一种壳阀侧一体化液压助力循环球转向器总成的制作方法

1.本发明涉及汽车动力转向器，特别涉及到液压助力循环球转向器总成。


背景技术：

2.随着目前国内外汽车工业发展，汽车转向器也在不断的得到改进，虽然电子转向器已开始应用，但液压循环球转向器因其输出力矩大而稳定因而仍然广泛地被世界各国汽车特别是重型汽车及汽车零部件生产厂家所采用。但液压助力循环球转向器相比机械转向器因增加了液压结构带来结构复杂同时也导致外形尺寸偏大；同时因结构复杂带来能效比的不足导致整车载荷能力下降或消耗的增加，且转向器制造成本也偏高；在汽车制造厂家要求整车结构紧凑以及轻量化要求的前提下，带来底盘周边空间紧凑，而液压转向器需要在不降低输出扭矩的前提下其外形要求更紧凑和小巧；在转向器制造方面，因原材料成本不断上涨等因素也需要转向器生产厂家对进行产品最优化，更合理化设计，消除传统液压转向器“粗”、“大”、“笨”的设计形象。


技术实现要素：

3.本发明的发明目的是：提供一种适用于结构更紧凑、整车轻量化的商用车的壳阀侧一体化液压循环球转向器，解决了传统液压助力循环球转向器存在的外形庞大，单位质量能效低的问题。
4.本发明的技术方案是：一种壳阀侧一体化液压助力循环球转向器总成，包括输入轴总成、上平面推力轴承、转向螺杆总成、扭杆、钢球流、转向螺母总成、壳体总成，其特征在于：壳体总成集壳体、阀体以及侧盖于一体，转向螺杆总成的上端通过上平面推力轴承固定在壳体总成主缸孔上端，转向螺杆总成下端通过下平面推力轴承固定在底盖总成中；臂轴总成由非输出端滚柱轴承和输出端滚柱轴承支撑，非输出端滚柱轴承固定在壳体总成内孔中，输出端滚柱轴承固定在端盖总成中，端盖总成与壳体总成相互压铆固定；扭杆左端外圆与输入轴总成的输入轴内孔过盈配合并用圆柱销固定，扭杆右端外圆与转向螺杆总成的螺杆内孔过盈配合并用圆柱销固定；转向螺母总成与转向螺杆总成之间采用钢球流形成滚珠螺旋传动；转向螺母总成与臂轴总成形成齿条齿扇传动。
5.转向臂轴总成左端面放有调整垫片，调整垫片与转向臂轴总成左端面贴平无间隙。
6.壳体总成的凹槽内安装孔用弹性挡圈，对端盖总成进行轴向限位。
7.壳体总成外部装有防尘装置，防尘装置由防尘盖与防尘罩采用相互咬合的配合方式进行组装而成；防尘装置外圆固定在壳体总成内孔上，内孔固定在转向臂轴外圆上。
8.还包括齿条齿扇啮合间隙调整工装，用于调整转向螺母上的齿条与转向臂轴上的齿扇啮合间隙。
9.本发明的积极效果为：
1、将壳体与阀体以及侧盖融成一体，形成壳体总成。取消了壳阀连接法兰面、o形密封圈以及连接螺栓；也取消了壳侧连接法兰面、o形密封圈、连接螺栓，以及转向臂轴外圆与侧盖内孔之间的油封；另外也取消了壳侧端的齿条齿扇啮合间隙调整机构，将此调整机构改为借用输出端外螺纹满足啮合间隙调整的辅助工装，此辅助工装可长期和重复使用；壳阀一体结构可同时将连接油泵进出油管的油孔高度降低，从而缩短油管长度，将出油孔布置在底盖上，即低压回油从对应油道流向控制阀后经过控制阀再从转向螺杆中心过孔引流到底盖总成上的出油孔；壳阀一体设计可以很显著缩小外圆直径尺寸a和输入端长度b（见图1）；壳侧一体设计可显著缩小非输出端轴向长度c以及圆周方向直径尺寸d（见图2）；这些特征也是给汽车底盘周边零部件让出了足够空间，对底盘结构设计紧凑车型有很大优势。
10.2、本发明在不改变输出扭矩的前提能显著缩小外形结构，减少不必要的零件，且相比同系列转向器重量可以减重10%以上，这对于当前汽车将非必要空间进行紧凑设计很有优势，对发挥汽车的动力性，提升装载能力，减少燃油消耗，降低排气污染有显著作用，更重要是在不降低转向器的性能和安全性前提下可以大大降低转向器成本。
附图说明
11.图1为本发明结构示意图；图2为图1的纵向剖视图。
具体实施方式
12.一种壳阀侧一体化的液压助力循环球转向器总成，包括：输入轴总成1，油封2，上平面推力轴承,3，转向螺杆总4，扭杆5，钢球流6， 转向螺母总成7，壳体总成8，下平面推力轴承9，底盖总成10，臂轴总成11，调整垫片12，非输出端滚柱轴承13，输出端滚柱轴承14，端盖总成15，孔用弹性挡圈16，防尘盖17，防尘罩18，啮合间隙调整工装19；油封2固定在壳体总成8的上端内孔中，用于密封防止外泄漏。壳体总成8集壳体、阀体以及侧盖于一体，转向螺杆总成4的上端通过上平面推力轴承3固定在壳体总成8主缸孔上端，转向螺杆总成4下端通过下平面推力轴承9固定在底盖总成10中；臂轴总成11由非输出端滚柱轴承13和输出端滚柱轴承14支撑，非输出端滚柱轴承13固定在壳体总成8内孔中，输出端滚柱轴承14固定在端盖总成15中，端盖总成15与壳体总成8相互压铆固定；扭杆5左端外圆与输入轴总成1的输入轴内孔过盈配合，扭杆5右端外圆与转向螺杆4总成的螺杆内孔过盈配合；转向螺母总成7与转向螺杆总成4之间采用钢球流6形成滚珠螺旋传动；转向螺母总成7与臂轴总成11形成齿条齿扇传动。
13.转向臂轴总成11左端面放有调整垫片12，调整垫片12与转向臂轴总成11左端面贴平无间隙。因臂轴总成11上的齿扇设计为变厚齿，此变厚齿与螺母总成上的齿条配合时可以轴向定位臂轴轴向位置并能限制臂轴向右窜动，为了防止臂轴总成11在受到冲击时出现向左轴向窜动，则在臂轴总成11左端面增加一个厚度可选的调整垫片12。
14.壳体总成8的凹槽内安装孔用弹性挡圈16，对端盖总成15进行轴向限位。此挡圈可以防止端盖总成长期受到过大冲击力向外窜动后松动而脱出。
15.壳体总成8外部装有防尘装置，防尘装置由防尘盖17与防尘罩18采用相互咬合的
配合方式进行组装而成；防尘装置外圆固定在壳体总成8内孔上，内孔固定在转向臂轴11外圆上。该防尘装置更耐冲击且防尘防水能力更佳。
16.还包括齿条齿扇啮合间隙调整工装19，用于调整转向螺母7上的齿条与转向臂轴11上的齿扇啮合间隙。
17.本发明装配时，首先从壳体总成8主缸孔下端依次装入油封2和上端面推力轴承3，其次将输入轴总成1、转向螺杆总成4以及扭杆5组装成一个大的组合件1，将此组合件1与转向螺母总成7以及钢球流6组装后成为一个新的组合件2，再次将该组合件2由传统的从壳体总成8主缸孔上端装入改为从主缸孔下端装入，接着装入底盖总成10，螺杆轴向间隙控制是选用下平面推力轴承9上的不同厚度的垫片来调节；螺杆此时轴向移动限位仅可以发生转动，通过转动输入轴带动螺杆转动，螺杆圆周转动则带动转向螺母总成7沿螺杆轴向上下移动，当肉眼看到螺母移动到合适位置时，随后选一个最小厚度l
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的调整垫片12（非金属材料，防止臂轴受到冲击后与此调整垫片产生机械噪音）放入壳体总成8内，同步将输出端滚柱轴承14压装进端盖总成15内，并将将转向臂轴总成11由传统的从壳体总成8横孔非输出端装入改为从横孔输出端装入，转向臂轴总成11左端面与调整垫片12贴平无间隙，紧接着装入已压装轴承14的端盖总成15，因转向臂轴总成11上的齿扇是变厚齿，通过齿条齿扇啮合间隙调整工装来调整转向臂轴总成11上的齿扇与转向螺母总成7上的齿条之间的啮合间隙合适后，测量此时转向臂轴向右的窜动量
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l，然后将端盖总成15和转向臂轴总成11拆卸，换装一个厚度为l=lm
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l的调整垫片12，再然后重新组装转向臂轴总成和端盖总成，端盖总成15与壳体总成8固定，并在壳体总成凹槽内安装孔用弹性挡圈16，用来防止端盖总成向右窜动趋势，最后在转向总成输出端装上防尘盖17和防尘罩18。
18.本次发明是将壳体、阀体和侧盖设计为一体，但为了便于转向器内部零件的安装，增加底盖总成和端盖总成。此结构设计仍然是以转向臂轴作为输出单元，采用液压助力，其传动结构有两级传动，在两级传动中，壳体作为第一级传动件的支撑体也是第二级传动的支撑体。第一级传动中，输入轴总成1通过扭杆5来带动转向螺杆总成4一起发生转动，同时在转动过程中转向螺杆总成4相比输入轴总成1转动存在相对的转向滞后，则输入轴总成1上的油槽与转向螺杆总成4上的油槽产生一定的角向错位导致油槽一侧开口间隙即阀开口间隙变大，油槽另一侧开口间隙变小直至彻底关闭，阀开口间隙的大小便决定了助力油缸内转向螺母总成7两侧的压力差的大小和助力的程度，阀间隙的变化与扭杆5的扭转角度成正比，即也是与驾驶员施加在方向盘上的转向力成正比关系，驾驶员施加的转向力越大，扭杆5的扭转角度就越大，阀间隙的变化就越大，则流向转向螺母总成7一侧的高压油液流量越来越大，即在转向螺母总成7两侧产生的压力差就越大，从而助力越大，推动转向螺母总成7运行液压助力越大。转向螺母总成7与转向螺杆总成4二者之间采用钢球流6形成滚珠螺旋传动，此为转向器第一级传动。转向螺母总成7沿壳体总成8主缸孔内壁上下运行，运行的推力绝大部分是螺母上下腔油压差形成的液压助力，转向螺杆总成4转动主要是引导转向螺母运行方向；第二级传动是螺母总成7上的齿条与转向臂轴总成11上的齿扇构成的齿条
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齿扇啮合传动副的齿轮转动，转向螺母总成7上的齿条发生直线运动推动转向臂轴总成11齿扇发生绕臂轴轴心转动，因齿扇设计为变齿厚齿扇，常规壳侧分体设计是通过侧盖上的调整螺栓旋入旋出调整转向臂轴相对齿条作轴向移动来调整两者之间啮合间隙，调整好后除了专业员可以调整外不允许变动。本发明因壳侧一体，则取消了侧盖和紧挨左滚柱轴承
的密封件以及调整螺栓，为了不失去调整转向螺母总成7上的齿条和转向臂轴总成11上的齿扇啮合间隙的功能，则将借用转向臂轴输出端螺纹和齿条齿扇啮合间隙调整辅助工装19来进行此间隙调整。常规壳侧分体设计，转向臂轴总成11是从壳体总成8的左侧孔（与侧盖外圆配合）推入壳体内，转向臂轴总成11输出端从壳体右侧孔伸出壳体外，保证臂轴花键完全伸出在外，然后用调整机构调整齿条与齿扇啮合间隙且轴向限位转向臂轴总成。
19.该壳阀侧一体化的液压助力循环球转向器总成在本发明专利的第一种改型方案，其是将壳体、阀体和侧盖设计为一体，可取消壳阀、壳侧结合法兰面以及法兰面连接螺栓和密封件，且同时取消了齿条
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齿扇调整机构，虽然在主缸底部增加了底盖和输出端增加了端盖，但底盖和端盖结构简单，加工成本低；因壳侧一体化，则转向臂轴改为先从壳体右侧孔装入初定位后，其次再安装端盖总成到位，保证转向臂轴总成的输出端外圆与端盖孔内轴承配合后转动灵活无卡滞，然后安装孔用弹性挡圈进行限位，防止转向器使用过程中因长期受外力冲击可能出现端盖铆点松动出现导致端盖脱出的风险，最后安装防尘盖和防尘罩组合件。