CN101395403A - 用于齿条齿杆转向装置的齿条轭架组件 - Google Patents

Abstract

用于在齿条齿杆转向装置中支撑齿条的齿条轭架组件，包括：由单片连续材料制成的、具有座和弹性部件的轭架部件；和设置为将齿条轭架部件保持在齿条齿杆转向组件上的承载部件。齿条轭架部件的弹性部件包括至少一对具有第一部分和第二部分的臂，其中所述第二部分被设置为绕成形于第一部分和第二部分之间的枢转部枢转。

Description

用于齿条齿杆转向装置的齿条轭架组件

技术领域：

本发明总体上涉及齿条齿杆转向装置，特别是用于支撑该齿条齿杆转向装置中的齿条的齿条轭架组件。

背景技术：

齿条齿杆转向装置具有容纳齿条和齿杆的外壳。该齿条具有与齿杆上的螺旋轮齿相啮合的纵向延伸的齿排。齿条杆的相对端部从外壳中伸出，并与换向联接器以及相应的一对可转向车轮相联接。所述齿杆通过输入轴和扭转杆与车辆转向轮相连接。当执行转向操作时，齿杆旋转且齿条杆纵向移动。外壳中还容纳有弹簧加载的轭架组件，该轭架组件将齿条杆压靠在齿杆上以保持齿条的齿与齿杆上的轮齿相啮合。

发明内容：

本发明涉及用于支撑齿条齿杆转向装置中的齿条的轭架组件。齿条轭架组件包含由单片连续材料制成的、具有座和弹性部件的轭架部件；以及为保持齿条轭架部件和齿条齿杆转向组件而设置的承载部件。该齿条轭架部件的弹性部件包括至少一对具有第一部分和第二部分的臂。其中第二部分被设置为绕着成形于第一部分和第二部分之间的枢转部枢转。

对于那些本技术领域的熟练人员，当他们参考附图进行阅读时，本发明的其它益处将从下文中对本发明的详细说明中变得更加明显。

附图说明：

图1是现有技术中的齿条齿杆转向装置的截面图。

图2是图1中沿剖面线2-2的横截面图，其示出了现有技术中的齿条轭架组件。

图3是按照本发明的齿条轭架组件的分解透视图。

图4是按照本发明的齿条轭架组件的分解平面图。

图5是类似于反映现有技术的图2的横截面图，但其包括有按照本发明的如图3和4所示的齿条轭架组件。

图6是按照本发明的变化的具体实施方式的齿条轭架组件的分解平面图。

图7是类似于图5的横截面图，但其包括有按照本发明的如图6所示的齿条轭架组件。

图8是按照本发明的另一个变化的具体实施方式的齿条轭架组件的分解平面图。

图9是类似于图5的横截面图，但其包括有按照本发明的如图8所示的齿条轭架组件。

具体实施方式：

参考附图，在图1中的现有技术中，液压助力的齿条齿杆转向装置总体上标记为10。现有技术中的转向装置10包括齿杆12、外壳14、齿条杆16、输入轴18和扭转杆20。可以认识到，虽然下文所述的助力转向组件10是液压助力转向组件，该转向组件也可以是电子控制的动力转向组件。

外壳14具有液压阀门部件30和轴向延伸的通道22，齿条杆16穿过该通道延伸。齿条腔24被限定在外壳14的通道22中。液压管线26提供了齿条腔24与外壳14的阀门部件30之间的流体连通。正如现有技术中已知的那样，液压导管28提供了阀门部件30与动力转向泵(未示出)之间的流体连通。

活塞41与齿条杆16相连接并被安置在齿条腔24中，将齿条腔24分隔成两个齿条腔24A和24B。被分隔开的齿条腔24允许液压流体依据所执行的转向操作被选择性地供应到相对的腔24A和24B中的一个中。齿条杆16包括具有齿条齿32的部分。如下文所述，该齿条齿32与外壳14内的齿杆12上的螺旋齿36相啮合。正如现有技术中已知的那样，齿条杆16的相对端部与可转向的车轮(未示出)通过可枢转的连杆相连接，其中一个连杆被标示为34。在执行转向动作时，齿杆12绕轴38旋转，且齿条杆16在通道22中沿水平轴40纵向移动。一轭架孔48(如反映现有技术的图2中所示)定位为基本上垂直于轴向延伸的通道22，该轭架孔48与通道22在外壳14内相连接。该轭架孔48限定了与水平轴40相交叉的轴44。

如反映现有技术的图2所示，其示出了反映现有技术的图1所示的齿条齿杆转向装置的横截面图，其包括大体上传统的齿条轭架，总体上标记为42。该齿条轭架42大体上是以垂直于齿条杆16的轴40的轴44为中心的圆柱形部件。进一步如反映现有技术的图2中所示，该齿条轭架42被包纳在外壳14的大体上为圆柱形的轭架孔48中，且位于封盖50和齿条杆16之间。轭架孔48具有内表面43。弹簧52被设置并被压缩在齿条轭架42与封盖50之间。弹簧52施加轴向的预载作用力，促使齿条轭架42按现有技术图2中所示的从左向右的方向有力地倚靠在齿条杆16上。齿条轭架42再将该预载作用力施加给齿条杆16，以保持齿条齿32稳固地与齿杆12上的螺旋齿36相啮合。

图3示出了按照本发明的总体上标记为54的齿条轭架组件的分解图。如图所示，具有总体上标记为56的轭架部件和总体上标记为58的承载部件。在图示的具体实施方式中，轭架部件56包括确定了齿条接合表面62的大体上为U形的座60，以及一对延伸离开座60的臂66。齿条接合表面62优选被弯曲以形成座60的U形的上部部分。应当认识到，弯曲的齿条接合表面62可以是任何想要的形状，例如半圆形、半椭圆形、弧形或类似形状。此外，齿条接合表面62可以具有任何适合相应于齿条杆16形状的形状。座60的齿条接合表面62包含实质上直接与齿条杆16相接合的表面，因为该齿条接合表面62是座60上受外力作用而与齿条杆16相接触的那一部分。因此，在图示的具体实施方式中，可以认识到，齿条接合表面62优选被成形为紧密地符合或匹配与之相接合的齿条杆16的表面或轮廓。此外，该齿条轭架组件54部分地支撑并引导齿条杆16相对于齿杆12的轴向移动。因此，在图示的具体实施方式中，齿条接合表面62优选涂覆有低摩擦的涂层，例如特氟龙(Teflon)浸渍青铜或类似涂层。应当认识到，轭架部件56也可以由例如塑料、尼龙或基于凯夫拉尔(Kevlar)的材料制成，或是可以涂覆特氟龙(Teflon)或其它低摩擦材料。特氟龙(Teflon)和凯夫拉尔(Kevlar)都是可以通过商业渠道得到的产品，它们是特拉华州威明顿的杜邦公司(E.I.DuPont de Nemours and Co.ofWilmington，Delaware)的注册商标。应当认识到，可以使用任何适合的材料来形成座60，以在齿条轭架组件54与齿条杆16之间提供实质上低磨损的接触表面。

最好如图4所示，在图示的具体实施方式中，臂66优选彼此相同并且都各自包括长度为L1的第一部分70和长度为L2的第二部分68。每个第一部分70的外表面71都适合于与轭架孔48的内表面43相接合以相对其滑动。为了便于轭架部件56在孔48中的平滑移动，优选臂66的第一部分70被涂覆有特氟龙浸渍青铜材料。可替代地，该轭架部件56可以由例如塑料、尼龙或基于凯夫拉尔的材料制成，此外，可以涂覆特氟龙或其它低摩擦材料。应当认识到，可以使用任何适合的材料来形成或涂覆臂66的第一部分70以在臂66与轭架孔48之间设置实质上低磨损的接触表面。

臂66的第二部分68朝向轭架孔48的轴线44和齿条轭架组件54的中心线74向内倾斜且彼此对向倾斜。用按照本发明的轭架臂66的第二部分68替代参照上文所述的图2中现有技术中的齿条轭架组件所描述和显示的弹簧52是有效的。该类似弹簧的功能是通过按照本发明的轭架部件56基于用以形成轭架部件56的材料的弹性而完成的。弹性功能由轭架臂66的第二部分68通过围绕成形于臂66的第一部分70与第二部分68之间的枢转部或枢转点72枢转而履行。可以认识到，臂66的第二部分68的弹性常数可以依据想要的齿条齿杆转向装置的设计特性而改变。特别地，这样的设计特性可以通过例如改变齿条轭架56的材料、改变齿条轭架56的材料厚度、改变枢转部72的尺寸等手段而获得。可替代地，臂66的第二部分68的弹性比率或弹性常数可以通过改变第一部分70与第二部分68各自的长度而改变。例如，如果第二部分68的长度L2大于第一部分70的长度L1，那么轭架臂66会比当第二部分68的长度L2小于第一部分70的长度L1时更有柔性(flexible)。对于本技术领域的熟练技术人员而言，在此处公开的内容的基础上，如何改变设计以获得想要的臂66的第二部分68的弹性特性是显而易见的。

臂66的第二部分68利用弹性动作来直接实施轴向的预载作用力，以促使轭架部件56沿图4和图5所示的从左到右的方向有力地倚靠在齿条杆16上。轭架部件56再将预载作用力施加到齿条杆16上，以保持齿条齿32稳固地与齿杆12上的螺旋齿36相啮合。臂66的第二部分68包括具有大体上弯曲的外形的端部69，这样端部69可以沿着承载部件58的支撑表面80来回移动，这将在下文中详细描述。在图4和图5中可以看出臂66的第二部分68的区别，在图5中该臂66的第二部分68已经被彼此相对地向内压缩，因而在轴向(图4中向右的方向)上产生了弹力。

在图示的具体实施方式中，轭架部件56优选由弹簧钢材冲压成形。这样，轭架部件56优选由单片连续材料形成。弹簧钢是典型的高碳或合金类的材料，也用于制造弹簧。轭架部件56可以采用一系列冲压操作或是一系列成形操作而成形，以获得想要的轭架部件56外形。此外，可以在弹簧钢材料上切出一个或多个凸纹(未示出)，以使得轭架部件56更容易成形。典型地，对于用弹簧钢材料制成的物品，其成品随后采用热处理工艺硬化。这种硬化工艺对于本领域熟练技术人员而言是公知的。

在图示的具体实施方式中，承载部件58也优选由钢材制成并可采用任何其它适合的金属成形方法铸造或成形。该承载部件58包括弹性支撑部件76和轭架塞子部件78。该承载部件58的弹性支撑部件76和轭架塞子部件78可以被成形为整体的单元，或者是分离的部件，随后通过通过适合的方法接合在一起。该弹性支撑部件76可以被成形为具有任何适合的外形和结构。然而，在图示的具体实施方式中，该弹性支撑部件76优选包括实质上凹进的平面支撑表面80和外凸缘82。臂66的第二部分68的端部69抵接该支撑表面80并被构造为随着轭架部件56的伸缩动作而沿表面80滑动。尽管第二部分68的端部69被显示为具有弯曲的外形，该端部69可以具有任何适当的设计，使得该端部69可以容易地沿支撑表面80滑动。为此，可以认识到，臂66的端部69和支撑表面80可以由低摩擦材料制成或是涂覆有低摩擦材料，例如那些上文中提及过的材料。可替代地，弹性支撑部件76可以与图示的不同。例如该弹性支撑部件76可以包含实质上是平坦的，即无凹进/无凸缘的平面支撑表面。

在图示的具体实施方式中，承载部件58的轭架塞子部件78优选包括形成于其外表面上的螺纹84，该螺纹84被设置为与成形于轭架孔48的内表面43上的相应的螺纹相配合，以螺纹接合的方式将承载部件58固定并保持在外壳14上。此外，承载部件58实质上将轭架部件56保持在轭架孔48中，并提供了类似弹簧的臂66的第二部分68可以抵靠而起作用的表面。可替代地，如果需要，可以使用任何适合的方式将承载部件58保持在轭架孔48内。

图6中使用类似的数字标记来指示相应的部件，示出了按照本发明的替代具体实施方式的齿条轭架组件84的分解图。如图所示，该齿条轭架组件84包括总体上标记为86的轭架部件和总体上标记为88的承载部件。轭架部件86包括大体上为U形的座90以及一对延伸离开座90的臂96，所述座90限定一齿条接合表面92。图7以类似图5的视图示出了安装在外壳14内的齿条轭架组件84。座90优选以类似上文所述轭架部件56的座60的方式进行设计以实现类似的目的。

每个臂96都包括长度为L3的第一部分100和长度为L4的第二部分98。与轭架部件66的第一部分70的外表面71相比，轭架部件86的第一部分100并非与轭架孔48的内表面43接合以相对其滑动。因此，该轭架部件86可以由任何适合的材料制成。然而，为了使臂96像弹簧那样起作用，轭架部件86优选用类似于上文所述的轭架部件56的材料来制成。在图示的轭架部件86的具体实施方式中，臂96的第二部分98远离轭架孔48的轴线44和齿条轭架组件84的中心线104向外倾斜，且彼此远离。按照该具体实施方式的轭架臂96的第二部分98也被用于替代上文所述的关于现有技术的图2中的齿条轭架组件的弹簧52。应当认识到，臂96的第二部分98以类似于上文所述的类似弹簧的方式起作用。该弹性功能由轭架臂96的第二部98通过围绕成形于臂96的第一部分100与第二部分98之间的枢转部或枢转点102枢转而履行。可以认识到，臂96的第二部分98的弹性常数可以依据想要的齿条齿杆转向装置10的设计特性而改变。例如，如果第二部分68的长度L4大于第一部分100的长度L3，那么轭架臂96会比当第二部分98的长度L4小于第一部分100的长度L3时更有柔性。可替代地，如上文所述，臂96可以按任何适合的设计进行制造。

臂96的第二部分98的端部99具有大体上弯曲的外形，其类似于轭架部件56的第二部分68的端部69。这样端部99可以沿支撑表面110来回移动，这将在下文中详细描述。在图6和图7中可以看出臂96的第二部分98的区别，在图7中臂96的第二部分98已向外张开或扩张并彼此远离，因而在轴向(图7中向右的方向)上产生了弹力。

承载部件88优选由钢材制成并采用任何其它适合的金属成形方法铸造或成形。该承载部件88包括弹性支撑部件106和轭架塞子部件108。该弹性支撑部件106可以被成形为具有任何适合的外形和结构。然而，在该优选的具体实施方式中，弹性支撑部件106优选包括实质上凹进的平面支撑表面110和阶梯形的或袋形的外凸缘112。外凸缘112的上部113可以朝向轭架孔48的中心线44向内延伸，以协助轭架部件96与承载部件88保持在一起，臂96的第二部分98的端部99抵接该支撑表面110并被构造为随着轭架部件86的伸缩动作而沿表面110滑动。尽管第二部分98的端部99被显示为具有弯曲的外形，该端部99可以具有任何适当的设计，使得该端部99可以容易地沿支撑表面110滑动。为此，可以认识到，臂96的端部99和支撑表面110可以由低摩擦材料制成或是涂覆有低摩擦材料，例如那些上文中提及过的材料。承载部件88的轭架塞子部件108也优选包括形成于其外表面上的螺纹114，该螺纹114被设置为与成形于轭架孔48的内表面43上的相应的螺纹相配合，以螺纹配合的方式将承载部件88保持在外壳14上。此外，承载部件88实质上将轭架部件86保持在轭架孔48中，并提供了臂96的弹性第二部分98可以抵靠的表面。应当认识到，可以使用任何适合的方式将承载部件88保持在轭架孔48内。

图8中使用类似的数字标记来指示相应的部件，示出了按照本发明的另一个替代具体实施方式的齿条轭架组件124的分解图。如图所示，该齿条轭架组件124包括轭架部件56和总体上标记为128的承载部件。在该具体实施方式中，承载部件128包括弹性支撑部件136和轭架塞子部件138。在该图示的具体实施方式中，弹性支撑部件136包括一对实质上平坦的适合于接纳轭架部件56的臂66的第二部分68的端部69的支撑表面140A和140B。臂66的第二部分68的端部69抵接该支撑表面140A和140B，并被构造为随着轭架部件56的伸缩动作而沿表面140A和140B滑动。在图8和图9中可以看出臂66的第二部分68的位置的区别，在图9中，臂66的第二部分68已经被彼此远离地向外张开或扩张，因而在轴向(图9中向右的方向)上产生了弹力。

在图示的具体实施方式中，承载部件128的轭架塞子部件138也优选包括形成于其外表面上的螺纹84，该螺纹84被设置为与成形于轭架孔48的内表面43上的相应的螺纹相配合，以螺纹配合的方式将承载部件88保持在外壳14上。而且，在该具体实施方式中，轭架塞子部件138包括内部驱动插口142。可替代地，承载部件128的结构可以是图示以外的其它形式。例如，弹性支撑部件136和轭架塞子部件138可以整体化或一体化，和/或轭架塞子部件138的支撑表面可以被成形为具有任何适合的外形或结构。

可以认识到，用于不同尺寸的车辆的齿条齿杆转向装置可以包含具有不同外径的齿条杆16。因此，按照本发明，还具有用于依据齿条杆16的尺寸来装配轭架部件56、86和相关联的承载部件58、88、128的系统。在优选的具体实施方式中，轭架部件56、86的尺寸被定为与齿条杆16的尺寸紧密相对应。特别地，相关的齿条接合表面62、92被设计为具有与齿条杆的外径紧密匹配的曲线形状。根据齿条杆16的外径，轭架部件56、86优选被选择成：当齿条轭架组件54、84被作用力压靠在齿条杆16上时，齿条接合表面62、92的曲率或轮廓提供最大的支撑接合量。在该优选具体实施方式中，承载部件58、88、128被制造为具有大体类似的尺寸从而装配在齿条外壳14中。因此，为了按选定的齿条尺寸定制齿条轭架组件54、84，可以设置多个轭架部件56、86，其中每个轭架部件56、86都具有精密地对应所选定的齿条杆16的独特尺寸。为了使组装者识别选择用哪一个用于齿条轭架组件54、84的轭架部件56、86来对应特定的齿条尺寸，轭架部件56、86优选具有可识别的物理特征，以便于进行识别。在该优选具体实施方式中，不同尺寸的轭架部件56、86可以具有独特的颜色以识别特定的尺寸。可以认识到，为了进行尺寸识别可以使用其它任何可见的物理特征，例如在轭架部件56、86的表面上打印标签，纹理或其它标识或特征。

还应当认识到，承载部件58、88、128的弹性支持部件76、106、136可以各自包含除已公开的特征以外的特征，例如包括倾斜的或有角度的弹性支撑部件，以便于轭架部件56、86的臂66、96的滑动和轭架部件56、86的偏置。

依照本发明规则的规定，本发明的操作原则和模式已经在其优选具体实施方式中得以解释和说明。然而，必须认识到，本发明可以在不偏离其精神和范围的条件下，以不同于已特别解释过和说明过的方式进行实施。

Claims (20)

1、一种齿条齿杆转向传动装置，包括：

具有轴向延伸通道和轭架孔的外壳，轭架孔垂直于该轴向延伸通道延伸并与该轴向延伸通道在外壳内相连接，轭架孔具有轭架孔轴；

能够旋转地安装在外壳中的齿杆传动装置，该齿杆传动装置具有齿；

延伸穿过外壳的轴向延伸通道并能够相对于齿杆传动装置移动的齿条杆，该齿条杆具有与齿杆传动装置的齿相啮合的齿；和

定位于外壳的轭架孔中的齿条轭架组件，用于至少部分地支撑和引导齿条杆相对于齿杆传动装置的轴向运动，该齿条轭架组件包括具有与齿条杆相接合的座的轭架部件，以及一对延伸离开座部分的臂，其中所述臂朝向齿条杆偏压轭架组件。

2、如权利要求1所述的齿条齿杆转向传动装置，其中轭架部件由单片连续材料制成。

3、如权利要求2所述的齿条齿杆转向传动装置，其中轭架部件由弹簧钢材料制成。

4、如权利要求1所述的齿条齿杆转向传动装置，其中每个臂包括第一部分和第二部分，其中第一部分的外表面与轭架孔的内表面接合以相对其滑动。

5、如权利要求4所述的齿条齿杆转向传动装置，其中所述第一部分的外表面涂覆有低摩擦材料。

6、如权利要求4所述的齿条齿杆转向传动装置，其中所述臂的第二部分朝向彼此向内倾斜。

7、如权利要求4所述的齿条齿杆转向传动装置，其中所述臂的第二部分彼此远离向外倾斜。

8、如权利要求1所述的齿条齿杆转向传动装置，进一步包括承载部件，该承载部件具有弹性支撑部件和轭架塞子部件，其中所述臂的端部与弹性支撑部件相接合以相对其滑动。

9、如权利要求8所述的齿条齿杆转向传动装置，其中轭架部件和承载部件成形为一体。

10、如权利要求8所述的齿条齿杆转向传动装置，其中轭架部件和承载部件成形为单独的部件。

11、一种适用于齿条齿杆转向组件的齿条轭架组件，该齿条轭架组件包括：

由单片连续材料制成的、具有座和弹性部件的轭架部件；和

设置为将齿条轭架部件保持在齿条齿杆转向组件上的承载部件；

其中齿条轭架部件的弹性部件包括至少一对具有第一部分和第二部分的臂，其中第二部分被设置为绕成形于第一部分和第二部分之间的枢转部枢转。

12、如权利要求11所述的齿条轭架组件，其中承载部件限定有低摩擦的支撑表面，该支撑表面被设置为滑动支撑所述臂的第二部分的端部。

13、如权利要求11所述的齿条轭架组件，其中轭架部件和承载部件成形为一体。

14、如权利要求11所述的齿条轭架组件，其中轭架部件和承载部件成形为单独的部件。

15、如权利要求11所述的齿条轭架组件，其中轭架部件由单片连续材料制成。

16、如权利要求11所述的齿条轭架组件，其中轭架部件由弹簧钢材料制成。

17、如权利要求11所述的齿条轭架组件，其中至少所述臂的第一部分的外表面涂覆有低摩擦材料。

18、如权利要求11所述的齿条轭架组件，其中所述臂的第二部分朝向彼此向内倾斜。

19、如权利要求11所述的齿条轭架组件，其中所述臂的第二部分彼此远离向外倾斜。

20、一种适用于齿条齿杆转向组件的齿条轭架组件，该齿条轭架组件包括：

具有座和弹性部件的轭架部件；和

设置为将齿条轭架部件保持在齿条齿杆转向组件上的承载部件；

其中，齿条轭架部件的弹性部件包括一对具有第一部分和第二部分的臂，其中所述第二部分被设置为绕成形于第一部分和第二部分之间的枢转部枢转。

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