专利名称：汽车辅助回正及阻尼可调式转向器的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车转向系统，具体涉及一种具备辅助回正及阻尼可调功能的齿轮齿条转向器。
背景技术：
目前，每年市场上都有新车型的不断推出，对于同一个汽车设计制造厂家来说， 一些同 级别车型的底盘基本都是通用，只在其他系统或底盘的某些参数上作适量调整，其间很多新 车在研发中均会遇到由于整车的配置、轴荷、轴距或发动机等的变动而造成整车其中的某项 性能或多或少的改变，回正性就在其中。试验数据显示转向轮定位参数、轴荷、转向系统配 置等都会较大地影响整车的回正特性，汽车设计制造厂商如果要将每一款车的各项性能均调 整设计到最佳状态也不现实，因为受到设计、验证、改动成本等的限制，在整车做小改动的 情况下，某些性能允许在一定的范围内损失些。例如现在汽车设计厂家在某款车型配置中 分为有助力转向系统和无助力助力转向系统两种配置，在整车设计中就必须兼顾两种配置来 设计转向轮参数。 一般，由于设计时兼顾两种配置，其回正性会折中，这样一般带助力车型 的转向盘回正残余角较无助力车型大，很难两全其美，除非为两种配置的车型量身设计，这 样的话整车改动量大，通用性差。所以，目前汽车设计厂家的办法还是通过同平台车性能的 折中，不可能兼顾所有。以齿轮齿条液压助力转向系统为例，齿轮齿条液压助力转向系统由于其回正时转向液的 流动，使系统的阻尼加大，摩擦加剧也存在转向回正性能较无助力系统差的特性。目前，试 验数据显示部分无助力车型也存在方向盘残余角过大的情况。回正性差的另一方面是回正过 快，过猛，出现"打手"，这些都是汽车设计中需要严格控制的。目前为了解决以上问题， 汽车设计厂家通过反复的调整悬架转向轮参数(如主销内倾角、后倾角等)或适量对侧倾刚度作些改动等来实现回正不足与过猛的平衡。除以上考虑外，转向系统在设计时多少还需 考虑系统抗扰动的能力，即阻尼的确定，目前阻尼的调整很不方便，耗时且耗财。图l所示是现有技术齿轮齿条转向器结构，包括齿条21、限位块22、橡胶套23、齿条支撑套24、齿条套管25、齿轮齿条箱26、小齿轮27，这种转向器就是通过齿条21和小齿 轮17来传递扭矩，正向传递时是驾驶者输入给转向盘的扭矩通过传动从小齿轮27输入，经 过齿轮齿条的啮合，转化为齿条21的轴向移动输出，起到传递扭矩的功能；其在反向传动 时，即整车回正时，则通过齿条21输入带动小齿轮27转动；这种转向器对转向系统的阻尼 影响是通过各运动副的摩擦力来实现，如齿条21和齿条支撑套24间的滑动；小齿轮27 和齿条21间的啮合阻力等。这些结构一旦确定就不可变动，且调节范围非常有限，受到传 动效率等的制约也很难调节，所以，可以说现有技术齿轮齿条转向器基本不具备进行转向系 统阻尼调节的作用，更不具备辅助回正的功能。发明内容针对现有技术的不足，本发明提出一种辅助回正及阻尼可调式转向器，该转向器具备增 加整车转向回正时的回正力、对转向系统阻尼进行适时调节的功能。 本发明的技术方案如下-汽车辅助回正及阻尼可调式转向器，包括齿条、限位块、橡胶套、齿条支撑套、齿条套 管、齿轮齿条箱体和小齿轮，齿条装于齿条套管内孔中，部分齿条伸出齿条套管，限位块与 齿条套管前端内孔螺纹连接配合，齿条支撑套与限位块相邻且与齿条套管内孔紧密配合，齿 条支撑套同齿条气密封配合，橡胶套套在齿条套管前端，与齿条套管前端外圆过盈配合，齿 条套管后端与齿轮齿条箱体相连，齿条与齿轮齿条箱体内的小齿轮形成齿轮齿条啮合机构。本发明的改进在于在所述齿条套管内部过盈压装一螺簧座，齿条上设有一活塞，活塞与齿 条套管气密封配合，螺簧座与齿条气密封配合，活塞位于齿条支撑套与螺簧座之间，活塞与 齿条支撑套构成左密封腔体，在左密封腔体轴向位置的齿条上套装有左螺旋弹簧，活塞与螺 簧座构成右密封腔体，在右密封腔体轴向位置的齿条上也套装有右螺旋弹簧；齿条套管轴向 方向设有一连接导管，连接导管一端与左密封腔体相连通， 一端与右密封腔体相连通，连接 导管具有引导空气流动作用，连接导管上设有截流阀，截流阀具有调节系统阻尼的作用。在转向盘没有转角输入时，齿条处于中间平衡位置，参见图3，中间位置时，活塞所受 左右弹簧力相等，实现平衡，当有方向盘转角输入时，转向器小齿轮通过齿轮齿条的啮合， 使齿条产生相应的轴向移动，这样同齿条连接的活塞一旦偏离平衡位置，左右的弹簧将产生 不等作用力，假设活塞移动X，则活塞受到的弹簧力(方向延齿条轴向)其中F/表示左弹簧力，Fr表示右弹簧力。即一旦活塞偏离平衡位置xmm,弹簧将产生 2kx (N)的回复力，回复力在转向完成后会促使齿条回到中间平衡位置，利用此特性可实 现转向器辅助回正功能。为了消除螺簧在回复中间位置后会使活塞在中间平衡位置产生左 右来回振荡，为了衰减振荡，因此系统增加一阻尼调节器(截流阀)实现调节系统阻尼的作 用，以抑制活塞在回复中间位置后的左右振荡，起到减少整车回正超调量、超调时间的功能。 阻尼调节器的阻尼调节功能是通过齿条支撑套、活塞、螺簧座构成左右密封腔体，活塞左 右移动时推动左右腔体中气体互相流动，在左右密封腔体间增加的连接管路，管路起到引导 空气流动作用，管路设置截流阀，截流阀通过改变管路气体通流截面积来起到调节系统阻尼 的作用。在整车转向轮受到路面的偶然冲击或突然的侧向力作用时，齿条会产生左右的小移 动，多数此种左右的小位移是不希望发生的，此种情况下，本发明由于上述增加的左右螺簧、 阻尼器的共同作用，对于出现的齿条小位移可以起到很好的抑制作用。本发明经过以上结构的综合作用实现转向器的中位抗扰特性、转向时储能、回位时辅助 回位，减少方向盘残余角、方便调节系统阻尼的功效。
图1现有技术的齿轮齿条转向器结构示意图；其中，21齿条 22限位块23橡胶套24齿条支撑套25齿条套管26连接导管27 小齿轮；图2本发明结构示意图； 图3本发明理论原理图；图4右侧弹簧座和螺旋弹簧装配剖视图(图2的II部)； 图5左侧螺旋弹簧及腔体密封装配剖视图； 图6活塞部位装配剖视图(图2的I部)；图7本发明在整车回正性分析中所起作用分析图。图中l齿条2限位块3橡胶套4齿条支撑套5齿条套管6连接导管7阻尼调 节阀8齿轮齿条箱体9小齿轮IO螺簧座ll齿条支撑套密封圈12导管安装螺母13 导管安装座14A左螺旋弹簧14B右螺旋弹簧15活塞密封圈16活塞17齿条支撑套密封圈具体实施方式
如图2所示，本汽车辅助回正及阻尼可调式转向器包括齿条l、限位块2、橡胶套3、齿 条支撑套4、齿条套管5、齿轮齿条箱体8和小齿轮9等，齿条l装于齿条套管5内孔中， 部分齿条伸出齿条套管，限位块2与齿条套管5前端内孔螺纹连接配合，齿条支撑套4与限 位块2相邻且与齿条套管5内孔紧密配合，齿条支撑套4同齿条1气密封配合，橡胶套3套 在齿条套管5前端，与齿条套管5前端外圆过盈配合，齿条套管5后端与齿轮齿条箱体8相 连，齿条1与齿轮齿条箱体内的小齿轮9形成齿轮齿条啮合机构。上述结构与现有技术的结构(参看图1)基本相同，结合参见图4、图5和图6，在其基 础上，本发明添加了活塞16及左右相同的两根螺簧14A和14B，增加连接左右腔的连接导 管6及阻尼调节阀7。在齿条1上增加活塞16，活塞16起到左右两簧座的作用，同时左右 移动时推动左右腔体中气体互相流动；齿条支撑套4、活塞15、螺簧座10构成左右腔体， 腔体做成密封，即在齿条支撑套内圆周上开有密封槽，齿条支撑套密封圈ll装于密封槽中， 活塞外圆周上开有密封槽，活塞密封圈15装于密封槽中，所述螺簧座内圆周上开有密封槽， 齿条支撑套密封圈17装于密封槽中，这些密封圈起密封作用，要求密封有两方面功能①、 构成密封腔体，可实现通过阻尼调节阀7来调节阻尼，同时起到活塞移动时，不至于使左右 拉杆防尘罩来回处于真空和高压状态，影响寿命，②、保证转向器内部清洁度，气体交换只 局限于左右密封腔，这样就避免了外部灰尘进入。阻尼调节阀7，实质就是一截流阀，通过 调整连接导管6的通流截面积来实现阻尼调节作用。齿轮箱体上类似液压助力转向器，在壳 体外焊接两导管安装座13，连接导管6通过导管安装螺母12连接在导管安装座13上，并与 密封腔体相连通，活塞具有左右螺旋弹簧座的作用，螺旋弹簧，具有储能作用及中位稳定作 用。其他件的连接同现有技术转向器一样，不用做改动。螺旋弹簧14的设计，螺旋弹簧是本发明的关键件，其起到的正面作用有控制回正力矩 大小，实现转向时储存能量，回正时释放能量，辅助回正减少残余角；负面作用，增大了转 向力矩，所以如何平衡两者间关系是螺簧设计的难点。图7是本发明应用于整车时的转向回 正曲线，曲线l是普通转向器整车回正曲线，曲线2是安装本发明转向器后的整车回正曲线 (有阻尼调节阀调节时)，曲线3是安装本发明转向器后的整车回正曲线(没有阻尼调节阀时)。通过曲线3可看出，只要合理的设计螺旋弹簧14适度的调整阻尼调节阀7，此发明对 于整车的回正超调、回正残余角、超调时间有很好的调节作用，不过弹簧设计的主要参数对 于转向力矩的增加很明显，适当选取其参数还是可以满足回正和力矩增加间的平衡要求。阻尼调节阀7，本发明的阻尼调节阀7结构形式很多，只要能够实行对通流截面积可以改 变的器件均可以采用，所以此发明中不作具体的体现和限制，其作用可示图7，有阻尼调节 阀7和没有调节阀7的回正曲线效果很明显。
权利要求
1、汽车辅助回正及阻尼可调式转向器，包括齿条、限位块、橡胶套、齿条支撑套、齿条套管、齿轮齿条箱体和小齿轮，齿条装于齿条套管内孔中，部分齿条伸出齿条套管，限位块与齿条套管前端内孔螺纹连接配合，齿条支撑套与限位块相邻且与齿条套管内孔紧密配合，齿条支撑套同齿条气密封配合，橡胶套套在齿条套管前端，与齿条套管前端外圆过盈配合，齿条套管后端与齿轮齿条箱体相连，齿条与齿轮齿条箱体内的小齿轮形成齿轮齿条啮合机构；其特征在于所述齿条套管内部过盈压装一螺簧座，齿条上设有一活塞，活塞与齿条套管气密封配合，螺簧座与齿条气密封配合，活塞位于齿条支撑套与螺簧座之间，活塞与齿条支撑套构成左密封腔体，在左密封腔体轴向位置的齿条上套装有左螺旋弹簧，活塞与螺簧座构成右密封腔体，在右密封腔体轴向位置的齿条上也套装有右螺旋弹簧；齿条套管轴向方向设有一连接导管，连接导管一端与左密封腔体相连通，一端与右密封腔体相连通，连接导管具有引导空气流动作用，连接导管上设有截流阀，截流阀具有调节系统阻尼的作用。
2、 根据权利要求1所述的汽车辅助回正及阻尼可调式转向器，其特征在于所述齿条 支撑套内圆周上开有密封槽，齿条支撑套密封圈装于密封槽中，同齿条气密封配合；活塞外 圆周上开有密封槽，活塞密封圈装于密封槽中，与齿条套管气密封配合；所述螺簧座内圆周 上开有密封槽，螺簧密封圈装于密封槽中，与齿条气密封配合。
3、 根据权利要求1或2所述的汽车辅助回正及阻尼可调式转向器，其特征在于所述 齿条套管上焊接两导管安装座，连接导管通过导管安装螺母连接在安装座上，并与左、右密 封腔体相连通。
全文摘要
本发明涉及一种汽车辅助回正及阻尼可调式转向器，包括齿条、限位块、橡胶套、齿条支撑套、齿条套管、齿轮齿条箱体和小齿轮等，在齿条套管内部过盈压装一螺簧座，齿条上设有一活塞，活塞与齿条套管气密封配合，螺簧座与齿条气密封配合，活塞位于齿条支撑套与螺簧座之间，活塞与齿条支撑套和螺簧座分别构成左、右密封腔体，分别套装有左、右螺旋弹簧，齿条套管轴向方向设有一连接导管，连接导管一端与左密封腔体相连通，一端与右密封腔体相连通，连接导管具有引导空气流动作用，连接导管上设有截流阀，截流阀具有调节系统阻尼的作用。采用上述结构，使本转向器具备增加整车转向回正时的回正力、对转向系统阻尼进行适时调节的功能。
文档编号B62D3/12GK101323314SQ200810069898
公开日2008年12月17日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者浩 何 申请人:重庆长安汽车股份有限公司