CN212195628U - 用于转向器齿条轴末端的支撑机构和具有其的转向器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于转向器齿条轴末端的支撑机构和具有其的转向器，所述支撑机构包括：壳体、齿条衬套和偏心钢圈。壳体内形成有在沿水平方向贯通壳体的安装孔；齿条衬套设在安装孔内，齿条衬套适于套设在转向器的齿条轴的一端以支撑齿条轴；偏心钢圈套设在齿条衬套和壳体之间，偏心钢圈的外周壁与安装孔周壁接触，偏心钢圈的内周壁与齿条衬套的外表面接触，且偏心钢圈的内周壁的中心轴线相对于偏心钢圈的外周壁的中心轴线偏心设置。根据本实用新型的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，可以进一步增强支撑机构对齿条轴的支撑作用，防止齿条轴因长时间受到来自车轮的径向力而可能出现的弯曲问题，也可以防止转向器工作过程中产生异响。

Description

用于转向器齿条轴末端的支撑机构和具有其的转向器

技术领域

本实用新型涉及转向器技术领域，尤其是涉及一种用于转向器齿条轴末端的支撑机构和具有其的转向器。

背景技术

相关技术中指出，为了减轻驾驶员在车辆转向时的负担，车辆中通常采用电动助力转向系统来协助驾驶员完成车辆转向动作。对于不同前轴载荷的车辆，助力电机安装的位置也不同，现有的电动助力转向系统按照助力电机安装位置的不同可以分为以下几种结构形式：C-EPS(Column Electric Power Steering，管柱式电动助力转向系统)、P-EPS(Pinion Electric Power Steering，齿轮式电动助力转向系统)、DP-EPS(Dual PinionElectric Power Steering，双齿轮电动助力转向系统)和R-EPS(Rack Electric PowerSteering，齿条式电动助力转向系统)。

目前现有的转向器中齿条末端装有支撑机构的主要是机械转向器，如图6所示，机械转向器在齿条一端使用齿条压块，在另外一端安装齿条衬套，齿条压块与齿条衬套共同形成两点支撑从而支撑齿条轴防止弯曲。如图7所示，对于助力机构放置在齿条轴中间位置的双小齿轮电动助力转向器而言，助力单元直接将助力电机产生的扭矩转化为助力，通过助力轴的小齿轮与齿条啮合推动齿条运动，从而实现转向助力，在助力过程中，齿条端部将会形成悬臂梁结构，长时间工作后将会出现齿条弯曲，严重时将会导致转向失效，为此需要在手动端和助力单元增加齿条压块进行支撑，若再在齿条末端增加齿条衬套，则会形成三点支撑，致使转向器工作时将可能会使其中一个齿条压块无法工作，无法起到补偿间隙的作用，导致齿条出现弯曲甚至转向失效。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种用于转向器齿条轴末端的支撑机构，所支撑机构可以防止齿条轴弯曲甚至失效。

本实用新型还提出一种具有上述支撑机构的转向器。

根据本实用新型第一方面的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，包括：壳体，所述壳体内形成有在沿水平方向贯通所述壳体的安装孔；齿条衬套，所述齿条衬套设在所述安装孔内，所述齿条衬套适于套设在所述转向器的齿条轴的一端以支撑所述齿条轴；偏心钢圈，所述偏心钢圈套设在所述齿条衬套和所述壳体之间，所述偏心钢圈的外周壁与所述安装孔周壁接触，所述偏心钢圈的内周壁与所述齿条衬套的外表面接触，且所述偏心钢圈的所述内周壁的中心轴线相对于所述偏心钢圈的所述外周壁的中心轴线偏心设置。

根据本实用新型第一方面的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，通过在齿条轴的外壁套设齿条衬套，并在齿条衬套的外壁套设偏心钢圈，且偏心钢圈可以根据齿条轴在工作时的受力状态对应设置偏心方向，可以使支撑机构在转向器工作时始终支撑对齿条轴，并配合第一齿条压块、第二齿条压块对齿条轴形成三点同步支撑，防止齿条轴因长时间受到来自车轮的径向力而可能出现的弯曲问题，也可以进一步改善转向器工作过程中产生的异响。

根据本实用新型的一些实施例，所述偏心钢圈的所述外周壁与所述安装孔的内周壁过盈配合。

根据本实用新型的一些实施例，所述安装孔包括在轴向方向依次布置的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的直径大于所述第二孔段的直径，所述第一孔段和所述第二孔段的连接位置形成有垂直于所述安装孔轴线方向延伸的定位面，所述偏心钢圈设于所述第一孔段内，且所述偏心钢圈的一端的端面与所述定位面抵接。

根据本实用新型的一些实施例，所述偏心钢圈上形成有用于定位所述偏心钢圈与所述齿条在周向方向相对位置的周向定位部。

进一步地，所述周向定位部形成为在所述偏心钢圈的内周壁上沿径向向外凹陷的周向定位槽。

根据本实用新型的一些实施例，所述偏心钢圈的所述内周壁上形成有衬套定位槽，所述衬套定位槽沿所述偏心钢圈的周向延伸，所述齿条衬套的外表面上形成有沿径向向外凸起的定位肩，所述定位肩配合在所述定位槽内。

进一步地，所述定位肩形成于所述齿条衬套在轴向方向的朝向所述齿条的自由端的一端的端部。

根据本实用新型的一些实施例，所述齿条衬套的外表面上形成有沿所述齿条衬套的周向延伸呈环形的容纳槽，所述容纳槽内设有O型圈。

根据本实用新型的一些实施例，所述支撑机构还包括：防撞钢圈，所述防撞钢圈设在所述安装孔内且位于所述偏心钢圈的朝向所述齿条自由端的一侧。

根据本实用新型第二方面的转向器，包括齿条轴，所述齿条轴沿横向延伸，所述齿条轴上设有第一齿部和第二齿部，所述第一齿部形成于所述齿条轴的一端，所述第二齿部形成于所述齿条轴的中部；转向机构，所述转向机构包括：与所述第一齿部传动连接的方向盘和设于所述第一齿部位置用于支撑所述齿条轴的第一齿条压块；助力机构，所述助力机构包括：与所述第二齿部传动连接的驱动电机和设于所述第二齿部位置用于支撑所述齿条轴的第二齿条压块；根据本实用新型第一方面的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，所述支撑机构套设在所述齿条轴的另一端。

根据本实用新型第二方面的转向器，通过设置根据本实用新型第一方面的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，使得当转向器的助力机构分布在齿条轴的中间位置时，可以避免齿条轴端部形成悬臂梁结构，进而避免齿条轴长时间工作后可能出现的弯曲甚至转向失效。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型第二方面实施例的转向器的示意图；

图2是图1中所示的转向器的的支撑机构的示意图；

图3是图2中所示的支撑机构的齿条衬套的示意图；

图4是图2中所示的支撑机构的偏心钢圈的剖面图；

图5是图2中所示的支撑机构的偏心钢圈的另一个角度的示意图；

图6是现有技术中的机械转向器的示意图；

图7是现有技术中的电动助力转向器的示意图。

附图标记：

转向器100：

齿条轴1，第一齿部11，第二齿部12，

转向机构2，方向盘21，第一齿条压块22，转向轴23，第一齿轮轴24，

助力机构3，蜗杆31，第二齿条压块32，蜗轮33，驱动电机34，第二齿轮轴35，

支撑机构4，壳体41，安装孔411，第一孔段4111，第二孔段4112，定位面4113，

齿条衬套42，定位肩421，容纳槽422，

偏心钢圈43，周向定位部431，衬套定位槽432，防撞钢圈44，O型圈45，

拉杆5，车轮6。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

首先参考图1到图7描述根据本实用新型第二方面的转向器100。

如图1所示，根据本实用新型第二方面的转向器100，包括齿条轴1、转向机构2、助力机构3和根据本实用新型第一方面的用于转向器100齿条轴1末端的支撑机构4。

具体地，齿条轴1沿横向延伸，齿条轴1上设有第一齿部11和第二齿部12，第一齿部11形成于齿条轴1的一端(例如图1中所示的齿条轴1的左端)，第二齿部12形成于齿条轴1的中部，支撑机构4套设在齿条轴1的另一端(例如图1中所示的齿条轴1的右端)。

转向机构2包括：方向盘21和第一齿条压块22，其中，方向盘21与第一齿部11传动连接，第一齿条压块22设于第一齿部11位置用于支撑齿条轴1；助力机构3包括：驱动电机34(图未示出)和第二齿条压块32，其中，驱动电机34与第二齿部12传动连接，第二齿条压块32设于第二齿部12位置用于支撑齿条轴1。

支撑机构4套设在齿条轴1的另一端，此时，支撑机构4可以配合第一齿条压块22和第二齿条压块32对齿条轴1形成三点同步支撑，防止齿条轴1因长时间受到来自车轮6的径向力而可能出现的弯曲问题，也可以进一步改善转向器100工作过程中产生的异响。

下面参考图1到图7描述根据本实用新型第一方面实施例的用于转向器100齿条轴1末端的支撑机构4。

如图2所示，根据本实用新型第一方面的用于转向器100齿条轴1末端的支撑机构4，包括：壳体41、齿条衬套42及偏心钢圈43。

具体地，壳体41内形成有安装孔411，安装孔411在沿水平方向贯通壳体41；齿条衬套42设在安装孔411内，齿条衬套42套设在转向器100的齿条轴1的一端(例如图1所示的齿条轴1的右端)以支撑齿条轴1；偏心钢圈43套设在齿条衬套42和壳体41之间，偏心钢圈43的外周壁与安装孔411周壁接触，偏心钢圈43的内周壁与齿条衬套42的外表面接触，且偏心钢圈43的内周壁的中心轴线相对于偏心钢圈43的外周壁的中心轴线偏心设置。

参考图7，相关技术中在仅在齿条轴上套设齿条衬套(图未示出)，齿条衬套与第一齿条压块、第二齿条压块共同形成三点支撑，致使转向器工作时将可能会使其中一个齿条压块无法工作，无法起到补偿间隙的作用，进而导致齿条出现弯曲以及转向器出现异响，与此相比，本实施例中的偏心钢圈43可以根据齿条轴1在工作时的受力状态对应设置偏心方向，由此可以确保支撑机构4、第一齿条压块22、第二齿条压块32可以在三点同步支撑齿条轴1，保证齿条轴1可以正常工作，防止齿条轴1因长时间受到来自车轮6的径向力而可能出现的弯曲问题，也可以进一步改善转向器100工作过程中产生的异响。

根据本实用新型第一方面的用于转向器100齿条轴1末端的支撑机构4，通过在齿条轴1的外壁套设齿条衬套42，并在齿条衬套42的外壁套设偏心钢圈43，且偏心钢圈43可以根据齿条轴1在工作时的受力状态对应设置偏心方向，可以使支撑机构4在转向器100工作时始终支撑对齿条轴1，并配合第一齿条压块22、第二齿条压块32对齿条轴1形成三点同步支撑，防止齿条轴1因长时间受到来自车轮6的径向力而可能出现的弯曲问题，也可以进一步改善转向器100工作过程中产生的异响。

需要说明的是，偏心钢圈43装配后的偏心位置及偏心距L是根据转向器100产品布置形式和整体数据进行计算以及由CAE分析确定出齿条在工作状态下的理论偏心方向来确定。

由此，根据本实用新型第二方面的转向器100，通过设置根据本实用新型第一方面的用于转向器100齿条轴1末端的支撑机构4，使得当转向器100的助力机构3分布在齿条轴1的中间位置时，可以避免齿条轴1端部形成悬臂梁结构，进而避免齿条轴1长时间工作后可能出现的弯曲甚至转向失效。

根据本实用新型的一些实施例，偏心钢圈43的外周壁与安装孔411的内周壁过盈配合，这样可以防止偏心钢圈43在径向方向的跳动以及轴向方向的窜动，从而对齿条轴1起到更好的支撑作用。

根据本实用新型的一些实施例，安装孔411包括在轴向方向依次布置的第一孔段4111和第二孔段4112，第一孔段4111的直径大于第二孔段4112的直径，第一孔段4111和第二孔段4112的连接位置形成有垂直于安装孔411轴线方向延伸的定位面4113，偏心钢圈43设于第一孔段4111内，且偏心钢圈43的一端的端面与定位面4113抵接，由此，定位面4113可以在轴向方向上对偏心钢圈43起到支撑与限位作用，防止偏心钢圈43因受力而出现窜动现象。

根据本实用新型的一些实施例，偏心钢圈43上形成有周向定位部431，周向定位部431可以用于定位偏心钢圈43与齿条在周向方向相对位置。

进一步地，周向定位部431形成为周向定位槽，周向定位槽在偏心钢圈43的内周壁上沿径向向外凹陷，周向定位槽在偏心钢圈43的沿轴向方向的位置可以根据车辆的型号来调整。

根据本实用新型的一些实施例，偏心钢圈43的内周壁上形成有衬套定位槽432，衬套定位槽432沿偏心钢圈43的周向延伸，齿条衬套42的外表面上形成有定位肩421，定位肩421沿径向向外凸起，定位肩421配合在定位槽内，这样，在装配时，可以保证齿条衬套42与偏心钢圈43装配到位，且齿条轴1在齿条衬套42内移动时不会带动齿条衬套42在偏心钢圈43内移动，从而避免产生异响。

进一步地，参考图2与图3，定位肩421形成于齿条衬套42在轴向方向的朝向齿条轴1的自由端的一端的端部，这样可以使得结构更加简单，易于加工。

根据本实用新型的一些实施例，齿条衬套42的外表面上形成有容纳槽422，容纳槽422沿齿条衬套42的周向延伸呈环形，容纳槽422内设有O型圈45，由此，当转向器100工作时，由于齿条在啮合过程中会产生径向的窜动，O型圈45可以起到缓冲避免齿条衬套42与偏心钢圈43发生碰撞产生异响。例如图3所示，齿条衬套42的外表面上形成有两个容纳槽422，两个容纳槽422在轴向方向上间隔布置，相应地，O型圈45设有两个，两个O型圈45与两个容纳槽422一一对应。

根据本实用新型的一些实施例，支撑机构4还可以包括：防撞钢圈44。具体地，防撞钢圈44设在安装孔411内，且防撞钢圈44位于偏心钢圈43的朝向齿条自由端的一侧(例如图2中所示的偏心钢圈43的右侧)，这样，可以在轴向方向上对偏心钢圈43起到缓冲减震的作用。

下面描述根据本实用新型第二方面的转向器100的一个具体实施例。

参考图一，

根据本实用新型第二方面的转向器100，包括：齿条轴1、转向机构2、助力机构3及根据本实用新型第一方面实施例的支撑机构4。

转向机构2包括方向盘21、与方向盘21的操作配合而旋转的转向轴23、经由转向轴23下方的第一齿轮轴24及齿条轴1，齿条轴1上形成有与第一齿轮轴24上的齿轮啮合的第一齿部11，且车轮6经由拉杆5联接到齿条轴1。当驾驶员操作方向盘21时，驾驶员转动方向盘21的扭矩经由转向机构2，传递到第一齿部11，从而驱动齿条轴1向右或向左移动来带动拉杆5从而转动车轮6。

助力机构3可以包括驱动电机34、蜗杆31、蜗轮33及第二齿轮轴35，第二齿轮轴35上的助力轴齿与齿条轴1上的第二齿部12啮合，驱动电机34通过驱动蜗杆31转动来带动蜗轮33转动，同时蜗轮33能够带动第二齿轮轴35转动，最终将驱动电机34的助力传递到齿条轴1上。

施加到方向盘21的扭矩可以由扭矩传感器(图未示出)检测到，根据检测到的扭矩，传递给助力机构3的驱动电机34，驱动电机34在控制器的控制下受驱动。最终，驱动电机34所生成的扭矩经由蜗轮33和第二齿轮轴35传输到齿条轴1作为驾驶员施加到方向盘21的操作力的辅助力，从而为转向器100提供助力，使驾驶员可以省力地操控转向器100。

支撑机构4主要包括齿条衬套42、偏心钢圈43、防撞钢圈44、壳体41及O型圈45；其中偏心钢圈43过盈压装在壳体41内，再将带有O型圈45的齿条衬套42压装在偏心钢圈43内，最后将防撞钢圈44压装在主壳体41内。当齿条装入主壳体41后，齿条衬套42内圈将会抱住齿条，从而使齿条衬套42在齿条左右移动时起到支撑作用。

齿条衬套42上有两个O型圈45的容纳槽422，由于齿条在啮合过程中会产生径向的窜动，O型圈45可以起到缓冲避免齿条衬套42与偏心钢圈43发生碰撞产生异响；由于助力机构3位于转向器100中间位置，使得齿条轴1悬臂较长，行驶过程中，齿条轴1会受到来自车轮6产生的径向力，在齿条轴1的端部增加齿条衬套42，从而避免齿条出现弯曲现象。

偏心钢圈43的外圆与内孔为偏心结构，在装配偏心钢圈43前，将偏心钢圈43上的周向定位槽卡在装配设备工装上，随后偏心钢圈43随工装一起压装入壳体41内，即可保证偏心钢圈43装配后偏心的位置；其中偏心钢圈43装配后偏心的位置是根据转向器100产品布置形式和整体数据进行计算和CAE分析来确定出齿条工作状态下理论偏心方向从而最终确定的。在压装齿条衬套42时，齿条衬套42上的轴向定位肩421将会卡在偏心钢圈43上的衬套定位槽432内，从而保证齿条衬套42安装到位，且齿条轴1在齿条衬套42内移动时齿条衬套42不会因为轴向窜动产生异响。

在本实用新型的描述中，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”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于转向器齿条轴末端的支撑机构，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内形成有在沿水平方向贯通所述壳体的安装孔；

齿条衬套，所述齿条衬套设在所述安装孔内，所述齿条衬套适于套设在所述转向器的齿条轴的一端以支撑所述齿条轴；

偏心钢圈，所述偏心钢圈套设在所述齿条衬套和所述壳体之间，所述偏心钢圈的外周壁与所述安装孔周壁接触，所述偏心钢圈的内周壁与所述齿条衬套的外表面接触，且所述偏心钢圈的所述内周壁的中心轴线相对于所述偏心钢圈的所述外周壁的中心轴线偏心设置。

2.根据权利要求1所述的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，其特征在于，所述偏心钢圈的所述外周壁与所述安装孔的内周壁过盈配合。

3.根据权利要求1所述的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，其特征在于，所述安装孔包括在轴向方向依次布置的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的直径大于所述第二孔段的直径，所述第一孔段和所述第二孔段的连接位置形成有垂直于所述安装孔轴线方向延伸的定位面，所述偏心钢圈设于所述第一孔段内，且所述偏心钢圈的一端的端面与所述定位面抵接。

4.根据权利要求1所述的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，其特征在于，所述偏心钢圈上形成有用于定位所述偏心钢圈与所述齿条在周向方向相对位置的周向定位部。

5.根据权利要求4所述的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，其特征在于，所述周向定位部形成为在所述偏心钢圈的内周壁上沿径向向外凹陷的周向定位槽。

6.根据权利要求1所述的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，其特征在于，所述偏心钢圈的所述内周壁上形成有衬套定位槽，所述衬套定位槽沿所述偏心钢圈的周向延伸，所述齿条衬套的外表面上形成有沿径向向外凸起的定位肩，所述定位肩配合在所述定位槽内。

7.根据权利要求6所述的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，其特征在于，所述定位肩形成于所述齿条衬套在轴向方向的朝向所述齿条的自由端的一端的端部。

8.根据权利要求1所述的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，其特征在于，所述齿条衬套的外表面上形成有沿所述齿条衬套的周向延伸呈环形的容纳槽，所述容纳槽内设有O型圈。

9.根据权利要求1所述的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，其特征在于，所述支撑机构还包括：防撞钢圈，所述防撞钢圈设在所述安装孔内且位于所述偏心钢圈的朝向所述齿条自由端的一侧。

10.一种转向器，其特征在于，包括：

齿条轴，所述齿条轴沿横向延伸，所述齿条轴上设有第一齿部和第二齿部，所述第一齿部形成于所述齿条轴的一端，所述第二齿部形成于所述齿条轴的中部；

转向机构，所述转向机构包括：与所述第一齿部传动连接的方向盘和设于所述第一齿部位置用于支撑所述齿条轴的第一齿条压块；

助力机构，所述助力机构包括：与所述第二齿部传动连接的驱动电机和设于所述第二齿部位置用于支撑所述齿条轴的第二齿条压块；

根据权利要求1-9中任一项所述的用于转向器齿条轴末端的支撑机构，所述支撑机构套设在所述齿条轴的另一端。

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