專利名稱：汽車輔助回正及阻尼可調(diào)式轉(zhuǎn)向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具體涉及一種具備輔助回正及阻尼可調(diào)功能的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。
背景技術(shù)：
目前，每年市場(chǎng)上都有新車型的不斷推出，對(duì)于同一個(gè)汽車設(shè)計(jì)制造廠家來說， 一些同 級(jí)別車型的底盤基本都是通用，只在其他系統(tǒng)或底盤的某些參數(shù)上作適量調(diào)整，其間很多新 車在研發(fā)中均會(huì)遇到由于整車的配置、軸荷、軸距或發(fā)動(dòng)機(jī)等的變動(dòng)而造成整車其中的某項(xiàng) 性能或多或少的改變，回正性就在其中。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)、軸荷、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配 置等都會(huì)較大地影響整車的回正特性，汽車設(shè)計(jì)制造廠商如果要將每一款車的各項(xiàng)性能均調(diào) 整設(shè)計(jì)到最佳狀態(tài)也不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)槭艿皆O(shè)計(jì)、驗(yàn)證、改動(dòng)成本等的限制，在整車做小改動(dòng)的 情況下，某些性能允許在一定的范圍內(nèi)損失些。例如現(xiàn)在汽車設(shè)計(jì)廠家在某款車型配置中 分為有助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和無助力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩種配置，在整車設(shè)計(jì)中就必須兼顧兩種配置來 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪參數(shù)。 一般，由于設(shè)計(jì)時(shí)兼顧兩種配置，其回正性會(huì)折中，這樣一般帶助力車型 的轉(zhuǎn)向盤回正殘余角較無助力車型大，很難兩全其美，除非為兩種配置的車型量身設(shè)計(jì)，這 樣的話整車改動(dòng)量大，通用性差。所以，目前汽車設(shè)計(jì)廠家的辦法還是通過同平臺(tái)車性能的 折中，不可能兼顧所有。以齒輪齒條液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例，齒輪齒條液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于其回正時(shí)轉(zhuǎn)向液的 流動(dòng)，使系統(tǒng)的阻尼加大，摩擦加劇也存在轉(zhuǎn)向回正性能較無助力系統(tǒng)差的特性。目前，試 驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示部分無助力車型也存在方向盤殘余角過大的情況?；卣圆畹牧硪环矫媸腔卣^ 快，過猛，出現(xiàn)"打手"，這些都是汽車設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)格控制的。目前為了解決以上問題， 汽車設(shè)計(jì)廠家通過反復(fù)的調(diào)整懸架轉(zhuǎn)向輪參數(shù)(如主銷內(nèi)傾角、后傾角等)或適量對(duì)側(cè)傾剛度作些改動(dòng)等來實(shí)現(xiàn)回正不足與過猛的平衡。除以上考慮外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)多少還需 考慮系統(tǒng)抗擾動(dòng)的能力，即阻尼的確定，目前阻尼的調(diào)整很不方便，耗時(shí)且耗財(cái)。圖l所示是現(xiàn)有技術(shù)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)，包括齒條21、限位塊22、橡膠套23、齒條支撐套24、齒條套管25、齒輪齒條箱26、小齒輪27，這種轉(zhuǎn)向器就是通過齒條21和小齒 輪17來傳遞扭矩，正向傳遞時(shí)是駕駛者輸入給轉(zhuǎn)向盤的扭矩通過傳動(dòng)從小齒輪27輸入，經(jīng) 過齒輪齒條的嚙合，轉(zhuǎn)化為齒條21的軸向移動(dòng)輸出，起到傳遞扭矩的功能；其在反向傳動(dòng) 時(shí)，即整車回正時(shí)，則通過齒條21輸入帶動(dòng)小齒輪27轉(zhuǎn)動(dòng)；這種轉(zhuǎn)向器對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻尼 影響是通過各運(yùn)動(dòng)副的摩擦力來實(shí)現(xiàn)，如齒條21和齒條支撐套24間的滑動(dòng)；小齒輪27 和齒條21間的嚙合阻力等。這些結(jié)構(gòu)一旦確定就不可變動(dòng)，且調(diào)節(jié)范圍非常有限，受到傳 動(dòng)效率等的制約也很難調(diào)節(jié)，所以，可以說現(xiàn)有技術(shù)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器基本不具備進(jìn)行轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)阻尼調(diào)節(jié)的作用，更不具備輔助回正的功能。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種輔助回正及阻尼可調(diào)式轉(zhuǎn)向器，該轉(zhuǎn)向器具備增 加整車轉(zhuǎn)向回正時(shí)的回正力、對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)阻尼進(jìn)行適時(shí)調(diào)節(jié)的功能。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下-汽車輔助回正及阻尼可調(diào)式轉(zhuǎn)向器，包括齒條、限位塊、橡膠套、齒條支撐套、齒條套 管、齒輪齒條箱體和小齒輪，齒條裝于齒條套管內(nèi)孔中，部分齒條伸出齒條套管，限位塊與 齒條套管前端內(nèi)孔螺紋連接配合，齒條支撐套與限位塊相鄰且與齒條套管內(nèi)孔緊密配合，齒 條支撐套同齒條氣密封配合，橡膠套套在齒條套管前端，與齒條套管前端外圓過盈配合，齒 條套管后端與齒輪齒條箱體相連，齒條與齒輪齒條箱體內(nèi)的小齒輪形成齒輪齒條嚙合機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的改進(jìn)在于在所述齒條套管內(nèi)部過盈壓裝一螺簧座，齒條上設(shè)有一活塞，活塞與齒 條套管氣密封配合，螺簧座與齒條氣密封配合，活塞位于齒條支撐套與螺簧座之間，活塞與 齒條支撐套構(gòu)成左密封腔體，在左密封腔體軸向位置的齒條上套裝有左螺旋彈簧，活塞與螺 簧座構(gòu)成右密封腔體，在右密封腔體軸向位置的齒條上也套裝有右螺旋彈簧；齒條套管軸向 方向設(shè)有一連接導(dǎo)管，連接導(dǎo)管一端與左密封腔體相連通， 一端與右密封腔體相連通，連接 導(dǎo)管具有引導(dǎo)空氣流動(dòng)作用，連接導(dǎo)管上設(shè)有截流閥，截流閥具有調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼的作用。在轉(zhuǎn)向盤沒有轉(zhuǎn)角輸入時(shí)，齒條處于中間平衡位置，參見圖3，中間位置時(shí)，活塞所受 左右彈簧力相等，實(shí)現(xiàn)平衡，當(dāng)有方向盤轉(zhuǎn)角輸入時(shí)，轉(zhuǎn)向器小齒輪通過齒輪齒條的嚙合， 使齒條產(chǎn)生相應(yīng)的軸向移動(dòng)，這樣同齒條連接的活塞一旦偏離平衡位置，左右的彈簧將產(chǎn)生 不等作用力，假設(shè)活塞移動(dòng)X，則活塞受到的彈簧力(方向延齒條軸向)其中F/表示左彈簧力，F(xiàn)r表示右彈簧力。即一旦活塞偏離平衡位置xmm,彈簧將產(chǎn)生 2kx (N)的回復(fù)力，回復(fù)力在轉(zhuǎn)向完成后會(huì)促使齒條回到中間平衡位置，利用此特性可實(shí) 現(xiàn)轉(zhuǎn)向器輔助回正功能。為了消除螺簧在回復(fù)中間位置后會(huì)使活塞在中間平衡位置產(chǎn)生左 右來回振蕩，為了衰減振蕩，因此系統(tǒng)增加一阻尼調(diào)節(jié)器(截流閥)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼的作 用，以抑制活塞在回復(fù)中間位置后的左右振蕩，起到減少整車回正超調(diào)量、超調(diào)時(shí)間的功能。 阻尼調(diào)節(jié)器的阻尼調(diào)節(jié)功能是通過齒條支撐套、活塞、螺簧座構(gòu)成左右密封腔體，活塞左 右移動(dòng)時(shí)推動(dòng)左右腔體中氣體互相流動(dòng)，在左右密封腔體間增加的連接管路，管路起到引導(dǎo) 空氣流動(dòng)作用，管路設(shè)置截流閥，截流閥通過改變管路氣體通流截面積來起到調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼 的作用。在整車轉(zhuǎn)向輪受到路面的偶然沖擊或突然的側(cè)向力作用時(shí)，齒條會(huì)產(chǎn)生左右的小移 動(dòng)，多數(shù)此種左右的小位移是不希望發(fā)生的，此種情況下，本發(fā)明由于上述增加的左右螺簧、 阻尼器的共同作用，對(duì)于出現(xiàn)的齒條小位移可以起到很好的抑制作用。本發(fā)明經(jīng)過以上結(jié)構(gòu)的綜合作用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向器的中位抗擾特性、轉(zhuǎn)向時(shí)儲(chǔ)能、回位時(shí)輔助 回位，減少方向盤殘余角、方便調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼的功效。


圖1現(xiàn)有技術(shù)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)示意圖；其中，21齒條 22限位塊23橡膠套24齒條支撐套25齒條套管26連接導(dǎo)管27 小齒輪；圖2本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3本發(fā)明理論原理圖；圖4右側(cè)彈簧座和螺旋彈簧裝配剖視圖(圖2的II部)； 圖5左側(cè)螺旋彈簧及腔體密封裝配剖視圖； 圖6活塞部位裝配剖視圖(圖2的I部)；圖7本發(fā)明在整車回正性分析中所起作用分析圖。圖中l(wèi)齒條2限位塊3橡膠套4齒條支撐套5齒條套管6連接導(dǎo)管7阻尼調(diào) 節(jié)閥8齒輪齒條箱體9小齒輪IO螺簧座ll齒條支撐套密封圈12導(dǎo)管安裝螺母13 導(dǎo)管安裝座14A左螺旋彈簧14B右螺旋彈簧15活塞密封圈16活塞17齒條支撐套密封圈具體實(shí)施方式
如圖2所示，本汽車輔助回正及阻尼可調(diào)式轉(zhuǎn)向器包括齒條l、限位塊2、橡膠套3、齒 條支撐套4、齒條套管5、齒輪齒條箱體8和小齒輪9等，齒條l裝于齒條套管5內(nèi)孔中， 部分齒條伸出齒條套管，限位塊2與齒條套管5前端內(nèi)孔螺紋連接配合，齒條支撐套4與限 位塊2相鄰且與齒條套管5內(nèi)孔緊密配合，齒條支撐套4同齒條1氣密封配合，橡膠套3套 在齒條套管5前端，與齒條套管5前端外圓過盈配合，齒條套管5后端與齒輪齒條箱體8相 連，齒條1與齒輪齒條箱體內(nèi)的小齒輪9形成齒輪齒條嚙合機(jī)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)(參看圖1)基本相同，結(jié)合參見圖4、圖5和圖6，在其基 礎(chǔ)上，本發(fā)明添加了活塞16及左右相同的兩根螺簧14A和14B，增加連接左右腔的連接導(dǎo) 管6及阻尼調(diào)節(jié)閥7。在齒條1上增加活塞16，活塞16起到左右兩簧座的作用，同時(shí)左右 移動(dòng)時(shí)推動(dòng)左右腔體中氣體互相流動(dòng)；齒條支撐套4、活塞15、螺簧座10構(gòu)成左右腔體， 腔體做成密封，即在齒條支撐套內(nèi)圓周上開有密封槽，齒條支撐套密封圈ll裝于密封槽中， 活塞外圓周上開有密封槽，活塞密封圈15裝于密封槽中，所述螺簧座內(nèi)圓周上開有密封槽， 齒條支撐套密封圈17裝于密封槽中，這些密封圈起密封作用，要求密封有兩方面功能①、 構(gòu)成密封腔體，可實(shí)現(xiàn)通過阻尼調(diào)節(jié)閥7來調(diào)節(jié)阻尼，同時(shí)起到活塞移動(dòng)時(shí)，不至于使左右 拉桿防塵罩來回處于真空和高壓狀態(tài)，影響壽命，②、保證轉(zhuǎn)向器內(nèi)部清潔度，氣體交換只 局限于左右密封腔，這樣就避免了外部灰塵進(jìn)入。阻尼調(diào)節(jié)閥7，實(shí)質(zhì)就是一截流閥，通過 調(diào)整連接導(dǎo)管6的通流截面積來實(shí)現(xiàn)阻尼調(diào)節(jié)作用。齒輪箱體上類似液壓助力轉(zhuǎn)向器，在殼 體外焊接兩導(dǎo)管安裝座13，連接導(dǎo)管6通過導(dǎo)管安裝螺母12連接在導(dǎo)管安裝座13上，并與 密封腔體相連通，活塞具有左右螺旋彈簧座的作用，螺旋彈簧，具有儲(chǔ)能作用及中位穩(wěn)定作 用。其他件的連接同現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)向器一樣，不用做改動(dòng)。螺旋彈簧14的設(shè)計(jì)，螺旋彈簧是本發(fā)明的關(guān)鍵件，其起到的正面作用有控制回正力矩 大小，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向時(shí)儲(chǔ)存能量，回正時(shí)釋放能量，輔助回正減少殘余角；負(fù)面作用，增大了轉(zhuǎn) 向力矩，所以如何平衡兩者間關(guān)系是螺簧設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。圖7是本發(fā)明應(yīng)用于整車時(shí)的轉(zhuǎn)向回 正曲線，曲線l是普通轉(zhuǎn)向器整車回正曲線，曲線2是安裝本發(fā)明轉(zhuǎn)向器后的整車回正曲線 (有阻尼調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時(shí))，曲線3是安裝本發(fā)明轉(zhuǎn)向器后的整車回正曲線(沒有阻尼調(diào)節(jié)閥時(shí))。通過曲線3可看出，只要合理的設(shè)計(jì)螺旋彈簧14適度的調(diào)整阻尼調(diào)節(jié)閥7，此發(fā)明對(duì) 于整車的回正超調(diào)、回正殘余角、超調(diào)時(shí)間有很好的調(diào)節(jié)作用，不過彈簧設(shè)計(jì)的主要參數(shù)對(duì) 于轉(zhuǎn)向力矩的增加很明顯，適當(dāng)選取其參數(shù)還是可以滿足回正和力矩增加間的平衡要求。阻尼調(diào)節(jié)閥7，本發(fā)明的阻尼調(diào)節(jié)閥7結(jié)構(gòu)形式很多，只要能夠?qū)嵭袑?duì)通流截面積可以改 變的器件均可以采用，所以此發(fā)明中不作具體的體現(xiàn)和限制，其作用可示圖7，有阻尼調(diào)節(jié) 閥7和沒有調(diào)節(jié)閥7的回正曲線效果很明顯。
權(quán)利要求
1、汽車輔助回正及阻尼可調(diào)式轉(zhuǎn)向器，包括齒條、限位塊、橡膠套、齒條支撐套、齒條套管、齒輪齒條箱體和小齒輪，齒條裝于齒條套管內(nèi)孔中，部分齒條伸出齒條套管，限位塊與齒條套管前端內(nèi)孔螺紋連接配合，齒條支撐套與限位塊相鄰且與齒條套管內(nèi)孔緊密配合，齒條支撐套同齒條氣密封配合，橡膠套套在齒條套管前端，與齒條套管前端外圓過盈配合，齒條套管后端與齒輪齒條箱體相連，齒條與齒輪齒條箱體內(nèi)的小齒輪形成齒輪齒條嚙合機(jī)構(gòu)；其特征在于所述齒條套管內(nèi)部過盈壓裝一螺簧座，齒條上設(shè)有一活塞，活塞與齒條套管氣密封配合，螺簧座與齒條氣密封配合，活塞位于齒條支撐套與螺簧座之間，活塞與齒條支撐套構(gòu)成左密封腔體，在左密封腔體軸向位置的齒條上套裝有左螺旋彈簧，活塞與螺簧座構(gòu)成右密封腔體，在右密封腔體軸向位置的齒條上也套裝有右螺旋彈簧；齒條套管軸向方向設(shè)有一連接導(dǎo)管，連接導(dǎo)管一端與左密封腔體相連通，一端與右密封腔體相連通，連接導(dǎo)管具有引導(dǎo)空氣流動(dòng)作用，連接導(dǎo)管上設(shè)有截流閥，截流閥具有調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼的作用。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輔助回正及阻尼可調(diào)式轉(zhuǎn)向器，其特征在于所述齒條 支撐套內(nèi)圓周上開有密封槽，齒條支撐套密封圈裝于密封槽中，同齒條氣密封配合；活塞外 圓周上開有密封槽，活塞密封圈裝于密封槽中，與齒條套管氣密封配合；所述螺簧座內(nèi)圓周 上開有密封槽，螺簧密封圈裝于密封槽中，與齒條氣密封配合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車輔助回正及阻尼可調(diào)式轉(zhuǎn)向器，其特征在于所述 齒條套管上焊接兩導(dǎo)管安裝座，連接導(dǎo)管通過導(dǎo)管安裝螺母連接在安裝座上，并與左、右密 封腔體相連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車輔助回正及阻尼可調(diào)式轉(zhuǎn)向器，包括齒條、限位塊、橡膠套、齒條支撐套、齒條套管、齒輪齒條箱體和小齒輪等，在齒條套管內(nèi)部過盈壓裝一螺簧座，齒條上設(shè)有一活塞，活塞與齒條套管氣密封配合，螺簧座與齒條氣密封配合，活塞位于齒條支撐套與螺簧座之間，活塞與齒條支撐套和螺簧座分別構(gòu)成左、右密封腔體，分別套裝有左、右螺旋彈簧，齒條套管軸向方向設(shè)有一連接導(dǎo)管，連接導(dǎo)管一端與左密封腔體相連通，一端與右密封腔體相連通，連接導(dǎo)管具有引導(dǎo)空氣流動(dòng)作用，連接導(dǎo)管上設(shè)有截流閥，截流閥具有調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼的作用。采用上述結(jié)構(gòu)，使本轉(zhuǎn)向器具備增加整車轉(zhuǎn)向回正時(shí)的回正力、對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)阻尼進(jìn)行適時(shí)調(diào)節(jié)的功能。
文檔編號(hào)B62D3/12GK101323314SQ200810069898
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者浩 何 申請(qǐng)人:重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司