专利名称：可变齿比式齿杆以及具有其的车辆转向设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变齿比式齿杆以及具有其的转向设备，尤其涉及一种可变齿比式齿杆以及具有这种可变齿比式齿杆的车辆转向设备，所述齿杆具有两个或多个具有不同齿间距的齿形部，其中不需去制作个别的模具去形成所述齿形部，所述齿形部可透过各种加工方法制作，并且所述齿形部使得透过单一工序得到精密的齿形是可能的。
背景技术：
图1为现有车辆齿条-齿轮式转向设备的示意装配图。如图所示，该传统的齿条-齿轮式转向设备包括设置在驾驶员座椅侧的方向盘 100 ；连接到该方向盘100的转向轴105 ；用于把该转向轴105固定车身的转向柱103 ；包括齿条110以及小齿轮120以便把从该转向轴105输入的旋转力转换为直线运动的齿轮箱 130 ；在两端上具有内部球接头135的齿杆140，而齿条110形成在该齿杆140上；一对分别与该内部球接头135的球一体成型的拉杆150 ；以及分别连接到该拉杆150的外部球接头 155，使得动力能够传递至转向节159而使轮胎158转向。一般而言，当车辆正在行驶时，转向设备是一种允许驾驶员根据自己的意图改变车辆行驶方向的设备，其中如图1所示，该转向设备包括可被驾驶员旋转的方向盘；一端连接到该方向盘且可与该方向盘一同旋转的转向轴；在该转向轴之较低的一端具有一个位于齿轮箱内的小齿轮；该小齿轮可与该转向轴一同旋转；以及一个齿杆，且该齿杆上具有齿条与该小齿轮啮合着，该齿杆随着该小齿轮的旋转而传递直线运动。根据上述转向设备的配置，随着方向盘转向角度的增加，由于轮胎的摩擦力以及车辆的几何的变化，施加到该小齿轮的扭矩也增加。为了减少施加到小齿轮的扭矩，因此有提出了增加液压的液压转向系统，以及增加了电动机辅助的电动式转向系统。一般而言，当车辆在道路行驶时，操控方向盘的角度典型地限制在九十度角以内， 而只有当在停车或者是车辆掉头时，操控方向盘的角度才会超过九十度角。然而，由于该转向设备的齿条以及小齿轮的齿轮比为固定的，因此当在停车或者是车辆掉头时，必需要伴随着大幅度的操控方向盘是不方便的。另外，为了减少施加到该小齿轮的扭矩而增加的液压以及电动机，其具有效率低下问题的限制因素。为了解决这些问题，因此有人提出了可变齿比系统。所述可变齿比系统意指用于输入方向盘的操控力的小齿轮的齿轮比以及与该小齿轮配合的该齿条是可变的一个系统，在该齿条两端部的输入角度是不同于在该齿条中间部分的输入角度。以致当方向盘的操控幅度很大，该齿条的移动距离可以增加，从而减少在停车或者是车辆掉头时方向盘所需的操控幅度，以帮助驾驶员轻松驾驶车辆。上述的可变齿比系统是一个具有齿条的系统，该齿条的形状是依下列方式修改 该齿条的齿间是从该齿条的中间部分随着接近该齿条的两端增加，如此当方向盘的转向角度增加，该齿条移动的距离也增加，从而减少施加到该小齿轮的扭矩。传统的可变齿比系统具有的问题在于使用滚齿机或拉床在齿杆主体形成若干个齿形部时，不可能在一次工作程序就形成若干个不同齿间的齿形部，即使透过多道不同的工作程序，所需工作程序误差的将变的非常严苛，反过来造成该齿条的精度恶化。另外，如果使用锻造方式一次制作所述若干个齿形部，所产生的问题在于使得该齿条形状及尺寸的精度下降，反过来造成驾驶员操控方向盘时转向的感觉不佳。此外，如果使用精密锻造方式以确保该齿条形状及尺寸的精度时，所产生的问题在于制作时间大幅度地变长，以及制作成本将会非常的高。
发明内容
有鉴于此，本发明用于解决发生在现有技术的上述问题，而本发明的目的在于提供一种可变齿比式齿杆，其具有两个或多个具有不同齿间距的齿形部，其中的齿形部可不需去制作个别的模具以加工出具有上述齿间距的零件，所述齿形部可透过各种加工方法制作，并且所述齿形部可以使得透过单一工序得到精密的齿形是可能的，因而制作可变齿比式齿杆的工序数目以及这样的可变齿比式齿杆的制作成本可以降低。为达上述的目的，本发明提供了一种可变齿比式齿杆，包括在齿杆主体一侧的两个或多个齿形部，所述两个或多个齿形部具有不同的齿间距，所述两个或多个齿形部连续地设置在一起，且至少有一个所述齿形部具有从齿形的一端算起的一预定厚度，并与所述齿杆主体是各别形成的，然后再耦合至所述齿杆主体。根据本发明的另一方面，所提供的可变齿比式齿杆包括在齿杆主体一侧的三个齿形部，所述三个齿形部具有不同的齿间距，其中所述三个齿形部连续地设置在一起，且至少有一个所述齿形部具有从齿形的一端算起的一预定厚度，并与所述齿杆主体是各别形成的，然后再耦合至所述齿杆主体。根据本发明的另一方面，所提供的可变齿比式齿杆包括在齿杆主体一侧的三个齿形部，所述三个齿形部具有不同的齿间距，其中所述三个齿形部连续地设置在一起，所述三个齿形部分别为设置在中间区域的一个可变齿形部，以及两个分别设置在所述可变齿形部两端的标准齿形部，且所述可变齿形部具有从齿形的一端算起的一预定厚度，并与所述齿杆主体是各别形成的，然后再耦合至所述齿杆主体。根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种车辆的转向设备，包括一个方向盘， 一个连接到所述方向盘的转向轴，以及一个将旋转力转换为直线运动的可变齿比式齿杆， 当改变操控方向盘的幅度时，所述旋转力从所述转向轴输入到所述可变齿比式齿杆，所述可变齿比式齿杆包括在齿杆主体一侧的两个或多个齿形部，所述两个或多个齿形部具有不同的齿间距，所述两个或多个齿形部连续地设置在一起，且至少有一个所述齿形部具有从齿形的一端算起的一预定厚度，并与所述齿杆主体是各别形成的，然后再耦合至所述齿杆主体。根据上面对本发明的描述，不需去制作个别的模具以对不同齿间距的齿形部加工，所述齿形部可透过各种加工方法制作，且透过单一工序得到精密的齿形是可能的，进而制作可变齿比式齿杆的工序数目以及制作成本可以降低。
本发明以上及其他目的、特征和优点将从以下结合附图的详细描述中显而易见，其中在附图中图1为现有车辆齿条-齿轮式转向设备的示意装配图； 图2为表明本发明优选实施方式中可变齿比式齿杆的部分删去的剖面侧视图； 图3为图2的可变齿比式齿杆在拆解状态的剖视图；以及图4为图2的可变齿比式齿杆在装配状态的剖视图。
具体实施例方式
在下文中，本发明的优选实施例将参考附图进行描述。在下面描述中，相同参考数字虽然出现在不同附图中，但它们用来表示相同的部件。另外，对于公知的功能和构造对本发明所揭露的主题可能产生不清楚，因此它们的详细说明将省略。在对本发明所述组件的叙述中，可能会用到“第一”、“第二”、“ A”、“ B”、“(a)” 以及“(b) ”等词。然而，这些词仅用于不同的组件之间相互区别，组件的实质，以及相互之间的关系和次序并不受此限制。当描述某一组件“装配”、“耦合”或者“连接”至另一组件时，应当被理解为此组件可以是直接地装配或者连接至另一组件，但在上述两个组件之间还仍然可以有其他组件“装配”、“耦合”或者“连接”至另一组件。图2为表明本发明优选实施方式中可变齿比式齿杆的部分删去的剖面侧视图，图 3为图2的可变齿比式齿杆在拆解状态的剖视图，图4为图2的可变齿比式齿杆在装配状态的剖视图。如上述附图所示，根据本发明优选实施方式中的一可变齿比式齿杆210包括在一齿杆主体220 —侧的两个或多个齿形部210a及210b，所述两个或多个齿形部210a及 210b具有不同的齿间距，其中所述齿形部210a及210b连续地设置在一起，且至少有一个所述齿形部210a及210b具有从齿形的一端算起的一预定厚度，并与所述齿杆主体220是各别形成的，然后再耦合至所述齿杆主体220。所述可变齿比式齿杆210具有让齿轮比对应小齿轮变化的齿形部，以便于减轻或去除驾驶员在停车或者是车辆掉头时所需大幅度的操控方向盘，或是减少驾驶员对于方向盘的操控力量，以减少在操控方向盘(参考图1标号100所指的部分)时，施加到连接转向轴 (参考图1标号105所指的部分)的小齿轮(参考图1标号120所指的部分)的扭矩。因此，所述具有创造性的可变齿比式齿杆210具有两个或多个齿形部210a及 210b，其中至少有一个所述齿形部与所述齿杆主体220是各自形成的，然后再耦合至所述齿杆主体220。也就是说，在齿杆主体220形成齿条时，至少有一个可变齿形部210b或者至少有一个标准齿形部210a是各自形成的并且具有一预定厚度。在一区域透过切割工序形成一安装面以提供给上述齿形部，使得所述各自形成的齿形部适于装设在该安装面，而且所述各自形成的齿形部(例如上述可变齿形部210b)可耦合到齿杆主体220。根据本发明之一实施例中，有提供了三个齿形部210a、210b、及210a分别为设置在中间区域的一个可变齿形部210b，以及两个分别设置在所述可变齿形部210b两端的标准齿形部210a，其中所述齿形部210a及210b是依可变齿形部210b的齿间距不同于所述两个标准齿形部210a的齿间距所形成。此外，虽然至少有一齿形部是与齿杆主体所各自形成的，并耦合至齿杆主体，但在本实施例中，为了方便描述，假设在上述齿形部210a及210b中，仅有可变齿形部210b是与齿杆主体所各自形成的，并耦合至齿杆主体。
每一可变齿形部210b及标准齿形部210a在一侧皆有若干个齿条齿，且其中所述若干个齿条齿是透过使用滚齿机或拉床或锻造方式形成，并且具有不同的齿间距，而且所述可变齿形部210b或标准齿形部210a耦合至齿杆主体。为了将各自形成的可变齿形部210b耦合至齿杆主体，优选地选用压力装配或焊接，或者是各种不同的耦合方式，例如选用粘接和融接方式，当选用的为焊接方式时，可沿着可变齿形部210b与齿杆主体220的接面做焊接。就压力装配而言，运用由所述齿形部210a及210b的尺寸以及相对在齿杆主体 220的安装面的之间的精密公差所决定的适当压力，使得齿形部210b耦合至齿杆主体。此外，就压力装配而言，所述各别形成的齿形部210b与所述齿杆主体220具有互相啮合在一起的互锁手段举例来说，所述互锁手段包括形成在所述可变齿形部与所述齿杆主体一侧的若干凸起物230，以及形成在所述可变齿形部210b与所述齿杆主体另一侧， 且对应所述凸起物形状的若干凹槽235，以致于所述若干凸起物分别啮合于所述若干凹槽。也就是说，如图3所示，所述各自形成的可变齿形部210b以及所述齿杆主体220 安装面的两侧分别具有凸起物230及凹槽235，而且可变齿形部210b可透过在该安装面滑动所述可变齿形部210b连接到所述齿杆主体220，使得所述若干凸起物230与所述若干凹槽235互相啮合在一起。如果至少有一齿形部210a及210b连接至齿杆主体220且与齿杆主体220各自地形成，每一所述齿形部210a及210b上的齿条齿则可能的以下述方式加工所述齿条齿可被同时形成，特别是得到的齿形可能是相较于锻造方式形成的齿形简单及精密。这里所述的可变齿形部210b的齿间距可大于所述两个标准齿形部210a的齿间距，在这种情况下将方向盘旋转到底，即当方向盘被向右或向左旋转到底，方向盘的旋转幅度将会减少，进而使转向的操控变的简单以及方便。像这样，依据制造相应的转向设备的目的，可变齿形部210b和标准齿形部210a — 侧所形成的齿间距有可能大于另一侧的齿间距。在可变齿形部210b和标准齿形部210a中，它们之间的一个或两个或全部都可以分别地形成，然后再加以连接到齿杆。不像上面的描述，可变齿形部210b和标准齿形部210a也可能依它们之中每一个都具有逐渐改变的齿间距的方式形成。也就是说，可变齿形部210b的齿间距有可能形成为从所述可变齿形部210b的中间部分随着接近它的两端减少。相反的，可变齿形部210b的齿间距有可能形成为从所述可变齿形部210b的中间部分随着接近它的两端增加。如果可变齿形部210b的齿间距为从它的中间部分随着接近它的两端增加，每一个标准齿形部210a可能依下列方式形成每一个标准齿形部210a具有的齿间距从标准齿形部210a远离可变齿形部210b的一端随着接近紧靠可变齿形部210b的另一端逐渐减少， 并且齿间距减少的速率与可变齿形部210b相同。相反的，如果可变齿形部210b的齿间距为从它的中间部分随着接近它的两端减少，每一个标准齿形部210a可能依下列方式形成每一个标准齿形部210a具有的齿间距从标准齿形部210a紧靠可变齿形部210b的一端随着接近它的另一端逐渐减少，并且齿间距减少的速率与可变齿形部2 IOb相同。
如上所述，如果齿间距从可变齿形部210b的中间部分随着接近它的两端减少或增加，当直行的车辆欲转弯时，方向盘的旋转幅度将增加或减少，且同时操控方向盘的力道将减少或增加。根据本发明的另一方面，本发明另提供一个具有上述的可变齿比式齿杆210的转向设备，请再参考图1。所述车辆的转向设备具有一个连接到该方向盘100的转向轴105，以及一个将旋转力转换为直线运动的可变齿比式齿杆。当改变操控方向盘的幅度时，所述旋转力从所述转向轴输入到所述齿杆。所述可变齿比式齿杆包括在齿杆主体220 —侧的两个或多个齿形部210a及210b，所述两个或多个齿形部具有不同的齿间距，所述两个或多个齿形部连续地设置在一起，且至少有一个所述齿形部210a及210b具有从齿形的一端算起的一预定厚度，并与所述齿杆主体是各别地形成的，然后再耦合至所述齿杆主体220。由于所述可变齿比式齿杆与上述优选实施例的可变齿比式齿杆相同，因此它的详细说明将予以省略。根据上面对本发明的描述，不需去制作个别的模具以对不同齿间距的齿形部加工，所述齿形部可透过各种加工方法制作，透过单一工序得到精密的齿形是可能的，进而制作可变齿比式齿杆的工序数目以及制作成本可以降低。即使是上述本发明实施例的所有组件耦合为一个单一单元，或者耦合成为一单一单元操作，本发明不一定限于这样一个实施例。也就是说，在上述的组件中，一个或多个组件可以选择地耦合成为一个或多个单元操作。此外，在本文中，采用“包括”、“由……构成”以及“具有”等他类似的词，则意谓含了后文列出的项目以及和它们等价的其他项目。除非本文在其他位置有特殊的定义，所有的术语，包括科学和技术术语，都应当理解为本领域内技术人员所公知的意义。就像字典中的解释一样，除非本文在其他位置有明确的定义，所有通常采用的术语都应当被解释为该技术环境下的含义，而不应当被解释为主观的或者字面的含意。本发明前文所述的优选实施方式是用以举例说明并描述本发明的目的。不应当将本发明限制在所揭露的内容之内，还有可能通过来自上述记载内容中的启示和对本发明的实践来获得对本发明的调整或改变。因此，本发明所给出的具体实施方式
并不是限制，而是解释本发明的技术精神，本发明的保护范围并不受制于具体实施方式
。本发明的保护范围应当由权利要求确定，对本发明的等同替换也应当视为不超出本发明的保护范围。
权利要求
1.一种可变齿比式齿杆，其特征在于，包括在齿杆主体一侧的两个或多个齿形部，所述两个或多个齿形部具有不同的齿间距，所述两个或多个齿形部连续地设置在一起，且至少有一个所述齿形部具有从齿形的一端算起的一预定厚度，并与所述齿杆主体是各别形成的，然后再耦合至所述齿杆主体。
2.根据权利要求1所述的齿杆，其特征在于，所述各别形成的齿形部与所述齿杆主体具有互相啮合在一起的互锁手段。
3.根据权利要求2所述的齿杆，其特征在于，所述互锁手段包括形成在所述各别形成的齿形部与所述齿杆主体一侧的一个或多个凸起物，以及形成在所述各别形成的齿形部与所述齿杆主体另一侧的一个或多个凹槽。
4.根据权利要求3所述的齿杆，其特征在于，有提供了三个齿形部，分别为设置在中间区域的一个可变齿形部，以及两个分别设置在所述可变齿形部两端的标准齿形部，其中所述可变齿形部的齿间距不同于所述两个标准齿形部的齿间距。
5.根据权利要求4所述的齿杆，其特征在于，所述可变齿形部的齿间距大于所述两个标准齿形部的齿间距。
6.根据权利要求4所述的齿杆，其特征在于，所述两个标准齿形部的齿间距大于所述可变齿形部的齿间距。
7.根据权利要求4所述的齿杆，其特征在于，所述可变齿形部形成具有从所述可变齿形部的中间部分随着接近所述可变齿形部的两端减少的齿间距。
8.根据权利要求7所述的齿杆，其特征在于，所述每一个标准齿形部形成具有从所述标准齿形部紧靠所述可变齿形部的一端随着接近远离所述可变齿形部的另一端减少的齿间距，并且减少的速率与可变齿形部的齿间距相同。
9.根据权利要求4所述的齿杆，其特征在于，所述可变齿形部形成具有从所述可变齿形部的中间部分随着接近所述可变齿形部的两端增加的齿间距。
10.根据权利要求9所述的齿杆，其特征在于，所述每一个标准齿形部形成具有从所述标准齿形部紧靠所述可变齿形部的一端随着接近远离所述可变齿形部的另一端逐渐增加的齿间距，并且增加的速率与可变齿形部的齿间距相同。
11.一种可变齿比式齿杆，其特征在于，包括在齿杆主体一侧的三个齿形部，所述三个齿形部具有不同的齿间距，所述三个齿形部连续地设置在一起，所述三个齿形部分别为设置在中间区域的一个可变齿形部，以及两个分别设置在所述可变齿形部两端的标准齿形部，所述可变齿形部具有从齿形的一端算起的一预定厚度，并与所述齿杆主体是各别形成的，然后再耦合至所述齿杆主体。
12.根据权利要求11所述的齿杆，其特征在于，所述可变齿形部与所述齿杆主体具有互相啮合在一起的互锁手段，所述互锁手段包括形成在所述可变齿形部与所述齿杆主体一侧的一个或多个凸起物，以及形成在所述可变齿形部与所述齿杆主体另一侧的一个或多个凹槽。
13.—种车辆的转向设备，包括一个方向盘，一个连接到所述方向盘的转向轴，以及一个将旋转力转换为直线运动的可变齿比式齿杆，当改变操控方向盘的幅度时，所述旋转力从所述转向轴输入到所述可变齿比式齿杆，其特征在于，所述可变齿比式齿杆包括在齿杆主体一侧的两个或多个齿形部，所述两个或多个齿形部具有不同的齿间距，所述两个或多个齿形部连续地设置在一起，且至少有一个所述齿形部具有从齿形的一端算起的一预定厚度，并与所述齿杆主体是各别形成的，然后再耦合至所述齿杆主体。
全文摘要
本发明公开一种可变齿比式齿杆以及具有其的转向设备。根据本发明，不需去制作个别的模具以对不同齿间距的齿形部加工，所述齿形部可透过各种加工方法制作，并且透过单一工序得到精密的齿形是可能的，进而制作可变齿比式齿杆的工序数目以及制作成本可以降低。
文档编号B62D3/12GK102161347SQ20111004244
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月22日 优先权日2010年2月22日
发明者朴琦帝, 梁光镐 申请人:万都株式会社