背景技术:
在汽车等车辆用的转向器中,方向盘的旋转传递给转向齿轮单元的输入轴,输入轴的旋转被转换成沿车体的宽度方向配置的直线驱动轴,即齿条轴的轴向的直线运动,由此支撑于直线驱动轴的轴向两侧的端部的拉杆被推拉,从而对转向轮赋予舵角。
由电动助力构成的转向器正在被广泛实施,电动助力转向器包括用于为了降低驾驶员操作方向盘而所需的力的电动辅助装置的,电动助力转向器将电动马达的辅助动力赋予给随着方向盘的旋转而旋转或直线运动的部件。作为电动助力转向器,已知如下三种:对转向轴赋予辅助动力的管柱辅助型;对转向齿轮单元的输入轴,即小齿轮轴赋予辅助动力的小齿轮辅助型;以及对转向齿轮单元的直线驱动轴赋予辅助动力的齿条辅助型。这其中的齿条辅助型的电动助力转向器具有容易将辅助动力高输出化的优点。
在齿条辅助型的电动助力转向器中,将电动马达的旋转转矩通过滚珠丝杠机构转换成直线驱动轴的轴向的直线运动,并赋予给直线驱动轴。直线驱动轴在轴向一侧部分具备与随着方向盘的旋转而旋转的输入轴的小齿轮齿部啮合的齿条齿部,在轴向另一侧部分具备滚珠丝杠部,滚珠丝杠部以螺旋状形成有具有半圆弧形的截面形状的外螺纹槽。若想要由一个原料制造直线驱动轴,则在齿条齿部和滚珠丝杠部的任意一方的部位的形状精度、尺寸精度不足的情况下,均必须作为不良品废弃,从降低成本方面考虑是不利的。
为此,日本精工株式会社发明专利提供了一种电动助力转向器用的直线驱动轴及制造方法,在丝杠轴部设置定心用的把持部,用定心用的第一把持件把持丝杠轴部的把持部,而且用定心用的第二把持件把持齿条轴部,旋转驱动第一把持件,由此使丝杠轴部和齿条轴部相对旋转,并且使齿条轴部和丝杠轴部的轴向端部彼此对顶,从而通过摩擦压接结合齿条轴部和丝杠轴部。
齿条平行式电动助力转向器:皮带传动的循环球丝杠减速器,将电机的旋转运动转化为齿条直线运动。

齿条平行式电动助力转向器:RP-EPS。
产品特点:适用于豪华级车辆、跑车和轻型商用车的理想电动转向系统;出色的转向手感,支持所有的辅助功能以提高安全性和舒适性;可实现半自动驾驶,未来将实现高度自动驾驶;通过可扩展的电机系列和控制单元进行性能优化配置。
转向器的组成:
齿条小齿轮式转向器包括转向齿轮单元,转向齿轮单元包括固定于副车架的外壳、输入轴、扭杆、小齿轮轴、直线驱动轴和间隙调整机构。小齿轮轴包括与齿条齿部啮合的小齿轮齿部,小齿轮轴随着方向盘的旋转而旋转。小齿轮轴通过滚动轴承可旋转的支撑于外壳的内侧,小齿轮轴在前端部具有小齿轮齿部,小齿轮轴与输入轴同轴的配置于输入轴的前端部,而且经由扭杆可进行转矩传递的连接于输入轴。

1、方向盘,5、转向齿轮单元,7、输入轴,8、小齿轮轴,12、转向轮,14、小齿轮齿部。
输入轴的旋转经由扭杆传递到小齿轮轴,小齿轮轴的旋转运动通过小齿轮齿部与齿条齿部的啮合部转换成直线驱动轴的直线运动。当直线驱动轴沿轴向直线运动时,经由球头连接于直线驱动轴两侧端部的拉杆被推拉,从而对左右的转向轮赋予与方向盘的操作量相应的舵角。

9、直线驱动轴,10、球头,11、拉杆,13、外壳,15、齿条齿部,16、滚珠丝杠部。
间隙调整机构在外壳的内侧隔着直线驱动轴容纳于小齿轮轴的径向相反侧,间隙调整机构通过弹簧的弹力使直线驱动轴向小齿轮轴施力,由此保证小齿轮齿部与齿条齿部的啮合状态适当,抑制小齿轮齿部与齿条齿部的啮合部处杂音的产生,提高方向盘的操作感。
直线驱动轴具备配置于轴向一侧且在外周部具有齿条齿部的齿条轴部、配置于轴向另一侧且在外周部具有滚珠丝杠部的丝杠轴部以及作为齿条轴部与丝杠轴部的结合部的摩擦压接部,即直线驱动轴是通过利用摩擦压接结合分别独立制造的齿条轴部的轴向另一侧的端部和丝杠轴部的轴向一侧的端部而形成。

28、齿条轴部,29、丝杠轴部,42-43、完全-不完全轧制部,44、摩擦压接部,55、外螺纹槽。
齿条齿部及滚珠丝杠部均通过塑性加工形成,齿条轴部及丝杠轴部均由实心的轴部构成。其中齿条齿部通过锻造加工形成,滚珠丝杠部通过轧制加工形成。滚珠丝杠部在直线驱动轴的从轴向中间部到轴向另一侧的端部的范围具备以螺旋状形成,且具有大致半圆形的截面形状的外螺纹槽。滚珠丝杠部在轴向中间部具有完全轧制部,而在轴向两侧的端部具有不完全轧制部。完全轧制部用作与多个滚珠的卡合,即通过以多个滚珠与完全轧制部卡合,与不完全轧制部不卡合的方式限制滚珠丝杠机构的轴向的动作范围。
齿条小齿轮式转向器还包括电动辅助装置,电动辅助装置配置于外壳的内侧。电动辅助装置包括电动马达、滚珠丝杠机构和控制单元。对直线驱动轴赋予助力的电动马达的辅助动力,可以减轻驾驶员操作方向盘所需的力。

6、电动辅助装置,18、转矩传感器,19、电动马达,20、滚珠丝杠机构,21、输出轴,23、滚珠螺母。
滚珠丝杠机构包括配备于滚珠螺母的内周面的螺旋状的内螺纹槽、滚珠丝杠部的外螺纹槽以及滚动自如的配置于内螺纹槽与外螺纹槽之间的多个滚珠。滚珠螺母经由多个滚珠与滚珠丝杠部的螺纹结合,被电动马达旋转驱动,滚珠螺母相对于外壳由滚动轴承支撑自如的旋转。

22-55、内-外螺纹槽,24、滚珠,25、驱动带轮,27、从动带轮,54、滚动轴承。
通过构成滚珠丝杠机构的滚珠丝杠部与构成滚珠丝杠机构的多个滚珠螺纹结合,直线驱动轴相对于外壳可进行轴向的直线运动的被支撑。直线驱动轴的齿条齿部啮合于小齿轮轴的小齿轮齿部,由此小齿轮轴的旋转运动转换成直线驱动轴的直线运动,直线驱动轴相对于外壳的旋转被齿条齿部与小齿轮齿部的啮合阻止。

2、转向轴,3a-3b、万向节,4、中间轴,18、转矩传感器,21、输出轴,26、环形带。
当驾驶员旋转方向盘时,方向盘的旋转经由转向轴、后侧的万向节、中间轴以及前侧的万向节传递到转向齿轮单元的输入轴,即方向盘支撑固定于相对于车体可旋转的被支撑的转向轴的后侧的端部。转向轴的前侧的端部经由后侧的万向节、中间轴以及前侧的万向节连接于转向齿轮单元的输入轴。从方向盘传递到输入轴的转矩的方向及大小被转矩传感器检测,并发送至控制单元。控制单元根据转矩传感器检测出的转矩的方向及大小、车速等信号对电动马达的通电量进行控制,旋转驱动电动马达的输出轴。输出轴的旋转经由驱动带轮、环形带和从动带轮传递到滚珠螺母,滚珠螺母的旋转运动通过滚珠丝杠机构转换成直线驱动轴的轴向的直线运动。
转向器的工作原理:
电动辅助装置一边由控制单元根据转矩传感器检测出的转矩的方向及大小和车速信号控制电动马达的通电量,一边旋转驱动电动马达的输出轴。输出轴的旋转运动经由驱动带轮、环形带和从动带轮传递到滚珠螺母,滚珠螺母的旋转运动经由多个滚珠转换成直线驱动轴的轴向的直线运动,由此以比驾驶员对方向盘的操作力大的力使直线驱动轴直线运动,因此驾驶员为了操作方向盘而所需的力降低。
总结:
日本精工株式会社电动助力转向器用的直线驱动轴,在丝杠轴部设置定心用的把持部,用定心用的第一把持件把持丝杠轴部的把持部,而且用定心用的第二把持件把持齿条轴部,旋转驱动第一把持件,由此使丝杠轴部和齿条轴部相对旋转,并且使齿条轴部和丝杠轴部的轴向端部彼此对顶,从而通过摩擦压接结合齿条轴部和丝杠轴部。