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CN110998110B - 支承件和转向机构 - Google Patents

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CN110998110B
CN110998110B CN201880048476.9A CN201880048476A CN110998110B CN 110998110 B CN110998110 B CN 110998110B CN 201880048476 A CN201880048476 A CN 201880048476A CN 110998110 B CN110998110 B CN 110998110B
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rack
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菊池宏之
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Oiles Corp
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Abstract

为了减少对转向操作感觉的影响，齿条衬套(1)包括：衬套本体(2)，该衬套本体容纳在圆柱形壳体(4)中，支承施加在齿条杆(5)上的负载，同时允许齿条杆(5)沿轴向中心O方向运动，并能够沿径向方向伸展和收缩；以及弹性环(3)，该弹性环安装在衬套本体(2)上。衬套本体(2)有用于安装弹性环(3)的安装槽(28)，该安装槽(28)周向形成在外周表面(22)中，且该安装槽(28)有：大直径部分(280)，其中，槽底部(28)的圆周半径是第一半径r1；以及小直径部分(281)，其中，所述半径是比第一半径r1更小的第二半径r2。这种结构能够形成：弹性环凸出部分(10)，其中，弹性环(3)从衬套本体(2)的外周表面(22)较大地凸出；以及弹性环嵌入部分(11)，其中，弹性环(3)嵌入衬套本体(2)的外周表面(22)中。

Description

支承件和转向机构
技术领域
本发明涉及一种支承件，特别是涉及一种适用于在齿条和小齿轮转向机构中使用的齿条衬套的支承件。
背景技术
专利文献1介绍了一种在齿条和小齿轮转向机构中使用的齿条衬套。该齿条衬套在限制沿轴向方向运动的状态下容纳在圆柱形壳体中，并在允许齿条杆沿轴向方向运动的同时支承施加在齿条杆上的负载。该齿条衬套包括：圆柱形的支承体，该支承体能够沿径向方向自由地膨胀和收缩，且齿条杆插入该支承体中；以及弹性环，该弹性环安装在支承体上，并沿径向方向向内偏压支承体。支承体由合成树脂制成，用于安装弹性环的安装槽形成在支承体的外周表面上，各安装槽沿周向方向。
根据该齿条衬套，支承体的直径通过弹性环而收缩，从而紧固插入该支承体中的齿条杆。因此，使得在支承体的内周表面和齿条杆的外周表面之间的间隙为零，从而能够防止由于在支承体的内周表面和齿条杆的外周表面之间碰撞而产生不愉快的声音。而且，能够防止由于齿条杆的外径尺寸误差而引起的摩擦扭矩变化。
引用清单
专利文献
专利文献1：日本未经审查专利申请公开No.2008-151289。
发明内容
技术问题
当转向轴通过在齿条和小齿轮转向机构中的转向操作而旋转时，由于在形成于转向轴的端部部分中的小齿轮和形成在齿条杆中的齿条之间的接合，转向轴的旋转运动转换成齿条杆的线性运动。因此，与齿条杆互锁的拉杆通过拉杆端部而将用于使得轮胎绕它们的主销旋转的扭矩提供给转向节。在该处，来自轮胎的反作用力通过转向节、拉杆端部和拉杆而输入至齿条杆中。
这里，因为在专利文献1中介绍的齿条衬套容纳在壳体中，且安装在支承体上的弹性环抵靠在壳体的内周表面，因此，弹性环由于从轮胎输入至齿条杆中的反作用力而在壳体内压缩变形和运动。因此，从转向操作到轮胎方向实际改变的时间延迟变得更大，这不利地影响了转向操作的感觉。
本发明考虑到上述情况，且本发明的目的是提供一种适用于齿条衬套的支承件，该支承件能够减少对转向操作感觉的不良影响。
解决问题的方案
为了解决上述问题，根据本发明，用于安装弹性环的安装槽沿周向方向形成在衬套本体的外周表面中，齿条杆穿过该衬套本体插入，从而设置有大直径部分和小直径部分，在该大直径部分中，沿周向方向的槽底部有第一半径，在该小直径部分中，沿周向方向的槽底部有小于第一半径的第二半径。这里，优选是第一半径和形成弹性环的弹性本体的线直径的总和大于衬套本体的外周表面的半径，而第二半径和形成弹性环的弹性本体的线直径的总和小于或等于衬套本体的外周表面的半径。
例如，本发明提供了一种支承件，它包括：
衬套本体，该衬套本体能够沿径向方向自由地膨胀和收缩；以及
弹性环，该弹性环安装在衬套本体上；
其中：
衬套本体有安装槽，该安装槽沿周向方向形成在外周表面中，用于安装弹性环；以及
该安装槽有：
大直径部分，其中，安装槽沿周向方向的槽底部有第一半径；以及
小直径部分，其中，沿周向方向的槽底部有比第一半径更小的第二半径。
而且，本发明提供了一种齿条和小齿轮转向机构，它包括：
上述支承件，该支承件支承施加在齿条杆上的负载，同时允许齿条杆沿轴向方向运动；以及
圆柱形壳体，该圆柱形壳体容纳支承件，同时限制支承件沿轴向方向的运动；
其中，支承件容纳在壳体中，以使得安装槽的小直径部分面对反作用力支承表面，该反作用力支承表面是壳体的、与反作用力从轮胎通过与齿条杆连接的拉杆而输入至齿条杆的输入方向相反的内周表面。
发明的有益效果
根据本发明，用于安装弹性环的安装槽具有：大直径部分，其中，沿周向方向的槽底部具有第一半径；以及小直径部分，其中，沿周向方向的槽底部具有比第一半径更小的第二半径。因此，形成有：弹性环凸出部分，其中，弹性环从衬套本体的外周表面较大地凸出；以及弹性环嵌入部分，其中，弹性环嵌入衬套本体的外周部分中或从该外周部分凸出很小。通过将齿条衬套安装在壳体中以使得弹性环嵌入部分对着反作用力支承表面(该反作用力支承表面是壳体的、与从轮胎通过拉杆输入至齿条杆的反作用力的输入方向相反的内周表面)，能够减小在衬套本体的外周表面和反作用力支承表面之间的间隙。因此，抵抗轮胎的反作用力的刚性提高，并能够限制齿条杆由于轮胎的反作用力而在壳体内的运动，因此减少了从转向操作到轮胎方向实际改变的时间延迟。而且，在本发明中，因为不需要缩短弹性环在内周侧的周长以便加强齿条杆的紧固(用于提高抗轮胎的反作用力的刚性)，所以齿条衬套的滑动特性不受影响。因此，本发明能够提供一种齿条衬套，该齿条衬套能够减小对转向操作的感觉的影响，
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的齿条和小齿轮转向机构的一部分的局部剖视图；
图2(A)和2(B)分别是齿条衬套1的正视图和侧视图，图2(C)是图2(B)中所示的齿条衬套1的A-A剖视图；
图3(A)、3(B)和3(C)分别是衬套本体2的正视图、侧视图和后视图，图3(D)是图3(A)中所示的衬套本体2的B-B剖视图，而图3(E)是图3(B)中所示的衬套本体2的C-C剖视图；
图4(A)和4(B)分别是弹性环3的正视图和侧视图，图4(C)是图4(A)中所示的弹性环3的D-D剖视图；以及
图5(A)和5(B)分别是齿条衬套1的变化形式1A的正视图和侧视图，图5(C)是图5(B)中所示的齿条衬套1的变化形式1A的E-E剖视图。
具体实施方式
下面将参考附图介绍本发明的一个实施例，
图1是根据本实施例的齿条和小齿轮转向机构的一部分的局部剖视图。
如图1中所示，本实施例的齿条和小齿轮转向机构包括：齿条衬套11，该齿条衬套11支承施加在齿条杆5上的负载，同时允许齿条杆5沿轴线O方向运动；圆柱形壳体4，该圆柱形壳体4容纳齿条衬套1，同时限制齿条衬套1沿轴线O方向运动。
图2(A)和2(B)分别是齿条衬套1的正视图和侧视图，图2(C)是图2(B)中所示的齿条衬套1的剖视图。
如图中所示，齿条衬套1包括：衬套本体2，齿条杆5穿过该衬套本体2插入；以及弹性环3，该弹性环3安装在衬套本体2上。尽管在本实施例中表示了两个弹性环3安装在衬套本体2上的实例，但是也能够在衬套本体2上安装一个、三个或更多的弹性环3。
图3(A)、3(B)和3(C)分别是衬套本体2的正视图、侧视图和后视图，图3(D)是图3(A)中所示的衬套本体2的B-B剖视图，而图3(E)是图3(B)中所示的衬套本体2的C-C剖视图。
衬套本体2由具有良好滑动特性的合成树脂来形成，例如聚缩醛树脂、聚酰胺树脂或聚乙烯树脂，且是能够沿径向方向自由地膨胀和收缩的圆柱形部件。如图中所示，衬套本体2包括：滑动表面21，该滑动表面21形成于内周表面20中，并与插入的齿条杆5的外周表面50滑动接触；多个第一狭缝25和第二狭缝26，该第一狭缝25和第二狭缝26沿周向方向以规则间隔交替地布置；接合凸起27，该接合凸起27形成在外周表面22上；以及安装槽28，该安装槽28沿周向方向形成在外周表面22中，以便安装弹性环3。
第一狭缝25各自沿轴线O方向从一个端表面23朝向另一端表面24而形成，第二狭缝26各自沿轴线O方向从该另一端表面24朝向该一个端表面23而形成。由于多个第一狭缝25和第二狭缝26沿周向方向以规则间隔交替地布置，因此衬套本体2能够沿径向收缩方向变形。
接合凸起27在该一个端表面23侧从外周表面22沿径向方向向外凸出，并接收在接合凹口(未示出)中，该接合凹口形成为在壳体4的一个端表面41处切除内周表面40。通过这种布置，容纳在壳体4中的齿条衬套1被限制绕轴线O旋转。而且，在接合凸起27接收在壳体4的接合凹口中的状态下，环形盖6附接在壳体4的一个端表面41上。因此，容纳在壳体4中的齿条衬套1被限制沿轴线O方向运动(见图1)。
各安装槽28沿周向方向形成在外周表面22中，并有：大直径部分280，其中，沿周向方向的槽底部29具有第一半径r1；以及小直径部分281，其中，沿周向方向的槽底部29具有比第一半径r1更小的第二半径r2。这里，将外周表面22的半径表示为r0，且形成弹性环3的弹性本体的线直径表示为d时(见图4)，第一半径r1设置为使得r1+d>r0。另一方面，第二半径r2设置为使得r2+d≤r0。因此，在齿条衬套1中形成有：弹性环凸出部分10，其中，弹性环3从衬套本体2的外周表面22较大地凸出；以及弹性环嵌入部分11，其中，弹性环3嵌入衬套本体2的外周表面22中(见图2)。
图4(A)和4(B)分别是各弹性环3的正视图和侧视图，图4(C)是图4(A)中所示的弹性环3的D-D剖视图。
各弹性环3是由弹性本体形成的环形部件，例如合成树脂、热塑性弹性体等，且在内径Ri侧的内周长πRi比衬套本体2的安装槽28的槽底部29的周长更短。而且，外径Re大于壳体4的内径Rj(见图1)。
弹性环3在内径Ri侧的周长πRi比衬套本体2的安装槽28的槽底部29的周长更短。因此，当弹性环3安装在衬套本体2的安装槽28中时，弹性环3沿使得衬套本体2的直径收缩的方向偏压衬套本体2，并紧固插入衬套本体2中的齿条杆5。而且，弹性环3的外径Re大于壳体4的内径Rj。因此，当齿条衬套1容纳在壳体4中时，弹性环3与壳体4的内周表面40按压接触，并因此压缩变形。因此，齿条衬套1装配在壳体4中。
在图1中，反作用力支承表面42是壳体4的、与反作用力N从轮胎(未图示)通过与齿条杆5连接的拉杆(未图示)而输入至齿条杆5的输入方向相对的内周表面40，是包括在壳体4的内周表面40中对于输入至齿条杆5的反作用力N产生最大反作用力的部位的区域。上述结构的齿条衬套1通过在衬套本体2的接合凸起27和壳体4的接合凹口(未示出)之间的接合而定位，使得衬套本体2的安装槽28的小直径部分281位于反作用力支承表面42侧，或者换句话说，弹性环嵌入部分11位于反作用力支承表面42侧。
上面已经介绍了本发明的一个实施例。
在本实施例中，衬套本体2的各安装槽28有：大直径部分280，其中，沿周向方向的槽底部有第一半径r1；以及小直径部分281，其中，沿周向方向的槽底部有比第一半径r1更小的第二半径r2。因此，齿条衬套1有：弹性凸出部分10，在各弹性凸出部分10中，弹性环3从衬套本体2的外周表面22较大地凸出；以及弹性环嵌入部分11，在各弹性环嵌入部分11中，弹性环3嵌入衬套本体2的外周表面22中。齿条衬套1容纳在壳体4中，从而定位成使得弹性环嵌入部分11位于反作用力支承表面42侧。
因此，在壳体4的反作用力支承表面42侧，衬套本体2的外周表面22抵靠壳体4的内周表面40，而并不与弹性环3干涉，且在衬套本体2的外周表面22和壳体4的内周表面40之间没有间隙。这提高了在反作用力支承表面42侧的刚性，并能够抑制齿条杆5由于轮胎的反作用力N而在壳体4内运动。因此，从转向操作到轮胎方向实际改变的时间延迟减小。
而且，不需要缩短各弹性环3在内径Ri侧的周长以便更牢固地紧固齿条杆5(从而提高在反作用力支承表面42侧的刚性)。因此，齿条衬套1的滑动特性不受影响。
因此，本实施例能够提供齿条衬套1，该齿条衬套1减小了对转向操作感觉的影响。
而且，与传统齿条衬套相比(该传统齿条衬套的安装槽相对于周向方向有恒定半径的槽底部，也就是说，各槽底部都是完美的圆)，能够增加形成各弹性环3的弹性本体在反作用力支承表面的相对表面43侧的压缩变形量，该相对表面43是壳体4的、横过轴线O与反作用力支承表面42相对的内周表面40，且作为反作用力的弹簧力朝向齿条衬套1的内周表面施加。因此，不仅提高了在反作用力支承表面42侧的刚性，还提高了在反作用力支承表面的相对表面43侧的刚性，并能够进一步减小对转向操作感觉的影响。
本发明并不局限于上述实施例，能够进行各种变化。
例如，在上述实施例中，衬套本体2的外周表面22的半径表示为r0，形成各弹性环3的弹性本体的线直径表示为d，在安装槽8的小直径部分281处的、沿周向方向的槽底部29的第二半径r2设置为r2+d≤r0。不过，本发明并不局限于此。
只要在安装槽28的小直径部分281处的、沿周向方向的槽底部29的第二半径r2设置成使得弹性环3在弹性环嵌入部分11中嵌入衬套本体2的外周表面22中，或者使得弹性环3从衬套本体2的外周表面22凸出的量比在弹性环凸出部分10处更小，这样就足够。通过这样布置，在衬套本体2的外周表面22和壳体4的内周表面40之间的间隙将在壳体4的反作用力支承表面42侧更小，并抑制齿条杆5由于轮胎的反作用力N而在壳体4内的运动。因此，从转向操作到轮胎方向实际改变的时间延迟减小。
而且，在上述实施例中，如在图5(A)-5(C)中所示的齿条衬套1的变化形式1A所示，第一狭缝25和第二狭缝26能够在弹性环凸出部分10(安装槽28的大直径部分280)侧从衬套本体2上省略。换句话说，第一狭缝25和第二狭缝26能够只布置在弹性环嵌入部分11(安装槽28的小直径部分281)侧。通过这种布置，能够避免弹性变形的弹性环3在反作用力支承表面的相对表面43侧进入至第一狭缝25和第二狭缝26中，而且还增加形成各弹性环3的弹性本体的压缩变形量。因此，弹性环3在反作用力支承表面的相对表面43侧的反作用力变得更大，而且提高了在反作用力支承表面的相对表面43侧的刚性。
而且，在上述实施例中，多个第一狭缝25沿轴线O方向从一个端表面23朝向另一端表面24而形成在衬套本体2中，且多个第二狭缝26沿轴线O方向从该另一端表面24朝向该一个端表面23而形成。不过本发明并不局限于此。只要衬套本体2能够沿径向方向自由地膨胀和收缩就足够了。例如，衬套本体2可以只有第一狭缝25或只有第二狭缝26。而且，在上述实施例中，衬套本体2有圆柱形形状。不过，只要衬套本体2有管形形状(该管形形状适合要插入的齿条杆5的形状)就足够了。
而且，上述实施例以在齿条和小齿轮转向机构中使用的齿条衬套作为实例进行了说明。本发明并不局限于此，也能够广泛应用于支承插入轴向部件的负载的支承件。
参考标号列表
1、1A：齿条衬套；2：衬套本体；3：弹性环；4：壳体；5：齿条杆；6：盖；10：弹性环凸出部分；11：弹性环嵌入部分；20：衬套本体2的内周表面；21：衬套本体2的滑动表面；22：衬套本体2的外周表面；23、24：衬套本体2的端表面；25：第一狭缝；26：第二狭缝；27：接合部分；28：安装槽；29：安装槽28的槽底部；40：壳体4的内周表面；41：壳体4的端表面；42：壳体4的反作用力支承表面；43：壳体4的反作用力支承表面的相对表面；280：安装槽28的大直径部分；281：安装槽的小直径部分。

Claims (4)

1.一种支承件，包括：
衬套本体，所述衬套本体能够沿径向方向自由地膨胀和收缩；以及
弹性环，所述弹性环安装在衬套本体上；
其中：
衬套本体具有安装槽，所述安装槽沿周向方向形成在外周表面中，用于安装弹性环；
所述安装槽具有：
大直径部分，在大直径部分中，安装槽的槽底部的半径为第一半径；以及
小直径部分，在小直径部分中，槽底部的半径为比第一半径小的第二半径；
第一半径和形成弹性环的弹性本体的线直径的总和大于衬套本体的外周表面的半径；以及
第二半径和形成弹性环的弹性本体的线直径的总和小于或等于衬套本体的外周表面的半径。
2.根据权利要求1所述的支承件，其中：
衬套本体具有狭缝，各狭缝从一个端表面朝向另一端表面而形成。
3.根据权利要求2所述的支承件，其中：
狭缝在安装槽的小直径部分侧沿衬套本体的周向方向布置。
4.一种齿条和小齿轮转向机构，包括：
根据权利要求1-3中任意一项所述的支承件，所述支承件支承施加在齿条杆上的负载，同时允许齿条杆沿轴向方向运动；以及
圆柱形壳体，所述圆柱形壳体容纳支承件，同时限制支承件沿轴向方向的运动；
其中，支承件容纳在圆柱形壳体中，以使得安装槽的小直径部分面对反作用力支承表面，所述反作用力支承表面是圆柱形壳体的、与反作用力从轮胎通过与齿条杆连接的拉杆而输入至齿条杆的输入方向相反的内周表面。
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