CN112092897A - 车辆的转向装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆的转向装置，包括：多个联接部，形成在齿轮箱的齿条壳体中并且联接至车身的安装部；以及螺母构件，具有支撑表面并且安装在车身的每个安装部中。特别地，多个联接部中的每个联接部都具有形成为具有预定曲率的曲面的座表面，并且座表面分别位于安装在车身的每个安装部中的螺母构件的支撑表面上，使得车身的齿条壳体通过螺栓固定到车身，该螺栓穿过多个联接部中的每个联接部以与安装部中的每个安装部的螺母构件接合。

Description

车辆的转向装置

技术领域

本发明涉及一种车辆的转向装置。更具体地，本发明涉及一种车辆的转向装置，其中齿轮箱能够精确地安装在车身上。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

通常，转向装置是用于根据驾驶员的意图改变车辆的行驶方向并且用于使车轮旋转以便允许车辆在驾驶员期望的方向上行驶的装置。

在已知的转向装置中，当驾驶员操纵方向盘时，力(即转向扭矩)通过具有齿条小齿轮结构的齿轮箱传递到车轮，从而使车辆的车轮旋转。

近来，已经开发并广泛使用了电动转向装置。电动转向装置通过马达辅助驾驶员的转向扭矩，以允许驾驶员容易地操纵方向盘。

为了传递来自驾驶员的转向扭矩和由电动转向装置中的马达产生的辅助转向扭矩，涉及多个部件。这些部件可以包括安装在方向盘下方的转向柱、用于将从转向柱传递的旋转力转换为向前力以改变车轮的方向的齿轮箱、以及用于将从转向柱传递的旋转力传递到齿轮箱的万向接头。

这里，齿轮箱可以包括用于接收来自万向接头的旋转力的小齿轮和上面形成有齿条的齿条杆。小齿轮与齿条啮合。

在这种齿轮箱中，当小齿轮旋转时，齿条杆由于齿条而在左右方向上进行直接运动。在这种情况下，由于齿条的直接运动而产生的作用力通过拉杆和球形接头传递到车轮以改变车轮的方向。

同时，在转向装置中，齿条壳体联接至车身，具体地联接至车辆的副车架。在副车架的情况下，由于制造过程的特性，难以精确地控制安装部的高度和角度，所以联接到副车架的齿条壳体弯曲或损坏，从而存在出现噪音和转向故障的问题。

图6是示出包括安装部的副车架1的平面图，齿轮箱的齿条壳体联接到该安装部。

如图所示，多个安装部设置在副车架1中，并且管状螺母构件2安装在多个安装部中的每个中。

图7是示出齿轮箱3安装在副车架1上的状态的图，图8是示出安装结构的剖视图。

如图8所示，管状螺母构件2(例如“管螺母”)焊接并固定到副车架1的多个安装部中的每个，联接部5形成在齿轮箱3的齿条壳体4上，以通过螺栓6联接到副车架1的多个安装部中的每个。

螺母构件2通过在中空部的内周面上加工螺纹而形成。在副车架1的多个安装部中的每个中形成有孔1a，并且螺母构件2***到孔1a中并且通过焊接固定到孔1a。

齿条壳体4的联接部5形成在对应于副车架1的多个安装部中的每个的位置处。在联接部5放置在对应的安装部的螺母构件2上的状态下，联接部5的联接孔5a与螺母构件2的中空部对齐，螺栓6从上侧穿过以通过联接孔5a***到螺母构件2的中空部中，然后螺栓6与螺母构件2的中空部的内部螺纹接合。

在这种情况下，由于设置了副车架1的多个安装部和齿条壳体4的多个联接部5，所以多个安装部中的螺母构件2的一个中空部首先对准多个联接部5中的一个联接孔5a以用于设定基准孔，一个螺栓6预先接合在基准孔中，然后剩余的螺栓6接合在剩余的安装部和剩余的联接部中。

然而，如图9所示，我们已经发现，在螺母构件2安装在副车架1的安装部中的状态下，由于各种原因，可能出现螺母构件2的偏离。例如，当螺母构件2焊接到副车架1的安装部时，在公差范围(偏离角度：θ)内可能出现偏离，并且由于热变形等可能出现角偏差。

如图10所示，我们还已经发现，由于齿轮箱3安装在基准孔上之后的安装座表面公差，在另一安装部上可能出现间隔。如图10所示，当齿条壳体4的联接部5与安装部中的螺母构件2间隔开时，在螺栓连接期间在齿条壳体4的联接部5附近可能出现损坏，并且由于齿条壳体4的变形而引起摩擦波动，从而可能不利地影响转向感觉。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种车辆的转向装置，其中齿轮箱能够精确地安装在车身上，而无需使用用于吸收间隙的单独部件，而不会在车身上出现间隔。

在一种形式中，一种车辆的转向装置包括：齿轮箱，该齿轮箱具有齿条壳体，多个联接部形成在齿条壳体中并且分别联接至车辆的车身的安装部；以及螺母构件，该螺母构件具有支撑表面并且安装在车身的安装部中的每个中。特别地，多个联接部中的每个具有形成为具有预定曲率的曲面的座表面，并且该座表面分别位于安装在车身的安装部中的每个中的螺母构件的支撑表面上。在一种形式中，齿轮箱的齿条壳体通过螺栓固定到车身，螺栓穿过多个联接部中的每个并且与安装部中的每个的螺母构件接合。

在本公开的另一种形式中，螺母构件可包括：主体部分，该主体部分具有形成在主体部分的内周面上的螺纹并且固定到车身；以及头部，该头部与主体部分一体地形成并且具有形成在头部的上表面上的支撑表面。

在本公开的其他形式中，座表面可以是形成在多个联接部中的每个的下表面上的凸曲面。特别地，当多个联接部中的每个的座表面位于螺母构件的支撑表面上时，并且在螺栓与螺母构件接合之前，齿条壳体的多个联接部可相对于安装部的螺母构件旋转。

在本公开的另一方面，螺母构件的支撑表面和多个联接部中的每个的座表面是具有相同曲率的曲面。

在本公开的另一种形式中，螺栓可具有在螺栓的径向方向上延伸的凸缘部，并且联接表面形成在凸缘部的下表面上并且位于形成在多个联接部中的每个的上表面上的结合表面上。特别地，联接表面和结合表面可形成为各自具有预定曲率的曲面。

在本公开的另一方面中，联接表面形成为凸曲面，结合表面形成为凹曲面，使得在联接表面位于结合表面上并结合到结合表面的状态下，螺栓能够相对于多个联接部倾斜。

在本公开的一种形式中，凸缘部的联接表面的预定曲率与多个联接部的结合表面的预定曲率相同。

在本公开的另一种形式中，形成在多个联接部中的每个中的联接孔的内径可大于螺栓的主体部分的外径。

在本公开的其他形式中，形成在多个联接部中的每个中的联接孔可具有这样的形状：其内径朝向联接孔的上侧逐渐增大。

下文论述本发明的其他方面和示例性形式。

应理解，本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途交通工具(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种小舟和轮船的船只、飞行器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如源自除石油之外的资源的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。

下面讨论本公开的上述和其他特征。

从本文提供的描述，其他应用领域将变得清楚明晰。应当理解，说明书和具体实施例仅用于说明的目的，而并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图描述其通过示例给出的各种形式，在附图中：

图1是示出根据本公开的一种形式的转向装置中的齿轮箱的安装结构的横截面图；

图2是示出根据本公开的一种形式的用于将齿轮箱安装在转向装置中的螺母构件的透视图；

图3A和图3B分别示出了根据本公开的一种形式的转向装置中的齿条壳体的联接部的透视图；

图4是示出根据本公开的一种形式的用于将齿轮箱安装在转向装置中的螺栓的透视图；

图5是示出在根据本公开的一种形式的转向装置的齿轮箱安装结构中补偿偏差和间隙的安装状态的横截面图；

图6是示出副车架的平面图，齿轮箱的齿条壳体联接到副车架；

图7是示出齿轮箱的齿条壳体安装在副车架上的状态的透视图；

图8是示出根据现有技术的转向装置中的齿轮箱的安装结构的横截面图；

图9是描述根据现有技术的螺母构件的单个零件在公差范围内的垂直度偏差的图示；以及

图10是示出在根据现有技术将齿轮箱安装在转向装置的基准孔中之后在另一安装部中出现间隔的状态的图示。

这里描述的附图仅仅是为了说明的目的，而并非意在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，而并非旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

在整个公开内容中，当元件被称为“包括”一部件时，它是指该元件可以进一步包括其他部件，不排除其他部件，除非另有特别说明。

应当理解，附图不一定是按比例绘制的，呈现了说明本公开的基本原理的各种示例性特征的稍微简化的表示。本文公开的本公开的具体设计特征(包括例如具体尺寸、取向、位置和形状)将部分地由特定的预期应用和使用环境确定。

图1是示出根据本公开的一种形式的转向装置中的齿轮箱的安装结构的横截面图。附图标记21表示齿轮箱20的齿条壳体，附图标记10表示副车架，该副车架是其上安装有齿条壳体21的车身的一部分。

图2是示出根据本发明的一种形式的用于将齿轮箱安装在转向装置中的螺母构件13的透视图，图3A和图3B示出根据本发明的一种形式的转向装置中的齿条壳体21的联接部22的透视图。

此外，图4是示出根据本公开的一种形式的用于将齿轮箱安装在转向装置中的螺栓30的透视图。

如图1和3A和图3B所示，在齿轮箱20的齿条壳体21上形成有联接部22，该联接部22安装并联接至车身的安装部11，具体地，安装并联接至副车架10的安装部11。

联接部22是通过螺栓30联接到副车架10的安装部11的部分。联接部22具有联接孔23，螺栓30***到该联接孔23中以穿过。

安装孔12形成在副车架10的安装部11中，并且螺母构件13***以穿过安装孔12。

这里，副车架10可以由诸如钢合金的可焊接材料制成。

在螺母构件13***以穿过安装孔12的状态下，螺母构件13焊接并固定到安装孔12周围的副车架部分，即安装孔12周围的安装部11，螺母构件13的内周面上形成有螺纹，以允许螺栓30与螺母构件13接合。

螺母构件13可采用通过锻造诸如钢合金的可焊接材料而制造的螺母构件。在螺母构件13焊接到副车架10的状态下，螺母构件13支撑位于螺母构件13上方的齿条壳体21的联接部22。

如图2所示，螺母构件13可包括具有预定直径的管形状的主体部分14和一体地形成在主体部分14的端部以便具有在径向方向上延伸的形状的头部15。

在这种情况下，用于螺栓接合的螺纹(未示出)可以形成在主体部分14的至少一部分的内周面上。另外，螺纹可以形成在头部15的内周面上。

在一个示例性形式中，为了允许如下所述接合的螺栓30旋转，联接孔23形成在齿条壳体21的联接部22中，并且螺栓30***到联接孔23中以穿过，联接孔23可以具有这样的内径，该内径比螺母构件13的中空部的内径或主体部分31的外径大预定尺寸。

联接部22中的联接孔23的内径制造成比螺母构件13的中空部的内径或螺栓30的主体部分31的外径大预定尺寸，使得***以穿过联接孔23的螺栓30可以在联接部22中相对旋转和倾斜。

此外，齿条壳体21可通过压铸铝制造，并通过螺栓30与副车架10接合而安装在副车架10上。

在本公开中，齿条壳体21的联接部22和副车架10的安装部11可以设置在多个预定位置处。在这种情况下，螺母构件13安装在安装部11中，并且联接部22通过螺栓30在位于安装在安装部11上的螺母构件13上的状态下与螺母构件13接合。

螺栓30***到螺母构件13的中空部中，并通过螺纹与螺母构件13螺纹接合，从而用于在与螺母构件13接合的状态下向齿条壳体21施加轴向力。

螺栓30可以由诸如钢合金等材料形成。螺栓30包括：主体部分31，***到螺母构件13的内周面中并与其螺纹接合；头部32，形成在主体部分31的端部；以及凸缘部33，以在径向方向上延伸的形状形成在主体部分31和头部32之间的边界处。

同时，在齿条壳体21中，联接部22的下表面成为位于螺母构件13上侧上的座表面22a，并且联接部22的座表面22a可以形成为具有预定曲率的凸曲面。

此外，螺母构件13中的头部15的上端表面成为支撑表面15a，该支撑表面15a在联接部22的座表面22a位于其中的状态下结合和支撑。作为螺母构件13中的头部15的上端表面的支撑表面15a可以形成为对应于联接部22的座表面22a的凹曲面。

即，作为螺母构件13中的头部15的上端表面的支撑表面15a可以形成为具有预定曲率的凹曲面。在齿条壳体21中，联接部22的座表面22a可形成为与头部15的支撑表面15a相对应的凸曲面。

更具体地，在齿条壳体21中，联接部22的座表面22a可以是具有与头部15的支撑表面15a的曲率相同的曲率的曲面。

此外，螺栓30的凸缘部33在位于齿条壳体21的联接部22的上表面上的状态下联接。作为螺栓30中的凸缘部33的下表面的联接表面33a也可以形成为具有预定曲率的凸曲面。

在这种情况下，在齿条壳体21中，联接部22的上表面变成结合表面22b，该结合表面22b在螺栓30的凸缘部33位于其中的状态下结合。联接部22的结合表面22b可形成为对应于螺栓30的联接表面33a的凹曲面。

类似地，联接部22的结合表面22b可形成为具有预定曲率的凹曲面。在螺栓30中，凸缘部33的结合表面33a可以形成为与联接部22的结合表面22b相对应的凸曲面。

更具体地，在螺栓30中，凸缘部33的联接表面33a可以是具有与联接部22的结合表面22b的曲率相同的曲率的曲面。

结果，预定曲率被施加到固定到副车架10的螺母构件13、形成在齿条壳体21中的联接部22和用于将螺母构件13与联接部22接合的螺栓30的每个接触表面，使得彼此接触的部件之间的相对旋转、倾斜和位置调节成为可能。

更具体地，在齿条壳体21的联接部22位于螺母构件13的头部15上的状态下，具体地，在齿条壳体21中的联接部22的凸形座表面22a位于螺母构件13中的头部15的凹形支撑表面15a上的状态下，在座表面22a和支撑表面15a之间出现滑动，使得齿条壳体21的联接部22可以相对于螺母构件13旋转。

通过这种旋转，可以在安装部11处相对于副车架10和螺母构件13调节齿条壳体21的角度和倾斜度。

此外，可以通过上述旋转在多个安装部11中实现间隙吸收。

也就是说，在副车架10的多个安装部11中的每个中，齿条壳体21的角度和倾斜度可以通过滑动和旋转来调节，作为螺栓30的凸缘部33的下表面的联接表面33a在结合到作为齿条壳体21的联接部22的上表面的结合表面22b的状态下也可以旋转。

结果，根据本公开的一种形式，副车架10和齿条壳体21之间在安装部11中的相对旋转可以在其间没有单独构件的情况下进行，并且齿条壳体21可以相对于副车架10倾斜。

此外，螺栓30可以相对于齿条壳体21的联接部22旋转和倾斜。

图5是示出在根据本公开的形式中的一种形式的转向装置的齿轮箱安装结构中补偿偏差和间隙的安装状态的横截面图，其示出了部件在安装部11中以不同于图1的角度旋转和倾斜的状态。

如图所示，为了允许螺栓30、齿条壳体21的联接部22和螺母构件13之间的相对旋转，联接孔23形成在齿条壳体21的联接部22中，螺栓30***到联接孔23中以穿过，联接孔23可具有这样的内径：该内径可以比螺母构件13的中空部的内径和螺母构件13的外径大预定尺寸。

此外，在一个示例性形式中，齿条壳体21中的联接部22的联接孔23可以具有这样的形状：其内径朝向联接孔23的上侧逐渐增大。

这是为了防止当补偿接合轴线的偏差时，即当补偿螺母构件13的中空部轴线和联接孔轴线之间的偏差时，螺栓30与其他部件在旋转和倾斜螺栓30时发生干涉。如上所述，在一种形式中，联接部22的联接孔23形成为这样的形状：其直径朝向向下方向逐渐减小，从而允许与螺母构件13螺纹接合的螺栓30在齿条壳体21的联接部22中旋转和倾斜。

因此，根据本公开的一种形式的转向装置，用于将齿轮箱安装在副车架上的结构允许部件在部件的匹配部分(接触部分)中的相对旋转(倾斜)，从而可以执行对接合轴线的间隙和偏差的补偿。

此外，由于安装结构，即使在副车架中发生螺母构件的偏离，也可以补偿对应于基准孔由于齿条壳体在安装部中旋转而在另一安装部中产生的间隙(间隔)，即使螺母构件的中空部轴线与齿条壳体的联接孔轴线之间出现偏差，也可以通过螺栓倾斜来补偿该偏差。

因此，由于能够吸收安装部之间的间隙的安装结构，能够实现齿轮箱的齿条壳体与副车架之间在每个安装部中的稳定联接，并且能够省略用于防止出现偏离的额外加工，从而能够降低生产成本。

此外，可以通过偏差吸收来防止齿条壳体的变形和接触部分上的应力集中，使得不仅可以保持正常轴向接合力而且可以防止对齿条壳体的损坏。此外，可以减小或最小化由摩擦引起的不利影响，提高车辆的稳定性，并且防止转向感觉变差。

虽然已经详细描述了本公开的形式，但是本公开的范围不限于这些形式，并且本领域技术人员使用本公开的基本概念设计的各种修改和改进都落入本公开的范围内。

Claims (9)

1.一种车辆的转向装置，包括：

齿轮箱，所述齿轮箱具有齿条壳体，多个联接部形成在所述齿条壳体中并且分别联接至所述车辆的车身的安装部；以及

螺母构件，所述螺母构件具有支撑表面并且安装在所述车身的所述安装部中的每个安装部中，

其中，所述多个联接部中的每个联接部具有形成为具有预定曲率的曲面的座表面，并且所述座表面分别位于安装在所述车身的所述安装部中的每个安装部中的所述螺母构件的所述支撑表面上，并且

其中，所述齿轮箱的所述齿条壳体通过螺栓固定到所述车身，所述螺栓穿过所述多个联接部中的每个联接部并且与所述安装部中的每个安装部的所述螺母构件接合。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其中，所述螺母构件包括：

主体部分，所述主体部分具有形成在所述主体部分的内周面上的螺纹并且固定到所述车身；以及

头部，所述头部与所述主体部分一体地形成并且具有形成在所述头部的上表面上的所述支撑表面。

3.根据权利要求2所述的转向装置，其中，所述座表面是形成在所述多个联接部中的每个联接部的下表面上的凸曲面；以及

其中，当所述多个联接部中的每个联接部的所述座表面位于所述螺母构件的所述支撑表面上时并且在所述螺栓与所述螺母构件接合之前，所述齿条壳体的所述多个联接部能相对于所述安装部的所述螺母构件旋转。

4.根据权利要求1所述的转向装置，其中，所述螺母构件的所述支撑表面和所述多个联接部中的每个联接部的所述座表面是具有相同曲率的曲面。

5.根据权利要求1所述的转向装置，其中，所述螺栓具有在所述螺栓的径向方向上延伸的凸缘部，并且

其中，联接表面形成在凸缘部的下表面上并且位于形成在所述多个联接部中的每个联接部的上表面上的结合表面上，所述联接表面和所述结合表面形成为各自具有预定曲率的曲面。

6.根据权利要求5所述的转向装置，其中，所述联接表面形成为凸曲面，并且所述结合表面形成为凹曲面，使得所述螺栓能在所述联接表面位于所述结合表面上并结合到所述结合表面的状态下相对于所述多个联接部倾斜。

7.根据权利要求5所述的转向装置，其中，所述凸缘部的所述联接表面的预定曲率与所述多个联接部的所述结合表面的预定曲率相同。

8.根据权利要求5所述的转向装置，其中，形成在所述多个联接部中的每个联接部中的联接孔的内径大于所述螺栓的主体部分的外径。

9.根据权利要求8所述的转向装置，其中，形成在所述多个联接部中的每个联接部中的所述联接孔具有这样的形状：所述联接孔的内径朝向所述联接孔的上侧逐渐增大。

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