转向角限制装置的制作方法

本发明涉及限制方向盘的可操作转向角度的转向角限制装置。

背景技术：

在车辆等转向装置中，公知有将能够与方向盘一起旋转的输入轴从点舵轮隔绝的线控转向(steer-by-wire)系统。提出了各种设置于这样的转向装置并限制方向盘的可操作转向角度的转向角限制装置。作为转向角限制装置，例如公知有下述专利文献1记载的技术。

在该专利文献1中公开的转向角限制装置具有：输入轴，其通过使方向盘旋转而进行旋转；缝隙部件，其被设置成相对于该输入轴空转，并且沿着输入轴的周向开设有长孔；销，其贯穿该缝隙部件的长孔并且前端被插入到输入轴；以及止挡件，其被设置成能够与缝隙部件抵接。

当驾驶员使方向盘旋转时，销与输入轴一起进行旋转。缝隙部件在销在长孔的内部移动的期间不旋转。当进一步使方向盘旋转时，销移动到长孔的边缘并与缝隙部件抵接。当进一步使方向盘旋转时，被销按压的缝隙部件也进行旋转。当使方向盘旋转规定的量时，缝隙部件的一部分与止挡件抵接，旋转被限制。

转向角限制装置通过长孔的长度或止挡件的位置来限制方向盘的可操作转向角度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-194152号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在组装专利文献1的转向角限制装置时，首先，将缝隙部件嵌入输入轴，接着，将销从长孔向输入轴插入。作业者需要在输入轴的供销插入的位置处重叠长孔之后，抑制缝隙部件以使其不旋转。

本发明的课题在于，提供能够容易组装的转向角限制装置。

用于解决课题的手段

根据本发明，提供转向角限制装置，其特征在于，该转向角限制装置具有：第1部件，其具有第1基部和第1突出部，该第1基部包围通过使方向盘旋转而进行旋转的输入轴，并且能够与所述输入轴一起进行旋转，该第1突出部从该第1基部沿径向或轴向突出；第2部件，其具有第2基部和第2突出部，该第2基部包围所述第1基部，该第2突出部从该第2基部突出到所述第1突出部的轨道上，该第2部件仅在所述第1突出部与所述第2突出部抵接的状态下能够与所述第1部件一起进行旋转；以及止挡件，其设置在所述第2突出部的轨道上，能够通过与所述第2突出部抵接而经由所述输入轴来限制所述方向盘的旋转。

发明效果

在本发明中，转向角限制装置具有：第1部件，其通过第1基部来包围输入轴；以及第2部件，其包围该第1部件的第1基部。第2部件能够沿着输入轴的轴线方向与第1部件重叠。通过沿着轴线将2个部件重合，能够进行组装。由此，能够提供可容易地组装的转向角限制装置。

附图说明

图1是示意性地示出搭载有本发明的实施例1的转向角限制装置的转向装置的图。

图2是图1所示的转向角限制装置的剖视图。

图3是图2所示的转向角限制装置的分解图。

图4是图2所示的第1部件和第2部件的分解立体图。

图5是对图2所示的转向角限制装置的作用进行说明的图。

图6是对图2所示的转向角限制装置的变更例进行说明的图。

图7是本发明的实施例2的转向角限制装置的剖视图。

图8是本发明的实施例3的转向角限制装置的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，在说明中，左右是指以车辆的乘员为基准的左右，前后是指以车辆的行进方向为基准的前后。

＜实施例1＞

参照图1。实施例1的转向角限制装置70例如搭载于车辆用转向装置10。车辆用转向装置10包含：操作部12，其产生车辆的方向盘11的操作输入；转向部14，其使左右的转向车轮13、13转向；离合器15，其介于操作部12与转向部14之间；以及控制部16。

在通常时，离合器15为断开状态，操作部12与转向部14之间被机械地分离。即，在通常时，操作部12和转向部14为被隔绝的状态。车辆用转向装置10采用了通过根据方向盘11的操作量使转向用致动器39动作而使左右的转向车轮13、13转向的方式、即所谓的线控转向式(steer-by-wire，简称“sbw”)。

在紧急时，从控制部16接收到电信号的切换装置17进行动作，使离合器15为连接状态。由此，操作部12与转向部14之间被机械地连接。

操作部12具有由驾驶员操作的方向盘11和作为与该方向盘11连结的轴的输入轴21。

在该输入轴21上设置有限制方向盘的可操作转向角度的转向角限制装置70。关于转向角限制装置70，在后面详细地叙述。

转向部14包含：输出轴34，其经由离合器15而与输入轴21连结；转向轴36，其经由操作力传递机构35而与该输出轴34连结；左右的横拉杆37、37，它们设置于该转向轴36的两端；左右的转向节38、38，它们从左右的横拉杆37、37分别与左右的转向车轮13、13连接；以及转向用致动器39，其对转向轴36施加转向用动力。

操作力传递机构35例如由齿轮齿条机构构成。该齿轮齿条机构35(操作力传递机构35)由设置于输出轴34的小齿轮35a和设置于转向轴36的齿条35b构成。转向轴36能够沿轴向(车宽方向)移动。

转向用致动器39由产生转向用动力的转向动力马达41和将转向用动力向转向轴36传递的转向动力传递机构42构成。由转向动力马达41产生的转向用动力被转向动力传递机构42传递到转向轴36。其结果是，转向轴36在车宽方向上滑动。转向动力马达41例如由电动马达构成。

转向动力传递机构42例如由带传动机构43和滚珠丝杠44构成。带传动机构43由设置于转向动力马达41的马达轴41a的驱动带轮45、设置于滚珠丝杠44的螺纹部的从动带轮46、挂在驱动带轮45与从动带轮46上的带47构成。

滚珠丝杠44是将旋转运动转换为直线运动的转换机构的一种，将由转向动力马达41产生的驱动力传递到所述转向轴36。另外，转向动力传递机构42不限于带传动机构43和滚珠丝杠44的结构，例如也可以是蜗轮机构或齿轮齿条机构。

控制部16从操作转向角传感器51、操作转矩传感器52、马达旋转角传感器53、输出轴旋转角传感器54、车速传感器55、横摆率传感器56、加速度传感器57、其他各种传感器58分别接收检测信号，对离合器15、切换装置17、转向动力马达41、后述的反作用力马达101及止挡件主体112施加电流。

操作转向角传感器51检测方向盘11的操作转向角。操作转矩传感器52检测在输入轴21产生的操作转矩。马达旋转角传感器53检测反作用力马达101的旋转角。输出轴旋转角传感器54检测具有小齿轮35a的输出轴34的旋转角。车速传感器55检测车辆的行驶速度。横摆率传感器56检测横摆角速度(横摆运动的角速度)。加速度传感器57检测车辆的加速度。其他各种传感器58包含检测转向动力马达41的旋转角的旋转角传感器。该旋转角传感器例如由转向动力马达41所具有的旋转变压器构成。

图2示出了输入轴21周围的剖面结构。输入轴21贯穿壳体61，并且在该壳体61中经由球轴承62、63被支承为能够旋转。转向角限制装置70被收纳在壳体61中。壳体61具有壳体凹部61b，以防止球轴承62向图2下方向脱落。

壳体61可以由任意的材料构成。

在输入轴21上固定有螺母64。螺母64能够与球轴承62的内轮抵接，限制输入轴21向图中右方向移动。

球轴承62、63通过呈c字状形成的c字环65、66来防止从壳体61脱落。

一并参照图3。转向角限制装置70包含：第1部件80，其固定在输入轴21上，能够与输入轴21一起进行旋转；第1轴承和第2轴承72、73，它们设置在该第1部件80的外周并且分别由金属环构成；第2部件90，其隔着该第1轴承和第2轴承72、73配置在第1部件80的外周；止挡件61a，其设置在该第2部件90的轨道上并且由壳体61的一部分构成；第3轴承75，其由能够与第1部件80和第2部件90抵接的金属环构成；反作用力施加机构100，其与该第3轴承75相邻地设置，并且向与输入轴21旋转的方向相反的方向施加转矩；以及任意角止挡件110，其与该反作用力施加机构100相邻地设置，用于使输入轴21的旋转停止在任意的位置。

参照图2和图4。第1部件80具有：第1基部81，其固定于输入轴21并且能够旋转；以及第1突出部82，其从该第1基部81沿径向突出。第1部件80的材料可以选择金属或陶瓷等高刚性材料、橡胶或软质树脂等弹性材料等任意的材料。

构成转向角限制装置70的结构也可以为，在使能够沿着输入轴21在轴向上变位的其他部件的一端与不能在轴向上变位的又一部件抵接的状态下，第1基部81的与第1部件80的旋转轴cl平行的轴向的一端与该其他部件的另一端抵接。

并且，也可以构成为，在位于与第1部件80的旋转轴cl平行的轴向的两端的构成转向角限制装置70的两个其他部件能够沿着输入轴21在轴向上变位的情况下，该2个其他部件的最大分离距离与第1基部82的轴向长度相同。

通过采用这样的结构，该其他部件62、75不能在轴向上变位，即使不具有专用的抑制晃动和防止脱落用的部件也是可以的，因此，能够实现部件数量的削减等。这在成本方面等是有利的。换言之，第1基部81也可以兼作构成转向角限制装置70的其他部件的定位部件。

例如，如图2那样构成为，在球轴承62的下端与壳体凹部61b抵接的状态下，第1基部81的与第1部件80的旋转轴平行的轴向的附图中的下端与球轴承62的上端抵接。由此，球轴承62不能在轴向上变位，因此，能够实现晃动的抑制和脱落的防止。

并且，例如，如图2那样构成为，在第3轴承75的上端与压入固定在输入轴上的蜗杆102a抵接的状态下，第1基部81的与第1部件80的旋转轴平行的轴向的附图中的上端与第3轴承75的下端抵接。由此，第3轴承75不能在轴向上变位，因此，能够实现第3轴承75的晃动的抑制。由此，第3轴承75能够使内径的尺寸公差比输入轴21的外径大。

第1突出部82还可以具有沿着第1基部81的外周形成为圆环状的圆环部82a。这里，径向是指以输入轴21的轴线cl为中心呈放射状延伸的方向。

圆环部82a在第1基部81的外周遍及整周地形成。由此，能够抑制第1轴承72、第2轴承73以及第2部件90的脱离、晃动。

第2部件90具有：大致圆环状的第2基部91，其包围第1基部81；以及第2突出部92，其从该第2基部91突出到第1突出部82的轨道上。关于第2突出部92位于第1突出部82的轨道上这一点，在后面进行叙述。第2部件90位于第1基部81的两端之间。

第2部件90的材料可以选择金属、橡胶、树脂等任意的材料。

第2突出部92包含：径向突出部92a，其从第2基部91沿径向突出；以及轴向突出部92b，其从该径向突出部92a向沿着轴线cl的方向突出。

可抵接部82b和轴向突出部92b可以具有任何形状，但从能够将彼此的接触面积确保得较大的观点来看，优选大致梯形状并且构成为相当于梯形的斜边的部位朝向相同方向。

参照图2。反作用力施加机构100包含：反作用力马达101(马达101)，其根据输入轴21的转矩而流过电流；以及反作用力传递机构102，其将操作反作用力传递到输入轴21。

反作用力马达101例如由电动马达构成。反作用力马达101被控制部16通电而进行动作。

反作用力传递机构102由蜗轮机构构成。反作用力传递机构102由蜗杆102a和蜗轮102b构成，该蜗杆102a设置于反作用力马达101的马达轴101a，该蜗轮102b与该蜗杆102a啮合并且设置在输入轴21上，通过蜗杆102a旋转而进行旋转。反作用力马达101产生的操作反作用力经由反作用力传递机构102而被施加到输入轴21。

反作用力施加机构100通过产生抵抗驾驶员对方向盘11的操作力的操作反作用力而对驾驶员赋予操作感。

一并参照图1。任意角止挡件110能够根据车辆的行驶状态或操作装置的状况来任意地变更方向盘11(参照图1)的操作范围。例如，在转向部14的负载为预先设定的规定以上(过负载)的情况下，任意角止挡件110限制方向盘11的操作范围。更具体来说，限制方向盘11的旋转。

在现有技术中，当转向车轮13被卡住或撞到路缘石等障碍物时，为了使驾驶员感知到这种情况，控制部16使离合器15接合或者使反作用力施加机构100产生足以使驾驶员无法操作的反作用力。因此，转向部14、离合器15、反作用力施加机构100需要具有能够承受大负载的强度，因此必然容易大型化。

与此相对，在本实施例中，从控制部16接收到控制信号的任意角止挡件110限制操作范围，以阻止方向盘11的偏转增加操作。其结果是，不会对离合器15和反作用力施加机构100施加较大的负担。能够实现离合器15和反作用力施加机构100的小型化。

任意角止挡件110具有：锁止轮111，其与输入轴21一起进行旋转；止挡件主体112，其以能够朝向该锁止轮111进退的方式设置，并且能够通过前进而与锁止轮111接触。

止挡件主体112由固定于壳体61的螺线管构成。止挡件主体112接收来自控制部16的电信号而使杆112a朝向锁止轮111前进。通过杆112a与锁止轮111接触来限制输入轴21的旋转。

接着，对转向角限制装置的组装方法的一例进行说明。

参照图3。首先，准备输入轴21、具有大致环状的第1基部81的第1部件80、第1轴承72、第2轴承73、具有大致环状的第2基部91的第2部件90(准备工序)。

接着，将第1轴承72嵌合到第1基部81的外周(第1轴承配置工序)。接着，将第2轴承73嵌合到第1基部81的外周(第2轴承配置工序)。

接着，在第2轴承73的外周嵌合第2基部91(第2部件配置工序)。由此，第2部件90配置在第1基部81的外周。第2部件配置工序也可以说是在第1基部81的外周配置第2部件90的工序。

将这样单元化的第1部件80、第1轴承72、第2轴承73以及第2部件90嵌入输入轴21(两部件配置工序)。两部件配置工序是通过使第1部件80、第1轴承72、第2轴承73以及第2部件90沿着输入轴21的轴线cl移动而进行的。

另外，也可以不预先将第1部件80和第2部件90单元化，而是配置在输入轴21上。本发明的重点在于，使第1基部81和第2基部91按照规定的顺序沿着输入轴21移动并且配置在输入轴21的外周，将第2基部91配置在第1基部81的外周。另外，第1基部81和第2基部91可以从任意一方嵌入输入轴21。

接着，对本发明的作用进行说明。

参照图5。图5的(a)是示出在第1突出部不与第2突出部抵接的状态下第1部件进行旋转的状态的图。图5的(b)是示出从第1突出部与第2突出部抵接的状态到第2突出部与止挡件接触的状态的图。图5的(c)是示出使第1部件顺时针旋转的状态的图。图5的(d)是示出第1部件和第2部件顺时针旋转并与止挡件接触的状态的图。

参照图5的(a)。当使方向盘11(参照图1)逆时针旋转时，输入轴21和第1部件80也逆时针旋转。在图示的状态下，第1突出部82不与第2突出部92抵接。在第1突出部82不与第2突出部92抵接的状态下，第2部件90不进行旋转。也就是说，在第1突出部82不与第2突出部92抵接的状态下，输入轴21和第1部件80相对于第2部件90空转。

一并参照图5的(b)。第2突出部92配置在第1突出部82的轨道上。因此，通过从图5的(a)所示的状态起使方向盘11进行旋转，第1突出部82与第2突出部92抵接(图5的(b))。通过从该状态起进一步使方向盘11旋转，第2突出部92被第1突出部82按压。其结果是，第2部件90与第1部件80一起进行旋转。

通过使方向盘11进一步旋转，第2突出部92与止挡件61a接触(参照图5的(b)的假想线)。通过第2突出部92与止挡件61a接触，方向盘11被限制旋转。

参照图5的(b)和图5的(c)。从图5的(b)的假想线所示的状态起使方向盘11顺时针方向旋转。于是，第1突出部82从第2突出部92离开，仅第1部件80旋转。通过使方向盘11继续旋转，如图5的(c)所示，第1突出部82从下方与第2突出部92抵接。

参照图5的(c)和图5的(d)。通过使方向盘11进一步旋转，第2突出部92被第1突出部82按压。其结果是，第2部件90与第1部件80一起进行旋转。

通过使方向盘11进一步旋转，第2突出部92与止挡件61a接触(参照图5的(d))。通过第2突出部92与止挡件61a接触，方向盘11被限制旋转。

第2部件90仅在第1突出部82与第2突出部92抵接的状态下能够与第1部件80一起进行旋转。

以上说明的本发明能够总结如下。

参照图2。转向角限制装置70具有：

第1部件80，其具有第1基部81和第1突出部82，该第1基部81包围通过使方向盘11旋转而进行旋转的输入轴21，并且能够与输入轴21一起进行旋转，该第1突出部82从该第1基部81沿径向(或轴向)突出；以及

第2部件90，其具有第2基部91和第2突出部92，该第2基部91包围第1基部81，该第2突出部92从该第2基部91突出到第1突出部82的轨道上，该第2部件90仅在第1突出部82与第2突出部92抵接的状态下能够与第1部件80一起进行旋转。

参照图5的(a)。此外，转向角限制装置70具有止挡件61a，该止挡件61a设置在第2突出部92的轨道上，能够通过与第2突出部抵接而经由输入轴21来限制方向盘11的旋转。

参照图3。转向角限制装置70具有：第1部件80，其通过第1基部81来包围输入轴21；以及第2部件90，其包围该第1部件80的第1基部81。第2部件90和第1部件80沿着输入轴21的轴线方向按照规定的顺序重叠。通过使2个部件沿着轴线cl重合，能够进行组装。由此，能够提供可容易组装的转向角限制装置70。另外，第2部件90和第1部件80可以从任意一方嵌入输入轴21。

参照图5的(a)。此外，第1突出部82、第2突出部92以及止挡件61a(壳体61)中的至少一个可以是至少与其他部件抵接的部位由弹性体本身一体成型，或者也可以构成为通过粘贴等来连接单独成型的弹性体。

由此，能够缓和各个部件接触时施加的冲击。因此，与第1突出部82和止挡件61a这两者抵接的第2突出部92特别优选由弹性体构成。在该情况下，通过由弹性体构成1个部件，能够缓和各个部件接触时施加的冲击。

此外，止挡件61a以输入轴21的轴心cl为基准位于比第1突出部82的轨道靠外侧的位置。

由此，能够以输入轴21的轴线方向为基准将第1部件80和止挡件61a配置在互相重叠的位置。由此，能够使转向角限制装置70在轴线方向上紧凑。

此外，还具有对输入轴21进行支承并收纳输入轴21的壳体61，

止挡件61a与壳体61一体地形成。

通过一体地形成，有助于削减部件数量。

参照图2。此外，第2部件90位于第1基部81的两端之间，

第1部件80的第1基部81的两端与球轴承62、第3轴承75(其他部件62、75)抵接。

即，第1部件80通过第1基部81的至少一端与球轴承62、第3轴承75(其他部件62、75)接触而与相邻于球轴承62的壳体凹部61b、相邻于第3轴承75的蜗轮102b一起将球轴承62、第3轴承75夹入，从而兼作球轴承62、第3轴承75的防脱部件。

通过互相抵接，第1部件80、球轴承62、第3轴承75(其他部件62、75)互相被定位在正确的位置。由此，能够在不追加专用部件的情况下抑制球轴承62(其他部件62)和第3轴承75(其他部件75)的脱离、晃动。

参照图6。在图6中示出了变更例的转向角限制装置70a。另外，止挡件121也可以由与壳体61不同的部件构成。

＜实施例2＞

接着，基于附图对本发明的实施例2进行说明。

参照图7。图7示出了实施例2的转向角限制装置的剖面结构，并与上述图2对应地示出。在实施例2的转向角限制装置70b中，蜗轮102b和锁止轮111与第1部件80b一体地形成。关于其他基本结构，与实施例1的转向角限制装置相同。对与实施例1相同的部分沿用标号，并且省略详细的说明。

这样构成的实施例2的转向角限制装置也起到本发明规定的效果。

此外，转向角限制装置70b还具有反作用力施加机构100和任意角止挡件110，该反作用力施加机构100向与输入轴21旋转的方向相反的方向施加转矩，该任意角止挡件110用于将输入轴21停止在任意的位置，

反作用力施加机构100具有：反作用力马达101(马达101)，其根据输入轴21的转矩而流过电流；蜗杆102a，其设置于该反作用力马达101的马达轴101a；以及蜗轮102b，其与该蜗杆102a啮合并且设置在输入轴21上，通过蜗杆102a旋转而进行旋转，

任意角止挡件110具有：锁止轮111，其与输入轴21一起进行旋转；以及止挡件主体112，其以能够朝向该锁止轮111进退的方式设置，并且能够通过前进而与锁止轮111接触，

蜗轮102b和锁止轮111与第1部件80一体地形成。

通过一体地形成，有助于削减部件个数。

另外，转向角限制装置70b可以仅将蜗轮102b与第1部件80b一体地形成，也可以仅将锁止轮111与第1部件80b一体地形成。这样构成的实施例2的转向角限制装置也有助于削减部件个数。

本发明的第1突出部82以从第1基部81沿径向突出的例子为基础来进行说明，但第1突出部也可以沿着输入轴21的轴线cl沿轴向突出。此外，也可以沿径向突出并且沿轴向突出。只要能够与第2突出部92抵接而使第2部件90旋转，则第1突出部82突出的方向可以任意选择。

＜实施例3＞

接着，基于附图对本发明的实施例3进行说明。

参照图8。图8示出了实施例3的转向角限制装置的剖面结构，并且与上述图2对应地示出。在实施例3的转向角限制装置70c中，在与第2部件90c抵接的部位未设置第1轴承～第3轴承72、73、75(参照图2)。关于其他基本结构，与实施例1的转向角限制装置相同。对与实施例1相同的部分沿用标号，并且省略详细的说明。

在第1部件80c及蜗轮102cb的与第2部件90c抵接的部位例如实施表面加工或者涂布润滑剂。

这样构成的实施例3的转向角限制装置也起到本发明规定的效果。

此外，根据本实施例的转向角限制装置70c，第1部件80c和/或蜗轮102cb直接与第2部件90c抵接。通过不经由轴承，能够削减部件个数，并且能够削减轴承的组装所需的工序数。其结果是，能够降低转向角限制装置的制造成本。

另外，各实施例也可以互相组合。例如，也可以将实施例3的发明和实施例1的发明组合起来。具体来说，使用第1轴承～第3轴承72、73、75(参照图2)中的1个，其他两个部位能够通过表面加工或润滑剂而支承为能够旋转。或者，使用第1轴承～第3轴承72、73、75(参照图2)中的2个，其他的1个部位能够通过表面加工或润滑剂而支承为能够旋转。

只要起到本发明的作用和效果，则本发明不限于实施例。

工业上的可利用性

本发明的转向角限制装置优选搭载于车辆的转向装置。

标号说明

11：方向盘；21：输入轴；61：壳体(相邻的部件)；61a、121：止挡件；62：球轴承(其他部件)；70、70a、70b、70c：转向角限制装置；75：第3轴承(其他部件)；80、80b、80c：第1部件；81：第1基部；82：第1突出部；90、90c：第2部件；91：第2基部；92：第2突出部；100：反作用力施加机构；101：反作用力马达(马达)；102a：蜗杆；102b、102cb：蜗轮(相邻的部件)；110：任意角止挡件；111：锁止轮；112：止挡件主体；cl：轴心。

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