本发明涉及电动式助力转向装置,详细而言,涉及通过被利用为汽车的转向装置、并将电动马达作为辅助动力源进行利用,从而减轻驾驶员为了操作方向盘所需要的力的电动式助力转向装置。特别是,本发明涉及抑制在构成这样的电动式助力转向装置的蜗轮蜗杆式减速机部分发生被称为齿撞击声的令人不快的异常声音的技术。
背景技术:
在对转向轮(除了叉车等特殊车辆,通常是前轮)付与转向角时,作为减轻驾驶员为了操作方向盘所需要的力的装置,广泛使用助力转向装置。同时,在这样的助力转向装置中,近年来,使用电动马达作为辅助动力源的电动式助力转向装置也开始普及。与液压式的助力转向装置相比,电动式助力转向装置具有以下的优点:能够构成得小型、轻量,辅助动力的大小(力矩)的控制很容易,而且发动机的动力损失较少等。
作为电动式助力转向装置,已知各种构造,但是,在任一种构造的情况下,都是将电动马达的辅助动力经由减速机付与给转向用旋转轴,该转向用旋转轴由于方向盘的操作而被旋转并随着旋转而对转向轮付与转向角。作为这样的减速机,一般使用蜗轮蜗杆式减速机。在使用了蜗轮蜗杆式减速机的电动式助力转向装置的情况下,使由电动马达旋转驱动的蜗杆、和与转向用旋转轴一起旋转的蜗轮啮合,自如地将电动马达的辅助动力传递给转向用旋转轴。
例如,专利文献1记载了图10~11所示那样的电动式助力转向装置。该电动式助力转向装置中,由方向盘1向预定方向旋转的、作为转向用旋转轴的转向轴2的前端部被旋转自如地支承在壳体3的内侧,并且,在转向轴2的前端部固定有蜗轮4。另外,在蜗轮4与设置在由电动马达7旋转驱动的蜗杆轴6的轴向中间部的蜗杆齿5啮合的状态下,在壳体3的内侧,蜗杆轴6的基端部由基端侧轴承8能旋转地支承,该蜗杆轴6的末端部由末端侧轴承9能旋转地支承。
在使蜗轮4与蜗杆齿5啮合而成的蜗轮蜗杆式减速机中,通常,在蜗轮4与蜗杆齿5的啮合部存在不可避免的齿隙。该齿隙除了因为构成蜗轮蜗杆式减速机的各部件的尺寸误差、装配误差而产生,还因为蜗轮4与蜗杆齿5的齿面发生磨损而产生。特别是,近年来,由于具有加大辅助动力的倾向,所以该磨损量增大,变得更容易发生齿隙。总之,当在啮合部存在齿隙时,在改变转向轴2的旋转方向时、从车轮侧对转向轴2施加有旋转振动时,在啮合部有可能发生刺耳的齿撞击声。
因此,在图示的构造的情况下,为了消除蜗轮4与蜗杆齿5的啮合部的齿隙,通过使蜗杆轴6以基端侧轴承8为中心进行摆动,从而使蜗杆齿5朝向蜗轮4施力。
因此,在图示的构造的情况下,在壳体3的内侧,在蜗杆轴6的末端部的周围部分设置有保持凹部10,保持架11被保持固定在该保持凹部10的内侧。另外,在保持架11上内嵌固定有构成末端侧轴承9的外圈,并且,在构成末端侧轴承9的内圈上内嵌固定有弹性材料制的圆环状的衬套12。而且,通过将蜗杆轴6的靠近末端的部分松弛地插通在衬套12的内侧,从而蜗杆轴6的靠近末端的部分以能够旋转及相对于蜗轮4的远近移动的方式支承于保持架11。另外,在保持凹部10的内侧,在与保持架11的轴向外侧(图11的右侧)相邻的部分,以能够在蜗轮4与蜗杆齿5的啮合方向(图11的上下方向)进行变位的方式设置有预压衬块13。并且,在设置于预压衬块13的中心部的通孔中,以蜗杆轴6的末端部不会发生径向的晃动、能够相对于预压衬块13进行相对旋转的方式插通。而且,利用在预压衬块13与保持架11之间搭挂的螺旋弹簧14的弹力,经由预压衬块13将蜗杆轴6的末端部朝向蜗轮4按压。由此,通过使蜗杆轴6以基端侧轴承8为中心进行摆动,来使蜗杆齿5朝向蜗轮4施力,从而抑制蜗杆齿5与蜗轮4的啮合部的齿隙,抑制在该啮合部发生齿撞击声。
如上所述,在图10~11所示的电动式助力转向装置的情况下,将预压衬块13以能够在蜗轮4与蜗杆齿5的啮合方向(图11的上下方向)进行变位的方式设置在保持凹部10的内侧,但是,为了使该啮合方向上的变位能够顺畅地进行,在预压衬块13与存在于其周围的静止部件之间,设置有与啮合方向及蜗杆轴6的轴向分别呈直角的方向(图11的表背方向)上的微小引导间隙。因此,预压衬块13在保持凹部10的内侧也能够在直角的方向(图11的表背方向)以该引导间隙的量进行变位。另外,与此同时,蜗杆齿5也能够相对于蜗轮4在直角的方向进行变位。
另一方面,在从蜗轮4与蜗杆齿5的啮合部施加于蜗杆轴6的啮合反作用力中,不是仅仅包含啮合方向(图11的上下方向)的分量,还包含直角的方向(图11的表背方向)的分量。关于这一点,以下,参照图12~14进行说明。
如图12~14所示,当通过旋转驱动蜗杆轴6,从而将驱动力从蜗杆轴6传递到蜗轮4时,从蜗轮4对蜗杆轴6施加啮合反作用力。此外,在图12所示的情况和图13所示的情况下,付与给蜗杆轴6的驱动力的大小相互相同,但是,该驱动力的旋转方向相互相反。因此,在图12所示的情况和图13所示的情况下,蜗轮4在相互相反方向旋转。在这样的状态下,在蜗轮4与蜗杆齿5的啮合部,从蜗轮4对蜗杆轴6施加具有Fx、Fy、Fz的分力的表观上的啮合反作用力,其中,Fx、Fy、Fz的分力分别为图12~13的x、y、z这3个方向的分量。在如图12所示蜗轮4在一方向{图12(A)中以箭头A示出的方向}旋转的情况、和如图13所示蜗轮4在另一方向{图13(A)中以箭头B示出的方向}旋转的情况下,这些分力Fx、Fy、Fz之中的Fx、Fz为相互相反方向。
另一方面,在设啮合部与蜗杆轴6的摆动中心o在蜗杆轴6的径向上的距离为d6的情况下,大小为d6·Fx的力矩M作用于蜗杆轴6。因此,在设啮合部与摆动中心o在该蜗杆轴6的轴向上的距离为L6的情况下,基于力矩M的大小为M/L6的力Fr作用于蜗杆轴6的径向(图12的上方向、图13的下方向)。该力Fr在图12所示的情况和图13所示的情况下,为相互相反方向。因此,关于在啮合部从蜗轮4作用于蜗杆轴6的、考虑了力矩M的y方向的实际的力Fy′的大小,在蜗轮4如图12所示在一方向旋转的情况下较小(为Fy′=Fy-Fr),在如图13所示在另一方向旋转的情况下较大(为Fy′=Fy+Fr)。因此,关于作用于啮合部的、实际的y、z方向的啮合分力的合力F′,在蜗轮4在一方向旋转的情况下,如图14中以箭头C所示那样较小,在蜗轮4在另一方向旋转的情况下,如该图14中以箭头D所示那样较大。而且,根据合力F′的方向可知,在蜗轮4在任一方向旋转的情况下,在从啮合部施加于蜗杆轴6的啮合反作用力中,都包含与蜗轮4与蜗杆齿5的啮合方向(图12~14的上下方向)及蜗杆轴6的轴向呈直角的方向{图12(A)及图13(A)的表背方向、图12(B)及图13(B)及图14的左右方向}上的分量。
因此,在上述的现有的电动式助力转向装置的情况下,当从啮合部对蜗杆轴6施加啮合反作用力时,基于该啮合反作用力的直角的方向(图11的表背方向)的分量,蜗杆齿5相对于蜗轮4在该直角的方向进行变位。因此,在从车轮侧对转向轴2施加了旋转振动时,在啮合部,蜗杆齿5有可能在直角的方向振动,并发生刺耳的齿撞击声。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国专利第4381024号公报
技术实现要素:
本发明欲解决的技术问题
本发明是鉴于上述这样的情况,为了实现如下的构造而做出的发明,该构造为:通过抑制与蜗杆齿与蜗轮的啮合方向及蜗杆轴的轴向分别呈直角的方向上的、蜗杆齿的变位,从而在从车轮侧对转向用旋转轴施加了旋转振动时,抑制在蜗杆齿与蜗轮的啮合部发生齿撞击声。
用于解决问题的技术方案
本发明的电动式助力转向装置包括:
壳体;
转向用旋转轴,其旋转自如地设置于该壳体,并由于方向盘的操作而被旋转;
蜗轮,其在上述壳体的内侧,被同心地支承于上述转向用旋转轴,并与上述转向用旋转轴一起旋转;
蜗杆轴,其在轴向中间部具有蜗杆齿,并使该蜗杆齿与上述蜗轮啮合;
基端侧轴承,其将该蜗杆轴的基端部旋转自如地支承于上述壳体;
末端侧轴承,其将上述蜗杆轴的末端部旋转自如地支承于上述壳体;
电动马达,该电动马达的输出轴的末端部卡合在上述蜗杆轴的基端部且能够传递旋转力;及
施力单元,其通过使上述蜗杆轴摆动,从而使上述蜗杆齿朝向上述蜗轮施力。
此外,作为转向用旋转轴,例如能够采用上述的图10所示的构造中的转向轴2、中间轴15、转向齿轮单元16的输入轴(小齿轮轴)17。
另外,上述施力单元通过使上述蜗杆轴以上述蜗杆轴的基端部(例如上述基端侧轴承)、中间部等为中心进行摆动,从而使上述蜗杆齿朝向上述蜗轮施力。
特别是,在本发明的电动式助力转向装置的情况下,上述末端侧轴承被外嵌支承于上述蜗杆轴的末端部。另外,在上述末端侧轴承的外周面与上述壳体的内周面之间,存在环状空间。
另外,上述施力单元包括引导片、楔片、及楔片用弹性部件。
上述引导片在上述环状空间内以在上述环状空间的圆周方向上的变位被阻止的状态设置,并且,具有引导面,上述引导面与上述末端侧轴承的外周面的圆周方向一部分(例如,上述外周面中的、在相对于上述蜗杆齿与上述蜗轮的啮合方向及上述蜗杆轴的轴向分别呈直角的方向上、存在于任一侧的部分)直接或经由其他部件接触。
上述楔片在上述环状空间内以能够在上述环状空间的圆周方向上进行变位的状态设置,并且,具有楔面,上述楔面与上述末端侧轴承的外周面中的、从上述圆周方向一部分沿圆周方向偏离的部分(例如,上述外周面中的存在于上述直角的方向上另一侧的部分)直接或经由其他部件接触。
上述楔片用弹性部件对上述楔片付与朝向上述环状空间的圆周方向一侧的弹力。
而且,上述施力单元通过利用上述楔片用弹性部件的弹力使上述楔片朝向上述环状空间的圆周方向一侧变位,从而由上述楔面和上述引导面使上述末端侧轴承朝向上述蜗轮变位。
在实施本发明的情况下,优选的是,在使上述方向盘向左右方向一侧旋转时,在从上述蜗轮与上述蜗杆齿的啮合部施加于上述蜗杆轴的啮合反作用力中的、与上述蜗杆轴正交的假想平面内的分力(图14的箭头C和箭头D之中的一个箭头所示的分力F′)的方向上,使上述引导面与上述末端侧轴承的外周面对置。另外,在使上述方向盘向左右方向另一侧旋转时,在从上述啮合部施加于上述蜗杆轴的啮合反作用力中的、与上述蜗杆轴正交的假想平面内的分力(图14的箭头C和箭头D之中的另一个箭头所示的分力F′)的方向上,使上述楔面与上述末端侧轴承的外周面对置。
另外,在实施本发明的情况下,优选的是,在上述末端侧轴承的外周面、与上述引导面及上述楔面之间部分,夹持有对上述末端侧轴承付与朝向上述蜗轮侧的弹力的轴承用弹性部件。
另外,在实施本发明的情况下,优选的是,在未从上述蜗轮与上述蜗杆齿的啮合部对上述蜗杆轴施加啮合反作用力的状态下,上述轴承用弹性部件的内侧面与上述末端侧轴承的外周面的接触位置、和上述轴承用弹性部件的外侧面与上述引导面及上述楔面的接触位置在上述轴承用弹性部件的长度方向上错开。
另外,在实施本发明的情况下,优选的是,在上述引导片的内周面,在圆周方向上从上述引导面偏离的一部分设置有楔片用引导表面,上述楔片具有与上述楔片用引导表面吻合的被引导表面,并被引导而能够在上述环状空间的圆周方向上变位。
另外,在实施本发明的情况下,优选的是,将上述引导片制造为将上述末端侧轴承的周围围绕的圆环状,并且,将上述引导片松弛地内嵌到上述壳体的内周面,且在引导片的外周面与壳体的内周面之间夹持有引导片用弹性部件,上述引导片用弹性部件对上述引导片付与朝向上述蜗轮侧的弹力。
另外,在实施本发明的情况下,优选的是,通过使在上述引导片的外周面的圆周方向一部分形成的卡合凸部或卡合凹部、与在上述壳体的内周面的圆周方向一部分形成的卡合凹部或卡合凸部卡合,从而阻止上述引导片在上述环状空间的圆周方向上变位。
发明的效果
在如上所述构成的本发明的电动式助力转向装置的情况下,利用楔片用弹性部件的弹力使楔片朝向环状空间的圆周方向一侧变位,从而能够由楔面和引导面使末端侧轴承朝向蜗轮变位。因此,通过使蜗杆轴摆动,从而使蜗杆齿朝向上述蜗轮施力,能够消除蜗杆齿与蜗轮的啮合部的齿隙。
另外,在本发明的情况下,在上述末端侧轴承的外周面的圆周方向2个部分使上述引导面与上述楔面接触。因此,能够由上述引导面和上述楔面来支承从上述啮合部施加于上述蜗杆轴的啮合反作用力中的、与蜗杆轴正交的假想平面内的分力所包含的、相对于上述蜗杆齿与上述蜗轮的啮合方向及上述蜗杆轴的轴向分别呈直角的方向上的分量。因此,抑制上述末端侧轴承在上述直角的方向上变位。
因此,能够抑制上述蜗杆齿相对于上述蜗轮在上述直角的方向上变位。
其结果是,在从车轮侧对转向用旋转轴施加了旋转振动时,能够抑制在上述啮合部上述蜗杆齿在上述直角的方向振动而发生齿撞击声。
特别是,如果将上述末端侧轴承的外周面与上述引导面及上述楔面对置的方向限制为预定的方向,则能够由引导面和楔面效率良好地支承上述直角的方向上的分量。
另外,在上述蜗杆轴及上述蜗轮的旋转时,基于蜗杆轴及蜗轮的旋转方向的尺寸误差,随着蜗杆齿与蜗轮的啮合位置的变化,成为上述末端侧轴承相对于蜗轮远近移动的倾向,在此情况下,能够基于轴承用弹性部件或引导片用弹性部件的弹性变形来容许该远近移动。其结果是,能够抑制上述蜗杆齿对上述蜗轮的作用力变化,能够抑制作用于上述啮合部的摩擦力变化。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的、相当于图10的XI-XI放大剖面的图。
图2是图1的II部放大图。
图3(A)是图2的III-III剖视图,(B)是图2的III′-III′剖视图。
图4(A)是将经由轴承用板簧使外圈的外周面与引导面(或楔面)接触的部分以未施加啮合反作用力的状态示出的放大图,(B)是将相同部分以施加有大的啮合反作用力的状态示出的放大图。
图5是示出本发明的第2实施方式的、与图2同样的图。
图6(A)是图5的VI-VI剖视图,(B)是图5的VI′-VI′剖视图。
图7是示出本发明的第3实施方式的、与图2同样的图。
图8(A)是图7的VIII-VIII剖视图,(B)是图7的VIII′-VIII′剖视图。
图9是示出本发明的实施方式的变形例的、与图3(B)同样的图。
图10是示出现有构造的1个例子的局部剖切侧视图。
图11是图10的XI-XI放大剖视图。
图12(A)是用于说明在电动马达的预定方向的旋转驱动时从蜗轮施加于蜗杆轴的啮合反作用力的方向的概略剖视图,(B)是(A)的XII-XII剖视图。
图13(A)是用于说明在电动马达的上述预定方向的反方向的旋转驱动时从蜗轮施加于蜗杆轴的啮合反作用力的方向的概略剖视图,(B)是(A)的XIII-XIII剖视图。
图14是示出在两个方向旋转驱动电动马达时从蜗轮施加于蜗杆轴的2个方向的啮合反作用力的、与图12(B)同样的图。
附图标记说明
1 方向盘
2 转向轴
3、3a 壳体
4 蜗轮
5 蜗杆齿
6、6a 蜗杆轴
7 电动马达
8、8a 基端侧轴承
9、9a 末端侧轴承
10、 10a 保持凹部
11 保持架
12 衬套
13 预压衬块
14 螺旋弹簧
15 中间轴
16 转向齿轮单元
17 输入轴
18 小径部
19 内圈
20 外圈
21 帽
22 嵌合筒部
23 底板部
24 外向凸缘部
25、25a、25b 施力单元
26、26a、26b 引导部件
27、27a 楔部件
28 楔片用螺旋弹簧
29 轴承用板簧
30、30a、30b 引导片
31 侧板部
32 芯部
33 环状空间
34 卡合凸部
35 卡合凹部
36 台阶面
37 引导面
38 基部
39、39a 楔片
40 插入口
41 楔片用引导表面
42 被引导表面
43 基部用引导表面
44 被引导表面
45 楔面
46a、46b 卡合部
47a、47b 销
48 预压用板簧
49 圆弧状部分
50 被按压部
51a、51b 部分圆筒面部
52 卡止槽
53 O形环
60 楔片用压缩螺旋弹簧
61 突起
62 凹部
具体实施方式
[第1实施方式]
利用图1~4说明本发明的第1实施方式。
此外,本实施方式的电动式助力转向装置的特征在于,对使蜗杆轴6a的末端部朝向蜗轮4施力的施力单元的构造进行了改进这一点。关于其他部分的构造及作用,与上述的图10~11所示的现有构造大致同样,因此,省略或者简化关于同等部分的图示以及说明,以下,以本实施方式的特征部分为中心进行说明。此外,在上述的图11、和本实施方式的图1中,电动马达7安装于壳体3a的安装方向不同,但是,这一点是根据所设置的汽车而适当进行的设计上的变更,与本发明的特征部分没有关系。
在本实施方式的情况下,蜗杆轴6a在轴向中间部具有蜗杆齿5,在使蜗杆齿5与蜗轮4啮合的状态下,蜗杆轴6的轴向两端部之中的、离电动马达7近的一侧的基端部由为单列深沟型、4点接触型等球轴承的基端侧轴承8a旋转自如地支承于壳体3a,同样,离电动马达7远的一侧的末端部由为单列深沟型的球轴承末端侧轴承9a旋转自如地支承于壳体3a。另外,基端侧轴承8a将蜗杆轴6a能够稍微摆动变位地支承于壳体3a。
另一方面,末端侧轴承9a被外嵌支承于设置在蜗杆轴6a的末端部的小径部18。因此,在本实施方式的情况下,构成末端侧轴承9a的内圈19以过盈配合外嵌固定在小径部18。另外,在壳体3a的内侧,在末端侧轴承9a的周围部分,设置有比构成末端侧轴承9a的外圈20的外周面直径大的、具有圆筒状的内周面的保持凹部10a,保持凹部10a的轴向外端部(图1~2的左端部)向壳体3a的外部开口。而且,保持凹部10a的外端开口由帽21封闭,该帽21由金属板制造为有底圆筒状。帽21包括圆筒状的嵌合筒部22、将嵌合筒部22的轴向内端(图1~2的右端)开口封闭的圆板状的底板部23、及设置在嵌合筒部22的外端部的圆环状的朝外凸缘部24。而且,嵌合筒部22通过压入(过盈配合)而被内嵌到保持凹部10a的轴向外端部,并且,朝外凸缘部24的内侧面与壳体3a的外表面中的保持凹部10a的开口部的周围部分抵碰。由此,帽21被以实现了轴向的定位的状态装配在保持凹部10a的开口部。
另外,在保持凹部10a的内侧,在末端侧轴承9a的周围部分装配有施力单元25。而且,由施力单元25,经由末端侧轴承9a使蜗杆轴6a的末端部朝向蜗轮4施力。由此,通过使蜗杆轴6a以基端侧轴承8a为中心进行摆动,从而使蜗杆齿5朝向蜗轮4施力,消除蜗杆齿5与蜗轮4的啮合部的齿隙。这样的施力单元25包括引导部件26、楔部件27、作为楔片用弹性部件的楔片用螺旋弹簧28、及作为轴承用弹性部件的轴承用板簧29。
其中的引导部件26由合成树脂一体地制造,包括:大致圆筒状的引导片30;侧板部31,其外周部连结在引导片30的轴向外端部(图2的左端部);及大致圆柱状的芯部32,其以从侧板部31的外侧面的大致中央部在轴向突出的状态设置。而且,在存在于构成末端侧轴承9a的外圈20的外周面、与保持凹部10a的内周面之间的环状空间33内,其中的引导片30被以阻止了径向、圆周方向、及轴向上的变位的状态配置。因此,对于引导片30,通过压入将其内嵌到保持凹部10a的内周面中的与外圈20的外周面在径向重叠的部分即轴向内端部(图2的右端部),从而实现了径向的定位,并且阻止了径向的变位。另外,通过使在引导片30的外周面的圆周方向一部分形成的卡合凸部34、与在保持凹部10a的内周面的圆周方向一部分遍且在轴向的全长地形成的卡合凹部35卡合,从而实现了圆周方向的定位,并且,阻止了圆周方向的变位。而且,通过使引导片30的轴向内侧面、与在壳体3a的内周面中的保持凹部10a与相邻于保持凹部10a的轴向内侧的部分(与蜗杆齿5在径向对置的部分)之间部分设置的台阶面36抵接,并使芯部32的轴向外端面(末端面)与构成帽21的底板部23的内侧面抵接(在这些台阶面36与底板部23之间在轴向夹持引导部件26),从而实现了轴向的定位,并且阻止了轴向的变位。
此外,也可以通过使在引导片30的外周面的圆周方向一部分形成的卡合凹部、与在壳体3a的内周面的圆周方向一部分形成的卡合凸部卡合,从而阻止引导片30的圆周方向上的变位。
另外,在引导片30的内周面中的、与外圈20的外周面的圆周方向一部分对置的部分,设置有截面凹圆弧状的引导面37。在使方向盘1(参照图10)向左右方向一侧旋转时,在从蜗轮4与蜗杆齿5的啮合部施加于蜗杆轴6a的啮合反作用力中的与蜗杆轴6a正交的假想平面内的分力{图3(B)及图14的箭头C所示的分力F′}的方向上,引导面37与外圈20的外周面对置。另外,引导面37的截面形状的曲率半径比外圈20的外周面的曲率半径(直径/2)大。此外,在实施本发明的情况下,也能够使引导面37的截面形状为直线状。但是,如果使引导面37的截面形状为上述那样的凹圆弧状,则能够减小引导面37与外圈20的外周面的(经由后述的轴承用板簧29的)接触表面压力。
此外,在引导片30上,在从板簧29接受载荷的相位的、引导面37的径向外侧的相位处,形成有在轴向贯通的月牙状的狭缝70。
另外,楔部件27由合成树脂一体地制造,包括:平板状的基部38,其从轴向观察的形状{图3(A)所示的形状}为月牙形;及楔片39,其以从基部38的内侧面(图3的右侧面)的大致中央部在轴向突出的状态设置。而且,将楔片39通过插入口40插入在引导片30的内侧,该插入口40是通过将构成引导部件26的侧板部31的外周侧部分的圆周方向一部分切除而设置的,且其圆周方向长度比楔片39长。而且,在引导片30的内侧(环状空间33内),楔片39能够在圆周方向的预定范围进行变位。因此,在本实施方式的情况下,在引导片30的内周面中的在圆周方向上从引导面37偏离的一部分,设置有截面凹圆弧状的楔片用引导表面41。而且,利用楔片用引导表面41,设置在楔片39的外径侧侧面的、与楔片用引导表面41吻合的截面凸圆弧状的曲面即被引导表面42,被引导而能够在圆周方向变位。与此同时,在侧板部31的外周面中的与插入口40对齐的部分,设置有曲率中心与楔片用引导表面41的曲率中心一致的截面凸圆弧状的基部用引导表面43。而且,利用基部用引导表面43,设置在基部38的内径侧侧面的、与基部用引导表面43吻合的截面凹圆弧状的曲面即被引导表面44,被引导而能够在圆周方向变位。
另外,与外圈20的外周面中的、从与引导面37对置的部分沿圆周方向偏离的部分对置的、楔片39的内径侧侧面为截面凹圆弧状的楔面45。在使方向盘1向左右方向另一侧旋转时,在从蜗轮4与蜗杆齿5的啮合部施加于蜗杆轴6a的啮合反作用力中的、与蜗杆轴6a正交的假想平面内的分力{图3(B)及图14的箭头D所示的分力F′}的方向上,楔面45与外圈20的外周面对置。另外,楔面45的截面形状的曲率半径比外圈20的外周面的曲率半径大。另外,楔面45倾斜,其倾斜方向为使楔片39中的被夹在楔面45与被引导表面42之间的部分的厚度尺寸越朝向圆周方向一侧{图3(A)、(B)的顺时针方向}而越小的方向。在本实施方式的情况下,楔片39相对于被引导表面42的倾斜角度即楔角度θ为5~15度。另外,在本实施方式的情况下,通过限制楔角度θ与楔片用引导表面41的形成方向之间的关系,从而能够随着楔片39沿着楔片用引导表面41向圆周方向一侧{图3(A)、(B)的顺时针方向}变位,由楔面45和引导面37,经由后述的轴承用板簧29使外圈20(末端侧轴承9a)朝向蜗轮4变位。此外,在实施本发明的情况下,也能够使楔面45的截面形状为直线状。但是,如果使楔面45的截面形状为上述那样的凹圆弧状,则能够减小楔面45与外圈20的外周面的(经由后述的轴承用板簧29的)接触表面压力。
另外,楔片用螺旋弹簧28配置在将构成引导部件26的芯部32的周围围绕的位置。而且,在该状态下,使卡合部46a、46b与销47a、47b卡合,该卡合部46a、46b设置在构成楔片用螺旋弹簧28的线材的两端部,该销47a、47b分别一体地设置(或作为相互独立的部件并被固定)在构成引导部件26的侧板部31的外侧面、和构成楔部件27的基部38的外侧面。而且,在该状态下,由楔片用螺旋弹簧28,经由销47b及基部38,对楔片39付与朝向圆周方向一侧的弹力。
另外,轴承用板簧29被制造为大致U字形,其靠近长度方向两端的部分被弹性地夹持在外圈20的外周面与引导面37及楔面45之间部分。即,在本实施方式的情况下,引导面37及楔面45分别经由轴承用板簧29的靠近长度方向两端的部分而与外圈20的外周面接触。
另外,在本实施方式的情况下,至少在未从蜗轮4与蜗杆齿5的啮合部对蜗杆轴6a施加啮合反作用力的状态下,轴承用板簧29的靠近两端的部分的内侧面的曲率半径比外圈20的外周面的曲率半径大,并且,轴承用板簧29的靠近两端的部分的外侧面的曲率半径比引导面37及楔面45的曲率半径小。由此,至少在未从啮合部对蜗杆轴6a施加啮合反作用力的状态下,成为外圈20的外周面与轴承用板簧29的靠近两端的部分的内侧面的接触位置、和引导面37及楔面45与轴承用板簧29的靠近两端的部分的外侧面的接触位置,在轴承用板簧29的长度方向上错开的状态{参照图4(A)}。与此相对,在从啮合部对蜗杆轴6a施加有非常大的(在通常的运转状态下不会发生的大小的)啮合反作用力的情况下,由于轴承用板簧29的靠近两端的部分较大地弹性变形,从而成为外圈20的外周面与轴承用板簧29的靠近两端的部分的内侧面的接触位置、和引导面37及楔面45与轴承用板簧29的靠近两端的部分的外侧面的接触位置,在轴承用板簧29的长度方向上一致的状态{参照图4(B)}。即,在本实施方式的情况下,根据从啮合部施加于蜗杆轴6a的啮合反作用力的大小,轴承用板簧29的靠近两端的部分的形状在图4(A)所示的形状、与图4(B)所示的形状之间弹性地变化,从而能够容许末端侧轴承9a相对于蜗轮4稍微的远近移动。
另外,在本实施方式的情况下,在引导片30的内周面中的、在圆周方向在引导面37和楔片用引导表面41相互接近的一侧被夹在这两个面37、41彼此之间的部分的、径向相反侧的部分,装配有预压用板簧48。而且,利用预压用板簧48的弹力,将凸状的被按压部50向径向外侧按压,该凸状的被按压部50设置在引导片30中的、位于预压用板簧48的外径侧的圆弧状部分49的内周面。由此,通过使圆弧状部分49从图3(A)、(B)中以点划线示出的状态(朝向径向外侧)弹性变形到以实线示出的状态,从而将圆弧状部分49的外周面强力地推压于保持凹部10a的内周面。另外,基于该推压的反作用力,将部分圆筒面部51a、51b强力地推压于保持凹部10a的内周面,该部分圆筒面部51a、51b设置在引导片30的外周面中的、分别在位于引导面37和楔片用引导表面41的外径侧的部分、且外径尺寸比其他部分(除了弹性变形后的圆弧状部分49的外周面、及卡合凸部34的外周面)的外径尺寸大。由此,如上所述,通过将引导片30压入到保持凹部10a,从而能够实现内嵌的状态。并且,能够由引导面37和楔面45效率良好地支承从啮合部施加于蜗杆轴6a的啮合反作用力中的、与蜗杆轴6a正交的假想平面内的分力{图3(B)及图14的箭头C、D所示的分力F′}。
此外,在组装上述的本实施方式的构造的情况下,将构成施力单元25的各部件及预压用板簧48预先在保持凹部10a的外部组装而单元化。此时,将预压用板簧48通过引导片30的内端开口装配到引导片30的内侧。然后,在这样将施力单元25及预压用板簧48单元化后的状态下,将这些施力单元25及预压用板簧48装配到保持凹部10a的内侧。
在上述这样构成的本实施方式的电动式助力转向装置的情况下,通过利用楔片用螺旋弹簧28的弹力使楔片39朝向圆周方向一侧变位,从而能够由楔面45和引导面37使末端侧轴承9a朝向蜗轮4(朝向楔面45与引导面37所成的角的二等分线的方向)变位。因此,通过使蜗杆轴6a以基端侧轴承8a为中心摆动,从而能够使蜗杆齿5朝向蜗轮4施力,消除这些蜗杆齿5与蜗轮4的啮合部的齿隙。
此外,也能够通过改变楔面45与引导面37所成的角度来调整末端侧轴承9a朝向蜗轮4的变位方向。
另外,在本实施方式的情况下,引导面37及楔面45与构成末端侧轴承9a的外圈20的外周面对置的方向被限制在预定的方向。即,在使方向盘1向左右方向一侧旋转时,在从啮合部施加于蜗杆轴6a的啮合反作用力中的、与蜗杆轴6a正交的假想平面内的分力{图3(B)及图14的箭头C所示的分力F′}的方向上,引导面37与外圈20的外周面对置。另外,在使方向盘1向左右方向另一侧旋转时,在从啮合部施加于蜗杆轴6a的啮合反作用力中的、与蜗杆轴6a正交的假想平面内的分力{图3的(B)及图14的箭头D所示的分力F′}的方向上,楔面45与外圈20的外周面对置。因此,在方向盘1、蜗轮4向任一方向旋转的情况下,都能够由引导面37或楔面45大体上从正面支承从啮合部施加于蜗杆轴6a的啮合反作用力中的、与蜗杆轴6a正交的假想平面内的分力。即,能够效率良好地支承该分力所包含的、与蜗杆齿5与蜗轮4的啮合方向及蜗杆轴6a的轴向分别呈直角的方向(图3的左右方向)上的分量。因此,能够抑制末端侧轴承9a在该直角的方向上变位。因此,能够抑制蜗杆齿5相对于蜗轮4在直角的方向上变位。其结果是,在从车轮侧对作为转向用旋转轴的转向轴2(参照图10)施加了旋转振动时,在啮合部,能够抑制蜗杆齿5在直角的方向振动而发生齿撞击声。
另外,在本实施方式的情况下,在蜗杆轴6a及蜗轮4的旋转时,基于这些蜗杆轴6a及蜗轮4的旋转方向的尺寸误差,随着蜗杆齿5与蜗轮4的啮合位置的变化,成为末端侧轴承9a相对于蜗轮4远近移动的倾向,在此情况下,能够基于轴承用板簧29的弹性变形来容许该远近移动。其结果是,能够抑制蜗杆齿5对蜗轮4的作用力变化,能够抑制作用于啮合部的摩擦力变化。
[第2实施方式]
利用图5~6说明本发明的第2实施方式。
在本实施方式的情况下,施力单元25a的构成与上述的第1实施方式的情况存在几点不同。
即,在本实施方式的情况下,在构成末端侧轴承9a的外圈20的外周面与引导面37及楔面45之间没有设置轴承用板簧29(参照图3),而使这些外圈20的外周面与引导面37及楔面45直接接触。取而代之,在本实施方式的情况下,将构成引导部件26a的引导片30a松弛地内嵌到壳体3a的保持凹部10a的内周面(在这些引导片30a的外周面与保持凹部10a的内周面之间设置有微小间隙),并且,将橡胶制的O形环53弹性地夹持在卡止槽52的底面与保持凹部10a的内周面之间,该O形环53卡止于卡止槽52,该卡止槽52在引导片30a的外周面的轴向中央部遍及整周地形成。另外,在本实施方式的情况下,使引导片30a的轴向内侧面以能够容易地进行径向的滑动的状态与设置在壳体3a的内周面的台阶面36抵接,使构成引导部件26a的芯部32的轴向外端面(末端面)以能够容易地进行径向的滑动的状态与构成帽21的底板部23的内侧面抵接。
而且,在本实施方式的情况下,在蜗杆轴6a及蜗轮4的旋转时,基于这些蜗杆轴6a及蜗轮4的旋转方向的尺寸误差,随着蜗杆齿5与蜗轮4的啮合位置的变化,成为引导片30a与末端侧轴承9a一起相对于蜗轮4远近移动的倾向,在此情况下,基于引导片用弹性部件即O形环53的弹性变形而容许该远近移动。由此,能够抑制蜗杆齿5对蜗轮4的作用力变化,能够抑制作用于这些蜗轮4与蜗杆齿5的啮合部的摩擦力变化。
另外,在本实施方式的情况下,在引导片30a的内侧没有设置预压用板簧48(参照图3)。另外,与此同时,在引导片30a的圆周方向一部分没有设置预压用板簧48的装配部、由预压用板簧48按压的圆弧状部分49等。另外,在本实施方式的情况下,引导片30a的外周面除了设置有卡合凸部34的部分之外的部分,只是圆筒面。
其他的构成及作用与上述的第1实施方式的情况同样,因此,省略重复的图示以及说明。
[第3实施方式]
利用图7~8说明本发明的第3实施方式。
在本实施方式的情况下,施力单元25b的构成与上述的第1实施方式的情况存在几点不同。
即,在本实施方式的情况下,如图8(B)所示,将构成引导部件26b的引导片30b、和仅由楔片39a构成的楔部件27a分别构成为半圆筒状,并且,这些引导片30b和楔片39a,在存在于设置于壳体3a的保持凹部10a的内周面与构成末端侧轴承9a的外圈20的外周面之间的环状空间33内,配置在相互为径向相反侧的位置。另外,在该状态下,在引导片30b与楔片39a的圆周方向两端面彼此之间分别设置有圆周方向的间隙。另外,在本实施方式的情况下,使保持凹部10a的内周面作为用于将楔部件27a的外径侧侧面沿圆周方向引导的楔片用引导表面而发挥功能。
另外,在本实施方式的情况下,在外圈20的外周面、与设置在引导片30b的内径侧侧面的引导面37及设置在楔片39a的内径侧侧面的楔面45之间,未设置轴承用板簧29(参照图3),而使这些外圈20的外周面与引导面37及楔面45直接接触。
另外,在本实施方式的情况下,在引导片30b的内侧没有设置预压用板簧48(参照图3)。另外,与此同时,在引导片30b的圆周方向一部分没有设置预压用板簧48的装配部、由预压用板簧48按压的圆弧状部分49等。
其他的构成及作用与上述的第1实施方式的情况同样,因此,省略重复的图示以及说明。
在实施本发明的电动式助力转向装置的情况下,具有引导片的部件、具有楔片的部件不限于合成树脂制,也能够是铝合金等金属制。
另外,楔片用弹性部件、轴承用弹性部件、引导片用弹性部件分别不限于在上述的实施方式的各实施方式中使用的部件,能够采用各种弹簧、橡胶等弹性部件。
另外,如图9所示,也可以代替楔片用螺旋弹簧28,而使用楔片用压缩螺旋弹簧60,对楔片39付与朝向圆周方向一侧的弹力。在此情况下,在楔部件27的蜗轮4侧的端部,设置有对楔片用压缩螺旋弹簧60的一个端部的内径部进行引导的突起61。而且,在引导片30的内周面中的、与突起61对置的面,设置有对楔片用压缩螺旋弹簧60的另一个端部的外径部进行引导的凹部62。由此,能够将电动式助力转向装置缩短用于配置楔片用螺旋弹簧28的轴向空间的量。
本申请基于2014年9月8日提出申请的日本专利申请2014-181961号、2015年2月13日提出申请的日本专利申请2015-25910号,其内容作为参照援引于此。