例中，因为皮带壳31的内部空间与滚珠丝杠机构和齿条轴23隔离，主动带轮37、从动带轮39由预润滑深沟球轴承43-46支承，所以用于润滑滚珠丝杠机构、齿条轴23、预润滑深沟球轴承43-46的润滑脂等不会飞溅出来而粘附到正时皮带41上。因此，可以防止由于溶胀而造成的皮带的合成橡胶材料的劣化。
接着说明第四实施例中正时皮带41的张力调整过程。在第四实施例中，装配工程师用一工具例如六角扳手沿拧紧方向转动调节螺栓99，以使辊保持器73沿图43的顺时针方向摆动，从而将由辊保持器73保持的张紧辊71从图43的左侧压靠在正时皮带41的带部表面上。从而，正时皮带41朝内弯曲，以使得一张力被赋予正时皮带41。
在该过程中，如图48所示，连接张紧辊71的中心轴线和摆动轴85(轴线)的线Lt基本上平行于正时皮带不由张紧辊施压的带部一侧(图48中该线由Lw示出)。因此，张紧辊71随着辊保持器73的摆动而移动的方向基本上垂直于正时皮带41。从而张紧辊以一较小的摆动量有效地压靠在正时皮带上。
在根据调节螺栓99的拧紧扭矩确认正时皮带的张力达到适当的值后，装配工程师拧紧锁定螺母101以防止调节螺栓99松脱。如图48所示，在张力调整后，正时皮带41以一较大的包角θ缠绕(在所示出的例子中为180°)，并且作用于其上的剪切应力较小。因此即使是长期运行正时皮带41也不会发生破坏。
尽管在第四实施例中采用一种由螺纹机构挤压以可摆动的方式支承的辊保持器的结构作为正时皮带张力调整机构，但也可以使用一种可线性运动的辊保持器或者由凸轮机构驱动的辊保持器。
根据本发明的第四实施例的电动助力转向装置，其中的齿条辅助型电动助力转向装置具有滚珠丝杠机构、电机、动力传递装置、张力调整机构以及转向器壳，其中，滚珠丝杠机构包括在其内周面上形成内螺纹槽的滚珠螺母、设置在滚珠螺母的中轴线上并具有形成在其外周面上与所述内螺纹槽相对的外螺纹槽的齿条轴以及多个设置在所述外螺纹槽和内螺纹槽之间的循环球；所述电机与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠螺母机构；动力传递装置包括与电机轴一体地转动的主动带轮、与所述滚珠螺母一体地转动的从动带轮以及绕在主动带轮和从动带轮上的皮带；张力调整机构用于调整所述皮带的张力；转向器壳用于容纳所述滚珠丝杠机构和所述动力传递装置。在该齿条辅助型电动助力转向装置中，所述张力调整机构具有一张紧辊，该张紧辊由一设置在所述皮带的外侧的辊保持器可旋转地支承，并适于和该辊保持器一起相对于所述皮带的带部表面前后移动；当张紧辊被压靠在皮带的外表面上时，在两个带轮上的皮带的包角增大，从而在直径相对较小的带轮上的皮带的剪切应力减少。从而可以提高皮带的耐久性。
尽管对特定的实施例进行了说明，但本发明的方式并不限于上述实施例。例如，尽管在上述两个实施例中，本发明应用于正时皮带被用于动力传递机构的设置中，但本发明也可以应用于使用V带或者平带的设置中。此外，封闭式滚动轴承可以为预润滑深沟球轴承之外的轴承。此外，转向器的总体结构以及动力辅助机构以及滚珠丝杠机构的具体结构，并不限于上述实施例中的示例性例子，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可以根据设计要求或者规格要求进行适当的变更。
权利要求
1.一种齿条辅助型电动助力转向装置，包括一滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构包括一在内周面上形成有内螺纹槽的滚珠螺母，一设置在该滚珠螺母的中心轴线上并且在外周面上形成有与所述内螺纹槽相对的外螺纹槽的齿条轴，和多个设置在所述内螺纹槽和所述外螺纹槽之间的循环球；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠螺母机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括一与所述电机的轴一体地旋转的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；以及一用于容纳所述动力传递装置和所述滚珠丝杠机构的转向器壳，其中，设置有一固定在所述电机的一端部并具有圆筒形状的电机法兰，该电机法兰将装配于形成在所述转向器壳中的电机保持孔中；并且所述电机法兰可旋转地支承所述主动带轮并适于相对于所述电机保持孔在一预定角度范围内旋转，并且所述电机法兰的中心轴线偏离所述电机的中心轴线。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，在所述主动带轮和所述从动带轮的至少一者上形成有皮带保持凸缘。
3.根据权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述电机法兰沿轴向被分成两部分。
4.根据权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述电机法兰具有一个用于在组装操作时将皮带以折叠状态容纳的皮带容纳部。
5.根据权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述电机保持孔中形成有一个用于使从所述皮带容纳部突出的皮带通过的皮带通过部。
6.根据权利要求4所述的电动助力转向装置，其特征在于，容纳在所述皮带容纳部中的皮带被折叠成一种防止皮带具有比由曲率限制装置所限制的预定曲率小的曲率的状态。
7.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于，容纳在所述皮带容纳部中的皮带被折叠成一种防止皮带具有比由曲率限制装置所限制的预定曲率小的曲率的状态。
8.根据权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，容纳所述动力传递装置的动力传递装置容纳部与容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构容纳部由隔离装置隔开，并且所述皮带由一封闭式滚动轴承支承。
9.一种齿条辅助型电动助力转向装置，包括一滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构包括一在内周面上形成有内螺纹槽的滚珠螺母，一设置在该滚珠螺母的中心轴线并且在外周面上形成有与所述内螺纹槽相对的外螺纹槽的齿条轴，和多个设置在所述内螺纹槽和所述外螺纹槽之间的循环球；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠丝杠机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括一与所述电机的轴连接的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；以及一用于容纳所述滚珠丝杠机构和所述动力传递装置的转向器壳，其中，设置有一用于调整所述皮带的张力的张力调整装置，并且所述张力调整装置包括一可旋转地支承所述主动带轮并以可摆动的方式保持在所述转向器壳中的带轮保持器，和用于调整所述带轮保持器的摆角的保持器角度调整装置。
10.根据权利要求9所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述保持器角度调整装置包括一螺纹机构。
11.根据权利要求9或10所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述电机的轴和所述主动带轮通过对中偏差吸收装置连接。
12.根据权利要求11所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述对中偏差吸收装置包括一欧氏联轴器。
13.根据权利要求9或10所述的电动助力转向装置，其特征在于，在所述主动带轮和所述从动带轮的至少一者上形成有皮带保持凸缘。
14.根据权利要求9或10所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述转向器壳包括用于容纳所述动力传递装置的皮带壳，和固定在所述皮带壳上用于容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠壳；并且所述从动带轮和所述滚珠螺母由花键连接。
15.根据权利要求9或10所述的电动助力转向装置，其特征在于，容纳所述动力传递装置的动力传递装置容纳部与容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构容纳部由隔离装置隔开，并且所述皮带由一封闭式滚动轴承支承。
16.一种齿条辅助型电动助力转向装置，包括一滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构包括一在内周面上形成有内螺纹槽的滚珠螺母，一设置在该滚珠螺母的中心轴线并且在外周面上形成有与所述内螺纹槽相对的外螺纹槽的齿条轴，和多个设置在所述内螺纹槽和所述外螺纹槽之间的循环球；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠螺母机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括一与所述电机的轴一体地旋转的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；以及一用于容纳所述滚珠丝杠机构和所述动力传递装置的转向器壳，其中，所述电动助力转向装置还包括一用于调整所述皮带的张力的张力调整装置，并且所述转向器壳包括用于容纳所述动力传递装置的皮带壳，和固定在所述皮带壳上用于容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠壳。
17.根据权利要求16所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述从动带轮和所述滚珠螺母由花键连接。
18.根据权利要求16或17所述的电动助力转向装置，其特征在于，在所述主动带轮和所述从动带轮的至少一者上形成有皮带保持凸缘。
19.根据权利要求16或17所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述皮带的张力被根据所述主动带轮或所述从动带轮的转矩进行测量。
20.根据权利要求16或17所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述张力调整装置适于改变所述主动带轮的中心和所述从动带轮的中心之间的距离。
21.根据权利要求16或17所述的电动助力转向装置，其特征在于，容纳所述动力传递装置的动力传递装置容纳部与容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构容纳部由隔离装置隔开，并且所述皮带由一封闭式滚动轴承支承。
22.一种齿条辅助型电动助力转向装置，包括一滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构包括一在内周面上形成有内螺纹槽的滚珠螺母，一设置在该滚珠螺母的中心轴线上并且在外周面上形成有与所述内螺纹槽相对的外螺纹槽的齿条轴，和多个设置在所述内螺纹槽和所述外螺纹槽之间的循环球；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠螺母机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括一与所述电机的轴一体地旋转的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；以及一用于容纳所述滚珠丝杠机构和所述动力传递装置的转向器壳，其中，所述电动助力转向装置包括用于调整所述皮带的张力的张力调整装置，并且所述张力调整装置包括一由设置在所述皮带外侧的辊保持器可旋转地保持的张紧辊，所述张紧辊适于和所述辊保持器一起相对于所述皮带的带部表面来回运动；和一用于将所述张紧辊压靠在所述皮带上的辊子挤压装置。
23.根据权利要求22所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述辊保持器适于绕一作为支承点的摆动轴而摆动。
24.根据权利要求22或23所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述辊子挤压装置包括一螺纹机构。
25.根据权利要求23所述的电动助力转向装置，其特征在于，在所述动力传递装置装配好的状态下，一连接所述张紧辊的中心轴线和所述摆动轴线的线基本上平行于未被所述张紧辊施压的所述皮带的带部一侧。
26.根据权利要求24所述的电动助力转向装置，其特征在于，在所述动力传递装置装配好的状态下，一连接所述张紧辊的中心轴线和所述摆动轴线的线基本上平行于未被所述张紧辊施压的所述皮带的带部一侧。
27.根据权利要求23所述的电动助力转向装置，其特征在于，在所述张紧辊的两端形成有用于限制所述皮带的轴向移动的皮带保持凸缘，并且所述张紧辊可以在一预定的移动范围内移动。
28.根据权利要求24所述的电动助力转向装置，其特征在于，在所述张紧辊的两端形成有用于限制所述皮带的轴向移动的皮带保持凸缘，并且所述张紧辊可以一在预定的移动范围内移动。
29.根据权利要求23所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述辊保持器是一冲压成形部件。
30.根据权利要求24所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述辊保持器是一冲压成形部件。
31.根据权利要求23所述的电动助力转向装置，其特征在于，容纳所述动力传递装置的动力传递装置容纳部与容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构容纳部由隔离装置隔开，并且所述皮带由一封闭式滚动轴承支承。
32.根据权利要求24所述的电动助力转向装置，其特征在于，容纳所述动力传递装置的动力传递装置容纳部与容纳所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构容纳部由隔离装置隔开，并且所述皮带由一封闭式滚动轴承支承。
33.一种齿条辅助型电动助力转向装置，包括一具有齿条轴和滚珠螺母的滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构支承该齿条轴使得所述齿条轴可以通过所述滚珠螺母的旋转而沿轴向移动；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠螺母机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括一与所述电机的轴一体地旋转的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；一用于容纳所述动力传递装置和所述滚珠丝杠机构的转向器壳；以及一用于将所述电机固定地支承在所述转向器壳上的电机支承部件，其中，所述电机支承部件可旋转地支承所述主动带轮并且以其位置可调的方式固定在所述转向器壳上。
34.一种齿条辅助型电动助力转向装置，包括一具有齿条轴和滚珠螺母的滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构支承该齿条轴使得所述齿条轴可以通过所述滚珠螺母的旋转而沿轴向移动；一与所述齿条轴非同轴地设置用于驱动所述滚珠螺母机构的电机；动力传递装置，该动力传递装置包括一与所述电机的轴一体地旋转的主动带轮，一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮，和一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带；以及一用于支承所述滚珠丝杠机构和所述电机的壳，其中，用于可旋转地支承所述主动带轮的带轮支承部件作为单独部件固定在所述壳上，以使得该带轮支承部件允许所述皮带的张力调整并且其位置可调。
35.一种电动助力转向装置，包括一转向轴；一具有齿条齿的齿条轴；一用于支承齿轮齿条机构的齿条和小齿轮壳，其中该齿轮齿条机构用于将所述转向轴的旋转转换成所述齿条轴的线性运动；一具有滚珠螺母并用于支承所述齿条轴以通过所述螺母的旋转来辅助所述齿条轴的线性运动的滚珠丝杠机构；一用于支承所述滚珠丝杠机构的滚珠丝杠机构壳；一电机；一与所述电机的轴一体地旋转的主动带轮；一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮；一绕在所述主动带轮和从动带轮上的皮带；一可旋转地支承所述主动带轮、用于将所述电机固定地支承在所述齿条和小齿轮壳上的电机支承部件；以及用于覆盖所述皮带的皮带壳，其中，所述电机支承部件以位置可调的方式固定在所述齿条和小齿轮壳上。
全文摘要
本发明提供一种可以适当而容易地实现皮带的张力调整的齿条辅助型电动助力转向装置，该装置包括一具有齿条轴和滚珠螺母的滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构支承该齿条轴使得所述齿条轴可以通过所述滚珠螺母的旋转而沿轴向移动；一与动力辅助用电机的轴一体地旋转的主动带轮；一与所述滚珠螺母一体地旋转的从动带轮；以及一绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的皮带。
文档编号B62D5/04GK1688472SQ0382449
公开日2005年10月26日 申请日期2003年8月21日 优先权日2002年8月22日
发明者力石一穗 申请人:日本精工株式会社