CN103029745B - 一种可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构，属汽车转向技术领域。该齿条衬套结构包括转向器主体外壳和主体外壳装配孔内的齿条，主体外壳装配孔内的齿条上通过限位套套装有衬套A，衬套A一侧的齿条上套装有衬套B，衬套A与衬套B之间通过衬套弹簧连接。本发明的衬套具有间隙自动补偿功能特性，在保证其有效支撑齿条工作的同时，消除了主体外壳、齿条与衬套之间的多余间隙。由此达到消除转向器在工作过程中所发生的机械撞击异响噪音，延长机械转向器使用寿命的目的。本发明具有设计新颖、结构简单，实用性好的特点，对改善转向器机械撞击异响，延长机械转向器使用寿命具有积极的推广意义。

Description

一种可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构

技术领域

本发明涉及一种可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构，属汽车转向技术领域。

背景技术

汽车在正常行驶中，左转弯、右转弯和直线行驶是汽车最常见的三种基本运动动作。为保证汽车平稳行驶，汽车转向轮之间有一套机构来完成汽车行驶轨迹，这套完成汽车灵活改变行驶方向的机构称为汽车的转向系统，它通过刚性或柔性方式连接到汽车驾驶室的方向盘，直接由驾驶员控制。

目前国内的商用车、大巴车、工程车辆多采用循环球式液压助力转向器，轻型客车、商务车、轿车、微型车多采用齿轮齿条助力转向器。齿轮齿条助力转向器根据助力型式又有较详细的分类，如纯液压助力的HPS、液压助力带电控元件的E-HPS、纯电动管柱式助力的C-EPS、纯电动齿轮式助力的P-EPS、纯电动齿条式助力的R-EPS、以及纯手动无助力的机械转向器MS等。以上转向器系统均是以齿轮齿条机械传动为原型，在此基础上增加不同助力型式的转向系统。

齿轮齿条机械转向器的售后质量问题很大比例上体现为机械撞击噪音异响，对于汽车机械转向器而言，噪音异响产生的原理，是来自本身运动零件之间约束的间隙不合理，而造成的零件异常磨损、松旷、干摩擦等，使转向器在工作过程中会伴随有声音产生，这种异类且不正常声音，我们称其为转向系统机械噪音异响，噪音异响直接影响汽车驾驶者的操作舒适性。

在当今社会以人为本的汽车设计理念，对于整车噪音异响的控制有着非常严格的标准和要求。就机械转向器本身而言，其工作原理简单、结构简单。转向器工作时，齿条是相对于转向器主体外壳进行轴向往复运动，因此，容易产生机械噪音异响的位置是支撑齿条运动的两个位置。

第一个位置是在齿轮齿条啮合部位，因机械转向器在力的传递工作过程中需要保证齿轮齿条正常啮合，则在齿条背部设计有齿条支撑座组合机构。该机构不仅需要支撑齿条顺利啮合，还要需要对齿轮齿条啮合正压力的调节，正压力不能太大或太小。正压力太大，造成齿条运动摩擦阻力大，驾驶员感觉转向沉重吃力，易使驾驶员产生疲劳。正压力太小则会使齿轮齿条在工作中产生间隙，汽车在颠簸不平整路段是会产生机械撞击异响。

第二个位置是在齿条的另一个支撑位，因主体外壳和齿条都是金属零件，齿条相对于主体外壳需要有径向约束，以保证齿条的轴向运动，在此位置，通常设计为非金属轴套类零件将齿条进行支撑，我们称其为衬套。衬套的外圆需要与主体外壳配合，内孔需要与齿条外圆配合，且要保证齿条轴向移动的阻力不宜过大。常规设计时需要对齿条和衬套之间的间隙有严格的控制要求。间隙过大，齿条轴向运动阻力小，但在使用过程中，容易产生撞击噪音异响。间隙过小，齿条轴向运动摩擦阻力大，在使用过程中，驾驶员感觉转向沉重，易使驾驶员产生疲劳。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种结构简单，可有效解决现有转向器因衬套与齿条间隙或因磨损产生间隙变大，导致产生机械撞击噪音异响的可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构。

本发明的技术方案是：

一种可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构，包括转向器主体外壳和主体外壳装配孔内的齿条，其特征在于：主体外壳装配孔内的齿条上通过限位套套装有衬套A，衬套A一侧的齿条上套装有衬套B，衬套A与衬套B之间通过衬套弹簧连接，所述的装配孔和限位套内孔分别为锥形孔。

所述的衬套A与衬套B分别为锥形体，衬套A与衬套B的外表圆周上分别呈交叉状设置有U形槽。

本发明的有益效果在于：

本发明的特点是将机械转向器的衬套设计成具有间隙自动补偿功能特性，在保证其有效支撑齿条工作的同时，消除主体外壳、齿条、衬套之间的多余间隙。当转向器在使用过程中齿条对衬套A和衬套B产生磨损，导致相互间的间隙放大时，衬套A与衬套B之间通过衬套弹簧和锥形内孔的共同作用使衬套A与衬套B分别向装配孔和限位套内孔的小端滑移，滑移过程中，衬套A与衬套B分别受装配孔和限位套内孔的挤压使衬套内孔尺寸收缩，直到衬套与齿条间隙消除，完全支持齿条后停止，由此达到消除转向器在工作过程中所发生的机械撞击异响噪音，延长机械转向器使用寿命的目的。该可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构具有设计新颖、结构简单，实用性好的特点，对改善转向器机械撞击异响，延长机械转向器使用寿命具有积极的推广意义。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的衬套A和衬套B的结构示意图。

图中：1、转向器主体外壳，2、齿条，3、限位套，4、衬套A，5、衬套B，6、衬套弹簧，7、U形槽。

具体实施方式

该可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构，包括转向器主体外壳1和主体外壳装配孔内的齿条2。转向器主体外壳1装配孔内的齿条2上通过限位套3套装有衬套A4，衬套A4一侧的齿条2上套装有衬套B5，衬套A4与衬套5B分别为锥形体，衬套A4与衬套B5的外表圆周上分别呈交叉状设置有U形槽7。其目的是使衬套A4与衬套5B具有压缩锥面外圆则内孔收缩的特性。

衬套A4与衬套B5之间通过衬套弹簧6连接，主体外壳装配孔和限位套3内孔分别为锥形孔。衬套A4与衬套B5采用具有一定弹性的塑料材质制成。

该可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构，其衬套A4与衬套B5在齿条2上呈两端对称镜像布置，其目的是使齿条2无论是向左运动还是向右运动，始终有一个衬套受力支撑齿条2。

工作过程中，当齿条2往复式轴向运动磨损衬套内孔,与衬套A4或衬套B5产生间隙时，衬套A4或衬套B5与齿条2之间的摩擦力逐渐消除，此时衬套弹簧6的撑开力大于衬套A4或衬套B5与齿条2之间的摩擦力，因此可将衬套A4或衬套B5轴向撑开，推动衬套A4或衬套B5向锥形孔小端滑移，直到消除衬套A4和衬套B5与转向器主体外壳1、限位套3和齿条2之间的间隙时停止滑移。

衬套A4和衬套B5在衬套弹簧6的撑开力作用下，轴向滑移过程中，同时受锥形孔的挤压，衬套A4和衬套B5的内孔尺寸收缩，直到衬套与齿条2间隙消除，完全支撑齿条后停止，由此达到消除机械转向器在工作过程中所发生的机械撞击异响噪音，延长机械转向器使用寿命的目的。

本发明就现有衬套与齿条配合位为定尺寸配合值，主体外壳、齿条、衬套之间的间隙只能通过零件加工精度或装配后做相应的定尺寸辅具将衬套内孔进行挤压后得到一个合理的尺寸，以满足装配和功能要求而言；常规设计的衬套与齿条之间间隙会随着转向器使用过程中，齿条对衬套内孔的磨损，间隙会越来越大，当间隙达到一定程度后，定尺寸衬套不能完全支撑齿条进行运动，最终导致汽车在颠簸路段时产生撞击异响噪音。本发明的特点是将转向器主体外壳1的衬套安装位设计成内锥孔，将衬套外圆与主体外壳配合的部位设计成与之匹配的外锥形面，并且在衬套外表圆周上呈交叉状设置U形槽7，使衬套具有压缩锥面外圆则内孔收缩的特性。在限位套3位置同样设计成锥面配合结构，限位套3内孔锥面布置与壳体内锥孔呈镜像状态布置，衬套A4和衬套B5之间采用衬套弹簧6将其轴向撑开，当齿条2与衬套之间产生间隙时，衬套A4和衬套B5在衬套弹簧6和锥形孔的共同作用下，推动并挤压衬套A4和衬套B5，直至达到消除衬套径向间隙的目的。

同时，本发明考虑到齿条2的运动轨迹为往复式轴向运动，单个衬套的工作状态可能存在工况单向有效的特性。齿条2向配合锥孔小端运动时，齿条2因与衬套之间存在摩擦力及弹簧力的作用而带着衬套向锥形孔小端滑移，从而消除了衬套间隙。当齿条向配合锥形孔大端运动时，若齿条2与衬套之间存在摩擦力大于衬套弹簧6的弹簧力时，此时的衬套会随着齿条2摩擦力向着锥形孔大端滑移，衬套与齿条2以及壳体由此产生了间隙，此时就失去了衬套支撑齿条2的功能性。为了消除以上衬套可能产生的工况单向有效特性隐患，因此，衬套A4和衬套B5呈两端对称镜像布置，使得齿条2无论是向左运动还是向右运动，始终有一个衬套受力支撑齿条2。

本发明的衬套弹簧6可以设计成1个大弹簧或多个小弹簧圆周均布的方案，但弹簧的刚度不宜过大。弹簧的弹簧力过大会造成衬套在工作中对齿条2的移动阻力大，使得转向器手感沉重，不利于机械能量利用和力的传递。弹簧力的选择需要根据机械转向器整车使用条件进行设计。

该可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构具有设计新颖、结构简单，实用性好的特点，对改善转向器机械撞击异响，延长机械转向器使用寿命具有积极的推广意义。

Claims (1)

1.一种可改善转向器机械撞击异响的齿条衬套结构，包括转向器主体外壳（1）和主体外壳装配孔内的齿条（2），其特征在于：主体外壳装配孔内的齿条（2）上通过限位套（3）套装有衬套A（4），衬套A（4）一侧的齿条（2）上套装有衬套B（5），衬套A（4）与衬套B（5）之间通过衬套弹簧（6）连接，所述的装配孔和限位套（3）内孔分别为锥形孔；

所述的衬套A（4）与衬套B（5）分别为锥形体，衬套A（4）与衬套B（5）的外表圆周上分别呈交叉状设置有U形槽（7）；

所述的衬套A（4）和衬套B（5）呈两端对称镜像布置，使得齿条（2）无论是向左运动还是向右运动，始终有一个衬套受力支撑齿条（2）。