CN108657263A - 一种汽车转向器安装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车转向器安装结构，包括副车架和转向器壳体，副车架与转向器壳体连接，转向器安装结构还包括设置在副车架与转向器壳体之间的花纹钢套，花纹钢套带有花纹的端面与副车架接触，且花纹钢套的硬度大于副车架的硬度。在转向器壳体上安装孔的端面设有用于安装花纹钢套的沉孔，花纹钢套压装在沉孔内，避免转向器壳体与副车架直接贴合，花纹钢套与副车架贴合，当花纹钢套受到轴向压紧力的作用时，其表面的花纹会嵌入副车架中，花纹可以增加花纹钢套与副车架贴合面的摩擦系数，从而提高转向器壳体与副车架抗滑移力。本发明还公开了该转向器安装结构的制造方法：1.加工花纹钢套；2.加工转向器壳体；3.转向器壳体与花纹钢套装配。
Description
技术领域
本发明属于汽车零部件安装技术领域，尤其涉及汽车转向系统，具体涉及一种汽车转向器安装结构及其制造方法。
背景技术
汽车转向系统是操控汽车行驶方向的装置，它是通过齿轮齿条式转向器将方向盘的旋转力矩转化为齿条的平动，齿条通过拉杆将力矩传递给车轮，从而实现车辆的转向。
齿轮齿条式转向器一般通过两点或者四点的方式固定在汽车的副车架上，拉杆球头与转向节臂进行连接，输入轴与转向管柱进行连接。因目前汽车行业越来越重视轻量化，所以齿轮齿条式转向器使用铝合金材料的壳体，与之相连接的副车架使用双层冲压钣金材料，转向器壳体与副车架通过螺栓进行连接，如图1所示。该种连接结构被普遍使用在乘用车上，因转向器壳体2与副车架1的贴合面为铝合金材料，此贴合面为机加工面，光洁度较高，摩擦系数较低。车辆在颠簸路面行驶时，轮胎传递给转向器拉杆的冲击力较大，当力达到一定值后，会克服转向器与副车架之间的摩擦力，使转向器与副车架发生相对移动，即转向器在副车架上的相对位置发生了改变，从而导致方向盘向左或右偏移，导致车辆在行驶过程中，发生跑偏的问题，影响驾驶员的驾驶感受，使驾驶员的舒适感及安全感降低。
为解决车辆跑偏的问题，就需要增加转向器与副车架的之间的摩擦力，提升转向器与副车架连接的可靠性，可通过提升螺栓的拧紧力矩和改善转向器与副车架贴合面的摩擦系数的途径来解决：
1、提升螺栓的拧紧力矩：因汽车上目前使用的螺栓均为高强度的螺栓，目前的拧紧力矩定义已接近该规格螺栓的拧紧强度极限，所以通过提升螺栓拧紧力矩的方案，并不能满足要求。
2、改善转向器壳体与副车架贴合面的摩擦系数：目前副车架采用的双层钣金的钢材为成形件，粗糙度出厂已确定，单方面的定制一款高摩擦系数板材在实际应用中不具备操作性及经济性，且提升范围有限，所以提升转向器壳体的摩擦系数成为解决该问题的唯一选择。但转向器壳体为铝合金材料，通过在表面增加花纹，可提升一定的摩擦系数，但因为铝合金件的硬度较低，当螺栓施加较大力矩时会将壳体表面的花纹压屈服，其花纹起不到提升摩擦系数的作用。
这就需要有一种新型的转向器与副车架的安装结构来解决该问题，该结构需具备高强度、稳定、持久耐用等方面的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便、可提升转向器壳体与副车架贴合面的摩擦系数的汽车转向器安装结构及其制造方法，用于解决现有技术中，车辆在颠簸路面行驶时，因转向器壳体与副车架之间的摩擦力(抗滑移力)不足，导致转向器壳体与副车架发生相对移动，导致方向盘向左或右偏移的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种汽车转向器安装结构，包括副车架和转向器壳体，所述副车架与所述转向器壳体连接，所述转向器安装结构还包括花纹钢套，所述花纹钢套设置在所述副车架与所述转向器壳体之间，所述花纹钢套带有花纹的端面与所述副车架接触。
进一步的，所述花纹钢套包括第一钢套和第二钢套，所述第一钢套与第二钢套一体成型，所述第一钢套的内径等于所述第二钢套的内径，所述第一钢套的外径大于所述第二钢套的外径，所述花纹钢套为“T”字型结构。
进一步的，在所述第一钢套远离所述第二钢套的端面上设有花纹，所述第二钢套远离所述第一钢套的一端设有导向锥面。
进一步的，所述花纹钢套的硬度大于所述副车架的硬度，所述花纹的尖角为60°-90°，所述花纹的深度为0.5-0.7mm，所述花纹沿所述第一钢套的径向设置，且所述花纹布满所述第一钢套远离所述第二钢套的端面。
进一步的，在所述转向器壳体上安装孔的端面设有沉孔，所述沉孔的孔口处设有倒角，所述花纹钢套压装到所述沉孔内。
进一步的，所述沉孔的深度大于所述第二钢套的长度，所述第二钢套压装到所述沉孔内，所述第一钢套上与第二钢套连接的端面对立的端面与所述转向器壳体的端面紧密接触。
进一步的，在所述转向器壳体上安装孔的两个端面上均设有沉孔，在所述转向器壳体的两端均压装所述花纹钢套，将螺栓依次穿过副车架、花纹钢套、转向器壳体、花纹钢套，通过锁紧螺母与所述螺栓配合锁紧。
进一步的，在所述转向器壳体上安装孔的一个端面上设有沉孔，设有沉孔的端面靠近所述副车架，所述安装孔上设有内螺纹，所述花纹钢套压装在所述沉孔内，所述花纹钢套与所述副车架接触，将螺栓依次穿过副车架、花纹钢套、转向器壳体，所述螺栓的外螺纹与所述安装孔上的内螺纹配合锁紧。
本发明还涉及一种汽车转向器安装结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤1.加工所述花纹钢套：利用机加工的方式加工第一钢套和第二钢套，在所述第二钢套远离所述第一钢套的一端机加工导向锥面，在所述第一钢套远离所述第二钢套的端面上采用滚花或压花的方式加工花纹，所述花纹成型后对所述花纹钢套进行调至热处理；
步骤2.加工转向器壳体：采用ADC压铸铝合金，利用机加工的方式成型，在所述安装孔的端部加工所述沉孔，所述沉孔的深度大于所述第二钢套的长度；
步骤3.所述转向器壳体与所述花纹钢套装配：利用压力机将所述花纹钢套压装在所述转向器壳体上，所述花纹钢套与所述转向器壳体为过盈配合。
进一步的，所述步骤3的具体操作为：首先将所述转向器壳体放置在所述压力机的定位夹具上，将所述花纹钢套套入到所述定位夹具上的定位销上；然后，操作压力机压头下压，将所述花纹钢套压入所述转向器壳体内，直至所述花纹钢套与所述转向器壳体接触的端面之间无间隙，重复上述步骤，压入另一端的花纹钢套；最后，使用所述螺栓进行锁紧。
采用本发明技术方案的优点为：
1.本发明花纹钢套的硬度大于副车架的硬度，当花纹钢套受到轴向压紧力的作用时，其表面的花纹会嵌入副车架中，花纹可以增加花纹钢套与副车架贴合面的摩擦系数，从而提高转向器壳体与副车架抗滑移力。
2.本发明在转向器壳体上增加花纹钢套的技术方案，转向器壳体与副车架之间的摩擦力(抗滑移力)具有明显的提升，转向系统更加稳定、持久耐用，经过测试，当车辆经过颠簸路面，轮胎受到较大的冲击后，转向器壳体与副车架之间不会产生相对移动，车辆也未出现跑偏的现象，车辆的行驶品质得到了进一步的提升。
3.本发明在转向器壳体沉孔的孔口处设计有倒角，花纹钢套的第二钢套上设有导向锥面，且定位夹具上有定位销，装配时定位销依次穿过转向器壳体和花纹钢套，所以下压时，花纹钢套能自动进行导正，不会出现花纹钢套压歪或压偏的现象；同时，该设计采用花纹钢套的端面与转向器壳体的端面进行限位，所以压装时只要保证花纹钢套的端面转向器壳体的端面无间隙，即能保证花纹钢套能完全压入转向器壳体的沉孔中，该方式结构简单、可靠、易于实现。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为传统的转向器壳体与副车架连接方式的示意图。
图2为本发明汽车转向器安装结构第一种实施例的整体结构示意图。
图3为本发明汽车转向器安装结构第二种实施例的整体结构示意图。
图4为本发明花纹钢套的主视图。
图5为本发明花纹钢套的俯视图。
图6为本发明转向器壳体的整体结构示意图。
图7为本发明花纹钢套与转向器壳体装配示意图。
上述图中的标记分别为：1、副车架；2、转向器壳体；21、安装孔；22、沉孔；23、孔口；24、倒角；3、花纹钢套；31、第一钢套；311、花纹；32、第二钢套；321、导向锥面；4、螺栓；5、齿轮；42、螺头；5、锁紧螺母；6、压力机；61、定位夹具；611、定位销；62、压力机压头；621、避让孔。
具体实施方式
在本发明中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种汽车转向器安装结构，包括副车架1和转向器壳体2，副车架1与转向器壳体2连接，转向器安装结构还包括花纹钢套3，花纹钢套3设置在副车架1与转向器壳体2之间，花纹钢套3带有花纹的端面与副车架1接触，且花纹钢套3的硬度大于副车架1的硬度。在转向器壳体2与副车架1之间增加花纹钢套3，花纹钢套3固定连接在转向器壳体2上，由传统的转向器壳体2与副车架1直接贴合，改为花纹钢套3带有花纹的端面与副车架1贴合，由于花纹钢套3的硬度大于副车架1的硬度，当花纹钢套3受到轴向压紧力的作用时，其表面的花纹311会嵌入副车架1中，花纹311可以增加花纹钢套3与副车架1贴合面的摩擦系数，从而提高转向器壳体2与副车架1抗滑移力。
上述花纹钢套3包括第一钢套31和第二钢套32，第一钢套31与第二钢套32一体成型，第一钢套31的内径等于第二钢套32的内径，第一钢套31的外径大于第二钢套32的外径，花纹钢套3为“T”字型结构。在第一钢套31远离第二钢套32的端面上设有花纹311，第二钢套32远离第一钢套31的一端设有导向锥面321，导向锥面321在花纹钢套3与转向器壳体2装配时起导向作用。
上述花纹钢套3的硬度大于副车架1的硬度，在本发明的优选方案中，花纹钢套3采用45钢制成，花纹311的尖角为60°-90°，第一钢套31的厚度为2mm，花纹311的深度为0.5-0.7mm，花纹311沿第一钢套31的径向设置，且花纹311布满第一钢套31远离第二钢套32的端面，对于花纹钢套3采用调质的热处理方式，保证热处理后花纹311的硬度在20～25HRC。
在转向器壳体2上安装孔21的端面设有用于安装花纹钢套3的沉孔22，在沉孔22的孔口23处设有倒角24，花纹钢套3压装到沉孔22内，且为过盈配合。沉孔22的深度大于第二钢套32的长度，第二钢套32压装到沉孔22内，第一钢套31上与第二钢套32连接的端面对立的端面与转向器壳体2的端面紧密接触。
在本发明的第一种实施例中，在转向器壳体2上安装孔21的两个端面上均设有沉孔22，在转向器壳体2的两端均压装花纹钢套3，将螺栓4依次穿过副车架1、花纹钢套3、转向器壳体2、花纹钢套3，通过锁紧螺母5与螺栓4配合锁紧，使用110±10Nm的扭矩进行锁紧后，的花纹钢套3因受到轴向压紧力的作用，其表面的花纹311会嵌入副车架1中，转向器壳体2与副车架1之间的摩擦系数会有明显提升。
在本发明的第二种实施例中，在转向器壳体2上安装孔21的一个端面上设有沉孔22，设有沉孔22的端面用于安装花纹钢套3，花纹钢套3与副车架1接触，压装在沉孔22内，安装孔21上设有内螺纹，将螺栓4依次穿过副车架1、花纹钢套3、转向器壳体2，螺栓4的外螺纹与安装孔21上的内螺纹配合锁紧，在安装孔21上直接设置与螺栓4的外螺纹配合的内螺纹，利用安装孔21自身的结构便可实现锁紧，省略安装锁紧螺母5，有利于车辆的轻量化。当花纹钢套3受到轴向压紧力的作用时，其表面的花纹311会嵌入副车架1中，转向器壳体2与副车架1之间的摩擦系数会有明显提升。
本发明在转向器壳体2沉孔22的孔口23处设计有倒角24，花纹钢套3的第二钢套32上设有导向锥面321，且定位夹具61上有定位销611，装配时定位销611依次穿过转向器壳体2和花纹钢套3，所以下压时，花纹钢套3能自动进行导正，不会出现花纹钢套3压歪或压偏的现象。同时该设计采用花纹钢套3的端面与转向器壳体2的端面进行限位，所以压装时只要保证花纹钢套3的端面转向器壳体2的端面无间隙，即能保证花纹钢套3能完全压入转向器壳体2的沉孔22中，该方式结构简单，可靠，易于实现。
按照本发明在转向器壳体2上增加花纹钢套3的技术方案进行路试，转向器壳体2与副车架1之间的摩擦力(抗滑移力)具有明显的提升，当车辆经过颠簸路面，轮胎受到较大的冲击后，转向器壳体2与副车架1之间不会产生相对移动；动态路试时，车辆也未出现跑偏的现象，转向系统更加稳定、持久耐用，车辆的行驶品质得到了进一步的提升。
上述两种实施例的工作原理相同，均可起到提升转向器壳体2与副车架1之间抗滑移力的作用，所以用户可以根据实际的生产需求进行选择。
本发明一种汽车转向器安装结构的制造方法如下：
步骤1.加工花纹钢套3：该花纹钢套3采用45钢制成，利用机加工的方式加工第一钢套31和第二钢套32，该第一钢套31和第二钢套32为一体成型，在第二钢套32远离第一钢套31的一端机加工导向锥面321，在第一钢套31远离第二钢套32的端面上采用滚花或压花的方式加工花纹311，并控制花纹深度在0.5-0.7mm之间；花纹311成型后对花纹钢套3进行调至热处理，保证调质后花纹钢套3的硬度大于副车架1的硬度。
步骤2.加工转向器壳体2：该转向器壳体2采用ADC12压铸铝合金制成，利用机加工的方式成型，在安装孔21的端部加工沉孔22，沉孔22的深度大于第二钢套32的长度，并在沉孔22的孔口23处加工倒角24。导向锥面321和倒角24的加工，是为了方便转向器壳体2与花纹钢套3装配。
步骤3.转向器壳体2与花纹钢套3装配：利用压力机6将花纹钢套3压装在转向器壳体2上，花纹钢套3与转向器壳体2为过盈配合。具体操作为：首先将转向器壳2体放置在压力机6的定位夹具61上，将花纹钢套3套入到定位夹具61上的定位销611上；然后，操作压力机压头62下压，在压力机压头62上设有用于避让定位销611的避让孔621，将花纹钢套3压入转向器壳体2内，直至花纹钢套3与转向器壳体2接触的端面之间无间隙，重复上述步骤，压入另一端的花纹钢套3；最后，使用螺栓4进行锁紧。
将按照上述方式装配制成的转向器壳体2与副车架1进行连接固定，使用110Nm扭矩固定后，在台架上进行摩擦力(抗滑移力)测试，转向器壳体2与副车架1之间的摩擦力相对于传统连接结构提升了近一倍。
将带有转向器壳体2和花纹钢套3的转向器搭载在某车型上装车，进行动态路试，也未出现转向器壳体2与副车架1发生相对移动导致的方向跑偏的问题。
本发明在转向器壳体2沉孔22的孔口23处设计有倒角24，花纹钢套3的第二钢套32上设有导向锥面321，且定位夹具61上有定位销611，装配时定位销611依次穿过转向器壳体2和花纹钢套3，所以下压时，花纹钢套3能自动进行导正，不会出现花纹钢套3压歪或压偏的现象。同时该设计采用花纹钢套3的端面与转向器壳体2的端面进行限位，所以压装时只要保证花纹钢套3的端面转向器壳体2的端面无间隙，即能保证花纹钢套3能完全压入转向器壳体2的沉孔22中，该方式结构简单、可靠、易于实现。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车转向器安装结构，包括副车架(1)和转向器壳体(2)，所述副车架(1)与所述转向器壳体(2)连接，其特征在于：所述转向器安装结构还包括花纹钢套(3)，所述花纹钢套(3)设置在所述副车架(1)与所述转向器壳体(2)之间，所述花纹钢套(3)带有花纹的端面与所述副车架(1)接触。
2.如权利要求1所述的一种汽车转向器安装结构，其特征在于：所述花纹钢套(3)包括第一钢套(31)和第二钢套(32)，所述第一钢套(31)与第二钢套(32)一体成型，所述第一钢套(31)的内径等于所述第二钢套(32)的内径，所述第一钢套(31)的外径大于所述第二钢套(32)的外径，所述花纹钢套(3)为“T”字型结构。
3.如权利要求2所述的一种汽车转向器安装结构，其特征在于：在所述第一钢套(31)远离所述第二钢套(32)的端面上设有花纹(311)，所述第二钢套(32)远离所述第一钢套(31)的一端设有导向锥面(321)。
4.如权利要求3所述的一种汽车转向器安装结构，其特征在于：所述花纹钢套(3)的硬度大于所述副车架(1)的硬度，所述花纹(311)的尖角为60°-90°，所述花纹(311)的深度为0.5-0.7mm，所述花纹(311)沿所述第一钢套(31)的径向设置，且所述花纹(311)布满所述第一钢套(31)远离所述第二钢套(32)的端面。
5.如权利要求1至4任意一项所述的一种汽车转向器安装结构，其特征在于：在所述转向器壳体(2)上安装孔(21)的端面设有沉孔(22)，所述沉孔(22)的孔口(23)处设有倒角(24)，所述花纹钢套(3)压装到所述沉孔(22)内。
6.如权利要求5所述的一种汽车转向器安装结构，其特征在于：所述沉孔(22)的深度大于所述第二钢套(32)的长度，所述第二钢套(32)压装到所述沉孔(22)内，所述第一钢套(31)上与第二钢套(32)连接的端面对立的端面与所述转向器壳体(2)的端面紧密接触。
7.如权利要求6所述的一种汽车转向器安装结构，其特征在于：在所述转向器壳体(2)上安装孔(21)的两个端面上均设有沉孔(22)，在所述转向器壳体(2)的两端均压装所述花纹钢套(3)，将螺栓(4)依次穿过副车架(1)、花纹钢套(3)、转向器壳体(2)、花纹钢套(3)，通过锁紧螺母(5)与所述螺栓(4)配合锁紧。
8.如权利要求6所述的一种汽车转向器安装结构，其特征在于：在所述转向器壳体(2)上安装孔(21)的一个端面上设有沉孔(22)，设有沉孔(22)的端面靠近所述副车架(1)，所述安装孔(21)上设有内螺纹，所述花纹钢套(3)压装在所述沉孔(22)内，所述花纹钢套(3)与所述副车架(1)接触，将螺栓(4)依次穿过副车架(1)、花纹钢套(3)、转向器壳体(2)，所述螺栓(4)的外螺纹与所述安装孔(21)上的内螺纹配合锁紧。
9.一种如权利要求1至8任意一项所述的一种汽车转向器安装结构的制造方法，其特征在于：该制造方法包括：步骤1.加工所述花纹钢套(3)：利用机加工的方式加工第一钢套(31)和第二钢套(32)，在所述第二钢套(32)远离所述第一钢套(31)的一端机加工导向锥面(321)，在所述第一钢套(31)远离所述第二钢套(32)的端面上采用滚花或压花的方式加工花纹(311)，所述花纹(311)成型后对所述花纹钢套(3)进行调至热处理；
步骤2.加工转向器壳体(2)：采用ADC12压铸铝合金，利用机加工的方式成型，在所述安装孔(21)的端部加工所述沉孔(22)，所述沉孔(22)的深度大于所述第二钢套(32)的长度；
步骤3.所述转向器壳体(2)与所述花纹钢套(3)装配：利用压力机(6)将所述花纹钢套(3)压装在所述转向器壳体(2)上，所述花纹钢套(3)与所述转向器壳体(2)为过盈配合。
10.如权利要求9所述的一种汽车转向器安装结构的制造方法，其特征在于：所述步骤3的具体操作为：首先将所述转向器壳(2)体放置在所述压力机(6)的定位夹具(61)上，将所述花纹钢套(3)套入到所述定位夹具(61)上的定位销(611)上；然后，操作压力机压头(62)下压，将所述花纹钢套(3)压入所述转向器壳体(2)内，直至所述花纹钢套(3)与所述转向器壳体(2)接触的端面之间无间隙，重复上述步骤，压入另一端的花纹钢套(3)；最后，使用所述螺栓(4)进行锁紧。
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