CN106467128B - 转向装置 - Google Patents

Abstract

在转向装置中，对齿条轴的移动进行引导的引导部件从相对于齿条轴的小齿轮轴的相反侧与齿条轴对置，对置部件隔开第一间隔地与引导部件对置。齿条轴被第一齿条衬套支承为能够沿轴向滑动。齿条轴在比第一齿条衬套更接近引导部件的位置，被远离内表面地配置的第二齿条衬套支承为能够沿轴向滑动。在内表面与第二齿条衬套之间配置有能够弹性变形的弹性部件。第二齿条衬套具有对置部，该对置部相对于齿条轴配置于小齿轮轴的相反侧并隔开比第一间隔大的第二间隔地与内表面对置。

Description

转向装置

本申请主张于2015年8月21日提出的日本专利申请2015-163914号的优先权，并在此引用包括说明书、附图、摘要在内的全部内容。

技术领域

本发明涉及转向装置。

背景技术

在日本特开2012-188005号公报所记载的齿条齿轮式转向装置的齿条轴形成有齿条，该齿条与小齿轮轴的小齿轮啮合。小齿轮轴被齿轮外壳支承。齿条轴插通于贯通齿轮外壳的插通孔。齿条轴的两端分别经由球窝接头等连结于车轮。手柄的旋转动作被小齿轮与齿条转换为齿条轴的轴向移动。齿条轴被齿条引导件从与小齿轮轴相反的一侧的背后按压于小齿轮轴。在齿轮外壳的插通孔的中途设置有供齿条轴用衬套嵌合的第一嵌合部和供齿条衬套嵌合的第二嵌合部。齿条衬套比齿条轴用衬套更位于齿条引导件的附近。

在日本特开2012-188005号公报的齿条齿轮式转向装置中，在齿条轴沿轴向移动时，与齿轮外壳的第二嵌合部嵌合的齿条衬套与齿条轴一起滑动。因此，该齿条衬套长期承受因夹在齿轮外壳与齿条轴之间所引起的向齿轮外壳侧的按压力或因与齿条轴之间的滑动摩擦所产生的滑动力等载荷。

在齿条轴中，在被齿条引导件等引导部件按压的部分特别容易产生晃动。因此，配置于比齿条轴用衬套更接近引导部件的位置的齿条衬套具有吸收该晃动的作用。当车辆在破路行驶时或车轮撞上路缘石等时，反向输入等大载荷经由车轮等瞬间作用于齿条轴的情况下，配置在接近引导部件的位置的齿条衬套容易承受该大载荷。

在引导部件附近的齿条衬套中，存在因承受这样的长期载荷或突然的大载荷导致应变、磨损产生而恶化的情况。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够抑制配置在引导部件的附近的齿条衬套的恶化的转向装置。

本发明的一形态的转向装置结构上的特征在于，包括：小齿轮轴，其形成有小齿轮齿，伴随着转向操纵部件的转向操纵而旋转；齿条轴，其具有与上述小齿轮轴交叉的轴向，沿上述轴向排列形成有与上述小齿轮齿啮合的多个齿条齿；外壳，其收纳上述齿条轴；引导部件，其从相对于上述齿条轴的上述小齿轮轴的相反侧与上述齿条轴对置，并对上述齿条轴沿上述轴向的移动进行引导；对置部件，其在相对于上述引导部件的上述齿条轴的相反侧安装于上述外壳，并隔开第一间隔地与上述引导部件对置；施力部件，其在上述对置部件与上述引导部件之间被压缩，经由上述引导部件朝向上述小齿轮轴对上述齿条轴施力；第一齿条衬套，其配置于上述外壳的内表面与上述齿条轴之间，将上述齿条轴支承为能够沿上述轴向滑动；第二齿条衬套，其在上述轴向上比上述第一齿条衬套更接近上述引导部件的位置将上述齿条轴支承为能够沿上述轴向滑动，并远离上述内表面地配置，所述第二齿条衬套具有对置部，该对置部配置在相对于上述齿条轴的上述小齿轮轴的相反侧并隔开比上述第一间隔大的第二间隔地与上述内表面对置；以及弹性部件，其配置于上述内表面与上述第二齿条衬套之间，能够弹性变形。

附图说明

根据以下参照附图对实施例进行的详细说明，本发明的上述以及更多的特点和优点变得更加清楚，在附图中，相同的附图标记表示相同的元素，其中：

图1是本发明的一实施方式的转向装置的简要主视图。

图2是沿着图1的II-II线的剖视图，是齿条轴的周边的简要剖视图。

图3是在图2中放大引导机构以及第二齿条衬套的周边的图。

图4是第二齿条衬套的简要立体图。

图5是沿着图3的V-V线的简要剖视图。

图6在图3中表示齿条轴承受大载荷时的状态的图。

具体实施方式

在下文中，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是本发明的一实施方式的转向装置1的简要主视图。参照图1，转向装置1主要包括转向操纵部件2、转向轴3、中间轴4、小齿轮轴5、齿条轴6、外壳7、引导机构8、第一齿条衬套9、第二齿条衬套10以及弹性部件11。在图1中，引导机构8配置在比齿条轴6更靠纸面的里侧，因此用虚线进行图示。

作为转向操纵部件2，例如可以使用方向盘。在转向操纵部件2连结有转向轴3的一端。转向轴3的另一端与中间轴4的一端被自由接头12A连结。中间轴4的另一端与小齿轮轴5的一端被自由接头12B连结。在小齿轮轴5的另一端的外周面一体地形成有多个小齿轮齿13。

齿条轴6呈沿车辆的宽度方向即图1的左右方向延伸的大致圆柱状。这里，设图1中齿条轴6所延伸的左右方向为作为规定方向的轴向X。轴向X与小齿轮轴5所延伸的方向(小齿轮轴向)Y交叉。在下文中，以图1的转向装置1的姿势为基准，对图1中沿左右延伸的轴向X的右侧标注附图标记X1，对轴向X的左侧标注附图标记X2。

齿条轴6包括齿条齿形成区域15，在该齿条齿形成区域15沿轴向X排列地形成有多个齿条齿14。齿条齿形成区域15位于齿条轴6上偏向左侧X2的位置。齿条齿14与小齿轮齿13啮合。齿条轴6与小齿轮轴5一起构成齿轮齿条机构16。齿条轴6收纳于外壳7。外壳7固定于车身(未图示)。

齿条轴6的轴向X上的两端分别从外壳7突出，经由球窝接头等接头部件17以及横拉杆18等与转向轮19连结。小齿轮轴5伴随着转向操纵部件2的旋转而与转向轴3以及中间轴4一起旋转。传递至小齿轮轴5的旋转通过小齿轮齿13与齿条齿14的啮合转为齿条轴6的沿轴向X的移动。齿条轴6沿轴向X移动，从而对转向轮19进行转向。

图2是沿着图1的II-II线的剖视图，是齿条轴6的周边的简要剖视图。在图2中，为了便于说明，不画剖面线地展现小齿轮轴5以及齿条轴6(后述的图3以及图6也同样)。参照图2，外壳7一体地包括筒状的齿条外壳21、筒状的小齿轮外壳22以及筒状的收纳部23。齿条外壳21沿轴向X延伸。小齿轮外壳22与轴向X交叉地延伸。收纳部23沿与齿条轴6的径向R中与小齿轮轴向Y正交的方向(正交方向)Z延伸。齿条外壳21的内部空间21A、小齿轮外壳22的内部空间22A以及收纳部23的内部空间23A相互连通。小齿轮轴5中形成有小齿轮齿13的部分收纳于小齿轮外壳22的内部空间22A。收纳部23相对于齿条轴6位于小齿轮轴5的相反侧。

齿条外壳21的内部空间21A在轴向X上贯通齿条外壳21。齿条外壳21具有使内部空间21A从轴向X的两端向外侧露出的一对开口21B。齿条轴6收纳于齿条外壳21的内部空间21A。第一齿条衬套9是沿轴向X延伸的树脂制的圆筒状，外嵌于齿条轴6。在第一齿条衬套9，沿齿条轴6的周向C交替地形成有切口9A与切口9B。切口9A从右侧X1的端部向左侧X2延伸。切口9B从左侧X2侧的端部向右侧X1延伸。在第一齿条衬套9的外周面，轴向X上隔开间隔地形成有多个环状槽9C。在各环状槽9C各嵌入有1个O型环32。在本实施方式中，环状槽9C设置有2条，与之相应地，O型环32也设置有2条。

第一齿条衬套9如上所述地外嵌于齿条轴6。详细地说，在第一齿条衬套9，插通有齿条轴6的右侧X1的端部。该状态的第一齿条衬套9配置于齿条外壳21的内周面21C与齿条轴6之间。齿条外壳21的内周面21C构成外壳7的内表面7A的一部分。

对第一齿条衬套9而言，在齿条外壳21的内周面21C设置有用于保持第一齿条衬套9的第一保持部35。第一保持部35是从左侧X2与右侧X1的开口21B邻接的圆筒面。O型环32从径向R的内侧与第一保持部35抵接。因此，第一齿条衬套9被O型环32缩径。详细地说，第一齿条衬套9被从径向R的外侧加载载荷而使切口9A以及切口9B缩小，由此被缩径。由此，第一齿条衬套9的内周面按压于齿条轴6的外周面6A。由此，第一齿条衬套9将齿条轴6支承为能够在轴向X上滑动。

在第一保持部35的右侧X1的端部形成有向径向R的外侧凹陷的嵌合槽35A。在第一齿条衬套9的右侧X1的端部形成有向径向R的外侧凸出的凸缘部9D。第一齿条衬套9的凸缘部9D嵌合于第一保持部35的嵌合槽35A。由此，第一齿条衬套9沿轴向X的移动被限制。

这里，在相对于齿条轴6的小齿轮轴5的相反侧的区域中，将正交方向Z中接近齿条轴6的方向称为一侧Z1，将正交方向Z中远离齿条轴6的方向称为另一侧Z2。在收纳部23的另一侧Z2的端部形成有开口23B，该开口23B使收纳部23的内部空间23A向外壳7的外部露出。图3是在图2中放大引导机构8以及第二齿条衬套10的周边的图。参照图3，引导机构8用于对齿条轴6沿轴向X的移动进行引导。引导机构8包括收纳于收纳部23的引导部件40、对置部件41以及施力部件42。

引导部件40例如是沿正交方向Z延伸的大致圆柱状的支承轭部。引导部件40从相对于齿条轴6的小齿轮轴5的相反侧(在图3中为下侧)与齿条轴6对置。详细地说，引导部件40从另一侧Z2与齿条轴6的外周面6A中在轴向X上和齿条齿形成区域15位于相同的位置的部分6B对置。引导部件40的一侧Z1的端面40A沿着齿条轴6的外周面6A的部分6B弯曲。

在引导部件40的外周面形成有单个或多个环状槽40B。在本实施方式中，环状槽40B在正交方向Z上隔开间隔的地形成有2个。在各个环状槽40B收纳有O型环43。引导部件40的外径稍小于收纳部23的内径。引导部件40通过使O型环43沿收纳部23的内周面滑动能够在内部空间23A内沿正交方向Z移动。

对置部件41例如是沿正交方向Z延伸的大致圆柱状的轭部插销。对置部件41在相对于引导部件40的齿条轴6的相反侧(在图3中为下侧)，以塞住开口23B的方式安装于外壳7的收纳部23。对置部件41可以通过在开口23B附近螺钉连接于收纳部23来安装在收纳部23。在该状态下，在对置部件41的一侧Z1的端面41B与引导部件40的另一侧Z2的端面40C之间设置有正交方向Z的间隙S1。对置部件41在正交方向Z上隔开第一间隔L1地从另一侧Z2与引导部件40对置。

在对置部件41的外周面形成有一个或多个环状槽41A。在本实施方式中，环状槽41A为1个，在环状槽41A收纳有1条O型环44。施力部件42在正交方向Z上能够弹性变形，例如是螺旋弹簧。施力部件42以在正交方向Z上被压缩的状态配置在引导部件40与对置部件41之间。详细地说，在引导部件40的另一侧Z2的端面40C形成有向一侧Z1凹陷的凹部40D。施力部件42在大部分收纳于凹部40D的状态下，以压缩状态架设在凹部40D的底面40E与对置部件41的一侧Z1的端面41B之间。在该状态下，施力部件42经由引导部件40朝向小齿轮轴5对齿条轴6施力。由此，齿条轴6被引导部件40支承为能够沿轴向X滑动，并能够确保齿条轴6的齿条齿14与小齿轮轴5的小齿轮齿13的啮合。齿条轴6沿轴向X的移动(滑动)被引导部件40引导。

在引导部件40的一侧Z1的端面40A可以安装有沿着端面40A的弯曲状的滑动接触板(未图示)。在该情况下，齿条轴6在沿轴向X移动时，相对于滑动接触板滑动。图4是第二齿条衬套10的简要立体图。在图4中，右侧X1与纸面的左前侧一致，左侧X2与纸面的右里侧一致。

参照图4，第二齿条衬套10是沿轴向X延伸的树脂制的圆筒状并外嵌于齿条轴6。在第二齿条衬套10，沿周向C交替地形成有切口10A和切口10B。切口10A从右侧X1的端部向左侧X2延伸。切口10B从左侧X2侧的端部向右侧X1延伸。因此，如图4中单点划线所示，第二齿条衬套10蜿蜒地沿周向C延伸。在第二齿条衬套10的外周面，在轴向X上隔开间隔地形成有多个环状槽10C。

参照图3，弹性部件11在径向R上能够弹性变形。弹性部件11例如可以是圆环状的弹性体。在该情况下，圆环状的弹性体可以是耐热性比NBR(丁腈橡胶)优良的HNBR(氢化丁腈橡胶)制的O型环。弹性部件11与环状槽10C设置相同数量，在本实施方式中，在设置有2个的各环状槽10C各嵌入有1个弹性部件11。弹性部件11的外周部从环状槽10C超出。

参照图2，在第二齿条衬套10插通有齿条轴6的左侧X2的端部。第二齿条衬套10在轴向X上比第一齿条衬套9更接近引导部件40的位置配置于齿条轴6。在本实施方式中，第二齿条衬套10在轴向X上配置在相对于引导部件40的第一齿条衬套9的相反侧(这里为左侧X2)。可以与本实施方式不同，第二齿条衬套10在第一齿条衬套9与引导部件40之间的位置被齿条轴6插通。第二齿条衬套10比第一齿条衬套9更接近小齿轮齿13与齿条齿14啮合的部分，因此也称为啮合侧衬套。

参照图3，第二齿条衬套10配置于齿条外壳21的内部空间21A内。对第二齿条衬套10而言，在齿条外壳21的内周面21C形成有用于保持第二齿条衬套10的第二保持部56。第二保持部56例如是从右侧X1与左侧X2的开口21B邻接的圆筒面。

弹性部件11配置于齿条外壳21的内周面21C的第二保持部56与第二齿条衬套10之间，从径向R的内侧与第二保持部56抵接。第二齿条衬套10以遍及周向C上整个区域在径向R上远离第二保持部56的方式配置。即，第二齿条衬套10处于从齿条外壳21漂浮的状态、即处于所谓的漂浮状态。

第二齿条衬套10被弹性部件11在径向R上缩径。详细地说，第二齿条衬套10被从径向R的外侧加载载荷。由此，边使切口10A以及切口10B缩小边缩径。第二齿条衬套10将齿条轴6支承为能够滑动。齿条轴6被上述的引导部件40、第一齿条衬套9以及第二齿条衬套10在轴向X上隔开间隔的3点支承(参照图2)。

在第二齿条衬套10的左侧X2的端部形成有向径向R的外侧凸出的凸缘部55(亦参照图4)。在第二保持部56的左侧X2的端部形成有向径向R的外侧凹陷的嵌合槽56A。在嵌合槽56A嵌合有凸缘部55。由此，第二齿条衬套10沿轴向X的移动被限制。在凸缘部55设置于第二齿条衬套10在周向C上的一部分、嵌合槽56A设置于第二保持部56在周向C上的一部分的情况下，第二齿条衬套10沿周向C的旋转被限制。

图5是沿着图3的V-V线的简要剖视图。在图5中，为了便于说明，省略切口10A以及切口10B(参照图4)的图示。参照图5，第二齿条衬套10包括薄壁部57。薄壁部57形成于第二齿条衬套10在周向C上的一部分。薄壁部57位于相对于齿条轴6的引导部件40的相反侧，即位于小齿轮轴5侧(在图5中为上侧)(亦参照图3)。薄壁部57在径向R上的厚度比第二齿条衬套10中薄壁部57以外的部分薄。

对薄壁部57而言，在内周面10D，在周向C上与齿条齿形成区域15相同的位置，形成有遍及轴向X的整个区域向径向R的外侧凹陷的退让部58。退让部58从齿条齿形成区域15向径向R的外侧分离。因此，在齿条轴6沿轴向X移动时，第二齿条衬套10不与齿条齿14接触。由此，能够在更接近引导部件40的位置配置第二齿条衬套10。第二齿条衬套10主要从相对于齿条轴6的小齿轮轴5的相反侧与齿条轴6接触。由此，弹性部件11能够对齿条轴6施加朝向一侧Z1的预压。

如上所述，配置于齿条外壳21的内周面21C与齿条轴6之间的第一齿条衬套9将齿条轴6支承为能够滑动(参照图2)。并且，齿条轴6还被配置于齿条外壳21的内周面21C与齿条轴6之间的第二齿条衬套10支承为能够滑动。在齿条轴6中，在被引导部件40按压的部分特别容易产生晃动。然而，能够通过轴向X上比第一齿条衬套9更接近引导部件40的位置的第二齿条衬套10抑制齿条轴6的晃动。

施力部件42对引导部件40的施力被嵌入比第一齿条衬套9更接近引导部件40的位置的第二齿条衬套10的环状槽10C的弹性部件11辅助。由此，能够进一步抑制齿条轴6的晃动。弹性部件11对齿条轴6施加朝向一侧Z1的预压。由此，能够抑制因引导部件40仅从正交方向Z的单侧即另一侧Z2支承齿条轴6引起的齿条轴6的不稳定。

第二齿条衬套10以远离齿条外壳21的内周面21C的方式配置。由此，第二齿条衬套10难以承受因被齿条轴6以及齿条外壳21夹着而引起的向齿条外壳21的内周面21C侧的按压力。并且，配置于齿条外壳21的内周面21C与第二齿条衬套10之间的弹性部件11弹性变形。由此，吸收来自齿条轴6、齿条外壳21的力。因此，能够抑制因按压力导致第二齿条衬套10与齿条轴6之间的滑动力过大。

参照图5，在第二齿条衬套10中，将从正交方向Z的一侧Z1与第二保持部56对置的部分称为对置部59。对置部59相对于齿条轴6配置于小齿轮轴5的相反侧(参照图3)。对置部59在周向C上配置在与引导部件40相同的位置。在对置部59与部分56B之间设置有正交方向Z的间隙S2。对置部59在与第二保持部56中从另一侧Z2和对置部59对置的部分56B之间隔开第二间隔L2。第二保持部56的第二间隔L2大于第一间隔L1(参照图3)。

这里，参照图1，当车辆在破路行驶时或在转向轮19撞上路缘石等的情况下，有时会有称为反向输入的大载荷依次经由转向轮19、横拉杆18以及接头部件17传递至齿条轴6。如上所述，第二间隔L2大于第一间隔L1。因此，若因大载荷导致在引导部件40附近产生径向R(正交方向Z)的分力，则如图6所示，引导部件40与对置部件41比第二齿条衬套10的对置部59与齿条外壳21的第二保持部56先接触。在图6的状态下，对置部件41与引导部件40之间的正交方向Z的间隙S1(参照图3)消失。然而，对置部59与第二保持部56的部分56B之间的正交方向Z的间隙S2被维持。即，不存在弹性部件11被压缩至完全进入环状槽10C内的状态的情况。而且，不会产生第二齿条衬套10与齿条外壳21的内周面21C抵接的触底。因此，大载荷被引导部件40和对置部件41承受，因而第二齿条衬套10可以不承受大载荷。

以上的结果是能够抑制配置在接近引导部件40位置的第二齿条衬套10的恶化。这样，第二齿条衬套10不易承受载荷。由此，即便第二齿条衬套10像本实施方式那样使用树脂，也不易在第二齿条衬套10产生蠕变、磨损。因此，第二齿条衬套10即便在长期使用后也能够维持刚性等树脂的特性。通过使用树脂制的第二齿条衬套10能够抑制与齿条轴6的碰撞声。长时间使用后也能够位置弹性部件11对齿条轴6的预压。

第二齿条衬套10在轴向X上相对于引导部件40配置于第一齿条衬套9的相反侧。因此，齿条轴6以在被第一齿条衬套9以及第二齿条衬套10在轴向X上平衡好地支承的状态被朝向小齿轮轴5施力。其结果是，能够进一步抑制齿条轴6的晃动。有时因转向装置1长期使用，导致齿条轴6与引导部件40的接触部分、小齿轮齿13以及齿条齿14的啮合部分磨损，第一间隔L1变大。作为一个例子，第一间隔L1在组装好转向装置1之后的初始管理的状态下，为60μm，在长时间使用后的状态下，为200μm左右。因此，考虑进这样的磨损，将第二间隔L2设定得比200μm大，例如设定为300μm，由此即长时间使用后也能够避免第二齿条衬套10承受大载荷。

本发明并不限定于以上说明多的实施方式，在本发明思想的范围内可以进行各种变更。例如，第二齿条衬套10可以通过除去薄壁部57来以在周向C的中途中断的方式形成，从轴向X观察呈C字形。在该情况下，如图5的双点划线所示，第二齿条衬套10在周向C上具有一对端部60。

Claims (2)

1.一种转向装置，其中，包括：

小齿轮轴，其形成有小齿轮齿，伴随着转向操纵部件的转向操纵而旋转；

齿条轴，其具有与所述小齿轮轴交叉的轴向，沿所述轴向排列形成有与所述小齿轮齿啮合的多个齿条齿；

外壳，其收纳所述齿条轴；

引导部件，其从相对于所述齿条轴的所述小齿轮轴的相反侧与所述齿条轴对置，并对所述齿条轴沿所述轴向的移动进行引导；

对置部件，其在相对于所述引导部件的所述齿条轴的相反侧安装于所述外壳，并隔开第一间隔地与所述引导部件对置；

施力部件，其在所述对置部件与所述引导部件之间被压缩，经由所述引导部件朝向所述小齿轮轴对所述齿条轴施力；

第一齿条衬套，其配置于所述外壳的内表面与所述齿条轴之间，将所述齿条轴支承为能够沿所述轴向滑动；

第二齿条衬套，其在所述轴向上比所述第一齿条衬套更接近所述引导部件的位置将所述齿条轴支承为能够沿所述轴向滑动，并远离所述内表面地配置，所述第二齿条衬套具有对置部，该对置部以使得上述引导部件与上述对置部件比上述第二齿条衬套的对置部与上述外壳先接触的方式配置在相对于所述齿条轴的所述小齿轮轴的相反侧并隔开大于所述第一间隔的第二间隔地与所述内表面对置；以及

弹性部件，其配置于所述内表面与所述第二齿条衬套之间，能够弹性变形。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其中，

所述第二齿条衬套在所述轴向上配置在相对于所述引导部件的所述第一齿条衬套的相反侧。

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