CN101432182A - 齿条-齿轮型转向装置 - Google Patents

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Abstract

齿条—齿轮型转向装置(1)包括：壳体(3)，在其内部具有圆柱形保持孔(2)；齿轮(6)，其通过轴承(4)和(5)沿方向(R)围绕轴线(O)可转动地设置在壳体(3)内；齿条(8)，其具有与齿轮(6)啮合的齿条齿(7)并可沿方向(A)移动；齿条引导件(9)，其沿方向(C)可移动地设置在壳体(3)内的保持孔(2)内并沿方向(A)可移动地引导和支承齿条(8)；以及螺旋弹簧(10)，用于通过齿条引导件(9)弹性按压齿条(8)的齿条齿(7)抵靠齿轮(6)。

Description

齿条—齿轮型转向装置
技术领域
本发明涉及一种齿条—齿轮型转向装置。
背景技术
专利文件1：日本实用新型申请第56-115067号的微缩胶片
专利文件2：JP-A-6-239245
齿条—齿轮型转向装置通常具有图15所示的构造，且图15中所示的齿条—齿轮型转向装置1包括通过轴承4和5可转动地设置在壳体3内以通过转向转动的齿轮6；齿条8，其具有与齿轮6啮合以通过齿轮6的转动沿垂直于图面的方向移动的齿条齿7；齿条引导件9，其可移动地设置在横向(沿垂直于齿条8移动的方向)在壳体3内延伸的圆柱形保持孔2内；以及螺旋弹簧10，其设置在壳体3和齿条引导件9之间以通过齿条引导件9弹性按压齿条8的齿条齿7抵靠齿轮6。在齿条引导件9的齿条引导件本体22的外部圆周表面31和壳体3的用于限定保持孔2的内部圆周表面15之间设有允许齿条引导件9朝向齿轮6运动的环形间隙Δ。
发明内容
本发明要解决的问题
在这种齿条—齿轮型转向装置1中，由于通过轮子从路面作用的反作用力在齿条8上围绕其轴线发生跳动。如果齿条引导件本体22的外部圆周表面31和壳体3的内部圆周表面15之间的环形间隙Δ较大，则齿条引导件9沿保持孔2的径向的移动变大。因此，有齿条引导件本体22的外部圆周表面31和壳体3的内部圆周表面15之间的碰撞噪声和齿条齿7和齿轮6的齿之间碰撞噪声变大的问题。
顺便提到，在齿条—齿轮型转向装置1中，由于轻质且便于制造，壳体3由铝或铝合金制成。此外，由于其除了轻质且便于制造之外还成本低廉，设置在圆柱形保持孔2内的齿条引导件本体22由铝或铝合金制成。
在壳体3和齿条引导件本体22由铝或铝合金制成的情况下，由于设置在齿条引导件本体22的外部圆周表面31和壳体3的内部圆周表面15之间的环形间隙Δ，在齿条8中围绕其轴线发生跳动。如果齿条引导件本体22强有力地压抵壳体3的内部圆周表面15侧，并与螺旋弹簧10的按压力作用结合，齿条引导件本体22和壳体3的两构件处于所谓的“类似成分的金属”状态，使得其间的摩擦阻力增加，且因此在其间产生粘接磨损。因此，产生阻碍齿条引导件9沿朝向齿条8的方向移动的问题。
为了克服上述问题，提出这样一种方案(包含在专利文件1中)：由橡胶弹性体构成的O形环插入在齿条引导件本体22和壳体3之间，且O形环夹在齿条引导件本体22的外部圆周表面31和壳体3的内部圆周表面15之间，由此限制齿条引导件9沿其径向的移动。此外，还提出这样的方案(包含在专利文件2中)：沿轴向的细长弹性件夹在齿条引导件本体22的外部圆周表面31和壳体3的内部圆周表面15之间，由此限制齿条引导件9沿其径向的移动。
但是，如果这种O形环或沿轴向的细长弹性件夹在齿条引导件本体22的外部圆周表面31和壳体3的内部圆周表面15之间，则O形环或弹性件与壳体3的内部圆周表面15之间的摩擦会阻碍齿条引导件9的平滑轴向运动。因此，产生齿轮6和齿条8的齿7之间不能顺利啮合的问题。
考虑到上述情况设计本发明，其目的是提供齿条—齿轮型转向装置，该装置能够避免由于从路面通过车轮作用的反作用力产生的齿条围绕其轴线的跳动所导致的齿条引导件本体的外部圆周表面和壳体的内部圆周表面之间的碰撞，，且该装置总是能够沿朝向齿条的方向平滑地移动齿条引导件而不引起由于所谓的“类似成分的金属”造成并通常在壳体和齿条引导件本体由铝或铝合金制成的情况下发生的粘接磨损。
解决问题的方法
根据本发明的齿条—齿轮型转向装置，包括：壳体，该壳体在其内部具有圆柱形保持孔；齿轮，其可转动地设置在壳体内并通过转向转动；齿条，其具有与齿轮啮合的齿条齿并可移动；齿条引导件，其可移动地设置在壳体内的保持孔内并可移动地引导和支承齿条；以及弹性装置，其设置在壳体和齿条引导件之间以通过齿条引导件弹性按压齿条的齿条齿抵靠齿轮。这里，齿条引导件包括：齿条引导本体，其具有圆柱形外部圆周表面、形成在外部圆周表面上的宽环形凹陷部分以及形成在宽环形凹陷部分的底部表面上的至少一个窄环形沟槽，窄环形沟槽的宽度小于宽环形凹陷部分的宽度；滑板件，其固定到齿条引导件本体并与齿条的外表面接触以可移动地支承齿条；无端环形弹性件，其配合和固定在齿条引导件本体的窄环形沟槽内以从窄环形沟槽的开口突出；以及圆柱形套筒，其具有缝隙沟槽(split groove)并配合和固定在宽环形凹陷部分内，使得圆柱形套筒在其外部圆周表面侧从齿条引导件本体的宽环形凹陷部分的开口突出，而圆柱形套筒的内部圆周表面毗邻抵靠无端环形弹性件的外表面，圆柱形套筒干涉配合在壳体的保持孔内，圆柱形套筒的外部圆周表面可移动地与壳体的限定壳体的保持孔的圆柱形内部圆周表面接触。
根据本发明的齿条—齿轮型转向装置，无端环形弹性件配合和固定在形成在宽环形凹陷部分底部表面上的较窄环形凹陷部分内，且毗邻抵靠无端环形弹性件的外部圆周表面的圆柱形套筒配合和固定在宽环形凹陷部分内。因此，能够防止齿条引导件本体的外部圆周表面和壳体的限定保持孔的内部圆周表面之间的碰撞，能够消除碰撞噪声。此外，能够吸收齿条齿和齿轮齿之间的碰撞噪声，由此能够降低碰撞噪声。此外，能够减小壳体的内部圆周表面与配合和固定到齿条引导件本体的外部圆周表面的圆柱形套筒的外部圆周表面之间的滑动摩擦阻力，不引起在壳体和齿条引导本体由铝或铝合金制成的情况下由于“类似成分的金属”造成的粘接磨损。于是，能够持续地使齿条引导件沿朝向齿条的方向的移动能够平滑地进行。
在根据本发明的齿条—齿轮型转向装置中，宽环形凹陷部分可具有在齿条引导件本体的圆柱形外部圆周表面的整个圆周区域上形成在齿条引导件本体的圆柱形外部圆周表面上的环形凹陷部分，且圆柱形套筒可具有圆柱形部分，该圆柱形部分具有一个缝隙沟槽并配合和固定到环形凹陷部分内。此外，宽环形凹陷部分除了环形凹陷部分之外还可具有与环形凹陷部分连续并形成在齿条引导件本体的圆柱形外部圆周表面上的相对的外部圆周表面部分上的一对圆弧形凹陷部分，且圆柱形套筒除了圆柱形部分之外还具有一对圆弧形突出部分，该对圆弧形突出部分以彼此面对面的关系一体地形成圆柱形部分上，且缝隙沟槽位于两者之间，并且，该对圆弧形突出部部分分别配合和固定到所述的一对圆弧形凹陷部分。
齿条引导件本体可由铝、铝合金或基于铁的烧结本体制成，且无端环形弹性件可由橡胶制成的O形环构成。
圆柱形套筒可由热塑合成树脂制成，具有自润滑性的诸如聚缩醛树脂、聚酰胺树脂以及聚对苯二甲酸丁二酯树脂。诸如润滑油、石墨、二硫化钼、四氟乙烯树脂等润滑物质也包含在这种合成树脂内。此外，能够使用卷绕套筒作为圆柱形套筒，该卷绕套筒形成为：一板状本体包括由钢板制成的背衬板、一体地形成在金属背衬表面上的多孔烧结合金层以及填充在多孔烧结合金层的孔内并涂敷在表面上的合成树脂层，将该板状本体卷曲成圆柱形且使合成树脂层面向外侧。
在根据本案方面的齿条—齿轮型转向装置中，齿条引导件本体的宽环形凹陷部分的底部表面和圆柱形套筒的内部圆周表面之间的环形间隙的径向宽度小于齿条引导件本体的外部圆周表面和壳体的限定圆柱形保持孔的内部圆周表面之间的环形间隙的径向宽度。
在齿条引导件配合在壳体的圆柱形保持孔内的情况下，如果齿条引导件本体的宽环形凹陷部分的底部表面与配合和固定在该宽环形凹陷部分内以覆盖无端环形弹性件的圆柱形套筒的内部圆周表面之间的环形间隙的径向宽度小于齿条引导件的外部圆周表面和壳体的限定壳体的圆柱形保持孔的内部圆周表面之间的环形间隙的径向宽度，则能够有效地避免齿条引导件本体的外部圆周表面和壳体的限定壳体的圆柱形保持孔的内部圆周表面之间的碰撞以及由于该碰撞产生的碰撞噪声。除了以上说明之外，特别是，在壳体和齿条引导件本体由铝或铝合金制成的情况下，能够可靠地实现齿条引导件沿朝向齿条的方向持续的平滑运动，而不引其由于“类似成分的金属”造成的粘接磨损。
本发明的优点
根据本发明，能够提供一种齿条—齿轮型转向装置，该装置能够避免齿条引导本体的外部圆周表面和壳体的内部圆周表面之间由于从路面通过车轮作用的反作用力产生的齿条围绕其轴线的跳动所引起的碰撞，且该装置总是能够沿朝向齿条的方向平滑地移动齿条引导件而不引起由所谓的“类似成分的金属”造成并在壳体和齿条引导本体由铝或铝合金制成的情况下经常发生的粘接磨损。
此后，将参照附图中所示的较佳实施例对本发明和实施本发明的模式给出更为详细的说明。应当注意，本发明并不限于该实施例。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的说明性剖视图；
图2是图1所示齿条引导件的说明性剖视图；
图3是图1所示齿条引导件的说明性正视图；
图4是图1所示齿条引导件的说明性平面图；
图5是配合和固定到图1所示齿条引导件的圆柱形套筒的说明性平面图；
图6是沿箭头方向沿图5中线VI-VI截取的说明性剖视图；
图7是图1所示齿条引导件本体的说明性平面图；
图8是图1中主要部分的说明性放大剖视图；
图9是示出图1所示齿条引导件的另一形式的说明性剖视图；
图10是图9所示齿条引导件的说明性正视图；
图11是配合和固定到图9所示齿条引导件的圆柱形套筒的说明性平面图；
图12是沿箭头方向沿图11中线XII-XII截取的说明性剖视图；
图13是配合和固定到图9所示齿条引导件的圆柱形套筒的说明性仰视图；
图14是示出图1所示齿条引导件的又一形式的说明性剖视图；以及
图15是示出常规齿条—齿轮型转向装置的说明性剖视图。
具体实施方式
在图1至8中，根据该实施例的齿条—齿轮型转向装置1包括：壳体3，在壳体内部具有圆柱形保持孔2；齿轮6，其通过轴承4和5沿方向R围绕轴线O可转动地设置在壳体3内并通过转向沿方向R转动；齿条8，其具有与齿轮6啮合的齿条齿7以通过齿轮6沿方向R的转动沿垂直于图1的图面的方向A移动并可沿方向A移动；齿条引导件9，其设置在壳体3内的保持孔2内并沿分别垂直于方向A和齿轮6的轴向B的方向C可移动，且齿条引导件沿方向A可移动地引导和支承齿条8；以及螺旋弹簧10，其用作弹性装置并设置在壳体3和齿条引导件9之间以通过齿条引导件9弹性按压齿条8的齿条齿7抵靠齿轮6。
壳体3包括壳体本体14和盖构件16，壳体本体具有圆柱形部分13，且盖构件16螺纹固定到圆柱形部分13的内部圆周表面15。形成在圆柱形部分13内的用于关闭保持孔2的一端面的盖构件16通过锁定螺母17固定到圆柱形部分13使得其与圆柱形部分13螺纹配合的状态不会松开。
穿过壳体3并沿方向A延伸的齿条8在其与形成齿条齿7的一侧相对的一侧上具有圆弧形凸出表面19。
如图2至7中所详细示出的那样，齿条引导件9包括：齿条引导件本体22，在其一端面20上具有圆弧形凹陷表面21并由铝或铝合金制成；滑板件24，其固定到齿条引导件本体22的圆弧形凹陷表面21并具有用于沿方向A相对移动地与齿条8的圆弧形凸出表面19接触的圆弧形内表面23，以沿方向A可移动地支承齿条8；一对O形环25，其由橡胶制成并用作设置在齿条引导件本体22上的无端环形弹性件；以及圆柱形套筒26，其由合成树脂制成并同样设置在齿条引导件本体22上。
除了圆弧形凹陷表面21之外，齿条引导件本体22还具有：圆柱形外部圆周表面31；形成在外部圆周表面31上的宽环形凹陷部分32；至少一个(在该实施例中是两个)窄环形沟槽34，所述沟槽形成在环形凹陷部分32的圆柱形底部表面33上且沿齿条引导件本体22的轴向，即沿方向C各具有比宽环形凹陷部分32的宽度窄的宽度；圆柱形凹陷36，其设置在与设有圆弧形凹陷表面21的一端面20相对的另一端面35上；以及通孔37，其设置在圆弧形凹陷表面21的中心处，设置成在一侧上与凹陷36连通并在另一侧上在圆弧形凹陷表面21处开口。
环形凹陷部分32包括在齿条引导件本体22的外部圆周表面31的整个圆周区域上形成在该表面31上的圆环形凹陷部分41。
滑板件24沿方向A可移动地支承齿条8，并包括由钢板制成的背衬板、一体地形成在该金属背衬的表面上的多孔烧结合金层、以及填充在多孔烧结合金层的孔内并涂敷在其表面上的合成树脂层。滑板件24在合成树脂层侧上具有圆弧形内表面23。除了形状与齿条8的圆弧形凸出表面19互补的内表面23，滑板件24还具有圆弧形外表面42和底部圆柱形部分43，该外表面42的形状与齿条引导件本体22的圆弧形凹陷表面21互补，且底部圆柱形部分43形成在外表面42的中心部分上。滑板件24在其底部圆柱形部分43处配合到齿条引导件本体22的通孔37内，并在其外表面42处安置在齿条引导件本体22的圆弧形凹陷表面21上。
O形环25通过配合和固定到各窄环形沟槽34内而设置在齿条引导件本体22上，且设置成从这些窄环形沟槽34中每个的开口径向突出。
圆柱形套筒26具有圆柱形部分48，该圆柱形部分由具有自润滑性的诸如聚缩醛树脂、聚酰胺树脂以及聚对苯二甲酸丁二酯树脂的热塑性合成树脂制成，或者由包含诸如润滑油、石墨、二硫化钼、四氟乙烯树脂等润滑物质的热塑合成树脂制成。圆柱形部分48具有缝隙沟槽45并通过配合和固定在宽环形凹陷部分32的凹陷部分41中来设置在齿条引导件本体22上，使得圆柱形部分48在其外部圆周表面46侧上从环形凹陷部分32的凹陷部分41的开口径向突出，而圆柱形部分48的内部圆周表面47毗邻抵靠O形环25的外表面。
在齿条引导件9配合到保持孔2之前，在缝隙沟槽45处保证圆柱形部分48的端面之间的间隙，因此赋予圆柱形套筒26沿其径向向内和向外方向的变形自由度。
圆柱形套筒26干涉配合在保持孔2内，且其外部圆周表面46与限定保持孔2的圆柱形部分13的内部圆周表面15沿方向C可移动地接触。
在齿条引导件9干涉配合在壳体3的圆柱形保持孔2内时，凹陷部分41的底部表面33和圆柱形部分48的内部圆周表面47之间的环形间隙50的径向宽度δ小于齿条引导件本体22的外部圆周表面31和圆柱形部分13的内部圆周表面15之间的环形间隙51的径向宽度Δ。
根据上述齿条—齿轮型转向装置1，O形环25相应地配合和固定在形成在凹陷部分41的底部表面33上的环形沟槽34内，且具有毗邻抵靠O形环25的圆柱形部分48的圆柱形套筒26配合和固定在凹陷部分41内。此外，具体地说，环形间隙50的径向宽度δ小于环形间隙51的径向宽度Δ。因此，能够防止齿条引导件本体22的外部圆周表面31和限定保持孔2的圆柱形部分13的内部圆周表面15之间的碰撞，从而能够消除碰撞噪声。此外，能够沿朝向齿条8的方向平滑地持续移动齿条引导件9而不会引起齿条引导件本体22和圆柱形部分13之间的“类似成分的金属”造成的粘接磨损。此外，能够吸收齿条齿7和齿轮6的齿之间的碰撞噪声，由此也能够降低碰撞噪声。
此外，根据齿条—齿轮型转向装置1，因为合成树脂制成的圆柱形部分48配合和固定到齿条引导件本体22的外部圆周表面31，所以可降低圆柱形部分48的外部圆周表面46和圆柱形部分13的内部圆周表面15之间的滑动摩擦阻力，于是持续地使齿条引导件9沿朝向齿条8的方向的移动能够更平滑地进行。
上述齿条引导件9包括：环形凹陷部分32，该凹陷部分由在齿条引导件本体22的外部圆周表面31的整个圆周区域上形成在该表面31上的圆环形凹陷部分41构成；圆柱形套筒26，其由配合和固定在环形凹陷部分32的凹陷部分41内的圆柱形部分48构成；两个窄环形沟槽34；以及分别设置在环形沟槽34内的O形环25。或者，如图9至13所示，齿条引导件9可包括：宽环形凹陷部分32，除了凹陷部分41，宽环形凹陷部分32还具有一对圆弧形凹陷部分52，该对圆弧形凹陷部分与凹陷部分41连续并形成在齿条引导件本体22的外部圆周表面31上的相对的外部圆周表面60上；圆柱形套筒26，除了圆柱形部分48，圆柱形套筒26还具有合成树脂制成的一对圆弧形突出部分53，该对圆弧形突出部分以彼此面对面的关系一体地形成在圆柱形部分48上，且有缝隙沟槽45位于两者之间，并且，该对圆弧形突出部分分别配合和固定到成对圆弧形凹陷部分52；一个窄环形沟槽34；以及设置在环形沟槽34内的一个O形环25。
上述齿条引导件9还包括具有圆弧形凹陷表面21的齿条引导件本体22以及具有形状与齿条8的圆弧形凸出表面19互补的内表面和具有形状与圆弧形凹陷表面21互补的外表面42的滑动件24。或者，如图14所示，齿条引导件9可包括：齿条引导件本体22，其在一端面20侧设有凹陷部分64，该凹陷部分具有彼此相对的一对平坦表面61、一对倾斜表面62以及底部平坦表面63，该对倾斜表面62分别从该对平坦表面61一体地延伸成彼此相对，且底部平坦表面63从该对平坦表面61一体地延伸并具有设置在中心的通孔37；以及滑板件24，其具有形状类似于凹陷表面64的外表面71和内表面72。在该情况下，滑板件24在其底部圆柱形部分43处配合到齿条引导件本体22的通孔37内并在其外表面71处安置在齿条引导件本体22的凹陷表面64上。滑板件24在其内表面72的一对倾斜表面73处适于沿方向A相对可移动地与齿条8的圆弧形凸出表面19接触。
在使用诸如图14所示具有齿条引导件本体22和滑板件24的齿条引导件9的情况下，能够使用具有与成对倾斜表面73对应的倾斜表面的齿条8而不是具有圆弧形凸出表面19的齿条8。

Claims (7)

1.一种齿条—齿轮型转向装置，包括：壳体，所述壳体在其内部具有圆柱形保持孔；齿轮，所述齿轮可转动地设置在所述壳体内并通过转向转动；齿条，所述齿条具有与所述齿轮啮合的齿条齿并可移动；齿条引导件，所述齿条引导件可移动地设置在所述壳体内的所述保持孔内并可移动地引导和支承所述齿条；以及弹性装置，所述弹性装置设置在所述壳体和所述齿条引导件之间以通过所述齿条引导件弹性按压所述齿条的所述齿条齿抵靠所述齿轮，
其中所述齿条引导件包括：齿条引导本体，所述齿条引导本体具有圆柱形外部圆周表面、形成在所述外部圆周表面上的宽环形凹陷部分以及形成在所述宽环形凹陷部分的底部表面上的至少一个窄环形沟槽，所述窄环形沟槽的宽度小于所述宽环形凹陷部分的宽度；滑板件，所述滑板件固定到所述齿条引导件本体并与所述齿条的外表面接触以可移动地支承所述齿条；无端环形弹性件，所述无端环形弹性件配合和固定在所述齿条引导件本体的所述窄环形沟槽内以从所述窄环形沟槽的开口突出；以及圆柱形套筒，所述圆柱形套筒具有缝隙沟槽并配合和固定在所述宽环形凹陷部分内，使得所述圆柱形套筒在其外部圆周表面侧从所述齿条引导件本体的所述宽环形凹陷部分的开口突出，而所述圆柱形套筒的内部圆周表面抵靠所述无端环形弹性件的外表面，所述圆柱形套筒干涉配合在所述壳体的所述保持孔内，所述圆柱形套筒的外部圆周表面可移动地与所述壳体的限定所述壳体的保持孔的圆柱形内部圆周表面接触。
2.如权利要求1所述的齿条—齿轮型转向装置，其特征在于，所述宽环形凹陷部分具有在所述齿条引导件本体的圆柱形外部圆周表面的整个圆周区域上形成在所述齿条引导件本体的圆柱形外部圆周表面上的圆环形凹陷部分，且所述圆柱形套筒具有圆柱形部分，所述圆柱形部分具有一个缝隙沟槽并配合和固定到所述环形凹陷部分内。
3.如权利要求2所述的齿条—齿轮型转向装置，其特征在于，所述宽环形凹陷部分除了所述圆环形凹陷部分之外还具有与所述圆环形凹陷部分连续并形成在所述齿条引导件本体的圆柱形外部圆周表面上的相对的外部圆周表面部分上的一对圆弧形凹陷部分，且所述圆柱形套筒除了所述圆柱形部分之外还具有一对圆弧形突出部分，所述一对圆弧形突出部分以彼此面对面的关系一体地形成在圆柱形部分上，且所述缝隙沟槽位于所述一对圆弧形突出部分之间，并且，所述一对圆弧形突出部部分分别配合和固定到所述一对圆弧形凹陷部分。
4.如权利要求1至3中任一项所述的齿条—齿轮型转向装置，其特征在于，所述齿条引导件本体由铝或铝合金制成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的齿条—齿轮型转向装置，其特征在于，所述无端环形弹性件由橡胶制成的O形环构成。
6.如权利要求1至5中任一项所述的齿条—齿轮型转向装置，其特征在于，所述圆柱形套筒由热塑合成树脂制成，诸如聚缩醛树脂、聚酰胺树脂和聚对苯二甲酸丁二酯树脂。
7.如权利要求1至6中任一项所述的齿条—齿轮型转向装置，其特征在于，所述齿条引导件本体的所述宽环形凹陷部分的底部表面和所述圆柱形套筒的所述内部圆周表面之间的环形间隙的径向宽度小于所述齿条引导件本体的所述外部圆周表面和所述壳体的限定所述圆柱形保持孔的所述内部圆周表面之间的环形间隙的径向宽度。
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