CN104943733A - 转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转向装置，包括：齿条轴，该齿条轴在车辆宽度方向上移动以使转向车轮转向；齿条接头，该齿条接头在移动侧处并且设置在齿条轴中并且与齿条轴一体地移动；壳体本体，该壳体本体在固定侧并且不在车辆宽度方向上移动，并且利用从齿条接头到壳体的碰撞控制齿条轴的移动；以及减震部件，该减震部件设置在齿条接头与壳体本体之间以吸收从齿条接头到壳体本体的冲击，其中，减震部件在车辆宽度方向上包括低弹簧刚度部和高弹簧刚度部，该高弹簧刚度部具有比低弹簧刚度部的弹簧刚度高的弹簧刚度。

Description

转向装置
技术领域
本发明涉及一种转向装置。
背景技术
在齿条齿轮转向装置中，提出一种将弹性体夹置于齿条接头与壳体之间，并且弹性体弹性变形以吸收固定到齿条轴(转向轴)的齿条接头(第一限位器)与容纳齿条轴的壳体(第二限位器)之间的冲击，的技术(参见专利文献1(JP-UM-A-6-69061))。
发明内容
然而，在弹性体弹性变形并且到达标准转向极限的情况下，当因为例如转向车轮卡在车辙中或在路沿上行使，冲击(负荷)进一步从转向车轮输入到转向轴时，冲击可能直接输入到齿条齿和齿轮齿。
鉴于以上情况，本发明的目的是提供一种能够良好地吸收冲击的转向装置。
根据本发明的实施例，提供了一种转向装置，包括：转向轴，该转向轴在车辆宽度方向上移动以用于使车轮转向；第一限位器，该第一限位器处于移动侧并且设置在所述转向轴中，并且与所述转向轴一体地移动；第二限位器，该第二限位器处于固定侧并且不在所述车辆宽度方向上移动，并且利用从所述第一限位器至所述第二限位器的碰撞来控制所述转向轴的移动；以及减震部件，该减震部件设置在所述第一限位器与所述第二限位器之间以吸收从所述第一限位器到所述第二限位器的冲击，其中，所述减震部件包括在所述车辆宽度方向上的低弹簧刚度部和高弹簧刚度部，所述高弹簧刚度部具有比所述低弹簧刚度部高的弹簧刚度。
此处，弹簧刚度是用于在车辆宽度方向(第一限位器与第二限位器的碰撞方向)上将减震部件(弹性体)压缩单位长度(1mm，1cm等)所需的力。因此，用于将低弹簧刚度部压缩单位长度所需的力小于将高弹簧刚度部压缩单位长度所需的力。因此，低弹簧刚度部和高弹簧刚度部大致以该顺序压缩。
根据该结构，例如，在转向轴通过驾驶员执行转向操作而移动并且减震部件夹在车辆宽度方向上的第一限位器与第二限位器之间的情况下，当输入到减震部件的冲击(负荷)小时，低弹簧刚度部首先变形。然后，低弹簧刚度部吸收并且衰减冲击。
当因为例如在低弹簧刚度部变形的情况下转向车轮被车辙卡住和其它原因，更大的冲击从转向车轮输入到转向轴时，除了低弹簧刚度部之外，高弹簧刚度部变形。然后，高弹簧刚度部吸收并且衰减冲击。
如上所述，低弹簧刚度部和高弹簧刚度部变形，从而吸收并且衰减小的和大的冲击。另外，大的冲击不直接作用于齿条齿等，并且齿表面不扭曲。
转向装置可以具有这样的结构，其中，所述低弹簧刚度部和所述高弹簧刚度部由同样的材料制成，并且所述低弹簧刚度部的承受从所述第一限位器至所述第二限位器的冲击的第一受压面积小于所述高弹簧刚度部的承受所述冲击的第二受压面积。
根据该结构，能够通过改变承受限位器的冲击的受压面积来形成低弹簧刚度部和高弹簧刚度部。
转向装置可以具有这样的结构，其中，所述低弹簧刚度部由具有低弹性的低弹性材料制成，并且所述高弹簧刚度部由具有比所述低弹性材料更高弹性的高弹性材料制成。
根据该结构，能够利用低弹性材料制成低弹簧刚度部，并且能够利用高弹性材料制成高弹簧刚度部。
根据本发明，能够提供良好地吸收冲击的转向装置。
附图说明
图1是示出根据实施例的转向装置的结构图。
图2是根据该实施例的转向装置的相关部分的放大图，示出空载状态(减震部件未压缩状态)。
图3是示出根据该实施例的减震部件的透视图。
图4是根据该实施例的转向装置的相关部分的放大图，示出关于低弹簧刚度部的碰撞状态。
图5是根据该实施例的转向装置的相关部分的放大图，示出低弹簧刚度部压缩后关于高弹簧刚度部的碰撞状态。
图6是根据该实施例的转向装置的相关部分的放大图，示出低弹簧刚度部和高弹簧刚度部的压缩状态。
图7是示出根据该实施例的转向装置的操作和效果的图。
图8是根据修改实例的转向装置的相关部分的放大图，示出空载状态(减震部件未压缩状态)。
图9是根据修改实例的减震部件的透视图。
具体实施方式
将通过参考附图1至7说明本发明的实施例。
在以下说明中，轴向表示圆棒状的齿条轴15(转向轴)的轴向，并且径向表示齿条轴15的径向。轴向与车辆宽度方向是同样的方向。车辆宽度方向的外侧表示在车辆宽度方向上(左右方向)靠近车辆外侧的侧部，并且车辆宽度方向的内侧表示在车辆宽度方向上靠近车辆中央的侧部。
<转向装置的结构>
转向装置1是作为齿轮辅助式装置的齿条齿轮式电机驱动动力转向装置，其中由电动马达产生的辅助力输入到齿轮轴14。然而，还能够应用柱助力式装置和齿条辅助式装置。还能够优选地应用由液压马达产生辅助力的液压动力转向装置。
转向装置1包括：方向盘11，驾驶员操作该方向盘11；转向轴12，该转向轴12与方向盘11一体地旋转；扭杆13，该扭杆13连接到转向轴12的下端；齿轮轴14，该齿轮轴14连接到扭杆13的下端；以及齿条轴(转向轴)15，该齿条轴15在车辆宽度方向上延伸。齿轮轴14的齿轮齿14a与齿条轴15的齿条齿15a啮合。于是，当齿轮轴14旋转时，齿条轴15在车辆宽度方向上移动。
蜗轮16同轴地固定到齿轮轴14。然后，根据在扭杆13中产生的扭矩，辅助力从电动马达(未示出)输入至蜗轮16(齿轮轴14)。
转向装置1包括：齿条接头20(第一限位器)，该齿条接头20固定至齿条轴15的各端；拉杆32，该拉杆32连接在齿条接头20与转向车轮31之间；管状壳体40，该管状壳体40容纳齿条轴15；以及减震部件50，该减震部件50固定至壳体40。当齿条轴15在车辆宽度方向上移动时，转向车轮31转向。
(齿条轴)
齿条轴15是在车辆宽度方向上移动以用于使转向车轮31绕轴线O1转向的圆棒部。齿条轴15容纳在壳体40中以穿过衬套(未显示)自由滑动。
(齿条接头)
齿条接头20是分别固定至齿条轴15的两端部的限位部件。通过例如与齿条轴15螺合来固定齿条接头20。
如图2所示，每个齿条接头20包括：齿条接头本体21，该齿条接头本体21的底部为筒状，其在车辆宽度方向上的内侧是封闭的；以及环状限位部22，该环状限位部22在齿条接头本体21在车辆宽度方向上的内侧形成有大的直径。
齿条接头本体21的内表面是球面，并且齿条接头本体21容纳拉杆32的球头32a以自由摆动。即，齿条接头本体21与拉杆32形成球形接头。
限位部件22与稍后描述的减震部件50碰撞，从而控制在车辆宽度方向上向齿条轴15的内侧移动并且规定转向限度。与减震部件50碰撞的碰撞表面形成在限位部件22在车辆宽度方向上的内侧中。
(壳体)
壳体40是在车辆宽度方向上延伸的、其内部容纳齿条轴15的管状体。壳体40通过未示出的螺栓等固定到车身。
壳体40包括：壳体本体41(第二限位器)，该壳体本体41是厚管状体；以及齿条接头容纳部42，该齿条接头容纳部是从壳体本体41的每个端部朝着车辆宽度方向上的外侧延伸的薄管状体。即，齿条接头容纳部42的内径大于壳体本体41的内径。齿条接头20容纳在齿条接头容纳部42的内部。
装接有减震部件50的环形收容槽43形成在壳体本体41在车辆宽度方向上的外侧。即，壳体41用作不在车辆宽度方向上移动的固定侧限位器并且利用从齿条接头20到壳体41的碰撞控制齿条轴15的移动。容纳槽43的深度约为稍后描述的减震部件50的厚度(轴向长度)的1/3。
容纳槽43在径向上的外侧的槽侧表面的直径稍稍增加以形成空隙部44。因此，当减震部件50变形时，减震部件50的一部分进入到空隙44，以从而助于减震部件50在轴向上的压缩。
(减震部件)
减震部件50设置在齿条接头20与壳体本体41之间，该减震部件50是利用齿条接头20的碰撞控制齿条轴15的移动并且吸收从齿条接头20到壳体本体41的冲击的部件。减震部件50是由一种弹性材料(橡胶等)一体形成并且具有环形形状的部件(见图3)。
减震部件50在车辆宽度方向上从内侧朝向外侧(齿条接头20侧)包括：基部51，该基部51具有大约整体厚度的1/2的厚度；高弹簧刚度部52；和低弹簧刚度部53。即，减震部件50具有在车辆宽度方向(齿条接头20的碰撞方向)上连续的高弹簧刚度部52和低弹簧刚度部53。
(减震部件—基部)
基部51具有极厚的环形(见图3)，该基部51利用粘合剂等固定至容纳槽43。基部51在车辆宽度方向上大约1/2的内侧部分容纳在容纳槽43中，并且基部51在车辆宽度方向上大约1/2的外侧部分从容纳槽43朝着车辆宽度方向上的外侧突出。
(减震部件—高弹簧刚度部)
高弹簧刚度部52具有形成在基部51在车辆宽度方向上的外侧的薄壁环形形状(见图3)。此处，高弹簧刚度部51与限位部件22之间的接触面积，即，高弹簧刚度部52承受齿条接头20的冲击的受压面积由第二受压面积S52表示。
具有半圆形截面的第一槽54形成在高弹簧刚度部52在车辆宽度方向上的外侧表面，即，沿径向在低弹簧刚度部53的内侧，并且具有半圆形截面形状的第二槽55沿径向形成在低弹簧刚度部53的外侧。第一槽54和第二槽55是用于使得受压并且变形的低弹簧刚度部53能够退避的空间。
(减震部件—低弹簧刚度部)
低弹簧刚度部53是在径向上从高弹簧刚度部52的中部朝着齿条接头20突出的窄宽度的环状部。即，低弹簧刚度部53在径向上的宽度小于高弹簧刚度部52在径向上的宽度。此处，低弹簧刚度部53与限位部件22之间的接触面积，即，低弹簧刚度部53的承受齿条接头20的冲击的受压面积由第一受压面积S53表示。
(受压面积的大小)
低弹簧刚度部53的第一受压面积S53小于高弹簧刚度部52的第二受压面积S52(S53<S52)。因此，虽然高弹簧刚度部52由与上述材料相同的材料制成，但是低弹簧刚度部53的弹簧刚度小于高弹簧刚度部52的弹簧刚度。
因此，低弹簧刚度部53构造成优先于高弹簧刚度部52而被压缩并且变形。因此，一般地，当冲击负荷小时，低弹簧刚度部53变形，并且当冲击负荷大时，低弹簧刚度部53和高弹簧刚度部52变形。
<转向装置的操作和效果>
(碰撞负荷：标准)
当操作方向盘11时，齿条轴15移动。然后，在齿条接头20与低弹簧刚度部53碰撞之后(见图4)，低弹簧刚度部53压缩并变形。由于低弹簧刚度部53以该方式变形，从齿条接头20输入到减震部件50的冲击(碰撞负荷)被吸收并且衰减(见图7)。然后，当减震部件50的挤压量(低弹簧刚度部53的变形量)增加时，低弹簧刚度部53几乎到达压缩极限，并且齿条接头20与高弹簧刚度部52碰撞，该装置到达标准状态下的转向极限(见图5)。
(碰撞负荷：大)
在装置到达上述的转向极限的情况下，当由于例如转向车轮31被车辙卡住，而朝着车辆宽度方向内侧的力输入到齿条接头20时，从齿条接头20输入到减震部件50的冲击(负荷)增加。在这样的情况下，除了低弹簧刚度部53被压缩并且变形之外，高弹簧刚度部52也被压缩并且变形(见图6)。由于高弹簧刚度部52如上所述地变形，冲击被吸收并且被衰减(见图7)。
(总结)
由于减震部件50如上所述地变形，能够吸收从齿条接头20输入的大的和小的碰撞负荷。因此，碰撞负荷不会在未被吸收的情况下作用于齿条齿15a和齿轮齿14a。因此，防止了齿条齿15a和齿轮齿14a的齿表面的损坏等。
<修改实例>
虽然以上已经描述了本发明的实施例，但是本发明不限于此，并且能够进行如下修改。
能够应用包括如图8所示的减震部件60的结构。减震部件60包括分别形成的高弹簧刚度部件61和低弹簧刚度部件62。低弹簧刚度部件62由具有低弹性的低弹性材料(诸如橡胶)制成。高弹簧刚度部件61由具有比低弹性材料更高弹性的高弹性材料(诸如树脂)制成。
高弹簧刚度部件61包括基部63和形成在基部63在车辆宽度方向上的外侧的高弹簧刚度部64。在高弹簧刚度部64在车辆宽度方向上的外表面上形成了槽65，低弹簧刚度部件62插入到该槽内。低弹簧刚度部件62的第一受压面积S62小于高弹簧刚度部64的第二受压面积S64。
能够应用包括图9所示的减震部件70的结构。减震部件70是由一种弹性材料(橡胶等)一体地形成的环状的部件。减震部件70包括基部51、多个低弹簧刚度部71和高弹簧刚度部72。
低弹簧刚度部71是具有从基部51朝着齿条接头20突出的截锥状的突起。多个低弹簧刚度部71以等间隔布置在周向方向上。还能够优选地应用多排低弹簧刚度部71布置在径向上的结构。
高弹簧刚度部72是从基部51朝着齿条接头20突出的部分，该高弹簧刚度部72形成为包围具有截锥状的低弹簧刚度部71。在高弹簧刚度部72中，绕着各个低弹簧刚度部71形成了环形槽73。槽73是用于使得即将压缩并且变形的低弹簧刚度部71能够进入的空间。
多个低弹簧刚度部71比高弹簧刚度部62更多地突出到齿条接头20侧。因此，在齿条接头20与低弹簧刚度部72碰撞以使低弹簧刚度部71压缩并变形之后，齿条接头20与高弹簧刚度部72碰撞。
多个低弹簧刚度部71的每个的第一受压面积S71均小于高弹簧刚度部72的第二受压面积S72(S71<S72)。因此，低弹簧刚度部71与高弹簧刚度部72由如上所述的相同材料制成，然而，低弹簧刚度部71的弹簧刚度小于高弹簧刚度部72的弹簧刚度。
虽然在以上实施例中已经作为实例而例证了齿条齿轮式转向装置1的结构，但是能够应用作为另一类型的滚珠螺母式装置。当转向装置1是滚珠螺母式装置时，在车辆宽度方向上移动的用于转向车轮的转向轴由在车辆宽度方向上延伸的转向轴形成。
虽然在以上实施例中已经作为实例而例证其中转向轴12与齿轮轴14通过扭杆13而机械连接的转向装置1的结构，但是还能够应用线控转向式转向装置，其中诸如方向盘11这样的输入设备不机械地连接到转向轴。
虽然在以上实施例中已经作为实例而例证了其中齿条接头20(限位器)固定至齿条轴15的端部的结构，但是除上述结构外还能够应用例如其中限位器固定到齿条轴在轴向上的中央部的结构。
虽然在以上实施例中已经作为实例而例证了其中减震部件50固定至壳体40的结构，但除上述结构外还能够应用例如其中减震部件50固定至齿条接头20的结构。

Claims (3)

1.一种转向装置，包括：
转向轴，该转向轴在车辆宽度方向上移动以用于使车轮转向；
第一限位器，该第一限位器处于移动侧，并且设置在所述转向轴中，并与所述转向轴一体地移动；
第二限位器，该第二限位器处于固定侧，并且不在所述车辆宽度方向上移动，并且利用从所述第一限位器到所述第二限位器的碰撞来控制所述转向轴的移动；以及
减震部件，该减震部件设置在所述第一限位器与所述第二限位器之间以吸收从所述第一限位器到所述第二限位器的冲击，
其中，所述减震部件包括在所述车辆宽度方向上的低弹簧刚度部和高弹簧刚度部，相比所述低弹簧刚度部，所述高弹簧刚度部具有更高的弹簧刚度。
2.根据权利要求1所述的转向装置，
其中，所述低弹簧刚度部和所述高弹簧刚度部由相同的材料制成，并且
所述低弹簧刚度部的承受从所述第一限位器到所述第二限位器的冲击的第一受压面积小于所述高弹簧刚度部的承受所述冲击的第二受压面积。
3.根据权利要求1所述的转向装置，
其中，所述低弹簧刚度部由具有低弹性的低弹性材料制成；并且
所述高弹簧刚度部由高弹性材料制成，相比所述低弹性材料，所述高弹性材料具有更高的弹性。
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