CN105882734B - 车辆转向装置的齿条杆单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆转向装置的齿条杆单元，其包括由不同材料制成的齿条杆本体和齿条，所述齿条联接至所述齿条杆本体。

Description

车辆转向装置的齿条杆单元

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年2月17日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请第10-2015-0024444号的优先权权益，并通过引用将其全部内容纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种车辆转向装置的齿条杆单元。更特别地，本发明涉及这样一种车辆转向装置的齿条杆单元，其中，由碳钢制成的齿条联接至由镁制成的齿条杆本体。

背景技术

通常，作为驾驶员可随意操纵车辆的行驶方向的装置的车辆转向装置包括：转向操纵机构、转向器(steering gear box)以及转向连杆机构，该转向操纵机构包括一个由驾驶员直接操作的转向把以及整体连接于该转向把并且在与转向把一起旋转时可旋转地支撑该转向把的转向管柱，所述转向器安装连接至转向管柱并接收转向管柱的旋转运动且将接收到的旋转运动转换为水平线性运动，所述转向连杆机构互锁地联接至转向器并且与车辆的车轮连接，从而可将转向器的水平线性运动传递到车辆的车轮并且将车辆的车轮转向。

转向器包括小齿轮和齿条杆，该小齿轮通过接收驾驶员的转向把的操纵力旋转，该齿条杆包括齿条，所述齿条与小齿轮啮合并将小齿轮的旋转运动转换为水平线性运动。

图1显示了相关技术中的转向器与转向连杆机构的一个例子。

转向器10包括齿条杆12和小齿轮14，该齿条杆12配置为在车辆的宽度方向延伸，该小齿轮14与齿条杆12啮合并且与转向把(未示出)连接以便接收驾驶员的转向把的操纵力并水平地线性移动齿条杆12。

转向连杆机构20包括横拉杆22和横拉杆头26，该横拉杆22与齿条杆12的端部互锁地连接，该横拉杆头26与横拉杆22的端部互锁地连接并且安装有球窝关节24。

为了可旋转地支撑车辆的车轮，车轮轴承30安装至车辆的车轮，为了使车辆的车轮转向，转向节40固定至车轮轴承30，并且转向节40通过球窝关节24互锁地连接至横拉杆头26。

因此，当驾驶员操纵转向把时，转向把的操纵运动通过转向管柱传递至小齿轮14并使小齿轮14旋转，小齿轮14的旋转运动水平地线性移动齿条杆12，齿条杆12的水平线性运动通过横拉杆22与横拉杆头26经由转向节40传递至车辆的车轮，从而以驾驶员预期的方向使车辆的车轮转向。

由于相关技术中转向装置是与驾驶员和车辆乘客的安全直接相关的主要部件，转向装置制造为具有足够的强度从而即使在最糟糕的情况下也能使部件的损坏程度最小化，其结果是，特别是，齿条杆的直径需要设计成大的以便于提高齿条杆的强度。

然而，当齿条杆的直径增大时，转向装置的总重量也将随着与齿条杆相关联的部件的尺寸的增大而增加，其结果是，车辆的重量和制造成本增加，转向时的转向操纵感也将变差。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种车辆转向装置的齿条杆单元，其不需要增大转向齿条杆的直径即可提高转向齿条杆的刚度从而降低转向装置的总重量和制造成本，并通过增加刚度提高转向的稳定性。

根据本发明的各个方面，提供了一种车辆转向装置的齿条杆单元，该齿条杆单元可以包括由不同材料制成的齿条杆本体及齿条，其中所述齿条可以联接至所述齿条杆本体。

所述齿条杆本体可以通过镁合金铸造工艺形成。

所述齿条可以采用高碳铬钢通过锻压工艺制造而成。

所述齿条杆本体及所述齿条可以能够拆卸地相互联接。

所述齿条杆本体可以包括内部空置的中空管状的本体部件，以及联接部件，其与所述本体部件一体成型并且与齿条联接。

所述联接部件可以具有与所述本体部件相同的直径，并且可以在轴向方向上被切割为具有半圆形的形状；具有预定尺寸的联接空间，可以形成在所述联接部件的平面与所述本体部件的外周表面之间，齿条插入并且联接至所述联接空间。

圆形凸台可以一体地形成在所述联接部件的一个轴向端部处以限制所述联接空间；紧固通孔形成在所述凸台处；容纳空间形成在所述凸台内。

所述齿条及齿条杆本体可以通过穿过紧固孔紧固的紧固螺栓而固定地彼此紧固；所述紧固螺栓可以通过具有盘状的紧固板进行固定；所述紧固板可以插入并容纳在所述容纳空间中。

所述齿条可以具有沿其长度方向以预定间隔形成有多个齿条齿的结构；并且所述齿条可以包括在其两端处的半圆形凸台，当第一凸台与所述本体部件和所述联接部件之间的边界面接触并且第二凸台与所述齿条杆本体的凸台接触时，所述齿条利用紧固螺栓紧固。

根据本发明的各个实施方案，车辆转向装置的齿条杆单元包括由镁制成的齿条杆本体和与其相关联的由碳钢制成的齿条，由此，齿条杆单元的总重量可以通过由高刚度锻造工艺制造的齿条改善，因此，为了提高齿条杆单元的强度不需要增大齿条杆单元的直径，从而降低齿条杆单元的重量和尺寸以及制造成本。

另外，由于齿条通过锻造工艺制造而成，不再需要相关技术中采用拉削工具制造齿条的工艺，从而通过简化工序来降低制造成本，并且齿条杆单元的总重量减少，从而改善转向操纵感和转向响应。

此外，当改变转向传动比时，由于仅改变一个齿条部件，使得转向传动比及其应用易于改变，并且齿条杆单元可以普遍适用于所有车辆。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商业车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动汽车、可插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本发明的方法和装置可以具有其它的特征和优点，这些特征和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细描述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为相关技术中车辆的转向操纵装置的局部详细立体图。

图2为根据本发明的示例性齿条杆单元的立体图。

图3为根据本发明的示例性齿条杆单元的分解立体图。

应当理解，附图并非按比例地绘制，其呈现了说明本发明的基本原理的各种示例性特征的略微简化的画法。此处所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

参考图2和图3，根据本发明的各个实施方案的车辆转向装置的齿条杆单元可以包括具有大致的杆的形状的齿条杆本体100和能够拆卸地联接至齿条杆本体的齿条120。

齿条杆本体100可以包括内部空置的中空管状的本体部件102，以及与本体部件102一体成型的联接部件104。

联接部件104具有与本体部件102大致相同的直径，并且在轴向方向上被切割为具有半圆形的形状。

因此，在联接部件104的平面与本体部件102的外周表面之间可以形成具有预定尺寸的联接空间，齿条120可以插入并且联接至该联接空间。

此外，圆形凸台106一体地形成在联接部件104的一个轴向端部处以限制联接空间，紧固通孔108可以形成在凸台106处，并且容纳空间可以形成在凸台106内。

齿条120和齿条杆本体100可以通过穿过紧固通孔108的紧固螺栓130固定并使它们相互紧固，紧固螺栓130可以通过具有大致的盘状的紧固板140固定，紧固板140可以插入并容纳在容纳空间中。

紧固板140可以用于分散紧固螺栓130的紧固载荷。

齿条杆本体100可以使用镁合金通过铸造工艺制造而成，齿条120可以使用例如热处理高碳铬钢(S45C)通过锻压工艺制造而成。

齿条120可以具有沿其长度方向以预定间隔形成有多个齿条齿122的结构，并且齿条120可以通过锻造工艺制造而成。

齿条120可以包括在其两端处的半圆形凸台124，当一个凸台124接触本体部件102和联接部件104之间的边界面时其可以被组装，当另一个凸台124接触齿条杆本体100的凸台106时其可以被螺栓130紧固，并且，为了固定紧固螺栓130，在所述另一个凸台处可以形成有紧固孔126。

如上面所配置的，根据本发明的示例性实施方案的车辆转向装置的齿条杆单元，由于齿条120采用高碳铬钢通过锻造工艺制造而成，根据本发明的示例性实施方案的齿条杆单元可以具有高于相关技术中的齿条杆大约3倍的强度。因此，当保持相关技术中齿条杆的强度时，齿条杆的直径可以随着增加的强度而反比例地减小。

由于当保持相关技术中齿条杆的强度不变时齿条杆的直径可以减小，重量和制造成本可因该转向装置的部件的小型化降低；并且由于齿条通过锻压工艺制造而成，相关技术中用于形成齿条杆的齿条齿的拉削工具可以不必使用，由此随着制造工序的减少而降低了制造成本。

由于齿条杆本体由轻质的镁合金制成，齿条杆单元的重量可以减小，因此可以改善转向操纵感和转向响应。

由于仅有齿条根据车辆类型而改变并应用，齿条杆单元可以普遍适用于所有车辆类型，并且由于齿条杆本体使用镁合金通过铸造工艺制造而成，而齿条由锻压工艺制造而成，与相关技术中齿条杆的制造相比，可以减少工序并且缩短制造时间。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各个示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (4)

1.一种车辆转向装置的齿条杆单元，所述齿条杆单元包括：

由不同材料制成的齿条杆本体和齿条，

其中，所述齿条联接至所述齿条杆本体，

所述齿条杆本体包括：

内部空置的中空管状的本体部件；以及

联接部件，其与所述本体部件一体成型并且与齿条联接，

所述联接部件具有与所述本体部件相同的直径，并且在轴向方向上被切割为具有半圆形的形状；

具有预定尺寸的联接空间形成在所述联接部件的平面与所述本体部件的外周表面之间，齿条插入并且联接至所述联接空间，

圆形凸台一体地形成在所述联接部件的一个轴向端部处，以限制所述联接空间；

紧固通孔形成在所述凸台处；

容纳空间形成在所述凸台内；

所述齿条杆本体与所述齿条能够拆卸地相互联接；

所述齿条及齿条杆本体通过穿过紧固孔紧固的紧固螺栓而固定地彼此紧固；

所述紧固螺栓通过具有盘状的紧固板进行紧固；

所述紧固板插入并容纳在所述容纳空间中。

2.根据权利要求1所述的车辆转向装置的齿条杆单元，其中，所述齿条杆本体通过镁合金铸造工艺形成。

3.根据权利要求1所述的车辆转向装置的齿条杆单元，其中，所述齿条采用高碳铬钢通过锻压工艺制造而成。

4.根据权利要求1所述的车辆转向装置的齿条杆单元，其中：

所述齿条具有沿其长度方向以预定间隔形成有多个齿条齿的结构；并且

所述齿条包括在其两端处的半圆形凸台，当第一凸台与所述本体部件和所述联接部件之间的边界面接触并且第二凸台与所述齿条杆本体的凸台接触时，所述齿条利用紧固螺栓紧固。

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