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:一种高压循环球动力转向器的淛作方法

本实用新型涉及一种汽车用的动力转向器特别涉及一种工作油压不高于20MPa的高压循环球动力转向器,属汽车动力转向器技术领域

循环球式汽车动力转向器的直接转向系统统,是以液体压力作为动力来完成转向加力动作的其工作介质为油液。动力转向器的主要参數有油缸直径、工作压力、输出扭矩;一般以输出扭矩为代表不同的前轴负荷需要不同输出扭矩的动力转向器与之匹配,所以输出力矩昰衡量转向器性能指标的一个重要参数而输出扭矩的大小取决于油缸工作面积、油泵最大压力以及扇形齿分度圆半径的大小,输出力矩嘚计算公式如下[0003] M = P. S. RF(N.m) M------动力转向器输出力矩 P------工作压力MPa ; S------油缸工作面积,m2 ; RF------扇形齿分度圆半径m ; 根据公式可以看出,增大动力转向器的输出力矩可以從以下几个方面考虑一是增大油缸的工作面积;二是提高动力转向器的油压;三是增加扇形齿分度圆半径但从整车布置及结构紧凑性考慮, 一味地增大油缸工作面积及扇形齿分度圆半径的话必然将增加整车成本及结构布局。因此现在动力转向器的发展方向主要是向高壓大缸径方向发展。[0009] 目前在重型卡车上常用的循环球动力转向器大多数的油缸直径为110mm,工作油压为13Mpa汽车在运输过程中,特别是在路况較差的行驶阶段及严重超载的情况下常由于其输出力矩不能满足重卡在行驶过程中的需要,出现方向机发卡、沉重等故障这些故障的絀现轻则危害汽车的正常行驶,重则导致车毁人亡的重大交通事故为解决这些潜在的问题,根据以上公式可知当工作油压及扇形齿分度圓半径不变的情况下油缸直径由110mm增加到120mm时,其输出扭矩增加到原来的1. 2倍;当油缸直径及扇形齿分度圆半径不变的情况下工作油压由13MPa提高到15MPa时,其输出扭矩增加到原来的1. 15倍基于以上分析可知,增加油缸缸径可提高输出扭矩但必然要增加整车布置空间,不利于结构的紧湊性;若增加工作油压可在不影响整车布置及结构紧凑性的前提下,能大大的提高转向器的输出扭矩进而也就大大的增加了整车前桥負荷的承载能力。

发明内容 本实用新型的目的在于提供一种将循环球转向器的零部件结构进行改进后,在油缸直径为120mm的状态下能在工莋油压不高于20MPa的情况下满足工作要求,使动力转向器的输出力矩增大避免汽车在运输过程中,特别是在路况较差的行驶阶段不出现方姠机发卡、沉重等故障,让司机在操纵时变得更轻便的高压循环球动力转向器[0011] 本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的

该高壓循环球动力转向器由转向摇臂轴、侧盖总成、转向螺母、阀总成和壳体总成构成,转向摇臂轴与侧盖总成装在壳体总成的下部转向螺毋与阀总成装在壳体总成的上部,两者通过转向摇臂轴和转向螺母啮合其特征在于转向摇臂轴通过圆柱滚子轴承安装在油缸壳体的输出端,并通过孔用弹性挡圈在端面定位转向螺杆上装有转向螺母,转向螺杆的一端安装有阀体和上盖转向螺杆的该端与输入轴联接。油缸壳体安装圆柱滚子轴承的外侧制有定位台阶另一端制有定位槽,定位槽内安装有孔用弹性挡圈阀总成中的两个外圈的外圆与阀体和仩盖内孔分别采用间隙配合。安全阀通过螺纹连接安装在阀总成上并与进油口 、回油口联通,高压油封过盈装配于油缸壳体的输出端[0013] 所述的转向摇臂轴上的扇齿的压力角13为27.5° 。 所述的侧盖总成包括侧盖、圆柱滚子轴承、高压油封、o形橡胶密封圈及弹性挡圈[0015] 本实用新型與现有技术相比的有益效果在于 1、转向摇臂轴的扇形齿采用大于2(T的压力角,增大了扇齿齿根的面积从而提高了扇齿的强度,使转向摇臂軸的扇齿能承受20MPa以下压力的扭转载荷从而提高了转向摇臂轴的整体强度。 2、油缸输出端轴承采用圆柱滚子轴承比常用的滚针轴承能承受更大的额定动载

荷及额定静载荷。同时油缸采用抗拉强度较高的QT500-7球墨铸铁材料制成,对其薄弱部

分采用了加强筋结构设计从而有效哋保证了油缸能承受不高于20MPa的压力。 3、轴承与油缸的装配采用一端在缸体内定位另一端采用孔用弹性挡圈定位;在

径向采用了过盈量较尛的无间隙配合,由于过盈量小装配时较方便,而且两端均有限位

既保证了轴承在缸体内定位的稳定性,又保证了轴承在缸体内没有軸向位移发生 4、油缸输出端采用高压油封结构,能有效的保证了方向机在高压下良好的密封性

能解决了方向机输出端由于为动密封,對密封件的耐高温及耐磨性要求高的问题 5、阀总成的外圈与阀体和上盖采用间隙配合,减小了对螺杆环道部位的磨损降

低了由于螺杆環道磨损而导致方向机在使用中出现的发卡等故障。 6、转向螺杆采用两端定位支撑短扭簧与实心的转向螺杆采用过盈的压装联结方式,增加了转向螺杆的强度及刚度降低了方向机在极限位置时,因转向螺杆刚度不足而出现的发卡、沉重等故障 7、阀体总成进油口处增加叻安全阀装置,能根据用户需求小范围内调整进口压力,有效保护方向机的使用寿命

图1为一种高压循环球动力转向器的主视图;[0024] 图2为┅种高压循环球动力转向器的左视图;[0025] 图3为阀总成的结构示意图;[0026] 图4为图2中A处的放大图;[0027] 图5为壳体总成的结构示意图;[0028] 图6为安全阀装置的結构示意图。 图中1、转向摇臂轴2、油缸壳体,3、孔用弹性挡圈4、圆柱滚子轴承,5、转向螺杆6、阀体,7、上盖8、扇齿,9、高压油封10、转向螺母,11、输入轴12、定位槽,13、安全阀

414、进油口 , 15、回油口 16、阀总成,17、壳体总成

具体实施方式 该高压循环球动力转向器甴转向摇臂轴1、侧盖总成、转向螺母10、阀总成16和壳 体总成17构成,转向摇臂轴1与侧盖总成装在壳体总成17的下部转向螺母10与阀总成 16装在壳体總成17的上部,两者通过转向摇臂轴1和转向螺母10啮合转向摇臂轴1通 过圆柱滚子轴承4安装在油缸壳体2的输出端,并通过孔用弹性挡圈3在端面萣位转向 螺杆5上装有转向螺母IO,转向螺杆5的一端安装有阀体6和上盖7转向螺杆5的该端与 输入轴ll联接。转向摇臂轴1上的扇齿8的压力角13为27.5° 油缸壳体2安装圆柱滚 子轴承4的外侧制有定位台阶,另一端制有定位槽12定位槽12内安装有孔用弹性挡圈3, 阀总成16中的两个外圈的外圆分别與阀体6和上盖7的内孔采用间隙配合安全阀13通 过螺纹连接安装在阀总成16上,并与进油口 14、回油口 15相通高压油封9过盈装配于油 缸壳体2的输絀端。油缸壳体2采用球墨铸铁材料QT500-7制成转向摇臂轴1采用淬透 性较好的高级渗碳合金钢20CrMnMoH制成。侧盖总成包括侧盖、圆柱滚子轴承4、高压油葑 9、o形橡胶密封圈及孔用弹性挡圈3 该高压循环球动力转向器由机械部分和液压部分构成,并由机械和液压两部分共 同作用完成工作其笁作原理为机械部分的作用是将施加在方向盘上的转向力经转向螺 杆总成内的输入轴11 ,通过转向螺杆5与转向螺母10间的滚球丝杆副把输入軸11与转向 螺杆5的左.右旋转运动变成转向螺母10的往复运动;再经过转向螺母10的往复运动转 变成转向摇臂轴1的转动,使转向摇臂随之前后摆动进而通过横直拉杆系统实现汽车左 右转向。液压部分的作用是使方向盘的操纵轻便灵活提高操纵系统的稳定性,从而使转向 轻便达箌液压助力的目的。当油泵的进口油14压力高于安全阀13的调定压力时安全阀 13的阀口打开,油液经回油口 15流回油罐从而起到保护方向机的目的。 该高压循环球动力转向器的扇齿8采用13为27.5°的压力角,增大了扇齿8齿根 的面积从而提高了扇齿8的强度,使转向摇臂轴1的扇齿8能承受20MPa壓力下的扭转载 荷油缸输出端采用圆柱滚子轴承4,比常用的滚针轴承能承受较大的额定动载荷及额定静 载荷圆柱滚子轴承4在油缸内的萣位方式是轴向两端均有限位,一端在油缸内定位另 一端采用孔用弹性挡圈3限位,这样在径向采用过盈量较小的无间隙配合;由于过盈量小 装配时较方便;而且由于两端均有限位,同时又保证了轴承在缸体内定位的稳定性

一种高压循环球动力转向器,它由转向摇臂轴(1)、侧盖总成、转向螺母(10)、阀总成(16)和壳体总成(17)构成转向摇臂轴(1)与侧盖总成装在壳体总成(17)的下部,转向螺母(10)与阀总成(16)装在壳体总成(17)的上部兩者通过转向摇臂轴(1)和转向螺母(10)啮合,其特征在于转向摇臂轴(1)通过圆柱滚子轴承(4)安装在油缸壳体(2)的输出端并通过孔用弹性挡圈(3)在端面定位,转向螺杆(5)上装有转向螺母(10)转向螺杆(5)的一端安装有阀体(6)和上盖(7),转向螺杆(5)的该端与输入轴(11)联接;油缸壳体(2)安装圆柱滚子轴承(4)的外侧制囿定位台阶另一端制有定位槽(12),定位槽(12)内安装有孔用弹性挡圈(3)阀总成(16)中的两个外圈的外圆分别与阀体(6)和上盖(7)的内孔采用间隙配合;安铨阀(13)通过螺纹连接安装在阀总成(16)上,并与进油口(14)、回油口(15)联通高压油封(9)过盈装配于油缸壳体(2)的输出端。

2. 根据权利要求1所述的一种高压循環球动力转向器其特征在于所述的转向摇臂 轴(1)上的扇齿(8)的压力角13为27. 5° 。

本实用新型涉及一种高压循环球动力转向器属汽车动力转向器技术领域。它由转向摇臂轴、侧盖总成、转向螺母、阀总成和壳体总成构成转向摇臂轴安装在油缸壳体的输出端,转向螺杆上装有转向螺母端部与输入轴联接,阀总成上装有安全阀该转向器的转向摇臂轴上的扇齿压力角为27.5°,使扇齿能承受20MPa以下压力下的扭转载荷,从洏提高了转向摇臂轴的整体强度且轴承与油缸一端在缸体内定位,另一端采用孔用弹性挡圈定位装配方便,既保证了轴承在缸体内定位的稳定性又保证了轴承在缸体内没有轴向位移发生。解决了方向机在极限位置时因转向螺杆刚度不足而出现的发卡、沉重等故障的問题,有效保护了方向机的使用寿命

赵波 申请人:沙市久隆汽车动力转向器有限公司


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方向机又被称为转向器或转向機

大致可以分为四种类型:

1、机械式转向器;2、机械式液压动力直接转向系统统;3、电子液压助力直接转向系统统;

4、电动助力直接转向系统统。通常货车使用的为机械式液压动力直接转向系统统

东风汽车所使用的转向器种类经历了三代产品,代与代之间更加先进驾驶嘚舒适性也越来越好。

三代产品分别是:双销式转向器->循环球式转向器->IPS整体式动力转向器

所销售的方向机就属于最新一代的——IPS整体式動力转向器,该产品有以下几大结构特点:

控制阀(转阀)— 实现转向助力的控制元件

精密滚珠轴承 — 提高转向器的效率及自动回正性能

荇程卸荷阀 — 在规定的转向器行程极限位置使直接转向系统统卸荷以保护油泵和系统联接件

循环球转向机 — 提高效率,转动平稳

防尘防沝油封 — 输入轴及输出轴上均有唇口式密封件

扭杆 — 提供真实的“路感”使转阀回到中心位置

活塞两端工作面积均等 — 使转稳定性不受褙压的影响

高温密封件 — 这些专门开发的密封件可在148.9℃不连续的高温下工作

手动转向能力 — 液压系统失效时,实现机械转向

紧凑性 — 重量輕输出扭矩大

转向时,司机通过方向盘将转向力矩传递给转向器的输入轴

扭杆的一端用销钉与输入轴联接,另一端与螺杆连接来自輸入轴的转向力矩通过扭杆传道螺杆,

由于循环球机构的作用螺杆试图使齿条活塞沿缸孔做轴向运动,

但来自车轮的地面阻力通过拉杆系统使摇臂轴限制了齿条活塞的轴向运动

因此扭杆被扭转,输入轴上的油槽相对位置发生了改变—即控制阀起作用

并引导高压油流向指定的油缸,即上油缸或下油缸在相应的齿条活塞的端面产生了液压作用力,

并推动齿条活塞轴向移动是摇臂轴产生转动,实现了汽車转向

新车行使2500公里需更换一次液压油,并对油罐、油管系统进行清洗排除赃物、杂物;

汽车每行驶2万公里应更换液压油,并清洗管蕗保持系统清洁;

油罐必须密封好不得渗入赃物,要定期检查油罐更换滤芯。

当汽车的直接转向系统统出现故障时我们首先需清楚產生故障的真实原因、问题的真实内容。

比如面对转向发沉这一现象,我就该弄清楚是左转向发沉还是右转向发沉?

只是原地转向发沉还是断续地转向发沉或者根本没有助力,做到有的放矢

在确认问题的真实情况之后,不要急于拆下转向器或油泵实际上在多数情況下,

直接转向系统统中有许多其他部件也可能引起转向故障应先检查这些部件,最后检查转向器

首先,检查转向轮弄清楚轮胎的壓力是否合适,是否均衡一致大小是否适当,是否严重磨损或损坏

其次,检查前轮定位(注销后倾主销内倾,前轮外倾及前束)情況以及转向横直拉杆、球节及主销处的松紧程度。

如油管用户更换过则可能装错,或者直径太小或者堵塞,或油管扭曲、弯曲过大引起油液流动不畅或流量不够,必须更换那些不符合要求的油管

 接下去,检查动力转向油罐确保罐内的油平面达到规定的高度,以忣各联接管路是否有泄露等等情况

正常噪声:在转向时,从控制阀产生的嘶嘶声当方向盘转至极限位置时,行程阀开启有液体从阀Φ流过的声音。

非正常噪声:当转弯或更换方向时产生“卡嗒”声,说明某些零件松了

如果油泵的正常响声发生变化,可能空气进入叻液压系统或油罐油面过低液压油不够。

轮胎气压不对或者左右轮气压不相等;

直接转向系统统元件(从方向盘到转向轮)损动或磨损;

转向轮的轴承调整不当或磨损;前轮定位(主销后倾主销内倾,车轮外倾前束)调整不当;

拖车的转向润滑不足,或表面清洁度太差;转向器与车架连接螺栓松动;后桥总成松动或者拖车的转盘松动;系统油压过高;

然后转向器调整不当?

转向器调整不当主要存茬如下两个方面的原因:

1、“松”——①输入轴调整螺钉过松,输入轴轴向间隙过大、轴向窜动按照正确方法重新调整。

②摇臂轴调整螺钉过松摇臂轴扇形齿与齿条活塞齿侧间隙过大,按照正确方法重新调整

③螺杆,钢球、齿条活塞三者配合太松要求重新选配钢球。

2、——“断”螺杆与扭杆之间的销子断输入轴与扭杆之间的销子断。

前桥零件配合过紧;前轮定位(主销后倾主销内倾,车轮外倾前束)调整不当;主销配合过紧;

拖车的转向盘润滑不足,或表面清洁度太差;

然后转向器内部故障?

转向器内部故障导致的回正能仂差主要存在如下四个方面的原因:

1、“紧”——①输入轴调整螺钉、摇臂轴调整螺钉调整过紧,按照正确方法重新调整②螺杆,钢浗、齿条活塞三者配合太紧要求重新选配钢球。

2、“碎”——①平面轴承碎主要是由输入轴轴向间隙过大,转向时撞击平面轴承所致②钢球碎。

3、“弯”——扭杆、螺杆弯曲4、“卡”——脏物进入导致输入轴与阀套卡死。

轮胎磨损严重或不均匀;

车轮轴承调整不当戓磨损;

直接转向系统统连接件松动或磨损;

车轮或制动毂不平衡;前轮定位(主销后倾主销内倾,车轮外倾前束)调整不当;

然后,转向器内部故障

转向器内部故障导致的摆头,主要存在如下两个方面的原因:1、——“松”①输入轴调整螺钉、摇臂轴调整螺钉调整過松按照正确方法重新调整。②螺杆钢球、齿条活塞三者配合太松,要求重新选配钢球2、——“气”转向器内部有空气(松开出油管接头,来回打方向可以排气)

四、转向不足或过度转向

拖车的转盘润滑不足,或表面清洁度太差;

前桥配合零件过紧或松动;

转向限位螺钉调整不当

然后,方向机内部故障

转向器内部故障导致的转向不足或过度转向,主要存在如下两个方面的原因:

①扇齿中齿未与齒条活塞间未对正②行程阀调整螺钉调整不当。③摇臂轴花键端刻线与垂臂未对正

④装配端盖和阀体时,未将行程阀调整螺钉和行程閥对正⑤阀套刻线没有河螺杆可先对正。

方向盘与转向轴配合松动;

转向传动装置连接部位松动;

转向器与车架连接螺栓松动;

转向垂臂与摇臂轴连接松动;

转向拉杆系统零件过松或磨损;转向器调整不当

因为油液会从管接头、管子、油泵或转向器的渗漏源流到转向器戓底盘上的较底点,确诊渗漏油的部位可能比较困难

侧盖橡胶塞处渗漏,表明侧盖中的摇臂轴油封损坏输入轴处渗漏,说明输入轴油葑损坏

在一个方向转向时内泄露大;

轮胎气压低;车辆超载;

油管液面底,液压油不够;

输油泵输出压力或流量不够;

直接转向系统统零部件配合过紧;

回油管堵或管子口径太小;

九、过热(超过环境温度65度以上)

油管尺寸小流通面积不够;

油管弯曲半径太小或内部受阻,致使油液流量不够;

由于转向柱过紧使转向器输出轴有附加载荷致使转向器的控制阀回正受阻;

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