CN103204178B - 一种齿条调整压块组件 - Google Patents

Abstract

本发明属于机动车的齿轮齿条式转向器配件技术领域，公开了一种由无油复合材料作为衬片固定在凹槽处构成的齿条调整压块组件。其技术方案包括其结构包括底部设置有压簧孔、侧部设置有一到三个密封圈环槽、上部为凹形槽的塑料尼龙或由金属粉末压制烧结成的圆柱体，在圆柱体的凹形槽中固定有与之匹配的用于支撑并与导向齿条形成摩擦副的凹形滑板。该齿条调整压块组件具有摩擦系数小和使用寿命长的特点。

Description

一种齿条调整压块组件

技术领域

本发明属于机动车的齿轮齿条式转向器配件技术领域，具体的讲公开了一种由无油复合材料作为衬片固定在凹槽处构成的齿条调整压块组件。

背景技术

齿条调整压块是机动车方向盘导向齿条的支撑座，转动方向盘时导向齿条在支撑座上来回往复滑动，以实现机动车的变向。目前，所使用的齿条调整压块的结构为底部设置有压簧孔、侧部设置有一到三个密封圈环槽、上部为用于支撑导向齿条的凹形滑槽的一体结构的的塑料尼龙或由金属粉末压制烧结成的圆柱体。由于构成上述齿条调整压块用于支撑导向齿条的凹形滑槽为圆弧结构，使得圆柱形的齿条与其全面接触，导致导向齿条滑动时会产生较大的摩擦力，并且在使用过程中由于圆柱形的齿条和凹形滑槽的磨损，使得二者间的滑动摩擦力不断的变大，因此该结构的齿条调整压块使用寿命难于满足使用要求。

发明内容

 本发明的目的就是提供一种导向齿条与凹形滑槽之间摩擦阻力小的齿条调整压块组件。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种齿条调整压块组件，其结构包括底部设置有压簧孔、侧部设置有一到三个密封圈环槽、上部为凹形槽的由塑料尼龙制成或由金属粉末压制烧结成的圆柱体，其特征在于：在所述圆柱体的凹形槽中固定有与之匹配的用于支撑并与导向齿条形成摩擦副的凹形滑板；其中，

所述凹形滑板的径向剖面中心线上的圆心两侧设置有用于涂润滑剂沟槽；

所述凹形槽和与之匹配的凹形滑板的径向剖面为圆弧形结构；

所述凹形槽和与之匹配的凹形滑板的径向剖面由对称双圆弧结构连接构成，且双圆弧的两个圆心在所述圆柱体径向偏移形成；

所述圆柱体的中心设置与所述压簧孔连通的圆孔，所述凹形滑板的中心处设置有能够卡入其中的凸块；

所述凹形滑板的结构由钢背层、烧结于钢背上的球型青铜粉层以及熔融于该青铜粉层中的塑料层形成的摩擦层构成：其中构成所述青铜粉层的青铜粉粒径选择在80—200目之间，并且所述青铜粉的粒径为100—120目的40—50重量份、120—140目的30—40重量份、140—200目的20—30重量份的青铜粉混合构成。

构成上述齿条调整压块组件的附加技术特征还包括：

——所述凹形滑板的结构由钢背层、烧结于钢背上的球型青铜粉层以及熔融于该青铜粉层中的塑料层并共同形成摩擦层构成：其中，所述的青铜粉的粒径选择在80—200目之间，并且所述的青铜粉的粒径为100—120目的40—50重量份、120—140目的30—40重量份、140—200目的20—30重量份的青铜粉混合构成；

——所述的塑料层由95—98重量份的聚四氟乙烯、0.1—0.3重量份的磷、8—12重量份的球型青铜粉、0.5—1.5重量份的石墨、0.1—0.5重量份的镍和0.1—0.5重量份的二硫化钼构成的塑料粉形成。

制备一种齿条调整压块组件的方法，所述凹形滑板的工艺步骤为：

第一步，对钢板进行表面去污处理；

第二步，将青铜粉铺在钢板上，其厚度为0.20—0.30毫米；

第三步，加温至850—870℃将青铜粉颗粒烧结在钢板上；

第四步，在烧结后的青铜粉层上铺设厚度为0.1—0.2毫米的塑料粉；

第五步，加热至374—384℃使塑料粉溶化并嵌入青铜粉层的间隙中；

第六步，在钢背校平后在其背面，也即没有烧结青铜粉的钢背面进行镀铜防锈处理；

第七步，将钢板裁剪，并压制成与圆柱体上部的凹形槽相匹配的凹槽状。本发明所提供的齿条调整压块组件与现有技术相比，具有以下优点：其一，由于构成该齿条调整压块组件的圆柱体的凹形槽中固定有与之匹配的用于支撑并与导向齿条形成摩擦副的凹形滑板，并且该凹形滑板由镀铜的钢背层和烧结于钢背摩擦面上的球型青铜粉层以及熔融于该青铜粉层中的塑料层构成，使得该齿条调整压块组件具有摩擦性能好和使用寿命长的特点；其二，由于构成凹形滑板圆心两侧设置润油沟槽，因此，在其中涂上起润滑作用的油品时可以进一步降低摩擦副之间的摩擦系数；其三，由于构成摩擦副的凹形滑板是冲压在圆柱体凹形槽中，因此可以使得两者间实现牢固的结合，有效延长了其使用寿命。

附图说明：

图1为本发明齿条调整压块组件的结构示意图；

图2为齿条调整压块组件的轴向截面结构示意图；

图3为对称双圆弧结构的齿条调整压块组件的轴向截面结构示意图；

图4为构成凹形滑板的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的齿条调整压块组件的结构和使用原理作进一步的详细说明。

如图1、2所示，为本发明所提供的齿条调整压块组件的结构示意图。其结构包括为底部设置有压簧孔1、侧部设置有一到三个密封圈环槽2、上部为凹形槽3的塑料尼龙或由金属粉末压制烧结成的圆柱体4，在上述的凹形槽3中固定有与之匹配的用于支撑并与导向齿条形成摩擦副的凹形滑板5。

构成上述齿条调整压块组件结构中的

——凹形滑板5的径向剖面中心线上的圆心6两侧设置润油沟槽7，在其中涂上其润滑作用的油品、水可以进一步降低摩擦副之间的摩擦系数；

——凹形槽3和与之匹配的凹形滑板5的径向剖面为如图2所示的圆弧形结构；使得由导向齿条17的圆柱形的面在凹形滑板5中滑动构成摩擦副；

——为了减小导向齿条的圆柱形面与凹形滑板5的滑动面积，以降低摩擦副间的滑动摩擦力，上述凹形滑板5设置为如图3所示的两个圆心A和B在圆柱体4的径向偏移的对称双圆弧8、9结构连接构成（如图1所示）；这样可以使得构成凹形滑板5的两个圆弧上的两条线10和11用来支撑圆柱形的导向齿条17。当然，构成凹形滑板5的弧面还可以是双曲线性曲面、抛物线性曲面，其同样可以实现减小导向齿条的圆柱形面与凹形滑板5的滑动面积的目的。

构成上述齿条调整压块组件结构中的凹形滑板5的结构如图4所示由钢背层12、烧结于钢背上的球型青铜粉层13以及熔融于该青铜粉层中的塑料层14并共同形成摩擦层构成：其中，         

——构成凹形滑板5的钢背层的厚度设置在0.7—1.2毫米之间，不仅可以满足作为滑板骨架的强度，还方便冲床冲压的机加工；

——构成凹形滑板5的球型青铜粉层13的厚度在 0.2—0.3毫米间可以满足青铜粉颗粒烧结在钢背上后起到固定由塑料层14构成的摩擦层的作用；在选择球型青铜粉的粒径时，最好是采用100—120目的40—50重量份、120—140目的30—40重量份、140—200目的20—30重量份比例混合的青铜粉，使得铜粉能够结实的烧结在钢背上，并形成具有相似于蜂窝状结构的铜粉层。

——构成青铜粉层中的塑料层由95—98重量份的聚四氟乙烯、0.1—0.3重量份的磷、8—12重量份目数在140—200目的球型青铜粉、0.5—1.5重量份的目数在140—200目的石墨、0.1—0.5重量份的镍和0.1—0.5重量份的二硫化钼构成的混合塑料粉形成。

制备上述凹形滑板的工艺步骤为：

第一步，对钢板进行表面去污处理；

第二步，将铜粉铺在构成钢背的钢板上，其厚度为0.20—0.30毫米；

第三步，加温至850—870℃，将铜粉颗粒烧结在钢板上；其中100—120目的目数较小（粒径较大）的青铜粉颗粒直接烧结在钢背板上形成比较粗糙的大颗粒铜粉骨架层19；140—200目的目数较大的小颗粒（粒径最小）的青铜粉颗粒20的部分颗粒21直接烧结钢背板上，以提高大颗粒铜粉层与钢背板的烧结粘合强度，另外部分颗粒22熔化粘合在大颗粒铜粉上；120—140目目数的青铜粉颗粒形成大颗粒铜粉的连接桥23以提高铜粉层的连接牢固强度；其中加热温度低于铜的熔点1083℃，并控制铜粉的熔化度，使之形成具有足够空隙的蜂窝状结构。在青铜粉颗粒粒径的选择上，既要考虑大颗粒的青铜粉能够被烧结在钢背上并通过一部分小颗粒青铜粉能够加固其烧结的牢固度形成铜粉骨架层19，又要考虑另一部分小颗粒青铜粉能够烧结在大颗粒的青铜粉上而不溶化，因此小颗粒的青铜粉选择在140—200目之间的20—30的重量份、大颗粒青铜粉选择在100—120目之间的40—50重量份，中颗粒度的青铜粉颗粒在于形成大颗粒铜粉的连接桥23因此选用120—140目的30—40重量份的比例即可。

第四步，在烧结后的铜粉层上铺设厚度为0.1—0.2毫米的上述混合和塑料粉；

第五步，将上述铺设有混合塑料份的钢背加热至（低于聚四氟乙烯闪点415℃的）374—384℃，使混合塑料粉溶化并嵌入蜂窝状的铜粉层的空隙中，形成与导向齿条构成摩擦副的摩擦层14；

第六步，将钢板裁剪，并压制成与圆柱体上部的凹形槽相匹配的凹槽状。

在上述的制备步骤中，为了降低由于钢背钢板的烧结变型对铺设塑料粉厚度均匀度的影响，在铺设塑料粉前对钢板进行校平处理；为了提高钢背的耐腐蚀性能，在钢背校平后在其背面，也即没有烧结铜粉的钢背面进行镀铜，形成一层具有防锈功能的镀铜层18（如图4所示）。

将通过上述工艺制备成的凹形滑板固定在金属粉末压制烧结成的圆柱体凹形槽3中构成齿条调整压块组件。而这组合即可以通过粘合剂粘合，也可以是如图2所示，在构成齿条调整压块组件圆柱体的中心设置圆孔15，并且通过冲压工艺将凹形滑板压制在圆柱体凹形槽3中；在上述结构中，圆柱体中心圆孔15与压簧孔连通，冲压凹形滑板时，在其压簧孔中和上部能够实现双向对压，这种对压工艺不仅能够降低冲床对的金属粉末压制烧结成的圆柱体构成损坏，而且还能够使得冲入圆孔15中的凹形滑板凸块16与其圆孔实现牢固的结合。

在本专利申请中，

——构成凹形滑板5的球型青铜粉层13所使用的球型青铜粉中，其中熔化粘合在大颗粒铜粉上部分颗粒22则处于所形成摩擦层的塑料层中，他可以有效避免当塑料层磨损后导向齿条17直接与比较粗糙的大颗粒铜粉骨架层19直接摩擦，不但可以有效防止塑料层中摩擦系数的提高，而且还能够防止大目数的青铜粉脱落现象的发生，有效提高了板材的康摩擦能力，提高了凹形滑板5的使用寿命；

——构成凹形滑板5的塑料层中的140目—200目的球型青铜粉主要是提高聚四氟乙烯的抗耐磨性能，石墨的作用为提高四氟乙烯的润滑性能；另外，由于导向齿条在塑料层摩擦时，该塑料层的材料会嵌入导向齿条粗糙表面的缝隙中，从而形成齿条上塑料层膜与凹形滑板5的塑料层的摩擦，并对导向齿条起到了保护作用；因此，该塑料层必须具有一定的硬度，在构成上述的塑料层中添加一定比例的镍和二硫化钼，其目的就是用于提高构成的四氟乙烯混合塑料层的机械强度。

——在构成凹形滑板5的球型青铜粉层的青铜粉选择在140—200目之间的20—30的重量份、大颗粒青铜粉选择在100—120目之间的40—50重量份，中颗粒度的青铜粉颗粒为120—140目的30—40重量份的数值范围是连续的，在上述范围内采用排列组合构成的实施例均能够制备出符合本发明专利申请目的所需要的构成齿条调整压块组件结构中的凹形滑板。

Claims (3)

1.一种齿条调整压块组件，其结构包括底部设置有压簧孔、侧部设置有一到三个密封圈环槽、上部为凹形槽的由塑料尼龙制成或由金属粉末压制烧结成的圆柱体，其特征在于：在所述圆柱体的凹形槽中固定有与之匹配的用于支撑并与导向齿条形成摩擦副的凹形滑板；其中，

所述凹形滑板的径向剖面中心线上的圆心两侧设置有用于涂润滑剂沟槽；

所述凹形槽和与之匹配的凹形滑板的径向剖面为圆弧形结构；

所述凹形槽和与之匹配的凹形滑板的径向剖面由对称双圆弧结构连接构成，且双圆弧的两个圆心在所述圆柱体径向偏移形成；

所述圆柱体的中心设置与所述压簧孔连通的圆孔，所述凹形滑板的中心处设置有能够卡入其中的凸块；

所述凹形滑板的结构由钢背层、烧结于钢背上的球型青铜粉层以及熔融于该青铜粉层中的塑料层形成的摩擦层构成：其中构成所述青铜粉层的青铜粉粒径选择在80—200目之间，并且所述青铜粉的粒径为100—120目的40—50重量份、120—140目的30—40重量份、140—200目的20—30重量份的青铜粉混合构成。

2.如权利要求1所述的一种齿条调整压块组件，其特征在于：所述的塑料层由95—98重量份的聚四氟乙烯、0.1—0.3重量份的磷、8—12重量份的球型青铜粉、0.5—1.5重量份的石墨、0.1—0.5重量份的镍和0.1—0.5重量份的二硫化钼构成的塑料粉形成。

3.制备权利要求1所述一种齿条调整压块组件的方法，其特征在于：所述凹形滑板的工艺步骤为：

第一步，对钢板进行表面去污处理；

第二步，将青铜粉铺在钢板上，其厚度为0.20—0.30毫米；

第三步，加温至850—870℃将青铜粉颗粒烧结在钢板上；

第四步，在烧结后的青铜粉层上铺设厚度为0.1—0.2毫米的塑料粉；

第五步，加热至374—384℃使塑料粉溶化并嵌入青铜粉层的间隙中；

第六步，在钢背校平后在其背面，也即没有烧结青铜粉的钢背面进行镀铜防锈处理；

第七步，将钢板裁剪，并压制成与圆柱体上部的凹形槽相匹配的凹槽状。