本申请要求于2017年3月8日提交的申请号为10-2017-0029249的韩国专利申请的优先权，该申请通过引用并入本文，视为在此完全阐述。
本实施例涉及一种用于车辆的转向设备的齿杆支撑装置。更具体地，本实施例涉及一种用于车辆的齿条小齿轮转向设备的齿杆支撑装置，其能够：补偿因支撑轭的磨损所引起的间隙增加；防止从路面反向输入的冲击产生噪声；在转动方向盘时为驾驶员提供舒适的转向感；以及即使在车辆行驶而从路面产生冲击载荷时，使用相同的支撑力支撑齿杆，从而保持转向稳定性。
背景技术：
通常，车辆转向设备旨在根据驾驶员的意图改变车辆的行驶方向，并且是用于通过改变车辆前轮的转向中心来帮助驾驶员在期望的方向上驾驶车辆的辅助设备。
车辆转向设备包括小齿轮和齿条齿轮(rackgear)以及齿杆支撑装置，其中小齿轮和齿条齿轮设置在转向轴和齿杆上，用于通过设置在驾驶员座椅中的方向盘的操作通过转向轴和齿杆使车轮转动，齿杆支撑装置用于支撑小齿轮和齿条齿轮的接合。
齿杆支撑装置被配置成包括支撑轭、弹簧和轭插塞，其用于朝向小齿轮支撑齿杆。
然而，常规的齿杆支撑装置存在以下问题：由于支撑轭和齿杆的磨损使得间隙增加，因而齿条不能得到适当地支撑，并且由于间隙增加，在支撑轭和轭插塞之间产生了撞击噪声。
另外，在车辆行驶而从路面产生冲击载荷时，用于齿杆的支撑轭的支撑力出现不均衡，从而转向稳定性劣化。
技术实现要素：
已经在上述背景技术中实施本实施例，并且本实施例的方面在于提供一种齿杆支撑装置，其能够补偿由于车辆转向设备中支撑轭的磨损而引起的间隙的增加，并且防止从路面反向输入的冲击产生的噪声，从而在转动方向盘时为驾驶员提供舒适的转向感。
本实施例的另一方面在于提供一种齿杆支撑装置，其即使在车辆行驶而从路面产生冲击载荷时，也能够使用相同的支撑力支撑齿杆，从而保持转向稳定性。
此外，本公开的方面不限于此，本领域技术人员可从下面的描述中清楚地了解本公开的其它未提及的方面。
鉴于以上方面，本实施例提供了一种车辆转向设备的齿杆支撑装置，其可包括：支撑轭，被配置成插入到齿轮箱的缸体中，并被配置成具有形成在其前表面上以支撑位于横向方向上的齿杆的支撑凹部以及形成在其后表面上以在其中容纳弹性构件的轭空腔(hollow)；轭插塞，被配置成具有形成在其前表面上以容纳用于朝向齿杆支撑支撑轭的弹性构件的插塞空腔，并且被配置成连接到齿轮箱的缸体；以及阻尼构件，被配置成从支撑轭的后表面突出，以便当冲击载荷通过齿杆从路面反向传递时，被轭插塞的前表面支撑。
根据具有上述结构和形状的本实施例，可以补偿因支撑轭的磨损所引起的间隙的增加，并且防止由从路面反向输入的冲击产生的噪声，从而在转动方向盘时为驾驶员提供舒适的转向感。
另外，即使在车辆行驶而从路面产生冲击载荷时，也可以使用相同的支撑力支撑齿杆，从而保持转向稳定性。
附图说明
结合附图，从下面的详细描述中将更清楚地理解本公开上述的和其他的方面、特征和优点，其中：
图1是根据本实施例的车辆转向设备的示意性配置图；
图2是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的分解透视图；
图3是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的截面视图；
图4是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的前视图；
图5是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的侧视图；
图6是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的分解透视图；
图7是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的侧视图；并且
图8和图9是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的前视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述实施例。在每个附图中对元件添加附图标记，尽管在不同的附图中示出，但是如果可能，相同的元件将使用相同的附图标记表示。此外，在本公开的以下描述中，当可能使本公开的主题模糊不清时，将省略对并入本文的已知功能和配置的详细描述。
此外，当描述本公开的部件时，可使用诸如第一、第二、a、b、(a)、(b)等的术语。这些术语仅用于区分一个结构元件和其他结构元件，并且相应结构元件的性质、顺序、序列等不受术语限制。应当注意的是，当在说明书中描述一个部件“连接”、“联接”或“结合”到另一个部件时，尽管第一部件可直接连接、联接或结合到第二部件，但是第三部件可在第一部件和第二部件之间“连接”、“联接”和“结合”。
图1是根据本实施例的车辆转向设备的示意性配置图，图2是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的分解透视图。图3是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的截面视图，图4是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的前视图。图5是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的侧视图，图6是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的分解透视图。图7是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的侧视图，图8和图9是示出根据本实施例的齿杆支撑装置的一部分的前视图。
参照图1，齿条小齿轮型车辆转向设备被配置成包括：方向盘100，设置在驾驶员座椅处；转向轴105，连接到方向盘；转向柱103，用于将转向轴固定到车体；齿轮箱130，包括齿条齿轮110和小齿轮120，用于将从转向轴105输入的旋转力转换成直线运动；齿杆140，在其两端具有内部球形接头135；以及拉杆150，与内部球形接头135的球部一体成型。
拉杆150连接到外部球形接头155，并且将力传递到转向节159，从而使轮胎158转向。
齿杆140与小齿轮120接合以将旋转运动转换成直线运动。在齿杆140的后部设置有用于朝向小齿轮120支撑齿杆140的装置，以便确保齿杆140和小齿轮120的接合。
用于支撑齿杆140的装置被配置成包括支撑轭310、弹性构件325和轭插塞320。支撑轭310位于齿杆140的后表面(即，与其上形成有齿条齿轮110的表面相对的表面)上，并且插入到齿轮箱130的缸体250中，从而在垂直于齿杆140的方向(即，在向前和向后的方向)上运动。
支撑轭310具有圆柱形形状以便在缸体250中向前和向后滑动，并且在与齿杆140接触的前部形成有半圆形凹部，以与齿杆140的后表面接触。
另外，弹性构件325可设置在支撑轭310的后部以恒定的压力推动支撑轭310，使得齿杆140和小齿轮120彼此接触并有效地传递力，从而补偿齿杆140与小齿轮120之间产生的间隙。
容纳在轭空腔315中的弹性构件325用于施加压力，使得支撑轭310与齿杆140紧密接触。通常，螺旋弹簧可用作弹性构件，并且轭插塞320位于弹性构件325的后表面上以支撑弹性构件。
轭插塞320支撑弹性构件325以向支撑轭310施加压力。轭插塞320通常形成有螺纹，以与形成在齿轮箱130和锁紧螺母240上的螺纹接合。
根据本实施例的车辆转向设备的齿杆支撑装置，包括：支撑轭310，被配置成插入到齿轮箱130的缸体250中，并被配置成具有形成在其前表面上以支撑位于其横向方向上的齿杆140的支撑凹部311，以及形成在其后表面上用以容纳弹性构件325的轭空腔315；轭插塞320，被配置成具有形成在其前表面上以容纳用于朝向齿杆140支撑支撑轭310的弹性构件325的插塞空腔(未用附图标记表示)，并且被配置成连接到齿轮箱130的缸体250；以及阻尼构件330，被配置成从支撑轭310的后表面突出，以便当冲击载荷通过齿杆140从路面反向传递时，通过轭插塞320的前表面支撑。
在车辆转向设备的操作中，当驾驶员转动方向盘时(参见图1中的100)，连接到方向盘的转向轴(参见图1中的105)旋转，然后连接到转向轴下端的小齿轮120驱动齿杆140。
在本实施例的详细描述中，为便于解释，除非另有说明，否则朝向支撑轭310前方的齿杆140的方向将被称为“向前的方向”，并且其相反方向将被称为“向后的方向”。
齿杆140与小齿轮120接合以将转向轴的旋转运动转换成直线运动，并且用于朝向小齿轮120支撑齿杆140的齿杆支撑装置设置在齿杆140的后表面上以确保齿杆140和小齿轮120的接合。
本实施例中的齿杆支撑装置通常包括支撑轭310、阻尼构件330、弹性构件325、轭插塞320等。轭支撑构件通过支撑支撑轭310的后部的弹性构件325来朝向齿杆140支撑支撑轭310。
参照图2至图5，被插入齿轮箱130的缸体250中、具有联接到其外周表面的弹性环313的支撑轭310具有形成在其前表面上用以支撑在横向方向上设置的齿杆140的支撑凹部311。支撑凹部311形成为弧形，使得位于与沿其设置齿杆140的方向(x)垂直的方向(y)上的其上部和下部突出，从而当齿杆140在横向方向上往复运动时支撑齿杆140的后表面。
支撑轭310具有形成在其后表面上以容纳弹性构件325的轭空腔315，从而使用弹性构件325的弹力来支撑齿杆140。
联接到齿轮箱130的缸体250的轭插塞320具有形成在其前表面上以容纳弹性构件325的插塞空腔，从而使用弹性构件325的弹力来朝向齿杆140支撑支撑轭310。轭插塞320使用工具凹部321通过锁紧螺母240固定到齿轮箱130的壳体。
当冲击载荷通过齿杆140从路面反向传递时，从支撑轭310的后表面突出的阻尼构件330被轭插塞320的前表面支撑，从而吸收冲击载荷以执行阻尼功能。
阻尼构件330可设置在支撑轭310的后表面上、与沿其设置齿杆140的方向(x)垂直的方向(y)上的上部和下部处，并且可连接到支撑轭310中形成的座槽317或与支撑轭310中形成的座槽317一体地形成。
阻尼构件330在周向方向上设置在支撑轭310的轭空腔和支撑轭310的外周表面之间，并且位于支撑轭310的后表面上、与沿其设置齿杆140的方向(x)垂直的方向(y)上的对称的上部和下部，使得用于支撑从齿杆140反向输入的冲击载荷的支撑力可在垂直方向上均匀分布。
另外，如图4所示，阻尼构件330可被设置成使得阻尼构件330的两个端部332基于支撑轭310的后表面的中心与沿其设置齿杆140的方向(x)形成30至50度的角度(a)，使得在支撑从齿杆140反向输入的冲击载荷时，支撑力在垂直方向上的特定区域变得更高，从而防止齿杆140与小齿轮120之间的摩擦增加。
也就是说，从路面反向输入的冲击载荷由于路面不平坦而在垂直方向上产生，并且经由拉杆150传递到齿杆140，其中载荷被传递到支撑齿杆140的支撑轭310的、位于与沿其设置齿杆140的方向(x)垂直的方向(y)上的上部和下部。
因此，如果垂直方向上的支撑力与横向方向上的支撑力相同，则阻尼构件330的支撑力在所有方向上将过高，因此齿杆140和小齿轮120之间的摩擦力将增加，从而因为需要更大的转向力使驾驶员的转向感劣化并且在严重的情况下导致齿轮破损。
因此，阻尼构件330通常被保持成受到按压以产生较小的支撑力，并且当冲击载荷传递到其上端或下端时，根据此，在上端或下端处对阻尼构件330的按压量增加，从而在垂直方向上提供较大的支撑力。
当阻尼构件330的两个端部332被定位成基于支撑轭310的后表面的中心与沿其设置齿杆140的方向(x)形成小于30度的角度时，因为如上所述的横向支撑力变的更大，所以齿杆140与小齿轮120之间的摩擦力增大，从而因为需要更大的转向力使驾驶员的转向感劣化并且在严重的情况下导致齿轮破损。
当阻尼构件330的两个端部332被定位成基于支撑轭310的后表面的中心与沿其设置齿杆140的方向(x)形成大于50度的角度时，垂直方向支撑力由于在支撑轭310的上端和下端处支撑阻尼构件330的区域的减小而减小，因而振动不能被适当地吸收，并且可能产生冲击噪声。
因此，为了保持阻尼构件330在垂直方向和横向方向上的最佳支撑力，阻尼构件330的两个端部332被定位成基于支撑轭310的后表面的中心与沿其设置齿杆140的方向(x)形成30度至50度的角度。
另外，为了保持阻尼构件330在垂直方向和横向方向上的最佳支撑力，从支撑轭310的后表面突出的量可随着其从阻尼构件330的中心部331到其两个端部332而减小。
在这种情况下，阻尼构件330在垂直方向上的支撑力变大，并且在保持阻尼构件330用于吸收冲击载荷的区域的同时，支撑力随着到其两端而逐渐减小，从而保持垂直方向和横向方向上的最佳支撑力，而没有过度的横向支撑力。
阻尼构件330由弹性材料形成，并且被组装在支撑轭310的后表面和轭插塞320的前表面之间，同时在其间被弹性地挤压和变形。
因为阻尼构件330需要由具有预定的翘曲性、弹性和刚性并且能够吸收振动和噪声的材料形成，所以其可由诸如以下的具有上述特性的弹性材料形成：天然橡胶(nr)、丁腈橡胶(nbr)、氯丁橡胶(cr)、乙烯丙烯三元共聚物(epdm)、氟橡胶(fpm)、丁苯橡胶(sbr)、氯磺化聚乙烯(csm)、聚氨酯、硅酮等。
阻尼构件300被配置成通过采用以下配置来使阻尼构件的支撑力因温度而引起的变化最小化：其中设置在支撑轭310的后表面上的上部处的阻尼构件330a由与设置在支撑轭310的后表面上的下部处的阻尼构件330b的材料不同的材料形成。
此处，设置在支撑轭310的后表面上的上部处的阻尼构件330a和设置在支撑轭的后表面上的下部处的阻尼构件330b中的一个可由天然橡胶(nr)形成，并且另一个可由丁腈橡胶(nbr)形成。
如图6至图9所示，阻尼构件330可形成为环形，并且可在支撑轭310的后表面上的两侧上、沿其设置齿杆140的方向(x)上形成切口槽319，以允许阻尼构件330的垂直方向支撑力增大并且其横向方向支撑力减小。
也就是说，当冲击载荷从路面反向输入并且阻尼构件330被轭插塞320的前表面支撑并挤压时，阻尼构件330膨胀到在其两侧的横向方向上形成的切口槽319的空的空间中，使得阻尼构件330的横向方向支撑力变得小于其垂直方向支撑力。
另外，切口槽319可设置在沿其设置齿杆140的横向方向(x)的对称位置处，使得阻尼构件330可通过横向方向支撑力的方法而均匀地支撑支撑轭310。
切口槽319的每一个的两个端部可设置在与支撑轭310的后表面的中心部分在与沿其设置齿杆140的方向(x)垂直的方向(y)上隔开相同距离(l)的位置处，从而通过均匀的垂直方向支撑力来支撑支撑轭310。
如图7所示，切口槽319被形成为在切口槽319的底面与阻尼构件330的底面之间形成间隙(d)，使得当冲击载荷从路面传递时切口槽319与阻尼构件330之间的间隙补偿由轭插塞320对阻尼构件330的挤压量，从而防止阻尼构件330的横向方向支撑力过高。
阻尼构件330由弹性材料制成，并且被组装在支撑轭310的后表面和轭插塞320的前表面之间，同时在其间被弹性地挤压和变形。
因为阻尼构件330需要由具有预定的翘曲性、弹性和刚性并且能够吸收振动和噪声的材料形成，所以其可由诸如以下的具有上述特性的弹性材料形成：天然橡胶(nr)、丁腈橡胶(nbr)、氯丁橡胶(cr)、乙烯丙烯三元共聚物(epdm)、氟橡胶(fpm)、丁苯橡胶(sbr)、氯磺化聚乙烯(csm)、聚氨酯、硅酮等。
如图8所示，具有环形的阻尼构件300可被配置成使得在周向方向上分割开的各个部分330c和330d由彼此不同的弹性材料形成，从而使阻尼构件的支撑力因温度的变化而引起的变化最小化。
此处，阻尼构件330的周向分割部分330c和330d中的一个可由天然橡胶(nr)制成，并且其另一个可由丁腈橡胶(nbr)制成。
如图9所示，对于阻尼构件300，在径向上分割的具有环形的各个部分330c和330d可由彼此不同的弹性材料形成，从而使因温度的变化而引起的阻尼构件的支撑力的变化最小化。
此处，阻尼构件330的径向分割部分330c和330d中的一个可由天然橡胶(nr)制成，并且其另一个可由丁腈橡胶(nbr)制成。
齿杆支撑装置与转向轴105、连接到转向轴105的小齿轮120、容纳齿杆140的齿轮箱130等一起构成车辆转向设备，其中齿杆140具有形成在其中以与小齿轮120接合的齿条齿轮110。
根据具有上述结构和形状的本实施例，可以补偿因支撑轭的磨损所引起的间隙的增加，并且防止由从路面反向输入的冲击产生的噪声，从而在转动方向盘时为驾驶员提供舒适的转向感。
另外，即使在车辆行驶而从路面产生冲击载荷时，也可以使用相同的支撑力支撑齿杆，从而保持转向稳定性。
尽管构成本公开的实施例的所有元件在上面被描述为组合成单个单元或进行组合以作为单个单元来操作，但是本公开不一定限于这种实施例。也就是说，在不脱离本公开的范围的情况下，可选择性地结合和操作所有结构元件的至少两个元件。
另外，由于诸如“包括”、“包含”和“具有”的术语指除非另有相反说明，否则可存在一个或多个相应的部件，应当理解的是，可包括一个或多个其它部件。除非另有相反说明，否则所有技术、科学或其他方面的术语均符合本领域技术人员理解的含义。除非本公开明确定义，否则词典中的常见术语应该在相关技术著作的背景下进行解释，而不是过于理想或不切实际。
以上实施例仅为了说明本公开的技术思想的目的而进行描述，并且本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以进行各种修改和改变。因此，本公开中公开的实施例旨在说明本公开的技术理念的范围，本公开的范围不受实施例的限制。本公开的范围应在所附权利要求的基础上以包括在等同于权利要求的范围内的所有技术理念属于本公开的方式进行解释。