CN112638746A - 齿轮齿条式转向齿轮单元 - Google Patents
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Abstract
将可滑动地支撑齿条轴齿条衬套在轴向上不夹持在两个部件之间,并且相对于齿条壳体在轴向上不晃动地支撑。齿条壳体(22)具备具有由底部倾斜面(45)构成的底面的卡合凹部(44),该底部倾斜面(45)越朝向齿条壳体(22)的开口侧越向朝向径向外侧的方向倾斜,齿条衬套(37)具备具有由顶部倾斜面(55)构成的顶面的卡合凸部(51),该顶部倾斜面(55)构成越朝向齿条壳体(22)的开口侧越向朝向径向外侧的方向倾斜。将顶部倾斜面(55)向径向外侧挤压于底部倾斜面(45),使朝向齿条壳体(22)的开口侧的卡合凸部(51)的外侧面(56a)在轴向上与朝向齿条壳体(22)的进深侧的卡合凹部(44)的内侧面(46a)挤压。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿轮齿条式转向齿轮单元,其构成用于对汽车的转向轮赋予舵角的转向装置。
背景技术
具备齿轮齿条式转向齿轮单元的转向装置由于能够小型且轻量地构成、而且刚性高且能够得到良好的转向感等理由而被广泛使用于汽车用的转向装置。驾驶者操作的方向盘的旋转运动通过齿轮齿条式转向齿轮单元转换为往复直线运动,并经由拉杆而对转向轮赋予舵角。
齿轮齿条式转向齿轮单元具备:传递方向盘的旋转运动的小齿轮轴、将小齿轮轴的旋转运动转换为直线运动的齿条轴、以及收纳这些小齿轮轴及齿条轴的壳体。小齿轮轴的小齿轮齿和齿条轴的齿条齿啮合,小齿轮轴的旋转运动转换为齿条轴的直线运动,从而连接于齿条轴的轴向两侧的拉杆被推拉。
为了将方向盘的旋转运动高效地传递至转向轮,重要的是将齿条轴以能够进行轴向上的平滑的位移的方式支撑于构成壳体的齿条壳体的内侧。因此,在齿条壳体的内侧配置有齿条衬套,通过齿条衬套可滑动地支撑齿条轴。图11表示记载于日本特开2015-189378号公报的、通过齿条衬套将齿条轴支撑于齿条壳体的内侧的现有结构。
在该结构中,使用合成树脂制的齿条衬套(滑动轴承)1。齿条衬套1具备具有大致圆筒形状的筒体2和比筒体2的外周面向径向外方突出的卡合凸部3。齿条衬套1经由内嵌于齿条壳体4的开口部的金属制的端壳5配置于齿条壳体4的内侧。
齿条衬套1的筒体2内嵌于配备在端壳5的内周面的小径孔部6,且齿条衬套1的卡合凸部3配置于配备在端壳5的内周面的大径孔部7的内侧。在端壳5的大径孔部7内嵌有金属制的挡块8。卡合凸部3在轴向上被夹持在挡块8的轴向侧面与端壳5的内周面中的存在于小径孔部6与大径孔部7之间的部分的台阶面9。
齿条轴10的外周面由齿条衬套1的筒体2的内周面可滑动地支撑。因此,齿条轴10能够在轴向上进行平滑的位移,方向盘的旋转运动高效地传递至转向轮。齿条衬套1的卡合凸部3在轴向上被夹持于挡块8的轴向侧面与端壳5的台阶面9之间,因此,抑制了在齿条轴10滑动时齿条衬套1相对于端壳5在轴向上移动。因此,防止了因齿条衬套1和端壳5或挡块8碰撞而引起的异响的产生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-189378号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在日本特开2015-189378号公报记载的结构中,在将方向盘转向至转向极限、即所谓的端部抵靠(端当て)时,安装于齿条轴10的轴向两侧部的未图示的端部件与端壳5碰撞,存在对端壳5输入较大的轴向负荷的情况。在该情况下,有可能齿条衬套1的姿势变得不稳定。
本发明鉴于上述情况,目的在于实现一种齿轮齿条式转向齿轮单元的结构,将可滑动地支撑齿条轴的齿条衬套即使不如现有结构地在轴向上夹持于两个部件彼此之间,也能够相对于齿条壳体在轴向上不晃动地支撑,始终使齿条衬套的姿势稳定。
用于解决课题的方案
本发明的齿轮齿条式转向齿轮单元具备壳体、齿条衬套、齿条轴、以及小齿轮轴。
上述壳体具有齿条壳体和小齿轮壳体,上述齿条壳体为轴向两侧开口的筒状,且在内周面具备卡合凹部。
上述齿条衬套具有筒体和比该筒体的外周面向径向外方突出且配置于上述卡合凹部的内侧的卡合凸部,而且内嵌于上述齿条壳体。
上述齿条轴具有齿条齿,由上述齿条衬套的内周面能够进行轴向的滑动地支撑,而且配置于上述齿条壳体的内侧。
上述小齿轮轴在外周面具有与上述齿条齿啮合的小齿轮齿,且旋转自如地支撑于上述小齿轮壳体的内侧。
上述卡合凸部设置于上述齿条衬套中的位于上述齿条壳体的开口侧的部分。
上述卡合凹部具备底面(内周面),该底面越朝向上述齿条壳体的轴向一侧越向朝向径向外侧的方向倾斜。
上述卡合凸部具备顶面,通过将该顶面相对于上述卡合凹部的底面向径向外侧挤压,将上述齿条衬套中的朝向上述齿条壳体的轴向一侧的第一面相对于在上述齿条壳体的内周面中的朝向上述齿条壳体的轴向另一侧的第二面在轴向上挤压。
能够将上述齿条壳体的轴向一侧设为上述齿条壳体的开口侧,将上述齿条壳体的轴向另一侧设为上述齿条壳体的进深侧。
或者,也能够将上述齿条壳体的轴向一侧设为上述齿条壳体的进深侧,将上述齿条壳体的轴向另一侧设为上述齿条壳体的开口侧。
能够是,上述卡合凸部具备一对轴向外侧面,由上述卡合凸部的上述一对轴向外侧面中的位于上述齿条壳体的轴向一侧的轴向外侧面构成第一面,而且上述卡合凹部具备一对轴向内侧面,由上述卡合凹部的上述一对轴向内侧面中的位于上述齿条壳体的轴向一侧的轴向内侧面构成第二面。
能够由互相平行且与上述齿条衬套的中心轴正交的平坦面构成上述卡合凸部的上述一对轴向外侧面。
能够是,替换地或追加地,由互相平行且与上述齿条壳体的中心轴正交的平坦面构成上述卡合凹部的上述一对轴向内侧面。
能够使上述卡合凸部的上述顶面越朝向上述齿条壳体的轴向一侧越向朝向径向外侧的方向倾斜。即,能够使上述卡合凸部的上述顶面的倾斜方向与与上述卡合凹部的上述底面的倾斜方向相同。
在该情况下,能够使上述卡合凹部的上述底面相对于上述齿条壳体的中心轴的倾斜角度和上述卡合凸部的上述顶面相对于上述齿条衬套的中心轴的倾斜角度相同。
或者,能够使上述卡合凹部的上述底面相对于上述齿条壳体的中心轴的倾斜角度比上述卡合凸部的上述顶面相对于上述齿条衬套的中心轴的倾斜角度大。
能够将上述卡合凹部的上述底面的截面形状(母线形状)设为直线状,而且将上述卡合凸部的上述顶面的截面形状设为直线状。
能够将上述齿条衬套配置于上述齿条壳体中的在轴向上距离上述齿条齿与上述小齿轮齿的啮合部较远侧的开口部的附近部分。
或者,能够在上述齿条壳体中的轴向两侧的开口部的附近部分分别配置上述齿条衬套。
能够还具备按压机构,该按压机构将上述齿条轴的外周面中的位于与配备有上述齿条齿的部分在径向上相反的侧的被按压部朝向上述小齿轮轴按压。
在该情况下,上述按压机构能够具备:枢轴,其被支撑为能够进行相对于上述齿条轴的远离接近移动;按压辊,其旋转自如地支撑于该枢轴的周围旋转自如,且使外周面与上述被按压部抵接;以及弹性部件,其将上述枢轴朝向上述小齿轮轴按压。
或者,上述按压机构能够具备:齿条导向件,其配置为能够进行相对于上述齿条轴的远离接近移动,且使前端部与上述被按压部滑动接触;以及弹性部件,其将该齿条导向件朝向上述小齿轮轴按压。
在任意情况下,上述按压机构均能够收纳于构成上述壳体的缸筒部的内侧。
发明效果
根据本发明的齿轮齿条式转向齿轮单元,将用于可滑动地支撑齿条轴的齿条衬套即使在轴向上不夹持于两个部件彼此之间,也能够相对于齿条壳体在轴向上不晃动地支撑。
附图说明
图1是具备实施方式的第一例的齿轮齿条式转向齿轮单元的转向装置的立体图。
图2是实施方式的第一例的齿轮齿条式转向齿轮单元的局部剖视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是省略齿条轴而表示的图2的B部放大图。
图5是图4的上部放大图。
图6是构成实施方式的第一例的齿轮齿条式转向齿轮单元的齿条衬套的立体图。
图7是图6所示的齿条衬套的剖视图。
图8是表示实施方式的第二例的相当于图5的图。
图9是表示实施方式的第三例的相当于图2的图。
图10是图9的C-C剖视图。
图11是表示基于齿条衬套对齿条轴的支撑部的现有构造的相当于图5的图。
具体实施方式
[实施方式的第一例]
关于实施方式的第一例,使用图1~图7进行说明。此外,在以下的说明中,前后方向是指车辆的前后方向,上下方向是指车辆的上下方向,左右方向是指车辆的宽度方向。
如图1所示,转向装置11将驾驶者操作的方向盘12的旋转运动通过具有小齿轮轴13和齿条轴14的齿轮齿条式转向齿轮单元15转换为往复直线运动,对未图示的左右的转向轮赋予所期望的舵角。方向盘12固定于转向轴16的后端部。转向轴16的前端部经由一对万向接头|17及中间轴18连接于小齿轮轴13的基端部。在与小齿轮轴13啮合的齿条轴14的轴向两侧的端部连接有连结于左右的转向轮的一对拉杆19。
如图2及图3所示,转向齿轮单元15具备壳体20、齿条衬套37、小齿轮轴13、以及齿条轴14。本例的转向齿轮单元15还具备按压机构21。
壳体20能够固定于车身,且具备:收纳齿条轴14的轴向中间部的齿条壳体22;收纳小齿轮轴13的前半部的小齿轮壳体23;收纳按压机构21的缸筒部24;以及用于固定于车身的一对安装凸缘部25。壳体20通过对铝基合金等轻合金进行压铸成形而一体制造。齿条壳体22的内部空间、小齿轮壳体23的内部空间、以及缸筒部24的内部空间互相连通。
齿条壳体22具有轴向两侧开口的筒状、更具体而言,具有在左右方向上延伸的圆筒形状,且位于左右两侧的轴向两侧开口。齿条壳体22配置为大致水平地且在车辆的宽度方向上延伸。
小齿轮壳体23具有有底圆筒形状,仅上端开口。小齿轮壳体23配置于齿条壳体22的前侧(图3的左侧)且偏向齿条壳体22的轴向一侧(图2的左侧)的位置。小齿轮壳体23相对于齿条壳体22配置成异面的位置关系。即,小齿轮壳体23的中心轴和齿条壳体22的中心轴处于异面的位置关系。从前后方向观察,小齿轮壳体23的中心轴未配置于相对于齿条壳体22的中心轴正交的方向,而是配置为相对于正交的方向倾斜。
缸筒部24具有大致圆筒形状。缸筒部24配置于齿条壳体22的后侧(图3的右侧)且偏向齿条壳体22的轴向一侧的位置。具体而言,缸筒部24在齿条壳体22的轴向上配置于与小齿轮壳体23相同的位置。缸筒部24在相对于齿条壳体22正交的方向中的前后方向上延伸。即,缸筒部24的中心轴配置于相对于齿条壳体22的中心轴正交的方向。
一对安装凸缘部25在齿条壳体22的轴向上分离地配置于齿条壳体22的前侧。壳体20通过插通了安装凸缘部25的每一个的螺栓、螺柱等固定部件而相对于车身固定。
小齿轮轴13在外周面的靠近前端的部分具有小齿轮齿26。小齿轮轴13将其前半部配置于小齿轮壳体23的内侧,且相对于小齿轮壳体23由一对轴承27a、27b仅可旋转地支撑。具体而言,小齿轮轴13的前端部由滑动轴承27a旋转自如地支撑于小齿轮壳体23的进深侧部,且小齿轮轴13的中间部由深沟型、三点接触型、或者四点接触型等单列的滚动轴承(滚珠轴承)27b旋转自如地支撑于小齿轮壳体23的开口部的附近部分。在小齿轮壳体23的开口端螺纹连接有抑制螺纹筒28,滚动轴承27b的轴向位置被限制。抑制螺纹筒28的内周面与小齿轮轴13的外周面之间的间隙由密封环29封闭。
齿条轴14为碳钢、不锈钢等金属制,在前表面的偏向轴向一侧的位置具有齿条齿30。齿条轴14的外周面除了具备齿条齿30的部分,由圆筒面构成。即,齿条轴14中的在轴向上与齿条齿30分离的部分具有圆形的截面形状,且齿条轴14中的在轴向上与齿条齿30重合的部分具有弓形的截面形状。齿条轴14可以进行轴向上的往复移动地配置于齿条壳体22的内侧,且使齿条齿30与小齿轮齿26啮合。齿条轴14的轴向两侧的端部从齿条壳体22的开口部突出,且经由球形接头31连接于拉杆19的基端部。拉杆19的前端部分别枢轴支撑于未图示的关节臂的前端部。此外,由于小齿轮齿26与齿条齿30的啮合,齿条轴14不会绕自身的中心轴旋转。
按压机构21将被按压部58朝向小齿轮轴13按压,该被按压部58配备于齿条轴14的外周面中的位于与配备有齿条齿30的前表面在径向上相反的侧的后表面。本例的按压机构21具备:配置于缸筒部24内的齿条导向件32;螺纹连接于缸筒部24的开口部的盖33;以及配置于齿条导向件32与盖33之间的螺旋弹簧34。齿条导向件32以能够在作为缸筒部24的轴向的前后方向上移动、即能够进行相对于小齿轮轴13的远离接近移动的方式配置于缸筒部24的内侧。齿条导向件32具有大致圆柱形状,在与齿条轴14的后表面(被按压部58)对置的前侧的端面,为了可滑动地支撑齿条轴14而具有与齿条轴14的后表面(被按压部58的)形状匹配的局部圆筒状凹面的按压凹部35。此外,在按压凹部35的表面加设有滑动性优异的合成树脂制的片材36。
按压机构21将齿条轴14朝向小齿轮轴13弹性地按压,从而消除小齿轮齿26与齿条齿30的啮合部的齿隙。进一步地,无论伴随着啮合部处的动力传递而施加于齿条轴14的远离小齿轮轴13的方向的力如何,都能够维持小齿轮齿26与齿条齿30的啮合状态适当。
为了将齿条轴14支撑为能够在齿条壳体22的内侧进行轴向上的平滑的位移,本例的转向齿轮单元15具备内嵌于齿条壳体22的齿条衬套37。在本例中,在齿条壳体22的轴向两侧的开口部的附近部分分别内嵌有齿条衬套37。在本例的转向齿轮单元15中,齿条轴14由配置于齿条壳体22的轴向两侧的齿条衬套37的内周面支撑为可以进行轴向的滑动,从而齿条轴14配置成能够在齿条壳体22的内侧不晃动地沿轴向位移。需要说明的是,从将齿条轴14支撑为能够在齿条壳体22的内侧进行轴向上的平滑的位移的观点来看,也能够将齿条衬套37仅设置于齿条壳体22中的在轴向上距离齿条齿30与小齿轮齿26的啮合部较远的侧的开口部的附近部分,省略配置于在轴向上距离齿条齿30与小齿轮齿26的啮合部较近的侧的开口部的附近部分的齿条衬套。
参照图4~图7,对齿条壳体22中的内嵌齿条衬套37的部分的结构、以及齿条衬套37的结构具体地进行说明。此外,在以下的说明中,齿条壳体22的轴向两侧(左右两侧)对应齿条壳体22的开口侧(轴向一侧),齿条壳体22的轴向中央侧对应齿条壳体22的进深侧(轴向另一侧)。另外,齿条衬套37的每一个的结构、以及齿条壳体22中的内嵌齿条衬套37的部分的结构在轴向(左右方向)上对称,因此,仅对在轴向上距离小齿轮齿26与齿条齿30的啮合部较远的侧(图2的右侧)的齿条衬套37、以及齿条壳体22中的内嵌距离上述啮合部较远的侧的齿条衬套37的部分的构造进行说明。
本例的齿条壳体22在其内周面具备卡合凹部44。更具体而言,齿条壳体22在轴向端部的内周面具有用于供齿条轴14插通的作为阶梯孔的齿条插通孔38。齿条插通孔38在开口侧端部具备大径且具有预定的轴向长度的开口孔部39,而且,在与开口孔部39的进深侧相邻的部分具备支撑孔部40,该支撑孔部40具有比开口孔部39的内径小的内径,且具有预定的轴向长度。齿条壳体22在内周面中的与支撑孔部40的进深侧相邻的部分具备中央孔部41,该中央孔部41具有比支撑孔部40的内径小的内径。进一步地,齿条壳体22在齿条插通孔38中的开口孔部39与支撑孔部40之间具备朝向齿条壳体22的开口侧的大径台阶面42,且在支撑孔部40与中央孔部41之间具备朝向齿条壳体22的开口侧的小径台阶面43。
支撑孔部40是内嵌支撑齿条衬套37的部分。支撑孔部40在其内周面中的齿条壳体22的开口侧的端部的附近部分具备遍及整周形成的卡合凹部44。卡合凹部44具有大致横置的梯形形状的截面形状。
卡合凹部44的底面(内周面)由越朝向齿条壳体22的开口侧(轴向一侧)越向朝向径向外侧的方向倾斜的底部倾斜面45构成。底部倾斜面45由具有直线状的截面形状(母线形状)的局部圆锥凹面构成。即,卡合凹部44的槽深度越朝向齿条壳体22的开口侧越大。底部倾斜面45相对于齿条壳体22的中心轴O22的倾斜角度θ45例如为1度~45度,在图示的例中为5度。
卡合凹部44具有轴向内侧面46a、46b,轴向内侧面46a、46b由互相平行地配置,且存在于与齿条壳体22的中心轴O22正交的假想平面上的圆环状的平坦面构成。
齿条衬套37具备齿条衬套主体48和外嵌于齿条衬套主体48的一对弹性环49。在将齿条衬套37内嵌支撑于齿条壳体22的状态下,齿条衬套37的中心轴O37与齿条壳体22的中心轴O22一致。
齿条衬套主体48通过聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、四氟乙烯树脂等具有弹性的合成树脂制而使整体一体形成。本例的齿条衬套主体48一体地具备:具有大致圆筒形状的筒体50;以及比筒体50的外周面向径向外方突出的外向凸缘状的卡合凸部51。在本例中,齿条衬套主体48是通过对合成树脂进行注射成形而得到的一体成形品。齿条衬套主体48的轴向长度与支撑孔部40的轴向长度大致相等或比其稍短。筒体50的至少轴向中间部在自由状态下具有与齿条壳体22的支撑孔部40的内径大致相同的外径、或者比其稍大的外径。
筒体50的轴向中间部的内周面由用于可滑动地支撑齿条轴14的圆筒面状的引导面52构成,筒体50的轴向两端部的内周面由越远离引导面52内径越大的锥形面53a、53b构成。锥形面53a、53b是为了确保齿条壳体22的内部的通气性,并使齿条轴14的插通性良好而配备的。筒体50在外周面中的沿轴向分离的两处位置具有用于卡定弹性环49的一对卡定凹槽54。卡定凹槽54具有大致矩形状的截面形状。
卡合凸部51配备于齿条衬套主体48的筒体50中的位于齿条壳体22的开口侧的部分(在本例中,端部),在将齿条衬套37内嵌于齿条壳体22的支撑孔部40的状态下,卡合凸部51配置于卡合凹部44的内侧。卡合凸部51具有大致横置的梯形形状的截面形状。卡合凸部51的轴向宽度比卡合凹部44的轴向宽度小。
在本例中,卡合凸部51的顶面(外周面)由越朝向齿条壳体22的开口侧越向朝向径向外侧的方向倾斜的顶部倾斜面55构成。顶部倾斜面55由具有直线状的截面形状(母线形状)的局部圆锥凸面构成。卡合凸部51的顶部倾斜面55向与卡合凹部44的底部倾斜面45相同的方向倾斜,卡合凸部51从筒体50的外周面的径向突出量越朝向齿条壳体22的开口侧越大。卡合凸部51中的齿条壳体22的开口侧的端部处的径向突出量(最大值)与卡合凹部44中的齿条壳体22的开口侧的端部处的槽深度(最大值)相同或比其稍大。卡合凸部51中的齿条壳体22的进深侧的端部处的径向突出量(最小值)比卡合凹部44中的齿条壳体22的进深侧的端部处的槽深度(最小值)大。
顶部倾斜面55相对于齿条衬套37的中心轴O37的倾斜角度θ55例如为1度~45度,在图示的例中为5度。即,在本例中,底部倾斜面45相对于齿条壳体22的中心轴O22的倾斜角度θ45和顶部倾斜面55相对于齿条衬套37的中心轴O37的倾斜角度θ55相等。
卡合凸部51具有轴向外侧面56a、56b,轴向外侧面56a、56b由互相平行地配置,且存在于与齿条衬套37的中心轴O37正交的假想平面上的圆环状的平坦面构成。
齿条衬套主体48具备:第一轴向狭缝57a,其形成为遍及从齿条壳体22的开口侧的端部到轴向中间部,且在圆周方向上隔开间隔配置;以及第二轴向狭缝57b,其形成为遍及从齿条壳体22的进深侧的端部到轴向中间部,且在圆周方向上隔开间隔配置。在图示的例中,齿条衬套主体48具备四个第一轴向狭缝57a和八个第二轴向狭缝57b。通过这样的结构,齿条衬套主体48能够进行径向的扩张收缩。构成齿条衬套主体48的筒体50及卡合凸部51在存在第一轴向狭缝57a及第二轴向狭缝57b的部分在圆周方向上不连续。
弹性环49是天然橡胶、合成橡胶、具有弹性的热塑性合成脂肪等弹性材料制,且如O形环那样,在自由状态下具有圆形状的截面形状。弹性环49在自由状态下具有比齿条壳体22的支撑孔部40的内径大的外径,且具有比齿条衬套主体48的卡定凹槽54的底面的外径小的内径。弹性环49在自由状态下具有比卡定凹槽54的槽深度大的线径。弹性环49以横切第一轴向狭缝57a及第二轴向狭缝57b的方式卡定于齿条衬套主体48的卡定凹槽54,弹性地外嵌于齿条衬套主体48的周围。
为了将齿条衬套37组装到齿条壳体22,首先,通过将弹性环49卡定于齿条衬套主体48的卡定凹槽54,使第一轴向狭缝57a及第二轴向狭缝57b的圆周方向宽度收缩,使齿条衬套主体48缩径。接着,在利用预定的夹具使齿条衬套37进一步缩径的状态下,将其***齿条壳体22的齿条插通孔38。这时,卡合凸部51以在齿条衬套37的***方向上位于后侧的方式限制齿条衬套37的***方向。
当将齿条衬套37***至卡合凸部51位于卡合凹部44的内径侧后,从齿条衬套37卸下夹具,使齿条衬套37扩径。由此,使卡合凸部51进入卡合凹部44的内侧。此时,通过齿条衬套主体48的弹性恢复力,将卡合凸部51的顶部倾斜面55相对于卡合凹部44的底部倾斜面45向径向外侧挤压。
然后,通过将齿条轴14插通于齿条衬套37(齿条衬套主体48)的内侧,使齿条衬套37进一步扩径。从而,增大顶部倾斜面55相对于底部倾斜面45的向径向外侧的挤压力。另外,将弹性环49在卡定凹槽54的底面与支撑孔部40的内周面之间弹性压缩,且使齿条衬套主体48的外周面的轴向中间部与支撑孔部40的内周面弹性地接触。进一步地,将配备于齿条衬套主体48的内周面的引导面52向齿条轴14的外周面弹性地挤压,无晃动地保持齿条轴14。然后,在齿条轴14的轴向两侧的端部经由球形接头31连接拉杆19。
根据如上所述的本例的转向齿轮单元15,将用于可滑动地支撑齿条轴14的齿条衬套37即使在轴向上不夹持于两个部件彼此之间,也能够相对于齿条壳体22在轴向上不晃动地支撑。
即,在将卡合凸部51的顶部倾斜面55相对于卡合凹部44的底部倾斜面45向径向外侧挤压时,由于卡合凹部44的底面即底部倾斜面45倾斜,因此,向齿条衬套37作用朝向齿条壳体22的开口侧的反作用力(分力)。因此,能够利用上述反作用力将齿条衬套37中的朝向齿条壳体22的开口侧的面、即卡合凸部51的轴向外侧面56a、56b中的位于齿条壳体22的开口侧的一方的轴向外侧面56a相对于齿条壳体22的内周面中的朝向进深侧的面、即卡合凹部44的轴向内侧面46a、46b中的位于齿条壳体22的开口侧的一方的轴向内侧面46a在轴向上挤压。
换言之,由于卡合凹部44的底面即底部倾斜面45倾斜,因此,在将顶部倾斜面55向径向外侧挤压时,卡合凸部51沿底部倾斜面45向齿条壳体22的开口侧被引导,因此,卡合凸部51的一方的轴向外侧面56a相对于卡合凹部44的一方的轴向内侧面46a在轴向上挤压。由此,能够使卡合凸部51的一方的轴向外侧面56a和卡合凹部44的一方的轴向内侧面46a无间隙地抵接。即,在本例中,卡合凸部51的一方的轴向外侧面56a构成第一面,且卡合凹部44的一方的轴向内侧面46a构成第二面。在本例中,卡合凸部51的一方的轴向外侧面56a和卡合凹部44的一方的轴向内侧面46a无间隙地抵接,因此,在齿条轴14在轴向上滑动时,即使在从齿条轴14对齿条衬套37作用了朝向齿条壳体22的开口侧的轴向的力(摩擦力)的情况下,也可以防止齿条衬套37向齿条壳体22的开口侧位移。
若将卡合凸部51的一方的轴向外侧面56a挤压于卡合凹部44的一方的轴向内侧面46a时,成为在卡合凸部51的另一方的轴向外侧面56b与卡合凹部44的另一方的轴向内侧面46b之间存在间隙47的状态。但是,在从齿条轴14对齿条衬套37作用了朝向齿条壳体22的进深侧的轴向的力(摩擦力)时,为了使齿条衬套37向齿条壳体22的进深侧位移,需要抵抗齿条衬套主体48的弹性恢复力,使卡合凸部51沿着底部倾斜面45向内径侧变形。因此,也可以有效防止齿条衬套37向齿条壳体22的进深侧位移。
在本例中,将齿条衬套37即使在轴向上不夹持于两个部件彼此之间,也能够相对于齿条壳体22在轴向上不晃动地支撑。因此,也能够有效地防止由于齿条衬套37在轴向上晃动而产生异响。
在本例中,将卡合凸部51的顶面即顶部倾斜面55设为沿在齿条衬套37的***方向上越朝向前方侧(齿条壳体22的进深侧)外径越小的方向倾斜的尖细形状,因此,能够提高将齿条衬套37***齿条插通孔38的作业的作业性,且能够使齿条衬套37难以从齿条壳体22拔出。另外,由于使顶部倾斜面55的倾斜角度θ55和底部倾斜面45的倾斜角度θ45相同,因此,能够使顶部倾斜面55和底部倾斜面45面接触。因此,使顶部倾斜面55与底部倾斜面45的抵接状态稳定,能够有效防止卡合凸部51相对于卡合凹部44在轴向上晃动。
在本例的转向装置11中,在将方向盘12转向至转向极限时,连接于齿条轴14的轴向两侧的端部的球形接头31(构成球形接头31的接头)直接或经由未图示的圆环状的挡块部件与齿条壳体22的大径台阶面42碰撞。因此,即使在所谓的端部抵靠时,也不会对齿条衬套37作用较大的轴向负荷力。因此,从使齿条衬套37的姿势稳定的方面考虑也是有利的。
[实施方式的第二例]
关于实施方式的第二例,使用图8进行说明。本例是实施方式的第一例的变形例。在本例中,使配备于卡合凹部44a的底面的底部倾斜面45a的倾斜角度θ45a比配备于卡合凸部51a的顶面的顶部倾斜面55a的倾斜角度θ55a大(θ45a>θ55a)。
在图示的例中,底部倾斜面45a的倾斜角度θ45a为16度,顶部倾斜面55a的倾斜角度θ55a为5度。
由于底部倾斜面45a的倾斜角度θ45a比顶部倾斜面55a的倾斜角度θ55a大,因此,在将卡合凸部51a配置于卡合凹部44a的内侧的状态下,顶部倾斜面55a和底部倾斜面45a不进行面接触,仅顶部倾斜面55a中的齿条壳体22的进深侧的端部(小径侧部分)相对于底部倾斜面45a接触。由此,顶部倾斜面55a中的齿条壳体22的进深侧的端部相对于底部倾斜面45a向径向外侧挤压。在本例中,使顶部倾斜面55a和底部倾斜面45a线接触。
通过将顶部倾斜面55a相对于底部倾斜面45a向径向外侧挤压,能够将卡合凸部51a的轴向外侧面56c、56d中的位于齿条壳体22的开口侧的轴向外侧面56c相对于卡合凹部44a的轴向内侧面46c、46d中的位于齿条壳体22的开口侧的一方的轴向内侧面46c在轴向上挤压。由此,能够使卡合凸部51a的一方的轴向外侧面56c和卡合凹部44a的一方的轴向内侧面46c无间隙地抵接。因此,在齿条轴14沿轴向滑动时,即使在从齿条轴14对齿条衬套37a作用了朝向齿条壳体22的开口侧的轴向的力的情况下,也能够防止齿条衬套37a向齿条壳体22的开口侧位移。
在从齿条轴14对齿条衬套37a作用了朝向齿条壳体22的进深侧的轴向的力时,为了使齿条衬套37a向齿条壳体22的进深侧移动,需要抵抗齿条衬套主体48a的弹性恢复力,使卡合凸部51a沿着底部倾斜面45a向内径侧变形。因此,也能够有效防止齿条衬套37a向齿条壳体22的进深侧位移。因此,卡合凸部51a的另一方的轴向外侧面56d与卡合凹部44a的另一方的轴向内侧面46d之间为保持存在间隙47的状态。
在本例的情况下,能够将齿条衬套37a相对于齿条壳体22在轴向上不晃动地支撑。关于其它结构及作用效果,与实施方式的第一例相同。
[实施方式的第三例]
关于实施方式的第三例,使用图9及图10进行说明。关于本例的转向齿轮单元15a,将齿条轴14的外周面中的位于与配备有齿条齿30的前表面在径向上相反的侧的后表面朝向小齿轮轴13按压的按压机构21a的结构与实施方式的第一例的按压机构21不同。本例的按压机构21a收纳于齿条壳体22的缸筒部24的内侧,且具备枢轴59、按压辊60、以及弹性部件61。
枢轴59配置为与小齿轮轴13平行且在缸筒部24的轴向上能够进行相对于齿条轴14的远离接近移动。因此,按压块62能够在缸筒部24的轴向即前后方向上移动地嵌装于缸筒部24的内侧,枢轴59在齿条轴14的轴向上不晃动地卡合于在按压块62的前表面开口的狭槽63的内侧。在图示的例中,使卡定于按压块62的外周面的O形环64与缸筒部24的内周面弹性地滑动接触。
按压辊60由径向滚针轴承65旋转自如地支撑于枢轴59的周围,且使外周面抵接于配备于齿条轴14的后表面的被按压部58。按压辊60的外周面具有沿着齿条轴14的后表面(被按压部58)的截面形状的母线形状。
弹性部件61由一个或者多个碟形弹簧、螺旋弹簧构成,将枢轴59在缸筒部24的轴向上朝向齿条轴14、即朝向前方侧按压。在本例中,弹性部件61由碟形弹簧构成,该碟形弹簧配置于螺纹连接于缸筒部24的开口部的盖33a与按压块62之间。
按压机构21a基于弹性部件61的弹力将按压块62朝向前方侧按压,从而将枢轴59朝向前方侧按压,并通过旋转自如地支撑于枢轴59的周围的按压辊60的外周面按压齿条轴14的被按压部58。由此,小齿轮齿26与齿条齿30的啮合部的齿隙被消除,且无论伴随着啮合部处的动力传递而施加于齿条轴14的远离小齿轮轴13的方向的力如何,都使小齿轮齿26与齿条齿30的啮合状态维持适当。
在本例的转向齿轮单元15a中,齿条轴14在轴向上滑动时,由于按压辊60旋转,从而降低了齿条轴14的滑动抵抗。
在本例中,关于将齿条轴14可滑动地支撑于齿条壳体22的结构,与实施方式的第一例的结构相同。即,齿条轴14在齿条壳体22的轴向两侧的开口部的附近部分分别由齿条衬套37可滑动地支撑,且配备于齿条衬套37的卡合凸部51和配备于齿条壳体22的卡合凹部44卡合。因此,将齿条衬套37即使在轴向上不夹持于两个部件彼此的之间,也能够相对于齿条壳体22在轴向上不晃动地支撑。
本例的转向齿轮单元15a具备通过具有按压辊60的按压机构21a将齿条轴14的被按压部58朝向小齿轮轴13按压的结构。在具备按压辊60的按压机构21a中,按压辊60的外周面和齿条轴14的后表面(被按压部58)的接触部形成的角度α相比在实施方式的第一例的按压机构21中加设于齿条导向件32的按压凹部35的片材36和齿条轴14的后表面的接触部形成的角度β(参照图3)容易变小。若按压机构21a的按压面和齿条轴14的后表面的接触部形成的角度变小,则齿条轴14容易在小齿轮轴13的轴向上晃动。因此,如本例地,在具备具有按压辊60的按压机构21a的转向齿轮单元15a中,通过齿条衬套37支撑齿条轴14,由此所带来的效果显著。其结构及作用效果与实施方式的第一例的构造相同。
在实施本发明的情况下,能够适当组合实施方式的第一例~第三例的每一个的结构。另外,在实施本发明的情况下,卡合凹部的底面不限于越朝向齿条壳体的开口侧越向朝向径向外侧的方向倾斜的结构,也可以越朝向齿条壳体的进深侧越向朝向径向外侧的方向倾斜。关于卡合凸部的顶面,也不限于越朝向齿条壳体的开口侧越向朝向径向外侧的方向倾斜的结构,也能够是越朝向齿条壳体的进深侧越向朝向径向外侧的方向倾斜,或者也能够设为外径在轴向上不变化的圆筒面。
在实施本发明的情况下,能够仅对齿条壳体中的在轴向上距离齿条齿与小齿轮齿的啮合部较远的侧的开口部的附近部分应用本发明的齿条衬套的构造及内嵌该齿条衬套的部分的构造。在该情况下,在齿条壳体中的距离齿条齿与小齿轮齿的啮合部较近的侧的开口部的附近部分,能够省略齿条衬套、或者应用与本发明不同的齿条衬套的构造及内嵌该齿条衬套的部分的构造。
在实施本发明的情况下,外嵌于衬套主体的弹性环不限于两个,也能够是一个或者三个以上,也能够省略弹性环。另外,形成于衬套主体的轴向狭缝(第一轴向狭缝及第二轴向狭缝)的数量不限于实施方式的第一例中所示出的数量。只要能够使衬套主体扩张收缩,轴向狭缝也能够省略。另外,在实施方式的第一例中示出了由于设置轴向狭缝而使卡合凸部不连续的结构,但卡合凸部能够采用与轴向狭缝的存在无关地在圆周方向成为上不连续的形状。
符号说明
1—齿条衬套,2—筒体,3—卡合凸部,4—齿条壳体,5—端壳,6—小径孔部,7—大径孔部,8—挡块,9—台阶面,10—齿条轴,11—转向装置,12—方向盘,13—小齿轮轴,14—齿条轴,15、15a—转向齿轮单元,16—转向轴,17—万向接头,18—中间轴,19—拉杆,20—壳体,21、21a—按压机构,22—齿条壳体,23—小齿轮壳体,24—缸筒部,25—安装凸缘部,26—小齿轮齿,27a—滑动轴承,27b—滚动轴承,28—抑制螺纹筒,29—密封环,30—齿条齿,31—球形接头,32—齿条导向件,33、33a—盖,34—螺旋弹簧,35—按压凹部,36—片材,37、37a—齿条衬套,38—齿条插通孔,39—开口孔部,40—支撑孔部,41—中央孔部,42—大径台阶面,43—小径台阶面,44、44a—卡合凹部,45、45a—底部倾斜面,46a、46b、46c、46d—轴向内侧面,47—间隙,48、48a—齿条衬套主体,49—弹性环,50—筒体,51、51a—卡合凸部,52—引导面,53a、53b—锥形面,54—卡定凹槽,55、55a—顶部倾斜面,56a、56b、56c、56d—轴向外侧面,57a—第一轴向狭缝,57b—第二轴向狭缝,58—被按压部,59—枢轴,60—按压辊,61—弹性部件,62—按压块,63—狭槽,64—O形环,65—径向滚针轴承。
Claims (12)
1.一种齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,具备:
壳体,其具有齿条壳体和小齿轮壳体,上述齿条壳体为轴向两侧开口的筒状且在内周面包括卡合凹部;
齿条衬套,其具有筒体和比该筒体的外周面向径向外方突出且配置于上述卡合凹部的内侧的卡合凸部,而且内嵌于上述齿条壳体;
齿条轴,其具有齿条齿,由上述齿条衬套的内周面能够进行轴向的滑动地支撑,且配置于上述齿条壳体的内侧;以及
小齿轮轴,其在外周面具有与上述齿条齿啮合的小齿轮齿,且旋转自如地支撑于上述小齿轮壳体的内侧,
上述卡合凸部设置于上述齿条衬套中的位于上述齿条壳体的开口侧的部分,
上述卡合凹部具备底面,该底面越朝向上述齿条壳体的轴向一侧越向朝向径向外侧的方向倾斜,
上述卡合凸部具备顶面,通过将该顶面相对于上述卡合凹部的底面向径向外侧挤压,将上述齿条衬套中的朝向上述齿条壳体的轴向一侧的第一面相对于在上述齿条壳体的内周面中的朝向上述齿条壳体的轴向另一侧的第二面在轴向上挤压。
2.根据权利要求1所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
上述齿条壳体的轴向一侧为上述齿条壳体的开口侧,上述齿条壳体的轴向另一侧为上述齿条壳体的进深侧。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
上述卡合凸部具备一对轴向外侧面,
第一面由上述卡合凸部的上述一对轴向外侧面中的位于上述齿条壳体的轴向一侧的轴向外侧面构成,
上述卡合凹部具备一对轴向内侧面,
第二面由上述卡合凹部的上述一对轴向内侧面中的位于上述齿条壳体的轴向一侧的轴向内侧面构成。
4.根据权利要求3所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
上述卡合凸部的上述一对轴向外侧面由互相平行,且与上述齿条衬套的中心轴正交的平坦面构成。
5.根据权利要求3或4所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
上述卡合凹部的上述一对轴向内侧面由互相平行,且与上述齿条壳体的中心轴正交的平坦面构成。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
上述卡合凸部的上述顶面越朝向上述齿条壳体的轴向一侧越向朝向径向外侧的方向倾斜。
7.根据权利要求6所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
上述卡合凹部的上述底面相对于上述齿条壳体的中心轴的倾斜角度和上述卡合凸部的上述顶面相对于上述齿条衬套的中心轴的倾斜角度相同。
8.根据权利要求6所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
上述卡合凹部的上述底面相对于上述齿条壳体的中心轴的倾斜角度比上述卡合凸部的上述顶面相对于上述齿条衬套的中心轴的倾斜角度大。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
上述卡合凹部的上述底面的截面形状为直线状,且上述卡合凸部的上述顶面的截面形状为直线状。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
上述齿条衬套配置于上述齿条壳体中的在轴向上距离上述齿条齿与上述小齿轮齿的啮合部较远的侧的开口部的附近部分。
11.根据权利要求1~9中任一项所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
在上述齿条壳体中的轴向两侧的开口部的附近部分分别配置有上述齿条衬套。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的齿轮齿条式转向齿轮单元,其特征在于,
具备按压机构,上述按压机构将上述齿条轴的外周面中的位于与配备有上述齿条齿的部分在径向上相反的侧的被按压部朝向上述小齿轮轴按压,该按压机构具有:枢轴,其被支撑为能够进行相对于上述齿条轴的远离接近移动;按压辊,其旋转自如地支撑于该枢轴的周围,且使外周面抵接于上述被按压部;以及弹性部件,其将上述枢轴朝向上述小齿轮轴按压。
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