CN203047343U - 齿轮齿条副式转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能够缩短收纳有转向齿轮单元（5a）的齿轮箱（10a）总长度，实现制造成本低廉化的齿轮齿条副式转向装置。该齿轮齿条副式转向装置的齿轮箱（10a）被支承固定于车身宽度方向中央部偏左侧或偏右侧的任一侧的位置上。根据齿轮箱（l0a）支承固定于上述车身的位置相对于上述宽度方向中央位置的偏移量，使左右一对拉杆（7、7a）的长度尺寸不同。

Description

齿轮齿条副式转向装置

技术领域

本发明涉及一种齿轮齿条副式转向(rack-and-pinion steering)装置的改良，其通过齿轮齿条副式齿轮单元，将转向盘的旋转运动变换为直线运动，并推拉左右一对转向横拉杆，对汽车的操舵轮(除叉车等特殊车辆之外，通常指前轮)施加转向角。 

背景技术

作为汽车用操舵装置，例如专利文献1～6等记载的齿轮齿条副式转向装置广为人知，并且被广泛实施。图10是表示以往便广为周知的齿轮齿条副式转向装置的一例。在该转向装置中，转向盘1的旋转经由转向轴2、自由接头3a、中间轴4以及自由接头3b，传递至转向齿轮单元5的输入轴61，随着该输入轴3的旋转而对左右一对拉杆7、7进行推拉，这样对前轮1施加转向角。此外，图示例子示出了一种电动式动力转向装置，其以电动马达8作为辅助动力源，实现了用于操作转向轮1所需的作用力的降低。该转向装置具有：用于调节转向盘1的上下位置的倾斜机构；以及用于调节转向盘1的前后位置的伸缩(telescopic)机构。由于这些结构以往已经广为周知，因而省略了详细的图示以及说明。 

转向齿轮单元5如图11～13所示构成，其将输入轴6的旋转运动变换为齿条轴9的直线运动，以推拉一对拉杆7、7。即，转向齿轮单元5具有齿轮箱10、齿条轴9、输入轴6和龆轮齿12。齿轮箱10由铝系合金等轻型合金压铸成型，其具有主收容部13和副收容部14。主收容部13呈长度方向两端具有开口的圆筒状。副收容部14设置于靠近主收容部13的长度方向的一端(图11～13的左端)部分的外周面。且两收容部14、13的中心轴呈互为异面的位置关系。而且，两收容部14、 13的内部空间相互连通。即，副收容部14的前半部的一侧在主收容部13的长度方向一端部的内周面设有开口。进而，在副收容部14的基端部的外部空间侧设有开口。齿轮箱10通过插通于一对安装法兰26、26中的螺栓或双头螺栓而被支承固定于车身，这一对安装法兰26、26固定于主收容部13的外周面上沿着轴向分隔开的两处位置。 

齿条轴9呈圆棒状。在齿条轴9的外周面一部分，形成有齿条齿15。齿条轴9的外周面除了齿条齿15形成部分以外，其它部分为圆筒面。在齿条轴9的靠近轴向另一端(图13中的右端)部分与主收容部13的另一端部内周面之间，设置有滑动轴承16。齿条轴9由滑动轴承16支承在主收容部13的内侧上，且能够沿轴向位移。在该状态下，齿条轴9的两端部从主收容部13的两端开口向外突出。 

在使设置于前端部的龆轮齿12与齿条齿15相啮合，且使基端部从副收容部14的开口部突出于齿轮箱10之外的状态下，输入轴6被支承于副收容部14，并能够旋转。在主收容部13的直径方向上，在其与副收容部14相反一侧的部分，设置有汽缸部17，在汽缸部17内部，嵌装有按压块18。在汽缸部17的开口部，螺合有盖体19。在盖体19与按压块18之间，设置有弹簧11，弹簧11将按压块18向齿条轴9按压。由此，将齿条轴9向龆轮齿15侧弹性按压，消除龆轮齿12与齿条齿15之间的啮合部的齿隙。齿条轴9的靠近长度方向另一端部分被支承为能够沿轴向位移。进而，无论是否受到随着两齿12、15之间的啮合部的动力传递而施加于齿条轴9上的朝向远离龆轮轴9的方向的作用力，均能够正确维持上述啮合部的啮合状态。 

进而，两拉杆7、7分别具有沿着轴向相互串联连接的齿条端部20和拉杆端部21。即，基于形成于两端部20、21之一的外螺纹部与开口于另一个端部端面的螺纹孔之间的螺合，使两拉杆7、7的长度尺寸为适当的状态，通过紧固锁紧螺母22来固定两端部20、21相互之间的连接部。齿条端部20、20的基端部分别通过球面接头23、23连 接到齿条轴9的两端部。两球面接头23、23的周围被左右一对波纹管24、24包覆。左右一对波纹管24、24各自的两端部分别外嵌在齿轮箱10的两端部和两齿条端部20、20的中间部。通过将支承于两拉杆7、7的各前端部上的双头螺栓25、25插通到形成于未图示的关节臂(臂构件)前端部的圆孔中，并将螺母螺合到各双头螺栓25、25的前端部，以使两拉杆7、7的前端部以能够相对于关节臂而摆动位移的方式结合于该关节臂。齿条轴9不会因龆轮齿12与齿条齿15之间的啮合而绕自身中心轴旋转。 

当通过装配有如上所述的转向齿轮单元5的转向装置向左右前轮施加转向角，通过对转向盘1的操作使得输入轴6旋转时，基于龆轮齿12与齿条齿15的啮合，使齿条轴9沿轴向进行位移。并且，对与齿条轴9的两端部结合的两拉杆7、7进行推拉，使得两关节臂摆动位移，并使得固设有两关节臂的左右一对关节分别以转向销为中心而摆动位移。然后，对分别由滚动轴承单元支承于上述两关节且能够自由旋转的两前轮施加期望的转向角。 

现有构造的齿轮齿条副式转向装置的两拉杆7、7的总长度相互相等。并且，仅在转向齿轮单元5的靠近齿条轴9的长度方向一端的部分(例如在右舵车的情况下，为靠近前进方向右端的部分；在左舵车的情况下，为靠近前进方向左端的部分)设有齿条齿15，用于保持输入轴6的副收容部14设置在靠近主收容部13的长度方向的一端的部分。因而，主收容部13的长度尺寸会长得超出所需，以致无法避免齿轮箱10的制造成本的增加。 

专利文献1：日本特开2009-56827号公报 

专利文献2：日本特开2010-285088号公报 

专利文献3：日本特开2011-31638号公报 

专利文献4：日本特开2011-183832号公报 

专利文献5：日本特开2011-207310号公报 

专利文献6：日本特开2011-207311号公报 

发明内容

发明要解决的课题 

本发明目的在于，鉴于上述问题，提供一种能够缩短收纳有转向齿轮单元的齿轮箱的总长度，实现制造成本低廉化的齿轮齿条副式转向装置。 

解决课题的手段 

本发明的齿轮齿条副式转向装置与上述现有已知的齿轮齿条副式转向装置同样具有转向盘、转向轴、转向齿轮单元以及左右一对拉杆。 

上述转向齿轮单元具有齿轮箱、齿条轴、输入轴和龆轮齿，上述齿轮箱被支承固定于车身，上述齿条轴具有局部形成有齿条齿的外周面，上述龆轮齿设置于上述输入轴的前端部。 

上述齿轮箱具有：两端开口的筒状主收容部；和具有在上述主收容部开口的部分，且相对于上述主收容部配置在异面位置的副收容部。 

上述齿条轴在能够相对于上述主收容部沿轴向位移、且上述齿条轴的两端部从上述主收容部的两端开口突出的状态下收纳到上述主收容部中。 

上述输入轴在上述龆轮齿与上述齿条齿相啮合、且上述输入轴的基端部突出到上述齿轮箱之外的状态下被支承于上述副收容部，并能够旋转。 

上述左右一对拉杆具有：基端部，其分别以能够摆动且能够传递轴向位移的方式与上述齿条轴的两端部结合；前端部，其分别以能够摆动位移的方式与用于向左右转向盘施加转向角的左右一对臂构件的 前端部结合。 

特别是在本发明的齿轮齿条副式转向装置中，上述转向齿轮单元的齿轮箱被支承固定于上述车身的宽度方向中央部偏左侧或偏右侧的任一侧的位置上。 

并且，与此相应，根据上述齿轮箱支承固定于上述车身的位置偏离上述宽度方向中央位置的偏移量，使上述左右一对拉杆的长度尺寸不同。 

在实施如上所述的本发明的齿轮齿条副式转向装置的情况下，优选为，上述左右一对拉杆分别具有：齿条端部，其具有分别与上述转向齿轮单元的齿条轴的两端部结合的基端部；以及拉杆端部，其具有分别与向左右转向盘施加转向角的左右一对臂构件的前端部结合的前端部，上述齿条端部的前端部与上述拉杆端部的基端部结合固定。 

并且，例如，使上述左右一对拉杆的齿条端部长度尺寸相互不同，上述左右一对拉杆的拉杆端部的长度尺寸相同。 

或者，使上述左右一对拉杆的齿条端部的长度尺寸相同，而使上述左右一对拉杆的拉杆端部的长度尺寸相互不同。 

发明的效果 

根据如上所述构成的本发明的齿轮齿条副式转向装置，能够缩短收纳转向齿轮单元的齿轮箱的总长度，能够实现制造成本的低廉化。 

附图说明

图1是表示本发明实施方式第一例的局部剖视主视图。 

图2是表示本发明实施方式第一例的从图1上方观察的局部剖视俯视图。 

图3是沿着图1中的a-a线的剖视图。 

图4是表示本发明实施方式第二例的局部剖视主视图。 

图5是表示本发明实施方式第二例的从图4上方观察的局部剖视俯视图。 

图6是表示本发明实施方式第三例的局部剖视主视图。 

图7是表示本发明实施方式第三例的从图6上方观察的局部剖视俯视图。 

图8是表示本发明实施方式第四例的局部剖视主视图。 

图9是表示本发明实施方式第四例的从图8上方观察的局部剖视俯视图。 

图10是表示装配有齿轮齿条副式转向齿轮单元的转向装置一例的局部剖视侧视图。 

图11是表示现有结构一例的局部剖视主视图。 

图12是表示现有结构一例的从图11上方观察的局部剖视俯视图。 

图13是沿着图11中的b-b线的剖视图。 

符号说明 

1             转向盘 

2             转向轴 

3a、3b        自由接头 

4             中间轴 

5、5a、5b     转向齿轮单元 

6             输入轴 

7、7a、7b     拉杆 

8、8a         电动马达 

9、9a         齿条轴 

10，10a、10b  齿轮箱 

11            弹簧 

12            龆轮齿 

13、13a       主收容部 

14、14a       副收容部 

15            齿条齿 

16            滑动轴承 

17            汽缸部 

18            按压块 

19            盖体 

20、20a       齿条端部 

21、21a       拉杆端部 

22            锁紧螺母 

23            球面接头 

24            波纹管 

25            双头螺栓 

26            安装法兰 

具体实施方式

实施方式第一例 

图1～图3表示本发明实施方式第一例。包括本例在内，本发明的齿轮齿条副式转向装置的特征在于，通过使左右一对拉杆7、7a的总长相互不同，缩短了转向齿轮单元5a的总长度。关于其它方面，因与上述图10～13所示的现行已知结构同样，因此，对同等部分标注同一符号，省略或并简化了重复的说明，以下，以本例子的特征部分为中心进行说明。 

转向齿轮单元5a的齿轮箱10a的总长度具有足以使得给左右一对转向轮施加转向角的齿条轴9a沿轴向位移所需的长度。如图3所示，齿条轴9a的外周面的齿条齿15的形成位置偏向轴向一侧(图3中的左侧)，但并不像图13所示的现有结构那么偏。在本例的结构与现有结构中的齿条齿15的总长度相同。换言之，在本例的结构的情况下，不形成齿条齿9a的仅呈圆棒状齿条轴9a部分的轴向长度短于现有结构情况下的长度。与此相应，用于收容齿条轴9a的齿轮箱10a的总长度与 上述现有结构的情况相比更短。 

另一方面，关于车身的宽度方向，转向齿轮单元5a中的输入轴6的设置位置实际上与现有结构的情况相同(随着每个车种设计不同而出现少许偏差的情况除外)。因此，转向齿轮单元5a被支承固定在从车身的宽度方向中央部偏向左侧或右侧的位置上。为此，齿条轴9a的两端部与用于支承左右一对转向盘的关节上所设置的关节臂部的前端部之间的距离左右互不相同。因此，在本发明的齿轮齿条副式转向装置的情况下，根据转向齿轮单元5a的设置位置偏离车身的宽度方向中央位置的偏移量，使两拉杆7、7a的长度尺寸相互不同。 

在本例的情况下，在分别形成有两拉杆7、7a的齿条端部20、20a和拉杆端部21、21中，仅使转向齿轮单元5a设置位置偏离较远的一侧(图1～2的右侧)的齿条端部20a长度与上述图11～12所示的现有结构的情况相比更长。而构成两拉杆7、7a的其余构件，即，靠近转向齿轮单元5a设置位置的另一侧(图1～2中的左侧)的齿条端部20与左右两条拉杆端部21、21可以具有与上述现有结构相同的长度。 

如上所述构成的本例的齿轮齿条副式转向装置，能够缩短收纳有转向齿轮单元5a的齿轮箱10a的总长度，以实现制造成本低廉化。通过缩短齿轮箱10a的总长度能够实现制造成本低廉化的理由如下述(a)～(e)所示。 

(a)通过减少齿轮箱10a的容积、减少材料来实现成本降低。由于能够缩短齿条轴9a以代替延长一侧齿条端部20a，因此，随着使用齿条端部20a而导致材料费用的增多可以被忽视。而且，通过齿轮箱10a的小容量化也实现了轻型化。 

(b)可实现用于将齿轮箱10a压铸成型的模具的小型化(模腔的小容量化)，抑制了该模具的制作费用。 

(c)能够缩短用于将轻型合金熔液送入模腔内以进行齿轮箱10a成型时所需的时间，可实现齿轮箱10a制造作业的效率化。 

(d)在将齿轮箱10a的中间坯料压铸成型后，用于通过切削加工对各部分进行精加工的切削装置也可以采用小型装置，抑制了设备成本。 

(e)切削加工时，将作为被加工件的通过压铸成型而得的中间坯料把持在切削装置的卡盘中的把持(chucking)作业仅进行一次即可。即，尽管在总长较大的大型中间坯料的情况下，只通过一次装夹作业难以实现总体的切削加工，但在本例的结构中，由于齿轮箱10a的总长度较短，因此，能够通过一次装夹作业进行总体切削加工。由此，不仅提高了制造作业效率从而降低了成本，而且还能实现通过切削加工进行了精加工的各构件的精度。 

实施方式第二例 

图4～5表示本发明实施方式的第二例。在本例的情况下，为了使左右一对拉杆7、7b的长度尺寸相互不同，仅使分别形成有两拉杆7、7b的齿条端部20、20和拉杆端部21、21a中的转向齿轮单元5a设置位置偏离较远的一侧(图4～图5中的右侧)的拉杆端部21a与上述图11～12所示的现有结构的情况相比长度更长。也可使构成两拉杆7、7b的其余构件，即，靠近转向齿轮单元5a设置位置的另一侧(图4～5的左侧)的拉杆端部21与左右两条齿条端部20、20具有与上述现有结构相同的长度。 

由于其它部分的结构以及作用与上述实施方式的第一例的情况同样，因此对等同部分标注同一符号，省略了其重复说明。 

实施方式第三例 

图6～图7表示本发明实施方式的第三例。在本例的情况下，在用于构成转向齿轮单元5b的齿轮盒10b的副收容部14a，安装有作为电动式动力转向装置的辅助动力源的电动马达8a。 

其它部分的结构及作用与上述实施方式第一例的情况同样，因此对等同部分标注同一符号，省略了其重复的说明。 

实施方式第四例 

图8～图9表示本发明实施方式的第四例。在本例的情况下，与上述第三例的情况同样，也在用于构成转向齿轮单元5b的齿轮箱10b的副收容部14a处安装作为电动式动力转向装置的辅助动力源的电动马达8a。 

其它部分的结构及作用与上述实施方式的第二例的情况同样，因此对等同部分标注同一符号，省略了其重复的说明。 

Claims (3)

1.一种齿轮齿条副式转向装置，其特征在于，具有转向盘、转向轴、转向齿轮单元以及左右一对拉杆，

所述转向齿轮单元具有：被支承固定于车身而形成的齿轮箱；具有局部形成有齿条齿的外周面的齿条轴；输入轴；和设置于所述输入轴的前端部的龆轮齿；

所述齿轮箱具有：两端开口的筒状主收容部；和具有在所述主收容部开口的部分，且相对于所述主收容部配置在异面位置的副收容部；

所述齿条轴在能够相对于所述主收容部沿轴向位移、且所述齿条轴的两端部从所述主收容部的两端开口突出的状态下收纳到所述主收容部中；

所述输入轴在所述龆轮齿与所述齿条齿相啮合、且所述输入轴的基端部突出到所述齿轮箱之外的状态下被支承于所述副收容部，并能够旋转，

所述左右一对拉杆具有：基端部，其分别以能够摆动且能够传递轴向位移的方式与所述齿条轴的两端部结合；前端部，其分别以能够摆动位移的方式与用于向左右转向盘施加转向角的左右一对臂构件的前端部结合，

所述齿轮箱被支承固定于所述车身的宽度方向中央部偏左侧或偏右侧的任一侧的位置上，根据所述齿轮箱支承固定于所述车身的位置偏离所述宽度方向中央位置的偏移量，使所述左右一对拉杆的长度尺寸不同。

2.根据权利要求1所述的齿轮齿条副式转向装置，其特征在于，

所述左右一对拉杆分别具有：齿条端部，其具有分别与所述齿条轴的两端部结合的基端部；拉杆端部，其具有分别与所述左右一对臂构件的前端部结合的前端部；所述齿条端部的前端部与所述拉杆端部的基端部结合固定，

使所述左右一对拉杆的齿条端部的长度尺寸相互不同，并使所述左右一对拉杆的拉杆端部的长度尺寸相同。

3.根据权利要求1所述的齿轮齿条副式转向装置，其特征在于，所述左右一对拉杆分别具有：齿条端部，其具有分别与所述齿条轴的两端部结合的基端部；拉杆端部，其具有分别与所述左右一对臂构件的前端部结合的前端部；所述齿条端部的前端部与所述拉杆端部的基端部结合固定，

使所述左右一对拉杆的齿条端部的长度尺寸相同，并使所述左右一对拉杆的拉杆端部的长度尺寸相互不同。

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