CN101254795B - 用于在转向设备中自动调整轭架间隙的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于在转向设备中自动调整轭架间隙的装置，其包括：插入到齿轮箱中的支撑轭架，在其后表面的直径两侧形成具有预定角度的第一倾斜面，支撑轭架具有贯穿后表面中心的第一孔；间隔件，其包括倾斜件、弹性件和顶出销，倾斜件置于支撑轭架后表面上，每个具有形成在其外圆柱面上的插入凹槽和与第一倾斜面接触的第二倾斜面，倾斜件彼此结合在一起时形成贯穿中心的第二孔，弹性件安置在插入凹槽中沿水平向施力，顶出销穿过第二孔在倾斜件之间形成间隙；紧固到齿轮箱上的轭架塞，其支撑间隔件具有贯穿轭架塞中心的第三孔，当布置在第一至第三孔中的顶出销被拆卸时，由弹性件产生的水平力被第一和第二倾斜面转化为竖直力以支撑齿杆。

Description

用于在转向设备中自动调整轭架间隙的装置

发明领域

本发明涉及一种用于在转向设备中自动调整轭架间隙的装置。更具体地说，本发明涉及一种用于在转向设备中自动调整轭架间隙的装置，其包括用于消除轭架塞和支撑轭架之间的间隙并在沿齿杆的方向对轭架塞施加力的中间件，从而自动补偿由于长时间使用转向设备而产生的间隙。

发明背景

转向设备是指用于根据驾驶员的意愿改变车辆行进方向的设备，其可帮助驾驶员自由地改变车辆前轮转动的方向，从而使车辆按照驾驶员的意愿运动。

图1示出了一般汽车转向设备的示意图。

参见图1，传统的转向设备包括：设置在驾驶员座位处的方向盘100；连接到该方向盘100的转向轴105；将该转向轴固定到底盘上的转向柱103；包括齿条110以及小齿轮120的齿轮箱130，其把从该转向轴105输入的旋转力转换为直线运动；在两端上具有内部球接头135的齿杆140；与内部球接头135的球整体地形成的连接棒150；以及设置在连接棒150的端部处的外部球接头155。

在齿条-齿轮式转向设备的情况中，内部球接头135设置在齿杆140的左右端，而该齿杆140上设有齿条110。该内部球接头135连接到连接棒150上。另外，该连接棒150连接到外部球接头155上并将力传输给肘节159并传给轮胎158。

图2为传统齿轮箱的剖视图。

该传统的齿条-齿轮式齿轮箱130包括：小齿轮120；齿杆140；支撑轭架260；弹簧263；轭架塞265。如上所述，该齿条-齿轮式齿轮箱130把从该转向轴105输入的旋转力转换为直线运动。

齿杆140与小齿轮120啮合并将旋转运动转换为直线运动。在齿杆140的后表面上设置用于沿小齿轮120的方向支撑所述齿杆140的装置以帮助齿杆140和小齿轮120之间的啮合。

支撑所述齿杆140的装置包括支撑轭架260、弹簧263和轭架塞265。支撑轭架260布置在齿杆140的后表面的相反侧上，即与上面形成有齿条110的表面相反的一侧。支撑轭架260插入到齿轮箱130的圆筒250中并在与齿杆140垂直的方向上线性运动。

支撑轭架260具有圆柱形状，以便能在圆筒250内线性滑动。该支撑轭架260的前部与齿杆140相接触，并具有能与齿杆140的后表面紧密接触的半圆形凹槽。

另外，弹簧263设置在支撑轭架260的后面，以便以恒定压力推动该支撑轭架260，补偿齿杆140和小齿轮120之间的间隙，从而使齿杆140和小齿轮120能彼此紧密接触而有效地在它们之间传递力。

该支撑轭架260在齿杆140的后表面上滑动时产生摩擦。通常使用比齿杆140柔软的塑料支撑轭架260以阻止摩擦损耗或由于滑动摩擦而产生噪音。

弹簧263执行对支撑轭架260施加压力以使支撑轭架260和齿杆140彼此紧密接触的功能。盘簧通常被用作弹簧263。而轭架塞265设置在弹簧263后表面处以支撑弹簧263。

该轭架塞265通过支撑该弹簧263来对支撑轭架260施加压力。轭架塞265通常具有形成在其上的外螺纹，以便它与其上形成有内螺纹的齿轮箱130啮合。轭架塞260的后表面上形成有可供扳手插入其中的凹槽。

如上所述，由于支撑轭架260的传统组装结构采用螺纹啮合方法，因此传统的组装结构的组装能力很弱，并且需要在组装后进行调整和检验轭架间隙的附加工序。此外，传统的组装结构具有形成于支撑轭架260和轭架塞265之间的间隙(见图2的A，以下称为“轭架间隙”)，并且当齿杆140通过从不规则路面反向输入的力沿着相反方向强力推动支撑轭架260时，由于支撑轭架260和轭架塞265之间的接触而产生烦人的噪声。

发明内容

因此，本发明旨在解决出现在现有技术中的上述问题，而本发明提供一种用于在转向设备中自动调整轭架间隙的装置，其包括用于消除轭架塞和支撑轭架之间的间隙并在沿齿杆的方向对轭架塞施加力的中间件，从而自动补偿由于长时间使用转向设备而产生的间隙并防止烦人噪声的发生。

根据本发明的一个方面，提供一种用于在包括齿条和小齿轮的齿条-齿轮式转向设备中自动调整转向设备的轭架间隙的装置，该装置包括：插入到齿轮箱中以支撑齿杆的支撑轭架，所述支撑轭架在其后表面的直径两侧形成有第一倾斜面，每个第一倾斜面具有预定角度，所述支撑轭架具有贯穿后表面中心的第一插入孔；间隔件，其包括倾斜件、弹性件和顶出销，所述倾斜件置于支撑轭架的后表面上，每个倾斜件具有形成在其外圆柱面上的插入凹槽和与第一倾斜面相接触的第二倾斜面，当所述倾斜件彼此结合在一起时所述倾斜件形成贯穿倾斜件中心的第二插入孔，弹性件安置在插入凹槽中并沿水平方向施加力，所述顶出销穿过第二插入孔并在倾斜件之间形成间隙；以及紧固到齿轮箱上的轭架塞，其支撑间隔件，并具有贯穿轭架塞中心的第三插入孔，其中，当布置在第一至第三插入孔中的顶出销被拆卸时，由弹性件产生的水平力被第一和第二倾斜面转化为竖直力以支撑齿杆。

附图说明

本发明以上及其他目的、特征和优点将从以下结合附图的详细描述中显而易见，其中在附图中：

图1示出了普通汽车转向设备的示意图；

图2为传统齿轮箱的剖视图；

图3为根据本发明示例性实施例的用于调整支撑轭架间隙的装置的分解透视图。

图4是用于安装根据本发明示例性实施例的用于调整支撑轭架间隙的装置的方法的剖视图。

具体实施方式

在下文中，本发明的优选实施例将参考附图进行描述。在下面描述和附图中，相同参考数字用来表示相同或者类似部件，因此为清楚起见，对该相同或者类似部件的重复描述将省略。

图3为根据本发明示例性实施例的用于调整支撑轭架间隙的装置的分解透视图。图4是用于安装根据本发明示例性实施例的用于调整支撑轭架间隙的装置的方法的剖视图。

根据本发明的示例性实施例的用于自动调整轭架间隙的装置300包括支撑轭架310、倾斜件320、弹性件330、橡胶垫340、顶出销350、和轭架塞360。

支撑轭架310的前表面具有形成在其上的半圆形凹槽，用于与齿杆420的后表面相接触。贯穿支撑轭架310的后表面的中心形成第一插入孔315，使得组装所必须的顶出销350插入该第一插入孔中。在第一插入孔315的两侧上形成第一倾斜面380。每个第一倾斜面380相对于水平面具有预定倾斜角θ，两个第一倾斜面具有相同的倾斜角θ。当从支撑轭架310的后面观察时，第一倾斜面380相对于支撑轭架310的中径线对称，其中，中径线的位置不受限制，只要中径线部分对应于伸入最深的部分。

在支撑轭架310的后表面处设置间隔件370。间隔件370包括倾斜件320、橡胶垫340、弹性件330以及顶出销350。

倾斜件320具有被从短圆柱上均等地分开的部分的形状，每个倾斜件320具有第二倾斜面325，距离将短圆柱均等地分开的中心线越远第二倾斜面325越高。另外，每个倾斜件320具有形成在其半圆柱形的外周面上的插入凹槽335。此外，在两个倾斜件320结合在一起的状态下，通过两个倾斜件320的中心部分形成第二插入孔345，第二倾斜面325相对于水平面的角度与支撑轭架310的第一倾斜面的倾斜角θ相同。

橡胶垫340分别连接到倾斜件320的后表面上。弹性件330安置在形成于每个倾斜件的半圆柱形外表面上的插入凹槽335中。最好用金属C形环作为弹性件330。但是，对弹性件330和插入凹槽335的形状和材料没有限制，只要倾斜件具有能提供使倾斜件彼此接近的力(以下称为“水平力F”)即可。

在弹性件330被安装在插入凹槽335中的状态下，两个倾斜件320在两个方向上被扩宽一定间隙。之后，顶出销350插入到第二插入孔345中，从而两个倾斜件保持扩宽状态。然后，利用弹性件330的弹性产生的水平力固定顶出销350。

轭架塞360具有下圆柱形形状、具有形成在其外周面上的外螺纹365以及具有贯穿其中心的第三插入孔375。另外，尽管示出了在轭架塞360的后表面上具有两个形状类似圆形凹槽的紧固单元385，但是紧固单元385的形状不受限制，只要轭架塞360能被工具旋转即可。

支撑轭架310和间隔件370顺序地插入齿轮箱410中。然后，轭架塞360被紧固到在齿轮箱410的入口部分处的内周面上形成的内螺纹415上。如上所述的紧固方式使得位于第一至第三插入孔315、345和375内的顶出销350部分地伸出到轭架塞360之外，并且，在间隔件370和轭架塞360之间或间隔件370和支撑轭架310之间形成预定间隙C和D。

在该状态下，如果顶出销350脱离，倾斜件320之间的间隙被由弹性件330施加的水平力F减小。最后，间隙C被支撑轭架310的第一倾斜面380和倾斜件320的第二倾斜面325去除，并且同时，由弹性件330产生的水平力F转换成竖直方向的力(以下称为“竖直力P”)，使得支撑轭架310以恒定力推动齿杆420。

优选地，防尘帽390插入插入孔375中以防止在销350被拆卸后外界物质进入。为了装配防尘帽390，在第三插入孔375的内周面上和防尘帽390的外周面上相应地形成锁定凹槽430和锁定突起395。锁定凹槽430和锁定突起395分别具有外螺纹和内螺纹的形状。但是，它们的形状并不受限制，只要防尘帽390能防止外界物质进入即可。

当在转向时齿杆420线性运动时，与齿杆420的后表面接触的支撑轭架310磨损。尽管支撑轭架310发生磨损，磨损被第一倾斜面和第二倾斜面通过由弹性件330的水平力F转化成的竖直力P自动补偿。因此，支撑轭架始终用恒定力支撑齿杆420。

同时，在驾驶过程中发生反向输入的情况下，当竖直力P大于反向力R时支撑轭架工作没有任何变化。当反向力R大于竖直力P时，齿杆420向下运动的最大距离约为0.5mm。下面描述吸收冲击的方法。

倾斜件320和支撑轭架310之间的摩擦与橡胶垫340和轭架塞360之间的摩擦相比基本可忽略。因此，在轭架塞360和橡胶垫340之间的接触面固定的状态下，支撑轭架310向下运动，支撑轭架310和倾斜件320之间的第一和第二倾斜面380和325彼此滑动。同时，橡胶垫340弹性变形，倾斜件320吸收反向力R的冲击。然后，弹性变形的橡胶垫340恢复到其原始状态，支撑轭架310返回到其原始位置。

另外，竖直力P需要具有根据各种车辆的不同参数。此处，通过改变第一倾斜面和第二倾斜面的角度θ和弹性件330的弹性力可以设计所希望的竖直力P。

同时，在不形成或包括顶出销350、第一至第三插入孔315、345和375、以及橡胶垫340的情况下，也可由轭架塞360的紧固力产生倾斜件320之间的间隙。然后，施加给齿杆420的竖直力P由弹性件330的弹性力、第一倾斜面380和第二倾斜面325产生。第一倾斜面380和第二倾斜面325之间的摩擦(即倾斜件320和支撑轭架310之间的摩擦)与橡胶垫340和轭架塞360之间的摩擦相比基本可忽略。因此，反向力R能被吸收，而两个倾斜件320利用弹性件330的弹性力从两个倾斜件320之间的间隙被扩宽的状态返回到它们的初始位置。

因此，各种结构都是可能的，例如水平力F(弹性件330施加给倾斜件320的力)利用第一和第二倾斜面380和325转化为竖直力P以支撑齿杆420的结构包括形成在支撑轭架310的后表面上的第一倾斜面380和倾斜件320的第二倾斜面325。

如上所述，根据本发明，由弹性件产生的水平力利用第一和第二倾斜面转化为竖直力以支撑所述支撑齿杆，从而去除烦人的噪声。此外，根据本发明，不需要控制轭架间隙的误差，这简化了组装工序并有利于组装工作。此外，即使轭架发生磨损，轭架间隙也能被自动补偿。

尽管为了说明性目的描述了本发明的优选实施例，然而本领域技术人员将理解的是，在没有脱离在附加权利要求书公开的发明范围和精神情况下，各种改型、添加和置换都是可能的。因此，本发明公开的实施例只是为了描述本发明的精神而非限制性的。本发明的精神不限于这些实施例。

Claims (5)

1.一种用于在包括齿条和小齿轮的齿条-齿轮式转向设备中自动调整转向设备的轭架间隙的装置，该装置包括：

插入到齿轮箱中以支撑齿杆的支撑轭架，所述支撑轭架在其后表面的直径两侧形成有第一倾斜面，每个第一倾斜面具有预定角度，所述支撑轭架具有贯穿后表面中心的第一插入孔；

间隔件，其包括倾斜件和弹性件，所述倾斜件置于支撑轭架的后表面上，每个倾斜件具有形成在其外圆柱面上的插入凹槽和与第一倾斜面相接触的第二倾斜面，当所述倾斜件彼此结合在一起时所述倾斜件形成贯穿倾斜件中心的第二插入孔，弹性件安置在插入凹槽中并沿水平方向施加力；以及

紧固到齿轮箱上的轭架塞，其支撑间隔件，并具有贯穿轭架塞中心的第三插入孔，

其中，在组装过程中顶出销可被布置在第一至第三插入孔中并随后被拆卸，并且，

当拆卸顶出销时，由弹性件产生的水平力被第一和第二倾斜面转化为竖直力以支撑齿杆。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，弹性件对应于金属C形环。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括橡胶垫，每个橡胶垫被布置在倾斜件的后表面处。

4.根据权利要求1所述的装置，包括紧固单元，用于从轭架塞的后表面连接和拆卸轭架塞。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括防尘帽，用于防止外界物质进入第三插入孔中。

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