CN105365880A - 一种齿轮齿条转向器 - Google Patents

Abstract

为克服现有技术中的齿轮齿条转向器在使用过程中易出现异响的问题，本发明提供了一种齿轮齿条转向器，包括壳体、齿条、齿轮轴和定位环；定位环固定于壳体内；定位环内部具有定位孔；齿条设置于壳体内并同时穿设于定位环内；齿条与定位孔过渡配合，以使齿条可沿所述壳体轴向相对定位环运动，并且定位环在齿条的周向固定所述齿条；齿轮轴可转动的设置于所述壳体上，并且齿轮轴的轴向相对于壳体的轴向倾斜；齿轮轴与齿条啮合，齿轮轴的转动带动齿条沿壳体的轴向运动。本发明提供的齿轮齿条转向器可有效降低齿轮轴转动时，齿轮轴与齿条的齿条齿之间发出的金属撞击声，利于提高整车品质。

Description

一种齿轮齿条转向器

技术领域

本发明涉及一种齿轮齿条转向器。

背景技术

汽车在正常行驶中，左转弯、右转弯和直线行驶是三种基本运动动作。为保证汽车平稳行驶，汽车转向轮之间有一套机构来完成汽车行驶，这套灵活改变汽车行驶方向的机构称为汽车的转向系统，这套机构通过各种刚性连接到汽车驾驶室方向盘，直接由驾驶员控制。

转向器是汽车转向系统中的重要组成部分，而齿轮齿条转向器是汽车转向系统中应用较为普遍的一种机械式转向器，其结构的设计形式对整车转向系统的摩擦感、中心感以及回正性能都有直接的影响，进而也对整车的品质感及驾驶乐趣有着直接的影响。

目前，机械式齿轮齿条转向器在使用过程中，易出现异响，影响整车品质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的齿轮齿条转向器在使用过程中易出现异响的问题，提供一种齿轮齿条转向器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种齿轮齿条转向器，包括壳体、齿条、齿轮轴和定位环；所述定位环固定于所述壳体内；所述定位环内部具有定位孔；所述齿条设置于所述壳体内并同时穿设于所述定位环内；所述齿条与所述定位孔过渡配合，以使所述齿条可沿所述壳体轴向相对所述定位环运动，并且所述定位环在所述齿条的周向固定所述齿条；所述齿轮轴可转动的设置于所述壳体上，并且所述齿轮轴的轴向相对于所述壳体的轴向倾斜；所述齿轮轴与所述齿条啮合，所述齿轮轴的转动带动所述齿条沿所述壳体的轴向运动。

对于齿轮齿条转向器，因整车空间布置的影响，齿轮齿条式转向器的齿轮轴与齿条的轴线夹角在70°至86°之间。为了保证齿轮齿条传动的平顺性，齿轮轴的齿轮齿具有螺旋角，齿条的齿条齿与齿条轴线也会有倾角。齿条的齿条齿由于倾角的存在，造成作用在齿条齿上的力会产生垂直于齿条轴线的分力，该分力具有使齿条绕自身轴线转动的趋势。在现有结构下，该分力会导致齿轮轴转动时，齿轮轴的齿轮齿与齿条的齿条齿之间发生撞击，产生金属撞击音。

本发明中，通过在壳体内固定定位环。该定位环套设与所述齿条上，并且与齿条过渡连接，使齿条可沿壳体轴向相对该定位环运动，而在齿条的周向上，保持齿条与定位环相互固定。齿轮轴转动过程中，仍会对齿条产生垂直齿条轴向的分力。但由于定位环在齿条周向上将齿条固定，上述分力无法使齿条产生转动，保证了齿轮轴与齿条之间的啮合精度，进而可有效避免由于齿轮轴的齿轮齿与齿条的齿条齿之间发生撞击而产生的撞击音，利于提高整车品质。同时，上述结构简单，所需的零部件少，且无需对齿轮齿条转向器的其余部件的结构进行调整。

进一步的，所述齿条具有横截面呈“V”型的突出部，所述定位孔具有“V”型定位部；所述定位部与所述突出部配合，在所述齿条的周向固定所述齿条。

定位孔呈“V”型的定位部与齿条上横截面呈“V”型的突出部相互配合，更利于将齿条精确定位，使齿轮轴与齿条保持精确的啮合状态，更利于减少撞击音。同时，定位孔呈“V”型的定位部对齿条具有定心作用，更利于提高齿轮轴与齿条的啮合精度。

进一步的，所述齿轮轴与所述齿条上的齿条齿啮合；所述齿条上至少所述齿条齿所在的长度区域内具有所述突出部。

进一步的，所述定位孔为扇形。

进一步的，所述定位环位于所述齿条的齿条齿所在的长度区域内。

由于齿轮轴与齿条相互啮合，当定位环位于所述齿条的齿条齿所在的长度区域内时，固定于壳体上的定位环可对齿条起到良好的支撑作用。通过齿轮轴和定位环的共同作用，可使齿轮轴和定位环更好的啮合，利于减少齿轮轴的齿轮齿与齿条的齿条齿之间发生撞击而产生的撞击音。

进一步的，所述壳体内具有内球头活动腔；所述齿条端部为内球头，所述内球头可沿所述壳体轴线进入所述内球头活动腔内；所述定位环为塑料件，所述定位环固定于所述内球头活动腔沿所述壳体轴向朝内的端部。

齿条端部的内球头在壳体内的内球头活动腔内运动时，在内球头行程的极限位置，内球头易与壳体内的内球头活动腔的端部发生撞击而产生金属撞击声，本发明通过将上述定位环设置于所述内球头活动腔沿所述壳体轴向朝内的端部，并且定位环为塑料件。当内球头运动至极限位置时，内球头会与定位环发生撞击。由于定位环为塑料件，金属的内球头与塑料材质的定位环撞击不会产生明显的撞击声，从而利于提高整车的品质。

进一步的，所述齿条的两个端部分别为第一内球头和第二内球头；所述壳体沿其轴向的两端分别具有第一内球头活动腔和第二内球头活动腔；所述第一内球头可沿所述壳体轴线进入所述第一内球头活动腔内，所述第二内球头可沿所述壳体轴线进入所述第二内球头活动腔内；所述定位环固定于第一内球头活动腔沿所述壳体轴向朝内的端部。

进一步的，所述齿轮齿条转向器还包括衬套；所述衬套设置于所述壳体内，并且所述齿条穿设于所述衬套内。

上述衬套与定位环可作为齿条的两个支撑点，对齿条实现更稳定的支撑。

进一步的，所述衬套设置于所述第二内球头活动腔内。

进一步的，齿轮齿条转向器还包括第一拉杆和第二拉杆；所述第一拉杆与所述第一内球头球铰连接，所述第二拉杆与所述第二内球头球铰连接。

附图说明

图1是本发明优选实施方式提供的齿轮齿条转向器的主视图；

图2是图1中A处局部放大图；

图3是图1中B处局部放大图；

图4是本发明优选实施方式提供的齿轮齿条转向器的剖视图；

图5是图4中C处局部放大图；

图6是本发明优选实施方式提供的齿轮齿条转向器中，齿条和定位环的配合状态第一立体图；

图7是本发明优选实施方式提供的齿轮齿条转向器中，齿条和定位环的配合状态第二立体图；

图8是本发明优选实施方式提供的齿轮齿条转向器中，齿条和定位环的配合状态第三立体图；

图9是本发明优选实施方式提供的齿轮齿条转向器中，齿条和定位环的配合状态主视图；

图10是本发明优选实施方式提供的齿轮齿条转向器中的定位环的立体图；

图11是本发明优选实施方式提供的齿轮齿条转向器中的定位环的主视图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、壳体；11、第一内球头活动腔；12、第二内球头活动腔；

2、齿条；21、齿条齿；22、第一内球头；23、第二内球头；24、突出部；

3、齿轮轴；

4、定位环；41、定位孔；42、定位部；

5、衬套；

6、第一拉杆；

7、第二拉杆。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的齿轮齿条转向器包括壳体、齿条、齿轮轴和定位环；所述定位环固定于所述壳体内；所述定位环内部具有定位孔；所述齿条设置于所述壳体内并同时穿设于所述定位环内；所述齿条与所述定位孔过渡配合，所述齿条可沿所述壳体轴向相对所述定位孔运动，并且所述定位孔在所述齿条的周向固定所述齿条；所述齿轮轴可转动的设置于所述壳体上，并且所述齿轮轴的轴向相对于所述壳体的轴向倾斜；所述齿轮轴与所述齿条啮合，所述齿轮轴的转动带动所述齿条沿所述壳体的轴向运动。

根据本发明，上述壳体为金属材质，用于安装齿条、齿轮轴和定位环等。具体的，壳体内部中空，用于安装齿条。同时，从壳体的中间部分斜向延伸有开口，用于安装齿轮轴。壳体的两端根据齿条的具体结构，可设置为用于容纳内球头的内球头活动腔，具体的，上述壳体两端分别为第一内球头活动腔和第二内球头活动腔。

本发明中，对于壳体没有特殊限制，可采用常规的结构。

上述齿轮轴用于接收转动力矩并产生自转，通过与齿轮轴啮合的齿条将转动力矩转换为直线运动。具体的，上述齿轮轴的结构和安装方式可采用现有的各种，例如，所述齿轮轴可转动的设置于所述壳体上，并且所述齿轮轴的轴向相对于所述壳体的轴向倾斜。

上述齿条上具有齿条齿。齿条沿所述壳体的轴向设置于壳体内。并且齿条的齿条齿与齿轮轴上的齿轮齿啮合，将齿轮轴的转动转换为齿条沿壳体轴向的直线运动。通常，齿条两端部均为内球头结构，本发明中，齿条两端分别为第一内球头和第二内球头。对于上述第一内球头和第二内球头，可分别沿所述壳体轴线进入第一内球头活动腔和第二内球头活动腔内。

根据本发明，壳体内还固定有定位环。具体的，该定位环为闭合环状，定位环内具有定位孔。具体装配时，上述齿条穿设与所述定位环内。

上述定位环用于在齿条的周向上将齿条固定，但是在齿条的轴向上，可保持齿条可相对定位环运动。

由于齿轮轴倾斜设置于所述壳体上，齿条的齿条齿与齿条轴线会形成倾角，造成作用在齿条齿上的力会产生垂直于齿条轴线的分力，该分力具有使齿条绕自身轴线转动的趋势。为避免上述分力造成齿条绕其轴线产生转动而导致齿条的齿条齿与齿轮轴的齿轮齿撞击而产生的撞击声，本发明中，定位环需在齿条周向上将其固定。

具体的，齿条可与所述定位环的定位孔过渡配合，以使所述齿条可沿所述壳体轴向相对所述定位环运动，并且所述定位环在所述齿条的周向固定所述齿条。

可以理解，上述过渡配合目的是保证齿条可沿其轴向相对定位环运动。在齿条周向上，齿条与定位环之间的间隙越小，越利于保证定位环对齿条的固定精度。

根据本发明，实现定位环在齿条周向上将齿条固定的结构可以有多种，例如，齿条与定位孔的配合部位不为圆形即可达到上述目的。为保证定位环可更好的将齿条定位，同时对齿条定心，从而提高齿轮轴与齿条的啮合精度，优选情况下，所述齿条具有横截面呈“V”型的突出部，所述定位孔具有“V”型定位部；所述定位部与所述突出部配合，在所述齿条的周向将所述齿条固定。

上述横截面定义为垂直于齿条轴线的截面。

如前所述，上述定位环为封闭环状，内部的定位孔具有“V”型定位部。本发明中，定位环固定于壳体内。封闭环状的定位环可对穿设于定位孔中的齿条实现有效稳定的定位，由于定位环没有开口，长期使用后也不易出现变形。

同时，上述定位孔的“V”型定位部直接与齿条的“V”型突出部接触配合，实现定位，在定位孔与齿条过渡配合的状态下，在上述定位部和突出部之间无需设置其他部件，一方面利于减少零部件数量，降低成本，且便于装配；另一方面，可有效避免因增加零部件而导致的装配误差间隙增多或增加的零部件出现形变而导致的定位环对齿条定位稳定性的下降，利于提高定位环对齿条的定位稳定性，从而更好的降低金属撞击声。

需要说明的是，上述定位孔的结构并非需要与齿条的横截面完全相同，而只需定位孔用于对齿条进行定位的定位部与齿条的相应部位(突出部)结构相配合，并且定位部与突出部的配合可实现将齿条在其周向上定位即可。对于上述定位孔，具体可以为扇形，例如，齿条的“V”型的突出部位于齿条齿的背向。此时，扇形定位孔的弧形面与齿条齿正对，在该弧形面下方留出有空间共齿条齿穿过。

可以理解的，上述定位环固定于壳体内，而齿条在齿轮轴的转动下，会沿齿条轴线相对于定位环运动。为保证定位环可有效的对齿条进行定位，优选情况下，所述齿条上至少所述齿条齿所在的长度区域内具有所述突出部。

上述定位环可在齿条的各个部位与齿条配合。优选情况下，所述定位环位于所述齿条的齿条齿所在的长度区域内。

由于齿轮轴与齿条相互啮合，当定位环位于所述齿条的齿条齿所在的长度区域内时，固定于壳体上的定位环可对齿条起到良好的支撑作用。通过齿轮轴和定位环的共同作用，可使齿轮轴和定位环更好的啮合，利于减少齿轮轴的齿轮齿与齿条的齿条齿之间发生撞击而产生的撞击音。

上述定位环沿壳体轴向固定于壳体内的任意位置，均可实现上述定位齿条的目的。根据本发明，优选情况下，所述定位环为塑料件，所述定位环固定于所述内球头活动腔沿所述壳体轴向朝内的端部。

具体的，所述定位环固定于第一内球头活动腔沿所述壳体轴向朝内的端部。

齿条端部的第一内球头在壳体内的第一内球头活动腔内运动时，在第一内球头行程的极限位置，第一内球头易与壳体内的第一内球头活动腔的端部发生撞击而产生金属撞击声，本发明通过将上述定位环设置于所述第一内球头活动腔沿所述壳体轴向朝内的端部，并且定位环为塑料件。当第一内球头运动至极限位置时，第一内球头会与定位环发生撞击。由于定位环为塑料件，金属的第一内球头与塑料材质的定位环撞击不会产生明显的撞击声，从而利于提高整车的品质。

由于在上述结构下，定位环同时具有对齿条进行周向定位的作用，若定位环出现变形，将导致定位环对齿条定位稳定性下降。本发明中，由于上述定位环为封闭环状，在上述第一内球头与定位环频繁撞击后，不易出现变形，对提高定位稳定性有利。

在前述结构基础上，根据本发明，所述齿轮齿条转向器还包括衬套；所述衬套设置于所述壳体内，并且所述齿条穿设于所述衬套内。上述衬套与定位环可作为齿条的两个支撑点，对齿条实现更稳定的支撑。

具体的，所述衬套设置于所述第二内球头活动腔内。

如现有的齿轮齿条转向器，本发明提供的齿轮齿条转向器还包括第一拉杆和第二拉杆；所述第一拉杆与所述第一内球头球铰连接，所述第二拉杆与所述第二内球头球铰连接。

下面结合图1-图11对本发明优选实施方式提供的齿轮齿条2转向器的结构进行详细说明。

参见图1-图5，本发明优选实施方式提供的齿轮齿条2转向器包括壳体1、齿轮轴3、齿条2、定位环4、衬套5、第一拉杆6和第二拉杆7。

壳体1轴向两端分别为第一内球头活动腔11和第二内球头活动腔12。

齿轮轴3固定于壳体1上，并且齿轮轴3的轴线与壳体1的轴线倾斜相交。

齿条2沿壳体1轴线穿设于壳体1内部，齿条2上的齿条齿21与齿轮轴3的齿轮齿啮合。齿条2的两端分别为第一内球头22和第二内球头23。第一内球头22可沿所述壳体1轴线进入第一内球头活动腔11。第二内球头23可沿所述壳体1轴线进入第二内球头活动腔12。

详细参见图6-图9，齿条2上靠近第一内球头22的部位具有齿条齿21。在齿条齿21所在的长度区域内，齿条2上与齿条齿21相背的部位为横截面呈“V”型的突出部24。

回到图1-图5，定位环4通过压装的方式，过盈配合于壳体1内第一内球头活动腔11朝内的端部。位于此处的定位环4可有效的避免第一内球头22与第一内球头活动腔11撞击而产生的撞击声。

定位环4的具体结构参见图10和图11，该定位环4为塑料材质，其整体为圆形，定位环4内部具有扇形的定位孔41，扇形定位孔41的下方呈“V”型定位部42。

参见图6-图9，定位环4套设于齿条2上，并位于齿条齿21所在的长度区域内。并同时，定位部42与齿条2的突出部24过渡配合。此时，定位环4可在齿条2周向上将齿条2定位，防止齿轮轴3转动过程中，由于齿条2绕自身轴线转动而导致齿条齿21与齿轮轴3的齿轮齿撞击而产生的撞击声。

回到图1-图5，齿条2两端的第一内球头22和第二内球头23分别于第一拉杆6和第二拉杆7球铰连接。

参见图1、图3和图9，衬套5设置于壳体1内，具体位于壳体1内第二内球头活动腔12朝内的端部，齿条2穿设于衬套5内。衬套5与上述定位环4共同起到支撑点的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮齿条转向器，其特征在于，包括壳体(1)、齿条(2)、齿轮轴(3)和定位环(4)；

所述定位环(4)固定于所述壳体(1)内；所述定位环(4)内部具有定位孔(41)；

所述齿条(2)设置于所述壳体(1)内并同时穿设于所述定位环(4)内；所述齿条(2)与所述定位孔(41)过渡配合，以使所述齿条(2)可沿所述壳体(1)轴向相对所述定位环(4)运动，并且所述定位环(4)在所述齿条(2)的周向固定所述齿条(2)；

所述齿轮轴(3)可转动的设置于所述壳体(1)上，并且所述齿轮轴(3)的轴向相对于所述壳体(1)的轴向倾斜；所述齿轮轴(3)与所述齿条(2)啮合，所述齿轮轴(3)的转动带动所述齿条(2)沿所述壳体(1)的轴向运动。

2.根据权利要求1所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述齿条(2)具有横截面呈“V”型的突出部(24)，所述定位孔(41)具有“V”型定位部(42)；所述定位部(42)与所述突出部(24)配合，在所述齿条(2)的周向固定所述齿条(2)。

3.根据权利要求2所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述齿轮轴(3)与所述齿条(2)上的齿条齿(21)啮合；

所述齿条(2)上至少所述齿条齿(21)所在的长度区域内具有所述突出部(24)。

4.根据权利要求3所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述定位孔(41)为扇形。

5.根据权利要求4所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述定位环(4)位于所述齿条(2)的齿条齿(21)所在的长度区域内。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述壳体(1)内具有内球头活动腔；所述齿条(2)端部为内球头，所述内球头可沿所述壳体(1)轴线进入所述内球头活动腔；

所述定位环(4)为塑料件，所述定位环(4)固定于所述内球头活动腔沿所述壳体(1)轴向朝内的端部。

7.根据权利要求6所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述齿条(2)的两个端部分别为第一内球头(22)和第二内球头(23)；

所述壳体(1)沿其轴向的两端分别具有第一内球头活动腔(11)和第二内球头活动腔(12)；

所述第一内球头(22)可沿所述壳体(1)轴线进入所述第一内球头活动腔(11)内，所述第二内球头(23)可沿所述壳体(1)轴线进入所述第二内球头活动腔(12)内；

所述定位环(4)固定于第一内球头活动腔(11)沿所述壳体(1)轴向朝内的端部。

8.根据权利要求7所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述齿轮齿条转向器还包括衬套(5)；所述衬套(5)设置于所述壳体(1)内，并且所述齿条(2)穿设于所述衬套(5)内。

9.根据权利要求8所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述衬套(5)设置于所述第二内球头活动腔(12)内。

10.根据权利要求9所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述齿轮齿条转向器还包括第一拉杆(6)和第二拉杆(7)；所述第一拉杆(6)与所述第一内球头(22)球铰连接，所述第二拉杆(7)与所述第二内球头(23)球铰连接。