CN111559421A - 转向器齿轮轴的定位结构及其装配方法 - Google Patents

转向器齿轮轴的定位结构及其装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明的其中一个目的是提供一种安全系数高、噪音低且使用寿命长的转向器齿轮轴的定位结构,齿轮轴的下端轴身插入壳体内，齿轮轴中段通过第一球轴承与壳体上部内壁相支承，齿轮轴下端通过第二球轴承与壳体下部内壁相支承，齿轮轴的下端沿轴向开设有螺纹孔，间隙调整螺钉与螺纹孔构成螺纹配合，间隙调整螺钉的头部垫板与第二球轴承内圈的下端相抵。与现有技术，将齿轮轴底部的滚针轴承更换为第二球轴承，采用两个球轴承同时对齿轮轴进行定位，利用球轴承内外圈之间可产生轴向错位的特性，在通过间隙调整螺钉调整齿轮轴的轴向间隙，对齿轮轴的轴向进行冗余定位，防止齿轮轴脱出，提升转向器的安全系数。

Description

转向器齿轮轴的定位结构及其装配方法
技术领域
本发明涉及汽车转向系统技术领域，具体涉及一种转向器齿轮轴的定位结构及其装配方法。
背景技术
齿轮齿条式转向器作为最常见的转向器类型，其工作原理是：它将方向盘的转动力矩转化为齿条的左右移动，齿条带动拉杆左右移动将力矩传递给车轮。传统的齿轮齿条式转向器的结构如图1所示，包括壳体1，壳体1内设置有相互啮合的齿轮轴2和齿条3，齿轮轴2的中部主要通过壳体1、锁紧螺塞4、球轴承5等部件对齿轮轴2进行定位，齿轮轴2的下端通过滚针轴承6和壳体1对齿轮轴2进行定位。但是由于齿轮轴2为斜齿轮，其在转动过程中会产生沿着齿轮轴向的力，该轴向力主要由球轴承5进行支撑，由于该处仅有一个球轴承5，所以球轴承5的轴向负载较高，且仅通过锁紧螺塞4进行锁紧，一旦锁紧螺塞4发生松脱，齿轮轴2转动时便会向上脱出，导致转向失效等安全风险；同时因普通球轴承仅控制径向游隙，轴向游隙非首要控制因子，所以轴向游隙离散性比较大。因为这种结构的局限性，所以在转动过程中，齿轮轴2会出现一定的轴向运动，如果快速换向或者车轮受到地面的剧烈冲击，该轴向运动会产生明显撞击，导致异响。
发明内容
本发明的其中一个目的是提供一种安全系数高、噪音低且使用寿命长的转向器齿轮轴的定位结构。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种转向器齿轮轴的定位结构，包括壳体，齿轮轴的下端轴身插入壳体内，齿轮轴中段通过第一球轴承与壳体上部内壁相支承，齿轮轴下端通过第二球轴承与壳体下部内壁相支承，齿轮轴的下端沿轴向开设有螺纹孔，间隙调整螺钉与螺纹孔构成螺纹配合，间隙调整螺钉的头部垫板与第二球轴承内圈的下端相抵。
本发明的另一个目的是提供一种上述转向器齿轮轴的定位结构的装配方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：转向器齿轮轴的定位结构的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)用压力机将底部第二球轴承压装到壳体内，上部的第一球轴承压装到齿轮轴上，同时采用锥面压头将挡圈压铆到齿轮轴上；
B)将齿轮轴装配到壳体内的转向器半总成A上；
C)在间隙调整螺钉的头部拧入齿轮轴底部开设的螺纹孔内；
D)将堵盖拧入壳体内；
E)将防尘封压入锁紧螺塞，再将锁紧螺塞拧入壳体。
与现有技术，将齿轮轴底部的滚针轴承更换为第二球轴承，采用两个球轴承同时对齿轮轴进行定位，利用球轴承内外圈之间可产生轴向错位的特性，在通过间隙调整螺钉调整齿轮轴的轴向间隙，对齿轮轴的轴向进行冗余定位，防止齿轮轴脱出，提升转向器的安全系数。
附图说明
图1为现有技术中齿轮齿条式转向器的剖视图；
图2为本发明中齿轮齿条式转向器的剖视图；
图3为齿轮轴的结构图；
图4为堵盖的剖视图。
具体实施方式
结合图2-图4，一种转向器齿轮轴的定位结构，包括壳体10，齿轮轴20的下端轴身插入壳体10内，齿轮轴20中段通过第一球轴承30与壳体10上部内壁相支承，齿轮轴20下端通过第二球轴承40与壳体10下部内壁相支承，齿轮轴20的下端沿轴向开设有螺纹孔23，间隙调整螺钉50与螺纹孔23构成螺纹配合，间隙调整螺钉50的头部垫板与第二球轴承40内圈的下端相抵。齿轮轴20采用机加工的方式成形，在底部轴承部位加工螺纹孔23，热处理后，采用矫直机对齿轮轴20进行校直，使用高精度磨床上下两个轴承位外圆进行磨削；与现有技术，将齿轮轴20底部的滚针轴承更换为第二球轴承40，采用两个球轴承同时对齿轮轴20进行定位，利用球轴承内外圈之间可产生轴向错位的特性，在通过间隙调整螺钉50调整齿轮轴20的轴向间隙，对齿轮轴20的轴向进行冗余定位，防止齿轮轴20脱出，提升转向器的安全系数。
进一步的，第二球轴承40与轴承孔位构成间隙配合，第二球轴承40内圈的上端面与齿轮轴20的轴肩间隙配合(该处间隙约5mm，保证间隙调整螺钉50可以调节)、下端面与间隙调整螺钉50的头部垫板抵靠，第二球轴承40外圈的上端面与壳体10内壁上的台阶抵靠。在这里第二球轴承40采用标准深球轴承。
间隙调整螺钉50的下方还设置有堵盖60，堵盖60整体呈桶状，外筒壁上设置的螺纹与壳体10内壁的螺纹配合，桶腔用于容置间隙调整螺钉50且桶口端面抵靠在第二球轴承40的外圈上，桶底处向外凸伸有六角头。堵盖60采用机加工的方式成形，批量使用后，可采用冷镦挤压的方式成形，堵盖60于壳体10一起限制第二球轴承40的轴向运动，六角头的设置方便专用工具拧动调整螺钉50旋转。
第一球轴承30的内圈与轴承孔位构成过盈配合、外圈与壳体10内孔间隙配合，第一球轴承30内圈的下端面与齿轮轴20的轴肩抵靠，第一球轴承30内圈上方的齿轮轴20上开设有凹槽21，凹槽21内圆周压铆有挡圈22，挡圈22与第一球轴承30内圈上端面抵靠并构成轴向限位配合。在上部的第一球轴承30装配到齿轮轴20上后，通过圆周压铆的方式将挡圈22挤压至齿轮轴20上的凹槽21内，同时消除挡圈22与第一球轴承30内圈之间的间隙，从而将第一球轴承30固定在齿轮轴20上。
进一步的，挡圈22的上方设置有锁紧螺塞71，锁紧螺塞71的外螺纹与壳体10的内螺纹配合，锁紧螺塞71的下端面抵压在第一球轴承30外圈的上端面位置处，第一球轴承30外圈的下端面与壳体10内壁上设置的台阶抵靠。
锁紧螺塞71中部开设有供齿轮轴20穿过的通孔，为了防止杂物从该通孔进出锁紧螺塞71的内部，该通孔处设置有防尘封72。
转向器齿轮轴的定位结构的装配方法，包括以下步骤：
A)用压力机将底部第二球轴承40压装到壳体10内，上部的第一球轴承30压装到齿轮轴20上，同时采用锥面压头将挡圈22压铆到齿轮轴20上；
B)将齿轮轴20装配到壳体10内的转向器半总成A上；
C)在间隙调整螺钉50的头部拧入齿轮轴20底部开设的螺纹孔23内；
D)将堵盖60拧入壳体10内；
E)将防尘封72压入锁紧螺塞71，再将锁紧螺塞71拧入壳体10。
为了提高连接的可靠性，间隙调整螺钉50的头部涂有螺纹锁固胶，堵盖60上涂抹上螺纹密封胶，锁紧螺塞71的螺纹上涂由螺纹锁固胶。
将转向器的第二球轴承40压装到壳体10上后，装配上齿条，将齿轮轴总成装配进入壳体后，通过拧紧间隙调整螺钉50对齿轮轴20上下轴承的轴向间隙进行调整，拧紧力矩20～30Nm；再装配堵盖60，拧紧力矩30～40Nm，再将齿轮轴20的锁紧螺塞71装入到壳体10上，采用80～100Nm的扭矩进行拧紧，再装完间隙调整机构，因采用了间隙调整螺钉50，会将第一球轴承30的轴向游隙几乎消除，由此因轴向间隙引起的异响问题，几乎可以消除。同时因为增加了间隙调整螺钉50，在轴向上又给齿轮轴20有一个固定的作用，其与齿轮轴20锁紧螺塞71一起，共同防止齿轮轴20向上脱出，实现了齿轮轴20防脱出的冗余设计，相对于之前的风险有明显的降低。按照以上新型转向器齿轮轴定位的技术方案，齿轮轴20的轴向间隙有明显的降低，当快速换向或车辆经过颠簸路面时，轮胎受到剧烈的冲击后，齿轮轴20不会上下窜动，同时因为齿轮轴20防脱出的冗余设计，转向系统将会更加静音、安全、持久耐用，车辆的行驶品质也会得到进一步的提升。

Claims (8)

1.一种转向器齿轮轴的定位结构，包括壳体(10)，齿轮轴(20)的下端轴身插入壳体(10)内，齿轮轴(20)中段通过第一球轴承(30)与壳体(10)上部内壁相支承，其特征在于：齿轮轴(20)下端通过第二球轴承(40)与壳体(10)下部内壁相支承，齿轮轴(20)的下端沿轴向开设有螺纹孔(23)，间隙调整螺钉(50)与螺纹孔(23)构成螺纹配合，间隙调整螺钉(50)的头部垫板与第二球轴承(40)内圈的下端相抵。
2.根据权利要求1所述的转向器齿轮轴的定位结构，其特征在于：第二球轴承(40)与轴承孔位构成间隙配合，第二球轴承(40)内圈的上端面与齿轮轴(20)的轴肩间隙配合、下端面与间隙调整螺钉(50)的头部垫板抵靠，第二球轴承(40)外圈的上端面与壳体(10)内壁上的台阶抵靠。
3.根据权利要求2所述的转向器齿轮轴的定位结构，其特征在于：间隙调整螺钉(50)的下方还设置有堵盖(60)，堵盖(60)整体呈桶状，外筒壁上设置的螺纹与壳体(10)内壁的螺纹配合，桶腔用于容置间隙调整螺钉(50)且桶口端面抵靠在第二球轴承(40)的外圈上，桶底处向外凸伸有六角头。
4.根据权利要求1所述的转向器齿轮轴的定位结构，其特征在于：第一球轴承(30)的内圈与轴承孔位构成过盈配合、外圈与壳体(10)内孔间隙配合，第一球轴承(30)内圈的下端面与齿轮轴(20)的轴肩抵靠，第一球轴承(30)内圈上方的齿轮轴(20)上开设有凹槽(21)，凹槽(21)内圆周压铆有挡圈(22)，挡圈(22)与第一球轴承(30)内圈上端面抵靠并构成轴向限位配合。
5.根据权利要求3所述的转向器齿轮轴的定位结构，其特征在于：挡圈(22)的上方设置有锁紧螺塞(71)，锁紧螺塞(71)的外螺纹与壳体(10)的内螺纹配合，锁紧螺塞(71)的下端面抵压在第一球轴承(30)外圈的上端面位置处，第一球轴承(30)外圈的下端面与壳体(10)内壁上设置的台阶抵靠。
6.根据权利要求3所述的转向器齿轮轴的定位结构，其特征在于：锁紧螺塞(71)中部开设有供齿轮轴(20)穿过的通孔，该通孔处设置有防尘封(72)。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的转向器齿轮轴的定位结构的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)用压力机将底部第二球轴承(40)压装到壳体(10)内，上部的第一球轴承(30)压装到齿轮轴(20)上，同时采用锥面压头将挡圈(22)压铆到齿轮轴(20)上；
B)将齿轮轴(20)装配到壳体(10)内的转向器半总成A上；
C)在间隙调整螺钉(50)的头部拧入齿轮轴(20)底部开设的螺纹孔(23)内；
D)将堵盖(60)拧入壳体(10)内；
E)将防尘封(72)压入锁紧螺塞(71)，再将锁紧螺塞(71)拧入壳体(10)。
8.根据权利要求7所述的转向器齿轮轴的定位结构的装配方法，其特征在于：间隙调整螺钉(50)的头部涂有螺纹锁固胶，堵盖(60)上涂抹上螺纹密封胶，锁紧螺塞(71)的螺纹上涂由螺纹锁固胶。
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