CN105835942B - 转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转向装置。所述转向装置以简单的结构减轻向转向方向盘传递的颤振振动，并能够获得良好的转向感觉。设置于齿条轴支撑机构(20)的齿条轴导块(22)与齿条轴(8)的轴背面部(8b)滑接，该齿条轴导块(22)受到调节弹簧(24)的作用力而向小齿轮(5a)侧按压齿条(8a)。轴背面部(8b)中的从齿条中央(θs＝0)在指定方向盘角θL－θR的范围的轴背面部(8c)以高Δh的高度的方式形成。因此，该部位在通过齿条轴导块(22)时，调节弹簧(24)的弹簧压力变高，因此摩擦力μ变高，可减轻向转向方向盘(4)传递的颤振振动。

Description

转向装置

技术领域

本发明涉及一种使向齿条轴外壳反向输入的颤振振动减轻的转向装置。

背景技术

对于车辆行驶过程中的转向系统，反向输入有包括各种振动的外力，但这样的反向输入借由构成转向装置的齿条轴以及转向齿轮箱被传递至转向轴，对于转向轴产生所谓的转向振动。

作为该转向振动的代表是颤振振动。颤振振动由轮胎的不平衡而引起，是向转向方向盘周向一点一点施加的微小振动，在高速行驶时显得很明显。

作为减轻颤振振动的技术，已知有通过向小齿轮轴的旋转或向转向齿轮箱内的齿条轴的向轴向的滑动赋予大的摩擦力，从而使颤振振动难以向转向轴侧传递的技术。然而，当转向齿轮箱内的摩擦力变大时，转向方向盘难以恢复原位，因此要求必须针对每种车辆进行调整这样的繁杂的工作。

作为对策，考虑了通过电力转向装置进行转向方向盘的恢复的控制，但有可能导致通常的操作感觉变差。

另一方面，例如在专利文献1(日本特开2005-219539号公报)中，公开了一种在高速行驶过程中，在检测到由颤振振动引起的频率的情况下，通过将取消该振动的辅助信号加算入驱动电力转向的电动机指示电流，将电力转向向使颤振振动抵消的方向驱动，从而使颤振振动减轻的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-219539号公报

发明内容

技术问题

然而，在上述的文献公开的技术中，虽然通过使电力转向装置向反向相位共振而使颤振振动衰减，但该取消控制是在检测到由颤振振动引起的频率以后执行的，因此容易产生控制延迟，在有效率地减轻颤振振动方面存在局限性。进一步地，由于无法适用于油压式动力转向装置，所以存在缺乏通用性的问题。

本发明鉴于以上情况，其目的在于提供一种不进行电控制，能够以简单的结构使传递到转向方向盘的颤振振动减轻，能够得到良好的转向感觉，并且能够适用于电动式、油压式中的任何一种的动力转向装置，能够具有高通用性的转向装置。

技术方案

本发明的转向装置具备：小齿轮轴，其连接设置到转向方向盘，并具有小齿轮；齿条轴，其具有与上述小齿轮啮合的齿条；齿条轴外壳，其收容上述齿条轴，并以自如滑动的方式支撑上述齿条轴；以及齿条轴支撑机构，其具有隔着设置于上述齿条轴的齿条和轴芯向上述小齿轮侧按压相反侧的轴背面部的施力部件，其中，将上述轴背面部中的夹有上述齿条的中立位置的预定左右方向盘角区域设定为比其他区域高。

发明效果

根据本发明，由于利用设置在齿条轴支撑机构的施力部件将向小齿轮方向按压的齿条轴的轴背面部中的夹有齿条的中立位置的预定左右方向盘角区域设定为比其他区域高，所以在该预定左右方向盘角区域通过齿条轴支撑机构时，施力部件被按压，作为其反作用力，齿条轴向小齿轮侧施加的压力变高。其结果，齿条轴滑动时的摩擦力变高，能够减轻在高速行驶时的颤振振动向转向方向盘侧的传递，能够获得良好的转向感觉。另外，由于是仅改变了齿条轴的轴背面部的高度的简单的结构，能够适用于电动式、油压式中的任何一种的动力转向装置，能够获得高通用性。

附图说明

图1是转向方向盘在中立状态时的动力转向装置的整体的示意图。

图2是图1的II-II截面图。

图3是图2的左侧面截面图。

图4是在转动方向盘后的状态下的相当于图3的截面图。

图5是图4的V-V截面图。

图6的(a)是齿条轴的相当于图5的截面图，图6的(b)是齿条轴的相当于图2的截面图。

图7是示出表示齿条轴的移动量的方向盘角与摩擦力之间的关系的特性图。

符号说明

1：电力转向装置

2：转向轴

4：转向方向盘

5：转向小齿轮軸

5a：小齿轮

6：转向齿轮箱

7：齿条轴外壳

7b：齿条轴导块外壳

8：齿条轴

8a：齿条

8b：轴背面部

8c：齿条中央轴背面部

14：转向轮

20：齿条轴支撑机构

22：齿条轴导块

22a：齿条轴滑接面

22b：弹簧收容凹部

23：弹簧接受插头

24：调节弹簧

F0：标定压力

F1：弹簧压力

O1：第一轴芯

O2：第二轴芯

r1：半径

θL：左转向方向盘角区域

θR：右转向方向盘角区域

θs：方向盘角

μ：摩擦力

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。应予说明，在本实施方式中，例示电力转向装置作为动力转向装置进行说明。

如图1所示，电力转向装置1的转向轴2隔着转向柱(未图示)以转动自如的方式被车体框架支撑，其一端向驾驶席侧延伸，另一端向发动机室侧延伸。在转向轴2的驾驶席侧端部固定设置有转向方向盘4，另外，在向发动机室侧延伸的端部连接设置有以转动自如的方式支撑设置于后述的转向齿轮箱6的转向小齿轮轴(以下称为“小齿轮轴”)5的小齿轮外壳7b。

在发动机室中配设有向车宽方向左右延伸的转向齿轮箱6。转向齿轮箱具6具有齿条轴外壳7，在该齿条轴外壳7，以向轴向往返自如滑动的方式支撑有齿条轴8。另外，在形成于该齿条轴8的齿条8a啮合有在小齿轮轴5上形成的小齿轮5a，形成齿条和小齿轮式的转向齿轮机构。

另外，齿条轴8的左右两端分别从齿条轴外壳7的端部突出，在其端部连接设置有横拉杆9，与该横拉杆9成为一体的横拉杆端10经由球形接头11与从转向节12延伸的转向节臂13连结。该转向节12以转动自如的方式支撑转向轮(左右前轮)14，并且经由前臂16以转向自如的方式被车体框架(未图示)支撑。应予说明，齿条轴8和横拉杆9的连接部位被装配在齿条轴外壳7的防尘套21包裹。

另外，在小齿轮5，经由辅助传递机构18连接设置有电动机19，利用该电动机19辅助施加于转向方向盘4的方向盘扭矩。因此，当驾驶员操作转向方向盘4而使转向轴2、小齿轮轴5旋转时，通过该小齿轮轴5的旋转，从而齿条轴8向左右方向移动，通过该移动而转向节12转动，转向轮14向左右方向转向，另外，这时的转向扭矩被电动机19辅助。

另外，齿条8a设置于相对于齿条轴8向一侧偏倚的位置(在图1中为右侧)，转向方向盘4在中立位置时，该齿条8a的几乎中央部位被啮合于设置在小齿轮轴5的小齿轮5a。在隔着齿条轴8与该小齿轮5a相对的一侧，在图中为上部，设有齿条轴支撑机构20。该齿条轴支撑机构20以向轴向自如滑动的方式支撑齿条轴8，并且将齿条8a向小齿轮5a按压。

如图2、图3所示，齿条轴支撑机构20装配在从齿条轴外壳7突出形成的齿条轴导块外壳(以下简称为“导块外壳”)7b。该导块外壳7b形成在隔着齿条轴8与小齿轮5a相对的位置。

装配在导块外壳7b的齿条轴支撑机构20具有齿条轴导块22。该齿条轴导块22呈圆柱形状，在与齿条轴8滑接的部位形成有隔着轴芯O1相对于齿条轴8的齿条8a(参考图6)，并且以向轴向往返自如滑动的方式支撑相反侧的轴背面部8b的截面为半圆形的齿条轴滑接面22a。应予说明，在齿条轴滑接面22a与齿条轴8的表面之间填充有润滑油等润滑剂。

另外，在该齿条轴导块22的与齿条轴滑接面22a相反侧的面形成有弹簧收容凹部22b，进一步地，在该齿条轴导块22的轴周形成有密封槽22c。在该密封槽22c装配有未图示的O环等密封环，保持齿条轴导块22的外周与导块外壳7b的内部之间的密封性。

另外，在导块外壳7b的开口部内周设置有内螺纹部7c，在该内螺纹部7c螺合有设置在弹簧接受插头23的外周的外螺纹部23a。

在该弹簧接受插头23的基端面设有供六角扳子等锁紧工具卡合的六角孔等卡合孔23b。进一步地，该弹簧接受插头23的基端从导块外壳7b突出，在暴露的外螺纹部23a螺合有锁紧螺母25，通过将该锁紧螺母25锁紧，从而将弹簧接受插头23固定于导块外壳7b。

另外，在齿条轴导块22形成有基部侧开口的弹簧收容凹部22b，在该弹簧收容凹部22b收容有作为施力部件的调节弹簧24，该调节弹簧24的基端抵接到弹簧接受插头23的支承面。通过该调节弹簧24的作用力，形成在齿条轴导块22的齿条轴滑接面22a将齿条轴8向小齿轮5a的方向按压。

另外，如图2、图3、图7所示，预先设定的左右方向盘角区域(θL－θR)的轴背面部(以下称为“齿条中央轴背面部”)8c以夹有形成于齿条轴8的齿条8a的轴背面部8b之内，齿条8a的中心，即与转向方盘4的中立位置对应的位置的齿条中央(方向盘角θs＝0)，且比其他区域的轴背面部8b高Δh的方式形成。

在高速公路直线行驶等转向方向盘4位于中立位置附近的情况下，驾驶员轻轻握住转向方向盘4，因此容易感觉到颤振振动。另一方面，在高速驾驶过程中，当躲避前方障碍物时，或突然改变车道时，驾驶员抵抗施加于转向方向盘4的复原力(自动调整扭矩)而转动方向盘，因此不会强烈感觉到颤振振动。上述的左右方向盘角区域(θL－θR)是预先通过实验和/或模拟针对每种车辆求出驾驶员强烈感觉到颤振振动的区域并进行设定而得到的。

如图6的(a)所示，在齿条轴8的上述的齿条中央轴背面部8c连续的左右的轴部形成为以第一轴芯O1为中心的半径为r1的圆棒。另一方面，如图6的(b)所示，齿条中央轴背面部8c形成在以相对于第一轴芯O1向轴背面方向偏倚高度Δh的第二轴芯O2为中心的半径为r1的圆弧上，因此，如该图所示，其截面形状形成为用接线连接各轴芯O1、O2的偏斜部分的椭圆形截面。

因此，如图2所示，当形成于齿条轴8的齿条8a的方向盘角区域(θL－θR)的齿条中央轴背面部8c与形成在齿条轴支撑机构20的齿条轴导块22的齿条轴滑接面22a滑接时，利用来自齿条8a的反作用力将齿条轴导块22按压Δh的高度。于是，齿条轴导块22后退，调节弹簧24被压缩Δh的高度，弹簧压力相对地变高。

接下来，对由这样构成的本实施方式的作用进行说明。如图2、图3所示，在转向方向盘4位于中立位置附近，即如图7所示，方向盘角θs夹有中立位置并在指定方向盘角区域θL－θR的范围时，与啮合于形成在齿条轴8的齿条8a的小齿轮5a相对的齿条轴导块22与齿条轴8的齿条中央轴背面部8c滑接。

由于该齿条中央轴背面部8c与其他的轴背面部8b相比，以高Δh的高度的方式形成，所以如果该区域通过齿条轴导块22上，则调节弹簧24被压缩。如图7所示，这时的按压小齿轮5a的弹簧压力F1比在按压其他轴背面部8b时设定的标定压力F0高，因此齿条8a和小齿轮5a的啮合增强，并且，齿条中央轴背面部8c和形成于齿条轴导块22的齿条轴滑接面22a之间的面压变大。

其结果，在转向齿轮箱6内，使齿条轴8向轴向移动时的摩擦力μ增加，因此从左右转向轮14侧的颤振振动不易向转向方向盘4传递，即使在高速公路的直行车道高速行驶的情况下，也无需使劲握住转向方向盘4，能够获得良好的转向感觉。另外，摩擦力μ取决于使调节弹簧24压缩的弹簧压力，因此通过调整齿条中央轴背面部8c的高度Δh，能够针对每种车辆获得最适的摩擦力μ。

另一方面，在高速公路行驶过程中，在躲避前方障碍物的操作、突然变更车道、或者为了通过交通枢纽等曲率比较小的弯道、超过图7所示的方向盘区域θL－θR而转动转向方向盘4的情况下，齿条轴8的轴背面部8b与齿条轴导块22的齿条轴滑接面22a滑接，因此对于调节弹簧24的按压力恢复到标定压力F0，其结果，摩擦力μ恢复到正常值，因此不会阻碍转向方向盘4的恢复，这时也能够获得良好的转向感觉。

这样，在本实施方式中，由于将夹有齿条8a的中立位置的驾驶员强烈感觉到颤振振动的指定方向盘角区域θL－θR的齿条中央轴背面部8c设为比其他的轴背面部8b高Δh，所以在该区域中，齿条8从调节弹簧24受到的弹簧压力F1比标定压力F0高。

因此，在驾驶员强烈感觉到颤振振动的指定方向盘角区域θL－θR中，转向齿轮箱6内的摩擦力μ变高，从转向轮14侧向转向齿轮箱6反向输入的颤振振动不易传递至转向方向盘4侧。另一方面，在超过方向盘区域θL－θR转动转向方向盘4时，齿条轴导块22的齿条轴滑接面22a与轴背面部8b滑接，因此调节弹簧24的弹簧压力恢复至标定压力F0。

其结果，在高速道路高速行驶时即使产生颤振振动，在直行时颤振振动不易传递至转向方向盘4，能够获得良好的转向感觉，另外，在进行紧急方向盘操作时，因为弹簧压力恢复到标定压力F0，所以不会阻碍方向盘的恢复，能够获得良好的转向感觉。

另外，因为是仅提高形成在驾驶员强烈感觉到颤振振动的指定方向盘角区域θL－θR的齿条轴8的齿条中央轴背面部8c的简单的结构，并且不需要进行电控制，所以能够适用于电动式、油压式中的任何一种动力转向装置，能够得到高通用性。

进一步地，由于齿条中央轴背面部8c与其他的轴背面部8b以相同的半径r1形成，所以相对于齿条轴导块22的齿条轴滑接面22a，不会减少滑接面积，并不会在齿条中间轴背面部8c和齿条轴滑接面22a之间产生间隙，能够使齿条轴8顺利地滑动。

Claims (3)

1.一种转向装置，其特征在于，具备：

小齿轮轴，其连接设置到转向方向盘，并具有小齿轮；

齿条轴，其具有齿条，所述齿条具有圆棒形的侧面且沿着轴向与所述小齿轮啮合；

齿条轴外壳，其收容所述齿条轴，并以自如滑动的方式支撑所述齿条轴；以及

齿条轴支撑机构，其具有截面为半圆形的齿条轴滑接面，所述齿条轴滑接面沿着具有所述圆棒形的侧面的齿条轴的周向覆盖隔着轴芯设置在与所述齿条轴的齿条相反的一侧的轴背面部，并且以沿着所述齿条轴的轴向往返自如滑动的方式支撑隔着轴芯设置在与所述齿条轴的齿条相反的一侧的轴背面部，所述齿条轴支撑机构具有利用所述齿条轴滑接面向所述小齿轮侧按压所述轴背面部的施力部件，

所述轴背面部包含齿条中央轴背面部，所述轴背面部由以第一轴心O1为中心且半径为r1的圆棒形成，所述齿条中央轴背面部形成在以相对于所述第一轴心O1朝所述相反的一侧偏移预定高度的第二轴心O2为中心、半径为r1的圆弧上，所述齿条中央轴背面部的截面包含以所述第一轴心O1为中心且半径为r1的圆弧和以所述第二轴心O2为中心且半径为r1的圆弧而形成椭圆形；

其中，所述齿条中央轴背面部仅仅配置在所述轴背面部中的夹着与转向方向盘的中立位置相对应的所述齿条的中立位置而沿着所述齿条轴的轴向延伸预定长度的左右方向盘角区域，在所述轴背面部中的所述左右方向盘角区域的整个区域形成比所述左右方向盘角区域以外的其他区域向所述相反的一侧突出固定幅度的突出部。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，

所述突出部沿着所述齿条轴的轴向延伸，所述延伸的长度是针对每种搭载所述转向装置的车辆而预先确定的长度。

3.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，

所述突出部的突出幅度是针对每种搭载所述转向装置的车辆而预先确定的幅度。

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