一种车辆及其齿轮齿条转向器论文和设计-吕振伟

全文摘要

本实用新型涉及车辆转向器技术领域，提供了一种车辆及其齿轮齿条转向器，齿轮齿条转向器包括壳体和贯穿壳体设置的齿条，齿条的两端设置有内球头总成，壳体上与内球头总成的相对面上设置有限位结构，以用于与内球头总成挡止配合，所述齿条的两端均设有弹簧，所述弹簧具有在齿条动作时与所述限位结构挡止配合的挡止端，在齿轮齿条转向器回正时，所述弹簧的挡止端与壳体上对应的限位结构之间具有间隔。这种转向器能大大缩短两侧弹簧发生伸缩的时间和变形量，有效延缓弹簧发生疲劳的速度，减少甚至避免了齿条与弹簧之间的磨损，延长整个转向器的使用寿命；并大大减小驱动齿条移动的力，使操作手感较好。

主设计要求

1.一种齿轮齿条转向器，包括壳体和贯穿壳体设置的齿条，齿条的两端设置有内球头总成，壳体上与内球头总成的相对面上设置有限位结构，以用于与内球头总成挡止配合，其特征在于：所述齿条的两端均设有弹簧，所述弹簧具有在齿条动作时与所述限位结构挡止配合的挡止端，在齿轮齿条转向器回正时，所述弹簧的挡止端与壳体上对应的限位结构之间具有间隔。

设计方案

2.根据权利要求1所述的齿轮齿条转向器，其特征在于：所述齿条的两端设置有小径段，齿条上还设有与小径段相邻的大径段，所述弹簧为套设在小径段上的柱形弹簧，弹簧的外径大于齿条的与小径段相邻的大径段的外径；齿条的小径段与大径段的过渡处形成环形端面；所述弹簧远离内球头总成的端部具有弹性顶压在所述环形端面上的顶压部，所述弹簧远离内球头总成的端部的围绕在所述顶压部外侧的环形部分形成所述挡止端。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条转向器，其特征在于：所述壳体包括设于齿条穿出壳体的位置处的限位套，限位套具有供齿条穿设的运动通道，运动通道具有供齿条穿出的穿出口，所述运动通道内设有用于与弹簧的挡止端配合的环形挡止台阶，所述环形挡止台阶形成所述限位结构，所述运动通道具有自环形挡止台阶向穿出口延伸的供所述弹簧伸入运动通道内的阔径段，阔径段与齿条之间留有供弹簧伸入的间隙。

4.一种车辆，包括底盘和设置在底盘上的齿轮齿条转向器，所述齿轮齿条转向器包括壳体和贯穿壳体设置的齿条，齿条的两端设置有内球头总成，壳体上与内球头总成的相对面上设置有限位结构，以用于与内球头总成挡止配合，其特征在于：所述齿条的两端均设有弹簧，所述弹簧具有在齿条动作时与所述限位结构挡止配合的挡止端，在齿轮齿条转向器回正时，所述弹簧的挡止端与壳体上对应的限位结构之间具有间隔。

5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于：所述齿条的两端设置有小径段，齿条上还设有与小径段相邻的大径段，所述弹簧为套设在小径段上的柱形弹簧，弹簧的外径大于齿条的与小径段相邻的大径段的外径；齿条的小径段与大径段的过渡处形成环形端面；所述弹簧远离内球头总成的端部具有弹性顶压在所述环形端面上的顶压部，所述弹簧远离内球头总成的端部的围绕在所述顶压部外侧的环形部分形成所述挡止端。

6.根据权利要求4或5所述的车辆，其特征在于：所述壳体包括设于齿条穿出壳体的位置处的限位套，限位套具有供齿条穿设的运动通道，运动通道具有供齿条穿出的穿出口，所述运动通道内设有用于与弹簧的挡止端配合的环形挡止台阶，所述环形挡止台阶形成所述限位结构，所述运动通道具有自环形挡止台阶向穿出口延伸的供所述弹簧伸入运动通道内的阔径段，阔径段与齿条之间留有供弹簧伸入的间隙。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及车辆转向器技术领域，具体涉及一种车辆及其齿轮齿条转向器。

背景技术

转向器是车辆的重要部件，传统的齿轮齿条转向器在工作过程中，当转向器急转向用力过大或者转动至左右最大极限位置时，会出现齿条在极限位置处的金属冲击，既产生噪音，影响整车的舒适性，还因冲撞力影响转向器的使用寿命。

申请公布号为CN101698416A，申请公布日为2010.04.28的中国发明专利申请公开了一种辅助回正及极限阻尼式转向器，该转向器为齿轮齿条转向器，包括转向器壳体、齿条、内球头总成、弹簧座和螺旋弹簧，齿条装于转向器壳体中，齿条的左右两端伸出转向器壳体，齿条的左右两端均连接有内球头总成，弹簧座过盈压装在转向器壳体的左右开口处，螺旋弹簧安装在内球头总成的内球头座与弹簧座之间。该齿轮齿条转向器工作时，当齿条带动内球头总成移动到极限位置时，由于螺旋弹簧的弹性缓冲作用，避免了内球头总成的内球头座直接与限位块冲撞，消除了齿条在极限位置处的金属冲击声，提高了整车的舒适性。

但是，该齿轮齿条转向器的问题在于：由于弹簧座过盈压装在转向器壳体内，弹簧座与转向器壳体保持相对固定的位置关系，而内球头总成的内球头座随着齿条一起移动，所以，在驱动齿条移动时，内球头座与弹簧座之间的间距不停发生变化，从而导致内球头座与弹簧座之间的弹簧不停的发生拉伸和压缩，这样很容易导致弹簧发生疲劳而弯曲，弯曲的弹簧会磨损齿条，进而缩短整个转向器的使用寿命；并且，在驱动齿条移动时，左右两侧弹簧的拉伸和压缩都会对齿条产生作用力，即若齿条向右移动时，左侧的弹簧就会被压缩，而右侧的弹簧就会被拉伸，这样，驱动齿条移动的力就需要同时克服两侧的弹簧的弹力，同理，若齿条向左移动时则驱动力的方向刚好相反，这样实际上就增大了操作人员驱动转向器时所需的驱动力，使用起来比较费劲，操作手感差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种齿轮齿条转向器，以解决现有技术中齿轮齿条转向器使用寿命短、操作费劲、手感差的问题。同时，本实用新型的目的还在于提供一种车辆，具有寿命长、驾驶舒适的优点。

为实现上述目的，本实用新型中的齿轮齿条转向器采用如下技术方案：

一种齿轮齿条转向器，包括壳体和贯穿壳体设置的齿条，齿条的两端设置有内球头总成，壳体上与内球头总成的相对面上设置有限位结构，以用于与内球头总成挡止配合，所述齿条的两端均设有弹簧，所述弹簧具有在齿条动作时与所述限位结构挡止配合的挡止端，在齿轮齿条转向器回正时，所述弹簧的挡止端与壳体上对应的限位结构之间具有间隔。

有益效果在于：由于在齿轮齿条转向器回正时，弹簧的挡止端与壳体上对应的限位结构之间具有间隔，所以，弹簧挡止端的移动不会被壳体所限制，弹簧挡止端能够随着齿条一起移动，这样，当齿条朝向一侧移动时，同侧的弹簧会整体随着齿条的移动而远离壳体，不会发生伸缩变形，而另一侧的弹簧则随着齿条的移动而靠近壳体，直到移动完上述间隔的行程后，另一侧弹簧挡止端才会与壳体上的限位结构发生接触碰撞。相比于现有技术，这样大大缩短了两侧弹簧发生伸缩的时间和变形量，因而能够有效延缓弹簧发生疲劳的速度，减少甚至避免了齿条与弹簧之间的磨损，从而延长整个转向器的使用寿命；并且，大大减小驱动齿条移动的力，使操作手感较好。

进一步的，所述齿条的两端设置有小径段，齿条上还设有与小径段相邻的大径段，所述弹簧为套设在小径段上的柱形弹簧，弹簧的外径大于齿条的与小径段相邻的大径段的外径；齿条的小径段与大径段的过渡处形成环形端面；所述弹簧远离内球头总成的端部具有弹性顶压在所述环形端面上的顶压部，所述弹簧远离内球头总成的端部的围绕在所述顶压部外侧的环形部分形成所述挡止端。

其有益效果在于：在齿条上设置有有大小径段过渡形成的环形端面，能够稳定地对柱形弹簧进行限制，使弹簧在随齿条动作时能够与齿条保持稳定的状态，而弹簧端远离内球头总成的端部具有顶压部和围绕顶压部的环形部分，能够通过一端实现两种功能，减少了结构上的冗余。

进一步的，所述壳体包括设于齿条穿出壳体的位置处的限位套，限位套具有供齿条穿设的运动通道，运动通道具有供齿条穿出的穿出口，所述运动通道内设有用于与弹簧的挡止端配合的环形挡止台阶，所述环形挡止台阶形成所述限位结构，所述运动通道具有自环形挡止台阶向穿出口延伸的供所述弹簧伸入运动通道内的阔径段，阔径段与齿条之间留有供弹簧伸入的间隙。

其有益效果在于：在限位套的运动通道内设置环形挡止台阶，依靠挡止台阶来与弹簧的对应端部挡止配合，在运动通道内还具有阔径段，在弹簧朝向环形挡止台阶运动时，阔径段的存在增加了弹簧与环形挡止台阶之间的设定距离，在不增加齿条长度的情况下，能够实现更大转向角度的调整，并且限位套及环形挡止台阶与弹簧配合形成了良好的缓冲作用，提高了整车的舒适性。

为实现上述目的，本实用新型中的车辆还采用如下技术方案：

一种车辆，包括底盘和设置在底盘上的齿轮齿条转向器，所述齿轮齿条转向器包括壳体和贯穿壳体设置的齿条，齿条的两端设置有内球头总成，壳体上与内球头总成的相对面上设置有限位结构，以用于与内球头总成挡止配合，所述齿条的两端均设有弹簧，所述弹簧具有在齿条动作时与所述限位结构挡止配合的挡止端，在齿轮齿条转向器回正时，所述弹簧的挡止端与壳体上对应的限位结构之间具有间隔。

有益效果在于：由于在齿轮齿条转向器回正时，弹簧的挡止端与壳体上对应的限位结构之间具有间隔，所以，弹簧挡止端的移动不会被壳体所限制，弹簧挡止端能够随着齿条一起移动，这样，当齿条朝向一侧移动时，同侧的弹簧会整体随着齿条的移动而远离壳体，不会发生伸缩变形，而另一侧的弹簧则随着齿条的移动而靠近壳体，直到移动完上述间隔的行程后，另一侧弹簧挡止端才会与壳体上的限位结构发生接触碰撞。相比于现有技术，这样大大缩短了两侧弹簧发生伸缩的时间和变形量，因而能够有效延缓弹簧发生疲劳的速度，减少甚至避免了齿条与弹簧之间的磨损，从而延长整个转向器和车辆的使用寿命；并且，大大减小驱动齿条移动的力，使操作手感较好，提高车辆驾驶的舒适性。

附图说明

图1为本实用新型中齿轮齿条转向器实施例1的右侧结构示意图；

图2为本实用新型中齿轮齿条转向器实施例2的右侧结构示意图。

图中：1-壳体，2-齿条，3-内球头总成，4-弹簧，5-限位套，211-小径段，212-大径段，213-环形端面，511-环形挡止台阶。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

齿轮齿条转向器在左右两侧横拉杆处的结构相同，图1示出了齿轮齿条转向器在右侧横拉杆处的结构。本实用新型的齿轮齿条转向器的具体实施例1，如图1所示，齿轮齿条转向器包括壳体1、齿条2和内球头总成3，壳体1中设置有贯通壳体1左右两端的运动通道，运动通道具有供齿条2从壳体1内伸出的开口，齿条2贯穿设置在运动通道中，内球头总成3连接在齿条2的端部。齿条2在运动通道内左右移动，同时带动内球头总成3左右移动。齿条2的端部设置有弹簧4，对应地，壳体1的开口处安装有限位套5，限位套5作为壳体1的一部分，限位套5的内孔就是运动通道的组成部分，对应的，处于限位套5内的运动通道具有供齿条2穿出的穿出口，限位套5上具有构成壳体1上的限位结构。能够在齿条2到达或接近极限位置时与弹簧4挡止配合以缓冲齿条2与壳体1之间的冲击。齿轮齿条转向器在工作时，齿条2能够向左或者向右移动到极限位置，当齿轮齿条转向器回正时，弹簧4的挡止端与限位套5上的限位结构之间具有间隔。

齿条2的端部为小径段211，齿条2上与小径段211相邻的为大径段212，大径段212的外径大于小径段的外径，大径段212和小径段211的过渡处形成环形端面213。小径段211上套装有弹簧4，弹簧4为柱形弹簧，弹簧4的两端顶压在环形端面213和内球头总成3之间，弹簧4依靠自身压缩的弹力定位在小径段211上。弹簧4的外径大于大径段212的外径，使弹簧4的外周面凸出大径段212的外周面，以便于在转向器转向到极限位置时，弹簧4更好地与壳体1的限位套5发生接触缓冲。弹簧4上用于与限位套5发生挡止接触的一端构成挡止端。具体来讲，弹簧4远离内球头总成3的端部具有顶压在环形端面上的顶压部，而在顶压部的内侧的环形部分，即该端部的围绕在顶压部外侧的环形部分形成了挡止端，在弹簧4随齿条2运动而未与限位套5配合时，弹簧4的顶压部一直弹性顶压在环形端面上，在弹簧4与限位套5接触时，顶压部外侧的环形部分与限位套挡止配合，从而使顶压部与环形端面213脱离配合，此时弹簧4起到缓冲作用。

本实施例中，限位套5内的运动通道中设置有环形挡止台阶511，环形挡止台阶511用于在齿条2接近极限位置时与弹簧4进行挡止配合，因此环形挡止台阶511形成限位结构，而弹簧4起到缓冲作用。为了让弹簧4能够伸入限位套5内的运动通道，限位套5内的运动通道中于环形挡止台阶511的右侧（朝向运动通道的穿出口的一侧）具有阔径段，该阔径段与齿条2之间留有供弹簧4伸入的间隙。在齿轮齿条转向器回正时，弹簧4的挡止端与环形挡止台阶511之间具有间隔。

齿轮齿条转向器的工作过程为：当转向器向右转向时，齿条2向右移动，此时齿条2会带动两侧的弹簧和内球头总成一起向右移动，由于左侧弹簧的挡止端与左侧限位套的环形挡止台阶之间具有间隔，所以，左侧弹簧能够整体向右移动一段距离，直到左侧弹簧的挡止端接触挡止到左侧限位套的环形挡止台阶上之前，左侧弹簧和右侧弹簧都能够整体移动，不发生伸缩变形，直到左侧弹簧的挡止端接触挡止到左侧限位套的环形挡止台阶上时，左侧弹簧起到缓冲的作用；当转向器回正而向左转向时，齿条2向左移动，此时齿条2会带动两侧的弹簧和内球头总成一起向左移动，左侧弹簧的挡止端逐渐远离左侧限位套的环形挡止台阶，由于右侧的弹簧4的挡止端与右侧的限位套5的环形挡止台阶511之间具有间隔，所以，右侧的弹簧4能够整体向左移动一段距离，直到右侧的弹簧4的挡止端接触挡止到右侧的限位套5的环形挡止台阶511上之前，右侧弹簧和左侧弹簧都能够整体移动，不发生伸缩变形，直到右侧的弹簧4的挡止端接触挡止到右侧的限位套5的环形挡止台阶511上时，右侧的弹簧4起到缓冲的作用。

本实用新型的实施例2：与实施1不同的是，齿条2的端部不设置小径段和环形端面，如图2所示，此时弹簧4的挡止端为自由端（图2中的弹簧4的左端），弹簧4的另一端（图2中的弹簧4的右端）固定连接在内球头总成3上。在其他实施例中，弹簧的另一端（固定端）还可以固定连接在齿条上。

本实用新型的实施例3：与实施1不同的是，限位套上也可以不设置环形挡止台阶，直接将限位套的端面作为限位结构。

本实用新型的实施例4：与实施1不同的是，限位结构可以不设置在限位套上（此时限位套不是本实用新型的解决问题的必要手段），直接利用壳体的端面作为限位结构。

本实用新型的车辆的实施例，车辆包括底盘，底盘上设有齿轮齿条转向器，该齿轮齿条转向器的结构与上述齿轮齿条转向器的结构相同，因此关于车辆的实施方式不再赘述。

设计图

一种车辆及其齿轮齿条转向器论文和设计

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