CN104828130A - 齿条引导机构 - Google Patents
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Abstract
一种齿条引导机构包括:齿条引导件,该齿条引导件将齿条轴压在齿轮轴上;壳体,该壳体可移动地容纳齿条引导件;弹性构件,该弹性构件朝着齿条轴偏压齿条引导件;以及气室形成构件,该气室形成构件在齿条引导件的移动方向上与弹性构件平行设置,并且该气室形成构件在其中具有气室,并且能在移动方向上收缩,其中,当齿条引导件抵着弹性构件移动时,齿条引导件在压缩气室中的气体的同时压缩气室形成构件。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿条引导机构。
背景技术
安装在车辆上的齿条齿轮转向设备包括齿轮轴和齿条轴,并且齿轮轴的齿轮齿与齿条轴的齿条齿啮合。通过方向盘的操作使齿轮轴旋转。齿条轴在车辆的横向方向上线性移动,并经由横拉杆操纵连接至齿条轴的每个轮胎车轮。
在此,存在的问题是,当齿轮轴旋转时,在齿轮齿与齿条齿之间出现分离反作用力,从而引起齿轮齿与齿条齿彼此的分离,并引起齿隙的出现。即使当由于崎岖不平的道路而对齿条轴施加从轮胎车轮输入的所谓反力的力时,在齿轮齿与齿条齿之间也会出现分离反作用力,从而引起齿轮齿与齿条齿彼此的分离,并引起齿隙的出现。
公开了以下的技术(参考JP-A-2012-245811)。齿轮引导件设置成与齿轮齿相对,并将齿条轴插入齿条引导件与齿轮齿之间。压缩螺旋弹簧经由齿条引导件朝着齿轮轴偏压齿条轴。因此,对齿轮齿与齿条齿之间的啮合部分施加预载,并且防止齿隙的出现。
然而,在实践中,例如,当车辆在糟糕的道路上行驶时,过度的负载从轮胎车轮输入至齿条轴。因此,齿条齿与齿轮齿可能彼此分离,并且齿条齿与齿轮齿可能彼此碰撞,以当返回至它们的初始位置时引起异常噪声的出现(齿条敲击噪声)。
在防止齿轮齿与齿条齿彼此分离的方法中,提出了将从压缩螺旋弹簧输入至齿条引导件的负载设定得大,从而使初始预载增大。然而,存在的问题是,转向感觉恶化。也就是说,存在的问题是,齿轮齿与齿条齿之间的摩擦力由于增大的预载而增大,并且当车辆以低速行驶时,方向盘的返回延迟。
发明内容
本发明的目的是提供一种初始预载减小、并且齿轮齿与齿条齿彼此不太可能分离的齿条引导机构。
根据本发明的一方面的齿条引导机构包括:齿条引导件,该齿条引导件将齿条轴压在齿轮轴上;壳体,该壳体可移动地容纳齿条引导件;弹性构件,该弹性构件朝着齿条轴偏压齿条引导件;以及气室形成构件,该气室形成构件在齿条引导件的移动方向上与弹性构件平行设置,并且该气室形成构件在其中具有气室,并且能在移动方向上收缩。当齿条引导件抵着弹性构件移动时,齿条引导件在压缩气室中的气体的同时压缩气室形成构件。
在该构造中,当齿条引导件抵着弹性构件移动时,齿条引导件在压缩气室中的气体的同时压缩气室形成构件。同时,齿条引导件在使弹性构件承受弹性变形的同时在移动方向上压缩弹性构件。
在此,随着齿条引导件的位移在移动方向上增大,气室形成构件的气弹簧率(气弹簧系数)以二次函数增大。换句话说,随着齿条引导件的位移增大,朝着齿轮轴偏压齿条引导件的气室形成构件的偏压力以二次函数增大。也就是说,在齿条引导件的位移为0的初始状态下,朝着齿轮轴偏压齿条引导件的气室形成构件的偏压力减小至最小。
在齿条引导件的位移为0的初始状态下,从齿条引导件输入至齿条轴的初始预载减小。因此,当车辆以低速行驶时,转向感觉不会恶化。
相比之下,当齿条引导件移动以便移位时,气室中的气体被压缩,并且朝着齿轮轴偏压齿条引导件的偏压力以二次函数增大。因此,齿轮齿与齿条齿彼此不太可能分离。
在齿条引导机构中,在气室形成构件中可以形成连通孔,以便使气室与外部连通。在初始状态下,气室形成构件在移动方向上可比弹性构件短,并且可处于未压缩状态。当齿条引导件抵着弹性构件移动时,连通孔可封闭。
在齿条引导机构中,气室形成构件可以是波纹管。
在齿条引导机构中,弹性构件可以是压缩螺旋弹簧。气室形成构件可同轴设置在压缩螺旋弹簧内。
根据本发明的该方面,能够提供初始预载减小、并且齿轮齿与齿条齿彼此不太可能分离的齿条引导机构。
附图说明
图1是根据实施例的转向设备的构造图。
图2是根据实施例的齿条引导体的截面视图,并图示其中负载未从齿条轴输入至齿条引导件的初始状态。
图3是根据实施例的齿条引导体的截面视图,并图示其中负载从齿条轴输入至齿条引导件、并且齿条引导件滑动并与波纹管接触的状态。
图4是根据实施例的齿条引导体的截面视图,并图示其中负载从齿条轴输入至齿条引导件、并且齿条引导件滑动并压缩波纹管的状态。
图5是根据实施例的齿条引导体的截面视图,并图示其中负载从齿条轴输入至齿条引导件、并且齿条引导件滑动并压缩波纹管的状态。
图6是图示齿条引导件的位置、压缩螺旋弹簧的弹簧系数(弹簧率)和空气弹簧率之间的关系的图表。
具体实施方式
将参考图1至6描述本发明的实施例。
转向设备的构造
转向设备100为齿条齿轮电动助力转向设备,并且是其中由电动机产生的助力输入至齿轮轴104的齿轮助力型。转向设备100可以是转向柱助力型或齿条助力型的。转向设备100可以是其中助力由液压马达产生的液压助力转向设备。
转向设备100包括:方向盘101,该方向盘101由驾驶员操作;转向轴(转向柱)102,该转向轴(转向柱)102与方向盘101一体地旋转;扭力杆103,该扭力杆103连接至转向轴102的下端;齿轮轴104,该齿轮轴104连接至扭力杆103的下端;和齿条轴105,该齿条轴105在车辆的横向方向(左右方向)上延伸。
齿轮轴104的齿轮齿104a与齿条轴105的齿条齿105a啮合。当齿轮轴104旋转时,齿条轴105在车辆的横向方向上移动,并经由相应的横拉杆106使连接至齿条轴105的转轮(轮胎车轮)107转动。齿条轴105经由套管等被容纳在圆柱壳体108中。
蜗轮(未图示)同轴地固定至齿轮轴104。助力基于在扭力杆103中出现的扭转力矩从电动机(未图示)输入至蜗轮(齿轮轴104)。
齿条引导机构的构造
如图2所图示地,转向设备100包括齿条引导机构1,该齿条引导机构1在车辆的横向方向上引导齿条轴105,并将齿条轴105压在齿轮轴104上。齿条引导机构1包括:齿条引导件10;壳体20;盖帽30;压缩螺旋弹簧(弹性构件)40;和波纹管(气室形成构件)50。
为了清楚说明,在齿条引导件10的滑动方向(移动方向)上,齿轮轴104所位于的方向被定义为前侧,并且与齿轮轴104相对的方向被定义为后侧。齿条齿105a形成在齿条轴105的前侧上,并且齿条轴105在其后侧上具有圆形外周表面。
齿条引导件
齿条引导件10为金属部件,该金属部件与齿条轴105的后侧滑动接触,以便在车辆的横向方向上引导齿条轴105,并且该金属部件将齿条轴105压在齿轮轴104上。齿条引导件10具有柱形的外部形状。齿条引导件10包括在其前侧上形成的半球形滑动接触表面11,并且滑动接触表面11与在左右方向上延伸的齿条轴105的后表面滑动接触。在滑动接触表面11上形成有树脂层12,以便减小与齿条轴105的摩擦力。
两个沟槽13形成在齿条引导件10的外周表面中,以便在周向方向上延伸。在每个沟槽13中都安装有O形圈14,并且该O形圈14密封齿条引导件10与壳体20之间的间隙。
壳体
壳体20具有圆柱形,并包括将齿条轴105、齿条引导件10、盖帽30、压缩螺旋弹簧40和波纹管50容纳在其中的容纳室21。也就是说,齿条引导件10被容纳在壳体20中,以便在纵向方向(滑动方向)上可滑动。容纳室21的前侧朝着齿轮轴104开口,并且容纳室21的后侧朝着外侧开口。
在壳体20的内周表面22的后侧上形成有内螺纹23。盖帽30被拧到内螺纹23上。
盖帽
盖帽30封闭容纳室21的后开口,并且通过盖帽30的保持防止压缩螺旋弹簧40和波纹管50从壳体20掉出。盖帽30包括:有底的圆筒状盖帽主体31,该有底的圆筒状盖帽主体31的后侧是封闭的;和螺纹部分32,该螺纹部分在盖帽主体31的后侧上形成。盖帽主体31和螺纹部分32可以是单独的构件。
沟槽33形成在盖帽主体31的外周表面中,以便在周向方向上延伸。在沟槽33中安装有O形圈34,并且该O形圈34密封盖帽主体31与壳体20之间的间隙。
在螺纹部分32的外周表面上形成有外螺纹35,并且外螺纹35被拧到内螺纹23上。在螺纹部分32的后端表面中形成有内六角插口36,并且六角扳手插入到该内六角插口中。当螺纹部分32旋转时,相对于壳体20调整盖帽30的轴向位置(纵向位置),并调整压缩螺旋弹簧40的初始弹簧长度和初始偏压力。
压缩螺旋弹簧
压缩螺旋弹簧40是弹性构件,该弹性构件安装在齿条引导件10与盖帽30之间,并且朝着齿条轴105和齿轮轴104偏压齿条引导件10。即使在初始状态下,压缩螺旋弹簧40也以压缩方式设置在齿条引导件10与盖帽30之间,以便朝着齿轮轴104偏压齿条引导件10(参考图2)。即使当弹簧长度改变时,压缩螺旋弹簧40也具有恒定的弹簧率(弹簧系数)(参考图6)。
波纹管
波纹管50由树脂或橡胶制成,并且是在齿条引导件10的滑动方向上与压缩螺旋弹簧40平行设置并且能在滑动方向上收缩的波纹管(参考图2至5)。波纹管50同轴地设置在压缩螺旋弹簧40内。当波纹管50缩回时,波纹管50可靠地折叠在压缩螺旋弹簧40内,并且波纹管50的外径被设定成不与压缩螺旋弹簧40干涉。在该构造中,波纹管50同轴设置在压缩螺旋弹簧40内侧,并从而能够减小齿条引导机构1的尺寸。
波纹管50在其中具有气室51,并且在初始状态下,气室51经由在气室51的前侧上的连通孔52与外侧连通。也就是说,在初始状态下,波纹管50在纵向方向(滑动方向)上比压缩螺旋弹簧40短,并且波纹管50处于未压缩状态。
在该构造中,在初始状态下,波纹管50在移动方向上比压缩螺旋弹簧40短,并处于未压缩状态,并从而由波纹管50对齿条引导件10施加偏压力。也就是说,能够在不使波纹管缩回的情况下容易地装配齿条引导机构1。
当齿条引导件10抵着压缩螺旋弹簧40移动时,连通孔52封闭。因此,气室51中的气体被压缩,并且要朝着齿轮轴104偏压齿条引导件10的偏压力以二次函数增大。
当齿条引导件10抵着压缩螺旋弹簧40向后滑动时,使齿条引导件10与连通孔52接触。因此,连通孔52封闭(参考图3),并且齿条引导件10在压缩气室51中的空气的同时压缩波纹管50(参考图4至5)。
齿条引导机构的操作效果
将描述齿条引导机构1的操作效果。
如图2所图示地,在初始状态下,波纹管50不与齿条引导件10接触,并且仅压缩螺旋弹簧40朝着齿轮轴104偏压齿条引导件10和齿条轴105。也就是说,输入至齿条引导件10的初始预载(设定负载)小,并且齿条轴105与齿轮轴104之间的摩擦力小。因此,当车辆以低速行驶时,方向盘的返回令人满意,并且获得优选的转向感觉。
当齿条轴105与齿轮轴104彼此分离时,齿条引导件10克服压缩螺旋弹簧40的弹簧力(偏压力)向后滑动。使齿条引导件10的后表面与波纹管50接触,封闭连通孔52,并且密封气室51(参考图3)。
当齿条引导件10进一步向后移动时,齿条引导件10在压缩密封在气室51中的空气的同时压缩压缩螺旋弹簧40和波纹管50(参考图4和5)。在该情况下,具有密封在气室51中的空气的波纹管50用作空气弹簧(气弹簧),并且如图6所图示地,空气弹簧率以二次函数增大。
空气弹簧率如上所述以二次函数增大(参考图6)。因此,在实践中,在齿条引导件10与波纹管50接触之后,齿条引导件10不太可能向后滑动。也就是说,在齿条引导件10与波纹管50接触之后,齿轮齿104a与齿条齿105a彼此不太可能分离。结果,不太可能出现齿隙,并且不太可能出现齿条敲击噪声。
修改例1
以上描述了本发明的实施例,但本发明不局限于该实施例。例如,可对本发明作出以下修改。
前述实施例示出了将通过以螺旋形状缠绕线材而获得的压缩螺旋弹簧用作弹性构件的构造。然而,在其他示例中,可将橡胶制成的圆柱体用作弹性构件。可将盘簧用作弹性构件。
修改例2
前述实施例示出了将波纹管50用作气室形成构件的构造。然而,气室形成构件可由具有不同直径的多个圆筒体形成,该多个圆筒体同轴设置,并且能延伸和收缩。气室形成构件可以是形成有连通孔和气室的橡胶制成的筒体或橡胶制成的圆筒体。
修改例3
前述实施例示出了波纹管50同轴设置在压缩螺旋弹簧40内侧的构造。然而,在另一示例中,波纹管50可同轴设置在压缩螺旋弹簧40外侧。例如,三个波纹管50可在径向方向上设置在压缩螺旋弹簧40外侧,以便在周向方向上以均匀的间隔安置。
修改例4
前述实施例示出了波纹管50在初始状态下与齿条引导件10分离的构造。然而,在另一示例中,处于未压缩状态的波纹管50可与齿条引导件10接触。
Claims (4)
1.一种齿条引导机构,包括:
齿条引导件,该齿条引导件将齿条轴压在齿轮轴上;
壳体,该壳体可移动地容纳所述齿条引导件;
弹性构件,该弹性构件朝着所述齿条轴偏压所述齿条引导件;以及
气室形成构件,该气室形成构件在所述齿条引导件的移动方向上与所述弹性构件平行设置,并且该气室形成构件中具有气室,并且该气室形成构件能在所述移动方向上收缩,
其中,当所述齿条引导件抵着所述弹性构件移动时,所述齿条引导件在压缩所述气室中的气体的同时压缩所述气室形成构件。
2.根据权利要求1所述的齿条引导机构,
其中,在所述气室形成构件中形成有连通孔,以便使所述气室与外部连通,
其中,在初始状态下,所述气室形成构件在所述移动方向上比所述弹性构件短,并且处于未压缩状态,并且
其中,当所述齿条引导件抵着所述弹性构件移动时,所述连通孔封闭。
3.根据权利要求1或2所述的齿条引导机构,
其中,所述气室形成构件是波纹管。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的齿条引导机构,
其中,所述弹性构件是压缩螺旋弹簧,并且
其中,所述气室形成构件同轴地设置在所述压缩螺旋弹簧内侧。
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PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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