CN105460075B - 一种转向器齿轮齿条间隙控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种转向器齿轮齿条间隙控制方法，属于转向器优化领域。本发明转向器齿轮齿条间隙控制方法中的转向器齿轮齿条包括常用段和设于所述常用段两侧的大转弯用段，转向器最大启动力数值范围不超过215.8N，转向器齿轮的回转力矩数值范围为0.49‑1.57Nm，所述常用段的齿轮齿条间隙小于所述大转弯用段的齿轮齿条间隙，所述常用段的齿轮力矩波动在0.49Nm以内，所述大转弯段的齿轮力矩波动在0.59Nm以内。本发明的有益效果为：摆脱了传统制造工艺的限制，解决了齿轮齿条间隙不能太小的问题；较小的齿轮齿条间隙有利于提高转向系统刚度，减小了回转力矩值，转向平顺性更好，有效避免方向盘抖动等问题。

Description

一种转向器齿轮齿条间隙控制方法
技术领域
本发明涉及一种转向器优化方法，尤其涉及一种转向器齿轮齿条间隙控制方法。
背景技术
转向器是汽车转向系统中至关重要的零件，其性能直接影响到整车的转向性能和驾驶舒适性，对汽车安全性也有重要影响，因而转向器的性能一般都有严格的性能要求。转向器其中一个重要的性能要求是对最大启动力以及转向齿轮的回转力矩、力矩波动进行要求。目前转向器所有在齿条行程上有统一相同的要求，这会存在一定缺陷：
(1)要求的行程越长，受齿条直线度的影响越大，所以，齿轮齿条的间隙不能要求的太小，否则，容易卡死。目前制造工艺一般间隙控制在0.1mm。
(2)在转向器实际使用过程中，齿条各段的使用频率是不相同的，中间常用段经常使用，两端的大转弯用段只有在半径较小的转弯时才会用到，中间常用段由于经常性的使用容易造成磨损，间隙会增大，从而影响驾驶舒适性，在较小半径转弯时，车速一般较慢，对回转力矩的波动并不敏感，要求过高，意义并不大。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提一种转向器齿轮齿条间隙控制方法。
本发明转向器齿轮齿条间隙控制方法中的转向器齿轮齿条包括常用段和设于所述常用段两侧的大转弯用段，转向器最大启动力数值范围不超过215.8N，转向器齿轮的回转力矩数值范围为0.49-1.57Nm，所述常用段的齿轮齿条间隙小于所述大转弯用段的齿轮齿条间隙，所述常用段的齿轮力矩波动在0.49Nm以内，所述大转弯段的齿轮力矩波动在0.59Nm以内。
本发明作进一步改进，所述常用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.08mm，所述大转弯用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.12mm。
本发明作进一步改进，所述常用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.06mm，所述常用段转向器齿轮的回转力矩数值范围为0.49-1.30Nm。
本发明作进一步改进，所述常用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.05mm。
本发明作进一步改进，所述大转弯用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.08mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：摆脱了传统制造工艺的限制，解决了齿轮齿条间隙不能太小的问题；较小的齿轮齿条间隙有利于提高转向系统刚度，减小了回转力矩 值，转向平顺性更好，有效避免方向盘抖动等问题；减少了汽车使用过程中调整间隙的频率,降低了了车辆维护成本；降低制造过程中螺塞的反复调节频次，提高了生产效率。
附图说明
图1为转向器特性图；
图2为现有技术转向器齿轮齿条间隙范围曲线图；
图3为本发明转向器齿轮齿条间隙范围曲线图；
图4为现有技术转向器启动力范围曲线图；
图5为本发明转向器启动力范围曲线图；
图6为现有技术齿轮回转力矩范围曲线图；
图7为本发明齿轮回转力矩范围曲线图；
图8为现有技术方向盘振动测试曲线图；
图9为本发明方向盘振动测试曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
转向器齿轮齿条间隙不仅对转向力矩、转向平稳性等有重要的影响，而且通过研究和实践发现，齿轮齿条间隙对方向盘的振动特性也有重要的影响。转向器作为从车轮到方向盘整个传递路径的中间一部分，合适的间隙能够减小振动的传递，在满足回转力矩的要求下，较小的间隙能够增大阻尼，减小振动振幅，从而有效避免方向盘在高速或不平路面上的抖动问题。
从转向器的性能要求方面考虑,齿轮齿条在整个行程上都需要精细的间隙控制。目前基于齿轮齿条的结构特点以及目前的制造水平、成本等方面因素,间隙变化范围很大，为了保证不卡死，间隙就要求必须控制到很大，很难实现精细控制。本发明综合考虑了实际的应用情况和制造方面的因素，采用了一个均衡的控制方法，既能达到理想的效果，又避免了对制造等方面高的要求，有效降低了制造成本。
本发明的常用段通常是方向盘正反向180°对应的齿条段，正反向180°以外的对应齿条段是大转弯用段。
如图1所示，本发明转向器齿轮齿条间隙控制方法中的转向器齿轮齿条包括常用段和设于所述常用段两侧的大转弯用段，在平时应用标准中，转向器最大启动力数值范围不超过215.8N，转向器齿轮的回转力矩数值范围为0.49-1.57Nm，所以，本发明基于此标准实行分段控制，所述常用段的齿轮齿条间隙小于所述大转弯用段的齿轮齿条间隙，因在现有技术中也提及，在平时实践中，当车辆在较小半径也就是大转弯时，车速一般较慢，对回转力矩的波动并不敏感，要求过高，意义并不大，所以本发明将所述常用段的齿轮力矩波动控制在0.49Nm以内，所述大转弯段的齿轮力矩波动控制在0.59Nm以内。
在齿条中间常用段采用较小的控制间隙、较小的启动力和力矩波动，在非常用的大转弯用段采用目前的标准要求——小于0.12mm，通常为0.1mm，所述常用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.08mm，所述大转弯用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.12mm。
本发明已应用到多个车型上，作为本发明的一个实施例，以某车型为例进行说明。该车型转向器齿轮齿条中间段间隙设置为小于0.06mm，其他段内小于0.08mm，这种设置有效的提高了转向系统刚度，解决了方向盘抖动问题，试乘试驾主观评价满意。转向器齿轮齿条生产线没有增加任何工序和工艺控制，工装夹具也无需没有升级改造，成本没有增加。目前，此车已通过整车可靠性验证和NVH(噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写，是衡量汽车制造质量的一个综合性问题)测试验证，目前已上市两年多。详细方案对比如表1，性能对比如图2-图9所示。
图2-图9是两个真实样件的实测性能数据，如图2和图3所示，现有技术的齿轮齿条间隙是按整个行程控制的，可见中间段的间隙接近0.10mm，在其他段内某几个点已经超出了0.10mm；采用本发明的控制方法的样件在中间常用段的间隙在0.06mm以内，其他大转弯用段的间隙也落在了0.08mm以内，是完全符合要求的。
如图4和图5所示，在启动力方面，现有技术的启动力在整个行程上最大是180.23N；采用本发明控制方法后，由于间隙变小导致启动力变大，达到213.69N，没有超过标准——215.8N，符合要求。
如图6和图7所示，在回转力矩方面，现有技术的回转力矩在整个行程上最大达到0.89Nm，最大力矩波动0.39Nm；采用本发明控制方法后，中间常用段的回转力矩达到1.05Nm，力矩波动0.37Nm，在其他大转弯用段内，最大回转力矩达到1.09Nm，力矩波动0.53Nm，满足新的技术要求。
如图8和图9所示，把采用现有技术和本发明控制方法的两个样件分别装在同一辆车上进行方向盘的振动测试，结果表明在方向盘12点钟位置-Y方向的振动加速度降低明显， 现有技术的振动加速度达到0.95g，手握震感明显，本发明控制方法的振动加速度降低到0.22g，手握基本感觉不到有振动。
综上，现有技术的齿轮齿条间隙基本在0-0.12mm之间，主要受齿条的直线度影响，所以，在整个行程上间隙要求不能小于0.1mm，否则容易发生卡死现象。本发明控制方法的齿轮齿条间隙中间常用段基本在0-0.05mm之间，可以设定中间常用段的齿轮齿条间隙最大间隙为0.5mm。单以这一套转向器看，齿轮齿条间隙中间常用段完全可以定为小于0.06mm，两侧的大转弯用段的齿轮齿条间隙小于0.08mm，因此，所述大转弯用段的齿轮齿条间隙最大可以设置为0.08mm。同时，对比启动力，本发明的最大启动力均没有超过215.8N,回转力矩也都在0.49-1.57Nm内，力矩波动在0.59Nm以内。
通过对同一辆车分别装有上述两件转向器的方向盘振动进行测试，本发明转向器的方向盘Y向振动加速度相对现有技术下降了77％，性能大幅提高，NVH主观评价满意，符合要求。
本发明具有以下技术创新点：
(1)本发明摆脱了传统制造工艺的限制，解决了齿轮齿条间隙不能太小的问题；
(2)减小中间常用段齿轮齿条间隙和回转力矩值，增加转向平顺性，降低了方向盘抖动发生的概率；
(3)转向性能更加稳定，降低汽车使用过程中转向器螺塞的调节频次；
(4)改善了生产工艺，即保证了转向器的性能，又利于在生产线上对间隙的控制和调节，降低反复调节频次，生产效率提高了10％以上；
(5)本发明操作简单，所有更改不会增加制造成本等任何成本，原检测线和检测设备就可以实现。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种转向器齿轮齿条间隙控制方法，转向器齿条包括常用段和设于所述常用段两侧的大转弯用段，其特征在于：转向器最大启动力数值范围不超过215.8N，转向器齿轮的回转力矩数值范围为0.49-1.57Nm，所述常用段的齿轮齿条间隙小于所述大转弯用段的齿轮齿条间隙，所述常用段的齿轮力矩波动在0.49Nm以内，所述大转弯用段的齿轮力矩波动在0.59Nm以内。
2.根据权利要求1所述的转向器齿轮齿条间隙控制方法，其特征在于：所述常用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.08mm，所述大转弯用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.12mm。
3.根据权利要求2所述的转向器齿轮齿条间隙控制方法，其特征在于：所述常用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.06mm，所述常用段转向器齿轮的回转力矩数值范围为0.49-1.30Nm。
4.根据权利要求3所述的转向器齿轮齿条间隙控制方法，其特征在于：所述常用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.05mm。
5.根据权利要求2所述的转向器齿轮齿条间隙控制方法，其特征在于：所述大转弯用段的齿轮齿条间隙范围为0-0.08mm。
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