CN109751372A - 楔形调节器插塞 - Google Patents

Abstract

一种齿条与小齿轮转向系统，其包括齿条壳体、齿条支承件和调节器插塞。齿条壳体限定有沿轴线延伸的齿条壳体孔。齿条支承件被设置在齿条壳体孔内。齿条支承件具有偏置地连接到第二支承部的第一支承部。第一支承部和第二支承部沿轴线在第一齿条支承端与第二齿条支承端之间延伸。调节器插塞被设置在齿条壳体孔内。调节器插塞沿轴线在第一调节器插塞端与第二调节器插塞端之间延伸，该第一调节器插塞端接合第二齿条支承件。

Description

楔形调节器插塞

背景技术

齿条与小齿轮(pinion)转向系统用于将旋转运动转换为直线运动。齿条与小齿轮转向系统可包括细长的转向齿条(即，带齿的条杆)、拉杆、转向轴和小齿轮传动装置(pinion gear)。拉杆可以连接到至少一个可转向轮，该可转向轮附接到转向齿条。小齿轮传动装置可操作地与转向齿条的齿啮合，由此响应于转向轴的旋转，小齿轮传动装置旋转并以线性方式移动齿条。

诸如齿条轭或齿条靴的系统部件能够有利于小齿轮传动装置可操作地啮合到齿条。齿条轭或齿条靴与配合部件之间的轴向或径向间隙可能导致不期望的噪音，提供不太理想的转向感觉性能，或增加系统复杂性。

因此，期望最小化系统噪声，改善转向感觉性能，降低系统复杂性，并且改善小齿轮传动装置对齿条的啮合的可靠性。

发明内容

公开了一种齿条与小齿轮转向系统，其包括齿条壳体、齿条支承件和调节器插塞。齿条壳体限定沿轴线延伸的齿条壳体孔。齿条支承件被设置在齿条壳体孔内。齿条支承件具有偏置地连接到第二支承部的第一支承部。第一支承部和第二支承部沿轴线在第一齿条支承端与第二齿条支承端之间延伸。调节器插塞被设置在齿条壳体孔内。调节器插塞沿轴线在第一调节器插塞端与第二调节器插塞端之间延伸，该第一调节器插塞端接合第二齿条支承件。

除了本文描述的一个或多个特征之外，齿条支承件由非金属材料制成。

除了本文描述的一个或多个特征之外，齿条支承件包括在第一支承部与第二支承部之间延伸的弹簧元件。

除了本文描述的一个或多个特征之外，齿条由齿条壳体来支撑并与齿轮接合。

除了本文描述的一个或多个特征之外，齿条和齿轮通过齿条支承件而抵靠彼此轴向地预加载。

除了本文描述的一个或多个特征之外，第一支承部和第二支承部被偏置成朝向与齿条壳体孔接合。

除了本文描述的一个或多个特征之外，第二齿条支承端限定有齿条支承件接合表面。

除了本文描述的一个或多个特征之外，第一调节器插塞端限定有调节器插塞接合表面。

除了本文描述的一个或多个特征之外，齿条支承件接合表面被设置成相对于第一齿条支承端呈非平行且非垂直的关系。

除了本文描述的一个或多个特征之外，调节器插塞接合表面被设置成相对于第二调节器插塞端呈非平行且非垂直的关系。

除了本文描述的一个或多个特征之外，齿条支承件接合表面与调节器插塞接合表面之间的接合进一步偏置第一支承部和第二支承部朝向与齿条壳体孔接合。

除了本文描述的一个或多个特征之外，偏置构件被设置在齿条支承件与调节器插塞之间并与齿条支承件和调节器插塞接合。

除了本文描述的一个或多个特征之外，偏置构件使第一齿条支承端轴向偏置抵靠齿条。

还公开了一种用于齿条与小齿轮转向系统的调节器插塞。该调节器插塞包括调节器插塞本体，该调节器插塞本体沿轴线在第一调节器插塞端与第二调节器插塞端之间延伸。第一调节器插塞端限定调节器插塞接合表面，该调节器插塞接合表面被设置成相对于第二调节器插塞端呈非平行且非垂直的关系。

除了本文描述的一个或多个特征之外，调节器插塞限定有密封凹部，密封凹部被设置在第一调节器插塞端与第二调节器插塞端之间并朝向轴线延伸。

除了本文描述的一个或多个特征之外，调节器插塞本体限定有第一凹部，第一凹部从第一调节器插塞端朝向第二调节器插塞端轴向地延伸。

除了本文描述的一个或多个特征之外，调节器插塞本体限定有第二凹部，第二凹部与第一凹部被同心地设置并且从第一调节器插塞端朝向第二调节器插塞端轴向地延伸。

除了本文描述的一个或多个特征之外，保持器被径向地设置在第一凹部与第二凹部之间。

除了本文描述的一个或多个特征之外，调节器插塞限定中心开口，中心开口延伸穿过第二凹部并朝向第二调节器插塞端轴向延伸。

除了本文描述的一个或多个特征之外，调节器插塞本体还限定了插口，该插口从第二调节器插塞端朝向第一调节器插塞端延伸。

还公开了一种用于齿条与小齿轮转向系统的齿条支承件。该齿条支承件包括偏置地连接到第二支承部的第一支承部。第一支承部和第二支承部各自沿第一轴线在第一齿条支承端与第二齿条支承端之间延伸。第二齿条支承端限定齿条支承件接合表面，该齿条支承件接合表面相对于第一齿条支承端以非平行且非垂直的关系设置。

除了本文描述的一个或多个特征之外，齿条支承件接合表面被布置成接合调节器插塞的调节器插塞接合表面。

通过以下结合附图的描述，以上和其他优点和特征将变得更加明显。

附图说明

本公开的主题在说明书结论的权利要求中特别指出并清楚地要求保护。通过以下结合附图的详细描述，本公开的前述和其他特征以及优点将变得显而易见，附图中：

图1是齿条与小齿轮转向系统的局部剖视图。

图2是齿条与小齿轮转向系统的齿条支承件和调节器插塞的局部剖视图。

图3是齿条支承件的第一立体图；

图4是齿条支承件的第二立体图；

图5是调节器插塞的第一立体图；以及

图6是调节器插塞的第二立体图。

具体实施方式

现在参考附图，将参考特定实施例描述本公开，但不限制本公开，应理解，所公开的实施例仅是本公开的说明，而本公开可以以各种替代形式实施。附图不一定按比例；某些特征可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表性基础。

参见图1，其示出了齿条与小齿轮转向系统10。齿条与小齿轮转向系统10包括细长转向齿条12、齿轮14、齿条壳体16、齿条支承件18和调节器插塞20。

细长转向齿条12由齿轮14来可旋转地支撑。细长转向齿条12可设置有沿细长转向齿条12的长度延伸的多个齿、螺纹等。齿轮14可以是与细长转向齿条12啮合式地接合的小齿轮传动装置。齿轮14可以附接到转向轴并且可以围绕旋转轴线32旋转。齿轮14围绕旋转轴线32的旋转使细长转向齿条12沿平移轴线30平移。

细长转向齿条12和齿轮14通过齿条支承件18而彼此抵靠，相对于齿条壳体轴线34而被轴向地预加载。细长转向齿条12与齿轮14之间的轴向预加载确保了细长转向齿条12与齿轮14之间的啮合式接合。

齿条壳体16限定齿条壳体孔40，该齿条壳体孔40沿齿条壳体轴线34延伸。齿条壳体轴线34可横向于齿轮14且横向于细长转向齿条12的平移轴线30中的每一个而设置。

齿条支承件18被设置在齿条壳体孔40内。齿条支承件18被布置成通过具有在齿条壳体孔40内滑动的能力而将预载荷传递到细长转向齿条12和齿轮14。齿条支承件18被布置成相对于齿条壳体轴线34径向地扩张，以抵靠齿条壳体孔40径向地预加载齿条支承件18，并使齿条支承件18抵靠齿条壳体孔40去除间隙(de-lash)。

齿条支承件18沿着齿条壳体轴线34、或被设置成基本平行于齿条壳体轴线34的轴线，在第一齿条支承端50与第二齿条支承端52之间延伸。第一齿条支承端50可以设置有通常与细长转向齿条12的轮廓匹配的轮廓，使得第一齿条支承端50部分地围绕细长转向齿条12延伸。第一齿条支承端50被布置成接合细长转向齿条12，第二齿条支承端52接合调节器插塞20。

齿条支承件18限定有第一槽54(如图1和图2所示)，并且在一些实施例中限定有第二槽56(如图3和图4所示)；第一槽或第二槽至少部分地延伸穿过齿条支承件18，使得齿条支承件18被部分地分段成第一支承部60和第二支承部62，第一支承部60和第二支承部62偏置地彼此连接。

第一槽54和/或第二槽56通常穿过齿条支承件18的中心。第一槽54和/或第二槽56中的至少一个径向地偏离(并非被设置在相同的假想平面内)齿条支承件18可沿其延伸的轴线。如图1所示，第一槽54和/或第二槽56中的至少一个从齿条壳体轴线34径向地偏移。

通过第一槽54和/或第二槽56中的至少一个将齿条支承件18至少部分地分段为第一支承部60和第二支承部62，这样限定出哥特式拱形或弹簧元件64，该弹簧元件在第一支承部60与第二支承部62之间延伸，以使齿条支承件18抵靠齿条壳体孔40以去除间隙。

在图1-图4中所示的实施例中，弹簧元件64可以是由第一槽54和/或第二槽56限定的柔性材料的一部分。弹簧元件64允许齿条支承件18径向地扩张，以使得第一支承部60和第二支承部62的外表面被偏置成朝向与齿条壳体孔40接合。在第一槽54和/或第二槽56中的至少一个基本上完全延伸穿过齿条支承件18的实施例中，弹簧元件64可以是单独设置的偏置构件，其在第一支承部60与第二支承部62之间延伸。

弹簧元件64将齿条支承件18的第一支承部60和第二支承部62径向地预加载抵靠齿条壳体孔40。齿条支承件18相对于齿条壳体孔40的径向预加载，可以在位于齿条支承件18与齿条壳体孔40之间的第一支承部60和第二支承部62的外表面之间提供线对线配合。第一支承部60和第二支承部62的外表面与齿条壳体孔40之间的径向预加载、连同齿条支承件18相对于细长转向齿条12的轴向预加载，改善了齿条与小齿轮转向系统10的系统嘎嘎声、弹响和转向感觉性能。

齿条支承件18可以由诸如聚合物这样的非金属材料制成。齿条支承件18可以是注射模制塑料齿条支承件。

弹簧元件64将第一支承部60铰接式地或偏置式地连接到第二支承部62，使得第一支承部60和第二支承部62响应于齿条载荷的变化或温度的变化而相对于彼此径向地扩张或收缩。随着温度升高，齿条支承件18可以在齿条壳体孔40内热生长并径向地扩张。随着温度降低，齿条支承件18可以热收缩，并且弹簧元件64可以帮助径向地扩张齿条支承件18，使得第一支承部60和第二支承部62保持与齿条壳体孔40接合。

参见图3和图4，弹簧元件64可包括中心部分70。中心部分70可以是球状构件或大致圆形构件，其基本上位于齿条支承件18的中心。中心部分70可被设置在弹簧元件64的端部之间，并且与弹簧元件64的端部间隔开，弹簧元件64的端部直接连接到第一支承部60和第二支承部62。第一支承部60的第一内表面72可以限定第一凹部74，该第一凹部74被布置成至少部分地接纳中心部分70。第二支承部62的第二内表面76可以限定第二凹部78，该第二凹部被布置成至少部分地接纳中心部分70。中心部分70可以至少部分地被接纳在第一凹部74和/或第二凹部78中的至少一个内。

参见图1-图4，第二齿条支承端52限定齿条支承件接合表面80，该齿条支承件接合表面80被设置成与调节器插塞20接合。齿条支承件接合表面80被设置成相对于第一齿条支承端50呈非平行且非垂直的关系。第一支承部60的齿条支承件接合表面80的一部分可以在从第一支承部60的外表面朝向第一内表面72径向延伸的方向上逐渐靠近第一齿条支承端50。第二支承部62的齿条支承件接合表面80的一部分可以在从第二支承部62的外表面朝向第二内表面76径向延伸的方向上逐渐靠近第一齿条支承端50。

参见图1、图2和图4，齿条支承件18限定有腔82和多个加强构件84。腔82从第二齿条支承端52朝向第一齿条支承端50延伸。多个加强构件84朝向被设置成与齿条壳体轴线34基本平行或共面的轴线径向地延伸。多个加强构件84从第二齿条支承端52朝向第一齿条支承端50轴向地延伸。

调节器插塞20可以影响齿条支承件18相对于齿条壳体孔40的径向预加载，并且使齿条支承件18在齿条壳体孔40内保持居中。调节器插塞20被设置在齿条壳体孔40内，并与齿条支承件18接合。

参见图1、图2、图5和图6，调节器插塞20包括调节器插塞本体88，该调节器插塞本体沿着齿条壳体轴线34、或被设置成基本上平行于齿条壳体轴线34的轴线，在第一调节器插塞端90和第二调节器插塞端92之间延伸。调节器插塞本体88可以是具有单件结构的整体。第一调节器插塞端90限定有调节器插塞接合表面94，调节器插塞接合表面接合齿条支承件接合表面80。

调节器插塞接合表面94被设置成相对于第二调节器插塞端92呈非平行和非垂直的关系。调节器插塞接合表面94的一部分可在径向地延伸远离齿条壳体轴线34方向上、或被设置成基本上平行于齿条壳体轴线34的轴线的方向上，逐渐变得更靠近第二调节器插塞端92。

齿条支承件接合表面80与调节器插塞接合表面94之间接合，这进一步偏置第一支承部60和第二支承部62的外表面朝向与齿条壳体孔40接合。第一支承部60和第二支承部62朝向齿条壳体孔40径向偏置的量可以通过改变调节器插塞20相对于齿条支承件18的轴向位置来调节。

齿条支承件接合表面80与调节器插塞接合表面94之间接合，平衡了来自细长转向齿条12在齿条支承件18的相对侧上的分离力。来自调节器插塞接合表面94和弹簧元件64的分离力使齿条支承件18能够与齿条壳体孔40保持接触，这改善了齿条与小齿轮转向系统10的噪音性能。

调节器插塞本体88限定有密封凹部100、第一凹部102、第二凹部104、中心开口106和插口108。

参见图1和图2，密封凹部100被设置在第一调节器插塞端90与第二调节器插塞端92之间，并且从调节器插塞本体88的外表面朝向大致平行于齿条壳体轴线34的轴线径向延伸。密封凹部100被布置成接纳密封构件120，密封构件例如为O形环，其接合齿条壳体孔40并可抑制水侵入。

参见图1、图2和图5，第一凹部102从第一调节器插塞端90朝向第二调节器插塞端92轴向地延伸。第二凹部104与第一凹部102被同心地设置并且通过保持器122与第一凹部102分开，该保持器122被径向地设置在第一凹部102与第二凹部104之间。第二凹部104从第一调节器插塞端90朝向第二调节器插塞端92轴向地延伸。第二凹部104可轴向地延伸朝向弹簧座124并终止于该弹簧座124处。

中心开口106轴向地延伸穿过第二凹部104的弹簧座124，并朝向第二调节器插塞端92延伸。插口108与中心开口106被同心地设置并且通过壁130与中心开口106分开，如图6所示。插口108从第二调节器插塞端92朝向第一调节器插塞端90轴向地延伸。

密封插塞132可至少部分地被设置在插口108内，并且可延伸到中心开口106中。密封插塞132可以包括凸缘134，该凸缘134可以对接壁130的远端。

参见图1，偏置构件140(例如，调节器弹簧)可以被设置在齿条支承件18与调节器插塞20之间并与齿条支承件18和调节器插塞20接合。偏置构件140至少部分地被接纳在齿条支承件18的腔82内，并且至少部分地被接纳在第二凹部104内。偏置构件140通过保持器122而至少部分地被保持在第二凹部104内。偏置构件140施加由齿条支承件18传递到细长转向齿条12的轴向预载荷。由偏置构件140和齿条支承件18提供的轴向预载荷量可以通过调节调节器插塞20相对于齿条支承件18的轴向位置而被调节。

通过齿条支承件18施加的轴向预加载和径向预加载补偿了公差叠加并且使系统噪声最小化，改善了转向感觉性能，并且提高了小齿轮和齿条之间的啮合的可靠性。

虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本公开，但应容易理解，本公开不限于这些公开的实施例。而是可以修改本公开以结合此前未描述但与本公开的范围相当的任何数量的改型、变化、替换或等同设置。另外，虽然已经描述了本公开的各种实施例，但是应该理解，本公开的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些或各种实施例的组合。因此，本公开不应被视为受前述描述的限制。

Claims (15)

1.一种齿条与小齿轮转向系统，包括：

齿条壳体，限定有沿轴线延伸的齿条壳体孔；

齿条支承件，被设置在所述齿条壳体孔内，所述齿条支承件具有偏置地连接到第二支承部的第一支承部，所述第一支承部和所述第二支承部沿所述轴线在第一齿条支承端与第二齿条支承端之间延伸；以及

调节器插塞，被设置在所述齿条壳体孔内，所述调节器插塞沿所述轴线在第一调节器插塞端与第二调节器插塞端之间延伸，所述第一调节器插塞端接合所述第二齿条支承端。

2.根据权利要求1所述的齿条与小齿轮转向系统，其中，所述齿条支承件包括在所述第一支承部与所述第二支承部之间延伸的弹簧元件。

3.根据权利要求1所述的齿条与小齿轮转向系统，还包括齿条，所述齿条由所述齿条壳体支撑并与齿轮接合。

4.根据权利要求3所述的齿条与小齿轮转向系统，其中，所述齿条和所述齿轮通过所述齿条支承件而抵靠彼此轴向地预加载。

5.根据权利要求1所述的齿条与小齿轮转向系统，其中，所述第二齿条支承端限定齿条支承件齿条支承件接合表面。

6.根据权利要求5所述的齿条与小齿轮转向系统，其中，所述第一调节器插塞端限定齿条支承件调节器插塞接合表面。

7.根据权利要求6所述的齿条与小齿轮转向系统，其中，所述齿条支承件接合表面被设置成相对于所述第一齿条支承端呈非平行且非垂直的关系。

8.根据权利要求7所述的齿条与小齿轮转向系统，其中，所述调节器插塞接合表面被设置成相对于所述第二调节器插塞端呈非平行且非垂直的关系。

9.根据权利要求7所述的齿条与小齿轮转向系统，其中，所述齿条支承件接合表面被布置成接合所述调节器插塞接合表面，以使所述第一支承部和所述第二支承部朝向与所述齿条壳体孔接合。

10.根据权利要求7所述的齿条与小齿轮转向系统，还包括偏置构件，所述偏置构件被设置在所述齿条支承件与所述调节器插塞之间并与所述齿条支承件和所述调节器插塞接合。

11.根据权利要求10所述的齿条与小齿轮转向系统，其中，所述偏置构件使所述第一齿条支承端轴向地偏置抵靠所述齿条。

12.根据权利要求1所述的调节器插塞，其中，所述调节器插塞限定齿条支承件密封凹部，所述密封凹部被设置在所述第一调节器插塞端与所述第二调节器插塞端之间并朝向所述轴线延伸。

13.根据权利要求12所述的调节器插塞，其中，所述调节器插塞限定齿条支承件第一凹部，所述第一凹部从所述第一调节器插塞端朝向所述第二调节器插塞端轴向地延伸。

14.根据权利要求13所述的调节器插塞，其中，所述调节器插塞限定齿条支承件第二凹部，所述第二凹部与所述第一凹部被同心地设置并且从所述第一调节器插塞端朝向所述第二调节器插塞端轴向地延伸。

15.根据权利要求14所述的调节器插塞，其中，所述调节器插塞限定齿条支承件中心开口，所述中心开口延伸穿过所述第二凹部并朝向所述第二调节器插塞端轴向地延伸。