專利名稱：電動助力轉向裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及向汽車或車輛的轉向操縱系統(tǒng)施加由電動機所產生的轉向操縱輔助力的電動助力轉向裝置，特別涉及用于檢測出轉向軸的旋轉角(轉向操縱角)的旋轉角傳感器。
背景技術：
通常，為了減輕駕駛者的疲勞，同時也為了安全駕駛，在車輛中裝載有電動助力轉向裝置。該電動助力轉向裝置的構成為，利用電動機的驅動力并經由減速器的齒輪等的傳動機構向轉向軸加載輔助負荷。
作為現(xiàn)有技術中的電動助力轉向裝置，其轉向系統(tǒng)的概略構造一般如圖1所示。在該圖中，在前端(圖1中的右側)具有方向盤的轉向軸1，通過球軸承3旋轉自如地支承于同軸的轉向立柱2內，并且沿軸向延伸。該轉向軸1由筒狀的外軸4和嵌裝在該外軸4內的內軸5構成。另外，轉向立柱2通過使筒狀的外立柱6和壓入固定于該外立柱6內的內立柱7相結合而構成。這樣，在發(fā)生碰撞時，沖擊負荷作用于壓縮方向后，外軸4和外立柱6被壓入基端側(圖1中的左側)，通過縮短全長來吸收能量，從而緩和施加在碰撞到方向盤上的駕駛員的身體上的沖擊。
另外，在上述內軸5的基端側(圖1左側)，輸入軸9和大致筒狀的輸出軸10經由扭力桿8相連結。該扭力桿8穿插于輸出軸10的內部，其一端壓入固定于輸入軸9上，另一端由銷11固定于輸出軸10上。
另外，在輸出軸10的中央部外周，由一對球軸承13、13支承著減速器單元12。該減速器單元12由蝸輪14、蝸桿15和電動機構成，其中，蝸輪14通過壓入的方式固定安裝于輸出軸10的外周上，蝸桿15與該蝸輪14嚙合，電動機的輸出軸16上安裝著該蝸桿15，在電動機的驅動下，經由蝸桿15和蝸輪14，使電動機的旋轉減速并傳遞其扭矩。
另外，在減速器單元12的前端側(圖1中的右側)配置著扭矩傳感器17，該扭矩傳感器17包括扭力桿8和磁軛20，磁軛20在形成于輸出軸10的前端的花鍵槽18的外周上，并收容著線圈繞組19，根據在轉向軸1上產生的扭矩而產生扭轉角，從而由磁軛20內的線圈繞組19檢測出磁力的變化。
在減速器單元12的基端側(圖1中的左側)配置著旋轉角傳感器(轉向角傳感器)21，該旋轉角傳感器21由筒狀的中空部件22和殼體23構成，其中，該筒狀的中空部件22配置在輸出軸10的外周上，殼體23支承著該中空部件22并使其自由旋轉。這里，在中空部件22上，從內周面向內側延伸出凸起24，并且該凸起24與設置于輸出軸10的外周面上的卡定孔25卡合，中空部件22與輸出軸10一體地旋轉。因此，由設置在殼體23上的檢測機構26檢測出殼體23和中空部件22之間的相對位移，從而檢測出輸出軸10的旋轉角。這樣，從旋轉角(轉向角)檢測出方向盤的轉向操縱狀態(tài)。
另外，27是與中間軸(ィンタミシャフト)相連的萬向節(jié)，28是用于將轉向裝置安裝于車體上的支架。
為了在車輛碰撞時對乘員進行保護，從法規(guī)和安全的角度考慮，在轉向立柱2上必須具備能量吸收機構。由此，在現(xiàn)有技術中，分別由兩個部件構成轉向軸1和轉向立柱2(由外軸4和內軸5構成轉向軸1，并且由外立柱6和內立柱7構成轉向立柱2)，在發(fā)生碰撞時，使外軸4和外立柱6能沿軸向在某個范圍(行程t)內移動。由此，使轉向立柱2等在移動時發(fā)生塑性變形，利用該變形能量來吸收乘員碰撞到方向盤時的能量。
另外，由于能量的吸收量是由沖擊所產生的作用力與行程t的乘積來決定的，為了減小對乘員的沖擊力而減輕對乘員的傷害，關鍵在于盡可能地加大行程t。
在立柱型的電動助力轉向裝置中，必須在轉向軸1的軸向上設置減速器和扭矩傳感器17，而且，必須設置這樣的空間，即在萬向節(jié)27和減速器單元12之間使轉向軸，也就是使輸出軸10露出于旋轉角傳感器21的空間。因此存在以下問題，即，行程t必須根據車體的空間而被限制在一定長度內，在受到限制的空間內，難以確保足夠長的能量吸收機構的行程t。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種電動助力轉向裝置(power steering)，其能在不降低用于保護乘員的能量吸收機能的情況下，在受限制的空間內將旋轉角傳感器安裝于轉向軸上。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電動助力轉向裝置，基于由扭矩傳感器所檢測出的轉向操縱扭矩，利用電動機的旋轉力，再經由減速器的齒輪等的傳動機構，對轉向軸的轉向操縱力進行輔助，其中，具有檢測出方向盤的轉向操縱狀態(tài)的旋轉角傳感器，在將該旋轉角傳感器的被檢測部設置于上述減速器內的同時，在上述轉向軸的徑向上將上述旋轉角傳感器的檢測部設置于上述減速器的軸承的外側。
為更有效地實現(xiàn)上述目的，上述被檢測部配置于上述減速器內的蝸輪內，通過上述檢測部檢測出該蝸輪的旋轉。
為更有效地實現(xiàn)上述目的，在上述減速器內的蝸輪內的任意一方側形成的凹槽內安裝上述檢測部。
為更有效地實現(xiàn)上述目的，上述檢測部配置于與上述被檢測部的側面相面對的位置上，并且通過磁學或光學檢測出源自該被檢測部的角度信號。
為更有效地實現(xiàn)上述目的，被檢測部由在上述減速器內的蝸輪內的任意一方側上形成的凹槽構成，并且由設在該凹槽的內周面上的小齒輪構成。
為更有效地實現(xiàn)上述目的，上述旋轉角傳感器由上述被檢測部和檢測部構成，上述被檢測部呈環(huán)狀并且設置在上述減速器內的蝸輪的側面上，上述檢測部設置在與上述被檢測部相面對的位置上。
為更有效地實現(xiàn)上述目的，由多個軸承支承著上述減速器。


圖1為表示現(xiàn)有的電動助力轉向裝置的概略構成的剖視圖。
圖2為表示本發(fā)明第一實施例的電動助力轉向裝置的構成的剖視圖。
圖3為表示設在上述電動助力轉向裝置的減速器單元上的旋轉角傳感器的說明圖。
圖4為表示本發(fā)明第二實施例的電動助力轉向裝置的構成的剖視圖。
圖5為說明第二實施例的輸出軸的旋轉角的檢測機構的放大圖。
圖6為表示本發(fā)明第三實施例的電動助力轉向裝置的構成的剖視圖。
圖7為表示第三實施例的旋轉角傳感器的概略構成的圖。
符號說明31轉向軸；35轉向立柱；39扭力桿；40輸入軸；41輸出軸；42減速器單元；43軸承；44扭矩傳感器；46線圈繞組；47磁軛；48蝸輪；49蝸桿；51旋轉角傳感器；52被檢測部；53檢測部；61金屬芯輪轂部；62輪齒基部；63樹脂輪齒；64被檢測部；65旋轉角傳感器；67檢測部；72檢測齒輪。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
圖2表示出了本發(fā)明的第一實施例，為轉向系統(tǒng)的概略構成圖?；诜较虮P的操作而旋轉的轉向軸31，通過將實心圓筒軸狀的內軸33壓入固定在筒狀的外軸32中而結合形成。另外，轉向軸31通過深槽型的球軸承等的軸承34被旋轉自如地支承于轉向立柱35的端部。轉向立柱35通過將內立柱37壓入并固定于筒狀的外立柱36中結合形成。
對于該轉向軸31和轉向立柱35，在軸向上作用較大的載荷時，沿軸向在行程t的范圍內，外軸32沿著內軸33，以及外立柱36沿著內立柱37，分別在軸向上移動而發(fā)生塑性變形。也就是說，轉向軸31和轉向立柱35中的任何一個都構成這樣的能量吸收機構，即，轉向軸31由兩個部件即外軸32和內軸33組合在一起而構成，轉向立柱35由外立柱36和內立柱37組合在一起而構成，在發(fā)生碰撞時，在壓縮方向上施加沖擊負荷后，能緩沖施加到沖撞到方向盤上的駕駛者的身體上的沖擊。
在上述實施例中，轉向軸31和轉向立柱35通過上述兩個部件之間的相對移動時所產生的塑性變形來吸收能量，但也可以通過轉向立柱35和將該轉向立柱35固定于車體上的支架75之間的塑性變形來吸收能量。
另外，在轉向軸31的基端側(圖1中的左側)，經由扭力桿39連接輸入軸40和大致圓筒狀的輸出軸41。該扭力桿39穿插于輸出軸41內，其一端被壓入并固定于輸入軸40內，另一端通過銷41a固定于輸出軸41。
另外，在輸出軸41的外周上，由一對球軸承43，43支承著減速器單元42，并且在該減速器單元42的前端側(圖1中的右側)配置著扭矩傳感器44。該扭矩傳感器44具有扭力桿39和磁軛47，其中磁軛47配置在形成于輸出軸41的前端的花鍵槽45的外周上，并且收容著線圈繞組46。在該扭矩傳感器44中，根據在轉向軸31上所產生的扭矩而在扭力桿39上產生扭轉，由此，由磁軛47內的線圈繞組46檢測出磁力的變化。
另外，減速器由通過壓入方式固定安裝在輸出軸41的外周的蝸輪48、嚙合于該蝸輪48的蝸桿49、以及輸出軸50上安裝著該蝸桿49的電動機構成，在電動機的驅動下，經由蝸桿49和蝸輪48，使電動機的旋轉減速并傳遞扭矩。
如圖3所示，旋轉角傳感器51由被檢測部52和檢測部53構成，其中，被檢測部52設在減速器單元42內并且為直徑小于蝸輪48的薄圓盤狀，在轉向軸31也就是輸出軸41的徑向上檢測部53設置在軸承43的外側。該檢測部53被配置于與被檢測部52的側面相面對的位置上，并且在凹槽54內被一體地安裝于輸出軸41上，其中凹槽54形成于蝸輪48內的任意一方側。另外，檢測部53以磁學、光學、電阻或靜電電容的方式檢測出源自被檢測部52的角度信號，由此檢測出輸出軸41的旋轉角。
由此，在上述第一實施例中，在將旋轉角傳感器51的被檢測部52設在減速器單元42內的同時，在輸出軸41的徑向上將檢測部53設置在球軸承43的外側。因此，沒有必要如現(xiàn)有技術那樣，在轉向軸31上設置用于安裝旋轉角傳感器的專用空間。其結果，能加長能量吸收機構的行程t，即能加長轉向立柱35的外立柱36沿內立柱37移動的軸向距離。其結果，即使如立柱型的電動助力轉向裝置等那樣，在轉向軸31上的軸向長度受限制的情況下，在轉向軸31上設置旋轉角傳感器51，也能在軸向上確保足夠的行程t，從而不會犧牲相對于沖擊負荷的能量吸收能力。
另外，圖4表示了本發(fā)明的第二實施例，其中，對與第一實施例中相同的部件標注相同的符號，并省略其說明。在該圖中，蝸輪48由以下部分構成大致呈圓環(huán)狀的金屬芯輪轂部61；由樹脂一體地成形于該金屬芯輪轂部61的外周側的輪齒基部62；以及樹脂輪齒63，其形成于該輪齒基部62的更外周側并且嚙合于蝸桿49。另外，在蝸輪48上的圖4中的左側形成凹槽，在該凹槽內，在輪齒基部62的內周側上形成有由小齒輪構成的被檢測部64。由此，由被檢測部64和用于檢測出輸出軸41的旋轉的檢測部67構成輸出軸41的旋轉角傳感器65。另外，檢測部67具有伸出軸71和檢測齒輪72，其中，伸出軸71從配置于減速器單元42的外側的主體68開始，經由殼體罩69的通孔70延伸至減速器單元42內，檢測齒輪72安裝于伸出軸71的前端。由此，如圖5中放大表示的那樣，通過檢測部67的檢測齒輪72與構成被檢測部64的小齒輪之間的嚙合，旋轉角傳感器65在主體68上從檢測齒輪72經由伸出軸71來檢測輸出軸41的旋轉。
由此，在將旋轉角傳感器65的被檢測部64設在減速器單元42內的同時，在輸出軸41的徑向上將檢測部67設置在減速器單元42的軸承43的外側。因此，即使在轉向軸31上設置旋轉角傳感器65，也能充分確保能量吸收機構的行程t，從而不會犧牲能量吸收能力。由此，在第二實施例中也能起到與第一實施例相同的作用和效果。
另外，圖6表示本發(fā)明的第三實施例，其中，對與第一實施例中相同的部件標注相同的符號，并省略其說明。在該圖中，旋轉角傳感器65如圖7所示的那樣，由環(huán)狀的被檢測部64和設在與該被檢測部64相面對的位置上的檢測部67構成，其中，被檢測部64設在蝸輪48的前端側(圖6中的右側)的側面上。
所以，在將旋轉角傳感器65的被檢測部64設在減速器單元42內的同時，在輸出軸41的徑向上將檢測部67設置在減速器單元42的軸承43的外側。因此，即使在轉向軸31上設置旋轉角傳感器65，也能充分確保能量吸收機構的行程t，從而不會犧牲能量吸收能力。由此，在第三實施例中也能起到與第一實施例和第二實施例相同的作用和效果。
在圖2、圖4及圖6中，74是用于與中間軸相連接的萬向節(jié)，75是用于將轉向裝置安裝到車體上的支架。
如上所述，如果根據本發(fā)明的電動助力轉向裝置，在設置有檢測出方向盤的轉向操作狀態(tài)的旋轉角傳感器的場合下，在將被檢測部設在減速器內的蝸輪等上的同時，在轉向軸的徑向上將檢測部設在減速器的軸承的外側。由此，利用減速器的蝸輪，采用磁學或光學等的手法，通過檢測部檢測出源自設在蝸輪上的被檢測部的角度信號，從而檢測出轉向軸的旋轉角。其結果，沒有必要在轉向軸的軸向上設置專用的空間，即用于設置旋轉角傳感器的空間，從而能有效地利用能量吸收機構的行程。由此，即使如立柱型的電動助力轉向裝置等那樣，在轉向軸的軸向上受限制的空間中設置旋轉角傳感器，也不會犧牲能量吸收能力，相對于在車輛碰撞等時所產生的沖擊負荷能夠保證安全性。
權利要求
1.一種電動助力轉向裝置，基于由扭矩傳感器所檢測出的轉向操縱扭矩，利用電動機的旋轉力，再經由減速器的齒輪等的傳動機構，對轉向軸的轉向操縱力進行輔助，其特征在于，具有檢測出方向盤的轉向操縱狀態(tài)的旋轉角傳感器，在將該旋轉角傳感器的被檢測部設置于上述減速器內的同時，在上述轉向軸的徑向上將上述旋轉角傳感器的檢測部設置于上述減速器的軸承的外側。
2.如權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特征在于，上述被檢測部配置于上述減速器內的蝸輪內，通過上述檢測部檢測出該蝸輪的旋轉。
3.如權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特征在于，在上述減速器內的蝸輪內的任意一方側形成凹槽，將上述檢測部安裝于該凹槽內。
4.如權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特征在于，上述檢測部配置于與上述被檢測部的側面相面對的位置上，并且通過磁學或光學檢測出源自該被檢測部的角度信號。
5.如權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特征在于，上述被檢測部為在上述減速器內的蝸輪內的任意一方側形成的凹槽，并且由形成于該凹槽的內周面上的小齒輪構成。
6.如權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特征在于，上述旋轉角傳感器由上述被檢測部和檢測部構成，其中，上述被檢測部呈環(huán)狀并且設置在上述減速器內的蝸輪的側面上，上述檢測部設置在與上述被檢測部相面對的位置上。
7.如權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特征在于，上述減速器由多個軸承支承著。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動助力轉向裝置，基于由扭矩傳感器所檢測出的轉向操縱扭矩，利用電動機的旋轉力，向汽車或車輛的轉向操縱系統(tǒng)施加由電動機所產生的轉向操縱輔助力。另外，涉及用于檢測出轉向軸的旋轉角的旋轉角傳感器，在將旋轉角傳感器的被檢測部設置于上述減速器內的同時，在上述轉向軸的徑向上將上述旋轉角傳感器的檢測部設置于上述減速器的軸承的外側。
文檔編號B62D15/02GK1665651SQ0381567
公開日2005年9月7日 申請日期2003年4月18日 優(yōu)先權日2002年7月3日
發(fā)明者力石一穗, 鬼塚利行, 遠藤修司 申請人:日本精工株式會社