CN107878553A - 新型转向器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型转向器，包括壳体、齿条和齿轮轴，所述壳体包括用于安装所述齿条的第一壳体和用于安装所述齿轮轴的第二壳体，所述第一壳体的两端均设有端面支撑件，所述齿条的两端分别与所述第一壳体两端的所述端面支撑件插接配合；所述齿轮轴的中部通过调心球轴承与所述第二壳体可转动连接，所述齿轮轴与所述齿条相啮合的一端的端部安装有球轴承和压紧机构，所述压紧机构通过压紧螺母固定在所述第二壳体内。本发明能够保证齿轮轴与齿条始终啮合，保证二者的平稳传动，有效解决转向异响和受力波动等问题。

Description

新型转向器

技术领域

本发明涉及一种转向器，具体涉及一种新型转向器。

背景技术

汽车转向系统是汽车底盘系统中重要的组成部分，汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，还要保证各转向轮之间有协调的转角关系。驾驶员通过操纵转向系统，使汽车保持在直线或转弯运动状态，或者使上述两种运动状态相互转换。转向器是汽车转向系统的核心部件，对转向器有如下基本要求：提供准确而轻便的转向控制，同时转向盘的转角范围不允许过大。这就要求转向器的自由行程(由传动零件之间的间隙引起)尽可能小，传动比适当，驾驶员主动转动转向盘时的机械效率较高。目前乘用车普遍使用齿轮齿条式转向器，传动形式为齿轮轴与齿条啮合，齿轮轴的转动转化为齿条的轴向移动。

现有技术中，常用的转向器结构如图1所示，包括壳体100、齿条101，拉杆102和齿轮轴103等几大部件组成。齿条101与壳体100之间存在一定间隙。这种结构转向器的齿条101有两处支撑位置，第一支撑位置104位于齿轮轴103与齿条101的啮合处，第二支撑位置105位于壳体100另一端的端面处。两种支撑的结构说明分别如下：请结合图2，第一支撑位置104中齿轮轴103与齿条101一侧相互啮合，齿条101另一侧由压块112进行压紧。压紧原理为：端盖螺母106与壳体100通过螺纹进行配合，弹簧107分别顶住端盖螺母106与压块112，弹簧107处于压紧状态。由弹簧107顶住齿条101背面使齿条101与齿轮轴103啮合。第二支撑位置105中，如图3所示，端面支撑108与壳体100过盈压紧配合，齿条101与端面支撑108接触配合，使端面支撑108支撑起齿条101。如图4所示，齿轮轴103由第一轴承109和第二轴承110支撑，齿轮轴103只能转动，无法进行轴向移动和径向移动。齿条101与齿轮轴103啮合配合，在弹簧107提供的压力作用下，保证齿轮轴103转动过程中齿条101与齿轮轴103的齿轮面始终接触。

车辆在转弯的时候，转向节111对转向器的力沿拉杆102的轴向方向，具体受力方向如图5的力F1所示。力F1可以分解为沿齿条101轴向方向的力F3和沿齿条101径向方向的力F2。由于径向力F2的存在，使得齿条101有向压块112移动的趋势，由于车辆在转弯的过程中受力较大，并且齿条101与壳体100之间存在间隙，必然会使得齿条101与齿轮轴103齿面啮合产生间隙，进而导致第一支撑结构失去原有功能。这样就会造成转向过程中出现以下问题：①出现打齿噪音，产生异响；②由于齿条101与齿轮轴103齿面啮合出现间隙，从而造成方向盘转动过程中出现受力波动；③由于齿条101与齿轮轴103齿面啮合存在间隙，使得齿轮传动产生冲击，降低齿轮传动寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型转向器，以解决现有技术中的不足，它能够保证齿轮轴与齿条始终啮合，保证二者的平稳传动，有效解决转向异响和受力波动等问题。

本发明提供了一种新型转向器，一种新型转向器，包括壳体、齿条和齿轮轴，所述壳体包括用于安装所述齿条的第一壳体和用于安装所述齿轮轴的第二壳体，所述第一壳体的两端均设有端面支撑件，所述齿条的两端分别与所述第一壳体两端的所述端面支撑件插接配合；所述齿轮轴的中部通过调心球轴承与所述第二壳体可转动连接，所述齿轮轴与所述齿条相啮合的一端的端部安装有球轴承和压紧机构，所述压紧机构通过压紧螺母固定在所述第二壳体内。

前述的新型转向器中，优选地，所述压紧螺母与所述第二壳体螺纹连接。

前述的新型转向器中，优选地，所述齿轮轴靠近所述压紧螺母的一端具有球轴承安装段和压紧机构安装段，所述球轴承安装段上安装有轴承衬套，所述轴承衬套与所述球轴承安装段间隙配合，二者之间的间隙为1.5mm-2mm；所述轴承衬套与所述球轴承刚性接触配合。

前述的新型转向器中，优选地，所述球轴承安装段上至少设有1条环形沟槽，所述环形沟槽上安装有阻尼橡胶圈，所述轴承衬套与所述阻尼橡胶圈过盈弹性配合。

前述的新型转向器中，优选地，所述压紧机构包括限位套、轴托和弹簧，所述限位套上具有轴托安装孔和弹簧安装孔，所述轴托安装孔与所述弹簧安装孔彼此连通，所述轴托安装孔和所述轴托的形状均为矩形；所述轴托安装在所述压紧机构安装段上，同时所述轴托装配在所述轴托安装孔内，所述轴托安装孔的宽度与所述轴托的宽度相同，但所述轴托安装孔的高度大于所述轴托的高度；所述弹簧安装在所述弹簧安装孔内，所述齿轮轴在所述弹簧的弹力作用下抵压在所述齿条上。

前述的新型转向器中，优选地，在自然状态下，所述弹簧处于压缩状态，所述轴托靠近所述齿条一侧的面与所述轴托安装孔靠近所述齿条一侧的面之间的间距为2mm。

前述的新型转向器中，优选地，所述弹簧安装孔内和所述轴托上均设有弹簧定位柱。

前述的新型转向器中，优选地，所述限位套的外壁上至少设有1个沿轴向布置的凹槽，所述第二壳体内具有与所述凹槽配合的限位凸起。

与现有技术相比，本发明提供了一种全新的转向器结构，通过端面支撑件来固定齿条，使齿条相对于第一壳体只有轴向移动，不会出现径向晃动；而在第二壳体内设置调心球轴承和压紧机构，可以保证齿轮轴始终与齿条进行啮合，不会出现打齿噪音等异响；由于调心球轴承和压紧机构均具有调节间隙的作用，故齿轮轴与齿条之间没有间隙存在，有效解决了现有技术中转向时的受力波动问题，提高二者的传动平稳性，从而保证二者的使用寿命。

附图说明

图1是现有技术中一种常用的转向器的结构示意图；

图2是图1所示转向器的第一支撑位置的剖视图；

图3是图1所示转向器的第二支撑位置的剖视图；

图4是图2所示结构另一角度的剖视图；

图5是图1所示转向器的受力示意图；

图6是本发明的整体结构结构示意图；

图7是图6中A部放大图；

图8是本发明齿轮轴和第二壳体的剖视图；

图9是图8的局部放大图；

图10是图9的爆炸图；

图11是第二壳体的轴测图。

附图标记说明：

现有技术：100-壳体，101-齿条，102-拉杆，103-齿轮轴，104-第一支撑位置，105-第二支撑位置，106-端盖螺母，107-弹簧，108-端面支撑，109-第一轴承，110-第二轴承，111-转向节，112-压块；

本发明：1-齿条，2-齿轮轴，3-第一壳体，4-第二壳体，5-端面支撑件，6-调心球轴承，7-球轴承，8-压紧机构，9-压紧螺母，10-球轴承安装段，11-压紧机构安装段，12-轴承衬套，13-阻尼橡胶圈，14-限位套，15-轴托，16-弹簧，17-轴托安装孔，18-弹簧安装孔，19-弹簧定位柱，20-凹槽，21-限位凸起21。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的实施例：如图6、图7和图8所示，一种新型转向器，包括壳体、齿条1和齿轮轴2，壳体包括用于安装齿条1的第一壳体3和用于安装齿轮轴2的第二壳体4，第一壳体3的两端均设有端面支撑件5，端面支撑件5可直接购买获得，齿条1的两端分别与第一壳体3两端的端面支撑件5插接配合，且齿条1可相对于端面支撑件5沿轴向滑动；齿轮轴2的中部通过调心球轴承6与第二壳体4可转动连接，齿轮轴2与齿条1相啮合的一端的端部安装有球轴承7和压紧机构8，压紧机构8通过压紧螺母9固定在第二壳体4内。

具体地，本发明通过2个端面支撑件5来固定齿条1，使齿条1仅能相对于端面支撑件5轴向移动，而无法产生径向位移，这样在转向时，齿条1即使受到径向力F2(请参照图5的受力分析)的作用，也无法沿径向产生位移，从而不会与齿轮轴2脱离，有效解决现有技术的打齿现象。此外，本发明通过调心球轴承6、球轴承7和压紧机构8来安装齿轮轴2，在压紧机构8的作用下可以保证齿轮轴2能够始终与齿条1相啮合，保证二者的稳定传动。从而提高二者的使用寿命。为了使齿轮轴2在位置调整的情况下仍可顺畅地转动，调心球轴承6的可调角度优选为2°～3°。

在一种具体地实施方式中，所述压紧螺母9与第二壳体4采用螺纹连接。以便可以快速拆装压紧机构8、齿轮轴2和球轴承7等部件。如图9所示，齿轮轴2靠近压紧螺母9的一端具有球轴承安装段10和压紧机构安装段11，球轴承安装段10上安装有轴承衬套12，轴承衬套12与球轴承安装段10间隙配合，二者之间的间隙为1.5mm-2mm；轴承衬套12与球轴承7刚性接触配合。在齿轮轴2上设置球轴承安装段10和压紧机构安装段11可以起到对球轴承安装段10和压紧机构安装段11限位的目的，需要说明的是，球轴承安装段10和压紧机构安装段11的直径不同，优选地，球轴承安装段10的直径大于压紧机构安装段11的直径，这样两段的过度位置形成一个台阶结构，可以起到对压紧机构8限位的作用，而压紧机构8的另一侧通过压紧螺母9进行限位，使压紧机构8在轴向上无法产生位移，保证其使用寿命。将轴承衬套12与球轴承安装段10之间的间隙设计为1.5mm-2mm是为了配合调心球轴承6，调心球轴承6具备2°～3°的角度调节范围，这样在压紧机构8的作用下就可以使齿轮轴2在径向方向上可调，从而保证齿轮轴2与齿条1可以完全啮合。

优选地，第二壳体4的内壁为阶梯结构，其中安装球轴承7的部位的直径小于安装压紧机构8的部位的直径，采用阶梯结构设计也可以起到限位作用，防止球轴承7和压紧机构8松脱。

进一步，球轴承安装段10上至少设有1条环形沟槽，环形沟槽上安装有阻尼橡胶圈13，轴承衬套12与阻尼橡胶圈13过盈弹性配合。通过阻尼橡胶圈13的设置，可以填补轴承衬套12与球轴承安装段10之间的间隙，使轴承衬套12与阻尼橡胶圈13过盈弹性配合。这样在调整齿轮轴2的角度时，可以使齿轮轴2相对于轴承衬套12沿径向移动。

更进一步，如图10和图11所示，压紧机构8包括限位套14、轴托15和弹簧16，限位套14上具有轴托安装孔17和弹簧安装孔18，轴托安装孔17与弹簧安装孔18彼此连通，二者构成一个“凸”字形，轴托安装孔17和轴托15的形状均为矩形；轴托15安装在压紧机构安装段11上，同时轴托15装配在轴托安装孔17内，轴托安装孔17的宽度与轴托15的宽度相同，当然也可以将轴托安装孔17的宽度做的略大于轴托15的宽度，但轴托安装孔17的高度必须大于轴托15的高度，二者的高度差优选为2mm；弹簧16安装在弹簧安装孔18内，齿轮轴2在弹簧16的弹力作用下抵压在齿条1上。

需要说明的是，上述压紧机构8的结构形式仅是一种最优选的实施方式，本案的压紧结构8也可采用除上述实施方式外的其它结构形式，例如将弹簧设置在齿条1的同侧，使用弹簧的拉力使齿轮轴2与齿条1完全啮合、又或者使用液压顶杆或弹性支撑件来代替弹簧16。

下面继续对本案提供的压紧机构8进行说明，在自然状态下，弹簧16处于压缩状态，在弹簧16给轴托15一个朝向齿条1方向的压力，在轴托15的带动下，齿轮轴2向齿条1的方向运动并与齿条1相互啮合，二者完全捏合后轴托15仍具有向靠近齿条1方向运动的趋势，以保证齿轮轴2与齿条1不会松脱。在齿轮轴2与齿条1完全啮合的情况下，轴托15靠近齿条1一侧的面与轴托安装孔17靠近齿条1一侧的面之间的间距为2mm。这样设计的目的是使轴托15具有2mm的可调节量，以满足在特殊情况下需要调整齿轮轴2角度的要求。为了保证弹簧16的正常工作，优选地，弹簧安装孔18内和轴托15上均设有弹簧定位柱19。通过定位柱19的设置可以对弹簧16进行限位，防止其脱离弹簧安装孔18。

为了防止在工作过程中，限位套14产生转动，影响正常压紧机构8的正常工作。优选地，限位套14的外壁上至少设有1个沿轴向布置的凹槽20，第二壳体4内具有与凹槽20配合的限位凸起21。通过限位凸起21的设置就可以有效防止限位套14转动，从而保证压紧机构8可以正常工作。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新型转向器，包括壳体、齿条(1)和齿轮轴(2)，其特征在于：所述壳体包括用于安装所述齿条(1)的第一壳体(3)和用于安装所述齿轮轴(2)的第二壳体(4)，所述第一壳体(3)的两端均设有端面支撑件(5)，所述齿条(1)的两端分别与所述第一壳体(3)两端的所述端面支撑件(5)插接配合；所述齿轮轴(2)的中部通过调心球轴承(6)与所述第二壳体(4)可转动连接，所述齿轮轴(2)与所述齿条(1)相啮合的一端的端部安装有球轴承(7)和压紧机构(8)，所述压紧机构(8)通过压紧螺母(9)固定在所述第二壳体(4)内。

2.根据权利要求1所述的新型转向器，其特征在于：所述压紧螺母(9)与所述第二壳体(4)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的新型转向器，其特征在于：所述齿轮轴(2)靠近所述压紧螺母(9)的一端具有球轴承安装段(10)和压紧机构安装段(11)，所述球轴承安装段(10)上安装有轴承衬套(12)，所述轴承衬套(12)与所述球轴承安装段(10)间隙配合，二者之间的间隙为1.5mm-2mm；所述轴承衬套(12)与所述球轴承(7)刚性接触配合。

4.根据权利要求3所述的新型转向器，其特征在于：所述球轴承安装段(10)上至少设有1条环形沟槽，所述环形沟槽上安装有阻尼橡胶圈(13)，所述轴承衬套(12)与所述阻尼橡胶圈(13)过盈弹性配合。

5.根据权利要求3所述的新型转向器，其特征在于：所述压紧机构(8)包括限位套(14)、轴托(15)和弹簧(16)，所述限位套(14)上具有轴托安装孔(17)和弹簧安装孔(18)，所述轴托安装孔(17)与所述弹簧安装孔(18)彼此连通，所述轴托安装孔(17)和所述轴托(15)的形状均为矩形；所述轴托(15)安装在所述压紧机构安装段(11)上，同时所述轴托(15)装配在所述轴托安装孔(17)内，所述轴托安装孔(17)的宽度与所述轴托(15)的宽度相同，但所述轴托安装孔(17)的高度大于所述轴托(15)的高度；所述弹簧(16)安装在所述弹簧安装孔(18)内，所述齿轮轴(2)在所述弹簧(16)的弹力作用下抵压在所述齿条(1)上。

6.根据权利要求5所述的新型转向器，其特征在于：在自然状态下，所述弹簧(16)处于压缩状态，所述轴托(15)靠近所述齿条(1)一侧的面与所述轴托安装孔(17)靠近所述齿条(1)一侧的面之间的间距为2mm。

7.根据权利要求5所述的新型转向器，其特征在于：所述弹簧安装孔(18)内和所述轴托(15)上均设有弹簧定位柱(19)。

8.根据权利要求5所述的新型转向器，其特征在于：所述限位套(14)的外壁上至少设有1个沿轴向布置的凹槽(20)，所述第二壳体(4)内具有与所述凹槽(20)配合的限位凸起(21)。