CN111688793A - 车辆用转向装置 - Google Patents

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CN111688793A CN202010161387.4A CN202010161387A CN111688793A CN 111688793 A CN111688793 A CN 111688793A CN 202010161387 A CN202010161387 A CN 202010161387A CN 111688793 A CN111688793 A CN 111688793A
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steering
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丰田浩之
坂口瑠理子
久代育生
福田宽展
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Abstract

本发明提供一种车辆用转向装置，包括：左右的摆动臂部件(16L、16R)；左右的转向横拉杆(18L、18R)，分别在内端经由继动杆(20)枢轴连接于摆动臂部件的臂部(32L、32R)；继动杆(20)，在两端枢轴连接于臂部(32L、32R)；齿条小齿轮装置(22)，在一方的摆动臂部件的臂部(34L)连接了齿条杆(44)的一端；以及转向操纵输入传递系统(24)，向齿条小齿轮装置传递转向操纵输入，齿条小齿轮装置(22)包括沿着齿条杆(44)的长度方向配置于小齿轮(66)的两侧且对于小齿轮按压齿条杆的一对按压装置(68)。

Description

车辆用转向装置
技术领域
本发明涉及汽车等车辆的转向装置。
背景技术
作为汽车等车辆的转向装置之一，公知有一种具备转向操纵连杆机构的转向装置，该转向操纵连杆机构包括左右的摆动臂部件、分别将左右的车轮与左右的摆动臂部件的臂部连接的左右的转向横拉杆、以及将两个臂部连接的继动杆。由驾驶员向转向操纵输入传递系统输入的转向操纵输入被运动变换装置变换并被向一方的摆动臂部件传递，使摆动臂部件摆动，由此左右的车轮转向。该形式的转向装置适合于巴士那样的大型车辆。
例如，在下述的专利文献1中记载了一种转向装置，该转向装置具有上述的转向操纵连杆机构，采用了具有液压助力转向功能并沿车辆的前后方向延伸的齿条小齿轮装置作为运动变换装置。根据这种转向装置，能够辅助驾驶员的转向操纵操作，另外，与运动变换装置为循环滚珠丝杠装置的情况相比，能够减少力的传递损耗。
专利文献1：日本实开昭60-150162号公报
齿条小齿轮装置包括往复活动的齿条杆，由于齿条杆在两端被齿条衬套支承，所以如之后详细说明那样，不得不成为长条。因此，上述专利文献1所记载的现有的转向装置与运动变换装置例如为循环滚珠丝杠装置的情况相比，存在相对于车辆的搭载性差、车辆的设计的自由度被制约这一问题。
发明内容
本发明的主要课题在于，提供一种具有上述的转向操纵连杆机构并被改进成相对于车辆的搭载性以及车辆的设计的自由度比上述专利文献1所记载那样的现有的转向装置提高的转向装置。
根据本发明，提供一种车辆用转向装置(10)，包括：左右的摆动臂部件(16L、16R)，分别具有绕上下方向的轴线(28L、28R)摆动的臂部(32L、32R、34L、34R)；继动杆(20)，在两端枢轴连接于左右的摆动臂部件的臂部(32L、32R)；左右的转向横拉杆(18L、18R)，分别在外端枢轴连接于左右的转向操纵轮(14L、14R)并在内端枢轴连接于左右的摆动臂部件的臂部(32L、32R)以及继动杆(20)中的一方；齿条小齿轮装置(22)，以使一方的摆动臂部件(16L)绕对应的轴线(28L)摆动的方式在一方的摆动臂部件的臂部(34L)连接着齿条杆(44)的一端；以及转向操纵输入传递系统(24)，向齿条小齿轮装置的小齿轮轴(56)传递转向操纵输入。
齿条小齿轮装置(22)包括：小齿轮(66)，与小齿轮轴构成一体并与齿条杆(44)的齿条齿啮合；外壳(42)，对齿条杆的设置有齿条齿的区域进行收纳；以及一对按压装置(68)，沿着齿条杆的长度方向配置于小齿轮的两侧且对于小齿轮按压齿条杆。
根据上述的结构，齿条小齿轮装置包括沿着齿条杆的长度方向配置于小齿轮的两侧并对于小齿轮按压齿条杆的一对按压装置。因此，由于能够通过小齿轮以及一对按压装置将齿条杆支承为能够沿着长度方向往复活动，所以齿条杆在设置有齿条齿的区域的外侧的部分可以不被齿条衬套(例如圆环状的树脂部件)支承。因此，与设置有齿条齿的区域的外侧的部分被两个齿条衬套支承的构造相比，由于能够将齿条小齿轮装置小型化并使配置的自由度提高，所以与现有的转向装置相比，能够使相对于车辆的搭载性以及车辆的设计的自由度提高。
〔发明的方式〕
在本发明的一个方式中，左右的摆动臂部件(16L、16R)分别具有相对于轴线(28L、28R)向相互不同的方向延伸的第一臂部以及第二臂部(32L、32R、34L、34R)，左右的转向横拉杆(18L、18R)在内端分别枢轴连接于左右的摆动臂部件的第一臂部(32L、32R)，齿条杆(44)的一端枢轴连接于一方的摆动臂部件(16L)的第二臂部(34L)，继动杆(20)在两端枢轴连接于左右的摆动臂部件的第一臂部以及第二臂部中的一方。
根据上述方式，左右的摆动臂部件分别具有相对于轴线向相互不同的方向延伸的第一臂部以及第二臂部，左右的转向横拉杆在内端枢轴连接于左右的摆动臂部件的第一臂部。齿条杆的一端枢轴连接于一方的摆动臂部件的第二臂部，继动杆在两端枢轴连接于左右的摆动臂部件的第一臂部以及第二臂部中的一方。
因此，与左右的摆动臂部件分别仅具有一个臂部的情况相比，由于能够提高齿条杆以及继动杆的枢轴连接的自由度，所以借此也能够使转向装置相对于车辆的搭载性以及车辆的设计的自由度提高。特别通过第二臂部相对于第一臂部的延伸方向的设定，能够自由地设定齿条小齿轮装置的延伸方向。
在本发明的其他一个方式中，齿条杆(44)被小齿轮(66)以及一对按压装置(68)支承为能够沿着长度方向往复活动，在齿条杆与外壳(42)之间未设置衬套装置。
根据上述方式，能够通过小齿轮以及一对按压装置将齿条杆支承为能够沿着长度方向往复活动，不需要在齿条杆与外壳之间设置衬套装置。因此，能够减少齿条杆以及外壳的长度而使齿条小齿轮装置小型轻型化。
并且，在本发明的其他一个方式中，齿条杆(44)在一端侧从外壳(42)延伸突出，在另一端侧不从外壳延伸突出。
根据上述方式，由于齿条杆在一端侧从外壳延伸突出，但在另一端侧不从外壳延伸突出，所以可以在另一端侧封闭外壳。因此，由于在另一端侧不需要将齿条杆与外壳之间密封的部件，所以与齿条杆在另一端侧也从外壳延伸突出的情况相比，能够减少齿条小齿轮装置的部件个数、使构造简化。
并且，在本发明的其他一个方式中，一对按压装置(68)构成为相对于齿条杆(44)在与小齿轮(66)相反的一侧沿着垂直于齿条杆的长度方向延伸的中心线(76)对于小齿轮按压齿条杆。
根据上述方式，齿条杆被一对按压装置在与小齿轮相反的一侧沿着垂直于齿条杆的长度方向延伸的中心线对于小齿轮按压。因此，能够对于小齿轮良好地按压齿条杆来维持它们良好的啮合状态，并且能够通过小齿轮以及一对按压装置将齿条杆支承为能够稳定地沿着长度方向往复活动。
并且，在本发明的其他一个方式中，一对按压装置(68)的中心线(76)从齿条杆(44)的齿条齿(70)与小齿轮(66)的啮合部(78)分离等距离(L)。
根据上述方式，一对按压装置在从齿条杆的齿条齿与小齿轮的啮合部分离了等距离的位置对于小齿轮按压齿条杆。因此，与一对按压装置的中心线从齿条杆的齿条齿与小齿轮的啮合部分离相互不同的距离的情况相比，能够减少因一对按压装置的按压导致绕啮合部的力矩作用于齿条杆的担忧。
在上述说明中，为了帮助本发明的理解，对于与后述的实施方式对应的发明的结构加括号标注了在该实施方式中使用过的附图标记。然而，本发明的各构成要素并不限定于与加括号标注的附图标记对应的实施方式的构成要素。根据参照以下的附图记述的与本发明的实施方式有关的说明会容易理解本发明的其他目的、其他特征以及附带的优点。
附图说明
图1是针对车辆的直行状态示出被应用于右侧通行车辆的本发明涉及的转向装置的实施方式的图解俯视图。
图2是表示图1所示的实施方式的齿条小齿轮装置的放大剖视图。
图3是沿着图2的线III-III将齿条小齿轮装置剖切来示出一方的按压装置的放大剖视图。
图4是表示齿条杆被一个末端衬套支承并贯通外壳延伸的齿条小齿轮装置的图解剖视图。
附图标记说明：
10…转向装置；12…车辆；14L、14R…前轮；16L、16R…摆动臂部件；18L、18R…转向横拉杆；20…继动杆；22…齿条小齿轮装置；24…转向操纵输入传递系统；28L、28R…轴线；32L、32R…第一臂部；34L、34R…第二臂部；42…外壳；44…齿条杆；48…连接连杆；54…方向盘；64…电动式转向操纵辅助力赋予装置；66…小齿轮；68…按压装置；76…中心线；82…电子控制装置。
具体实施方式
[实施方式]
以下参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
在图1中，附图标记10表示了本发明的实施方式所涉及的转向装置。转向装置10被应用于所谓的左舵车辆、即右侧通行车辆12，构成为对车辆12的转向操纵轮亦即左右的前轮14L、14R进行转向操纵。转向装置10包括左右的摆动臂部件16L、16R、左右的转向横拉杆18L、18R、继动杆20、齿条小齿轮装置22以及转向操纵输入传递系统24。
摆动臂部件16L、16R被配置于在车辆12的横向上分离的位置，分别被车辆12的车身30支承为能够在轴套(boss)部26L、26R绕上下方向的轴线28L、28R摆动。在图示的实施方式中，摆动臂部件16L、16R分别具有第一臂部32L、32R以及第二臂部34L、34R。在车辆12处于直行状态时，第一臂部32L、32R分别从轴套部26L、26R实际向车辆的后方延伸，第二臂部34L、34R分别从轴套部26L、26R横穿车辆的前后方向而向车辆的内侧(in-board)方向延伸。
继动杆20沿车辆12的横向延伸，在两端通过接头(joint)36L、36R分别枢轴连接于左右的摆动臂部件16L、16R的第一臂部32L、32R。左右的转向横拉杆18L、18R分别在外端通过接头38L、38R枢轴连接于左右的前轮14L、14R的转向臂(Knuckle arm，未图示)，并在内端通过接头40L、40R枢轴连接于继动杆20的对应的端部附近。因此，在图示的实施方式中，左右的转向横拉杆18L、18R的内端经由继动杆20分别枢轴连接于左右的摆动臂部件16L、16R的第一臂部32L、32R，但也可以直接枢轴连接于第一臂部32L、32R。
齿条小齿轮装置22被配置于车辆12的左方部，实际沿车辆12的前后方向延伸。如图2所示，齿条小齿轮装置22包括外壳42和沿着轴线43延伸的齿条杆44，齿条杆44在后端侧从外壳42朝向车辆的后方延伸突出。外壳42在前端封闭，齿条杆44在前端侧不从外壳42朝向车辆的前方延伸突出。
在齿条杆44的后端通过接头46枢轴连接着连接连杆48的一端，连接连杆48的另一端通过接头50枢轴连接于左侧的摆动臂部件16L的第二臂部34L。因此，齿条杆44的后端以使摆动臂部件16L绕对应的轴线28L摆动的方式经由连接连杆48连接于左侧的摆动臂部件16L的第二臂部34L。因此，齿条杆44的往复运动被连接连杆48变换为绕轴线28L的摆动并向摆动臂部件16L传递，相反，摆动臂部件16L绕轴线28L的摆动被连接连杆48变换为往复运动并向齿条杆44传递。
此外，在图1中，接头36L等接头未被详细示出，但只要能够将对应的两个部件连结为能够相对枢动即可，可以是本技术领域公知的任意的接头，例如球形接头、枕球、枢轴与衬套的组合等。
转向操纵输入传递系统24在图1中未被详细示出，但包括具备上转向轴(upsteering shaft)、下转向轴(lower steering shaft)以及通用接头等的公知的转向轴52。在转向轴52的上端连结着由驾驶员操作的方向盘54，转向轴52的下端与齿条小齿轮装置22的小齿轮轴56连结。因此，转向操纵输入传递系统24将由驾驶员赋予给方向盘54的转向操纵输入向小齿轮轴56传递。
在图示的实施方式中，在小齿轮轴56一体地设置有蜗轮58，在蜗轮58螺旋配合有蜗杆60。蜗杆60与电动机62的输出轴连结。电动机62的转矩通过蜗杆60以及蜗轮58而作为转向操纵辅助转矩向小齿轮轴56传递。因此，电动机62与蜗轮58以及蜗杆60协作而作为将转向操纵辅助转矩赋予给齿条小齿轮装置22的电动式转向操纵辅助力赋予装置64发挥功能。
如图2所示，齿条小齿轮装置22还包括小齿轮66以及一对按压装置68。小齿轮66经由扭杆与小齿轮轴56构成一体并与齿条杆44的齿条齿70啮合，外壳42对齿条杆44的包括设置了齿条齿70的区域的主要部位进行收纳。一对按压装置68沿着齿条杆44的长度方向配置于小齿轮66的两侧，对于小齿轮66按压齿条杆44。
如图3所示，各按压装置68包括相对于齿条杆44配置于与小齿轮66相反一侧的齿条引导件72以及压缩螺旋弹簧74。齿条引导件72被外壳42支承为能够沿着垂直于齿条杆44的轴线43延伸的中心线76往复活动。压缩螺旋弹簧74沿着中心线76对于齿条杆44按压齿条引导件72。因此，齿条杆44被小齿轮66以及一对按压装置68支承为能够沿着长度方向往复活动，在齿条杆44与外壳42之间未设置齿条衬套等。
在特别图示的实施方式中，如图2所示，一对按压装置68的中心线76从齿条杆44的齿条齿70与小齿轮66的啮合部78的中心P起沿着轴线43分离等距离L配置。此外，一对按压装置68的中心线76与中心P的距离L也可以相互不同。
如图1所示，转向操纵辅助力赋予装置64还包括电子控制装置82。在转向操纵输入传递系统24设置有对在转向操纵输入传递系统中产生的转向操纵转矩Ts进行检测的转矩传感器84。电子控制装置82通过基于由转矩传感器84检测出的转向操纵转矩Ts以及由车速传感器86检测出的车速V控制电动机62的输出转矩，来控制转向操纵辅助转矩。
基于以上说明可知，根据实施方式，齿条小齿轮装置22包括沿着齿条杆44的长度方向配置于小齿轮66的两侧并对于小齿轮按压齿条杆的一对按压装置68。齿条杆44被小齿轮66以及一对按压装置68支承为能够沿着长度方向往复活动，在齿条杆44与外壳42之间未设置衬套装置。
因而，例如与齿条杆在设置有齿条齿的区域的两侧的部分被两个衬套装置支承的构造相比，能够使齿条小齿轮装置22小型轻型化，提高配置的自由度。因此，与具有前述的转向操纵连杆机构的现有的转向装置相比，能够使转向装置相对于车辆的搭载性以及车辆的设计的自由度提高，能够使转向装置轻型化。
另外，并不是齿条杆被两个衬套装置支承的现有的一般构造，而考虑如图4所示，齿条杆44被一个衬套装置41支承的构造。其中，在图4中，双头箭头S表示齿条行程。然而，在该构造中，在齿条杆44必须设置至少与齿条行程S相当的长度的被支承区域44A，由于齿条杆44以及外壳42的长度变大，所以无法使齿条小齿轮装置22小型轻型化。
另外，左右的摆动臂部件16L、16R分别具有相对于轴线28L、28R向相互不同的方向延伸的第一臂部32L、32R以及第二臂部34L、34R。左右的转向横拉杆18L、18R在内端经由继动杆20分别枢轴连接于左右的摆动臂部件16L、16R的第一臂部32L、32R。齿条杆44的后端枢轴连接于左侧的摆动臂部件32L的第二臂部34L，继动杆20在两端枢轴连接于左右的摆动臂部件的第一臂部32L、32R。
因此，与左右的摆动臂部件16L、16R分别仅具有一个臂部的情况相比，由于能够提高齿条杆44以及继动杆20的枢轴连接的自由度，所以借此也能够使转向装置相对于车辆的搭载性以及车辆的设计的自由度提高。特别通过第二臂部34L、34R相对于第一臂部32L、32R的延伸方向的设定，能够自由地设定齿条小齿轮装置22的延伸方向。
另外，齿条杆44在后端侧从外壳42延伸突出，但在前端侧不从外壳延伸突出，外壳在前端侧封闭。因此，由于在前端侧不需要将齿条杆44与外壳42之间密封的部件，所以与齿条杆在前端侧也从外壳延伸突出的情况相比，能够减少齿条小齿轮装置22的部件个数、使构造简化。
另外，齿条杆44被一对按压装置68在与小齿轮66相反一侧沿着垂直于齿条杆的长度方向延伸的中心线76对于小齿轮按压。因此，能够对于小齿轮良好地按压齿条杆来维持它们良好的啮合状态，并且能够通过小齿轮以及一对按压装置将齿条杆支承为能够稳定地沿着长度方向往复活动。
并且，一对按压装置68在从齿条杆44的齿条齿70与小齿轮66的啮合部78分离了等距离L的位置对于小齿轮按压齿条杆。因此，与一对按压装置的中心线被配置为从齿条杆的齿条齿与小齿轮的啮合部分离相互不同的距离的情况相比，能够减少因一对按压装置的按压导致绕啮合部的力矩作用于齿条杆44的担忧。
以上，针对特定的实施方式详细地说明了本发明，但本发明并不限定于上述的实施方式，对于本领域技术人员而言，在本发明的范围内能够实现其他各种实施方式是显而易见的。
例如，在上述的实施方式中，摆动臂部件16L、16R分别具有第一臂部32L、32R以及第二臂部34L、34R，但各臂部也可以为一个。另外，在车辆12处于直行状态时，第一臂部32L、32R分别从轴套部26L、26R实际向车辆的后方延伸，第二臂部34L、34R分别从轴套部26L、26R横穿车辆的前后方向而向车辆的内侧方向延伸。然而，第一臂部32L、32R也可以实际向车辆的前方延伸，第二臂部34L、34R也可以向包括车辆的外侧方向的与图示的方向不同的方向延伸。因此，齿条小齿轮装置22也可以沿车辆的前后方向以外的方向延伸。
另外，在上述的实施方式中，左右的转向横拉杆18L、18R的内端枢轴连接于继动杆20的对应的端部附近，但也可以分别枢轴连接于摆动臂部件16L、16R的第一臂部32L、32R。该情况下，继动杆20也可以分别枢轴连接于摆动臂部件16L、16R的第二臂部34L、34R。
另外，在上述的实施方式中，转向装置10被应用于所谓的左舵车辆即右侧通行车辆12，但也可以应用于所谓的右舵车辆即左侧通行车辆。该情况下，齿条小齿轮装置22被配置于车辆的右方部。
另外，在上述的实施方式中，转向装置10构成为对车辆12的转向操纵轮亦即左右的前轮14L、14R进行转向操纵，但也可以构成为对左右的后轮进行转向操纵。
并且，在上述的实施方式中，设置有对齿条小齿轮装置22的小齿轮轴56赋予转向操纵辅助转矩的电动式转向操纵辅助力赋予装置64，但转向操纵辅助转矩也可以施加于转向轴。另外，也可以省略电动式转向操纵辅助力赋予装置64，本发明的转向装置构成为不具有助力转向功能的转向装置。

Claims (6)

1.一种车辆用转向装置，包括：
左右的摆动臂部件，分别具有绕上下方向的轴线摆动的臂部；
继动杆，在两端枢轴连接于所述左右的摆动臂部件的臂部；
左右的转向横拉杆，分别在外端枢轴连接于左右的转向操纵轮并在内端枢轴连接于所述左右的摆动臂部件的臂部以及所述继动杆中的一方；
齿条小齿轮装置，以使一方的摆动臂部件绕对应的轴线摆动的方式在所述一方的摆动臂部件的臂部连接了齿条杆的一端；以及
转向操纵输入传递系统，向所述齿条小齿轮装置的小齿轮轴传递转向操纵输入，
其中，
所述齿条小齿轮装置包括：
小齿轮，与所述小齿轮轴构成一体并与所述齿条杆的齿条齿啮合；
外壳，对所述齿条杆的设置有齿条齿的区域进行收纳；以及
一对按压装置，沿着所述齿条杆的长度方向配置于所述小齿轮的两侧且对于所述小齿轮按压所述齿条杆。
2.根据权利要求1所述的车辆用转向装置，其中，
所述左右的摆动臂部件分别具有相对于轴线向相互不同的方向延伸的第一臂部以及第二臂部，所述左右的转向横拉杆在内端分别枢轴连接于所述左右的摆动臂部件的第一臂部，所述齿条杆的一端枢轴连接于所述一方的摆动臂部件的第二臂部，所述继动杆在两端枢轴连接于所述左右的摆动臂部件的第一臂部以及第二臂部中的一方。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用转向装置，其中，
所述齿条杆被所述小齿轮以及所述一对按压装置支承为能够沿着长度方向往复活动，在所述齿条杆与所述外壳之间未设置衬套装置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用转向装置，其中，
所述齿条杆在所述一端侧从所述外壳延伸突出，在另一端侧不从所述外壳延伸突出。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆用转向装置，其中，
所述一对按压装置构成为相对于所述齿条杆在与所述小齿轮相反的一侧沿着垂直于所述齿条杆的长度方向延伸的中心线对于所述小齿轮按压所述齿条杆。
6.根据权利要求5所述的车辆用转向装置，其中，
所述一对按压装置的所述中心线从所述齿条杆的齿条齿与所述小齿轮的啮合部分离了等距离。
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