用於機動車齒輪齒條轉向機構的帶間隙補償的推壓裝置的製作方法

2023-05-08 23:47:26 2

專利名稱：用於機動車齒輪齒條轉向機構的帶間隙補償的推壓裝置的製作方法
用於機動車齒輪齒條轉向機構的帶間隙補償的推壓裝置概括而言，本發明涉及機動車的齒輪齒條轉向機構。更具體而言，本發明涉及所謂的「推力線」裝置，或者更簡單地稱為此種轉向機構的「推壓器」，其功能是保持齒條與轉向齒輪的嚙合同時對齒嚙合缺陷進行補償，此裝置有利於齒輪在齒輪齒條轉向系統殼體內的安裝。再進一步具體而言，本發明涉及一種所謂的「偏心」推壓器，該推壓器配有用於對齒輪與齒條之間間隙進行自動補償的系統。在機動車齒輪齒條轉向系統中，轉向齒輪以可轉動方式連接至轉向柱，使用車輛的方向盤進行操作，經常要藉助於液壓或電動助力系統。轉向齒輪與在轉向齒輪箱內以滑動方式縱向安裝的齒條相哨合。齒條位於箱體之外的兩端分別與兩個轉向橫拉杆相聯結，繼而分別與車輛的左、右轉向輪相關聯。由此，由轉向柱傳給齒輪的轉向輪以某一方向進行的轉動被轉變為所述齒條的相應平移運動，所述齒條的相應平移運動通過轉向橫拉杆實現轉向輪向左或向右轉的取向。在此類轉向系統中，通過橫拉杆連接至車輛前輪的齒輪齒條機構根據車輛所行駛的道路，會承受載荷、衝擊和振動的傳遞。由於橫拉杆與齒條所形成的角度的原因，可能會在齒條上產生載荷，使之存在被移離齒輪的風險。鑑於此，通常由所謂的「推壓器」裝置將齒條持續壓靠在齒輪上，推壓器彈性地作用在齒輪區域中的齒條背面，使該齒條的齒形緊緊壓靠住齒輪。由於所述推壓器的原因，齒條與齒輪的嚙合缺陷得以補償，且所述推壓器還可確保齒條的導向，同時對該齒條在轉向齒輪箱內的滑動力進行控制。在其最常見的實施方式中，推壓裝置包含推壓器，嚴格而言，所述推壓器是沿基本垂直於齒條縱向軸線的方向以平移方式安裝的剛性件，並由彈性裝置壓向齒條背面，以便由具備合適形狀、尤其為凹形外形的端部在齒條背面施壓，所述端部通常由摩擦墊製成，以便在所述摩擦墊與齒條之間具備較低的摩擦係數。所述彈性裝置可由螺旋彈簧單獨構成，也可由金屬或彈性橡膠墊圈構成，抑或由這樣的彈性元件結合而成。這些彈性裝置壓在調整螺釘上，由此可以調整推壓器的回撤量，由此體現推壓器的行程末端止擋器。如前所示，這種裝置可以實現齒輪與齒條之間的永久接觸，同時可補償這些組件的齒形嚙合缺陷。由於彈性裝置在調整螺釘與推壓器之間的作用，也可以在齒輪、齒條和摩擦墊的運行中對磨損進行補償，但對於回撤(即推壓器與由其調整螺釘所形成的止擋器之間的間隙)，則會被增加一個等於這三個組件累計磨損量的值。所述推壓器的主要缺點，以及增加未被補償的回撤量的影響，是在車輛在惡劣路面上行駛時可能出現噪音，且齒輪與齒條的齒接觸區內的彎矩會增加，特別是在滿載運行情況下。此推壓裝置的另一個缺點是它需要在裝配線上進行昂貴的調整工作。推壓裝置還有已知的不同的設計，稱為「偏心式」推壓器，例如US 6247375B1、FR2219868,EP 0770538A2和US 2008/0190229A1號專利中所述。在此類裝置中，迴轉墊包含將齒條向齒輪推的偏心部分，該旋轉墊被安裝在殼體內，繞平行於機櫃縱軸的軸線轉動。此墊的內邊緣相對外邊緣為偏心的，使得當它在殼體內轉動時，其偏心部分形成被壓靠在齒條背面的臺階，將齒條推向齒輪的輪齒，以保持其嚙合。 在2008年11月6日以本申請人名義提交、2010年5月7日以FR 2938034編號發布的08. 06207號法國專利申請中所述的偏心式推壓器的一種具體實施方式
中，旋轉墊被旋轉安裝在支承殼體上，繼而以滑動安裝方式安裝在轉向齒輪箱內，其方向平行於齒條的齒形嚙合面，而垂直於齒條的縱軸。諸如壓縮彈簧的彈性元件被置於滑動殼體壁與旋轉墊之間，以便以預定義方向壓迫處於旋轉中的該墊。諸如O形環的另一種彈性元件被置於滑動殼體與固定部分之間，例如轉向齒輪箱。該墊包含一個徑向臂，壓縮彈簧的作用力施加於其上。該墊具備弓形「角」形狀，使裝置可以特別緊湊。然而，此偏心式推壓裝置通常不具備堅固且不可更改的系統，只能實現微小的運行間隙以吸收輪齒的間隙。因此本發明旨在提供一種偏心式推壓器的改進實施方式，尤其具備自動間隙補償功能，回撤量受控。 為此，本發明涉及一種用於機動車齒輪齒條轉向的偏心式推壓裝置，該推壓裝置包含內邊緣相對於外邊緣為偏心的弓形墊，該墊通過彈簧裝置沿一個方向轉動，並被布置成受其偏心內邊緣而壓靠在齒條後部，以便將齒條背面推向轉向齒輪的齒輪齒，該墊以可轉動方式安裝在支座上，且所述彈簧裝置被布置於所述支座上且優選在平行於齒條的齒狀物的平面內作用在固定於所述墊上的徑向臂上，所述偏心式推壓裝置的特徵在於它包括間隙補償機構，所述機構包含推力構件，所述推力構件以平動方式安裝在支座上，但相對所述支座的轉動則被固定，並由插入在所述推力構件與支座或固定於支座上的元件之間的壓縮彈簧壓靠在墊的徑向臂上，而可動止擋器則以與壓縮彈簧同軸且相對於支座或固定於支座上的元件以可轉動的方式安裝，所述可動止擋器在其最接近所述墊的端部被提供有至少一個齒狀物，所述齒狀物帶有與在推力構件上形成的至少一個凹槽相配合的錯列齒輪齒，反之亦然，所述可動止擋器通過扭轉彈簧連接至所述支座或固定於所述支座上的元件，使得所述凹槽能夠與所述或每個齒狀物的錯列齒輪齒相繼配合。有利的是，所述可動止擋器配有至少兩個帶有錯列齒輪齒的齒狀物，布置於相同數量的扇區上，例如兩個在直徑地相對設置的齒狀物，每個佔有180°的扇區，而所述推力構件則包含與這些齒狀物配合的相同數量的凹槽，以使所述機構穩定。推力構件能夠包含兩個在直徑地相對設置的縱向凹槽，所述縱向凹槽與在所述支座的相對表面上設置的兩個相應的肋狀物配合，以確保所述推力構件的平移導向和轉動固定。由此所述偏心式推壓器配有間隙補償機構，通過從可動止擋器的錯列齒輪齒的一個齒到另一個齒的「閾值」起作用，這樣可以減小運行間隙。所述機構的組件還可確保偏心式推壓器的基本運行推力構件是將壓縮彈簧施加的推力傳遞給墊的部件，繼而壓縮彈簧壓靠所述推力構件，以形成保持齒條與齒輪接觸的力。在正常運行中，在兩次間隙調整之間，所述機構的配置是推力構件的凹槽與可動止擋器的齒輪齒抵靠接觸，所述接觸由扭轉彈簧加以保持。在發生磨損後，以及在壓縮彈簧的作用下，當間隙超出某一特定值而使推力構件凹槽與可動止擋器的齒狀物的齒輪齒之間不再有任何接觸時，扭轉彈簧將轉動所述可動止擋器，直至推力構件的凹槽與沿可動止擋器的齒狀物的齒輪齒之間形成新的接觸。由此間隙被降低至一個較小的值，等等。閱讀以下說明，並參照作為示例給出、顯示本偏心式推壓裝置的一種實施方式的所附簡圖，將可更好地理解本發明。
圖I為配有根據本發明的偏心式推壓裝置的助力轉向系統的外形圖；
圖2為沿圖I中II-II面即垂直於齒條縱軸並穿過偏心式推壓裝置的平面的橫截面圖；圖3為此推壓裝置的分解透視圖；圖4以分解透視圖顯示出包括其各種組件的推壓裝置的間隙補償機構；圖5為間隙補償機構的可動止擋器被放大到較大比例的透視圖；圖6為可動止擋器的另一個透視圖，顯示出與齒狀物相對的端部；圖7為間隙補償機構承載部件的透視圖；圖8為所述機構的推力構件的透視圖；圖9和10為呈現間隙補償機構運行情況的簡圖；

圖11為類似於前圖的簡圖，顯示出與可動止擋器的齒狀物相關的替代方案。圖I所示為一種用於機動車的助力轉向系統，其具有作用於轉向齒輪上的輔助系統。轉向系統包含沿縱軸A延伸的轉向齒輪箱2。以滑動方式安裝在轉向齒輪箱2內的為齒條3，其端部離開殼體2的端部，並與轉向橫拉杆(此處未示出)聯結。助力電機4通過一個減速齒輪聯結至與齒條3的齒狀物6 (另見於圖2)嚙合的轉向齒輪5。附圖標記7表示被連接至轉向齒輪5的輸入軸，轉向柱(未示出)也與此輸入軸聯結，使用車輛的轉向輪對輸入軸進行操作。在轉向齒輪5附近配有一個推壓裝置，其整體以附圖標記8標示，用以將齒條3的齒狀物6壓靠在齒輪5上，推壓裝置8在圖2及後續圖中被詳細示出。推壓裝置8被置於齒條3的後側9,換言之即與該齒條3的齒狀物6相對,也與齒輪5相對，此推壓裝置8被置於轉向齒輪箱2的相應部分內。「偏心」式的推壓裝置8包含作為主要組件的墊10，此墊為具有圓形型面的零件，更特別地為具有「角」形狀的弓形零件。墊10具有圓弧的內邊緣11，其相對同樣為圓弧的外邊緣12為偏心。墊10的由此而偏心的內邊緣11形成壓靠住齒條3的後部9的臺階。墊10在支座13上安裝並導向，支座13則安裝在轉向齒輪箱2的所考慮部分內，支座13的配置在圖3中清晰可見。此支座13包含弓形的託架14，墊10的外邊緣12以滑動方式壓在其上。在一端，支座13具有嚙合在所述殼體部分的相應凹槽16內的矩形突起15。墊10在圖中為單體件，但它也可由採用不同材料的兩個或多個零件製成，墊10被調整為一方面與齒條3、另一方面與支座13進行滑動式接觸。可以考慮在支座13的託架14上引導墊10的各種方法，以便在墊10與支座13之間形成轉動連接。通過施加推力的方式將墊10設定為相對支座13轉動，推力通過間隙補償機構17施加在被墊10包含的徑向臂18上。間隙補償機構17的細節在圖2以及圖4及後續圖中示出。間隙補償機構17由5個主要元件組成，即推力構件19、壓縮彈簧20、可動止擋器
21、扭轉彈簧22和承載部件23，所有各元件均同軸布置。僅在圖7中示出的承載部件23被連接至支座13上與突起15相對的部分，以使承載部件23與支座13之間在運行中沒有相對運動。可動止擋器21通常為圓柱體且中間為中空的(見圖5)，以相對於其所配合的承載部件23以轉動方式安裝。在其離開承載部件23的端部處，可動止擋器21具有兩個錯列齒狀物24，它們分別在兩個180°扇區上延伸。每個齒狀物24包含一系列齒輪齒25。在其與齒狀物24相對的端部(見圖6)，可動止擋器21具有用於容納扭轉彈簧22的一端的殼體26。扭轉彈簧22的另一端被容納在承載部件23上的緊固區27內(見圖7)。僅在圖8中示出的推力構件19通常為圓柱體。它包含兩個在直徑上相對設置的縱向凹槽28，凹槽28與支座13相對表面上的肋狀體29配合(同樣見圖2)，以引導所述推力構件19的平移，同時使之無法轉動。在安裝位置，推力構件19被壓靠在墊10的徑向臂18上。推力構件19還包含兩個在直徑上相對的凹槽(notch) 30，用於分別與可動止擋器21的齒狀物24的齒輪齒25中的一個進行配合。在圖示示例中，在間隙補償機構17的安裝位置，壓縮彈簧20位於可動止擋器21 之外。壓縮彈簧20的一端壓在承載部件23上，而另一端則壓靠在推力構件21上。扭轉彈簧22被容納在可動止擋器21的中心凹進處；此扭轉彈簧22的一端鉤接至所述可動止擋器21的殼體26內，而另一端則被固定至承載部件23的緊固區27內。在正常運行中，如圖9所示，間隙補償機構17的配置是這樣的推力構件19的每個凹槽30與可動止擋器18的齒狀物24的齒輪齒25的壁抵靠接觸，該接觸由沿箭頭Fl方向作用的扭轉彈簧22加以保持。壓縮彈簧20沿箭頭F2軸向方向作用的推力施加在推力構件19上，該推力構件19將推力傳遞給墊10，使齒條3與轉向齒輪5保持接觸。這種運行狀態在處於最小間隙值Jl與最大間隙值J2之間的任何間隙J值下均被保持。當間隙J超過最大間隙值J2時，由於磨損變得相對較顯著，推力構件19的凹槽30與可動止擋器21的齒輪齒25之間的接觸不再存在(見圖10)。此時，扭轉彈簧22轉動可動止擋器21，直至推力構件19的每個凹槽30與可動止擋器21的齒狀物24的後續齒輪齒25之間出現新的接觸。由此，間隙J已被減至最小間隙值J1，間隙補償機構17回到圖9的配置，但是與每個錯列齒狀物24的下一個「更高」的齒輪齒25相接觸。另外如圖9和10所示，有利的是，至少一個錯列齒狀物24的齒輪齒25具有整體上為三角形的型面。由於這種配置，在可動止擋器21的轉動中，墊10在空轉位置可以有稍稍一點回撤，這使得在齒條3與轉向齒輪5之間可以獲得間隙，以吸收這些元件的齒形嚙合缺陷。圖11所示為錯列齒狀物24的齒輪齒25的一種替代形式。此處保持三角形外觀的齒輪齒25包含凹凸起伏部和/或凹槽31，供凹槽30嵌入，以使可動止擋器21在空閒位
置保持穩定。最後，以未示出的方式，支座13可以安裝在裝入有一個或多個能夠吸收噪音和振動的密封件的相應殼體部分內。按照所附權利要求書的限定，以下方面不會超出本發明的範圍-改動可動止擋器的齒狀物的細節；-使用任何等效的布置方式，尤其在間隙補償機構內，零件的位置可以顛倒，例如在可動止擋器外部安置直徑較大的扭轉彈簧，而在可動止擋器內部安置直徑較小的壓縮彈簧，或者在推力構件上形成有其他錯列齒狀物，以及在可動止擋器上帶有凹槽；-對所有類型的轉向系統即手動轉向、助力轉向和液壓助力轉向使用此類推壓裝置。
權利要求
1.一種用於機動車齒輪齒條轉向機構的偏心式推壓裝置，所述推壓裝置(8)包含弓形墊(10)，所述弓形墊(10)的內邊緣(11)相對於外邊緣(12)為偏心的，所述墊(10)在彈簧裝置作用下沿一個方向轉動，並被布置成通過其偏心內邊緣(11)而壓靠齒條(3)的後部(9)，以便將齒條(3)向轉向齒輪(5)的齒輪齒推回，所述墊(10)以可轉動方式安裝在支座(13)上，且所述彈簧裝置布置於支座(13)處且優選地在與齒條(3)的齒狀物(6)平行的平面內作用在固定至所述墊(10)上的徑向臂(18)上， 所述偏心式推壓裝置(8)的特徵在於， 它包括間隙補償機構(17)，所述間隙補償機構(17)包含推力構件(19)，所述推力構件(19)以平動方式安裝在所述支座(13)上，但不可相對所述支座(13)轉動，並在壓縮彈簧(20)的作用下壓靠在所述墊(10)的徑向臂(18)上，其中，所述壓縮彈簧(20)插入在所述推力構件(19)與所述支座(13)或與固定至所述支座(13)的元件(23)之間，而可動止擋器(21)則以與壓縮彈簧(20)同軸且相對於支座(13)或固定於支座的元件(23)以可轉動的方式安裝，所述可動止擋器(21)在其最接近於所述墊(10)的端部被提供有至少一個齒狀物(24)，所述齒狀物(24)帶有與形成在推力構件(19)上的至少一個凹槽(30)相配合的錯列齒輪齒(25),或者齒狀物(24)帶有與形成在推力構件(19)上的錯列齒輪齒相配合的至少一個凹槽，所述可動止擋器(21)通過扭轉彈簧(22)連接至所述支座(13)或連接至相對於所述支座(13)固定的元件(23)，使得所述凹槽(30)能夠與所述或每個齒狀物(24)的錯列齒輪齒(25)相繼配合。
2.如權利要求I所述的偏心式推壓裝置，其特徵在於，所述可動止擋器(21)配有至少兩個帶有錯列齒輪齒(25)的齒狀物(24)，所述齒狀物(24)布置於相同數量的扇區上，例如兩個在直徑上相對設置的齒狀物(24)，每個佔有180°的扇區，而所述推力構件(19)則包含與這些齒狀物(24)配合的相同數量的凹槽(30)，以使所述機構穩定。
3.如權利要求I或2所述的偏心式推壓裝置，其特徵在於，所述推力構件(19)包含兩個在直徑地相對設置的縱向凹槽(28)，所述縱向凹槽(28)與所述支座(13)相對的表面上設有的兩個相應的肋狀物(29)配合，以確保對所述推力構件(19)的平移引導和轉動固定。
4.如權利要求I至3中任一項所述的偏心式推壓裝置，其特徵在於，所述壓縮彈簧(20)位於所述可動止擋器(21)之外，並承載在固定於所述支座(13)的承載部件(23)上，所述可動止擋器(21)以可相對於所述承載部件(23)轉動的方式安裝。
5.如權利要求4所述的偏心式推壓裝置，其特徵在於，所述可動止擋器(21)的中心為中空的，中心凹進處容納所述扭轉彈簧(22)，所述扭轉彈簧(22) —端固定至所述可動止擋器(21)，另一端固定至所述承載部件(23)。
6.如權利要求I至5中任一項所述的偏心式推壓裝置，其特徵在於，至少一個錯列齒狀物(24)的齒輪齒(25)具有基本為三角形的型面。
7.如權利要求I至6中任一項所述的偏心式推壓裝置，其特徵在於，所述錯列齒狀物(24)的齒輪齒(25)帶有凹凸起伏部和/或凹槽(31)，供相應的凹槽(30)嵌入。
全文摘要
本發明涉及一種包括旋轉的墊(10)的推壓裝置(8)，墊(10)的內邊緣(11)相對於外邊緣(12)為偏心的且被應用到齒條(3)的後部(9)，以便將齒條(3)的後部推向轉向齒輪(5)的齒。間隙補償機構(17)包含推力構件(19)，通過插入在所述推力構件與固定於墊(10)的支座(13)上的元件(23)之間的壓縮彈簧(20)將推力構件(19)壓靠在墊(10)的徑向臂(18)上。可動止擋器(21)相對於元件(23)以可轉動的方式安裝，可動止擋器(21)包括齒狀物，該齒狀物具有與推力構件(19)的凹槽相配合的錯列齒輪齒。止擋器(21)通過扭轉彈簧(22)連接到元件(23)。凹槽與錯列齒相繼配合。
文檔編號B62D3/12GK102648118SQ201080047845
公開日2012年8月22日 申請日期2010年10月20日 優先權日2009年10月23日
發明者勞倫·雷伊, 帕特裡斯·布羅科特 申請人:捷太格特歐洲公司