CN102145709A - 车辆转向系统之齿条支撑装置 - Google Patents

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CN102145709A CN2011100350800A CN201110035080A CN102145709A CN 102145709 A CN102145709 A CN 102145709A CN 2011100350800 A CN2011100350800 A CN 2011100350800A CN 201110035080 A CN201110035080 A CN 201110035080A CN 102145709 A CN102145709 A CN 102145709A
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Abstract

本发明涉及一种车辆转向系统之齿条支撑装置，当齿条线性运动而与转向轮互锁运作时，齿条支撑装置可降低齿条与支撑轭之间的摩擦力，通过降低所述支撑轭的磨耗，从而避免松脱移动(freemovement)的增加；便于当驾驶者操作转向轮之后使车辆向前行进时，通过齿条与支撑轭之间摩擦力的降低，有助于转向轮的回复；并且当路面不平产生突来的输入而使支撑轭撞击轭插塞(yokeplug)时，可避免因为松脱移动增加产生的噪音，以提供驾驶者舒适的转向操作。

Description

车辆转向系统之齿条支撑装置
技术领域
本发明涉及一种车辆转向系统之齿条支撑装置，特别有关一种车辆转向系统之齿条支撑装置，其中当齿条线性运动而与转向轮互锁运作时，齿条支撑装置可降低齿条与支撑轭之间的摩擦力，通过降低所述支撑轭的磨耗，从而避免松脱移动(free movement)的增加；便于当驾驶者操作转向轮之后使车辆向前行进时，通过齿条与支撑轭之间摩擦力的降低，有助于转向轮的回复；并且当路面不平产生突来的输入而使支撑轭撞击轭插塞(yoke plug)时，可避免因为松脱移动增加产生的噪音，以提供驾驶者舒适的转向操作。
背景技术
现有技术中，转向装置(steering apparatus)允许驾驶者自由地(freely)改变车辆前进的方向。换言之，转向装置是一种辅助装置，可允许驾驶者自由地改变车辆前轮的转动，以使车辆朝着所需要的方向前进。
图1显示现有技术中齿条与小齿轮型式的车辆转向装置之结构示意图。
如图1所示，现有技术中齿条与小齿轮型式的车辆转向装置包括设置于驾驶座的转向轮100、连接于转向轮100的转向轴105、固定转向轴05于车辆本体的转向柱103、齿轮盒130、齿条140以及连杆(tie rod)150。其中齿轮盒130包括齿条型齿轮110以及小齿轮120，以转换所述转向轴105的旋转运动成为线性运动，所述齿条140的两端部设置若干内滚珠接点(joint)135，所述连杆150与每一个内滚珠接点135的滚珠整合而成。
此外，连杆150连接于外滚珠接点155，并且用以传送力量至转向节臂(knuckle)，以转动轮胎158。
图2显示现有技术中齿条支撑装置之剖面示意图。
如图2所示，齿条支撑装置包括小齿轮(pinion gear)120、齿条(gear bar)140、支撑轭260、弹簧263以及轭插塞265。齿条及小齿轮型式齿轮盒130用以转换一转换轴(未图示)的旋转力成为线性运动(linear motion)。齿条140通过啮合(meshing)于小齿轮的方式，以转换一旋转运动成为线性运动。在齿条140的后侧表面，一个支撑齿条140朝向小齿轮120的装置有助于齿条140与小齿轮120之间的啮合。
用于齿条140的装置包括支撑轭260、弹簧263以及轭插塞265。所述支撑轭260设置于所述齿条型齿轮110(如图1所示)的相异侧而位于齿条140的后侧面。当所述支撑轭260插入齿轮盒130的圆筒(cylinder)250时，所述支撑轭260可垂直于齿条140的方向进行向前或是向后的移动。
所述支撑轭260具有圆筒状，使得所述支撑轭260可于圆筒250之内最向前或是向后的滑动。在所述支撑轭260的前侧接触于齿条140之位置设置一半圆形沟槽，以紧密接触于齿条140的后侧面。
此外，在所述支撑轭260的后侧设置弹簧263，使得齿条140与小齿轮120可紧密接触，并且有效地传递力量。所述弹簧263以一预定压力推动所述支撑轭260，以补偿所述齿条140与小齿轮120之间的松脱移动(free-movement)之间隙。
上述之支撑轭260滑动摩擦所述齿条140的后侧表面，因此为了避免所述齿条140因为磨擦造成的磨耗或是振动噪音，所述支撑轭260是由比起所述齿条140更软的塑料材质组成。
设置于弹簧沟槽220的弹簧263用于压制支撑轭260，使得所述支撑轭260可紧密地接触齿条140。一般来说，弹簧263为线圈弹簧(coil spring)，在所述弹簧263的后侧面设置轭插塞265，以支撑弹簧263。
所述轭插塞265支撑弹簧263，使得弹簧263可压住支撑轭260。通常而言，所述轭插塞265具有螺纹以及螺纹沟槽，使得螺纹以及螺纹沟槽耦接于齿轮盒130以及锁固螺帽(lock nut)240，其中齿轮盒130以及锁固螺帽(lock nut)240形成另一螺纹以及螺纹沟槽，以与轭插塞265啮合。在所述轭插塞265的后侧面形成工具沟槽(tool groove)230，以使工具板手可置入。
然而，上述之传统齿条因为大摩擦力之故，当支撑轭260磨耗至一定程度时，由于松脱移动的增加导致所述支撑轭260无法支撑齿条140。此外，由于松脱移动增加之故，所述支撑轭260以及轭插塞265产生振动噪音。
而且，因为磨耗产生松脱移动所导致的振动噪音以及齿条的支撑不足，降低车辆转弯的稳定度。
此外，当支撑轭的磨耗造成松脱移动时，用以补偿松脱移动的弹簧之位移量增加(因为自由动量变大之故)，因而降低弹簧的拉张力(tension)。因此，即使施加相同的冲击力，仍会产生振动噪音，造成上述之结构性问题。
发明内容
因此，为解决上述现有技术产生的问题，本发明提供一种车辆转向系统之齿条支撑装置，其中当齿条线性运动而与转向轮互锁运作时，齿条支撑装置可降低齿条与支撑轭之间的摩擦力，通过降低所述支撑轭的磨耗，从而避免松脱移动(free movement)的增加。并且当路面不平产生突来的输入而使支撑轭撞击轭插塞(yoke plug)时，可避免因为松脱移动增加产生噪音，以提供驾驶者舒适的转向操作。
为完成上述之目的，本发明提供一种车辆转向系统之齿条支撑装置，所述齿条支撑装置包括：一支撑轭，插入齿轮盒，以支撑齿条于前侧方向；以及一轭插塞，用以支撑所述支撑轭朝向所述齿条，其中所述支撑轭包括：一中空支撑轴，插入所述齿轮盒的圆筒；一滚轴，插入连接至所述中空支撑轴内；一滚轮，具有曲线型外围表面以及耦接滚轴的中央部，其中所述曲线型外围表面相对应于所述齿条的后侧表面，所述滚轮在所述滚轴的中央转动，并且通过所述滚轮互锁于所述齿条的线性运动，以于所述前侧方向支撑所述齿条；及一滚珠轴承，耦接于所述滚轴与所述滚轮之间，以支撑所述滚轮的转动，并且在半径方向支撑从所述齿条中心轴所传送的负载。
本发明之车辆转向系统之齿条支撑装置中，当齿条线性运动而与转向轮互锁运作时，齿条支撑装置可降低齿条与支撑轭之间的摩擦力，通过降低所述支撑轭的磨耗，从而避免松脱移动量的增加。
本发明之车辆转向系统之齿条支撑装置可便于当驾驶者操作转向轮之后使车辆向前行进时，通过齿条与支撑轭之间摩擦力的降低，有助于转向轮的回复。
本发明之车辆转向系统之齿条支撑装置中，当路面不平产生突来的输入而使支撑轭撞击轭插塞时，可避免因为松脱移动增加产生的噪音，以提供驾驶者舒适的转向操作。
附图说明
本发明上述目的、特征及优点将结合以下详细说明与所附图式具体呈现。
图1显示现有技术中齿条与小齿轮型式的车辆转向装置之结构示意图。
图2显示现有技术中齿条支撑装置之剖面示意图。
图3显示根据本发明第一实施例中车辆转向系统之齿条支撑装置的结构示意图。
图4显示根据本发明第二实施例中车辆转向系统之齿条支撑装置的结构示意图。
图5显示根据本发明第三实施例中车辆转向系统之齿条支撑装置的结构示意图。
具体实施方式
接着，本发明之实施例将对照所附图式描述如下。各附图中的组件以其所标示之标号代表，但出现在不同附图中的相同组件，尽可能以相同的标号表示。再者，在不会使得本发明之标的不清楚的情形下，本发明之以下描述中，功能及结构已知的详细描述在此将会省略。
此外，在描述本发明之组件的过程中可能会使用如第一、第二、A、B、（a）、（b）之类的字词，这些字词并非用以限定相应组件的实质、顺序或序列，而仅用于与其它组件区隔。此外，当说明书描述某一组件“连接”、“啮合”或“装配”至另一组件时，应当被理解为此组件可以是直接地与另一组件连接、啮合或装配在一起，但在上述两个组件之间还仍然可以有其它的组件与之“连接”、“啮合”或“装配”。
于本发明之详细描述中，为便于说明，在支撑轭的前侧，齿条的一方向视为前侧方向。在支撑轭的后侧，所述齿条的另一相反方向视为后侧方向。
图3显示根据本发明第一实施例中车辆转向系统之齿条支撑装置的结构示意图。图4显示根据本发明第二实施例中车辆转向系统之齿条支撑装置的结构示意图。
如第一实施例及第二实施例之图3及图4所示，车辆转向系统之齿条支撑装置包括支撑轭(support yoke)310以及轭插塞320，所述支撑轭(yoke plug)310插入齿轮盒130以支撑齿条(gear bar)140于前侧方向。所述轭插塞320用以支撑所述支撑轭310朝向齿条140。所述支撑轭310包括中空支撑轴309、滚轴307、滚轮301及滚珠轴承303。所述中空支撑轴309插入齿轮盒130的圆筒(cylinder)250；所述滚轴307插入连接至中空支撑轴309内；所述滚轮301具有曲线型外围表面以及耦接滚轴307的中央部，其中所述曲线型外围表面相对应于齿条140后侧表面，所述滚轮301在滚轴307的中央转动，并且滚轮301互锁(interlocking)于齿条140的线性运动，以于前侧方向支撑齿条140。所述滚珠轴承303耦接于滚轴307与滚轮301之间，以支撑滚轮301的转动，并且在半径方向支撑从齿条140中心轴所传送的负载。
而且在所述轭插塞320与中空支撑轴309之间设置弹性支撑部(elastic support)330，以支撑中空支撑轴309的端部。当吸收支撑齿条140传送的外力时，所述弹性支撑部330支撑包括前侧支撑轴309的整个支撑轭310。
所述支撑轭310紧密接触于啮合小齿轮的齿条140之后侧表面，并且在前侧方向支撑齿条140，使得所述齿条140可轻易地啮合小齿轮120。
所述支撑轭310互锁于齿条140的线性运动以产生转动，以当所述齿条140与小齿轮120互相接触而传送力量时，可避免支撑轭310与齿条140之间的摩擦。
换言之，所述支撑轭310插入至齿轮盒130的圆筒250，以紧密支撑齿条140后侧表面于支撑轭310前侧。此时，在支撑轭310后侧结合于齿轮盒130的圆筒250，以推动(push)支撑轭310于前侧方向。
上述之支撑轭310包括支撑轴309、滚轴307、滚轮301及滚珠轴承303，以使支撑轭310与齿条140之间的摩擦力最小化，其中支撑轭310在前侧方向通过轭插塞30的支撑而朝向齿条140。
所述中空支撑轴309插入并且固定于齿轮盒130的圆筒(cylinder)250，使得互锁(interlocking)于齿条140线性运动而作转动的滚轮301以及随着滚轮301中心作转动的滚轴307可支撑及耦接于所述中空支撑轴309。而且所述中空支撑轴309为中空管状，以设置滚轴307以及滚轮301。
如上述之支撑轴30，滚轴307插接于其中。此外，在支撑轴309中心之内侧表面的两端部形成可连接滚轴307的轴沟槽，使得插梢(pin)型的滚轴307可耦接及支撑于所述轴沟槽。
当滚轮301的中心部耦接滚轴307时，可使滚轮301转动。所述滚轮301的外围表面为曲线型，以相对应于齿条140后侧表面。而且，滚轮301通过互锁于齿条140的线性运动之方式，使得滚轮301在滚轴307的中心转动。
当利用弹性支撑部330的力量支撑所述支撑轴309于滚轮301前侧方向以支撑齿条140时，所述之滚轮301通过转动可降低齿条140的摩擦力，上述之方式可降低滚轮301与齿条140之间的松脱移动。因此可避免滚轮301与齿条140之间因为大幅松脱移动产生的振动噪音。
而且在滚轴307与滚轮301之间设置滚珠轴承303，以支撑滚轮301的转动。插入的滚珠轴承303在半径方向支撑从齿条140中心轴所传送的负载。
如图3以及图4所示之滚珠轴承303可为各种结构。
如图3以及图4所示之滚珠轴承303包括内侧轮303a、外侧轮303b以及至少一个滚珠305，所述内侧轮303a耦接于滚轴307的外围表面，所述外侧轮303b耦接于滚轮301，所述至少一个滚珠305插入于内侧轮303a与外侧轮303b之间。
在图3之第一实施例中，滚珠轴承303被压制于滚轴307与滚轮301之间。
换言之，在滚中轴承中，内侧轮303a与外侧轮303b之间并无额外的固定件，使得内侧轮303a压制于滚轴307的外围表面，所述外侧轮303b压接于滚轮301的内环表面。
在图4之第二实施例中，滚珠轴承303被压制于滚轴307与滚轮301之间，并且在一侧通过锁固环308将滚珠轴承303结合于滚轴307的外围表面，在另一侧通过锁固环308将滚珠轴承303结合于滚轮301。
换言之，当路面不平而通过齿条140所传送的冲击力而可能导致滚珠轴承303松脱时，可利用锁固环308将滚珠轴承303稳固结合于滚轴307。
图5显示根据本发明第三实施例中车辆转向系统之齿条支撑装置的结构示意图。
如第三实施例之图5所示，车辆转向系统之齿条支撑装置包括支撑轭310以及轭插塞320，所述支撑轭310插入齿轮盒130以支撑齿条(gear bar)140于前侧方向。所述轭插塞320用以支撑所述支撑轭310朝向齿条140。所述支撑轭310包括中空支撑轴309、滚轴307、滚轮301及滚珠305。所述中空支撑轴309插入齿轮盒130的圆筒(cylinder)250；所述滚轴307插入连接至中空支撑轴309内；所述滚轮301具有曲线型外围表面以及耦接滚轴307的中央部，其中所述曲线型外围表面相对应于齿条140后侧表面，所述滚轮301在滚轴307的中央转动，并且滚轮301互锁(interlocking)于齿条140的线性运动，以于前侧方向支撑齿条140。所述滚珠305耦接于滚轴307与滚轮301之间，以支撑滚轮301的转动，并且在半径方向支撑从齿条140中心轴所传送的负载。其中，所述滚珠305耦接于一个或是多个凹形槽(concave groove)306，所述凹形槽306设置于滚轴307的外围表面以及设置于滚轮301的内环表面。
在第三实施例中，滚轴307的外围表面以及滚轮301的内环表面形成一个或是多个凹形槽306，且所述滚珠305直接耦接于凹形槽306。此处，凹形槽306形成于滚轴307的外围表面以及滚轮301的内环表面之周围方向(circumferential direction)。
多个滚珠305分别耦接于凹形槽306，此种滚珠305耦接于滚轴307与滚轮301之间，用以支撑所述滚轮301的转动。因此可在任意角度支撑齿条140所传送的负载。
换言之，当支撑轭310支撑齿条140于齿条140的后侧时，齿条140可传送的负载从齿条140的中心轴传送至半径方向。然后，当负载从齿条140的中心轴于半径方向传送至支撑轭310，一个或是多个滚珠305沿着负载的传递方向以完成负载的滚动摩擦之传送，其中负载的滚动摩擦之传送为滚轮301的曲线表面。上述之方式可增加滚轮301的支撑力以及有助于转动，以降低摩擦力。
利用上述之齿条支撑装置的设计，当齿条线性运动而与转向轮互锁运作时，齿条支撑装置可降低齿条与支撑轭之间的摩擦力，以降低所述支撑轭的磨耗，可避免松脱移动的增加。
此外，当驾驶者操作转向轮之后使车辆向前行进时，通过齿条与支撑轭之间摩擦力的降低，有助于转向轮的回复。
并且当路面不平产生突来的输入而使支撑轭撞击轭插塞(yoke plug)时，可避免因为松脱移动增加产生的噪音，以提供驾驶者舒适的转向操作。
即使在本发明具体实施方式中的所有组件都可以组合在一起的情况下，本发明也并不仅限于此，所有的组件都可以在不脱离发明原理的前提下进行选择性组合。
并且，本文中的措辞与用语均以描述为目的，并不对技术内容起到限制作用。采用“包括”、“有……构成”以及“具有”等其它类似的词，则意味着包含了后文列出的项目以及和它们等价的其它项目。除非本文在其它位置有特殊的定义，所有的术语，包括科学和技术术语，都应当被理解为本领域内技术人员所公知的意义。就像字典中的解释一样，除非本文在其它位置有明确的定义，所有通常采用的术语都应当被解释为该技术环境下的含义，而不应当被解释为主观的或者字面的含义。
本发明前文所述的优选实施方式是用以举例说明并描述本发明的目的。不应当将本发明限制在所揭露的内容之内，还有可能通过来自于上述记载内容中的启示和对本发明的实践来获得对本发明的调整和改变。因此，本发明所给出的具体实施方式并不是限制而是解释本发明的技术精神，本发明的保护范围并不受制于具体实施方式。本发明的保护范围应当由权利要求确定，对本发明的等同替换也应当视为不超出本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种车辆转向系统之齿条支撑装置，其特征在于，所述齿条支撑装置包括：
一支撑轭，插入齿轮盒，以支撑齿条于前侧方向；以及
一轭插塞，用以支撑所述支撑轭朝向所述齿条，
其中所述支撑轭包括：
一中空支撑轴，插入所述齿轮盒的圆筒；
一滚轴，插入连接至所述中空支撑轴内；
一滚轮，具有曲线型外围表面以及耦接滚轴的中央部，其中所述曲线型外围表面相对应于所述齿条的后侧表面，所述滚轮在所述滚轴的中央转动，并且通过所述滚轮互锁于所述齿条的线性运动，以于所述前侧方向支撑所述齿条；及
一滚珠轴承，耦接于所述滚轴与所述滚轮之间，以支撑所述滚轮的转动，并且在半径方向支撑从所述齿条中心轴所传送的负载。
2.根据权利要求1所述的车辆转向系统之齿条支撑装置，其特征在于：在所述轭插塞与所述中空支撑轴之间设置弹性支撑部，以支撑所述中空支撑轴，当吸收所述齿条传送的外力时，所述弹性支撑部支撑所述支撑轴于所述前侧方向。
3.根据权利要求1所述的车辆转向系统之齿条支撑装置，其特征在于：所述滚珠轴承包括内侧轮、外侧轮以及至少一滚珠，所述内侧轮耦接于所述滚轴的外围表面，所述外侧轮耦接于所述滚轮，所述至少一滚珠插入于所述内侧轮与所述外侧轮之间。
4.根据权利要求3所述的车辆转向系统之齿条支撑装置，其特征在于：所述滚珠轴承被压制于所述滚轴与所述滚轮之间。
5.根据权利要求3所述的车辆转向系统之齿条支撑装置，其特征在于：所述滚珠轴承被压制于所述滚轴与所述滚轮之间，并且在一侧通过若干锁固环将所述滚珠轴承结合于所述滚轴的外围表面，在另一侧通过所述若干锁固环将所述滚珠轴承结合于所述滚轮。
6.一种车辆转向系统之齿条支撑装置，其特征在于，所述齿条支撑装置包括：
一支撑轭，插入齿轮盒，以支撑齿条于前侧方向；以及
一轭插塞，用以支撑所述支撑轭朝向所述齿条，
其中所述支撑轭包括：
一中空支撑轴，插入所述齿轮盒的圆筒；
一滚轴，插入连接至所述中空支撑轴内；
一滚轮，具有曲线型外围表面以及耦接滚轴的中央部，其中所述曲线型外围表面相对应于所述齿条的后侧表面，所述滚轮在所述滚轴的中央转动，并且通过所述滚轮互锁于所述齿条的线性运动，以于所述前侧方向支撑所述齿条；及
若干滚珠，耦接于所述滚轴与所述滚轮之间，以支撑所述滚轮的转动，并且在半径方向支撑从所述齿条中心轴所传送的负载，其中，所述若干滚珠耦接于一个或是多个凹形槽，所述凹形槽设置于所述滚轴的外围表面以及设置于所述滚轮的内环表面。
7.根据权利要求6所述的车辆转向系统之齿条支撑装置，其特征在于：所述凹形槽形成于所述滚轴的外围表面以及所述滚轮的内环表面之周围方向。
CN2011100350800A 2010-02-10 2011-02-09 车辆转向系统之齿条支撑装置 Pending CN102145709A (zh)

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