CN112937671A - 一种连接装置及方向机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连接装置及方向机，连接装置连接在方向机转向管柱与车辆转向拉杆之间，用于输出转向动力，连接装置包括：第一传动部件，具有在周向上配置的多个第一弧形齿，第一传动部件联接于转向管柱以同步转动；及第二传动部件，联接于转向拉杆并具有线性方向上的多个第二弧形齿；第一传动部件转动时通过第一弧形齿啮合于第二弧形齿来带动第二传动部件移动，以驱使转向拉杆活动。第一传动部件和第二传动部件之间通过弧型齿啮合接触，它们的接触区域在齿宽中截面附近，啮合性能好，啮合接触的齿面多，重合度大，因此在运行的时候传动平稳，接触间隙小，同时接触冲击小，接触应力小，承载力大，达到有利于方向机小型化和轻量化的目的。
Description
技术领域
本发明涉属于汽车方向机传动设备领域，具体涉及一种连接装置及方向机。
背景技术
方向机是车辆转向系统的重要组成部分，在现有齿轮齿条方向机技术中，一般采用渐开线直齿或斜齿，渐开线式齿形啮合性不足，转向传动过程中会有间隙和冲击载荷，重合度不高，会产生应力集中影响使用寿命，承载能力有限，不利于方向机的小型化和轻量化。
虽然现有技术能够满足普通乘用车的使用需求，但在赛车领域，赛车在高速行驶，一点转向的间隙就会影响车手对赛车的控制，可能造成严重的事故，同时赛车在高速过弯时也要承载很大的转向力，有应力集中和冲击载荷，也很可能造成转向失效的风险，同时赛车对零部件的小型化和轻量化也有很高的要求。鉴于上述问题，发明人提出了本申请。
发明内容
基于上述问题，本发明提供旨在提供一种连接装置及方向机，其用于至少解决上述的现有齿轮齿条方向机转向传动过程中会有间隙和冲击载荷的问题。
本发明是这样实现的，第一方面，本发明提供一种方向机连接装置，连接在方向机转向管柱与车辆转向拉杆之间，用于将所述转向管柱的转向动力输出至车辆转向拉杆，其包括：第一传动部件，具有在周向上配置的多个第一弧形齿，所述第一传动部件联接于所述转向管柱以同步转动；及第二传动部件，联接于所述转向拉杆并具有线性方向上的多个第二弧形齿；所述第一传动部件转动时通过所述第一弧形齿啮合于第二弧形齿来带动所述第二传动部件移动，以驱使所述转向拉杆活动。
较佳地，所述第一传动部件包括输入轴和弧形齿轮，所述弧形齿轮外周配置有所述多个第一弧形齿，所述输入轴外周配置有带锥角的花瓣形弧面的第一连接部，所述弧形齿轮的中轴处配置有适配于所述第一连接部的第二连接部。
较佳地，所述连接装置包括壳体，所述壳体配置有一安装部，所述安装部与所述第二传动部件滑动配合，且所述安装部构造成限制所述第二传动部件沿所述线性方向活动。
较佳地，所述壳体包括上盖和下盖，所述上盖和下盖围拢成用于至少收纳部分的所述第二传动部件的活动腔室，所述弧形齿轮在输入轴的轴向上的两端分别通过轴承对应连接在上盖和下盖上。
较佳地，所述壳体的两端配置有端盖，用于封闭所述活动腔室。
较佳地，所述端盖内配置有塑料轴承，所述第二传动部件通过所述塑料轴承支撑在所述端盖上，并穿过所述端盖连接有用于连接所述车辆转向拉杆的连接座。
较佳地，所述上盖和下盖分别开设有环形凹槽，固定连接座安装在环形凹槽内并将所述壳体固定在车辆底盘上。
较佳地，连接装置还包括角位移传感器，所述角位移传感器配置于所述壳体上用于侦测所述弧形齿轮的转动角度；其中，在所述壳体上开设有一走线孔，用于供连接有所述角位移传感器的线缆穿过。
较佳地，所述输入轴下端具有一平面，所述弧形齿轮通过垫片和锁紧件与所述输入轴固定并定位
第二方面，本发明另提供一种方向机，其包括上述任一所述的连接装置。
通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
本发明上述方案中提供的一种连接件，连接转向管柱的第一传动部件和连接转向拉杆的第二传动部件之间通过弧型齿啮合接触，它们的接触区域在齿宽中截面附近，啮合性能好，啮合接触的齿面多，重合度大，因此其在运行的时候传动平稳，接触间隙小，以使车手能够精准的控制车辆，同时接触冲击小，接触应力小，承载力大，达到有利于方向机小型化和轻量化的目的。
附图说明
图1为本发明的方向机连接装置的结构示意图；
图2为本发明的方向机连接装置的分解结构示意图；
图3为本发明的第一传动部件和弧形齿轮的装配结构示意图；
图4为本发明的第一传动部件的结构示意图；
图5为本发明的弧形齿轮的结构示意图；
图6为本发明的输入轴的结构示意图。
附图标识
1、第二传动部件；11、第二弧形齿；12、滑动部；2、第一传动部件；21、第一弧形齿；22、转动连接部；23、花瓣弧形孔；3、输入轴；31、第一连接部；32、花瓣形弧面；4、壳体；41、上盖；42、下盖；5、固定连接座；51、上固定座；52、下固定座；6、端盖；7、角位移传感器；8、连接座。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上端”、“下端”、“上段”、“下段”、“上侧”、“下侧”、“中间”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
现结合图1至图6对本申请的方案的结构以及功能进行详细的说明。
本发明提供一种方向机连接装置，参考图1和图2，连接在方向机转向管柱与车辆转向拉杆之间，用于将所述转向管柱的转向动力输出至车辆转向拉杆。连接装置包括第一传动部件2和第二传动部件1，第一传动部件2连接在转向管柱上，第二传动部件1连接在转向拉杆上。第一传动部件2和第二传动部件1相互啮合，用于将转向管柱上的转动动力经第二传动部件1传输给转向拉杆上，实现汽车的转向。
在本发明中，结合图3、图4和图5，第一传动部件2包括有输入轴3和弧形齿轮，输入轴3在轴向上的一端连接在转向管柱上，另一端连接在弧形齿轮上。弧形齿轮外周配置有所述多个第一弧形齿21，第二传动部件1具有线性方向上的多个第二弧形齿11。第一弧形齿21啮合于第二弧形齿11，第一弧形齿21和第二弧形齿11的啮合区域在齿宽中截面附近，啮合性能好，啮合接触的齿面多，重合度大，因此其在运行的时候传动平稳，接触间隙小，以使车手能够精准的控制车辆，同时接触冲击小，接触应力小，承载力大，有利于方向机小型化和轻量化。同时，弧型齿为对称结构，通过该结构，不会产生额外的轴向力，增加传动的稳定性。该弧型齿齿根截面为齿型最大处，因此不会像渐开线齿型在根部产生应力集中，进一步提高了齿轮的承载能力。
结合图2和图6，所述输入轴3外周配置有带锥角的花瓣形弧面32的第一连接部31，所述弧形齿轮的中轴处配置有适配于所述第一连接部31的第二连接部。第一连接部31的外周面构成为花瓣形弧面32，从第一连接部31的截面观察，其构成为一弧形花瓣的结构。第二连接部构成为适配于第一连接部31的花瓣弧形孔23。其中，沿着输入轴3的轴向，第一连接部31沿着指向底面的方向构成为径向尺寸逐渐减小的结构，及，第一连接部31的外周构成为带锥角的花瓣形弧面32。通过该结构，有效的消除了连接间隙，以使车手能够精准的控制车辆。优选地，弧型齿轮通过垫片和螺栓相对输入轴3锁紧，同时实现两者在轴向上的定位，保证两者间的安装垂直度。在输入轴3的下端的外周配置有缺口平面，并通过螺丝或螺栓等紧固件将输入轴3和弧型齿轮在径向上进行辅助定位。
结合图2，所述连接装置包括壳体4，所述壳体4配置有一安装部，所述安装部与所述第二传动部件1滑动配合，且所述安装部构造成限制所述第二传动部件1沿所述线性方向活动。其中，安装部具备沿第二传动部件1长度方向上延伸的滑动槽，第二传动部件1的底面和两侧面的至少部分与滑动槽滑动配合。在安装部上开设有沿径向延伸的径向凹槽，并安装部通过径向凹槽与壳体4上的凸台连接，以使安装部固定安装在壳体4上。
优选地，结合图2，所述壳体4包括上盖41和下盖42，所述上盖41和下盖42围拢成用于至少收纳部分的所述第二传动部件1的活动腔室，其中，第一弧形齿21和第二弧形齿11配置在该活动腔室内。所述弧形齿轮在输入轴3的轴向上的两端分别通过轴承对应连接在上盖41和下盖42上，以在受输入轴3推动时相对壳体4顺畅地转动。其中，弧形齿轮轴向上的两端分别通过深沟球轴承可转动地支撑在上盖41和下盖42上。
结合图2，所述壳体4的两端配置有端盖6，用于封闭所述活动腔室。所述端盖6内配置有塑料轴承，所述第二传动部件1通过所述塑料轴承支撑在所述端盖6上，并穿过所述端盖6连接有用于连接所述车辆转向拉杆的连接座8。端盖6内配置有油封，防止安装腔室内的油脂泄露。其中，端盖6通过内螺纹与上盖41和下盖42的端部处的外螺纹连接。
结合图2，所述上盖41的外周面和下盖42的外周面分别开设有环形凹槽，固定连接座85安装在环形凹槽内并将所述壳体4固定在车辆底盘上。其中，固定连接座85包括有上固定座51和下固定座52，上固定座51和下固定座52通过安装在环形凹槽内，并相互固定或直接通过螺栓等连接件固定连接在车辆底盘上。
结合图2，连接装置还包括角位移传感器7，所述角位移传感器7配置于所述壳体4上用于侦测所述弧形齿轮的转动角度。优选地，角位移传感器7通过螺钉安装在下盖42的内部，角位移传感器7检测弧型齿轮的转角。其中，在所述壳体4上开设有一走线孔，用于供连接有所述角位移传感器7的线缆穿过。
第二方面，本发明另提供一种方向机(图未示)，其包括上述任一所述的连接装置。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种方向机连接装置，连接在方向机转向管柱与车辆转向拉杆之间，用于将所述转向管柱的转向动力输出至车辆转向拉杆，其特征在于，包括：
第一传动部件，具有在周向上配置的多个第一弧形齿，所述第一传动部件联接于所述转向管柱以同步转动；及
第二传动部件，联接于所述转向拉杆并具有线性方向上的多个第二弧形齿；
所述第一传动部件转动时通过所述第一弧形齿啮合于第二弧形齿来带动所述第二传动部件移动，以驱使所述转向拉杆活动。
2.根据权利要求1所述的方向机连接装置，其特征在于，所述第一传动部件包括输入轴和弧形齿轮，所述弧形齿轮外周配置有所述多个第一弧形齿，所述输入轴外周配置有沿轴向带锥度的花瓣形弧面的第一连接部，所述弧形齿轮的中轴处配置有适配于所述第一连接部的第二连接部。
3.根据权利要求2所述的方向机连接装置，其特征在于，所述连接装置包括壳体，所述壳体配置有一安装部，所述安装部与所述第二传动部件滑动配合，且所述安装部构造成限制所述第二传动部件沿所述线性方向活动。
4.根据权利要求3所述的方向机连接装置，其特征在于，所述壳体包括上盖和下盖，所述上盖和下盖围拢成用于至少收纳部分的所述第二传动部件的活动腔室，所述弧形齿轮在输入轴的轴向上的两端分别通过轴承对应连接在上盖和下盖上。
5.根据权利要求4所述的方向机连接装置，其特征在于，所述壳体的两端配置有端盖，用于封闭所述活动腔室。
6.根据权利要求5所述的方向机连接装置，其特征在于，所述端盖内配置有塑料轴承，所述第二传动部件通过所述塑料轴承支撑在所述端盖上，并穿过所述端盖连接有用于连接所述车辆转向拉杆的连接座。
7.根据权利要求5所述的方向机连接装置，其特征在于，所述上盖和下盖分别开设有环形凹槽，固定连接座安装在环形凹槽内并将所述壳体固定在车辆底盘上。
8.根据权利要求3所述的方向机连接装置，其特征在于，还包括角位移传感器，所述角位移传感器配置于所述壳体上用于侦测所述弧形齿轮的转动角度；其中，在所述壳体上开设有一走线孔，用于供连接有所述角位移传感器的线缆穿过。
9.根据权利要求2所述的方向机连接装置，其特征在于，所述输入轴下端具有一平面，所述弧形齿轮通过垫片和锁紧件与所述输入轴固定并定位。
10.一种方向机，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的连接装置。
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