一种转向副总成及其汽车的制作方法

本发明属于汽车前转向技术领域，特别是指一种转向副总成及其汽车。

背景技术：

商用车的转向前桥是非断开式转向从动桥，转向前桥结构很复杂，如图1所示，为现有技术转向前桥及相关零部件，包括轮毂01、转向节02、上衬套03、调整垫片04、楔形锁销05、主销06、转向梯形臂07、转向节臂08、前轴09、板簧010、转向横拉杆011、球销012、下衬套013、止推轴承014、内轴承015及外轴承016。带有螺栓的楔形锁销将主销固定在前轴拳部的主销孔内，使之不能转动，转向节利用主销与前轴铰接构成转向副，并经内轴承和外轴承支撑着车轮的轮毂，以达到车轮转向的目的。在左转向节的上耳处安装着转向节臂，后者与转向直拉杆相连，驱动转向副进行转向运动；而在左、右转向节的下耳处则装有与转向横拉杆连接的转向梯形臂，转向时由转向梯形臂、球销和转向横拉杆等组成的转向梯形实现车辆的各个轮胎无滑动地滚动转向。转向节的主销孔内压入带有润滑脂的青铜衬套以减小磨损。为使转向轻便，在转向节下耳与前轴拳部之间装有滚子止推轴承，在转向节上耳与前轴拳部之间装有垫片以调整其间隙。

车轮的转向运动是由转向副完成，转向副主要由转向节、前轴和主销等组成，承受由车轮传递给轮毂、轴承、转向节的作用力和冲击。转向副的转向运动摩擦力和主销中心线的空间角度直接影响车辆的转向性能、轻便性和操纵稳定性。

为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向轻便性及汽车转向后前轮回正性，转向前桥的主销在汽车的纵向和横向平面内都有一定倾角。在纵向平面内，主销上部后倾斜一个γ角，称为主销后倾角。在横向平面内主销上部向内倾斜一个β角，主销内倾角。

主销后倾使主销轴线与路面的交点位于轮胎接地点之前，两点的距离称为总拖矩，这个总偏距包括主销纵偏距和轮胎拖矩，当直线行驶的汽车的转向轮稍有偏转时，这时引起的离心力使路面对车轮施加阻碍其偏转的侧偏力，使车轮产生绕主销旋转的回正力矩，从而保证汽车具有较好的直线行驶稳定性，这个回正力矩等于总偏距与侧偏力之积。虽然可以通过改变主销相对板簧托座纵向夹角来改变主销后倾角，但是为了便于前轴的加工，这个夹角基本为0，因此，主销后倾角主要取决于板簧的安装姿态，或在板簧与前轴之间加楔形垫块，转向前桥主销后倾角一般为1～3°。

主销内倾也使为了保证汽车直线行驶的稳定性和转向轻便性。主销内倾使主销轴线与路面的交点至轮胎中心面的距离即主销内偏距减小，从而可减小旋转方向盘时的转向力，使转向轻便，同时也可减小转向轮传递到方向盘上的冲击力。转向前桥的主销内倾角5～8°，现在有加大趋势。

车辆在行驶过程中，当达到某一速度，转向系整体发生振动，转向盘也随之振动，这种现象叫做前轮摆振，前轮摆振是转向前桥必须注意的振动现象。

为了提高汽车行驶直行性，就必须提高转向轮的回正力矩，同时，也必须减小转向力，提高转向轻便性。但是对于具体转向前桥，对于不同主销内偏距要采用不同的结构，以保证在提高性能的同时，不发生前轮摆振。

因此，对于不同转向前桥的布置存在不同的主销纵偏距，不同主销纵偏距要采用不同的转向副。

如图2所示，为现有技术的转向副，包括转向节02、主销06、上衬套03、楔形锁销05、前轴09、下衬套013及止推轴承014，使用铜衬套，主销内倾角比较大。

上衬套和下衬套都为铜衬套，转向节与主销相对运动时滑动摩擦力比较大，减小汽车回正力矩；主销内偏距大，转动力矩就大，转动轻便性差；主销内偏距大，转向轮受到的冲击就大，直线行驶时稳定性很差；铜衬套磨损较快。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种转向副总成及其汽车，通过改进转向副内衬套结构，减小转向副转动时的摩擦力提高车辆行驶时回正力矩，提高车辆行驶的直行性及车辆行驶的稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种转向副总成，包括转向节、前轴、主销、上衬套、上盖板、圆柱滚子推力轴承、滚针衬套、卡簧、下盖板及楔形锁销；

所述转向节与所述前轴之间通过所述主销转动连接；所述上衬套、所述圆柱滚子推力轴承及所述滚针衬套均套于所述主销上；所述楔形锁销将所述主销与所述前轴之间固定；

所述上盖板固定于所述转向节的上端，所述下盖板固定于所述转向节的下端，所述卡簧卡于所述主销上。

所述转向节包括轴颈、连接板、转向节上安装臂及所述转向节下安装臂；

所述轴颈及、所述转向节上安装臂及所述转向节下安装臂通过连接板连接为一体结构；

在所述连接板上设置有定位孔及制动底板安装孔；

在所述转向节上安装臂上设置有主销上安装孔、上盖板固定孔及直拉杆臂安装孔；

在所述转向节下安装臂上设置有主销下安装孔及梯形臂安装孔；所述主销上安装孔与所述主销下安装孔同轴线。

在所述转向节上安装臂上设置有滑油嘴安装孔，所述滑油嘴安装孔与所述主销上安装孔连通。

所述前轴包括前轴本体，在所述前轴本体的拳部上设置有主销过孔、锁销过孔及限位凸台，所述锁销过孔与所述主销过孔连通；所述楔形销插入所述锁销过孔内与所述主销卡接配合。

所述上衬套由两个同心圆柱面组成的筒形结构，在所述上衬套的内圆柱面上设置有x形油槽；在所述衬套上设置有滑油过孔，所述滑油过孔与所述x形油槽连通；

所述滑油过孔位于所述x形油槽的交点处。

所述主销为圆柱体结构，在所述主销的两端设置有螺纹孔，在所述主销的侧臂上设置有固定槽；

在所述主销近上端的侧壁上设置有主销圆孔及直油槽；所述直油槽的两端分别与所述螺纹孔及所述主销圆孔连通。

所述滚针衬套包括多个滚针、上壳体及下壳体；所述上壳体的两端及所述下壳体的两端均设置有限位圆环；

所述上壳体的下端的限位圆环与所述下壳体的上端的限位圆环固定连接；在所述上壳体及其两端的限位圆环组成的空间内，以及下壳体及其两端的限位圆环组成的空间内均设置有滚针；所述上壳体的轴向中线与所述下壳体的轴向中线重合，所述滚针的轴向中线与所述上壳体的轴向中线平行。

所述楔形锁销由两个直径大小不同的圆柱体沿轴线方向连接为一体结构，其中直径小的圆柱体设置有外螺纹；在所述直径较大的圆柱体近所述外螺纹处设置有斜面。

还包括弯颈式滑油嘴，所述弯颈式滑油嘴固定于所述滑油嘴安装孔上。

一种汽车，使用上述任一项的转向副总成。

本发明的有益效果是：

本技术涉及到车辆的转向前桥机构，确切地说是转向前桥的转向副总成结构。在主销纵偏距在20±10mm时，改进转向副内衬套的结构，减小转向副转动时的摩擦力，提高车辆行驶时回正力矩，提高车辆行驶的直行性；由于主销后倾角主要取决于板簧的安装姿态和楔形垫块，与转向副关系不大，所以通过减小主销内偏距和主销内倾角来减小路面对转向系的影响，提高车辆行驶的稳定性，同时，提高转向时转动方向盘的轻便性。

附图说明

图1为现有技术转向前桥及其相关零部件结构示意图；

图2为现有技术转向副与车轮的关系示意图；

图3为本发明转向副总成结构示意图；

图4为图3的主视图；

图5为图3的a-a剖视图；

图6为转向节示意图；

图7为前轴拳部示意图；

图8为上衬套示意图；

图9为主销示意图；

图10为滚针衬套示意图；

图11为楔形锁销示意图；

图12为图4的i处放大图；

图13为图4的ii处放大图。

附图标记说明

01轮毂,02转向节,03上衬套,04调整垫片,05楔形锁销,06主销,07转向梯形臂,08转向节臂,09前轴,010板簧,011转向横拉杆,012球销,013下衬套,014止推轴承,015内轴承,016外轴承，1转向节，101定位孔，102制动底板安装孔，103轴颈，104主销上安装孔，105滑油嘴安装孔，106左上盖板固定孔，107直拉杆臂安装孔，108主销下安装孔，109梯形臂安装孔，2前轴，201主销过孔，202锁销过孔，203限位凸台，3主销，301固定槽，302主销圆孔，303直油槽，4上衬套，401滑油过孔，402x形油槽，5上盖板，6弯颈式滑油嘴，7调整垫圈，8圆柱滚子推力轴承，9滚针衬套，901滚针，902上壳体，903下壳体，10卡簧，11下盖板，12楔形锁销，121斜面。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本申请提供一种转向副总成，如图3至图13所示，包括转向节1、前轴2、主销3、上衬套4、上盖板5、弯颈式滑油嘴6、调整垫圈7、圆柱滚子推力轴承8、滚针衬套9、卡簧10、下盖板11及楔形锁销12。

转向节1与前轴2之间通过主销3转动连接；上衬套4、圆柱滚子推力轴承8及滚针衬套9均套于主销3上；楔形锁销12将主销3与前轴2之间固定。

上盖板5固定于转向节1的上端，下盖板11固定于转向节1的下端，卡簧10卡于主销3上。

在本申请中，以左转向节为例进行说明，转向节为本实施例中转向副总成最重要部件，转向节1包括轴颈103、连接板、转向节上安装臂及转向节下安装臂。

轴颈103及、转向节上安装臂及转向节下安装臂通过连接板连接为一体结构。

在连接板上设置有两个定位孔101及八个制动底板安装孔102，用于安装制动器的制动底板；轴颈用于安装轮毂轴承和轮毂。

在转向节上安装臂上设置有主销上安装孔104、上盖板固定孔106及直拉杆臂安装孔107。

在转向节下安装臂上设置有主销下安装孔108及梯形臂安装孔109；主销上安装孔与主销下安装孔同轴线，主销安装孔的轴线与轴颈的轴线之间并不垂直，形成主销内倾角。

在转向节上安装臂上设置有滑油嘴安装孔105，用于安装弯颈式滑油嘴6，滑油嘴安装孔105与主销上安装孔104连通。

上盖板固定孔106用于固定上盖板5，直拉杆臂安装孔107用于固定直拉杆臂，梯形臂安装孔109用于固定梯形臂。

前轴2包括前轴本体，在前轴本体的拳部上设置有主销过孔201、锁销过孔202及限位凸台203，锁销过孔与主销过孔连通；楔形锁销插入锁销过孔内与主销卡接配合。

上衬套4由两个同心圆柱面组成的筒形结构，在上衬套的内圆柱面上设置有x形油槽402；在衬套上设置有滑油过孔401，滑油过孔401与x形油槽402连通。

滑油过孔401位于x形油槽402的交点处。

主销3为圆柱体结构，在主销的两端设置有螺纹孔，用于连接安装和拆卸工具，便于将主销从前轴的主销过孔内拨出或压入；在主销的侧臂上设置有固定槽301，用于主销同前轴的固定。

在主销近上端的侧壁上设置有主销圆孔302及直油槽303；直油槽的两端分别与螺纹孔及主销圆孔连通。

滚针衬套9包括复数个滚针901、上壳体902及下壳体903；上壳体的两端及下壳体的两端均设置有限位圆环。在本申请中，上壳体和下壳体的壁厚相等。

上壳体的下端的限位圆环与下壳体的上端的限位圆环固定连接；在上壳体及其两端的限位圆环组成的空间内，以及下壳体及其两端的限位圆环组成的空间内均设置有滚针，在滚针与滚针之间有润滑脂；上壳体的轴向中线与下壳体的轴向中线重合，滚针的轴向中线与上壳体的轴向中线平行。

楔形锁销12由两个直径大小不同的圆柱体沿轴线方向连接为一体结构，其中直径小的圆柱体设置有外螺纹；在直径较大的圆柱体近外螺纹处设置有斜面121。

先从上面将上衬套压入左转向节上的主销上安装孔内，并将滑油过孔对准滑油嘴安装孔，再从下面将滚针衬套压入主销下安装孔内，完成转向副的预装。

将调整垫圈和圆柱滚子推力轴承分别放在前轴的拳部上面、左转向节的开挡下面，主销分别穿过上衬套、调整垫圈、前轴的主销过孔、圆柱滚子推力轴承和滚针衬套，并将固定槽的底面与前轴上的锁销过孔对齐，楔形锁销12的斜面121对准固定槽的底面，将楔形锁销锤入锁销过孔内，并用螺母固定，再将卡簧卡入左转向节槽内，固定滚针衬套的下端，并将下盖板压入左转向节内，用螺栓将上盖板固定在左转向节上，最后将弯颈式滑油嘴拧入左转向节上，加上滑油，完成本发明的安装。

工作原理

滚针为圆柱形，一侧与主销相切，另一侧与上壳体或下壳体的内圆柱面相切，形成主销在滚针衬套内的滚动运动，滚动摩擦力很小。而上衬套与主销之间为滑动摩擦，摩擦力较大。

如果上下都采用滑动摩擦，摩擦力较大，不利于转向回正，转向操作力也比较大；如果上下都采用滚动摩擦，摩擦力很小，有利于转向回正，转向操作力也很小。由于主销内偏距在20±10mm内，车辆行驶受到路面的干扰还是比较大，容易在某一速度产生前轮摆振，所以采用上滑动摩擦、下滚动摩擦的方案，兼顾转向性能和减小振动。

主销上的端螺纹孔还用于储存滑油，并与主销圆孔、直油槽、x形油槽和弯颈式滑油嘴相通，当上衬套的滑油减小时，储存滑油会回流，减小上衬套的维修周期。

转向前桥有左、右两个转向副总成，由于左转向副总成和右转向副总成相对车辆中心面对称，所以，本技术方案只对左转向副总成进行说明。

本技术方案还提供一种汽车，该汽车的转向前桥使用上述的左转向副总成和右转向副总成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。