[发明专利]用于动力转向齿条和小齿轮组的叉臂总成

说明书

技术领域

本发明涉及一种对齿条和行星转向齿轮总成（rack and pinion steering gear assembly）施加预载和啮合负载的叉臂总成（yoke assembly）。

背景技术

转向齿轮总成通过转向柱将施加于方向盘的旋转运动转变为齿条齿轮（rack gear）的横侧向移动。转向齿轮总成可以包括齿条和小齿轮（a rack and a pinion gear），二者配合以使车辆的前轮转弯从而使车辆转向。转向齿轮总成受到震动以及前轮胎和车轮施加的负载。如果齿条和小齿轮没有保持在适当的位置，那么在极端情况下，碰撞会导致齿条和小齿轮解离。可以提供叉臂总成将齿条和小齿轮保持在一起。

叉臂总成在与小齿轮径向相对的位置接触齿条齿轮。通常，在叉臂和齿条齿轮之间提供线接触，线接触对摩擦和磨损而言不是最佳的。必须在转向齿轮外壳中提供大直径开口从而允许将叉臂装配到外壳上。调整叉臂或将叉臂装配到外壳上需要能够接近叉臂。叉臂的大直径以及外壳中用于叉臂的开口的尺寸导致难以方便地定位总成以装配在车辆的前端。

在示例性实施例和以下总结的说明中公开的装置和方法解决上述问题以及对本发明主题相关领域的技术人员来说显而易见的其它问题。

发明内容

本发明公开一种用于车辆的动力转向装置，该装置包含：限定在横向车辆方向延伸的孔的外壳；设置在外壳内的孔中的齿条齿轮；设置在外壳中、在孔中可操作地与齿条齿轮啮合从而在外壳中相互地驱动齿条齿轮的小齿轮；以及叉臂总成。叉臂总成包括设置在孔中、预载齿条并偏置为与齿条接合的轴套。叉臂塞通过叉臂开口在外壳中延伸并且对齿条齿轮施加齿轮啮合负载。轴套具有对应于轴套预载的第一弹簧刚度。轴套还通过叉臂塞弹簧朝向齿条齿轮偏置，其中，叉臂塞弹簧具有大于第一弹簧刚度的第二弹簧刚度。叉臂塞可操作以抑制齿条齿轮与小齿轮解离。

根据本发明的装置的其它方面，轴套进一步包含与叉臂塞接合的弹簧体以及设置在弹簧体和齿条齿轮之间的轴套层。弹簧体可以是用聚合物层包覆模压（over-molded）的弹簧钢构件。弹簧钢构件在齿条齿轮和外壳之间绕齿条齿轮延伸并且当轴套被弹簧体偏置时支承轴套。轴套可以是结合至包覆模压在弹簧钢构件上的聚合物层的低摩擦聚合物。弹簧钢构件可以是具有多个定位导轨的整体，其中定位导轨通过一体成型的活动铰链连接。定位导轨可以是片弹簧。轴套可以大于叉臂开口并且可以凭借外壳的内表面的一部分和叉臂塞保持在孔中。

本发明还公开了一种将叉臂总成装配到转向齿轮组的方法。该方法中使用的转向齿轮组包括：限定外壳孔的外壳；叉臂开口和与外壳孔相交的小齿轮开口。在外壳孔中设置齿条齿轮并且将小齿轮通过小齿轮开口装配到外壳上，小齿轮与齿条齿轮可操作地啮合。该方法包含凭借齿条齿轮将轴套轴向插入轴套孔。在齿条齿轮的与小齿轮开口径向相对的一侧对齐轴套和叉臂开口。通过小齿轮开口插入小齿轮从而与齿条齿轮啮合。将叉臂塞装配到叉臂开口中以压在轴套上并保持齿条齿轮与小齿轮的啮合。

根据该方法的其它方面，该方法可以进一步包含选择弹簧构件和将轴套层装配到弹簧构件上从而在将轴套插入外壳孔中之前制成轴套的步骤。

本发明还公开了一种制造车辆的动力转向装置的叉臂总成的方法。该方法包含以下步骤：制成预载弹簧体以及将轴套层安装到预载弹簧体上从而制成轴套总成。选择叉臂塞并将啮合负载弹簧装配到叉臂塞上从而制成叉臂总成。将轴套总成轴向插入外壳孔并且在齿条齿轮的与小齿轮开口径向相对的一侧对齐轴套总成和叉臂开口。通过小齿轮开口插入小齿轮从而与齿条齿轮啮合。将叉臂总成装配到叉臂开口中以压在轴套总成上并保持齿条齿轮与小齿轮的啮合。

根据制造叉臂总成的方法的其它方面，该方法可以进一步包含冲压单件片弹簧体并用聚合物层包覆模压该单件片弹簧体。将轴套层安装到预载弹簧体上从而制成轴套总成并且可以进一步包括结合轴套层和片弹簧体。将轴套层安装到预载弹簧体上的步骤可以包括使预载弹簧体弯曲从而将轴套保持为半圆形。该方法可以进一步包含在包覆模压步骤之后除去单件片弹簧体的网状物部分。

结合附图以及以下对转向齿轮装置和装配及制造转向齿轮总成的叉臂总成的方法的示例实施例的详细说明，将更容易理解本发明的这些和其它方面。

附图说明

图1是一对前轮和轮胎总成的转向柱、转向齿轮、外壳和转向拉杆的透视图；

图2是齿条和小齿轮转向齿轮以及叉臂总成的局部透视图；

图3是沿图2中的线3-3的齿条和小齿轮转向齿轮的横截面图，还表示外壳的局部；