CN102837727A - 弹性支撑模块及用于车辆转向装置的齿杆支撑设备 - Google Patents

弹性支撑模块及用于车辆转向装置的齿杆支撑设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及弹性支撑模块及用于车辆转向装置的齿杆支撑设备，所述齿杆支撑设备包括弹性支撑模块。通过本发明，可防止因间隙增加而产生的噪声，间隙增加来自于当一车辆失去驱动耐久性至一定程度时导致车辆的支撑轭损坏，或是当驾驶员操纵车辆时由路面反相输入的一碰撞，因此本发明可以给驾驶员驾驶时提供一愉快的转向感觉。

Description

弹性支撑模块及用于车辆转向装置的齿杆支撑设备
技术领域
本发明涉及一弹性支撑模块及用于一包括所述弹性支撑模块的车辆转向装置以支撑一齿杆的齿杆支撑设备。尤其，本发明涉及一弹性支撑模块，所述弹性支撑模块可防止因间隙增加而产生的噪声，间隙增加来自于当一车辆失去驱动耐久性至一定程度时导致车辆的支撑轭损坏，或是当驾驶员操纵车辆时由路面反相输入的一碰撞，因此本发明可以给驾驶员驾驶时提供一愉快的转向感觉。本发明也涉及一用于车辆转向装置的齿杆支撑设备，所述齿杆支撑设备包括这样一弹性支撑模块。
背景技术
现有技术中，一车辆的转向装置意味着一装置允许驾驶员根据他或她的意愿改变车辆的驱动方向。所述转向装置帮助驾驶员选择性地改变旋转中心，所述旋转中心可改变车辆前轮的方向，以致于驾驶员使得车辆往一预期的方向前进。
图1概念性地揭示了一普通齿条-齿轮型转向装置，以及图2是一普通齿杆支撑设备的截面视图。
如图所示，一普通齿条-齿轮型转向装置包括：一设置在驾驶员座位侧上的转向轮100；一连接所述转向轮100的转向轴105；一用于使所述转向轴105固接于车体的转向柱103；一提供一齿条（rack gear）110及一主动齿轮（pinion gear，也称小齿轮或翼齿轮）120的齿轮箱130，将所述转向轴105输入的转向力转换成一直线运动；一齿杆140，在其每端具有一内球接头135；及一与所述内球接头135一体成形的拉杆150。
所述拉杆150连接一外球接头155并传输一力量于一节臂（knuckle）159以操纵一轮胎158。
另外，所述普通的齿杆支撑设备包括一主动齿轮120、一齿杆140、一支撑轭（support yoke）260、一弹簧263以及一轭塞（yoke plug）265。如上所述，所述齿条-齿轮型齿轮箱130用于将一转向轴（附图中未显示）输入的转向力转换成一直线运动。
所述齿杆140啮合所述主动齿轮120，将一转向运动转换成一直线运动，其中在齿杆140后方提供一用于支撑齿杆140对应主动齿轮120侧边的设备，以利所述齿杆140和主动齿轮120间啮合。
所述用于支撑齿杆140的设备包括一支撑轭260、一弹簧263及一轭塞265，所述支撑轭260被置于齿杆140后侧的相反处，所述齿条110形成于齿杆140上方，且所述支撑轭260被插入所述齿轮箱130的圆筒250中以垂直于齿杆140地前后移动。
所述支撑轭260呈现一圆筒形状，以致能前后滑动，且在其前侧上，即支撑轭260与齿杆140相接触的地方，所述支撑轭260形成一具有半圆截面的槽道，以致所述支撑轭260的前侧能与齿杆140的后侧紧密接触。
另外，为确保所述齿杆140和主动齿轮120能相互紧密接触，且它们之间能有效地传输力量，所述弹簧263被设置在支撑轭260的后侧，以一预设的压力推动支撑轭260，以及能补偿齿杆140和主动齿轮120之间产生的间隙。
所述支撑轭260与齿杆140的后侧之间产生摩擦滑动。为阻止所述齿杆140被用坏或由于摩擦产生噪声，所述支撑轭260的构成通常采用比齿杆140更软的弹性材料。
被收容于所述在弹簧槽220中的弹簧263用于施加压力，以致于所述支撑轭260与齿杆140之间形成紧密接触。通常，所述弹簧263使用螺旋弹簧，且所述轭塞265被置于弹簧263的后侧以支撑弹簧263。
所述轭塞265支撑弹簧263，以致于所述弹簧263能施加压力于支撑轭260。由于所述轭塞265通常由螺纹的螺峰与螺谷所构成，以致于所述轭塞265可与齿轮箱130及锁紧螺母240牢固地啮合，所述齿轮箱130及锁紧螺母240形成与轭塞265对应的螺纹的螺峰与螺谷。
然而，这样普通的齿杆支撑设备具有一些问题，所述问题为当所述支撑轭已经失去耐久度达到一定程度时，使支撑轭和齿杆之间的间隙增加至一程度以致所述支撑轭不能适当地支撑齿杆，且由于间隙的增加，支撑轭和轭塞可能产生一嘎嘎作响（rattle）的噪声。
发明内容
因此，本发明为解决以上在现有技术中出现的问题，且本发明的一个目的在于防止因间隙增加而产生的噪声，间隙增加来自于当一车辆失去驱动耐久性至一定程度时导致车辆的支撑轭损坏，或是当驾驶员操纵车辆时由路面反相输入的一碰撞，因此本发明可以给驾驶员驾驶时提供一愉快的转向感觉。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一弹性支撑模块，包括：一个空心外罩的两侧各具有一个箍；第一垫片和第二垫片，分别与所述两个箍相耦合且受所述两个箍支撑；至少两个弹性构件，位于第一垫片和第二垫片之间，且每个弹性构件形成环形且具有内外圆周，延伸于内外圆周之间的每个表面相对所述弹性构件的中心轴倾斜；至少一个球支撑构件（ball support member），位于所述弹性构件之间且形成环形，多个球分别与所述球支撑构件周围间隔的球耦合于所述球支撑构件；以及至少一个环板支撑构件（annular plate support member），位于所述弹性构件之间。
根据本发明的第二方面，提供一用于车辆转向装置的齿杆支撑设备，包括：一个支撑轭，用于支撑一齿杆以对应一主动齿轮，且与一个齿轮箱的圆筒相耦合；一个弹性支撑模块，用于支撑所述支撑轭，且与所述齿轮箱的圆筒相耦合；以及一个轭塞，用于支撑所述弹性支撑模块，且与所述齿轮箱的圆筒相螺接，所述弹性支撑模块包括：一个空心外罩的两侧各具有一个箍；第一垫片和第二垫片，分别与所述两个箍相耦合且受所述两个箍支撑；至少两个弹性构件，位于第一垫片和第二垫片之间，且每个弹性构件形成环形且具有内外圆周，延伸于内外圆周之间的每个表面相对所述弹性构件的中心轴倾斜；至少一个球支撑构件，位于所述弹性构件之间且形成环形，多个球分别与所述球支撑构件周围间隔的球耦合于所述球支撑构件；以及至少一个环板支撑构件，位于所述弹性构件之间。
关于本发明，可防止因间隙增加而产生的噪声，间隙增加来自于当一车辆失去驱动耐久性至一定程度时导致车辆的支撑轭损坏，或是当驾驶员操纵车辆时由路面反相输入的一碰撞，因此本发明可以给驾驶员驾驶时提供一愉快的转向感觉。
附图说明
本发明的上述及其它目的、特征及优点将会在以下结合相应附图，细节描述中详细解释，其中：
图1是一普通车辆的齿条-齿轮型转向装置的视图；
图2是一普通齿杆支撑设备的截面视图；
图3是揭示本发明第一实施例的分解透视图；
图4是揭示本发明第二实施例的截面视图；
图5是揭示第一实施例部分截面的一弹性实施例的另一实施例的视图；
图6是当一球支撑构件和一环板支撑构件未被提供时，在第一实施例中弹性支撑模块的负载与位移关系示意图；
图7是本发明第一实施例中弹性支撑模块的负载与位移的关系示意图。
具体实施方式
在下文中，本发明的实施例将会根据附图予以描述。在以下描述中，提到的相同部件将会用同样的参考数字所标识，尽管在不同附图中显示相同的参考数字。进一步，在本发明的以下描述中，当使本发明主要相关不清楚时候，已知功能和具体结构的详细描述将会被省略。
另外，当描述本发明的部件时候，短语，例如第一、第二、A、B、（a）、（b）或类似的，可能会在此使用。这些短语中的每个并非用于定义相关部件的实质、命令或顺序，而是仅用于将相应部分从其他部件中区分出。在说明书中提到一个部件与另一部件“连接”、“耦合”或“联接”，一个第三部件可能介于第一和第二部件之间“连接”、“耦合”和“联接”，尽管第一部件可能直接与第二部件相连接，耦合或联接。
在本发明的详细描述中，描述将会假设所述齿杆侧置于支撑轭的前面作为前侧，且相反侧被明确地定义成后侧，用于描述的方便。
图3是揭示本发明第一实施例的分解透视图，图4是揭示本发明第二实施例的横截面视图，以及图5是揭示第一实施例部分地横截面的一弹性实施例的另一实施例的视图。另外，图6是当一球支撑构件和一环板支撑构件未被提供时，在第一实施例中弹性支撑模块的负载与位移关系示意图，以及图7是本发明第一实施例中弹性支撑模块的负载与位移的关系示意图。
如这些附图所示，本发明第一实施例的一弹性支撑模块，包括：一个空心外罩305的两侧各具有一个箍305a；第一垫片310和第二垫片315，分别与所述两个箍相耦合且受所述两个箍305a支撑；至少两个弹性构件320，位于第一垫片310和第二垫片320之间，且每个弹性构件320形成环形且具有内外圆周，延伸于内外圆周之间的每个表面相对所述弹性构件320的中心轴倾斜；至少一个球支撑构件325，位于所述弹性构件320之间且形成环形，多个分别与这球325a支撑构件325周围间隔的球耦合于这球支撑构件；以及至少一个环板支撑构件327，位于这些弹性构件320之间。
另外，本发明第二实施例中的一用于车辆转向装置的齿杆支撑设备，包括：一个支撑轭330，用于支撑一齿杆140以对应一主动齿轮，且与一个齿轮箱130的圆筒250相耦合；一个弹性支撑模块，用于支撑所述支撑轭330，且与所述齿轮箱130的圆筒250相耦合；以及一个轭塞340，用于支撑所述弹性支撑模块，且与所述齿轮箱130的圆筒250相螺接轭塞，所述弹性支撑模块包括：一个空心外罩305的两侧各具有一个箍305a；第一垫片310和第二垫片315，分别与所述两个箍305a相耦合且受所述两个箍支撑；至少两个弹性构件320，位于第一垫片310和第二垫片320之间，且每个弹性构件320形成环形且具有内外圆周，延伸于内外圆周之间的每个表面相对所述弹性构件320的中心轴倾斜；至少一个球支撑构件325，位于所述弹性构件320之间且形成环形，多个球325a分别与这球支撑构件325周围间隔的球耦合于这球支撑构件；以及至少一个环板支撑构件327，位于这些弹性构件320之间。
所述弹性支撑模块适用于产生一弹性力，使得第一垫片310和第二垫片315在外罩305内滑动。所述外罩305为空心圆筒形状，具有箍305a用于防止所述第一垫片310和第二垫片315脱落。所述弹性构件320和球支撑构件325被采用以下方式装配至外罩305：所述弹性构件320和球支撑构件325被插入外罩305，然后向内弯曲（bent）或填塞（caulked）相对的箍305a，或者在成形其中一个箍305a的状态下，将所述弹性构件320和球支撑构件325插入外罩305，然后向内弯曲或填塞另一个箍305a。
所述第一垫片310和第二垫片315中任意一个形成一平面环形以使它们能在外罩305内滑动。当所述第一垫片310和第二垫片315分别地与外罩305中箍305a的内圆周相配合时，第一垫片310和第二垫片315中任意一个或两个可能具有一朝外面突出的突起（protrusion）。例如图3和图4揭示所述第二垫片315具有一突起。
当外界一负载施加于所述弹性支撑模块上时，所述适应弹性形变以产生一弹性力的弹性构件320。形成环形的弹性构件320被置于第一垫片310和第二垫片315之间，且所述弹性构件320具有一表面延伸于每个弹性构件320的内外圆周之间，此延伸表面相对弹性构件中心轴倾斜。
图4揭示两个弹性构件320相互堆迭且耦合，且图5揭示三个弹性构件320相互堆迭且耦合，所述球支撑构件325和板支撑构件327被置于两个相邻的弹性构件320之间。
至少两个弹性构件320互相耦合。由于球支撑构件325和板支撑构件327被置于两个相邻的弹性构件320之间，故当每个弹性构件320是弹性形变时候，内外圆周间的形变差异能一致性一致减少。
也就是说，当只有弹性构件320与外罩305耦合，且没有球支撑构件325和板支撑构件327置于弹性构件320间的时候，延伸于所述弹性构件320内外圆周之间的表面，将导致彼此界面发生滑动摩擦及干涉。因此，一相对位移的负载分布（distribution）A将会增加，如图6所示。当相同的外部负载传输时候，由于一弹性形变特征分布的增加，故不可能获得一致性的弹性形变。
然而，当球支撑构件325和板支撑构件327被置于弹性构件320之间时，一位移的负载分布A’将会减少，如图7所示。因此，期望获得的弹性形变和负载吸收能一致性地产生。所述球支撑构件325形成环形，且具有多个球325a分别适配并可旋转地耦合于球支撑构件325，所述多个球325a在多个位置上分别与这球支撑构件325周围间隔。因此，当弹性构件320在轴向形变以减少内外圆周之间的差别时候，所述球325a执行一旋转运动，从而减少摩擦和干扰。
另外，所述板支撑构件327形成一倾斜表面，使板支撑构件327的厚度减少到从板支撑构件327的内外圆周的一个至内外圆周的另外一个。因此，当弹性构件320沿轴向形变以减少其内外圆周之间的差别，所述板支撑构件327保持弹性构件320之间一致的间隔，以致于弹性力能一致性地产生。
所述球支撑构件325和板支撑构件327中一个耦合至弹性构件320的内圆周和外圆周的一侧或另一侧，且另一个球支撑构件325和板支撑构件327耦合至弹性构件320的内圆周和外圆周的另一侧或一侧。
如图4所示，一典型的实施例，一用于车辆转向装置的齿杆支撑设备使用如此一个弹性支撑模块。现在，一个描述将会聚焦在此实施例和第一实施例的差别处。
所述支撑轭330与啮合主动齿轮120的齿杆140的后侧紧密接触，以支撑所述齿杆140向前，以致于齿杆140和主动齿轮120能准确地互相啮合。
所述支撑轭330在其后侧具有一支撑部330a，其中所述支撑部330a形成突出以支撑所述弹性模块。因此，为使齿杆140和主动齿轮120互相紧密接触以有效地传输力量，所述支撑轭330采用弹性支撑模块产生的一弹性力来推动支撑轭330向前，所述弹性力产生于轭塞340支撑支撑轭330，以致于一预设在介于支撑轭330和齿杆140之间的间隙能够保持。
也就是说，所述支撑轭330插入齿轮箱130的圆筒130内以使所述支撑轭330的前表面与齿杆140的后表面紧密接触，且所述弹性支撑模块通过轭塞利用弹性力推动支撑轭330后侧向前。
所述轭塞340用于螺接齿轮箱130的圆筒250，且通过一锁紧螺母240固定，以及所述轭塞340在其前侧具有支撑部340a，其中所述支撑部340a形成突出以支持所述弹性支撑模块。
按照本发明以上描述的配置和形状，能可防止因间隙增加而产生的噪声，间隙增加来自于当一车辆失去驱动耐久性至一定程度时导致车辆的支撑轭损坏，或是当驾驶员操纵车辆时由路面反相输入的一碰撞，因此本发明可以给驾驶员驾驶时提供一愉快的转向感觉。
虽然上述本发明的一实施例的所有部件是作为一单个单元耦合或耦合成一单个单元，本发明不仅限于这一实施例。也就是说，在部件中，一个或多个部件可被选择性地耦合以作为一个或多个单元工作。
另外，这些短语，例如“包括”、“包含”及“具有”意味着一个或多个相关部件可能存在，除非它们被特别地相反的描述，则应该被解释为能包括一个或多个其他部件。
尽管本发明的较佳实施例处于解释的目的已经被描述，但是这些本技术领域中普通技术人员将可能会想到其多种变型，附加和替代，但未脱离本发明权利要求的范围和精神。因此，在本发明中揭示的实施例仅为揭示本发明的范围和技术思想，但本发明的范围并不仅限于这些实施例。本发明的范围应该基于本权利要求解释，并包括与本发明权利要求的所有技术思想相等同的范围。

Claims (8)

1.一个弹性支撑模块，包括： 一个空心外罩的两侧各具有一个箍；第一垫片和第二垫片，分别与所述两个箍相耦合且受所述两个箍支撑；至少两个弹性构件，位于第一垫片和第二垫片之间，且每个弹性构件形成环形且具有内外圆周，延伸于内外圆周之间的每个表面相对所述弹性构件的中心轴倾斜；至少一个球支撑构件，位于所述弹性构件之间且形成环形，多个分别与所述球支撑构件周围间隔的球耦合于所述球支撑构件；以及至少一个环板支撑构件，位于所述弹性构件之间。
2.如权利要求1所述的弹性支撑模块，其特征在于，所述球支撑构件耦合在弹性构件之间的内外圆周的一侧，且所述环板支撑构件耦合在内外圆周的另一侧。
3.如权利要求2所述的弹性支撑模块，其特征在于，所述环板支撑构件的厚度从其内外圆周的一侧向其内外圆周的另一侧减少以形成一倾斜表面。
4.一个用于车辆转向装置的齿杆支撑设备，包括：一个支撑轭，用于支撑一齿杆以对应一主动齿轮，且与一个齿轮箱的圆筒相耦合；一个弹性支撑模块，用于支撑所述支撑轭，且与所述齿轮箱的圆筒相耦合；以及一个轭塞，用于支撑所述弹性支撑模块，且与所述齿轮箱的圆筒相螺接，其特征在于，所述弹性支撑模块包括：一个空心外罩的两侧各具有一个箍；第一垫片和第二垫片，分别与所述两个箍相耦合且受所述两个箍支撑；至少两个弹性构件，位于第一垫片和第二垫片之间，且每个弹性构件形成环形且具有内外圆周，延伸于内外圆周之间的每个表面相对所述弹性构件的中心轴倾斜；至少一个球支撑构件，位于所述弹性构件之间且形成环形，多个球分别与所述球支撑构件周围间隔的球耦合于所述球支撑构件；以及至少一个环板支撑构件，位于所述弹性构件之间。
5.如权利要求4所述的齿杆支撑设备，其特征在于，所述球支撑构件耦合在弹性构件之间的内外圆周的一侧，且所述环板支撑构件耦合在内外圆周的另一侧。
6.如权利要求5所述的齿杆支撑设备，其特征在于，所述环板支撑构件的厚度从其内外圆周的一侧向其内外圆周的另一侧减少以形成一倾斜表面。
7.如权利要求4所述的齿杆支撑设备，其特征在于，所述轭塞的前侧具有一支撑部，所述支撑部形成突出以支撑所述弹性支撑模块。
8.如权利要求4所述的齿杆支撑设备，其特征在于，所述支撑轭的后侧具有一支撑部，所述支撑部突出以支撑所述弹性支撑模块。
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