CN101285521B - 用于转向装置的支撑轭的自动间距补偿器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种用于转向装置的支撑轭的自动间距补偿器，其包括支撑轭，用来支撑一齿条杆、设置于支撑轭后表面的弹簧、支撑轭栓塞、若干个凸轮与凸轮固定件。弹簧用来推动支撑轭朝向齿条杆方向移动。支撑轭栓塞用来支撑弹簧。若干个凸轮设置于支撑轭以及支撑轭栓塞之间，用来支撑支撑轭以及弹簧。凸轮固定件设置于支撑轭以及支撑轭栓塞之间，其包括若干个沟槽，用来收容凸轮。发明支撑轭与齿条杆之间的间距可自动补偿，即使冲击力量反向输入至齿条杆，本发明仍然可以避免支撑轭与支撑轭栓塞间的噪音。

Description

用于转向装置的支撑轭的自动间距补偿器
【技术领域】
本发明涉及一种支撑轭的自动间距补偿器，该自动间距补偿器用于齿条/小齿轮(rack/pinion)架构的转向装置，在不需要其它的调整操作的情形下，利用弹簧以及凸轮机构来自动补偿支撑轭产生的间距。
【背景技术】
在开车时，驾驶者操控转向装置来改变前轮的转动中心以控制车辆行进方向。图1是传统车用转向装置的结构图，图2是传统具有齿条/小齿轮(rack/pinion)的齿轮箱的侧视图。如图1所示，传统车用转向装置100包括方向盘(steering wheel)100、连接于方向盘100的转向轴(steering shaft)105、转向柱(steering column)103、齿轮箱130、具有内球型接头135的齿条杆(rackbar)140、连接棒(tie rod)150、连接于连接棒150一端的外球型接头155以及用来收纳齿条杆140的中空套管170。转向柱130用来固定转向轴105于底盘(chassis)上。齿轮箱130包括齿条齿轮110与小齿轮120，其用来将转向轴105的转动力量转换成线性运动。连接棒150可连接于内球型接头135。此外，连接棒150尚可利用外球型接头155连接于轮胎158的关节部件150。
传统齿轮箱130包括小齿轮轴276、齿条杆140、支撑轭(yoke)260、弹簧263、支撑轭栓塞265以及齿条壳体270。齿轮箱130用来将转向轴105的转动力量转换成线性运动以及交互运动。
小齿轮轴276经由输入轴275接收来自于转向轴105的转动力量，并将该转动力量传送至齿条杆140。小齿轮轴276透过扭条(torsion bar)273连接于输入轴275，而嵌合于齿条齿轮110的小齿轮120则是形成于小齿轮轴276的一端。
齿条杆140是配合于小齿轮轴276，用以将转动力量转换成线性运动。长条状的齿条杆140设于车辆的前轮之间，其两端各包括一内球型接头135。与小齿轮轴276配合的齿条齿轮110则是形成于两内球型接头135之间。
支撑轭260则是用来减少齿条杆140和小齿轮轴286间的间距以达到平缓转移力量的目的。支撑轭260位于齿条杆140的后表面上，也就是相对于形成齿条杆140的那一面。支撑轭260是***于齿条壳体270的中空套管170内，故可向前或向后移动。
支撑轭260呈柱状，故可在齿条壳体270内向前或向后滑动。而支撑轭260在接触于齿条杆140的前端设有半球状的沟槽，这是为了能更紧密接触齿条杆140的后表面。
为了让齿条杆140与小齿轮轴276彼此能更紧密的接触以增加力量转换效率，设置于支撑轭260后表面的弹簧263可产生预定程度压力来推动支撑轭260，因此可补偿齿条杆140和小齿轮轴286间的间距。
实际上，支撑轭260会产生相对于齿条杆140后表面的摩擦力，因此为了防止齿条杆140的磨耗以及因摩擦产生的噪音，支撑轭260的材质一般是用较软的塑料而非金属。
弹簧263的功能是施加压力，使得支撑轭260与齿条杆140彼此能更紧密的接触，一般常用的弹簧263是线圈状弹簧(coil spring)。设置于弹簧263后面的支撑轭栓塞265则是用以支撑弹簧263。
支撑轭栓塞265是用以支撑弹簧263，使得弹簧263可以施力于支撑轭260。支撑轭栓塞265具有传统的公螺纹，因此可与具有母螺纹的齿条壳体270组装结合。支撑轭栓塞265的后表面形成一沟槽，所以可将扳手(wrench)***该沟槽内。因此在组装支撑轭栓塞265之后，或是齿条杆140与小齿轮轴276之间有间距产生时，利用扳手拴紧支撑轭栓塞265就可以调整弹簧263的作用力。
总之，支撑轭260、弹簧263与支撑轭栓塞265是用来支撑齿条杆140的零件。一旦齿条杆140与小齿轮轴276之间有间距时，会利用弹簧263施力于支撑轭260的方式来补偿，在图1中，支撑轭栓塞265与支撑轭260的间距A大约有0.05厘米。然而，经历长时间的运作后，支撑轭260会逐渐朝齿条杆140的方向移动，如此一来，支撑轭栓塞265与支撑轭260的间距A会逐渐加大。一旦间距A加大至0.15厘米，就容易因震动产生噪音。另一方面，即使间距A并没有增加，当车辆行驶于不规则路面时，齿条杆140也会因轮胎158施加于齿条杆140的反方向作用力而发生弹性变形，使得该作用力施加于支撑轭260上而产生噪音。
【发明内容】
本发明的目的就是提供一种用于转向装置的支撑轭的自动间距补偿器，该自动间距补偿器用于齿条/小齿轮(rack/pinion)架构的转向装置，在不需要其它的调整操作的情形下，利用弹簧以及凸轮机构来自动补偿支撑轭产生的间距。
本发明提供一种用于转向装置的支撑轭的自动间距补偿器，其包括支撑轭，用来支撑一齿条杆、设置于支撑轭后表面的弹簧、支撑轭栓塞、若干个凸轮与凸轮固定件。弹簧用来推动支撑轭朝向齿条杆方向移动。支撑轭栓塞用来支撑弹簧。若干个凸轮设置于支撑轭以及支撑轭栓塞之间，用来支撑支撑轭以及弹簧。凸轮固定件设置于支撑轭以及支撑轭栓塞之间，其包括若干个沟槽，用来收容凸轮。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图形，作详细说明如下：
【附图说明】
图1是传统车用转向装置的结构图。
图2是传统具有齿条/小齿轮的齿轮箱的侧视图。
图3是依据本发明实施例中支撑轭的自动间距补偿器的分解图。
图4是依据本发明实施例中凸轮的运作状态的剖面图。
【具体实施方式】
本所述的实施例是配合参考所附的图形，下列的描述以及图形中，相同的标号以及图形用于表示相同或是类似的组件，有关于相同或是类似组件的重复性描述将予以省略。
请参考图3和图4，图3是依据本发明实施例中支撑轭的自动间距补偿器的分解图；图4是依据本发明实施例中凸轮的运作状态的剖面图。本实施例的支撑轭的自动间距补偿器的结构是用来支撑齿条杆410，齿条杆410可***齿条壳体420内并相互向右或向左移动，齿条杆410包括支撑轭310，弹簧320，支撑轭栓塞330，若干个凸轮340以及凸轮固定件350。
支撑轭310呈柱状，故可在齿条壳体420内向前或向后滑动。而支撑轭310在接触于齿条杆410的前端设有半球状的沟槽，这是为了能更紧密接触齿条杆410的后表面。
支撑轭310的后端具有一预设长度的柱状空间(图未示)。弹簧320可***该柱状空间，用来施加一预设压力以推动支撑轭310，以达到补偿齿条杆140与小齿轮轴276之间间距的需求(见图2)，而弹簧320同时施力于支撑轭310，使得支撑轭310和齿条杆410之间更能彼此紧密接触。在此弹簧320可使用传统的线圈状弹簧(coil spring)。
若干个凸轮340以及凸轮固定件350是安装于支撑轭310的后表面以及弹簧320的后半部。每一凸轮340的剖面大致呈半圆型。凸轮340的前表面是接触于支撑轭310以及弹簧320，该前表面呈一平面，凸轮340的后表面是具有预设曲率的曲面。
如图4所示，凸轮320的前表面的内缘是接触于弹簧320，凸轮340的前表面的内缘是位于支撑轭栓塞330以及支撑轭310的中心轴线C的附近，而凸轮340的前表面的外缘则是接触于支撑轭310。
若干个凸轮340设置于支撑轭310以及支撑轭栓塞330之间，并以中心轴线C为中心呈环状排列。凸轮340的个数可为两个以上，在较佳实施例中，凸轮340的数量可为3到5个。
凸轮340是用来接收齿条杆410所传送过来的冲击力量，以及接收弹簧320的弹力。因此，凸轮340的材质可为塑料或是金属。
同时，凸轮固定件350的前表面设有若干个沟槽，该若干个沟槽的数量与曲率皆和凸轮340的数量与曲率相符，才能用以收容凸轮340。因此，当本发明支撑轭的自动间距补偿器组装于齿条壳体420时，该若干个沟槽即用来固定每一凸轮340。
凸轮固定件350是用来抵消凸轮340产生的摩擦。因此较佳实施例中，凸轮固定件350的材质为金属，此外，在凸轮340以及凸轮固定件350接触面的可涂布润滑流体，例如润滑油，才能使得凸轮340产生的摩擦最小。
支撑轭栓塞330位于凸轮固定件350的后表面，齿条壳体420的环状内表面以及支撑轭栓塞330的环状外表面分别设有螺纹，故支撑轭栓塞330可以螺旋结构的方式拴紧于齿条壳体420。支撑轭栓塞330是用来支撑弹簧320、支撑轭310、凸轮340以及凸轮固定件350。在支撑轭栓塞330栓固于齿条壳体420之后，螺帽(lock nut)360则用来拴紧支撑轭栓塞330突出于齿条壳体420的部份。
螺帽360的环状内表面亦可形成螺纹，用以与支撑轭栓塞330组装结合，因此螺帽360可固定支撑轭栓塞330以避免支撑轭栓塞330因车辆振动而自齿条壳体420脱离。
在本发明支撑轭的自动间距补偿器之中，支撑轭310、弹簧320、凸轮340、凸轮固定件350与支撑轭栓塞330皆位于齿条杆410的后侧，并且于组装时依序***齿条壳体420之内。
本发明支撑轭的自动间距补偿器的运作说明如下，当冲击力量自齿条杆410反向输入时，支撑轭310会朝支撑轭栓塞330移动，使得凸轮340接触于支撑轭310，并顺着凸轮固定件350的沟槽滑动(slip)或转动(rotate)。支撑轭310的移动会导致转动的凸轮340更近一步地压缩弹簧320。
因此，因为弹簧320的被压缩长度已近似于支撑轭310移动长度的两倍，支撑轭的自动间距补偿器所提供的支撑力量会强于传统齿条杆支撑结构所提供的支撑力量。
在此，齿条杆410会弹性变形，使得支撑轭310与凸轮固定件350之间的距离H是长于支撑轭310朝向支撑轭栓塞330移动的最大距离R，故支撑轭310与凸轮固定件350不会彼此接触，因此支撑轭310与凸轮固定件350之间不会产生噪音。
除此之外，传统的支撑结构仅包括支撑轭310、弹簧320以及支撑轭栓塞330，但本发明另包括凸轮340和凸轮固定件350。因此即使支撑轭310的前表面因为齿条杆410向右或向左的交互运动而磨耗，支撑轭310、弹簧320、凸轮340、凸轮固定件350依旧可以自动补偿间距。
综上所述，本发明支撑轭与齿条杆之间的间距可自动补偿，甚至即使冲击力量反向输入至齿条杆，本发明仍然可以避免支撑轭与支撑轭栓塞间的噪音。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (3)

1.一种用于转向装置的支撑轭的自动间距补偿器，其包括：一支撑轭，用来支撑一齿条杆；其特征在于：所述自动间距补偿器还包括：
一弹簧，设置于所述支撑轭的后表面，所述后表面是相反于面向所述齿条杆的表面，所述弹簧用来推动所述支撑轭朝向所述齿条杆方向移动；
一支撑轭栓塞，用来支撑所述弹簧；
若干个凸轮，设置于所述支撑轭以及所述支撑轭栓塞之间，用来支撑所述支撑轭以及所述弹簧；以及
一凸轮固定件，设置于所述支撑轭以及所述支撑轭栓塞之间，其包括若干个沟槽，用来***述凸轮，
其中每一凸轮的剖面呈半圆形，每一凸轮的前表面呈一平面，每一凸轮的后表面呈一曲面，且所述曲面具有一预定曲率。
2.根据权利要求1所述的自动间距补偿器，其特征在于：所述若干个凸轮是以所述支撑轭以及所述支撑轭栓塞的中心轴线为中心呈环状排列。
3.根据权利要求1所述的自动间距补偿器，其特征在于：所述凸轮固定件的若干个沟槽的曲率皆和所述凸轮的后表面的预定曲率相符，且所述若干个沟槽是以环状排列的方式形成于所述凸轮固定件的前表面。
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