專利名稱：用于轉(zhuǎn)向裝置的支撐軛的自動間距補償器的制作方法
用于轉(zhuǎn)向裝置的支撐軛的自動間距補償器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種支撐軛的自動間距補償器，該自動間距補償器用于齒條/
小齒輪(rack/pinion)架構(gòu)的轉(zhuǎn)向裝置，在不需要其它的調(diào)整操作的情形下，利 用彈簧以及凸輪機構(gòu)來自動補償支撐軛產(chǎn)生的間距。背景技術(shù)：
在開車時，駕駛者操控轉(zhuǎn)向裝置來改變前輪的轉(zhuǎn)動中心以控制車輛行進 方向。圖1是傳統(tǒng)車用轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖2是傳統(tǒng)具有齒條/小齒輪 (rack/pinion)的齒輪箱的側(cè)視圖。如圖1所示，傳統(tǒng)車用轉(zhuǎn)向裝置100包括方 向盤(steering wheel) 100、連接于方向盤100的轉(zhuǎn)向軸(steering shaft) 105、轉(zhuǎn)向 柱(steering column)103、齒輪箱130、具有內(nèi)球型接頭135的齒條桿(rack bar)140、連接棒(tie rod)150、連接于連接棒150 —端的外球型接頭155以及 用來收納齒條桿140的中空套管170。轉(zhuǎn)向柱130用來固定轉(zhuǎn)向軸105于底 盤(chassis)上。齒輪箱130包括齒條齒輪110與小齒輪120，其用來將轉(zhuǎn)向軸 105的轉(zhuǎn)動力量轉(zhuǎn)換成線性運動。連接棒150可連接于內(nèi)球型接頭135。此外， 連接棒150尚可利用外球型接頭155連接于輪胎158的關(guān)節(jié)部件150。
傳統(tǒng)齒輪箱130包括小齒輪軸276、齒條桿140、支撐軛(yoke)260、彈簧 263、支撐軛栓塞265以及齒條殼體270。齒輪箱130用來將轉(zhuǎn)向軸105的轉(zhuǎn) 動力量轉(zhuǎn)換成線性運動以及交互運動。
小齒輪軸276經(jīng)由輸入軸275接收來自于轉(zhuǎn)向軸105的轉(zhuǎn)動力量，并將該轉(zhuǎn) 動力量傳送至齒條桿140。小齒輪軸276透過扭條(torsion bar)273連接于輸入軸275,而嵌合于齒條齒輪110的小齒輪120則是形成于小齒輪軸276的一 端。
齒條桿140是配合于小齒輪軸276，用以將轉(zhuǎn)動力量轉(zhuǎn)換成線性運動。 長條狀的齒條桿140設(shè)于車輛的前輪之間，其兩端各包括一內(nèi)球型接頭135。 與小齒輪軸276配合的齒條齒輪110則是形成于兩內(nèi)球型接頭135之間。
支撐軛260則是用來減少齒條桿140和小齒輪軸286間的間距以達到平 緩轉(zhuǎn)移力量的目的。支撐軛260位于齒條桿140的后表面上，也就是相對于 形成齒條桿140的那一面。支撐軛260是插入于齒條殼體270的中空套管170 內(nèi)，故可向前或向后移動。
支撐軛260呈柱狀，故可在齒條殼體270內(nèi)向前或向后滑動。而支撐軛 260在接觸于齒條桿140的前端設(shè)有半球狀的溝槽，這是為了能更緊密接觸 齒條桿140的后表面。
為了讓齒條桿140與小齒輪軸276彼此能更緊密的接觸以增加力量轉(zhuǎn)換 效率，設(shè)置于支撐軛260后表面的彈簧263可產(chǎn)生預(yù)定程度壓力來推動支撐 軛260，因此可補償齒條桿140和小齒輪軸286間的間距。
實際上，支撐軛260會產(chǎn)生相對于齒條桿140后表面的摩擦力，因此為 了防止齒條桿140的磨耗以及因摩擦產(chǎn)生的噪音，支撐軛260的材質(zhì)一般是 用較軟的塑料而非金屬。
彈簧263的功能是施加壓力，使得支撐軛260與齒條桿140彼此能更緊 密的接觸， 一般常用的彈簧263是線圈狀彈簧(coil spring)。設(shè)置于彈簧263 后面的支撐軛栓塞265則是用以支撐彈簧263 。
支撐軛栓塞265是用以支撐彈簧263，使得彈簧263可以施力于支撐軛260。支撐軛栓塞265具有傳統(tǒng)的公螺紋，因此可與具有母螺紋的齒條殼體 270組裝結(jié)合。支撐軛栓塞265的后表面形成一溝槽，所以可將扳手(wrench) 插入該溝槽內(nèi)。因此在組裝支撐軛栓塞265之后，或是齒條桿140與小齒輪 軸276之間有間距產(chǎn)生時，利用扳手拴緊支撐軛栓塞265就可以調(diào)整彈簧263 的作用力。
總之，支撐軛260、彈簧263與支撐軛栓塞265是用來支撐齒條桿140 的零件。 一旦齒條桿140與小齒輪軸276之間有間距時，會利用彈簧263施 力于支撐軛260的方式來補償，在圖1中，支撐軛栓塞265與支撐軛260的 間距A大約有0.05厘米。然而，經(jīng)歷長時間的運作后，支撐軛260會逐漸朝 齒條桿140的方向移動，如此一來，支撐軛栓塞265與支撐軛260的間距A 會逐漸加大。 一旦間距A加大至0.15厘米，就容易因震動產(chǎn)生噪音。另一方 面，即使間距A并沒有增加，當車輛行駛于不規(guī)則路面時，齒條桿140也會 因輪胎158施加于齒條桿140的反方向作用力而發(fā)生彈性變形，使得該作用 力施加于支撐軛260上而產(chǎn)生噪音。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種用于轉(zhuǎn)向裝置的支撐軛的自動間距補償器， 該自動間距補償器用于齒條/小齒輪(rack/pinion)架構(gòu)的轉(zhuǎn)向裝置，在不需要其 它的調(diào)整操作的情形下，利用彈簧以及凸輪機構(gòu)來自動補償支撐軛產(chǎn)生的間 距。
本發(fā)明提供一種用于轉(zhuǎn)向裝置的支撐軛的自動間距補償器，其包括支撐 軛，用來支撐一齒條桿、設(shè)置于支撐軛后表面的彈簧、支撐軛栓塞、若干個 凸輪與凸輪固定件。彈簧用來推動支撐軛朝向齒條桿方向移動。支撐軛栓塞用來支撐彈簧。若干個凸輪設(shè)置于支撐軛以及支撐軛栓塞之間，用來支撐支 撐軛以及彈簧。凸輪固定件設(shè)置于支撐軛以及支撐軛栓塞之間，其包括若干 個溝槽，用來收容凸輪。
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合 所附圖形，作詳細說明如下

圖1是傳統(tǒng)車用轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是傳統(tǒng)具有齒條/小齒輪的齒輪箱的側(cè)視圖。
圖3是依據(jù)本發(fā)明實施例中支撐軛的自動間距補償器的分解圖。
圖4是依據(jù)本發(fā)明實施例中凸輪的運作狀態(tài)的剖面圖。
具體實施方式
本所述的實施例是配合參考所附的圖形，下列的描述以及圖形中，相同 的標號以及圖形用于表示相同或是類似的組件，有關(guān)于相同或是類似組件的 重復(fù)性描述將予以省略。
請參考圖3和圖4，圖3是依據(jù)本發(fā)明實施例中支撐軛的自動間距補償 器的分解圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明實施例中凸輪的運作狀態(tài)的剖面圖。本實施 例的支撐軛的自動間距補償器的結(jié)構(gòu)是用來支撐齒條桿410，齒條桿410可 插入齒條殼體420內(nèi)并相互向右或向左移動，齒條桿410包括支撐軛310，彈 簧320,支撐軛栓塞330,若干個凸輪340以及凸輪固定件350。
支撐軛310呈柱狀，故可在齒條殼體420內(nèi)向前或向后滑動。而支撐軛 310在接觸于齒條桿410的前端設(shè)有半球狀的溝槽，這是為了能更緊密接觸 齒條桿410的后表面。支撐軛310的后端具有一預(yù)設(shè)長度的柱狀空間(圖未示)。彈簧320可插 入該柱狀空間，用來施加一預(yù)設(shè)壓力以推動支撐軛310，以達到補償齒條桿 140與小齒輪軸276之間間距的需求(見圖2),而彈簧320同時施力于支撐軛 310，使得支撐軛310和齒條桿410之間更能彼此緊密接觸。在此彈簧320可 使用傳統(tǒng)的線圈狀彈簧(coil spring)。
若干個凸輪340以及凸輪固定件350是安裝于支撐軛310的后表面以及 彈簧320的后半部。每一凸輪340的剖面大致呈半圓型。凸輪340的前表面 是接觸于支撐軛310以及彈簧320,該前表面呈一平面，凸輪340的后表面是 具有預(yù)設(shè)曲率的曲面。
如圖4所示，凸輪320的前表面的內(nèi)緣是接觸于彈簧320，凸輪340的 前表面的內(nèi)緣是位于支撐軛栓塞330以及支撐軛310的中心軸線C的附近， 而凸輪340的前表面的外緣則是接觸于支撐軛310。
若干個凸輪340設(shè)置于支撐軛310以及支撐軛栓塞330之間，并以中心 軸線C為中心呈環(huán)狀排列。凸輪340的個數(shù)可為兩個以上，在較佳實施例中， 凸輪340的數(shù)量可為3到5個。
凸輪340是用來接收齒條桿410所傳送過來的沖擊力量，以及接收彈簧 320的彈力。因此，凸輪340的材質(zhì)可為塑料或是金屬。
同時，凸輪固定件350的前表面設(shè)有若干個溝槽，該若干個溝槽的數(shù)量 與曲率皆和凸輪340的數(shù)量與曲率相符，才能用以收容凸輪340。因此，當 本發(fā)明支撐軛的自動間距補償器組裝于齒條殼體420時，該若干個溝槽即用 來固定每一凸輪340。
凸輪固定件350是用來抵消凸輪340產(chǎn)生的摩擦。因此較佳實施例中，凸輪固定件350的材質(zhì)為金屬，此外，在凸輪340以及凸輪固定件350接觸 面的可涂布潤滑流體，例如潤滑油，才能使得凸輪340產(chǎn)生的摩擦最小。
支撐軛栓塞330位于凸輪固定件350的后表面，齒條殼體420的環(huán)狀內(nèi) 表面以及支撐軛栓塞330的環(huán)狀外表面分別設(shè)有螺紋，故支撐軛栓塞330可 以螺旋結(jié)構(gòu)的方式拴緊于齒條殼體420。支撐軛栓塞330是用來支撐彈簧320、 支撐軛310、凸輪340以及凸輪固定件350。在支撐軛栓塞330栓固于齒條殼 體420之后，螺帽(lock nut)360則用來拴緊支撐軛栓塞330突出于齒條殼體 420的部份。
螺帽360的環(huán)狀內(nèi)表面亦可形成螺紋，用以與支撐軛栓塞330組裝結(jié)合， 因此螺帽360可固定支撐軛栓塞330以避免支撐軛栓塞330因車輛振動而自 齒條殼體420脫離。
在本發(fā)明支撐軛的自動間距補償器之中，支撐軛310、彈簧320、凸輪 340、凸輪固定件350與支撐軛栓塞330皆位于齒條桿410的后側(cè)，并且于組 裝時依序插入齒條殼體420之內(nèi)。
本發(fā)明支撐軛的自動間距補償器的運作說明如下，當沖擊力量自齒條桿 410反向輸入時，支撐軛310會朝支撐軛栓塞330移動，使得凸輪340接觸 于支撐軛310，并順著凸輪固定件350的溝槽滑動(slip)或轉(zhuǎn)動(rotate)。支撐 軛310的移動會導(dǎo)致轉(zhuǎn)動的凸輪340更近一步地壓縮彈簧320。
因此，因為彈簧320的被壓縮長度已近似于支撐軛310移動長度的兩倍， 支撐軛的自動間距補償器所提供的支撐力量會強于傳統(tǒng)齒條桿支撐結(jié)構(gòu)所提 供的支撐力量。
在此，齒條桿410會彈性變形，使得支撐軛310與凸輪固定件350之間的距離H是長于支撐軛310朝向支撐軛栓塞330移動的最大距離R，故支撐 軛310與凸輪固定件350不會彼此接觸，因此支撐軛310與凸輪固定件350 之間不會產(chǎn)生噪音。
除此之外，傳統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)僅包括支撐軛310、彈簧320以及支撐軛栓 塞330，但本發(fā)明另包括凸輪340和凸輪固定件350。因此即使支撐軛310的 前表面因為齒條桿410向右或向左的交互運動而磨耗，支撐軛310、彈簧320、 凸輪340、凸輪固定件350依舊可以自動補償間距。
綜上所述，本發(fā)明支撐軛與齒條桿之間的間距可自動補償，甚至即使沖 擊力量反向輸入至齒條桿，本發(fā)明仍然可以避免支撐軛與支撐軛栓塞間的噪
音
雖然本發(fā)明己以較佳實施例揭露如上，但該較佳實施例并非用以限制本 發(fā)明，該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各 種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種用于轉(zhuǎn)向裝置的支撐軛的自動間距補償器，其包括一支撐軛，用來支撐一齒條桿；其特征在于所述自動間距補償器還包括一彈簧，設(shè)置于所述支撐軛的后表面，所述后表面是相反于面向所述齒條桿的表面，所述彈簧用來推動所述支撐軛朝向所述齒條桿方向移動；一支撐軛栓塞，用來支撐所述彈簧；若干個凸輪，設(shè)置于所述支撐軛以及所述支撐軛栓塞之間，用來支撐所述支撐軛以及所述彈簧；以及一凸輪固定件，設(shè)置于所述支撐軛以及所述支撐軛栓塞之間，其包括若干個溝槽，用來收容所述凸輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動間距補償器，其特征在于所述若干個凸 輪是以所述支撐軛以及所述支撐軛栓塞的中心軸線為中心呈環(huán)狀排列。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動間距補償器，其特征在于每一凸輪的后 表面呈一曲面，且所述曲面具有一預(yù)定曲率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動間距補償器，其特征在于所述凸輪固定 件的若干個溝槽的曲率皆和所述凸輪的后表面的預(yù)定曲率相符，且所述若干 個溝槽是以環(huán)狀排列的方式形成于所述凸輪固定件的前表面。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于轉(zhuǎn)向裝置的支撐軛的自動間距補償器，其包括支撐軛，用來支撐一齒條桿、設(shè)置于支撐軛后表面的彈簧、支撐軛栓塞、若干個凸輪與凸輪固定件。彈簧用來推動支撐軛朝向齒條桿方向移動。支撐軛栓塞用來支撐彈簧。若干個凸輪設(shè)置于支撐軛以及支撐軛栓塞之間，用來支撐支撐軛以及彈簧。凸輪固定件設(shè)置于支撐軛以及支撐軛栓塞之間，其包括若干個溝槽，用來收容凸輪。本發(fā)明支撐軛與齒條桿之間的間距可自動補償，即使沖擊力量反向輸入至齒條桿，本發(fā)明仍然可以避免支撐軛與支撐軛栓塞間的噪音。
文檔編號F16C27/00GK101285521SQ200810091038
公開日2008年10月15日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者宋浚圭 申請人:萬都株式會社