转向器及其间隙调整机构、车辆的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种转向器及其间隙调整机构、车辆。所述转向器包括转向输入轴和与其啮合的齿条，所述间隙调整装置包括：调整块；弹簧，所述弹簧将调整块压紧在齿条上；传动轮，所述传动轮设在弹簧的远离调整块的一端；传感器，所述传感器设在传动轮和弹簧之间用于检测转向输入轴和齿条之间的压紧力；驱动组件，所述驱动组件与传动轮配合以驱动所述传动轮的移动；以及控制器，所述控制器接收传感器的检测信息并控制驱动组件驱动传动轮。根据本发明的间隙调整机构，转向输入轴与齿条之间的啮合间隙通过传感器检测压紧力而进行精确控制，从而避免了由于啮合间隙增大而导致的异响和零件损坏，由此保证了转向器的转向性能、可靠性及耐久性能。
【专利说明】转向器及其间隙调整机构、车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆制造领域，尤其是涉及一种用于转向器的间隙调整装置、具有所述间隙调整装置的转向器、以及具有所述转向器的车辆。
【背景技术】
[0002]在车辆中，转向器在转向系统中起到传递扭矩的作用，通过齿轮齿条的配合，将驾驶员的输入力转化为实现车辆转向功能的轴向力。
[0003]现有的转向器中，通过齿轮齿条的啮合实现力的传递，经过长时间的工作，齿轮齿条啮合部位产生较大的磨损，导致产生异响，影响驾驶感觉，并且随着啮合间隙的不断增大，会传递路面较大的冲击致使零件本身损坏，导致转向功能丧失，影响行车安全。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可以调节齿轮齿条之间啮合间隙的间隙调整机构。
[0005]本发明的另一个目的在于提出一种具有所述间隙调整装置的转向器。
[0006]本发明的再一个目的在于提出一种具有所述转向器的车辆。
[0007]根据本发明第一方面实施例的一种用于转向器的间隙调整装置，所述转向器包括转向输入轴和与其啮合的齿条，所述间隙调整装置包括:调整块；弹簧，所述弹簧将所述调整块压紧在所述齿条上以压紧所述转向输入轴和所述齿条之间的啮合；传动轮，所述传动轮设在所述弹簧的远离所述调整块的一端；传感器，所述传感器设在所述传动轮和所述弹簧之间用于检测所述转向输入轴和所述齿条之间的压紧力；驱动组件，所述驱动组件与所述传动轮配合以驱动所述传动轮的移动；以及控制器，所述控制器接收所述传感器的检测信息并控制所述驱动组件驱动所述传动轮。
[0008]根据本发明实施例的间隙调整机构，用于转向器中时，转向输入轴与齿条之间的啮合间隙可以通过传感器检测压紧力而进行精确控制，从而避免了由于啮合间隙增大而导致的异响，进而避免了因间隙增大而导致的零件损坏，由此保证了转向器的转向性能，同时提高了可靠性及耐久性能。
[0009]根据本发明的一个实施例，电机，所述电机具有输出轴；驱动轴，所述驱动轴与所述传动轮相连，所述驱动轴由所述电机驱动转动，所述电机的输出轴与所述驱动轴平行设置；以及同步皮带，所述同步皮带将所述电机的输出轴的旋转运动传动至所述驱动轴以驱动所述驱动轴转动。由此，控制器收到传感器发出的信号时，驱动电机启动，电机驱动驱动轴转动，从而推动传动轮沿其轴向朝向齿条移动，进而压紧了齿条和转向输入轴之间的啮合。另外，传递效率高，且工作噪音小。
[0010]可选地，所述驱动轴的直径大于所述电机的输出轴的直径，所述驱动轴的外周面具有细齿，其中所述皮带套设在所述细齿上，由此可以保证力矩传递的平顺柔和，同时可以有效地降低皮带和驱动轴的尺寸。且所述驱动轴的端部具有用于对皮带进行限位的定位凸台，由此可以防止在工作过程中皮带脱出。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述驱动轴与所述传动轮螺纹连接，进而实现了将驱动轴的转动变为传动轮的轴向移动。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述调整块的与所述齿条配合的一端端面形成为适于与所述齿条外周面配合的凹形形状，且所述凹形形状内壁形成为矩形凹面。由此使得接触面积增大，保证了力的传递。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述调整块上具有定位柱，且所述传动轮上具有定位轴，其中所述弹簧的两端分别套设在所述定位柱和所述定位轴上。进一步地，所述传动轮上具有朝向所述弹簧伸出的环形凸台，所述弹簧的相应端套设在所述定位轴上后被容纳在所述环形凸台内。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述调整块的外周面上套设有两条环形减震环。由此可以防止调整块与设在齿条外部的壳体的撞击异响。
[0015]根据本发明第二方面实施例的一种转向器，包括:转向输入轴；齿条，所述齿条沿水平延伸且与所述转向输入轴的下端啮合；根据本发明第一方面实施例所述的用于转向器的间隙调整装置，所述间隙调整装置中的调整块由弹簧止抵在所述齿条上；壳体，所述壳体设在所述齿条外部，所述壳体上具有中空的延伸部，所述调整块从所述延伸部伸入所述壳体内且与所述齿条止抵。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述传动轮与所述延伸部通过花键配合。当驱动轴由电机驱动旋转时，由于传动轮与延伸部花键配合，可以保证传动轮沿其轴向顺畅移动，并且不会产生转动，从而使得力矩传递稳定。
[0017]根据本发明实施例的转向器，通过采用上述间隙调整机构，使得齿条和转向输入轴之间的间隙可以通过电机提供扭矩而自动调整，控制精确且噪声低。
[0018]根据本发明第三方面实施例的一种车辆，包括根据本发明第二方面实施例所述的转向器。
[0019]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1是根据本发明实施例的具有间隙调整机构的转向器的示意图；
[0022]图2是图1中所示的转向器的爆炸图；
[0023]图3是根据本发明实施例的间隙调整机构与齿条的配合示意图，其中省略了壳体；
[0024]图4是图1中所示的转向器中驱动轴和皮带的爆炸示意图；
[0025]图5是图1中所示的转向器中的调整块的示意图；
[0026]图6是图1中所示的转向器中的传动轮的示意图；
[0027]图7是图1中所示的转向器中的调整块的另一个角度的示意图。
[0028]附图标记:[0029]间隙调整装置100 ；
[0030]调整块I ;凹形形状11 ;定位柱12 ;调整环13 ；
[0031]弹簧2 ;传动轮3 ;定位轴31 ;环形凸台32 ;传感器4 ；
[0032]驱动组件5 ；电机51 ；电机的输出轴511 ；
[0033]驱动轴52 ;细齿521 ;定位凸台522 ;同步皮带53 ;驱动壳体54 ；
[0034]转向输入轴200 ;齿条300 ;壳体400 ;延伸部410 ；
【具体实施方式】
[0035]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0036]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0037]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0038]下面参考图1-图3描述根据本发明第一方面实施例的一种用于转向器的间隙调整装置100，转向器包括转向输入轴200和与其啮合的齿条300，该间隙调整装置100用于调整转向输入轴200和齿条300之间的啮合间隙以保持最佳状态的啮合间隙。
[0039]根据本发明实施例的间隙调整装置100，包括:调整块1、弹簧2、传动轮3、传感器
4、驱动组件5以及控制器(图未示出)。
[0040]如图2和图3所示，弹簧2将调整块I压紧在齿条300上以压紧转向输入轴200和齿条300之间的哨合,传动轮3设在弹簧2的远离调整块I的一端，传感器4设在传动轮3和弹簧2之间用于检测转向输入轴200和齿条300之间的压紧力，例如传感器4为力矩传感器，当然，传感器4也可以为其他类型的传感器且可以通过计算间接得到转向输入轴200和齿条300之间的压紧力。驱动组件5与传动轮3配合以驱动传动轮3的移动。控制器接收传感器4的检测信息并控制驱动组件5驱动传动轮，例如控制器为ECU。
[0041]在最初设置时，调整块I以预设压力压紧在齿条300上。在转向输入轴200和齿条300长时间工作时，会产生磨损，从而导致转向输入轴200和齿条300之间的啮合间隙增大，此时传感器4承受的压力变小，即检测到的转向输入轴200和齿条300之间的压紧力变小，传感器4的电阻值发生变化，且将改变的信号发给控制器。然后控制器控制驱动组件5，驱动组件5驱动传动轮3朝向齿条I的一侧挤压，减小转向输入轴200和齿条300之间的啮合间隙，直到传感器4检测到的压紧力等于上述预设压力时，驱动组件5停止工作。
[0042]由此，根据本发明实施例的间隙调整机构，用于转向器中时，转向输入轴200与齿条300之间的啮合间隙可以通过传感器4检测压紧力而进行精确控制，从而避免了由于啮合间隙增大而导致的异响，进而避免了因间隙增大而导致的零件损坏，由此保证了转向器的转向性能，同时提高了可靠性及耐久性能。
[0043]根据本发明的一些具体实施例，驱动组件5包括:电机51和驱动轴52，驱动轴52与传动轮3相连,驱动轴52由电机51驱动转动。由此，控制器收到传感器4发出的信号时，驱动电机51启动，电机51驱动驱动轴52转动，从而推动传动轮3沿其轴向朝向齿条300移动，进而压紧了齿条300和转向输入轴200之间的啮合。优选地，驱动轴52与传动轮3螺纹配合，进而实现了将驱动轴52的转动变为传动轮3的轴向移动。
[0044]在本发明进一步优选的实施例中，如图2和图3所示，电机51的输出轴511与驱动轴52平行设置，且驱动组件5还包括同步皮带53，同步皮带53将电机51的输出轴511的旋转运动传动至驱动轴52以驱动驱动轴52转动。由此，传递效率高，且工作噪音小。可选地，驱动轴52的直径大于电机51的输出轴511的直径,如图2所不。如图4所不,驱动轴52的外周面具有紧密型的细齿521，其中皮带53套设在细齿521上，由此可以保证力矩传递的平顺柔和，同时可以有效地降低皮带52和驱动轴52的尺寸。驱动轴52的端部具有用于对皮带进行限位的定位凸台522，由此可以防止在工作过程中皮带脱出。
[0045]可选地，驱动组件5还包括驱动壳体54，驱动壳体54设在电机51的输出轴511、同步皮带53和驱动轴52外部，由此可以防止灰尘等杂质进入输出轴511、同步皮带53和驱动轴52之间的配合中，进而保证了传动效率、避免了噪音。
[0046]如图2和图3所示，调整块I的与齿条300配合的一端(即图3中的右端)端面形成为适于与齿条300外周面配合的凹形形状11，且该凹形形状11内壁形成为矩形凹面，如图5所示。由此使得接触面积增大，保证了力的传递。
[0047]如图5和图6所示，根据本发明的一些实施例，调整块I上具有定位柱12，且传动轮3上具有定位轴31，其中弹簧2的两端分别套设在定位柱12和定位轴31上，以实现对弹簧的限位。可选地，传动轮3上具有朝向弹簧2伸出的环形凸台32，弹簧2的相应端套设在定位轴31上后被容纳在环形凸台32内，如图6所示。
[0048]另外，优选地，调整块I的外周面上套设有两条环形减震环13，如图7所示，由此可以防止调整块I与设在齿条300外部的壳体400的撞击异响。
[0049]如图1所示，根据本发明第二方面实施例的一种转向器，包括:转向输入轴200、齿条300、壳体400、以及根据本发明第一方面实施例的用于转向器的间隙调整装置100。
[0050]具体而言，齿条300沿水平延伸且与转向输入轴200的下端啮合，间隙调整装置100中的调整块I由弹簧2止抵在齿条300上，壳体400设在齿条300外部，壳体400上具有中空的延伸部410，调整块I从延伸部410伸入壳体400内且与齿条300止抵，如图1和图2所示。
[0051]优选地，传动轮3与延伸部410通过花键配合，也就是说，当驱动轴52由电机51驱动旋转时，由于传动轮3与延伸部410花键配合，可以保证传动轮3沿其轴向顺畅移动，并且不会产生转动，从而使得力矩传递稳定。
[0052]根据本发明实施例的转向器，通过采用上述间隙调整机构，使得齿条和转向输入轴之间的间隙可以通过电机51提供扭矩而自动调整，控制精确且噪声低。
[0053]根据本发明第三方面实施例的一种车辆，包括根据本发明第二方面实施例的转向器。根据本发明实施例的车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0054]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0055]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种用于转向器的间隙调整装置，所述转向器包括转向输入轴和与其啮合的齿条，其特征在于，所述间隙调整装置包括: 调整块； 弹簧，所述弹簧将所述调整块压紧在所述齿条上以压紧所述转向输入轴和所述齿条之间的啮合； 传动轮，所述传动轮设在所述弹簧的远离所述调整块的一端； 传感器，所述传感器设在所述传动轮和所述弹簧之间用于检测所述转向输入轴和所述齿条之间的压紧力； 驱动组件，所述驱动组件与所述传动轮配合以驱动所述传动轮的移动；以及 控制器，所述控制器接收所述传感器的检测信息并控制所述驱动组件驱动所述传动轮。
2.根据权利要求1所述的间隙调整装置，其特征在于，所述驱动组件包括: 电机，所述电机具有输出轴； 驱动轴，所述驱动轴与所述传动轮相连，所述驱动轴由所述电机驱动转动，所述电机的输出轴与所述驱动轴平行设置；以及 同步皮带，所述同步皮带将所述电机的输出轴的旋转运动传动至所述驱动轴以驱动所述驱动轴转动。
3.根据权利要求2所述的 间隙调整装置，其特征在于，所述驱动轴的直径大于所述电机的输出轴的直径，所述驱动轴的外周面具有细齿，其中所述皮带套设在所述细齿上，且所述驱动轴的端部具有用于对皮带进行限位的定位凸台。
4.根据权利要求2所述的间隙调整装置，其特征在于，所述驱动轴与所述传动轮螺纹连接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的间隙调整装置，其特征在于，所述调整块的与所述齿条配合的一端端面形成为适于与所述齿条外周面配合的凹形形状，且所述凹形形状内壁形成为矩形凹面。
6.根据权利要求5所述的间隙调整装置，其特征在于，所述调整块上具有定位柱，且所述传动轮上具有定位轴，其中所述弹簧的两端分别套设在所述定位柱和所述定位轴上；所述传动轮上具有朝向所述弹簧伸出的环形凸台，所述弹簧的相应端套设在所述定位轴上后被容纳在所述环形凸台内。
7.根据权利要求6所述的间隙调整装置，其特征在于，所述调整块的外周面上套设有两条环形减震环。
8.一种转向器，其特征在于，包括: 转向输入轴； 齿条，所述齿条沿水平延伸且与所述转向输入轴的下端啮合； 根据权利要求1-7中任一项所述的用于转向器的间隙调整装置，所述间隙调整装置中的调整块由弹簧止抵在所述齿条上； 壳体，所述壳体设在所述齿条外部，所述壳体上具有中空的延伸部，所述调整块从所述延伸部伸入所述壳体内且与所述齿条止抵。
9.根据权利要求8所述的转向器，其特征在于，所述传动轮与所述延伸部通过花键配合
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8或9所述的转向器。
【文档编号】F16H55/28GK103587574SQ201310627027
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】张军, 吴增月, 刘天琦, 施旋, 吴迪 申请人:长城汽车股份有限公司