本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向器裝置及包含其的車輛。

背景技術(shù)：

車輛的轉(zhuǎn)向器包括齒輪和齒條，方向盤的扭矩傳遞到齒輪，然后齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒條的橫向滑移，然后由左右拉桿作用到車輪上，從而實(shí)現(xiàn)車輪的轉(zhuǎn)向。

齒輪和齒條的配合間隙需要在各種工況和設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，保證在合理范圍內(nèi)。既不能太大，也不能太小。如果齒輪和齒條的配合間隙過大，則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的轉(zhuǎn)向噪音。如果齒輪和齒條的配合間隙太小，則會(huì)大大增加轉(zhuǎn)向的操縱摩擦力。以上兩種情況都會(huì)引起駕駛者的不適，降低駕駛的舒適度且提高駕駛的難度。

傳統(tǒng)的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)可以主要由壓塊1’、彈簧2’以及調(diào)整螺母3’組成，如圖1所示。該間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)不能實(shí)時(shí)調(diào)整齒輪和齒條的配合間隙，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向器還是可能由于配合間隙的變化而產(chǎn)生噪音或增大操縱摩擦力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)向器產(chǎn)生噪音或增大操縱摩擦力的缺陷，提供一種可實(shí)時(shí)調(diào)控轉(zhuǎn)向器的齒輪和齒條之間的配合間隙以避免噪音或操縱摩擦力增大的轉(zhuǎn)向器裝置及包含其的車輛。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

一種轉(zhuǎn)向器裝置，其包括：

一殼體；

一相互嚙合的齒輪和齒條，設(shè)置在該殼體中；

一鎖緊螺母，該鎖緊螺母固定在殼體上并相對(duì)于齒條設(shè)置于齒輪的相反側(cè)；

該轉(zhuǎn)向器裝置還包括：

一磁性壓塊，該磁性壓塊抵接該齒條并設(shè)置于該齒條和該鎖緊螺母之間；

一彈性件，該彈性件朝向該齒輪按壓該磁性壓塊；

一線圈，該線圈套設(shè)于該磁性壓塊并相對(duì)于該殼體固定；

一位置傳感器，該位置傳感器用于檢測(cè)該磁性壓塊相對(duì)于該鎖緊螺母的位置；和

一控制器，所述控制器用于根據(jù)位置傳感器的檢測(cè)結(jié)果控制流通所述線圈的電流。

優(yōu)選地，位置傳感器設(shè)置于磁性壓塊的面對(duì)鎖緊螺母的端面上。

在本發(fā)明中，位置傳感器設(shè)于磁性壓塊的面對(duì)鎖緊螺母的端面上可以方便位置傳感器檢測(cè)磁性壓塊的位置。

優(yōu)選地，位置傳感器為接觸式電阻位移傳感器或激光位移傳感器。

優(yōu)選地，彈性件設(shè)置于磁性壓塊和鎖緊螺母之間。

優(yōu)選地，彈性件為壓縮彈簧。

優(yōu)選地，彈性件為塑料彈簧。

在本發(fā)明中，彈性件為塑料彈簧可以降低彈性體對(duì)磁性壓塊的影響，從而磁性壓塊的位移更容易被控制。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)向器裝置還包括：

一套筒，線圈纏繞于套筒上，套筒相對(duì)于殼體固定。

線圈通過套筒相對(duì)于殼體固定相比線圈直接固定于殼體較為簡(jiǎn)易。

優(yōu)選地，套筒由軟鐵或硅鋼材料制成。

在本發(fā)明中，套筒由軟鐵或硅鋼材料制成，可以在固定線圈的同時(shí)，起到鐵芯的作用，加強(qiáng)線圈形成的磁場(chǎng)，從而更容易使得磁性壓塊移動(dòng)。

優(yōu)選地，控制器固定于鎖緊螺母。

優(yōu)選地，控制器為安裝有轉(zhuǎn)向器裝置的車輛的行車電腦。

一種車輛，其包括：如上所述的轉(zhuǎn)向器裝置。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：該轉(zhuǎn)向器裝置通過線圈控制磁性壓塊的位置，從而實(shí)時(shí)控制齒輪和齒條之間的配合間隙以避免噪音或操縱摩擦力增大。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)向器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例下的轉(zhuǎn)向器裝置的立體示意圖；

圖3為圖2所示的轉(zhuǎn)向器裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的A部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為應(yīng)用了本發(fā)明的轉(zhuǎn)向器裝置的一個(gè)汽車的示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

壓塊 1’

彈簧 2’

調(diào)整螺母 3’

轉(zhuǎn)向器裝置 10

齒輪 11

齒條 12

殼體 13

齒條容納部 131

調(diào)整機(jī)構(gòu)容納部 132

齒輪容納部 133

鎖緊螺母 14

磁性壓塊 15

彈性件 16

線圈 17

套筒 18

位置傳感器 19

控制器 20

拉桿 21

車輛 30

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的各種實(shí)施例將參照附圖進(jìn)行說明。在說明書附圖中，具有類似結(jié)構(gòu)或功能的元件將用相同的元件符號(hào)表示。可以理解地，附圖只是為了便于說明本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并不是要對(duì)本發(fā)明進(jìn)行窮盡性的說明，也不是對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。

圖2根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示出了轉(zhuǎn)向器裝置的示意性結(jié)構(gòu)。殼體13包括與齒條容納部131、調(diào)整機(jī)構(gòu)容納部132和齒輪容納部133。齒條容納部131、調(diào)整機(jī)構(gòu)容納部132和齒輪容納部133三者內(nèi)部連通，用以容納轉(zhuǎn)向器的內(nèi)部各個(gè)零件并支持其運(yùn)轉(zhuǎn)。

齒條容納部131內(nèi)部設(shè)置齒條(見圖3)。調(diào)整機(jī)構(gòu)容納部132內(nèi)部設(shè)置多個(gè)調(diào)整元件。齒輪容納部133內(nèi)部設(shè)置齒輪11。車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸入軸與齒輪11連接，也就是說齒輪1直接受到方向盤驅(qū)動(dòng)。齒條12(見圖3)的兩端分別連接拉桿21，兩個(gè)拉桿21與車輛的車輪連接。

圖3根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示出了轉(zhuǎn)向器裝置的內(nèi)部示意性結(jié)構(gòu)，其中大部分殼體已經(jīng)隱去。設(shè)置在齒輪容納部133內(nèi)部的齒輪11與設(shè)置在齒條容納部131內(nèi)部的齒條12互相嚙合。齒條12在齒輪11的驅(qū)動(dòng)下橫向移動(dòng)。同時(shí)參見圖2和圖3，調(diào)整機(jī)構(gòu)容納部132為筒形結(jié)構(gòu)，其開口端接合鎖緊螺母14。鎖緊螺母14相對(duì)于齒條12設(shè)置于齒輪11的相反側(cè)，并相對(duì)于殼體13固定設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施例中，鎖緊螺母14與殼體13為螺紋接合。

調(diào)整機(jī)構(gòu)容納部132內(nèi)部設(shè)置磁性壓塊15。磁性壓塊15抵接齒條12并設(shè)置于齒條12和鎖緊螺母14之間。磁性壓塊15與齒條12接觸而不相對(duì)于齒條12固定。磁性壓塊15為永磁體，可以由天然磁石(磁鐵礦)和人造磁體(鋁鎳鈷合金)等構(gòu)成。

磁性壓塊15和鎖緊螺母14之間設(shè)置壓縮彈簧16。壓縮彈簧16的一端抵接或固定于鎖緊螺母14，另一端抵接在磁性壓塊15的一個(gè)端面上。壓縮彈簧16在鎖緊螺母14的壓力下將磁性壓塊15向齒輪11方向施加壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，磁性壓塊15上可形成一臺(tái)階部以抵接螺旋彈簧16。在其它實(shí)施例中，螺旋彈簧16可以替換為其它彈性件，只要能夠?qū)⒋判詨簤K15向齒輪11方向施加壓力均可適用。例如，彈性件可以為塑料彈簧。這樣可以降低彈性體對(duì)磁性壓塊的影響，從而磁性壓塊的位移更容易被控制。

磁性壓塊15外部設(shè)置套筒18。套筒18被鎖緊螺母14壓緊于調(diào)整機(jī)構(gòu)容納部132中，從而相對(duì)于殼體13固定。套筒優(yōu)選地由工程塑料等制成，工程塑料的材質(zhì)較輕且便宜、易于成型，能夠在保證轉(zhuǎn)向器裝置的強(qiáng)度的同時(shí)，節(jié)省成本，并且降低轉(zhuǎn)向器裝置的整體重量。在另一個(gè)實(shí)施例中，套筒18也可以直接固定于鎖緊螺母14或殼體13。

例如，套筒18的靠近鎖緊螺母14的一端可以粘接于鎖緊螺母14，或者，套筒18在靠近鎖緊螺母14的一端形成一向內(nèi)突出部，在該向內(nèi)突出部和鎖緊螺母14的面對(duì)套筒18的端面上設(shè)置螺孔，利用螺釘穿過這些螺孔將套筒18固定于鎖緊螺母14。或者，套筒18的靠近鎖緊螺母14的一端設(shè)置外螺紋和內(nèi)螺紋，通過該外螺紋將其與調(diào)整機(jī)構(gòu)容納部132螺紋接合，通過該內(nèi)螺紋將其與鎖緊螺母14螺紋接合。當(dāng)然，也可以通過其他現(xiàn)有方式將套筒18相對(duì)于殼體13固定，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。在一個(gè)實(shí)施例中，套筒由軟鐵或硅鋼材料制成。這樣，套筒在固定線圈的同時(shí)，起到鐵芯的作用，加強(qiáng)了線圈形成的磁場(chǎng)，從而更容易使得磁性壓塊移動(dòng)。

套筒18外部纏繞設(shè)置線圈17。換句話說，線圈17設(shè)置于磁性壓塊15外部并相對(duì)于殼體13固定。這樣，當(dāng)線圈通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)對(duì)磁性壓塊15產(chǎn)生作用力，從而使得磁性壓塊15向遠(yuǎn)離或靠近鎖緊螺母14的方向位移。

位置傳感器19設(shè)置于磁性壓塊15的面對(duì)鎖緊螺母14的端面上，用于檢測(cè)磁性壓塊15相對(duì)于鎖緊螺母14的位置。當(dāng)然，位置傳感器19的設(shè)置位置也可以根據(jù)需要設(shè)置，只要其可以有效檢測(cè)磁性壓塊15相對(duì)于鎖緊螺母14的位置即可。位置傳感器19優(yōu)選為接觸式電阻位移傳感器或激光位移傳感器。

在本實(shí)施例中，鎖緊螺母14上設(shè)置控制器20，用于根據(jù)位置傳感器19的檢測(cè)結(jié)果控制流通線圈17的電流。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，控制器20的位置并不限定，只要能夠完成接收信號(hào)和發(fā)出指令的功能均可適用。

具體地，控制器20中可以預(yù)先輸入一預(yù)定距離值。

當(dāng)位置傳感器19檢測(cè)到磁性壓塊15相對(duì)于鎖緊螺母14的距離小于該預(yù)定距離值時(shí)，位置傳感器19發(fā)出第一觸發(fā)信號(hào)。

當(dāng)位置傳感器19檢測(cè)到磁性壓塊15相對(duì)于鎖緊螺母14的距離大于該預(yù)定距離值時(shí)，位置傳感器19發(fā)出第二觸發(fā)信號(hào)。

當(dāng)位置傳感器19檢測(cè)到磁性壓塊15相對(duì)于鎖緊螺母14的距離等于該預(yù)定距離值時(shí)，位置傳感器19發(fā)出停止信號(hào)。

當(dāng)控制器20接收到第一觸發(fā)信號(hào)時(shí)，則控制輸入線圈17的電流的大小和方向，線圈17產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電流的大小和方向的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)對(duì)磁性壓塊15產(chǎn)生作用力，從而使得磁性壓塊15向遠(yuǎn)離鎖緊螺母14的方向位移。

當(dāng)控制器20接收到第二觸發(fā)信號(hào)時(shí)，則控制輸入線圈17的電流的大小和方向，此時(shí)，線圈17的電流的流向與控制器20接收到第一觸發(fā)信號(hào)時(shí)電流的流向是相反的，線圈17產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電流的大小和方向的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)對(duì)磁性壓塊15產(chǎn)生反向作用力，從而使得磁性壓塊15向靠近鎖緊螺母14的方向位移。

當(dāng)控制器20接收到停止信號(hào)時(shí)，則控制輸入線圈17的電流的大小和方向不變，以使得磁性壓塊15保持在原位。

在本實(shí)施例中，控制器20設(shè)于殼體13外部，并固定于鎖緊螺母14上。

可選擇地，如果轉(zhuǎn)向器為電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，控制器20也可以為電動(dòng)轉(zhuǎn)向器的電機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)模塊，也可以為安裝有轉(zhuǎn)向器裝置的車輛的行車電腦。

該轉(zhuǎn)向器裝置10通過線圈17控制磁性壓塊15的位置，從而實(shí)時(shí)控制齒輪11和齒條12之間的配合間隙。即使是在車輛的轉(zhuǎn)向過程中，齒輪11和齒條12之間的配合間隙由于二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生了改變，位置傳感器19也可以即刻檢測(cè)到這種改變，并且通過線圈17調(diào)整壓塊的位置，從而使得齒輪11和齒條12之間的配合間隙始終保持在預(yù)定范圍內(nèi)或?yàn)轭A(yù)定值。當(dāng)齒輪11和齒條12之間的配合間隙在該預(yù)定范圍內(nèi)或?yàn)轭A(yù)定值時(shí)，轉(zhuǎn)向器不容易產(chǎn)生噪音或增大摩擦力。

當(dāng)駕駛者操作旋轉(zhuǎn)方向盤時(shí)，齒輪11被方向盤帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，齒輪11與齒條12嚙合從而將齒輪11的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒條12的橫向滑移，然后由齒條12兩端的拉桿21將該橫向滑移作用到車輪上，實(shí)現(xiàn)車輪的轉(zhuǎn)向。在轉(zhuǎn)向的同時(shí)，調(diào)整機(jī)構(gòu)容納部132中的磁性壓塊15在線圈17和彈性件16的共同作用下，對(duì)齒條12和齒輪11的間隙進(jìn)行調(diào)整。

圖5示出了應(yīng)用了本發(fā)明轉(zhuǎn)向器裝置的一個(gè)汽車的示意圖。該汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的齒條12和齒輪11的間隙已經(jīng)進(jìn)行了更好的調(diào)整。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式作出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。