CN1043203C - 整体式动力操纵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有施加预负荷机构的整体型动力操纵装置，在油缸内作往复运动的活塞的外面形成和扇形齿轮14啮合的齿条，在油缸内壁上形成导向孔，将柱塞可自由滑动地嵌合在此导向孔内，用弹簧将其向油缸内侧按压，另外，在活塞上形成和上述柱塞面对面相接触的凸轮部，使其和柱塞的球状顶端弹性接触，对柱塞整体施行化学涂膜处理，使其能顺利地进行相对活塞凸轮部的相对移动以及相对筒状塞的进退运动。

Description

整体式动力操纵装置
本发明涉及整体式动力操纵装置，尤其涉及具有能在活塞上形成的齿条和扇形齿轮间产生预负荷机构的整体式动力操纵装置。
整体式动力操纵装置通常由在操纵箱体上形成的油缸、可自由滑动地嵌合在此油缸内，把油缸内分成两个压力室的活塞，在此活塞的一侧面上形成的齿条，配置成和活塞的往复运动方向垂直、并通过连杆机构和转向车轮相连的扇形齿轮轴，以及设置成和此扇形齿轮轴形成一体、可与上述齿条啮合，伴随上述活塞的往复运动进行正反转的扇形齿轮组成，形成通过操作操纵手柄转换控制阀、把从油泵排出的高压油向上述一压力室提供的同时，使另一压力室内的工作油向油箱一侧排出，通过用此两室间的压力差使活塞动作，产生操纵方向的辅助力。
在上述组成的整体式动力操纵装置中，为了能使动作顺利进行，需要使齿条和扇形齿轮间具有齿隙，这样当它们处在中间位置具有齿隙时，在车辆直线行驶时操纵手柄的空回间隙变大，从而产生车辆行驶不稳的问题。因此通过用安装在扇形齿轮轴上的调节丝杆使扇形齿轮轴沿轴向移动，在操纵手柄处于所述中间位置时使齿隙为零、从而能获得良好的操纵稳定性。然而，由于在通常情况下，因长时间工作而使齿隙增大，在齿条和扇形齿轮间产生松动而使操纵手柄空回间隙变大，从而存在在高速行驶时操纵稳定性恶化的问题。
因此，以往已提出过能在操纵手柄的中间位置确实产生预负荷，以获得在高速直线行驶时稳定的整体式动力操纵装置。作为这样的动力操纵装置，已知的例如，形成将柱塞可自由滑动地嵌合在操纵箱体上形成的导向孔内，用弹簧使此柱塞趋向油缸内侧的同时，在活塞上形成与柱塞顶端部弹性接触的凸轮部，通过用上述柱塞顶端部按压凸轮部，使旋转力对活塞产生作用，将齿条的齿端部向扇形齿轮的齿端部按压，在活塞上形成的齿条和扇形齿轮间产生预负荷的结构。
在上述传统的整体式动力操纵装置的产生预负荷的结构中，柱塞在操作箱体的导向孔内或在已嵌合在此导向孔内的套筒内进行滑动时难免有因磨损、咬住而擦伤等情况。此外即使在柱塞顶端部和活塞凸轮部的滑动部上，由于在紧急操作时的摩擦力大，也不能顺利滑动，从而存在操纵手柄的有效作用感不明显，操纵手柄返回情况恶化等问题。
此外，在上述组成的整体式动力操作装置中，由于在组装时需依次将柱塞、弹簧、筒状塞等向导向孔内进行组装，因此存在作业工序增多，组装时间长的问题，而且还不能不担心可能遗漏安装弹簧或柱塞等。
本发明正是为了解决上述问题，首要目的在于提供使构成在齿条和扇形齿轮间产生预负荷机构的柱塞和与此柱塞相接触构件的相互间摩擦减少、能顺利进行滑动、同时能防止柱塞磨损的整体式动力操纵装置。
此外，本发明的进一步的目的在于提供能使组装作业性能提高、且能避免遗漏安装必要构件的整体式动力操纵装置。
为达到上述目的的本发明整体式动力操作装置，包括可自由滑动嵌合在油缸内的活塞、在此活塞外侧面形成的齿条、与此齿条啮合、伴随活塞的往复运动进行正反转的扇形齿轮，以及为使旋转力作用在上述活塞上、在齿条和扇形齿轮间产生预负荷的机构，上述产生预负荷机构由在油缸和活塞两者中的任一构件上形成的滑动导向孔、可在此孔内滑动的柱塞、对此柱塞按压的弹簧以及在上述两者间的另一构件上形成、与上述柱塞弹性接触的凸轮部构成，此外，且对上述柱塞表面进行化学涂膜处理。
在由上述构成的整体式动力操纵装置中，由于在齿条与扇形齿轮间产生预负荷的机构按如上那样构成，且由于还对柱塞全体表面进行化学涂膜处理，在因活塞移动使柱塞顶端相对凸轮部滑动时，能使滑动顺利进行，在能提高操纵时的有效作用感的同时，柱塞因其和凸轮部的相对移动而在导向孔内进行滑动时，因能顺利滑动而不易发生柱塞磨损或被擦伤。
此外，根据本发明，由于通过分别在为支承构成产生预负荷机构的弹簧两端面的筒状塞的底部和柱塞端面上形成突出部，且使其嵌合于螺旋弹簧内，能使柱塞、弹簧和筒状塞形成一体进行组装，从而使作业性提高的同时，且能防止将柱塞或弹簧漏装。
对附图的简单说明。
图1为本发明一实施例整体式动力操纵装置的沿扇形齿轮轴线的纵剖面图，
图2为图1的A向视图，
图3为本发明第2实施例整体式动力操纵装置与图1相对应的图，
图4为图3的主要部分的放大剖面图，
图5为表示图4所示变化例的剖面图，
以下，参照附图对本发明实施例进行说明。图1为表示本发明实施例整体式动力操纵装置的沿扇形齿轮轴线的纵剖面图，图2为图1的A向视图。用可自由滑动嵌入操纵箱体2的油缸部4内的活塞6将油缸4内部分成两个压力室(分别位于图面的上下位置)。在活塞6的一侧面(图1的下侧面)上形成齿条12，使通过未图示的连杆机构与转向车轮相连、使与扇形齿轮轴13形成一体的扇形齿轮14与齿条12相啮合，且成为伴随活塞6的往复运动进行正反转。如图1所示，形成使此扇形齿轮14的齿部形成相对扇形齿轮轴13的轴线L1倾斜，通过用设置在扇形齿轮轴13端部(图1的左方)的调节丝杆15使此扇形齿轮轴13沿轴向移动，成为能调整其与齿条12的啮合状态、消除两者即12,14间的齿隙，以及使能在其间产生适当的预负荷。
在上述活塞6的轴心部的孔内形成滚珠螺旋槽18，通过放入此滚珠螺旋槽18内的多个滚珠20使与蜗杆轴22相啮合。成为使这些滚珠20从滚珠管24的一端出来，和从另一端返回此螺旋槽18内进行循环，已将该滚珠管24的两端部从活塞6的外侧插入上述滚珠螺旋槽18内。通过已用螺栓26固定在活塞6上面(与形成齿条12的面相反的面)的滚珠管夹紧件28进行上述滚珠管24的安装。
在上述操纵箱体2的一端固定着未图示的阀体，把短轴(输入轴)(未图示)使其轴线与上述蜗杆22轴线相一致、可自由旋转地支承配置在此阀体内，用插入各轴芯孔内的扭杆30使此两轴相连，且能相对旋转规定角度。此外，通过未图示的操纵手柄的操作使短轴旋转。
把由与上述短轴成一体旋转的内阀和形成在蜗杆轴22上、嵌合在上述内阀外周上的外阀构成的旋转型控制阀安装在上述阀体内。由于此控制阀的构造已属公知技术，故未图示、也未作详细说明，然而当通过供给通路与油泵连通、通过回流通路与油箱连通、以及通过操纵盘的操作使此控制阀产生切换动作时，使从油泵排出的压力油向已被上述活塞6的两侧区分的两压力室中的一室供给的同时，使另一压力室与油箱连通、使该室内的工作油向油箱回流，在两压力室间产生压力差，用此压力差使活塞6动作，在操纵方向产生辅助力。
接下来对通过使旋转力作用在上述活塞6上，将齿条12的齿端部(图1的左侧端部)向扇形齿轮14的齿端部按压、在齿条12和扇形齿轮14啮合的中间位置、在此两者12,14间产生预负荷的机构进行说明。如上所述，在上述活塞6的下面形成齿条12，进而，如图2所示，在其两端上形成沿油缸4内面滑动的滑动部6a,6b，在此滑动部6a,6b中间形成小直径部6c。在此小直径部6c上形成沿侧面方向突出的凸轮部6d。此凸轮部6d具有位于沿活塞轴线L2方向的中央部位、向最上方突出的顶部6e、其两侧成对称下降后呈平坦状的凸轮面。
另外，在操纵箱体2上，朝着和上述活塞6的凸轮部6d的突出方向大致成垂直方向(图1的下方)形成通孔2a。此通孔2a具有位于其外侧的大直径开口部和位于其内侧的小直径开口部，将具有法兰32a的套筒32插入上述小直径开口部内，将大致为圆筒状的筒状塞34旋入固定于上述大直径开口部内。上述套筒32通过使其法兰32a被夹在上述大直径开口部的底面和筒状塞34的顶端面间而得到固定。在筒状塞34的外周面上嵌有O型圈36，用来使油缸4内部和外部保持液体密封。
将筒状塞34形成其内具有隔壁34a的大致圆筒状、在其内侧空间和上述套筒32内嵌入可自由滑动的柱塞38。柱塞38具有大直径的头部38a和小直径的杆部38b，且将其杆部38b的顶端形成球面状。使柱塞38的大直径头部38a的外径和筒状塞34内空间的内径大致相等，使大直径头部38a可相对所述内侧空间内表面滑动。此外，使小直径杆部38b的外径和套筒32的内径大致相同，形成能相对此内表面滑动。在上述筒状塞34的空间内设置弹簧40，使柱塞38经常趋于向油缸4内侧。使受到弹簧40作用的柱塞38的杆部38b的球状顶端部从上述套筒32伸出并与在上述活塞6上构成的凸轮部6d形成弹性接触。如上所述，形成使凸轮部6d的顶部6e位于沿活塞6轴线L2方向的中央位置上，当齿条12和扇形齿轮14处于啮合的中间位置，使杆部38b的顶端球状部和凸轮部6d的顶部6e形成弹性接触。
此外，本发明中，对上述柱塞38的全体表面进行化学涂膜处理(例如成膜处理等)，使其相对筒状塞34和套筒32的内面顺利滑动。此外，也能使柱塞38的半球状顶端部和活塞6的凸轮部6d顺利滑动。
在由上述构造的整体式动力操纵装置中，由于因弹簧40而被向油缸4内侧按压的柱塞38的杆部38b球状顶端部经常与在活塞6的小直径部6c上突出形成的凸轮部6d保持弹性接触，由于使图1中的逆时针旋转的旋转力作用于活塞6上，将图1中的齿条12的齿部的左侧端部向扇形齿轮14的齿端部按压，即使经长时期使用而产生齿轮磨损，也能使齿隙经常为零。而且由于在齿条12和扇形齿轮14的啮合中间位置，使柱塞38的杆38b的顶端与凸轮部6d的突出的顶部6e形成弹性接触，在使最大的旋转力作用在活塞6上时，将齿条12向扇形齿轮14按压，能在齿条12和扇形齿轮14间产生预负荷，从而能在高速直线行驶等情况中维持良好的操纵稳定性。
此外，在通过操作操纵手柄使控制阀转换，在活塞6两侧的压力空间产生压力差、使活塞6动作的场合，通过使活塞6在油缸4内移动，使活塞6的凸轮部6d和柱塞38的杆部38b的球状顶端部产生滑动、由于对柱塞38进行了化学涂膜处理，能使两者即6d，38b顺利进行滑动。因此，能使操纵手柄的有效作用感不明显以及操纵盘返回不良等问题不复存在。此外，当通过活塞6在油缸4内移动、使凸轮部6d相对柱塞38滑动时，由于在凸轮部6d上形成突出部分和平坦部分，使柱塞38在已固定于箱体2的通孔2a内的筒状塞34和套筒32内滑动，然而由于也能使此滑动顺利进行，因而柱塞38不易产生磨损或擦伤，使耐久性提高。此外，上述实施例在活塞6上设置凸轮部6d，在箱体2上配置柱塞38和弹簧40，然而，反之，即使是在活塞内形成孔，在此孔内配置柱塞和弹簧，在箱体上设置凸轮部的场合，且对柱塞施行化学涂膜处理，也能取得同样效果。
图3表示本发明第2实施例。此实施例中，由于除设置在箱体2内的柱塞38等的组成部分外，其基本组成和上述第1实施例相同，因此，使同样的部分带上相同的标号，且省去对其说明。和上述实施例一样，将筒状塞34螺旋固定、嵌合在箱体2上形成的通孔2a的大直径部分上。使通孔2a的小直径部具有与柱塞38的杆部38b的外径大致相同的内径，因此，不是在如上述实施例那样的套筒内，而是形成将杆部38b直接配合在通孔2a内进行滑动。
用配置在筒状塞34底部内的弹簧40将柱塞38向油缸4内部一侧按压。在为支承此弹簧40的两端面的筒状塞34的壁34a的底面和柱塞38的大直径头部38a的端面上分别形成外径比弹簧40内径稍大的圆柱形突出部34b,38c(参照图4)。因此，将弹簧40的两端分别嵌装在筒状塞34和柱塞38的两圆柱形突出部34b、38c的外周上、使筒状塞34，弹簧40和柱塞38三者组合部件而成为一体，从而提高组装作业性，能防止弹簧40或柱塞38的漏装。此外，如图5所示若将筒状塞34和柱塞38的两圆柱形突出部34c,38d的形状形成从基部起使其顶端部的直径变大的倒锥体，能使弹簧40和筒状塞34，柱塞38的嵌装更牢固。

Claims (7)

1.一种整体式动力操纵装置，包括油缸(4)、可自由滑动地嵌合在油缸(4)内的活塞(6)、在活塞(6)的外侧面上形成的齿条(12)、与扇形齿轮轴(13)形成一体、与齿条(12)啮合、伴随活塞(6)的往复运动进行正反转的扇形齿轮(14)、以及使旋转力作用在活塞(6)上、在齿条(12)与扇形齿轮(14)间产生预负荷的机构，其特征在于，所述产生预负荷的机构是由在油缸(4)与活塞(6)的两者中任一构件上形成、让柱塞在其内滑动的滑动导向孔、对所述柱塞按压的螺旋弹簧、以及在上述两者间另一构件上形成、与上述柱塞弹性接触的凸轮部构成。此外，在所述柱塞表面上施行化学涂膜处理。
2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于在所述油缸(4)上形成让所述柱塞(38)在其内滑动的滑动导向孔(2a)、在所述活塞(6)的侧面上形成与柱塞(38)弹性接触的凸轮部(6d)。
3．根据权利要求2所述的装置，其特征在于在所述导向孔(2a)内侧具有嵌合的套筒(32)，将具有隔壁(34a)的筒状塞(34)固定于所述导向孔(2a)的开口部内，以使柱塞(38)可在套筒(32)与筒状塞(34)内滑动。
4．根据权利要求3所述装置，其特征在于分别在筒状塞(34)的隔壁(34a)和柱塞(38)的端面上形成、分别嵌合于所述螺旋弹簧的两端内、用于支承该弹簧的两突出部，使柱塞(38)能在套筒(32)与筒状塞(34)内滑动。
5．根据权利要求2所述装置，其特征在于所述凸轮部(6d)具有位于沿活塞(6)的轴线L2方向的中央部、向上方突出的顶部(6e)、使其两侧呈对称下降后成平坦状的凸轮面。
6．根据权利要求4所述装置，其特征在于所述两突出部为其外径分别比所述螺旋弹簧的内径稍大。
7．根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述两突出部分别为其直径从基部向顶端部逐渐变大的倒圆锥状的两突出部(34c、38d)。
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