CN204821685U - 一种转向机用自补偿恒间隙调整控制机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，在调整螺塞内设有间隙补偿部装和间隙调整部装，并安装在转向机壳体内；其中间隙补偿部装是由上补偿片、下补偿片和扭簧组成，上补偿片和下补偿片的端面由沿圆周三等分的螺旋环形斜面组成，在上补偿片和下补偿片的中心分别设有一字凹槽，扭簧两端的扭臂分别固定在一字凹槽内，加载扭力的扭簧在上补偿片和下补偿片扣合的腔体内，且上补偿片和下补偿片对应的螺旋环形斜面贴合。该控制机构可自动完成间隙增大量的补偿，使转向机一直处于在设定的初始间隙范围内工作，可有效避免转向机齿轮副啮合间隙增大所导致的异响发生。同时其具有调整简单、操作方便，检测精度高，调整间隙量一致性好的特点。

Description

一种转向机用自补偿恒间隙调整控制机构

技术领域

本实用新型涉及一种转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，用于转向器传动齿轮副啮合间隙量的调整和恒定控制，属于一种汽车零部件。

背景技术

转向机是汽车上的关键安全部件，齿轮齿条式转向机在乘用车上应用最为广泛，但转向机的异响问题在国内没有得到良好的解决，特别是EPS电动转向机的异响比率更高，成为国内转向行业的老大难问题。

异响产生的主要原因就是转向机齿轮副啮合间隙量调整不当或转向机工作磨损所导致的间隙增加而偏大。转向机齿轮副啮合部位需要预留一定的间隙用于弥补零部件制造变差对总成性能的影响。

传统转向机需要将用于间隙量调整的圆柱螺旋弹簧和调整螺塞安装至转向机上，再根据转向机齿轮副啮合间隙量的每次检测结果进行调整，需反复多次调整才能接近预定的理想间隙量要求。此方式检测误差大，重复性和稳定性都很低，间隙量调整繁琐且效率低下，并使转向机齿轮副啮合间隙量变差过大。

传统转向机不具有齿轮副啮合间隙的补偿功能，而转向机正常的工作磨损现实中又无可避免，直接导致齿轮副工作啮合间隙逐渐增大，最终产生冲击异响并极大的降低转向机使用寿命。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种转向机用自补偿恒间隙调整控制机构。该控制机构可自动完成间隙增大量的补偿，使转向机一直处于在设定的初始间隙范围内工作，可有效避免转向机齿轮副啮合间隙增大所导致的异响发生。同时其具有调整简单、操作方便，检测精度高，调整间隙量一致性好的特点。

为解决以上问题，本实用新型的具体技术方案如下：一种转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，在调整螺塞内设有间隙补偿部装，在间隙补偿部装的外端部通过间隙调整部装调整好设定间距，并安装在转向机壳体内；其中间隙补偿部装是由上补偿片、下补偿片和扭簧组成，上补偿片和下补偿片的端面由沿圆周三等分的螺旋环形斜面组成，在上补偿片和下补偿片的中心分别设有一字凹槽，扭簧两端的扭臂分别固定在一字凹槽内，加载扭力的扭簧在上补偿片和下补偿片扣合的腔体内，且上补偿片和下补偿片对应的螺旋环形斜面贴合。

螺旋环形斜面采用与水平面同高度或同角度两种螺旋上升方式，上补偿片只能沿螺旋环形斜面向下补偿片螺旋环形斜面的最高点方向圆周转动，使上、下补偿片的总高度增加。

所述的间隙调整部装的结构为，在上补偿片的外端面设有凹槽腔，碟簧的一端与凹槽腔底面接触，另一端与滑动垫片连接，滑动垫片与上补偿片活动连接。

所述的碟簧替换为圆柱螺旋弹簧。

所述的上补偿片和下补偿片上设有圆周均布的凸台，凸台分别限位下补偿片和上补偿片的外圆周面，凸台圆周方向的端面限位下补偿片和上补偿片的圆周转角；在上补偿片和下补偿片的外圆周分别设有小平面，两个小平面的位置对应。

所述的调整螺塞的外端面上设有外六角凸台，且在调整螺塞的外端面圆周设有刻度线。

所述的外六角凸台的中心设有与内腔相通的工艺沉孔，工艺沉孔内设有密封胶塞，其密封胶塞的中部环形台与工艺沉孔内孔过盈配合，密封胶塞的前端部与下补偿片的中心内孔过盈配合。

该转向机用自补偿恒间隙调整控制机构采用间隙调整部装完成转向机齿轮副设定初始啮合间隙量的保障和调整，间隙补偿部装保障转向机齿轮副设定的初始啮合间隙量恒定性的控制和间隙补偿。其中，间隙补偿部装采用上补偿片和下补偿片的接触面分别由沿圆周三等分的螺旋环形斜面构成，保障上补偿片和下补偿片受力工作状态的稳定性。

螺旋环形斜面可采用与水平面同高度或同角度两种螺旋上升方式，上补偿片只能沿螺旋环形斜面向最高点方向圆周转动，使上、下补偿片的总高度增加。

间隙调整部装碟簧同轴安装在滑动垫片和上补偿片之间，滑动垫片轴向滑移至极限位置时，其端面与上补偿片环形凸台面接触而停止运动，此时碟形弹簧变形量和弹性力达到最大值。碟簧设置在上补偿片的凹槽腔内，可避免碟簧因压平时，形变过大而导致损毁或疲劳寿命的降低，对碟形弹簧起到良好的保护作用。

在布局空间充裕的前提下，可在本发明机构上并联增加一个弹簧，适用于安装在有大刚度需求的转向机上，并为转向机能够正常工作提供双重保证；也可将碟簧替换为弹簧，满足原有转向机升级改造需求。

上、下补偿片的外圆周分别设有凸台，从而实现上补偿片和下补偿片的同轴安装并限制上、下补偿片的相对极限转角，同时设置小平面，保证初始安装位置准确。

在调整螺塞的端面设置外六角凸台，便于调整螺塞整体轴向位置的调整，其端面设置刻度线，以保证旋进位置的确定。

在调整螺塞的中心设置工艺沉孔，便于内部上补偿片和下补偿片对扭簧的预紧设置，设置完毕后通过密封胶塞进行密封。

附图说明

图1为自补偿恒间隙调整控制机构在转向机中的安装位置示意图。

图2为转向机用自补偿恒间隙调整控制机构实施例一的结构示意图。

图3为图2的爆炸视图。

图4为上补偿片的轴测图。

图5为下补偿片的轴测图。

图6为调整螺塞轴测视图。

图7为转向机用自补偿恒间隙调整控制机构实施例二的爆炸视图。

图8为转向机用自补偿恒间隙调整控制机构实施例三的爆炸视图。

图9为实施例三上补偿片的外端面结构示意图。

图10为转向机用自补偿恒间隙调整控制机构实施例四的爆炸视图。

图11为转向机用自补偿恒间隙调整控制机构实施例五的爆炸视图。

图12为转向机用自补偿恒间隙调整控制机构实施例六的爆炸视图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型自补偿恒间隙调整控制机构安装在转向机壳体中，通过对齿条支撑块轴向位置的控制，以达到对转向机齿轮轴与齿条之间齿轮副啮合间隙的调整及恒定控制的目的。

实施例一

如图2和图3所示，一种转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，间隙调整部装20的结构为，碟簧3内孔20同轴安装在上补偿片4的定位凸台上，碟簧3的凸面与上补偿片端面接触；滑动垫片2内孔与上补偿片4的定位轴11同轴安装，滑动垫片2端面与碟形弹簧接触；上补偿片4的定位轴11的螺纹表面涂覆螺纹紧固胶，全金属六角法兰面锁紧螺母1旋入上补偿片4的定位轴11的螺纹，使滑动垫片2的端面与上补偿片环形端面压紧，反向旋转全金属六角法兰面锁紧螺母1，使滑动垫片2的端面与上补偿片端面之间预留初始间隙量。

间隙补偿部装结构为：如图4和图5所示，扭簧5的外径23装入上补偿片4和下补偿片6的空腔内，同时扭簧5一端的定位扭臂装入下补偿片一字凹槽9内，上补偿片4外圆周的凸台18起到圆周定位下补偿片6外径的作用，同时下补偿片6外圆周的凸台18起到圆周定位上补偿片4的外径的作用，实现上补偿片4和下补偿片6同轴安装。转动下补偿片6，使下补偿片6的环形斜面最高点15与上补偿片4的环形斜面最低点17的端面接触，同时使扭簧5另一端的定位扭臂装入上补偿片4的一字凹槽9内，并同时使上补偿片4的小平面19和下补偿片6的小平面19处于同一平面内时，表明安装位置正确；辅助工具从调整螺塞的工艺沉孔中伸入，使上补偿片4和下补偿片6处于相对静止状态；下补偿片6的外径与调整螺塞7的内孔40为过盈配合连接，通过压装方式压入调整螺塞内，压装后滑动垫片2的端面略低于调整螺塞7的端面；所发明机构安装至转向机后，便可从调整螺塞7的工艺沉孔14中取出辅助工具，将密封胶塞8装入调整螺塞7的工艺沉孔14内，密封胶塞8的斜面36可以降低安装所需的装配力，密封胶塞8的中间的环形台21与调整螺塞7的工艺沉孔14过盈配合，实现密封作用，同时密封胶塞8前端外径上的环形凸台21与下补偿片6的内孔也是过盈配合，同样具有密封作用，充分保证本机构与外界环境密封的可靠性；同时密封胶塞8的端面安装在沉孔内，对密封胶塞有很好的保护防损伤作用。

所述的自补偿恒间隙调整控制机构在转向机上的装配位置如图1所示，采用套管扳手旋转调整螺塞7外六角凸台12，把自补偿恒间隙调整控制机构装配在转向机壳体上。如图6所示，拧紧调整螺塞7使其端面压紧齿条支撑块的端面，按调整螺塞7端面的刻度线42的标识回退一定角度，调整螺塞端面和齿条支撑块端面产生相应的间隙，此间隙量需稍大于自补偿恒间隙调整控制机构设定的间隙量。

拔出限制上、下补偿片相对转动的辅助工具，上、下补偿片便开始相对转动，消除装配时产生的轴向间隙，使滑动垫片的外端面压紧齿条支撑块的端面。当作用在齿条支撑块上的轴向外力大于碟形弹簧的弹性力时，齿条支撑块推动滑动垫片一起向外移动，滑动垫片内端面与上补偿片端面接触，向外移动受限停止；当作用在齿条支撑块上的轴向外力小于碟形弹簧的弹性力时，碟形弹簧的弹性力推动齿条支承座相内移动，滑动垫片外端面与锁紧螺母1的端面接触，向内移动受限停止，因而可以保证齿条支承座一直在所发明机构设定的初始间隙范围内移动。

工作中无论是齿轮轴和齿条啮合的齿部发生磨损、齿条支撑块圆弧面磨损或其他相关运动部位产生磨损，都会增加齿轮轴与齿条啮合部位的间隙。

当磨损产生的间隙大于本机构设定的初始间隙时，齿条支承座端面与滑动垫片外端面产生间隙，上补偿片与下补偿片螺旋支撑斜面的相互压紧力消失，螺旋支撑斜面上的摩擦力矩也随之消失，上补偿片在圆柱螺旋扭转弹簧的转动力矩作用下而发生转动，使上、下补偿片的轴向高度增加，消除磨损所产生的间隙。

间隙消除，滑动垫片的外端面重新压紧齿条支承座端面，同时上补偿片的螺旋支撑斜面压紧下补偿片的螺旋支撑斜面，螺旋支撑斜面所产生摩擦力矩远大于圆柱螺旋扭转弹簧的转动力矩，上补偿片转动停止，轴向位移的补偿也相应的停止。

通过上补偿片转动-停止-再转动-再停止---，如此循环往复，不断的进行间隙的补偿。当上补偿片和下补偿片上的三个同轴圆环凸台端面因转动到极限角度而接触时，上补偿片失去转动能力，上、下补偿片的轴向高度不再增长，机构失去间隙补偿作用。

有限制的进行转向机间隙补偿，可防止因补偿片支撑斜面接触面积过小，比压过大所导致补偿片接触表面损毁失效。同时避免因转向机零部件过度磨损，导致强度下降所带来的安全隐患，当转向机超出设计使用寿命时，磨损导致齿轮副啮合间隙偏大，使转向机产生异响，近而起到警示最终顾客的作用。

实施例二

如图7所示，本实施例的自补偿恒间隙调整控制机构是在实施例一的基础上对间隙调整部装进行结构调整，将锁紧螺母1替换为固定垫片25，固定垫片25内孔与上补偿片4采取过盈配合和铆接的双重固定方式，使固定垫片牢固的安装在上补偿片4上。其余结构与实施例一相同。

实施例三

如图8所示，本实施例的自补偿恒间隙调整控制机构是在实施例一的基础上对间隙调整部装进行结构调整，如图9所示，在上补偿片4的外圆周端面设有圆周均布的三个限位槽38，滑动垫片2的外圆周设置三个外凸的扇面，使三个外凸的扇面装入上补偿片4的限位槽38内，施加外力将上补偿片4圆周的缺口39向内形变突出，避免滑动垫片2沿顺时针方向转动而脱出的隐患。在工作中，滑动垫片2始终在上补偿片4的限位槽内，沿上补偿片4轴线方向上下滑移。本方案产品零件少，结构简单，工艺性好，并降低对转向机空间尺寸的要求，更适于在空间较小的转向机中应用。

实施例四

如图10所示，本实施例的自补偿恒间隙调整控制机构是在实施例二的基础上对间隙调整部装进行结构调整，将原上补偿片4分解为限位柱43和上补偿片4卡接方式连接，使间隙调整部装和间隙补偿部装成为两个相对独立的功能部件，可以分别安装并实现其相应功能，使自补偿恒间隙调整控制机构在转向机中安装布置更为灵活，适应范围也更宽，同时还降低了原上补偿片4的制造难度。

实施例五

如图11所示，本实施例的自补偿恒间隙调整控制机构是在实施例四的基础上对间隙调整部装进行结构调整，定位轴51替代固定垫片25，圆柱螺旋弹簧52替代碟簧3，滑动垫片2和圆柱螺旋弹簧52先后同轴装入定位轴51中，限位柱43内孔过盈连接方式压入定位轴51前端的阶梯轴，外翻边定位轴51的前端面，使限位柱43固定在定位轴51上；滑动垫片2的前端面高于定位轴51的前端面，工作中，滑动垫片2可以在定位轴51上滑移，当滑动垫片2的前端面与定位轴51的前端面相平齐时，滑动垫片2达到工作行程的极限。本实例产品除了具有实例四产品的优势外，可以使用转向机本身原有的传统圆柱螺旋弹簧，满足对已批量生产的转向机进行升级改造需求。

实施例六

如图12所示，本实施例的自补偿恒间隙调整控制机构是在实施例三的基础上，又增加了一个大圆柱螺旋弹簧61。大圆柱螺旋弹簧61和碟簧3相并联，弹簧总刚度和总弹性力是两个弹簧之和，本方案产品适用于安装在有大刚度需求的转向机上，并为转向机能够正常工作提供双重保证。

本申请的自补偿恒间隙调整控制机构具有以下优点：

1）发明了一种全新的转向机自补偿恒间隙调整控制机构，本机构由间隙调整部件和间隙补偿部件组成。间隙调整部件完成转向机齿轮副设定初始啮合间隙量的调整，间隙补偿部件保障转向机齿轮副设定的初始啮合间隙量恒定性的补偿控制；

2）在间隙调整部件中使用碟形弹簧替代传统的间隙调整机构中的圆柱螺旋弹簧，碟形弹簧具有刚度大，疲劳寿命长，所需布置空间小，结构简单等优势，并使转向机的固有频率得到较大的提高，降低转向机系统共振风险；

3）通过锁紧螺母旋入上补偿片外螺纹的深度，控制滑动垫片和上补偿片之间的间隙量，本间隙量即为转向机齿轮副设定的初始啮合间隙量，在调整间隙部件上实现替代转向机总成间隙量的控制和调整；锁紧螺母本身具有自锁紧功能，同时在螺纹表面预涂螺纹锁固胶，双重锁紧功能保障螺纹部位连接紧固、可靠，充分保证了工作中滑动垫片和上补偿片之间间隙的恒定性；也可通过其他实例的方式保证工作中滑动垫片和上补偿片之间间隙的恒定性；

4）碟形弹簧同轴安装在滑动垫片和上补偿片之间，滑动垫片轴向滑移至极限位置时，其端面与上补偿片环形凸台面接触而停止运动，此时碟形弹簧变形量和弹性力达到最大值。上补偿片外端面环形凸台面的限位作用，可避免碟簧因压平而产生过载，导致碟簧损毁或疲劳寿命的降低，对碟形弹簧起到良好的保护作用；

5）上补偿片和下补偿片的接触面分别由沿圆周三等分的螺旋环形斜面构成，圆周上的三个接触区域处在同一平面内，保障上补偿片和下补偿片受力工作状态的稳定性；螺旋环形斜面采用与水平面同高度或同角度两种螺旋上升方式，且所形成的环形斜面具有自锁功能；上补偿片环形支撑斜面的最高点与下补偿片环形支撑斜面的最低点接触，作为间隙补偿的初始工作位置，工作中上补偿片一直具有沿环形斜面向最高点方向圆周滑动的趋势，此趋势使上、下补偿片的轴向总高度增加，总高度的增加量就是工作中对转向机齿轮副啮合间隙的补偿量；

6）圆柱螺旋扭转弹簧两端伸出的定位扭臂分别安装在上补偿片和下补偿片相应的一字凹槽内。转动上补偿片，使其环形斜面的最高点的端面和下补偿片环形斜面最低点的端面相接触，同时带动圆柱螺旋扭转弹簧转动，使其处于最大工作转角位置，此时积蓄工作中使上补偿片转动的能量；在间隙补偿的初始工作位置处，将辅助工具插入上、下补偿片的中间限位槽内，上、下补偿片因受限而不发生相对转动。待本发明机构安装至转向机总成上，从调整螺塞的工艺内孔中取出辅助工具，间隙补偿部件得到释放，开始具备间隙补偿功能，即可实现对转向机齿轮副啮合间隙的自动补偿控制；

7）上补偿片和下补偿片外圆周上分别有三个同轴圆环凸台，凸台内壁起到圆周定位作用，控制上补偿片和下补偿片安装的同轴性，避免工作中位置的变化而与其他部件发生干涉；上补偿片的三个圆环凸台随着上补偿片的转动而一起转动，当圆环凸台端面转动至与下补偿片的三个圆环凸台端面接触时，上补偿片转动受限停止，达到最大工作极限位置，上、下补偿片的总高度也同步达到最大值，所发明机构不再提供间隙补偿作用；本发明机构所设定的最大补偿量限制，可以避免因上补偿片转动角度过大而使上、下补偿片环形斜面支撑接触面积过小，比压过大，致使补偿片支撑接触面发生压溃而失效，至极限位置时，圆柱螺旋扭转弹簧仍在工作转角范围内，还具有一定的扭转力矩作用在补偿片上，保证了此处上、下补偿片总高度的稳定性；

8）密封胶塞用于封堵调整螺塞中间的工艺内孔，密封胶塞中间部位圆周外径上设有两道环形凸台，与调整螺塞的内孔过盈连接实现密封作用，同时密封胶塞的两端面也与调整螺塞的两端面过盈连接实现密封作用。在密封胶塞前端外径上也设有环形凸台，与下补偿片内孔过盈连接实现密封作用，设有的多道密封技术，有效的避免外界环境中有害杂质和气液的渗入；

9）调整螺塞外表面设有全螺纹与转向机壳体连接，在调整螺塞外端面设有环形凹坑，在凹坑内设有外六角凸台，用于装配扳手的安装，本发明机构的结构可以最大限度的利用给予调整螺塞的布局空间。在调整螺塞外六角凸台的中部设有一个沉孔，密封胶塞的端面在沉孔内，可以有效起到保护密封胶塞免受外界损伤的作用；在调整螺塞的外端面环形圆周上刻有均匀分布刻度线，通过刻度线可以清晰、简便的识别自补偿恒间隙调整控制机构在转向机上安装是否达到预定位置。

本机构易于实现平台化延伸，通过本机构个别零件的结构、尺寸的调整和变化，便可以满足不同结构形式、不同规格的转向机安装使用需求。

Claims (6)

1.一种转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，其特征在于：在调整螺塞（7）内设有间隙补偿部装（10），在间隙补偿部装（10）的外端部通过间隙调整部装（20）调整好设定间距，并安装在转向机壳体内；其中间隙补偿部装（10）是由上补偿片（4）、下补偿片（6）和扭簧（5）组成，上补偿片（4）和下补偿片（6）的端面由沿圆周三等分的螺旋环形斜面组成，在上补偿片（4）和下补偿片（6）的中心分别设有一字凹槽（9），扭簧（5）两端的扭臂分别固定在一字凹槽内，加载扭力的扭簧（5）在上补偿片（4）和下补偿片（6）扣合的腔体内，且上补偿片（4）和下补偿片（6）对应的螺旋环形斜面贴合；螺旋环形斜面采用与水平面同高度或同角度两种螺旋上升方式，上补偿片（4）只能沿螺旋环形斜面向下补偿片（6）螺旋环形斜面的最高点方向圆周转动，使上、下补偿片的总高度增加。

2.如权利要求1所述的转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，其特征在于：所述的间隙调整部装（20）的结构为，在上补偿片（4）的外端面设有凹槽腔，碟簧（3）的一端与凹槽腔底面接触，另一端与滑动垫片（2）连接，滑动垫片（2）与上补偿片（4）活动连接。

3.如权利要求2所述的转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，其特征在于：所述的碟簧（3）替换为圆柱螺旋弹簧。

4.如权利要求1所述的转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，其特征在于：所述的上补偿片（4）和下补偿片（6）上设有圆周均布的凸台（18），凸台（18）分别限位下补偿片（6）和上补偿片（4）的外圆周面，凸台（18）圆周方向的端面限位下补偿片（6）和上补偿片（4）的圆周转角；在上补偿片（4）和下补偿片（6）的外圆周分别设有小平面（19），两个小平面（19）的位置对应。

5.如权利要求1所述的转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，其特征在于：所述的调整螺塞（7）的外端面上设有外六角凸台（12），且在调整螺塞（7）的外端面圆周设有刻度线（13）。

6.如权利要求5所述的转向机用自补偿恒间隙调整控制机构，其特征在于：所述的外六角凸台（12）的中心设有与内腔相通的工艺沉孔（14），工艺沉孔（14）内设有密封胶塞（8），其密封胶塞（8）的中部环形台（21）与工艺沉孔（14）内孔过盈配合，密封胶塞（8）的前端部与下补偿片（6）的中心内孔过盈配合。