CN1104163A - 整体型动力操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有施加预负荷机构的整体型动力 操纵装置，在油缸内作往复运动的活塞的外面形成和 扇形齿轮14啮合的齿条，在油缸内壁上形成导向孔， 将柱塞可自由滑动地嵌合在此导向孔内用弹簧将其 向油缸内侧按压，另外，在活塞上形成和上述柱塞面 对面相接触的凸轮部，使其和柱塞的球状顶端弹性接 触，对柱塞整体施行化学涂膜处理，使其能顺利地进 行相对活塞凸轮部的相对移动以及相对筒状塞的进 退运动。

Description

本发明涉及整体型动力操纵装置，尤其涉及具有能在活塞上形成的齿条和扇形齿轮间施加预负荷机构的整体型动力操纵装置。

整体型动力操纵装置通常由在操纵箱体上形成的油缸、可自由滑动地嵌合在此油缸内，把油缸内分成两个压力室的活塞，在此活塞的一侧面上形成的齿条，配置成和活塞的往复运动方向垂直并通过连杆机构和转向车轮相连的扇形轴，以及设置成和此扇形轴形成一体、可与上述齿条啮合，伴随上述活塞的往复运动进行正反转的扇形齿轮组成，通过操作操纵盘使控制阀转换、把从油泵排出的高压油向上述一压力室提供的同时，使另一压力室内的工作油向油箱一侧排出，通过用此两室间的压力差使活塞动作，形成施加操纵方向的辅助力。

在上述组成的整体型动力操纵装置中，为了能使动作顺利进行，有必要使齿条和扇形齿轮间具有止隙，这样当在中间位置具有齿隙时，在车辆直线行进时操纵盘的无效行程变大，而产生车辆行驶不稳的问题。因此通过用安装在扇形轴上的调节丝杆使扇形轴沿轴向移动，在操纵盘的中间位置使齿隙为零能获得良好的操纵稳定性。然而，由于在通常情况下，因长时间工作而使齿隙增大，在齿条和扇形齿轮间产生松动而使操纵盘无效行程变大，从而产生高速行驶时操纵稳定性变坏的问题。

因此，以往已提出过在操纵盘的中间位置确实施加预负荷，以获得在高速直线行驶时稳定性的整体型动力操纵装置。作为这样的动力操纵装置，已知的例如，将柱塞可自由滑动地嵌合在操纵箱体上形成的导向孔内，用弹簧把此柱塞向油缸内侧按压的同时，在活塞上形成使与柱塞顶端部弹性接触的凸轮部，通过用上述柱塞顶端部按压凸轮部，对活塞产生旋转力作用，使齿条的齿端部一侧向扇形齿轮的齿端部按压，成为向在活塞上形成的齿条和扇形齿轮间施加的预负荷。

在上述传统的整体型动力操纵装置的施加预负荷的构造中，柱塞在操纵箱体的导向孔内或嵌合在此导向孔内的套筒内进行滑动之际难免有因磨损面咬住或擦伤等情况。此外即使在柱塞顶端部和活塞一侧的凸轮部的滑动部，由于在急忙操纵时的摩擦力大，也不能顺利滑动，从而存在操纵盘的有效作用感不明显，操纵盘返回情况变坏等问题。

此外，在上述组成的整体型动力操纵装置中，由于在组装时需依次将柱塞、弹簧、筒状塞等向导向孔内进行组装，因此存在使作业工序增加，组装需化更多时间的问题，而且还担心可能遗漏安装弹簧或柱塞等。

本发明正是为了解决上述问题，目的在于提供能使构成向齿条和扇形齿轮间施加预负荷机构的柱塞和与此柱塞相接触构件的相互间摩擦减少、顺利进行滑动的同时，能防止柱塞磨损的整体型动力操纵装置。

此外，本发明的第二目的在于提供能使组装作业性优良、且能防止漏掉安装弹簧或柱塞的整体型动力操纵装置。

为达到上述目的的本发明的可自由滑动嵌合在油缸内的活塞、在此活塞外侧面形成的齿条、与此齿条啮合、伴随活塞的往复运动进行正反转的扇形齿轮，以及使旋转力作用在上述活塞上、在齿条和扇形齿轮间施加预负荷的施加预负荷机构所组成的整本型劝力操纵装置，上述施加预负荷机构由在油缸和活塞中的任一构件上形成的导向孔，可在此孔内进退运动的柱塞，对此柱塞加压的弹簧。在另一构件上形成与上述柱塞弹性接触的凸轮部所组成，且对上述柱塞表面施加化学涂膜处理。

此外，为达到上述第2目的的本发明的由可自由滑动嵌合在油缸内的活塞，在此活塞外侧面上形成的齿条，与此齿条啮合、伴随活塞的往复运动进行正反转的扇形齿数，以及使旋转力作用在上述活塞上，在齿条和扇形齿轮间施加预负荷的施加预负荷机构所组成的整体型动力操纵装置。该装置的上述的施加预负荷机构由在油缸和活塞中的任一构件上形成的导向孔，在此孔内进退运动的柱塞，对此柱塞加压的弹簧，在另一构件上形成与上述柱塞弹性接触的凸轮部，以及螺旋固定在上述导向孔开口部上的筒状塞所组成，使上述柱塞在筒状塞内滑动的同时，分别在支承上述弹簧的两端面的筒状塞的底部和柱塞的端面上形成嵌合于螺旋弹簧内的突出部。

在由上述构成的整体型动力操纵装置中，由于对柱塞整体进行化学涂膜处理，在因活塞移动使柱塞顶端相对凸轮部滑动之际，能顺利进行滑动，在提高操纵的有效作用感的同时，柱塞因其和凸轮部的相对移动而在导向孔内进行进退运动之际，也因能顺利滑动而不会发生柱塞磨损或被擦伤。

此外，根据为达到上述第2目的的本发明，由于通过分别在支承构成施加预负荷机构的弹簧两端面的筒状塞的底部和柱塞端面上形成突出部，使其嵌合于螺旋弹簧内，能使柱塞、弹簧和筒状塞形成一体进行组装，从而使作业性提高的同时，且能防止将柱塞或弹簧漏装。

对附图的简单说明。

图1为本发明一实施例整体型动力操纵装置的沿扇形齿轮轴线的纵剖面图，

图2为图1的A向视图，

图3为本发明第2实施例整体型动力操纵装置与图1相对应的图，

图4为图3的主要部分的放大剖面图，

图5为表示图4所示变化例的剖面图，

以下，参照附图对本发明实施例进行说明。图1为表示本发明一实施例整体型动力操纵装置的沿扇形齿轮轴线的纵剖面图，图2为图1的A向视图。在操纵箱体2的油缸部4内具有可自由滑动嵌入的活塞6，用此活塞6将油缸4内部分成两个压力室（分别位于图面的上下位置）。在活塞6的一侧面（图1的下侧面）上形成齿条12，使通过未予图示的连杆机构与转向车轮相连的扇形齿轮轴13形成一体的扇形齿轮14与齿条12相啮合，伴随活塞6的往复运动形成正反转。如图1所示，使此扇形齿轮14的齿部形成相对扇形齿轮轴13的轴线L₁倾斜，通过用设置在扇形齿轮轴13端部（图1的左方）的调节丝杆15使此扇形齿轮轴13沿轴向移动，调整与齿条12的啮合状态形成。能消除两者、即12，14间的齿隙，或者能施加适当的预负荷。

在上述活塞6的轴心部的孔上形成滚珠螺旋槽18，通过放入此滚珠螺旋槽18内的多个滚珠20使与蜗杆轴22相啮合。使这些滚珠20从滚珠管24的一端出来，和从另一端向此螺旋槽18内返回而形成循环，将该滚珠管24的两端部从活塞6的外侧插入上述滚珠螺旋槽18内。用通过螺栓26固定在活塞6上面（与形成齿条12的面相反的面）的滚珠管夹紧件28进行上述滚珠管24的安装。

在上述操纵箱体2的一端固定着未予图示的阀体，把与上述蜗杆22共轴线的短轴（输入轴）（未图示）配置在此阀体内，使其可自由旋转地被支承，形成此短轴与蜗杆轴22用插入各自轴心孔内的扭杆30相连，且能相对旋转规定角度。此外，通过未图示的操纵盘的操作使短轴旋转。

把由与上述短轴成一体旋转的内阀和在蜗杆轴22上形成、与上述内阀外周嵌合的外阀构成的旋转型控制阀安放在上述阀体内。由于此控制阀的构造已属公知技术，故对其未予图示与详细说明，而通过供给通路与油泵连通，通过回流通路与油箱连通，当通过操纵盘的操作对此控制阀进行切换时，使从油泵排出的压力油向被上述活塞6的两侧划分的两压力室中的一室供给的同时，使另一压力室与油箱连通，此室内的工作油向油箱回流，在两压力室间产生压力差，通过用此压力差使活塞6动作，形成向操纵方向施加辅助力。

接下来对通过使旋转力作用在上述活塞6上，使齿条12的齿端部（图1的左侧端部）向扇形齿轮14的齿端部按压，在齿条12和扇形齿轮14啮合的中间位置，使此两者12，14间产生预负荷的机构进行说明。如上所述，在上述活塞6的下面形成齿条12，进而，如图2所示，在其两端上形成在油缸内面的滑动部6a，6b，在此滑动部6a，6b中间形成小直径部6c。在此小直径部6c上，沿侧面方向突出形成凸轮部6d。在此凸轮部6d的沿活塞轴线12方向的中央部位形成突出至最上方部分的顶点6e，然后在其两侧形成对称下降后，具有平坦的凸轮面。

另外，在操纵箱体2上，朝着和上述活塞6的凸轮部6d的突出方向大致成垂直方向（图1的左上方）形成通孔2a。使此通孔2a具有位于外侧的大直径开口部和位于内侧的小直径开口部，将具有法兰32a的套筒32插入上述小直径开口部内，将大致为圆筒状的筒状塞34旋入固定于上述大直径开口部内。上述套筒32通过将其法兰32a被夹在上述大直径开口部的底面和筒状塞34的顶端面间而得到固定。在筒状塞34的外周面上嵌有O型圈36，用来使油缸4内部和外部保持液体密封。

形成使筒状塞34中间具有大致圆筒状的壁34a，在其内侧空间和上述套筒32内嵌入可自由滑动的柱塞38。柱塞38具有大直径的头部38a和小直径的杆部38b，且将其杆部38b的顶端形成球面状。使柱塞38的大直径头部38a的外径和筒状塞34内空间的内径大致相等，使大直径头部38a可相对此空间内表面滑动。此外，使小直径杆部38b的外径和套筒32的内径大致相同，形成能相对此内表面滑动。在上述筒状塞34的空间内设置弹簧40，用来使柱塞38具有经常朝向油缸4内侧的趋势。使受到弹簧40作用的柱塞38的杆部38b的球状顶端部从上述套筒32伸出并与在上述活塞6上形成的凸轮部6d成弹性接触。如上所述，将凸轮部6d的突出部顶点6e形成在沿活塞6轴线12方向的中央位置上，当齿条12和扇形齿轮14位于啮合的中间位置，使杆部38b的顶端球状部和凸轮部6d的突出部顶点6e形成弹性接触。

此外，本发明中，对上述柱塞38的整体进行化学涂膜处理（例如成膜处理等），能使其相对筒状塞34和套筒32的内面顺利滑动。此外，也能使柱塞38的半球顶端部和活塞6的凸轮部6d向顺利滑动。

上述构造的整体型动力操纵装置，由于因弹簧40而向油缸4内侧按压的柱塞38的杆部38b的顶端球状部平常与在活塞6的小直径部6c上突出形成的凸轮部6d保持弹性接触，由于图1中的反时针旋转方向的旋转力作用于活塞6上，使图1中的齿条12的齿部左端向扇形齿轮14的齿端部按压，即使经长时期使用而产生齿轮磨损，也能使齿隙经常为零。而且由于在齿条12和扇形齿轮14的啮合中间位置，使柱塞38的杆38b的顶端与凸轮部6d的高出部分顶点6e形成弹性接触，由于最大的旋转力作用于活塞6上，使齿条12向扇形齿轮14按压，能在齿条12和扇形齿轮14间施加预负荷，从而能在高速直线行驶等情况中维持良好的操纵稳定性。

此外，通过操作操纵盘使控制阀转换，在活塞6两侧的压力空间产生压力差而使活塞6动作的场合，通过使活塞6在油缸4内移动，而使此活塞6的凸轮部6d和柱塞38的杆部38b的顶端球状部进行滑动之际，由于对柱塞38进行了化学涂膜处理，能使两者即6d，38b顺利进行滑动。因此，能使操纵盘的有效作用感不明显以及操纵盘返回情况变坏等问题不再存在。此外，当通过活塞6在油缸4内移动使凸轮部6d相对柱塞38滑动时，由于在凸轮部6d上形成高出部分和平坦部分，使柱塞38相对固定于箱体2的通孔2a内的筒状塞34和套筒32滑动而进退，由于也能使此滑动顺利运行，因而柱塞38不易产生磨损或擦伤，使耐久性提高。此外，在上述实施例中是在活塞6上设置凸轮部6d，在箱体2一方配置柱塞38和弹簧40，然而，反之，即使是活塞内形成孔，在此孔内配置柱塞和弹簧，在箱体上设置凸轮部的场合，若对柱塞施行化学涂膜处理，也能取得同样效果。

图3表示本发明第2实施例。此实施例中，由于除设置在箱体2内的柱塞38等的组成部分外，其基本组成和上述第1实施例相同，因此，使同样的部分带上相同的标号，故省去对其说明。和上述实施例一样，在箱体2上形成的通孔2a的大直径部分上螺旋固定配合着筒状塞34。此外，使通孔2a的小直径部分具有与柱塞38的杆部38b的外径大致相同的内径，因此，不设置如上述实施例那样的套筒，形成将杆部38b直接配合在通孔2a内进行滑动。

用配置在筒状塞34底部内的弹簧40使柱塞38向油缸4内部一侧按压。在支承此弹簧40的两端面的筒状塞34的壁34a的底面和柱塞38的大直径头部38a的端面上分别形成外径比弹簧40内径稍小的圆柱形突出部34b，38c（参照图4）。因此，将弹簧40的两端分别嵌装在筒状塞34和柱塞38的两圈柱形突出部34b、38c的外周上，使筒状塞34，弹簧40和柱塞38三者形成组合部件而成为一体，从而提高组装作业性，能防止弹簧40或柱塞38的漏装。此外，如图5所示若将筒状塞34和柱塞38的两圆柱形突出部34c，38d的形状形成从基部起使其顶端一侧为大直径的倒锥体，能使弹簧40和筒状塞34，柱塞38的嵌装更牢固。

Claims (7)

1、整体型动力操纵装置，包括可自由滑动地嵌合于油缸内的活塞，在此活塞的外侧面上形成的齿条与此齿条啮合，伴随活塞的往复运动进行正反转的扇形齿轮，以及使旋转力作用于上述活塞上，在齿条和扇形齿轮间施加预负荷的施加预负荷机构，其特征在于上述施加预负荷机构由在油缸和活塞中的任一构件上形成的导向孔、在此导向孔中进行进退运动的柱塞，对此柱塞施加作用力的弹簧，以及在上述另一构件上形成与上述柱塞成弹性接触的凸轮部构成，而且，在上述柱塞的表面上施行化学涂膜处理。

2、整体型动力操纵装置，包括可自由滑动地嵌合于油缸内的活塞，在此活塞的外侧面上形成的齿条、与此活塞啮合、伴随活塞的往复运动进行正反转的扇形齿轮，以及使旋转力作用于上述活塞上，在齿条和扇形齿轮间施加预负荷的施加预负荷机构，其特征在于上述施加预负荷机构由在油缸和活塞中的任一构件上形成的导向孔，在此导向孔内进行进退运动的柱塞，对此柱塞施加作用力的弹簧，在上述另一构件上形成与上述柱塞成弹性接触的凸轮部，以及螺旋固定在上述导向孔开口部上的筒状塞组成，使上述柱塞在筒状塞内滑动的同时，分别在支承上述弹簧两端面的筒状塞底部和柱塞端面上形成使嵌合于螺旋弹簧内的突出部。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于将套筒嵌合在上述导向孔的内部一侧，将筒状塞螺旋固定在该导向孔的外部一侧，使柱塞在上述套筒和筒状塞内作进退运动。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于在油缸上形成使上述柱塞在其内作进退运动的导向孔，在活塞的侧壁上形成和柱塞成弹性接触的凸轮部。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于将所述凸轮部构成在齿条和扇形齿轮啮合的中间位置，使与柱塞产生弹性接触的位置向柱塞一侧尽量突出，然后向其两侧呈对称下降后再成平坦状。

6、根据权利要求2所述的装置，其特征在于使上述筒状塞底部的突出部外径以及柱塞端面突出部外径都比螺旋弹簧内径稍大，将弹簧的两端部嵌合固定在此两突出部上。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于分别将上述各突出部形成其基部直径小，顶端直径大，且使直径由基部向顶端逐渐变大的倒锥状。

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