[发明专利]齿轮齿条式转向设备

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮齿条式转向设备(rack and pinion steering gear)，例如，使用在诸如机动车辆的车辆的转向系统中。

背景技术

齿轮齿条式转向系统是例如包括连接于通过操纵转向盘转动的转向轴的小齿轮，和与该小齿轮啮合以沿着与该小齿轮的旋转轴线相交的轴向直线移动的齿条轴，从而车轮依靠齿条轴的直线运动转向。

借助于操作转向盘分离力作用在齿条轴与小齿轮啮合的啮合部分的小齿轮的齿面和齿条轴的齿面之间，因此齿条轴倾向于与小齿轮分离因而在啮合部分产生间隙。但是齿条轴通过齿条导块向小齿轮轴偏置，该齿条导块设置在横过该齿条轴的小齿轮的相对侧上，因此设计防止在啮合部分产生间隙。

在类似这种齿轮齿条式转向设备中，有两种类型：滑动接触型和滚动接触型，在滑动接触型中，齿条导块和齿条轴相互成滑动接触，在滚动接触型中，滚子设置在齿条导块和齿条轴之间。

作为滚动接触型齿轮齿条式转向设备的一个例子，有一种已知的齿轮齿条式转向设备，其中齿条导块由在齿条轴的背面上滚动的滚子和以滚动方式支撑该滚子的壳体构成，并且对滚子的滚动接触表面、滚子旋转轴的表面以及滚子壳体支撑侧的表面进行表面硬化处理(例如，参考专利文献1)。此外，作为齿轮齿条式转向设备的另一个例子，有一种已知的齿轮齿条式转向设备，其中滚子用树脂材料涂敷(例如，参考专利文献2)。

专利文献1：日本专利未审查公开No.JP-A-2004-322716

专利文献2：日本专利未审查公开No.JP-A-2002-079946

发明内容

本发明要解决的问题

在常规的滚动接触型齿轮齿条式转向设备中，通常的实践是，由于功能性的便利，齿条轴、滚子、滚子的旋转轴以及滚子壳体用金属制造，并且因此，构成部件之间的接触是金属接触。

当车辆行驶时，由于道路表面的不规则，车辆的车轮产生侧向摆动，因而齿条轴沿着其轴向微小地振动，在齿条轴、滚子、滚子的旋转轴和滚子壳体之间的接触是金属接触的情况下，齿条轴的振动能量很难被抑制。由于这个原因，微小的振荡很容易发生在小齿轮和齿条轴之间的啮合部分、齿条轴和滚子之间的接触部分以及滚子圆周上的部分，导致产生不正常的振动噪声。

在上述专利文献2中所公开的齿轮齿条式转向设备中，通过用树脂材料涂敷滚子来防止齿条轴和滚子之间的金属接触。但是，在该情况下，包括从齿条轴施加于齿条导块的分离力的所有载荷由树脂材料承受，这是关于引起树脂材料早期蠕变(creep)的原因。

此外，在专利文献2中，公开了一种结构，其中与齿条轴接触的滑动接触部分设置在齿条导块基底上，以便散布从齿条轴向齿条导块施加的载荷，从而帮助树脂材料承受载荷。但是，在滚动接触型齿轮齿条式转向设备中，初始的目标是在齿条轴和齿条导块之间设置滚子以实现滚动接触，以便实现减小该齿条轴和齿条导块之间的阻力和磨损，因此，给出通过提供滑动接触部分不能实现有关目标的原因。

考虑到上述情况提出本发明，并且本发明的目的是提供一种滚动接触型齿轮齿条式转向设备，其能够抑制不正常噪声的产生，并且实现车辆驱动稳定性的增加。

考虑到实现上述目的，根据本发明，提供一种齿轮齿条式转向设备，包括连接于转向轴的小齿轮轴，与该小齿轮啮合的齿条轴，以及具有适于在该齿条轴的背面上滚动的金属滚子的齿条导块，并且该齿条导块经由该金属滚子支撑该齿条轴，其中该金属滚子具有沿着圆周方向部分地固定于其滚动接触表面的弹性元件，并且该金属滚子在该滚动接触表面的金属部分和该弹性元件两者处与该齿条轴的背面接触。

根据该结构，弹性元件设置在被施加最大振动能量的齿条轴和金属滚子之间，使得齿条轴的振动能量能够被该弹性元件吸收。通过这种结构，对金属滚子和位于其圆周上的部件的振动传递被抑制，以便减小不正常噪声，否则通过在小齿轮和齿条轴之间的啮合部分、齿条轴和金属滚子以及位于该金属滚子圆周上的部件之间的接触部分的微小振动引起该不正常噪声。结果，能够为包括驾驶员的乘员提供舒适的内部环境。

此外，当通过操作转向盘而小齿轮转动并且齿条轴沿着其轴向开始其直线运动时，齿条轴进行这种运动，同时压靠金属滚子上的弹性元件，并且转向力也用于压紧该弹性元件。因此，在转向操作范围内，其中转向盘通过例如来自例如直线向前行驶状态的微小的转向角被操作，转向盘的操作和车轮的运动之间的关系不是从0(零)线性地上升，而是以二次曲线形状的方式上升，因而，相对于转向盘的操作，车轮的运动不会变得太激烈，以便能够获得较少疲劳驾驶的稳定性。