CN219510105U - 齿轮齿条转向器、汽车转向系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车零配件领域，尤其是涉及一种齿轮齿条转向器、汽车转向系统及汽车。一种衬套结构，应用于齿条，所述衬套结构包括：衬套底座，所述衬套底座的外周用于固定连接外部限制至少径向的自由度，内周用于以提供安装支撑；活动连接件，所述活动连接件安装在所述衬套底座内，用于提供齿条支撑；其中，所述活动连接件和所述齿条采用活动连接，以消除齿条滑动时的径向力。通过衬套结构设置固定连接的衬套底座，从而限制径向的自由度，通过活动连接件和齿条的连接关系，消除齿条与衬套间的径向力‑F，避免逆向齿条推力设计与齿条间隙控制的矛盾，使逆向齿条推力可以控制在设计预期内。

Description

齿轮齿条转向器、汽车转向系统及汽车

技术领域

本实用新型属于汽车零配件领域，尤其是涉及一种齿轮齿条转向器、汽车转向系统及汽车。

背景技术

齿轮齿条转向器中齿条和齿轮的间隙是关键控制参数，如果控制不好，整车在颠簸路上易发生异响。且随着车辆里程增加，齿轮齿条发生磨损，齿条间隙增大。间隙一般要求较为严格：如0.08mm@±360°，0.1mm@全行程。

现有产品设计通过间隙调节机构弹簧预紧力F来调整齿条间隙，另一侧通过齿条衬套来支撑齿条的轴向移动。但是同时在调整齿条间隙时，预紧力会在齿条衬套处产生径向力-F，加大齿条与齿条衬套的摩擦力，即增加逆向齿条推力(设计希望逆向推力较小)，整车转向回正性变差。

也就是说，齿条间隙控制与齿条逆向推力设计间存在矛盾。其次间隙调节机构的预紧力既要控制齿轮齿条间隙，又要消耗齿条衬套的径向反力。

另一方面，随着齿条磨损，齿条间隙会变大，要想达到同样的齿条间隙要求，预紧力消耗的齿条衬套反力变大，间隙调节机构弹簧预紧力无法有效实现自补偿功能。

鉴于此，提出本实用新型。

实用新型内容

为解决现有技术中提出的技术问题，本实用新型提供了一种衬套结构，应用于齿条，

本实用新型第一方面提供了一种所述衬套结构包括：衬套底座，所述衬套底座的外周用于固定连接外部限制至少径向的自由度，内周用于以提供安装支撑；活动连接件，所述活动连接件安装在所述衬套底座内，用于提供齿条支撑；其中，所述活动连接件和所述齿条采用活动连接，以消除齿条滑动时的径向力。

在本申请可选的方案中，所述活动连接件为安装轴承，用于限制齿条的移动自由度。

在本申请可选的方案中，所述安装轴承为万向节轴承。

在本申请可选的方案中，所述安装轴承为尼龙轴承。

本实用新型第二方面提供一种齿轮齿条转向器，包括：如上的衬套结构；壳体，内部为腔体结构，所述安装轴承的外周和所述壳体的内壁形固定连接；齿条，内嵌入在所述安装轴承内侧并和所述安装轴承可活动连接。

在本申请可选的方案中，所述壳体的内壁与所述齿条之间设置有供所述齿条径向活动的间隙补偿空间。

在本申请可选的方案中，还包括驱动齿轮；其中，所述齿条包括齿部和轴部，所述轴部为远离齿部的一端；所述驱动齿轮和所述齿条的齿部互相啮合以传递轴向的驱动力；所述衬套结构与所述轴部的一侧连接。

在本申请可选的方案中，还包括：间隙调节机构，所述间隙调节机构设置在齿条背离驱动齿轮的一端，所述间隙调节机构包括预紧弹簧，所述预紧弹簧对所述齿条产生径向的预紧力从而锁止所述驱动齿轮和所述齿条。

本实用新型第三方面提供了一种汽车转向系统，该汽车转向系统包括上述的齿轮齿条转向器。

最后本申请还提供一种汽车，包括如上的汽车转向系统。

有益效果：

本实用新型实施例通过提供一种衬套结构、齿轮齿条转向器及对应的汽车转向系统和汽车，通过衬套结构设置固定连接的衬套底座，从而限制径向的自由度，通过活动连接件和齿条的连接关系，消除齿条与衬套间的径向力-F，避免逆向齿条推力设计与齿条间隙控制的矛盾，使逆向齿条推力可以控制在设计预期内。同时间隙调节机构弹簧预紧力单纯作用于齿条间隙控制，随着齿轮齿条磨损，间隙调节机构弹簧预紧力实现齿轮齿条间隙自补偿功能。

本实用新型实施例的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例所提供的现有技术的衬套结构的示意图；

图2为本实用新型实施例一个总的实用新型构思下所提供的衬套结构的连接拓扑图。

附图标记

10、衬套结构； 100、齿轮齿条转向器；

11、衬套底座； 201、齿部；

20、齿条； 202、轴部；

12、活动连接件； 501、预紧弹簧；

30、壳体； 40、驱动齿轮；

50、间隙调节机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本实用新型。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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；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，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

承前所述，随着齿条往复运动过程中，现有齿条间隙控制与齿条逆向推力的设计存在矛盾，无法实现兼顾齿条间隙小的同时减少逆向齿条推力，且随着齿条的往复运动，齿条易磨损导致齿条间隙变大，导致预紧力消耗的齿条衬套反力变大。

【衬套结构10】

针对上述，本实用新型实施例一个总的实用新型构思首先提供一种衬套结构10，应用于齿轮齿条转向器的齿条20安装，在该实施例中，该衬套结构10包括：

衬套底座11，衬套底座11呈现环形结构(和齿轮齿条转向器的壳体形状相匹配)，衬套底座11的外周部位用于固定连接外部的可以完全限制自由度，其内周用于以提供安装支撑；

以及活动连接件12，活动连接件12被设计安装在衬套底座内，用于提供齿条支撑；

其中，通过活动连接件12和齿条20之间采用活动连接，使得活动连接件12在径向可相对活动，以消除齿条滑动时的径向力。

衬套底座11和齿轮齿条转向器的壳体可以采用固定连接或者滑动连接，即衬套底座11可固定也可相对壳体滑动。优先地采用固定连接。

活动连接件12设置在衬套底座11的内周侧，在本实用新型实施例中，活动连接件12可以为具备可活动性质的安装轴承，从而保留至少径向的转动自由度，从而消除齿条20在滑动时所受到的径向力。

需要说明的是，本实用新型实施例中以齿条的轴向为基准，径向力指代齿条在预紧时所受到的和轴向垂直的方向的力。

在本实用新型实施例所提供的方案中，活动连接件采用万向节轴承。

可以理解，万向节轴承指的是利用球型连接实现不同轴的动力传送的机械结构，在齿条收到径向力时，万向节轴承可以进行动力传递，从而消除径向力。

进一步地，安装轴承采用非金属材料，从而在齿条轴向运动时起到润滑作用。

可以理解，通过设置非金属材质的万向节轴承可以减小齿条20沿贯轴向往复移动的过程中，齿条20与活动连接件12之间的摩擦力，减小齿条20以及活动连接件12的磨损，降低噪音，延长万向节轴承的使用寿命。

为了进一步减小齿条20与活动连接件12之间的摩擦力，上述所述安装轴承为尼龙轴承，以进一步改善齿条20移动时的噪音和震动表现，提高齿条20相对于壳体移动的顺畅性，同时实现轻量化设计。

将尼龙轴承装配到衬套底座11后可实现球铰运动，然后将两者的装配体一同压入齿轮齿条转向器的壳体中，将衬套底座11固定连接，最后在与齿条20装配至尼龙轴承内部。

综上，本实用新型实施例提供了一种衬套结构10，通过将齿轮齿条转向器的齿条衬套设计为活动连接件，从而消除齿条与衬套之间由于的径向力，避免逆向齿条推力设计与齿条间隙控制的矛盾，使逆向齿条推力可以控制在设计预期内。还可起到减震和降噪、以及延长使用寿命的作用。同时间隙调节机构弹簧预紧力单纯作用于齿条间隙控制，随着齿轮齿条磨损，间隙调节机构弹簧预紧力实现齿轮齿条间隙自补偿功能。

【齿轮齿条转向器100】

请参阅图2，图2为本实用新型实施例所提供的齿轮齿条转向器100的结构示意图，该齿轮齿条转向器100包括：

如实施例一中阐述的衬套结构10；

齿条20，内嵌入在活动连接件12内侧并和活动连接件12可活动连接；

壳体30，通过贯穿孔贯穿，使其内部为腔体结构，衬套底座11的外周和壳体30的内壁形成固定连接。

其中，齿条20在轴向可以自由往返的移动，壳体30的内壁和齿条20之间预留供齿条20径向活动的间隙补偿空间。

可以理解，当齿条20受到径向力时，间隙补偿空间可以给予齿条20活动空间，避免齿条20再在径向紧固，消除齿条20所受到的径向力。

在本实用新型实施例中，该齿轮齿条转向器100包括：

驱动齿轮40；

其中，所述齿条20包括齿部201和轴部202，所述轴部202为远离齿部201的一端；

所述驱动齿轮40和所述齿条20的齿部201互相啮合以传递轴向的驱动力；

衬套结构10与轴部202的一侧连接。

可以理解，驱动齿轮40可以在机械能的作用下被带动顺时针或者逆时针运动，从而带动齿条20在轴向进行往复运动，实现动能传输。

在本实用新型实施例中，齿轮齿条转向器100还包括：

间隙调节机构50，间隙调节机构50设置在齿条20背离驱动齿轮40的一侧，间隙调节机构50可产生使得所述齿条20和所述驱动齿轮40互相靠近的预紧力。从而使得齿条20和驱动齿轮40在连接时紧固，减少或者消除齿条20和驱动齿轮40之间在配合时的径向间隙，并改善由齿条20径向位移导致的噪音和震动。

对于间隙调节机构50可以设置多个，图示仅是其中一种示例，当间隙调节机构50为单侧时，间隙调节机构50设置在齿条20背离驱动齿轮40的一侧，从而产生单侧的径向力挤压齿条20至驱动齿轮40，当间隙调节机构50为两侧时，间隙调节机构50分别设置在齿条20和驱动齿轮40的外侧。产生两侧的径向力将齿条20和驱动齿轮40向内挤压。

具体地，在驱动齿轮40的轴向两侧各设一个间隙调节机构50时，两个间隙调节机构50中的一个和驱动齿轮40位于齿条20的同一侧，另一个位于驱动齿轮40背对齿条20的一侧。

于其他实施例中，还可以根据齿轮齿条转向器100的类型，在齿轮一侧设置一个上述间隙调节机构50，在齿轮另一侧设置现有的机械软限位装置如橡胶减震件，此时，间隙调节机构50和驱动齿轮40位于齿条20的相对两侧。通过机械软限位装置和间隙调节机构50分别在齿条20运动至两个极限位置进行轴向限位，同时对齿条20进行缓冲减震。

所述间隙调节机构50包括预紧弹簧501，预紧弹簧501对齿条20产生径向的预紧力从而调节所述驱动齿轮40和齿条20之间的啮合间隙。

在一些实施例中，也可采用其他间隙调节件，如液压控制结构、电动控制结构，仅需满足可产生径向力且可实现调节即可。

综上，本实用新型实施例二提供了一种齿轮齿条转向器100，在该齿轮齿条转向器100中齿条衬套采用上述的活动连接件12；使得间隙调节机构50在产生预紧力时，调整齿轮齿条间隙时无须克服齿条衬套的径向力，对逆向齿条推力无影响，从而增加零件的使用寿命，使逆向齿条推力可以控制在设计预期内；且随着使用周期，齿条20在往复运动中的磨损后，驱动齿轮40和齿条20间隙增大，通过上述的活动连接件12，其径向力仅仅单一作用于齿条20和驱动齿轮40之间，间隙调节机构50所产生的径向力可以更高效的实现间隙自补偿作用。

【汽车转向系统】

本实用新型实施例还提供一种汽车转向系统，包括上述的齿轮齿条转向器100。

【汽车】

本实用新型实施例还提供一种汽车，包括上述的汽车转向系统，该汽车不限于油耗、电动、混动等，可用所有配备齿轮齿条转向器的车型。

进一步，本领域技术人员应当理解，如果将本实用新型实施例所提供的齿轮齿条转向器100各产品所涉及到的全部或部分子模块通过稠合、简单变化、互相变换等方式进行组合、替换，如各组件摆放移动位置；或者将其所构成的产品一体设置；或者可拆卸设计；凡组合后的组件可以组成具有特定功能的设备/装置/系统，用这样的设备/装置/系统代替本实用新型相应组件同样落在本实用新型的保护范围内。

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。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种齿轮齿条转向器，其特征在于，包括：

衬套结构；所述衬套结构包括：衬套底座，所述衬套底座的外周用于固定连接，内周用于以提供安装支撑；活动连接件，所述活动连接件安装在所述衬套底座内，用于提供齿条支撑；其中，所述活动连接件和所述齿条采用活动连接，以消除齿条滑动时的径向力；

壳体，内部为腔体结构，所述衬套底座的外周和所述壳体的内壁形成固定连接；

齿条，内嵌入在所述活动连接件内侧并和所述活动连接件可活动连接；

所述壳体的内壁与所述齿条之间设置有供所述齿条径向活动的间隙补偿空间；

还包括：

至少一间隙调节机构，所述间隙调节机构设置在齿条背离驱动齿轮的一侧，或者设置在所述驱动齿轮和所述齿条的外侧，所述间隙调节机构可产生使得所述齿条和所述驱动齿轮互相靠近的预紧力。

2.根据权利要求1所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，还包括

驱动齿轮；

其中，所述齿条包括齿部和轴部，所述轴部为远离齿部的一端；

所述驱动齿轮和所述齿条的齿部互相啮合以传递轴向的驱动力；

所述衬套结构与所述轴部的一侧连接。

3.根据权利要求2所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，

所述间隙调节机构包括预紧弹簧，所述预紧弹簧对所述齿条产生径向的预紧力从而调节所述驱动齿轮和所述齿条之间的啮合间隙。

4.根据权利要求1所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述活动连接件为安装轴承，用于保留至少径向的转动自由度。

5.根据权利要求4所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述安装轴承为万向节轴承，所述万向节轴承装配到所述衬套底座后可实现球铰运动。

6.根据权利要求5所述的齿轮齿条转向器，其特征在于，所述安装轴承为非金属材料轴承。

7.一种汽车转向系统，其特征在于，包括1～6任一项的齿轮齿条转向器。

8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求7的汽车转向系统。