CN201016362Y - 汽车转向器的偏心轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车零件技术领域，尤其是一种汽车转向器的偏心轴承。包括有轴承外壳和滚子，轴承外壳一侧的开口上具有直角形内滚道，内滚道上环形排列圆柱形滚子，滚子经紧贴排列后在头尾滚子之间的空隙处设置有卡紧垫块，在轴承外壳的另一侧端面上设置有至少两个销孔，销孔与轴承相同轴向，在具有销孔的端面与内滚道之间的轴承外壳内圈设置有至少一个内密封槽，轴承外壳的外圈与内滚道具有偏心结构、并且偏心方向与销孔在端面上的对称轴线同向。本实用新型的偏心轴承应用于重型汽车的蜗轮蜗杆转向器始终能够对蜗轮蜗杆的啮合间隙进行调节，装配简单，装配精度好。

Description

汽车转向器的偏心轴承

技术领域

本实用新型涉及汽车零件技术领域，尤其是一种汽车转向器的偏心轴承。

背景技术

汽车的动力转向系统包括包括包括方向盘、转向轴、转向中间轴、转向油管、转向油泵、转向油罐、转向节臂、转向横拉杆、转向摇臂、整体式转向器、转向直拉杆、转向减振器；当驾驶员转动转向盘时，带动转向器输入轴转动，并由转向器输出轴带动转向摇臂摆动，通过转向直拉杆、横拉杆、转向节臂，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。这样，为了克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩，驾驶员需要加于转向盘上的转向力矩，比用机械转向系统时所需的转向力矩小得多。

对于汽车使用的一种蜗轮蜗杆式转向器，传统的结构是在蜗轮轴的两端采用偏心套加上轴承进行装配，如附图1和2的原有偏心轴承结构，最外圈是偏心套，最内圈排列的是滚子，中间设置的是滚道，排列的滚子空隙处有一个卡紧垫块。装配时可以调节蜗轮与蜗杆的啮合间隙，但一旦装配后便无法调节啮合间隙，只能通过变齿厚和螺钉调节间隙蜗轮与蜗杆的啮合间隙，并且由于偏心轴承的不可互换性，蜗杆与蜗轮的装配麻烦，装配精度较差，并且装配的时间长、功效低、难度大。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种新的安装于汽车蜗轮蜗杆式转向器的偏心轴承，能克服目前使用的偏心轴承所存在的不能在装配后再调节蜗轮蜗杆的啮合间隙之不足，并能进一步提高偏心轴承的安装性能及转向器的使用性能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车转向器的偏心轴承，包括有轴承外壳和滚子，所述的轴承外壳一侧的开口上具有直角形内滚道，内滚道上环形排列圆柱形滚子，滚子经紧贴排列后在头尾滚子之间的空隙处设置有卡紧垫块，在轴承外壳的另一侧端面上设置有至少两个销孔，销孔与轴承相同轴向，在具有销孔的端面与内滚道之间的轴承外壳内圈设置有至少一个内密封槽，所述的轴承外壳的外圈与内滚道具有偏心结构。内密封槽内安装密封件，用于轴承外壳与蜗轮轴之间的密封。

进一步说：所述的销孔为两个位于同一直径线上的第一销孔和第二销孔，第一销孔和第二销孔具有不同的孔径。

进一步说：所述的轴承外壳的外圈圆心与内滚道圆心相偏0.8~1.5毫米。

进一步说：所述的直角形内滚道的圆内壁和端内壁的表面经淬火处理，其中圆内壁淬火层深度为0.65~2.0毫米、淬火硬度为HRC57~62；端内壁淬火层深度为0.65~1.5毫米、淬火硬度为HRC54~62。

进一步说：所述的卡紧垫块为X形、并且X形两外侧为与滚子外壁相吻合的弧形。

进一步说：所述的轴承外壳的外周边上设置有用于对轴承轴向定位的环形定位槽。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的偏心轴承应用于重型汽车的蜗轮蜗杆转向器始终能够对蜗轮蜗杆的啮合间隙进行调节，装配简单，装配精度好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是原有偏心轴承的主视图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本实用新型的偏心轴承的主视图。

图4是图3的B-B剖视图。

图5是本实用新型轴承的淬火层要求示意图。

图6是图5的C处放大图。

图7是对角落部位淬火层的国家标准中的示意图。

图8是对角落部位淬火层易形成的缺陷形式示意图。

图9是图8的D处放大图。

图10是本实用新型加工过程中所用的感应器的截面示意图。

图中1.轴承外壳，2.滚子，3.卡紧垫块，11.内滚道，12.内密封槽，13.外圈，14.第一销孔，15.第二销孔，16.定位槽。

具体实施方式

如附图3和4的汽车转向器的偏心轴承，包括有轴承外壳1和滚子2，轴承外壳1一侧的开口上具有直角形内滚道11，内滚道11上环形排列圆柱形滚子2，滚子2经紧贴排列后在头尾滚子2之间的空隙处设置有卡紧垫块3，在轴承外壳1的另一侧端面上设置有两个销孔，销孔与轴承相同轴向，在具有销孔的端面与内滚道11之间的轴承外壳1内圈设置有至少一个内密封槽12，轴承外壳1的外圈13与内滚道11具有偏心结构、并且偏心方向与销孔在端面上的对称轴线同向。

销孔为两个位于同一直径线上的第一销孔14和第二销孔15，第一销孔14和第二销孔15具有不同的孔径并分别为5毫米和6毫米。

轴承外壳1的外圈13圆心与内滚道11圆心相偏1毫米。

直角形内滚道的圆内壁和端内壁的表面经高频淬火处理，其中圆内壁淬火层深度为0.65~2.0毫米、淬火硬度为HRC57~62；端内壁淬火层深度为0.65~1.5毫米、淬火硬度为HRC54~62。

卡紧垫块为X形、并且X形两外侧为与滚子外壁相吻合的弧形。

轴承外壳1的外周边上设置有环形定位槽16，环形定位槽16设置在与销孔的相近处。

如附图3和4所示的本实用新型的偏心轴承，偏心轴承装入汽车转向器总成泵体，滚子装入偏心轴承座的内滚道并用卡紧垫块卡紧，滚子内复圆内装配蜗轮轴，卡紧垫块在运输及轴承使用过程中仍留在轴承内，垫块的圆周向预负荷为50～150N，两滚子间的滚子滑动力为10～30N。轴承内孔内有1～2条平垫及O型圈组合型密封槽，另一端面有两个销孔用来调节蜗杆进入与蜗轮啮合的正确位置，滚子内复圆与外径的偏心距为0.8~1.5毫米，另有一端面槽用来固定偏心轴承在汽车转向器总成泵体内的圆周向位置。

下面对本实用新型在结构方面的特点作进一步介绍：

1.由于在装配时看不到里面的啮合情况，为使蜗轮轴装配后的中心线不歪斜，必须使两偏心轴承的偏心方向保持一致，而其调节是用专用装配扳手通过两偏心轴承端面上的两个第一销孔和第二销孔来调节的，因此，两销孔中心连线与偏心方向要求一致。

2.同样，为使蜗轮轴装配后的中心线不歪斜，成对装配使用的偏心轴承的偏心距要求一致。

对以上两特点的具体要求是：

1、滚子内复圆中心线和两销孔中心线的位置度要求为0.05毫米。

2、两销孔中心连线与偏心中心线方向的夹角误差为不大于±1.43度(1°26′)。

3、轴承成对使用，整批次轴承的偏心距变动量不大于0.025毫米。

针对上述要求，在如果确定第一销孔为5毫米，第二销孔为6毫米(销孔不同是为了方便本发明的安装和调节)：经计算，以6毫米销孔周向定位，在两销孔中心连线与偏心中心线之间偏转1.43度时，6毫米销孔与定位销之间的间隙为0.84毫米，因此在控制6毫米销孔与定位销之间的间隙在远小于0.84毫米的情况下，可以单件加工，且能够保证其偏转角度在公差范围内。

本实用新型的偏心轴承在调节好蜗轮和蜗杆的啮合间隙后，应将轴承外壳沿径向定位，具体一种较简单实用的方法是用转向器壳体上的结构铆紧轴承外壳的外圈沿边，再在轴承外壳外安装一个外盖，外盖外面再安装一卡入轴承外壳上定位槽的卡簧。

本实用新型加工过程是这样的：包括轴承外壳、滚子、卡紧垫块的分别加工和轴承装配的过程；所述的轴承外壳的加工又具有如下过程：a.车销孔端的内孔及端面，b.车滚道端的外圆及端面，c.粗车内滚道，d.调质处理，e.软磨外圆，f.精车内滚道，g.高频淬火，h.车内密封槽，i.磨两个外端面，j.磨外圆，k.磨销孔端的内孔，l.磨内滚道，m.钻扩两销孔，n.车偏心外圆，o.车定位槽，p.倒成品角，q.终磨外圆。

过程g.高频淬火所用的感应器具有能内置于轴承轨道的结构，感应器的截面为矩形；感应器与内滚道的内孔壁间隙为0.5毫米，与内滚道端平面的间隙为0.5毫米。

过程n.车偏心外圆，是采用胀胎式单件车偏心夹具进行内孔定位单件加工的过程。

下面再对本实用新型的加工过程的特点作进一步说明：

一般轴承产品98％采取GCr15轴承钢经整体淬硬而制成，少数采用渗碳淬火钢制造，感应淬火极少采用。但是随着社会的发展，感应淬火的发展前景极广，感应淬火工艺特点如下：

1、感应加热属于内热源直接加热，热损失小，加热速度快，热效率高。

2、加热过程中，由于加热时间短，零件表面氧化脱碳少，不用甲醇或氮气保护。

3、感应加热淬火后零件表面硬度高，调质的心部保持较好塑性与韧性，呈现低的缺口敏感性，故冲击韧性，疲劳强度和耐磨性等有很大提高。

4、感应加热设备紧凑，占地面积小，使用简便。

5、生产过程清洁，无高温，劳动条件好。

6、能用水剂淬火介质代替污染大、成本高的油剂淬火介质。

总之感应加热工艺具有加热速度快，生产效率高，节省能源，不氧化脱碳，不污染环境，易于机械化与自动化，符合现代工业生产的3S标准与3C标准(Sure可靠、Safe安全、Saving节约及Cool低温、Clean清洁、Clam安静)。感应淬火特别在汽车零部件制造方面得到广泛的应用。

针对该轴承我们决定采取调质作为预备热处理，工作面感应淬火回火工艺。调质一方面作为感应淬火的预处理，另一方面保证零件其他部位具有良好的综合机械性能，如附图5和附图6。

该轴承的感应淬火部位是内孔与平面同时淬火，存在很多难点：

1、加热过程中，上口加热快，平面与内孔相交的角落部位无法加热，我国标准中该部位允许8毫米不淬火，但无法满足该轴承的使用要求，如附图7。

2、内孔厚加热慢，平面挡边极薄易淬透、淬裂及熔化，如附图8和图9。

3、感应器两面加热，门型导磁体无法安装。

4、感应器上无法设计喷水淬火圈，同时加热后浸液淬火硬度较低，达不到设计要求(材料40Cr，HRC 57-62)。

5、内孔平面加热感应器与工件的距离近，极易产生拉火，烧坏感应器与工件，而且工件与感应器的间隙必须同一性好，定位要求高。

根据零件的淬火表面积与硬化层深度，设备选用100KW、250KHZGGC-80-2变频电源，CK-600数控淬火机床，用5％-8％美国好富顿Q251水剂淬火介质。

感应器设计成矩形截面，如附图10，同时加热内孔与平面，平面挡边内孔直径部位处采用金属屏蔽的方法，降低工件加热温度。喷水淬火圈设计在工件与感应器的上方，加热结束后同时喷水冷却工件与感应器。

具体工艺参数如下：

感应器与内孔的间隙0.5毫米，与内端面的间隙0.5毫米，加热时间5-5.1秒，加热温度870-880度，阳极高压11.8KV，阳极电流6.5A，栅极电流1.6A，冷却时间4-5秒，生产节拍20秒/件。

检测采用线切割制样，用HX-1000显微温度计检测有效硬化层深度(RhtHV500)，金相用XJG-O5显微镜按JB/T9204-1999标准评级1-5级合格。表面硬度用HR-150A洛氏硬度计检测。

对于过程n.车偏心外圆用内孔定位，选择采用胀胎定位，以消除内孔的定位间隙。为此采用车偏心夹具，偏心夹具上具有偏心锥形套、定位销、胀胎等零件，胀胎式单件车偏心夹具使该偏心轴承的产品精度达到载重汽车转向器的装配性能要求。

本实用新型加工过程中的淬火方法和对偏心的加工方法进一步提高了这种偏心轴承的机械性能和加工精度。

Claims (6)

1.一种汽车转向器的偏心轴承，包括有轴承外壳和滚子，其特征是：所述的轴承外壳一侧的开口上具有直角形内滚道，内滚道上环形排列圆柱形滚子，滚子经紧贴排列后在头尾滚子之间的空隙处设置有卡紧垫块，在轴承外壳的另一侧端面上设置有至少两个销孔，销孔与轴承相同轴向，在具有销孔的端面与内滚道之间的轴承外壳内圈设置有至少一个内密封槽，所述的轴承外壳的外圈与内滚道具有偏心结构、并且偏心方向与销孔在端面上的对称轴线同向。

2.根据权利要求1所述汽车转向器的偏心轴承，其特征是：所述的销孔为两个位于同一直径线上的第一销孔和第二销孔，第一销孔和第二销孔具有不同的孔径。

3.根据权利要求1所述汽车转向器的偏心轴承，其特征是：所述的轴承外壳的外圈圆心与内滚道圆心相偏0.8~1.5毫米。

4.根据权利要求1所述汽车转向器的偏心轴承，其特征是：所述的直角形内滚道的圆内壁和端内壁的表面经淬火处理，其中圆内壁淬火层深度为0.65~2.0毫米、淬火硬度为HRC57~62；端内壁淬火层深度为0.65~1.5毫米、淬火硬度为HRC54~62。

5.根据权利要求1所述汽车转向器的偏心轴承，其特征是：所述的卡紧垫块为X形、并且X形两外侧为与滚子外壁相吻合的弧形。

6.根据权利要求1所述汽车转向器的偏心轴承，其特征是：所述的轴承外壳的外周边上设置有用于对轴承轴向定位的环形定位槽。

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