CN111263719A

CN111263719A - 齿杆衬套及转向机构

Info

Publication number: CN111263719A
Application number: CN201880067082.8A
Authority: CN
Inventors: 池山学; 桑垣隼哉; 菊池宏之; 关根敏彦; 中川昇; 齐藤胜纪; 岛山浩辅
Original assignee: Mazda Motor Corp; Oiles Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp; Oiles Corp
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2038-10-17
Also published as: JP6934801B2; CN111263719B; JP2019077235A; DE112018004628T5; US11254347B2; WO2019078254A1; US20210188341A1

Abstract

本发明提供一种能够减小对转向操作的感觉的影响的齿杆衬套。齿杆衬套(1)包括：衬套主体(2)，所述衬套主体收容于圆筒状的壳体(4)内，允许齿杆(5)在轴线(O)的方向上运动，并且，支承施加于齿杆(5)的载荷，能够在径向上自由地扩展和收缩；以及弹性环(3)，所述弹性环安装于衬套主体(2)。衬套主体(2)沿周向形成于外周面(22)，具有用于安装弹性环(3)的安装槽(28)，安装槽(28)的轴线P偏离衬套本体(2)的轴线(O)。由此，弹性环(3)形成有从衬套本体(2)的外周面(22)大幅突出的弹性环突出部(10)、以及弹性环(3)被埋入于衬套本体(2)的外周面(22)的弹性环埋入部(11)。

Description

齿杆衬套及转向机构

技术领域

本发明涉及齿杆齿轮式转向机构，特别地，涉及用于齿杆齿轮式转向机构的齿杆衬套。

背景技术

专利文献1记载了一种用于齿杆齿轮式转向机构的齿杆衬套。该齿杆衬套以在轴线方向上的运动受到限制的状态被容纳在圆筒状的壳体内，对施加于齿杆的载荷进行支承，同时允许支杆在轴线方向上的运动。该齿杆衬套包括：圆筒状的支承体，所述支承体能够在径向上自由扩展和收缩，并且，在该支承体中插入有齿杆；以及弹性环，所述弹性环安装于支承体，并且在径向上对支承体施力。支承体由合成树脂制成，并且，在支承体的外周面分别沿周向形成用于安装弹性环的安装槽。

根据该齿杆，支承体被弹性环在径向上收缩，从而使得插入于支承体中的齿杆被紧固。结果，使得支承体的内周面与齿杆的外周面之间的间隙为零，并且因此，可以防止由支承体的内周面与齿杆的外周面之间的碰撞引起的不愉快的声音的产生。进而，可以防止由齿杆的外径尺寸误差引起的摩擦扭矩的变动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-151289号公报

发明内容

发明所要解决的课题

当在齿杆齿轮式转向机构中通过转向操作使转向轴旋转时，通过形成于转向轴的端部的小齿轮与形成于齿杆的齿条之间的啮合，转向轴的旋转运动被转换成齿杆的直线运动。结果，与齿杆连动的拉杆经由拉杆端对转向节施加用于使轮胎围绕它们的转向销旋转的扭矩。这时，来自于轮胎的反作用力经由转向节、拉杆端、以及拉杆输入到齿杆。

这里，如图6(A)所示，专利文献1中记载的齿杆衬套8被容纳在壳体90中，使得安装于支承主体80的弹性环81与壳体90的内周面91接触。通过这样设置，如图6(B)所示，弹性环81被从轮胎经由拉杆92输入给齿杆93的反作用力N压缩并变形。因此，在齿杆93在齿杆轴线方向H上做直线运动之前，齿杆93和拉杆92在与齿杆轴线垂直的方向V上产生位移(垂直于轴线方向的位移Δ)。因此，从转向操作到轮胎方向实际改变的延时变大，并且，这对于转向操作的感觉造成不良影响。

本发明是考虑到上述情况而做出的，本发明的目的在于，提供一种能够减小对转向操作的感觉的不良影响的齿杆衬套。

解决课题的手段

为了解决上述课题，根据本发明，在插入有齿杆的衬套主体的外周面，沿周向形成用于安装弹性环的安装槽，使得该安装槽的轴线偏离衬套主体的轴线。这里，优选地，安装槽的轴线偏离衬套主体的轴线的偏移量被设定成：衬套主体的外周面的半径与安装槽的轴线从衬套主体的轴线偏离的偏移量之和大于等于安装槽的槽底的半径与构成弹性环的弹性体的线径之和。

例如，本发明提供一种齿杆衬套，包括：

衬套主体，所述衬套主体能够在径向上自由地扩展和收缩；以及

弹性环，所述弹性环安装于衬套主体，

其中：

所述衬套主体具有沿周向形成于外周面上的安装槽，所述安装槽用于安装所述弹性环；并且

所述安装槽的轴线偏离所述衬套主体的轴线。

进而，本发明提供一种齿杆齿轮式的转向机构，包括：

上面所述的齿杆衬套，所述齿杆衬套支承施加给齿杆的载荷，并且，允许齿杆在轴线方向上的运动；以及

圆筒状的壳体，所述壳体容纳所述齿杆衬套，并且，限制所述齿杆衬套在轴线方向上的运动，

其中：

所述齿杆衬套被容纳在所述壳体中，使得衬套主体的轴线位于比所述安装槽的轴线更靠近反作用力支承面的位置，所述反作用力支承面是壳体的与反作用力的输入方向相对的内周面，所述反作用力从轮胎经由与所述齿杆连接的拉杆被输入给齿杆。

发明的效果

根据本发明，用于安装弹性环的安装槽具有从衬套主体的轴线偏离的轴线。结果，形成有弹性环从衬套主体的外周面大幅突出的弹性环突出部、以及弹性环被埋入衬套主体的外周部或者从衬套主体的外周部很小地突出的弹性环埋入部。通过将齿杆衬套安装于壳体中，使得弹性环埋入部与反作用力支承面相对，衬套主体的外周面与反作用力支承面能够不受弹性环的干扰地直接接触，或者，能够减小衬套主体的外周面与反作用力支承面之间的间隙，其中，所述反作用力支承面是壳体的与反作用力的输入方向相对的内周面，所述反作用力是从轮胎经由拉杆被输入给齿杆的力。因此，对于轮胎的反作用力的刚性提高，并且，能够限制由轮胎的反作用力引起的齿杆在壳体内的运动，并且因此，从转向操作到轮胎方向实际改变的延时被减小。进而，在本发明中，由于无需为了提高对于轮胎的反作用力的刚性而在内周侧缩短弹性环的周长以加强对齿杆的紧固，因此，齿杆衬套的滑动特性不受影响。因此，本发明可以提供能够减小对于转向操作的感觉的影响的齿杆衬套。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的齿杆齿轮式转向机构的一部分的局部剖视图；

图2(A)和2(B)分别是齿杆衬套1的正视图和侧视图，图2(C)是图2(B)所示的齿杆衬套1的A-A剖视图；

图3(A)、3(B)和3(C)分别是衬套主体2的正视图、侧视图和后视图，图3(D)是图3(A)所示的衬套主体2的B-B剖视图，并且图3(E)是图3(B)所示的衬套主体2的C-C剖视图；

图4(A)和4(B)分别是弹性环3的正视图和侧视图，图4(C)是图4(A)所示的弹性环3的D-D剖视图；

图5(A)和5(B)分别是齿杆衬套1的变型1A的正视图和侧视图，图5(C)是图5(B)所示的齿杆衬套1的变型1A的E-E剖视图；并且

图6(A)和6(B)是用于说明传统的齿杆衬套8的问题的图。

具体实施方式

下面，将参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是根据本发明的齿杆齿轮转向机构的一部分的局部剖视图。

如图所示，本实施方式的齿杆齿轮转向机构包括：齿杆衬套1，所述齿杆衬套1支承施加给齿杆5的载荷，并且，允许齿杆5在轴线O的方向上运动；以及圆筒状的壳体4，所述壳体4容纳齿杆衬套1，并且，限制齿杆衬套1在轴线O的方向上的运动。

图2(A)及2(B)分别是齿杆衬套1的正视图合侧视图，图2(C)是图2(B)所示的齿杆衬套1的A-A剖视图。

如图所示，齿杆衬套1包括：衬套主体2，齿杆5被插入于该衬套主体2；以及弹性环3，所述弹性环3安装于衬套主体2。尽管本实施方式示出了在衬套主体2上安装有两个弹性环3的例子，然而，也可以在衬套主体2上安装一个、三个或更多个弹性环3。

图3(A)、3(B)和3(C)分别为衬套主体2的正视图、侧视图和后视图，图3(D)是图3(A)所示的衬套主体2的B-B剖视图，图3(E)是图3(B)所示的衬套主体2的C-C剖视图。

衬套主体2由诸如聚醛树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂等具有良好滑动特性的合成树脂形成，并且，是能够在径向上自由扩展和收缩的圆筒状构件。如图所示，衬套主体2包括：滑动面21，所述滑动面21形成于内周面20并且与被插入的齿杆5的外周面50滑动接触；多个第一狭缝25和第二狭缝26，所述多个第一狭缝25和第二狭缝26在周向上等间隔地交替配置；啮合凸部27，所述啮合凸部27形成于外周面22；以及安装槽28，所述安装槽28沿周向形成于外周面22，以便安装弹性环3。

第一狭缝25分别沿着轴线O的方向从一端面23向另一端面24形成，并且，第二狭缝26分别沿着轴线O的方向从另一端面24向一端面23形成。借助于在周向上等间隔地交替配置的多个第一狭缝25和第二狭缝26，衬套主体2能够在缩径方向上变形。

啮合凸部27在一端面23侧从外周面22沿径向向外突出，并且，被收容于啮合凹部(未示出)，所述啮合凹部以在壳体4的一端面41处将内周面40切去的方式形成。通过这样配置，收容于壳体4中的齿杆衬套1围绕轴线O的旋转受到限制。进而，在啮合凸部27被收容于壳体4的啮合凹部中的状态下，环形的盖6被安装于壳体4的一端面41。结果，收容于壳体4中的齿杆衬套1在轴线O的方向上的运动受到限制(参见图1)。

各个安装槽28沿着周向形成于外周面22，并且，安装槽28的槽底29的轴线P偏离衬套主体2的轴线O。在此，将外周面22的半径表示为ro，将安装槽28的槽底29的半径表示为rp，并且将形成弹性环3的弹性体的线径表示为d(参见图4)，则安装槽28的槽底29的轴线P与衬套主体2的轴线O之间的偏移量被设定为ro+s≥rp+d。结果，在齿杆衬套1中形成弹性环突出部10和弹性环埋入部11，在所述弹性环突出部10，弹性环3在比衬套主体2的轴线O靠安装槽29的轴线P侧从衬套主体2的外周面22大幅突出，在所述弹性环埋入部11，弹性环3在比安装槽29的轴线P靠衬套主体2的轴线O侧被埋入衬套主体2的外周面22(参见图2)。

图4(A)和4(B)分别是各弹性环3的正视图和侧视图，图4(C)是图4(A)所示的弹性环3的D-D剖视图。

各弹性环3是由诸如合成橡胶、热塑性弹性材料等弹性体形成的环形构件，并且，具有比安装槽28的槽底29的直径2×rp短的内径Ri、以及比壳体4的内径Rj(参见图1)大的外径Re。

弹性环3具有比安装槽28的槽底29的直径2×rp短的内径Ri。因此，当将弹性环3安装于衬套主体2的安装槽28中时，弹性环3在衬套主体2的缩径方向上对衬套主体2施力，并对被插入于衬套主体2的齿杆5进行紧固。进而，弹性环3具有比壳体4的内径Rj大的外径Re。因此，当将齿杆衬套1收容于壳体4中时，弹性环3与壳体4的内周面40压力接触，并因此被压缩变形。结果，将齿杆衬套1嵌合于壳体4中。

在图1中，反作用力支承面42是壳体4的与反作用力N的输入方向相对的内周面40，所述反作用力从轮胎(未示出)经由与齿杆5连接的拉杆(未示出)被输入给齿杆5，并且，所述反作用力支承面42是在壳体4的内周面40中对于被输入给齿杆5的反作用力N产生最大反作用力的区域。上述结构的齿杆衬套1通过衬套主体2的啮合凸部27与壳体4的啮合凹部(未示出)之间的啮合而被定位，以使得衬套主体2的轴线O比安装槽28的槽底29的轴线P更接近反作用力支承面42，或者换言之，使得弹性环埋入部11位于反作用力支承面42侧。

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明。

在本发明中，安装槽28的槽底29的轴线P偏离衬套主体2的轴线O。通过这样配置，齿杆衬套1具有弹性环突出部10和弹性环埋入部11，在所述弹性环突出部10，弹性环3从衬套主体2的外周面22大幅突出，在所述弹性环埋入部11，弹性环3被埋入衬套主体2的外周面22。在此，齿杆衬套1被定位成使得弹性环埋入部11位于反作用力支承面42侧。

因此，在壳体4的反作用力支承面42侧，衬套主体2的外周面22与壳体4的内周面40抵接而无需弹性环3的介入，并且，在衬套主体2的外周面22与壳体4的内周面40之间没有间隙。这提高了反作用力支承面42侧的刚性，并且能够抑制由轮胎的反作用力N引起的齿杆5在壳体4内的运动。从而，从转向操作到轮胎方向实际改变的延时被减小。

进而，无需为了提高反作用力支承面42侧的刚性而缩小各弹性环3的内径Ri以便更牢固地紧固齿杆5。因此，齿杆衬套1的滑动特性不受影响。

因此，本实施方式能够提供减小对转向操作的感觉的不良影响齿杆衬套1。

进而，与安装槽28的槽底29的轴线P与衬套2的轴线O一致的传统的齿杆衬套相比，在反作用力支承面对向面43侧，能够提高形成各弹性环3的弹性体的压缩变形量，所述反作用力支承面对向面43是壳体4的隔着轴线O与反作用力支承面42对向的内周面40，并且，向着齿杆衬套1的内周面施加作为反作用力的弹簧力。因此，不仅反作用力支承面42侧的刚性提高，而且反作用力支承面对向面43侧的刚性也提高，并且，能够进一步减小对转向操作的感觉的不良影响。

本发明不限于上述实施方式，能够进行各种改变。

例如，在上述实施方式中，将衬套主体2的外周面22的半径表示为ro，将安装槽28的槽底29的半径表示为rp，并且将形成各弹性环3的弹性体的线径表示为d，则安装槽28的槽底29的轴线P与衬套主体2的轴线O之间的偏移量被设定ro+s≥rp+d。然而，本发明并不局限于此。

只要将安装槽28的槽底29的轴线P与衬套主体2的轴线O之间的偏移量设定为，在弹性环埋入部11，弹性环3被埋入于衬套主体2的外周部22，或者从衬套主体2的外周部22突出得比弹性环突出部10小，就足够了。通过这样配置，衬套主体2的外周面22与壳体4的内周面40之间的间隙在壳体4的反作用力支承面42侧形成得较小，并且，由轮胎的反作用力N引起的齿杆5在壳体4内的运动受到抑制。因此，从转向操作到轮胎方向实际改变的延时被减小。

进而，在上述实施方式中，如图5(A)至5(C)所示的齿杆衬套1的变型1A所示，可以将弹性环突出部10侧(比衬套主体2的轴线O靠安装槽28的槽底29的轴线P侧)的第一狭缝25和第二狭缝26从衬套主体2上省去。换言之，可以仅在弹性环埋入部11侧(比安装槽28的槽底29的轴线P靠衬套主体2的轴线O侧)配置第一狭缝25和第二狭缝26。通过这样配置，可以避免在反作用力支承面对向面43侧，弹性变形了的弹性环3跑入第一狭缝25和第二狭缝26中，并且进一步提高形成各弹性环3的弹性体的压缩变形量。从而，反作用力支承面对向面43侧的弹性环3的反作用力变得更大，并且反作用力支承面对向面43侧的刚性进一步提高。

进而，在上述实施方式中，在衬套主体2中沿着轴线O的方向从一端面23向另一端面24形成多个第一狭缝25，并且，沿着轴线O的方向从另一端面24向一端面23形成多个第二狭缝26。然而，本发明并不局限于此。只要衬套主体2能够在径向上自由地扩展和收缩即可。例如，衬套主体2可以仅具有第一狭缝25或者仅具有第二狭缝26。进而，在上述实施例中，衬套主体2具有圆筒形形状。然而，只要衬套主体2具有与要插入的齿杆5的形状相适合的筒状即可。

附图标记说明

1、1A：齿杆衬套；2：衬套主体；3：弹性环；4：壳体；5：齿杆；6：盖；10：弹性环突出部；11：弹性环埋入部；20：衬套主体2的内周面；21：衬套主体2的滑动面；22：衬套主体2的外周面；23、24：衬套主体2的端面；25：第一狭缝；26：第二狭缝；27：啮合部；28：安装槽；29：安装槽28的槽底；40：壳体4的内周面；41：壳体4的端面；42：壳体4的反作用力支承面；43：壳体4的反作用力支承面对向面。

Claims

1.一种齿杆衬套，包括：

弹性环，所述弹性环安装于衬套主体，

其中：

所述安装槽的轴线偏离所述衬套主体的轴线。

2.如权利要求1所述的齿杆衬套，其中：

所述弹性环从比所述衬套主体的轴线靠所述安装槽的轴线侧的所述安装槽突出的量，比从比所述安装槽的轴线靠所述衬套主体的轴线侧的所述安装槽突出的量大。

3.如权利要求1所述的齿杆衬套，其中：

所述安装槽的轴线偏离所述衬套主体的轴线的偏移量被设定成：所述衬套主体的所述外周面的半径与所述安装槽的轴线从所述衬套主体的轴线偏离的偏移量之和大于等于所述安装槽的槽底的半径与构成所述弹性环的弹性体的线径之和。

4.如权利要求1至3中任一项所述的齿杆衬套，其中：

所述衬套主体具有从一端面向另一端面形成的至少一个狭缝。

5.如权利要求4所述的齿杆衬套，其中：

所述至少一个狭缝为多个狭缝，并且，所述狭缝沿所述衬套主体的周向配置于比所述安装槽的轴线靠所述衬套主体的轴线侧。

6.一种齿杆齿轮式的转向机构，包括：

权利要求1至5所述的齿杆衬套，所述齿杆衬套支承施加给齿杆的载荷，并且，允许所述齿杆在轴线方向上的运动；以及

其中：

所述齿杆衬套被容纳在所述壳体中，使得所述衬套主体的轴线位于比所述安装槽的轴线更靠近反作用力支承面的位置，所述反作用力支承面是所述壳体的与反作用力的输入方向相对的内周面，所述反作用力从轮胎经由与所述齿杆连接的拉杆被输入给所述齿杆。