一種轉(zhuǎn)向機閥芯、含有該閥芯的螺桿總成及輕手力轉(zhuǎn)向的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向機閥芯、含有該閥芯的螺桿總成及輕手力轉(zhuǎn)向機。閥芯油槽刃口的切口形狀是由多個點構(gòu)成的樣條曲線。螺桿總成采用大直徑貫穿式結(jié)構(gòu)的螺桿，并通過限位銷實現(xiàn)閥芯與螺桿的轉(zhuǎn)動限位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的輕手力轉(zhuǎn)向機顯著減輕了駕駛員方向盤的輸入手力，減小了摩擦阻力，操縱柔和平順，無轉(zhuǎn)向粘滯、發(fā)卡現(xiàn)象，路感清晰。在保證直線行駛時的穩(wěn)定性的同時，常用轉(zhuǎn)向角度內(nèi)液壓助力介入迅速，從而有效減輕操縱力，具有很好的推廣應(yīng)用價值。
【專利說明】一種轉(zhuǎn)向機閥芯、含有該閥芯的螺桿總成及輕手力轉(zhuǎn)向機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及轉(zhuǎn)向機生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是一種循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向機閥芯、含有該閥芯的螺桿總成及輕手力轉(zhuǎn)向機及輕手力。
【背景技術(shù)】
[0002]目前廣泛應(yīng)用的循環(huán)球式液壓助力轉(zhuǎn)向機主要由殼體，循環(huán)球螺桿螺母總成，齒扇軸幾大結(jié)構(gòu)件組成，其中液壓助力的控制主要通過集成于螺桿總成中的轉(zhuǎn)向控制閥來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)向控制閥的形式主要為滑閥式和轉(zhuǎn)閥式。其中滑閥式由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜已經(jīng)被逐步淘汰，轉(zhuǎn)閥式因其結(jié)構(gòu)緊湊，控制靈敏度高而得到廣泛使用。轉(zhuǎn)閥相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)尺寸和幾何參數(shù)以及各相對運動零部件之間的摩擦狀態(tài)，決定了轉(zhuǎn)向機的手力特性，即閥特性曲線，其表征的是駕駛員方向盤輸入扭矩與轉(zhuǎn)向機液壓助力大小以及輸出扭矩之間的關(guān)系。因此閥特性曲線的優(yōu)劣會直接反饋到駕駛員的操作感受上，手力特性的不同會導(dǎo)致駕駛員的路感差異明顯。
[0003]隨著商用車領(lǐng)域的載重量的日益增長，轉(zhuǎn)向橋的負載逐步加大，駕駛員對方向盤的操縱會隨之變得沉重。雖然可通過提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力壓力來提高輸出扭矩，但系統(tǒng)壓力僅決定了轉(zhuǎn)向機的峰值扭矩，而對駕駛員的操縱感覺沒有直接的改善。為減輕轉(zhuǎn)向機手力，主要通過調(diào)整轉(zhuǎn)閥中閥芯的刃口幾何形狀，降低扭桿剛度，減小轉(zhuǎn)向機內(nèi)部的摩擦阻力三種途徑來實現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)中，針對刃口幾何形狀的設(shè)計計算偏于理論分析，如果刃口幾何形狀設(shè)計復(fù)雜，常規(guī)的磨削加工工藝難以保證幾何形狀的準確度，因此目前基本采用的方法是采用一個倒角或數(shù)個不同半徑的圓弧來構(gòu)成刃口的幾何形狀，如專利CN94202303.X以及CN201220546707.9中所描述的形狀，導(dǎo)致在轉(zhuǎn)動過程中控制油的流量變化不柔和，手力改善效果不明顯，并且在建立壓力過程中會出現(xiàn)突變導(dǎo)致轉(zhuǎn)向抖動。而針對扭桿剛度的調(diào)整，現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)多采用非貫穿式螺桿結(jié)構(gòu)，如專利CN201320305563.2所描述，或者是轉(zhuǎn)閥與螺桿采用分離式，如專利CN99224497.8所述，該類結(jié)構(gòu)總長度短，導(dǎo)致通過增加扭桿長度來降低剛度的方法難以實現(xiàn)。僅能夠單靠減小扭桿直徑來減輕手力，然而由于扭桿直徑過小，其強度和穩(wěn)定性亦均顯著降低，扭桿轉(zhuǎn)角過大時極限狀態(tài)下扭桿可能斷裂，另一方面扭桿剛度的過度降低將影響轉(zhuǎn)向機的自動回正性能，導(dǎo)致直線行駛時駕駛員感覺方向發(fā)飄，指向不準等。此外，現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大都通過在螺桿端面加工托耳或錐形槽來滿足轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動限位機構(gòu)的需要，如專利CN200720087046.7所述，導(dǎo)致螺桿的軸向定位困難，只能靠一個徑向軸承實現(xiàn)定位和降低摩擦，軸承承受較大軸向力，難以進一步降低摩擦阻力。因此單純依靠減小扭桿直徑來減輕轉(zhuǎn)向機手力，無法獲得顯著的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有特殊刃口幾何形狀的循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向機閥芯。
[0005]本實用新型進一步的技術(shù)任務(wù)是提供含有上述閥芯的輕手力轉(zhuǎn)向機螺桿總成；[0006]本實用新型第三個技術(shù)任務(wù)是提供含有上述螺桿總成的輕手力轉(zhuǎn)向機。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的，一種循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向機閥芯，包括圓柱狀閥芯本體，閥芯本體外壁開有若干油槽，油槽的長度方向與閥芯本體的軸向一致，其特點是油槽刃口切口形狀是由多個點構(gòu)成的樣條曲線，各點的位置可通過極坐標系(P, α)來定義，α角度是指樣條曲線上一點與閥芯外圓圓心連接成的直線同閥芯油槽的對稱中心線所組成的角度，為極坐標系中的極角，P為點到極坐標中心的距離，即極徑，為直觀反映出閥芯刃口對應(yīng)各點的過流間隙，通常將極徑P改為由點到閥芯外圓的距離A來表示。某一特定過流間隙值對應(yīng)的油壓壓力值是一定的，而閥特性曲線是是一個連續(xù)曲線，決定其優(yōu)良的并不是某一瞬間的壓力，而是壓力的上升過程是否平順。而保證閥特性曲線形狀平滑、柔順、無波動的關(guān)鍵在于，閥套和閥芯相對轉(zhuǎn)動過程中，閥芯刃口的過流間隙變化合理，過渡柔和。 申請人:通過大量計算、實驗得到一組理想的(Α，α )值，使得閥套和閥芯相對轉(zhuǎn)動過程中，閥芯刃口的過流間隙變化合理，過渡柔和，在確保液壓助力介入迅速，降低手力的同時，使閥特性曲線平順柔和，
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)向機閥芯，包括圓柱狀閥芯本體，閥芯本體外壁開有若干油槽，油槽的長度方向與閥芯本體的軸向一致，其特征在于:油槽刃口切口形狀是由多個點構(gòu)成的樣條曲線，各點的位置由該點的α角度和該點到閥芯外圓的距離A決定，所述α角度指樣條曲線上一點與閥芯外圓圓心連接成的直線同閥芯油槽的對稱中心線所組成的角度，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥芯，其特征在于:
3.循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向機螺桿總成，主要由閥芯、螺桿及扭桿構(gòu)成，其特征在于所述閥芯為權(quán)利要求1或2所述閥芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺桿總成，其特征在于:所述螺桿軸心設(shè)有貫穿式通孔，閥芯主體部分及扭桿均設(shè)置在通孔內(nèi)，閥芯未插入螺桿通孔的一端設(shè)有花鍵，閥芯插入螺桿通孔的一端通過銷子與扭桿一端相固定，扭桿另一端與螺桿遠離閥芯的一端通過壓入銷釘固定連接，閥芯與螺桿通過限位銷實現(xiàn)轉(zhuǎn)動限位，限位銷穿過閥芯的限位孔并與螺桿緊配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的螺桿總成，其特征在于:閥芯外徑與螺桿內(nèi)孔之間設(shè)置有徑向滾針軸承，兩個徑向滾針軸承分別設(shè)置于油槽的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的螺桿總成，其特征在于:螺桿外徑不小于39mm。
7.輕手力轉(zhuǎn)向機，主要由殼體、殼體蓋、螺桿總成、齒條活塞及齒形扇軸總成構(gòu)成，螺桿總成、齒條活塞及齒形扇軸總成均設(shè)置在殼體與殼體蓋構(gòu)成的空間內(nèi)，螺桿總成水平設(shè)置在殼體上部，螺桿總成中的螺桿與齒條活塞內(nèi)孔螺紋配合，齒條活塞下部的齒條與設(shè)置在殼體下部的齒形扇軸總成的扇形齒軸螺紋配合，其特征在于所述螺桿總成為權(quán)利要求3所述螺桿總成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)向機，其特征在于螺桿與殼體及殼體蓋之間均設(shè)置有墊圈和軸向止推滾針軸承。
【文檔編號】B62D5/08GK203819329SQ201420189109
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】馮明飛 申請人:采埃孚商用車轉(zhuǎn)向機（山東）有限公司