用于助力转向机的活塞以及助力转向机的制作方法

本实用新型涉及助力转向系统，尤其涉及到用于助力转向机的活塞以及助力转向机。

背景技术：

目前，各种类型的助力转向机已经获得了相当广泛的应用，它们通过采用例如液压或者气压助力等方式，能够帮助用户实现车辆等动力设备、装置或系统的转向操作。然而，这些现有的助力转向机还存在着一些缺陷或不足之处。例如，在图1和图2中分别图示出了一个现有助力转向机中的活塞1'和壳体2'的基本结构，这些现有的零部件在诸如结构构造、制造材料损耗、工作性能、生产成本等方面仍具有进一步改进的需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了用于助力转向机的活塞以及助力转向机，从而有效解决或缓解了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个。

首先，根据本实用新型的一个方面，它提供了一种用于助力转向机的活塞，所述活塞包括：

第一端部，其设置有密封部用于与助力转向机的壳体内壁密封接触；以及

第二端部，其设置有啮合部用于与助力转向机的转向输出轴相啮合，并且被构造成其横截面的最大径向尺寸小于所述第一端部的横截面的最大径向尺寸，并且所述第二端部的端面处的横截面轮廓不位于同一圆周所限定的区域。

在根据本实用新型的用于助力转向机的活塞中，可选地，所述第二端部被构造成包括：

第一侧面，其包括彼此相连的第一平面区段和第一延伸区段；

第二侧面，其包括彼此相连的第二平面区段和第二延伸区段；

顶部，其与所述第一平面区段和所述第二平面区段相连，并被构造成用于与所述壳体的内壁配合接触；以及

底部，其与所述第一延伸区段和所述第二延伸区段相连并且一起形成燕尾形状；并且/或者

所述第二端部在所述啮合部处的横截面轮廓超出所述第一端部的横截面轮廓所在圆周所限定的区域。

在根据本实用新型的用于助力转向机的活塞中，可选地，所述顶部被构造成圆弧面形状，并且/或者所述顶部设置有凹槽。

在根据本实用新型的用于助力转向机的活塞中，可选地，所述第一侧面和所述第二侧面相对于所述活塞的中心轴线被对称布置。

在根据本实用新型的用于助力转向机的活塞中，可选地，所述密封部被构造成用于装设密封件的一个或多个凹槽，并且/或者所述活塞经由锻造和机械加工制成，所述机械加工包括磨削、铣削或拉削。

在根据本实用新型的用于助力转向机的活塞中，可选地，所述活塞还包括位于所述第一端部和所述第二端部之间的中间部，所述中间部的横截面的最大径向尺寸不大于所述第二端部的横截面的最大径向尺寸。

其次，根据本实用新型的另一个方面，它提供了一种助力转向机，所述助力转向机包括：

转向输入轴；

壳体，其具有液压腔，所述液压腔具有机加工而成的圆弧面；

如以上任一项所述的用于助力转向机的活塞，其装设在所述壳体内且所述第二端部与所述壳体的所述圆弧面滑动接触，并且所述活塞与所述转向输入轴相连，用以沿着所述壳体的轴向相对于所述壳体进行往复运动；以及

转向输出轴，其与所述活塞的啮合部相啮合，用以向外输出动力。

在根据本实用新型的助力转向机中，可选地，所述壳体包括：

第一区段，其内部容纳所述活塞的第一端部；以及

第二区段，其与所述第一区段相连且其内部容纳所述活塞的第二端部，并且所述第二区段被构造成其至少一部分的横截面的最大径向尺寸小于所述第一区段的横截面的最大径向尺寸。

在根据本实用新型的助力转向机中，可选地，所述壳体还包括位于所述第一区段和所述第二区段之间的中间区段，所述中间区段的至少一部分的横截面的最大径向尺寸不大于所述第二区段的横截面的最大径向尺寸。

在根据本实用新型的助力转向机中，可选地，所述助力转向机还包括被分别装设在所述壳体的两端的两个端盖，其中一个端盖上设置有用于供所述转向输入轴穿过的通孔。

从结合了附图的以下详细描述中，将会明了根据本实用新型提供的用于助力转向机的活塞以及助力转向机的各技术方案的特点、特征及技术优势等，其中通过举例方式示出了本实用新型的设计思想、结构和效果。例如，在保证助力转向机的性能要求的情况下，能够有效节省壳体、活塞等零部件的制造材料消耗和占用空间，这将有助于减轻助力转向机的整体重量，明显降低产品的制造成本，并且促进装配了该助力转向机的设备、装置或系统（例如车辆等）的整机轻量化、降低能耗和空间布局优化等。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是这些附图只是出于解释目的而设计的，仅意在概念性地说明此处的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是一个现有助力转向机中的活塞的侧视结构示意图。

图2是一个现有助力转向机中的壳体的剖视结构示意图。

图3是一个根据本实用新型的助力转向机实施例的立体结构示意图。

图4是图3所示的助力转向机实施例中的活塞的侧视结构示意图。

图5是图3所示的助力转向机实施例中的壳体的局部剖视结构示意图。

图6是图3所示的助力转向机实施例的横向剖视结构示意图。

图7是图3所示的助力转向机实施例的纵向剖视结构示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本实用新型的用于助力转向机的活塞以及助力转向机的结构组成、特点和优点等，然而所有描述仅是用来进行说明而不构成对本实用新型的任何限制。

在本文中，技术术语“第一”、“第二”仅是用于进行区分性表述目的而无意于表示它们的顺序以及相对重要性，技术术语“上”、“下”、“右”、“左”、“前”、“后”、“内”、“外”及其派生词等应联系附图中的定向，除非明确指出以外，本实用新型可采取多种替代定向。

此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，本实用新型仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本实用新型的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示。

首先，在图3中以示意方式示出了一个根据本实用新型的助力转向机实施例的立体结构，在该助力转向机实施例中设置了一个根据本实用新型的用于助力转向机的活塞实施例，下面就通过这些实施例来对本实用新型技术方案进行示范性说明。

在这个给出的实施例中，该助力转向机100可以包括活塞1、壳体2、转向输入轴4和转向输出轴5。具体来讲，壳体2具有液压腔，该液压腔可具有机加工而成的圆弧面，活塞1是被布置在壳体2的内部并且与壳体2的上述圆弧面进行滑动接触，并且活塞1还分别与转向输入轴4和转向输出轴5相连，用于将通过动力装置（例如内燃机、电动机等）驱动的例如油泵或空气压缩机等所提供的动能（例如液压能、气压能等），经由转向输出轴5向外输出来形成能量增大的转向动力，以便克服例如车辆驾驶员等用户本身施力不足的问题。应当理解的是，根据本实用新型的助力转向机可以包括但不限于例如液压助力转向机、气压助力转向机等。为了清楚起见，在图3、图6和图7等附图中没有具体示出涉及到液压或气压操作等的相关零部件，但是应当明白的是，对于这些相关零部件以及助力转向机中其他的通用或常规零部件，本领域技术人完全可以参阅现有技术而不在本文中赘述。

请参阅图4，在该图中示例性地展示出了在该助力转向机实施例中的活塞的大致结构。如图4所示，该活塞可以包括第一端部11、第二端部12和中间部13。其中，可以在第一端部11上设置密封部110，以便用来与助力转向机100的壳体2的内壁进行密封接触。在可选情形下，可以直接在第一端部11上开设一个或多个凹槽来形成密封部110，由此就可将诸如o型圈等密封件安装到该凹槽中用来与壳体2的内壁进行密封接触。当然，上述凹槽的具体结构形式、布置位置、设置数量等是被允许根据实际应用需求情况来进行灵活设定和调整的。

可以在第二端部12上设置啮合部120，以便通过该啮合部120来与助力转向机100的转向输出轴5进行啮合，从而实现从活塞1相对于壳体2进行的往复运动转换到转向输出轴5的旋转运动的动力传递。通常来讲，啮合部120可以根据具体需要来设置若干个齿，同时在转向输出轴5上设置相对应的齿51，通过以上这些齿之间的啮合或脱离啮合来完成动力传递操作。

如图4所示，第二端部12的横截面的最大径向尺寸是小于第一端部11的横截面的最大径向尺寸的，即由此可使得活塞1在其轴向方向上形成类似阶梯状的整体外形轮廓。采用这样的结构设计，可以使得该活塞1与例如图1中所示的现有活塞1'相比，能够明显减少在第二端部12处的制造材料，并且可由此减轻活塞的重量，并降低活塞的成本。与此同时，由于仍然可以通过第一端部11上的密封部110来提供的有效密封区域，即可以保持与现有活塞结构所实现的效果相同的密封区域，因此活塞1在可以节省下可观原材料的情况下，它仍然能够满足对于活塞的性能要求。

此外，对于传统的活塞产品来讲，它们通常是采用旋转体加工方式来进行生产的，因此这些活塞的端面处的横截面轮廓将位于同一圆周上或者位于由该圆周所限定的区域内。与此相对比，可以将活塞1的第二端部12构造成其端面126处的横截面轮廓可以不位于同一圆周所限定的区域内，这将促使活塞1能够与转向输出轴5之间更加稳定可靠地啮合，并且也有非常有助于活塞1可以在壳体2内持续稳定地进行往复运动，从而能够有效提升助力转向机的可靠性和安全性。

请参阅图7，在可选情形下，可以将第二端部12构造成包括第一侧面121、第二侧面122、顶部123和底部124。其中，第一侧面121位于图面中的左侧并且包括相互连接的第一平面区段1211和第一延伸区段1212，第二侧面122于图面中的左侧并且包括相互连接的第二平面区段1221和第二延伸区段1222，而顶部123则与上述的第一平面区段1211和第二平面区段1221相连，并且将其构造成适于与壳体2的内壁进行配合接触，以便可以通过该顶部123来承受作用力，而上述的第一侧面121和第二侧面122将不与壳体2的内壁进行接触，因此不会从壳体2的内壁处承受作用力，底部124则与上述的第一延伸区段1212和第二延伸区段1222相连并且由此一起形成燕尾形状，该燕尾形状向外突伸而超出了在端面126处的圆周所限定的区域。

在以上示例性的燕尾形状构造中，可以将顶部123可选地构造形成圆弧面。在第二端部12的端面126处，由于第一延伸区段1212和第二延伸区段1222均延伸超出了顶部123所在圆周范围来形成燕尾形状，因此使得该端面126的横截面轮廓没有处于同一圆周上，即超出了该处圆周所限定的区域。当然，以上构造仅是示例性说明，本实用新型完全允许采用任何其他的结构形式来实现第二端部12的端面126处的横截面轮廓不位于同一圆周上，从而获得以上所讨论的这些良好技术效果。

此外，在可选情形下，可以将第二端部12构造成具有以下结构形式，即可使其在啮合部120处的横截面轮廓超出第一端部11的横截面轮廓所在圆周所限定的区域，这将有利于提升活塞1的工作性能，不仅能使其与转向输出轴5进行更加稳定可靠的啮合，而且也能使其在壳体2内更加持续稳定运动。与根据本实用新型的该活塞相对比，现有的活塞产品并不具备以上这种结构构造。这是由于在现有技术中，业界人士早已习以为常地采用旋转体加工方式来生产制造活塞，因此现有活塞上的啮合部的横截面轮廓是不可能超出例如该活塞的端部的横截面轮廓所在圆周所限定的区域的。在根据本实用新型的技术方案中，由于采用了不同于现有技术的活塞结构设计和加工制造方式，因此能够实现以上所讨论的明显区别于现有活塞的结构构造，在后文中将对此进行更详细的介绍。

此外，在可选情形下，可以在第二端部12的顶部123设置凹槽125，可将凹槽125作为用于减少顶部123与壳体2的内壁之间摩擦接触的部件（如滚珠等）的容纳空间，并且也可由此进一步节省材料。另外，在可选情形下，可以如图7所示那样地将第一侧面121和第二侧面122设置成相对于活塞1的中心轴线进行对称布置，这将有利于活塞1在壳体2内部实现可靠的安装布置和往复运动，并且便于进行加工制造。

另外，对于中间部13来讲，它是被设置在第一端部11和第二端部12之间，并且可以将其可选地设置成其横截面的最大径向尺寸小于第二端部12的横截面的最大径向尺寸，这将有利于进一步减少活塞1的制造材料，减轻活塞的重量，并降低活塞的成本。

当然，在一些实施例中，也可以将中间部13构造成其横截面的最大径向尺寸等于第二端部12的横截面的最大径向尺寸。这也就是说，在一些应用场合下，可将中间部13并入到具有横截面径向尺寸相同大小的外形轮廓的第二端部12中，从而可以实际上省略掉该中间部13，使得活塞1仅具有存在横截面径向尺寸大小差异的第一端部11和第二端部12。

此外，还应当理解的是，上述的中间部13实际上可以具有一个或多个组成部分，这些组成部分彼此之间可以在横截面径向尺寸上存在大小差异，以便能够更好地满足各种不同的应用需求，并且获得如上所述的节省活塞制造材料、减轻重量、降低制造成本等良好效果。

需要指出的是，由于活塞作为常用零部件，在业界早已被司空见惯地大量制造和使用，这些活塞产品通常是采用旋转体加工方式来进行生产的。本案实用新型人经过大量研究后发现，现有的活塞产品在结构构造、制造工艺等方面还存在着相当大的改进空间，特别是它们不仅不必要地耗费掉了可观的制造材料，而且在产品重量、占用空间等方面也造成了不利影响。然而，由于这些现有活塞已经被人们所熟知并且广泛应用，特别是它们的基本构造、组成、材料损耗、制造工艺等早已被业界人士所习以为常而成为标配模式，所以在本实用新型提出之前，包括以上所列举问题在内的这些问题一直没有得到充分认识，并且长期未能获得良好解决。根据本实用新型人所提出的可包括两个或多个各自具有不同横截面径向尺寸的部分的活塞，并且可以使得啮合部处的横截面轮廓超出例如上述第一端部等部分的横截面轮廓所在圆周所限定的区域，例如可以采用锻造和机械加工工艺（如磨削、铣削、拉削等）来进行制造，已经成功地解决了现有技术中存在的这些问题，能够使得根据本实用新型的活塞和助力转向机具有明显的技术优势，这些都是现有的活塞产品和助力转向机产品不能提供的。

请再结合参考图3、图5、图6和图7，在该助力转向机100中，壳体2可以包括第一区段21和第二区段22，在该第一区段21和该第二区段22的各自内部将分别容纳活塞1的第一端部11和第二端部12。在可选情形下，可以将第二区段22构造成其一部分或者全部的横截面的最大径向尺寸是小于第一区段21的横截面的最大径向尺寸的。这也就是说，可以使得第二区段22的内径小于第一区段21的内径，由于在将与活塞1相连的蜗杆3的直径和壳体2的第一区段21的内径均与现有产品保持相同的情况下，施加到活塞1的作用力（如液压力、气压力）等均能维持不变，因此通过缩小第二区段22的横截面径向尺寸，可以相当有效地节省壳体的制造材料，并且减轻壳体和助力转向机的重量，降低产品的制造成本，提高产品竞争力。

如以上所述，根据本实用新型设计提供的助力转向机壳体是明显区别于例如图2中所示的现有助力转向机壳体的，并且由此具有相当显著的技术优势。在一个实施例中，通过采用本实用新型的以上结构设计，不仅可以大幅减少壳体2的空间体积，而且使得壳体2的制造材料消耗能够减少15%，这对于助力转向机本身以及装配了该助力转向机的设备、装置或系统来说，在诸如整机轻量化、降低能耗、优化空间布局等方面都具有积极意义。

此外，作为举例说明，可以在壳体2的第一区段21和第二区段22之间设置中间区段。在可选情形下，可以使得上述中间区段的一部分或全部的横截面的最大径向尺寸小于或等于第二区段22的横截面的最大径向尺寸。需要说明的是，还可以将上述中间区段设置成具有两个或更多个组成部分，这些组成部分彼此之间可以在横截面的径向尺寸上存在大小差异，从而能够更好地满足各种不同的应用需求，并且实现如上所述的节省壳体制造材料、减轻重量、降低制造成本等目的。

如图3和图6所示，在所给出的助力转向机实施例中，该助力转向机100可以设置前端盖23和后端盖24，它们被分别装设在壳体2的两端，并且可以在前端盖23上设置通孔230，以便使得助力输入轴4可以穿过该通孔230后与活塞1相连来向其传递动力。当然，在一些实施例中，也可在助力转向机中仅设置一个端盖，这可以是根据实际应用需求情形来进行灵活设定和选择的。

以上仅以举例方式来详细阐明根据本实用新型的用于助力转向机的活塞以及助力转向机，这些个例仅供说明本实用新型的原理及其实施方式之用，而非对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本实用新型的范畴并为本实用新型的各项权利要求所限定。