阅读说明：本技术 一种汽车电动助力可变转向齿比转向齿条 (Automobile electric power-assisted variable steering gear ratio steering rack ) 是由 施伟 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种汽车电动助力可变转向齿比转向齿条,该齿条包括变节距齿条本体,所述变节距齿条本体上设有一排啮合齿,所述的啮合齿的齿间距按疏、密、疏形式排布,包括中间的小传动比段(a)、对称设于所述小传动比段(a)两侧的过渡段(b)、以及对称设于所述过渡段(b)外侧的大传动比段(c)。本发明通过疏、密、疏形式排布,在高速时有助于保持驾驶稳定,低速时变道灵敏,从而使停车时具有更好的操控性。齿条中心部分的较低传动比可确保在转向操作初始阶段流畅转向动作,齿条两端较高的传动比确保在较大转向角时可在转向操作中获得快速响应,使极限转向角的操作更加容易。(The invention relates to an automobile electric power-assisted variable steering gear ratio steering rack which comprises a variable-pitch rack body, wherein a row of meshing teeth are arranged on the variable-pitch rack body, and the tooth spaces of the meshing teeth are distributed in a sparse, dense and sparse mode. The invention is arranged in a sparse, dense and sparse mode, is favorable for keeping driving stability at high speed, and is sensitive in lane at low speed, so that the invention has better controllability during parking. The lower gear ratio of the central portion of the rack ensures smooth steering action at the initial stage of the steering operation, and the higher gear ratio of the two ends of the rack ensures that a quick response can be obtained in the steering operation at a larger steering angle, so that the operation of the ultimate steering angle is easier.)

一种汽车电动助力可变转向齿比转向齿条

技术领域

本发明涉及汽车零配件，具体涉及一种汽车电动助力可变转向齿比(VGR)转向齿条。

背景技术

提供理想的转向传动比以满足所要追求的汽车特性，可在各种驾驶条件下获得舒适的转向感觉。只有大角度转向和小角度转向之间为转向系统提供不同的传动比，才能实现与汽车特征相吻合的最佳转向。VGR转向齿条包含转向控制可变传动比(VGR)端与驱动助力端二部分，开发目的是在高速时驾驶稳定，低速时变道灵敏，使停车时具有更好的操控性。

专利CN111267940A公开了一种汽车电动助力可变转向齿比转向齿条，包括相互啮合的变节距齿条以及齿轮，其中变节距齿条上设有一排啮合齿，该啮合齿包括小传动比段、大传动比段以及过渡段；其中过渡段设于大传动比段与小传动比段之间，大传动比段中，齿槽夹角为70-82°，小传动比段中，齿槽夹角为35-45°；通过调整变节距齿条上齿槽夹角分布，改变齿条节线位置，进而使得齿轮在变节距齿条上的啮合传动过程中，两者之间的传动比发生变化，该专利的变节距齿条齿间距按密、疏、密形式排布，该专利解决定传动比转向器在低速行驶过程中转动灵活性差以及高速行驶过程中由于转向灵敏导致的安全隐患的问题，然而，该转向齿条适用于如铲车等经常处于低速运行同时需要频繁转向的工程车，因此，将高传动比段设于齿条中间，有利于提高工程车在正常低速行驶时的转向灵敏度，然而，其不适用于目前所使用的乘用车，包括小轿车、SUV、MPV等车型，这些车型会在不同路况、不同行驶速度如高速公路、城市道路及乡村小道行驶，以及现在的人们对于驾驶既要有驾驶的安全性、驾驶的便捷性，还要有驾驶的乐趣。

在汽车电动助力可变转向齿比转向齿条开发中，如何进一步提高VGR转向系统在高速行驶过程中变道时更流畅、更可靠，慢速行驶时进行更大角的响应及时性，仍需要进一步研究。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种低成本、可靠稳定的汽车电动助力可变转向齿比转向齿条。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种汽车电动助力可变转向齿比转向齿条，该齿条包括变节距齿条本体，所述变节距齿条本体上设有一排啮合齿，所述的啮合齿的齿间距按疏、密、疏形式排布，包括中间的小传动比段、对称设于所述小传动比段两侧的过渡段、以及对称设于所述过渡段外侧的大传动比段；

所述小传动比段啮合齿的齿压力角是19-21°；

所述大传动比段啮合齿的齿压力角是31-33°；

所述过渡段啮合齿的齿压力角在大齿压力角和小齿压力角的范围内平滑过渡。

本发明通过调整变节距齿条齿间距，通过疏、密、疏形式排布，设置不同的齿压力角，使得与其耦合的齿轮在变节距齿条上的啮合传动过程中，两者之间的传动比发生变化。

进一步地，所述小传动比段啮合齿的齿压力角是20°。

进一步地，所述大传动比段啮合齿的齿压力角是32.487°。

进一步地，所述小传动比段的传动比为固定值，传动比大小在56～58；

所述大传动比段的传动比为固定值，传动比大小在63～65；

所述过渡段的传动比根据正弦规律由小传动比段向大传动比段变化。

进一步地，所述小传动比段的范围为转角±(0～60°)。

进一步地，所述过渡段的范围为转角±(60～210°)。

进一步地，所述大传动比段的范围为转角±(210～500°)。

进一步地，所述小传动比段的传动比为57，所述大传动比段的传动比为64。

进一步地，所述的啮合齿为斜齿。

进一步地，所述的啮合齿为直齿。

本发明通过疏、密、疏形式排布，在高速时有助于保持驾驶稳定，在保持正常直线行驶时，通常手中方向盘的微量修正角度不超过±60°，而57的传动比是比较符合驾驶习惯，低速时在保证安全的前提下为提升变道灵敏度，使停车时具有更好的操控性，本申请设计了大传动比的齿轮齿条传动副，提升方向盘转向灵敏度12％多，齿条中心部分的普通(较低)传动比可确保在转向操作初始阶段流畅转向动作，而齿条两端较高的传动比确保在较大转向角时可在转向操作中获得快速响应，使得极限转向角的操作更加容易。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本齿条可适用于目前在制有EPS转向系统，具有较为广泛的适用性；

2)本齿轮齿条副采用摩擦焊工艺制备，可同时做到减重降本；

3)变传动比齿条使车辆个性化转向驾驶风格变得可能，实现在高速行驶过程中变道更流畅、更可靠，慢速行驶时进行更大角的响应及时性。

附图说明

图1是本发明变节距齿条的俯视结构示意图。

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是本发明大传动比段的局部结构示意图；

图4是本发明小传动比段的局部结构示意图；

图5是本发明实施例转向齿条与齿轮转角的传动比；

图6是本发明某具体实施例中齿槽的数据；

图7是本发明齿条与齿轮配合的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1、2，一种汽车电动助力可变转向齿比转向齿条，该齿条包括变节距齿条本体1，变节距齿条本体1上设有一排啮合齿2，啮合齿2的齿间距按疏、密、疏形式排布，包括中间的小传动比段a、对称设于小传动比段a两侧的过渡段b、以及对称设于过渡段b外侧的大传动比段c，其中，小传动比段a啮合齿的齿压力角是19-21°，大传动比段c啮合齿的齿压力角是31-33°，过渡段b啮合齿的齿压力角在大齿压力角和小齿压力角的范围内平滑过渡。通过调整变节距齿条齿间距，设置不同的齿压力角，使与其耦合的齿轮3在变节距齿条上的啮合传动过程中，如图7，两者之间的传动比发生变化，小传动比段a的传动比为固定值，传动比大小在56～58，大传动比段c的传动比为固定值，传动比大小在63～65，过渡段b的传动比根据正弦规律由小传动比段a向大传动比段c变化。

本实施例中，如图4，小传动比段a啮合齿的齿压力角是20°，如图3，大传动比段c啮合齿的齿压力角是32.487°，如图5为转向齿条与齿轮转角的传动比，小传动比段a的范围为转角±0～60°，过渡段b的范围为转角±60～210°，大传动比段c的范围为转角±210～500°，小传动比段a的传动比为57，大传动比段c的传动比为64。

本实施例中，该齿条变节距齿条本体1啮合齿2共计设有28个，两侧对称设置，图6是本发明某具体实施例中齿槽的数据，测量球的直径为4mm，各相邻齿槽两球的中心距以及测量球齿条轴线距离参见图6。

本发明通过疏、密、疏形式排布，通过具有的工艺参数的实验确定，能保证汽车在高速时保持驾驶稳定，低速时变道灵敏，使停车时具有更好的操控性。齿条中心部分的较低传动比确保在转向操作初始阶段流畅转向动作，而齿条两端较高的传动比确保在较大转向角时可在转向操作中获得快速响应，使极限转向角的操作更加容易。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。