專利名稱：一種輔助回正及阻尼可調(diào)式汽車轉(zhuǎn)向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車轉(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，每年市場上都有新車型的不斷推出，對于同一個汽車設(shè)計制造廠家來說， 一些同 級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)中均會遇到由于整車的配置、軸荷、軸距或發(fā)動機(jī)等的變動而造成整車其中的某項 性能或多或少的改變，回正性就在其中。試驗數(shù)據(jù)顯示轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)、軸荷、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配 置等都會較大地影響整車的回正特性，汽車設(shè)計制造廠商如果要將每一款車的各項性能均調(diào) 整設(shè)計到最佳狀態(tài)也不現(xiàn)實，因為受到設(shè)計、驗證、改動成本等的限制，在整車做小改動的 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)計中就必須兼顧兩種配置來 設(shè)計轉(zhuǎn)向輪參數(shù)。 一般，由于設(shè)計時兼顧兩種配置，其回正性會折中，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，這 樣的話整車改動量大，通用性差。所以，目前汽車設(shè)計廠家的辦法還是通過同平臺車性能的 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)由于其回正時轉(zhuǎn)向液的 流動，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)計中需要嚴(yán)格控制的。目前為了解決以上問題， 汽車設(shè)計廠家通過反復(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)或適量對側(cè)傾
剛度作些改動等來實現(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)計時多少還需 考慮系統(tǒng)抗擾動的能力，即阻尼的確定，目前阻尼的調(diào)整很不方便，耗時且耗財。
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，正向傳遞時是駕駛者輸入給轉(zhuǎn)向盤的扭矩通過傳動從小齒輪27輸入，經(jīng) 過齒輪齒條的嚙合，轉(zhuǎn)化為齒條21的軸向移動輸出，起到傳遞扭矩的功能；其在反向傳動 時，即整車回正時，則通過齒條21輸入帶動小齒輪27轉(zhuǎn)動；這種轉(zhuǎn)向器對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻尼 影響是通過各運動副的摩擦力來實現(xiàn)，如齒條21和齒條支撐套24間的滑動；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，且調(diào)節(jié)范圍非常有限，受到傳 動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
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提出一種輔助回正及阻尼可調(diào)式汽車轉(zhuǎn)向器，該轉(zhuǎn)向 器具備增加整車轉(zhuǎn)向回正時的回正力、對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)阻尼進(jìn)行適時調(diào)節(jié)的功能。
本實用新型的技術(shù)方案如下
一種輔助回正及阻尼可調(diào)式汽車轉(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)。本實用新型的改進(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，齒條處于中間平衡位置，參見圖3，中間位置時，活塞所受 左右彈簧力相等，實現(xiàn)平衡，當(dāng)有方向盤轉(zhuǎn)角輸入時，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，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X，則活塞受到的彈簧力(方向延齒條軸向)其中/7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)向完成后會促使齒條回到中間平衡位置，利用此特性可實 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 右移動時推動左右腔體中氣體互相流動，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，齒條會產(chǎn)生左右的小移 動，多數(shù)此種左右的小位移是不希望發(fā)生的，此種情況下，本實用新型由于上述增加的左右 螺簧、阻尼器的共同作用，對于出現(xiàn)的齒條小位移可以起到很好的抑制作用。
本實用新型經(jīng)過以上結(jié)構(gòu)的綜合作用實現(xiàn)轉(zhuǎn)向器的中位抗擾特性、轉(zhuǎn)向時儲能、回位時 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本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3本實用新型理論原理圖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6活塞部位裝配剖視圖(圖2的I部)；
圖7本實用新型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1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，本實用新型添加了活塞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 左右移動時推動左右腔體中氣體互相流動；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，可實現(xiàn)通過阻尼調(diào)節(jié)閥7來調(diào)節(jié)阻尼，同時起到活塞移動時，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。
螺旋彈簧14的設(shè)計，螺旋彈簧是本實用新型的關(guān)鍵件，其起到的正面作用有控制回正 力矩大小，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向時儲存能量，回正時釋放能量，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)計的難點。圖7是本實用新型應(yīng)用于整車時 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是安裝本實用新型轉(zhuǎn)向器后的 整車回正曲線(有阻尼調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時)，曲線3是安裝本實用新型轉(zhuǎn)向器后的整車回正曲線(沒有阻尼調(diào)節(jié)閥時)。通過曲線3可看出，只要合理的設(shè)計螺旋彈簧14適度的調(diào)整阻尼調(diào) 節(jié)闊7，此發(fā)明對于整車的回正超調(diào)、回正殘余角、超調(diào)時間有很好的調(diào)節(jié)作用，不過彈簧 設(shè)計的主要參數(shù)對于轉(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，本實用新型的阻尼調(diào)節(jié)閥7結(jié)構(gòu)形式很多，只要能夠?qū)嵭袑ν鹘孛娣e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)闊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、一種輔助回正及阻尼可調(diào)式汽車轉(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所述的輔助回正及阻尼可調(diào)式汽車轉(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所述的輔助回正及阻尼可調(diào)式汽車轉(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。
專利摘要本實用新型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)向回正時的回正力、對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)阻尼進(jìn)行適時調(diào)節(jié)的功能。
文檔編號B62D5/20GK201231784SQ200820098688
公開日2009年5月6日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者浩 何 申請人:重慶長安汽車股份有限公司