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CN111674462A - 一种转向器液压结构总成 - Google Patents

一种转向器液压结构总成 Download PDF

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CN111674462A CN202010581304.7A CN202010581304A CN111674462A CN 111674462 A CN111674462 A CN 111674462A CN 202010581304 A CN202010581304 A CN 202010581304A CN 111674462 A CN111674462 A CN 111674462A
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Abstract

本发明公开了一种转向器液压结构总成，包括输入轴、扭杆、螺杆、阀芯、上端盖，阀芯外部设计U形槽，U形槽内安装密封圈及阻尼环，阀芯通过阻尼环接触螺杆的阀套内孔表面，降低在工作中的转向噪音，密封圈对阻尼环进行磨损补偿及温升补偿；在U形槽处设计V型导流槽，可以使高压油进入U形槽压紧阻尼环，在密封圈和阻尼环、高压油的共同作用下，该组合结构“阻碍”阀芯转动，使阀芯更加柔性的工作，降低了阀芯与螺杆阀套孔内壁的碰撞、干摩擦或者压力突变引起的转向噪音。在螺杆与上端盖配合的一侧设有内压盖和外压盖，内压盖和外压盖的分体设计可解决在特定狭小空间内螺纹旋和长度受限的问题，结构紧凑、可靠，方便整车布置。

Description

一种转向器液压结构总成
技术领域
本发明涉及转向器技术领域，特别涉及一种转向器液压结构总成。
背景技术
转向器作为汽车转向系统中关键部件、其性能的好坏直接影响整个转向系统的操作性。目前，市场上比较普及的液压动力转向器转阀结构复杂、所需输出扭矩大时转向器尺寸大，影响整车布置，输入轴与阀芯通常做为一体，同轴要求高、加工难度大，转向机械限位通常为圆柱销配合椭圆形孔，加工精度要求高难以精确限位，或在螺杆阀套内孔底部设计四分限位齿并在阀芯底部设计配合结构，虽然节省阀体空间，但螺杆阀套内孔底部狭小空间加工限位结构，大大增加了螺杆上阀套的加工难度，没有设计合理有效的消音降噪结构，干摩擦或者压力突变引起转向噪音大，工作时油温上升时内部部分部件结构变化引起内部液压油泄露，使用一段时间后磨损引起转向器性能不稳，影响整车的转向稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转向器液压结构总成，解决了转向噪音大的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种转向器液压结构总成，包括输入轴、扭杆、螺杆、阀芯、上端盖，螺杆大端开有阀套内孔，阀芯套设在输入轴一端，阀芯通过定位销与输入轴连接，套设阀芯的输入轴一端位于阀套内孔中；
扭杆一端贯穿输入轴的轴孔并与输入轴固定连接，扭杆另一端与螺杆固定连接；
在阀芯的外圆面上沿环向开有U形槽，在U形槽内安装有第一阻尼环和第一密封圈，第一阻尼环套设在第一密封圈外部，形成密封降噪结构；在阀芯的外圆面上且位于U形槽的一侧开有V形导流槽；
上端盖安装在输入轴和螺杆大端外侧，在螺杆与上端盖配合的一侧设有内压盖和外压盖，内压盖套设在螺杆的大端外圆面上，外压盖套设在内压盖外侧，内压盖和外压盖螺纹连接，外压盖锁紧在上端盖上。
进一步，在阀芯与螺杆接触的底部位置处设有垫片。
进一步，输入轴外圆面上设有凸台，凸台上开有豁口；在螺杆的大端外圆面上设有限位凸台，凸台和限位凸台构成转向机械限位结构。
进一步，内压盖与螺杆配合的接触面上开有安装孔，该安装孔内设有第二阻尼环和第二密封圈，形成密封降噪结构。
进一步，输入轴与扭杆通过第一圆柱销固定连接，螺杆与扭杆通过定位销固定连接。
进一步，在上端盖与螺杆的安装间隙内设有第一轴承、球轴承滚道面、第二轴承和第一密封环；螺杆一侧通过第一轴承与上端盖定位，另一侧通过第二轴承和内压盖限制轴向移动；第一密封环由球轴承滚道面处装在螺杆上。
进一步，第一轴承为只带保持架的单向推力球轴承，第二轴承为推力滚针轴承。
进一步，在外压盖和上端盖上设置有铆接点，待安装到位后，内压盖和外压盖通过外压盖上的铆接点固定，外压盖和上端盖通过上端盖上的铆接点固定。
进一步，输入轴一端通过第三轴承支撑在上端盖上，另外一侧通过第四轴承支撑在螺杆的阀套内孔上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开了一种转向器液压结构总成，包括输入轴、扭杆、螺杆、阀芯、上端盖，扭杆一端贯穿输入轴的轴孔并与输入轴固定连接，扭杆另一端与螺杆固定连接；阀芯与输入轴分体式设计，结构简单、解决加工同轴度要求高，加工困难的问题；阀芯外部设计U形槽，U形槽内安装密封圈及阻尼环，阀芯通过阻尼环接触螺杆的阀套内孔表面，降低在工作中的转向噪音，密封圈位于阻尼环内部，对阻尼环进行磨损补偿及温升补偿，避免了常规密封圈密封由于油温上升使得材料变形而导致高压油泄露的现象；在U形槽处设计V型导流槽，可以使高压油进入U形槽压紧阻尼环，在密封圈和阻尼环、高压油的共同作用下，该组合结构“阻碍”阀芯转动，使阀芯更加柔性的工作，降低了阀芯与螺杆阀套孔内壁的碰撞、干摩擦或者压力突变引起的转向噪音。在螺杆与上端盖配合的一侧设有内压盖和外压盖，内压盖套设在螺杆的大端外圆面上，外压盖套设在内压盖外侧，内压盖和外压盖螺纹连接，外压盖锁紧在上端盖上。若将内压盖和外压盖集成一个部件，则在内压盖与外压盖配合后剩余部位无法加工出全螺纹，压盖与上端盖的螺纹旋和长度受限，影响压紧强度，在大助力转向器中可靠性得不到保证，直接加长压盖尺寸，则又会使转向器整体轴向尺寸过大，不易整车布置，此种结构可解决在特定狭小空间内螺纹旋和长度受限的问题，结构紧凑、可靠，方便整车布置。
进一步，在阀芯底部设有波形垫片，防止在整车行驶中阀芯与螺杆发生共振及轴向窜动，同时也补偿由于温升导致阀芯膨胀伸长量，降低了转向噪音，提升转向器性能稳定性。
进一步，在输入轴中部设计凸台，凸台上设有豁口，在螺杆阀套孔端外侧设有限位凸台，两者配合使用，保证输入轴上阀芯相对螺杆上阀套转过特定角度，该结构简单，当超过限定角度时，输入轴与螺杆通过豁口与凸台两对面接触传动，结构简单可靠，可用于大扭矩转向器限位，设计在外部，加工方便。
进一步，内压盖与螺杆配合的接触面上也设有密封降噪结构，内压盖通过阻尼环接触螺杆的外表面，降低在工作中的转向噪音；且阻尼环具有对螺杆支撑的作用，螺杆一端通过配合螺母支撑，另外一端通过阻尼环支撑，阻尼环材质较硬，且第二密封可实时对阻尼环进行磨损及温升补偿，将螺杆始终精准的支撑在特定的位置。
进一步，外压盖和上端盖上设置有铆接点，由于设计铆接点，相关零件间通过螺纹连接，拧紧力不需要太大，装配方便，尤其适合用于部件较小不易装夹固定的零部件间固定。
附图说明
图1为本发明的转向器液压结构总成的结构示意图；
图2为本发明阀芯与输入轴的安装结构示意图；
图3为本发明的阀芯结构示意图；
图4为本发明输入轴的结构示意图；
图5为本发明输入轴上的凸台的结构示意图；
图6为本发明的螺杆结构示意图；
图7为本发明的螺杆在上端盖上的锁紧结构示意图；
图8为本发明的内压盖和外压盖的安装结构示意图。
其中，1为输入轴，2为扭杆，3为第一圆柱销，4为第三密封圈，5为上端盖，6为第一密封环，7为球轴承滚道面，8为第一轴承，9为第二密封环，10为第二轴承，11为内压盖，12为外压盖，13为阀芯，14为垫片，15为第二圆柱销，16为螺杆，17为第二阻尼环，18为第二密封圈，19为O型圈，20为第一密封圈，21为第一阻尼环，22为第三轴承，23为第一油封，24为第一卡环，25为第四轴承，26为第二卡环，27为第二油封，28为定位销，29为铆接点；
131为U形槽，132为V形导流槽，133为定位槽；
101为凸台，102为豁口；
161为限位凸台。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明公开了一种动力转向器新型液压结构总成，包括输入轴1、阀芯13、螺杆16和扭杆2，螺杆16大端开有阀套内孔，阀芯13套设在输入轴1一端，阀芯13通过定位销28与输入轴1连接，套设阀芯13的输入轴1一端位于阀套内孔中；扭杆2的一端通过第一圆柱销3与输入轴1连接，另一端通过第二圆柱销15与螺杆16固定。
在阀芯13的一端开有定位槽133，在定位槽133内安装有定位销28，阀芯13通过定位销28与输入轴1连接，可随输入轴1转动，输入轴1一端通过第四轴承25支撑在上端盖5上，另外一侧通过第三轴承22支撑在螺杆16的阀套内孔上，阀芯13外表面与螺杆16上阀套内孔接触间设有密封降噪结构，第一密封圈20与第一阻尼环21配合使用，螺杆16一侧通过第一轴承8、球轴承滚道面7压紧在上端盖5上，另外一侧通过第二轴承10，由内压盖11、外压盖12锁紧在上端盖5上，限制轴向移动，第一密封环6与球轴承滚道面7、螺杆16配合密封作用，第二密封环9装在上端盖5上，内压盖11与螺杆16接触面间设有密封阻尼结构，第二密封圈18与第二阻尼环17配合使用，阀芯13底部与螺杆16上的阀套内孔底部间装有波形垫片14。
其他，在上端盖外部的凹槽内设有O型圈19，在输入轴和上端盖的安装间隙内设有油封和卡环，具体包括第一油封23、第二油封27、第一卡环24、第二卡环26，目的就是为了起到密封、限位作用。
第一轴承8为只带保持架的单向推力球轴承，第二轴承10为推力滚针轴承，第三轴承22为圆柱滚子轴承，第四轴承25为深沟球轴承。
如图1所示，本发明设计特殊密封结构，第一密封环6采用耐磨材料且具有一定的刚度，球轴承单滚道面7压入上端盖5上，第一密封环6固定在由轴承滚道面7与上端盖5组成的空间内，工作时，该第一密封环6紧紧贴合在螺杆16外表面，随螺杆16一起转动，第一密封环6内圈与螺杆16外表面不会出现磨损，密封效果更加可靠，使用寿命更长。
如图2所示，本发明将输入轴1与阀芯13分体式设计，阀芯13上设有定位槽，通过定位销28固定在输入轴1上，解决了现有转向器输入轴1上集成阀芯13时对同轴度要求较高，加工困难的问题，同时，也解决了由于集成造成输入轴1长度较长而直径较小在热处理、机加等工序容易变形的问题，并通定位销2固定，结构简单，工艺性强、降低阀体的加工难度，实现产品的柔性和轻量化设计。
如图1～2所示，阀芯13通过输入轴1、定位销28安装在螺杆16阀套孔内，在阀芯13底部与螺杆16上阀套内孔接触面设有波形垫片14，波形垫片14在此种结构下，由于自身特性，将给阀芯13预加轴向载荷，防止阀芯13轴向窜动的同时，避免阀芯13与螺杆16发生共振，另外，由于阀芯13管状结构且一直有高压油在腔内工作，温度较高，补偿了由于温度升高导致的阀芯13膨胀伸长量，降低了转向噪音，提升转向器性能稳定性。
如图3所示，本发明在阀芯13上设有密封降噪结构，在阀芯13的外圆面上沿环向设计U形槽，配合第一密封圈20、第一阻尼环21使用，并在U形槽处设计V形导流槽，转向器作时，高压油腔中的高压油通过V形导流槽流入U形槽中，并作用于第一密封圈20和第一阻尼环21上，第一密封圈20和第一阻尼环21受到高压油的挤压后，第一阻尼环21会与螺杆16上阀套孔内壁接触更加的紧密，从而“阻碍”阀芯13的转动，使阀芯13更加柔性的工作，降低了阀芯13与螺杆16阀套孔内壁的碰撞、干摩擦或者压力突变引起的转向噪音。
当转向器工作一段时间后，密封件可能会出现磨损，本发明这种密封结构，当第一阻尼环21出现磨损后，第一密封圈20通过自身弹性与高压油的作用下实时对第一阻尼环21进行磨损补偿，大大增加了转向器密封的可靠性及使用寿命。
如图4～6所示，为本发明的转向机械限位结构，在输入轴1中部设计凸台101，凸台101上设有豁口102，在螺杆16阀套孔端外侧设有限位凸台161，两者配合使用，保证输入轴1上阀芯13相对螺杆16上阀套转过特定角度，该结构简单，当超过限定角度时，输入轴1与螺杆16通过豁口102与限位凸台161两对面接触传动，结构简单可靠，可用于大扭矩转向器限位，设计在外部，加工方便。
如图1所示，在螺杆166上集成设计阀套内孔，螺杆166凸台一侧设有与第一轴承8相配合的滚道面，另外一侧设有第二轴承10的滚道面，省去了各自滚道面垫圈，减少了零件种类，降低整个总成的轴向尺寸，使整体结构更加紧凑，并且选用了高精度的带有保持架的推力滚针轴承增加了接触长度，使的在很小的空间下获得高载荷能力和高的刚度，保持架能够可靠的固定和引导大量的滚针旋转作用，降低了转螺杆16工作时的摩擦系数，提高了转向器整机的工作效率。
如图1所示，螺杆16一侧通过第一轴承8轴向限制在上端盖5上，一侧通过第二轴承10，内压盖11、外压盖12固定在上端盖5上，相对于上端盖5只可作旋转运动。内压盖11外表面加工全螺纹，外压盖12加工相配合的内螺纹，若将内压盖11和外压盖12集成一个部件，则在内压盖11与外压盖12配合后剩余部位无法加工出全螺纹，压盖与上端盖5的螺纹旋和长度受限，影响压紧强度，在大助力转向器中可靠性得不到保证，直接加长压盖尺寸，则又会使转向器整体轴向尺寸过大，不易整车布置。本发明此种结构可解决在特定狭小空间内螺纹旋和长度受限的问题，结构紧凑、可靠，方便整车布置。
本发明的螺杆轴向限位结构紧凑、可靠、高效，一侧通过只带保持架的单向推力球轴承与上端盖5定位，另外一侧通过一推力滚针轴承、内压盖11限制轴向移动，并在螺杆中间凸台两侧表面设计滚道面，各省去一侧轴承垫圈，减少了零件种类，降低整个总成的轴向尺寸，使整体结构更加紧凑，并且选用了精度较高的推力轴承，使的在很小的空间下获得高载荷能力和高的刚度，选用两组轴承，使螺杆16更好的旋转作用，降低了螺杆16工作时的摩擦系数，提高了转向器整机的工作效率。
更优地，内压盖11与螺杆16接触间密封采用第二密封圈18与第二阻尼环17的组合密封形式，密封、降噪及磨损补偿、温升补偿等功能与前面所述相同，此处不作详细说明，除此，具有螺杆支撑作用，螺杆16一端通过配合螺母支撑，另外一端通过新型组合密封结构中第二阻尼环17支撑，第二阻尼环17材质较硬，且组合密封结构中的第二密封圈18可实时对阻尼环进行磨损及温升补偿，将螺杆16始终精准的支撑在特定的位置。
更优地，如图7和8所示，本发明对内压盖11、外压盖12进行防松设计，在外压盖12、上端盖5相应位置设计铆接点29，待安装到位后，通过外压盖12上的铆接点29将内、外压盖12固定，使之不能相对转动，通过上端盖5上设计的铆接点29，将内外压盖12总成件固定，此种结构起到的很好的防松作用，另外，相关零件间通过螺纹连接，拧紧力不需要太大，装配方便，尤其适合用于部件较小无法轻易装夹固定的零部件固定。

Claims (9)

1.一种转向器液压结构总成，其特征在于，包括输入轴(1)、扭杆(2)、螺杆(16)、阀芯(13)、上端盖(5)，螺杆(16)大端开有阀套内孔，阀芯(13)套设在输入轴(1)一端，阀芯(13)通过定位销(28)与输入轴(1)连接，套设阀芯(13)的输入轴(1)一端位于阀套内孔中；
扭杆(2)一端贯穿输入轴(1)的轴孔并与输入轴(1)固定连接，扭杆(2)另一端与螺杆(16)固定连接；
在阀芯(13)的外圆面上沿环向开有U形槽(131)，在U形槽(131)内安装有第一阻尼环(21)和第一密封圈(20)，第一阻尼环(21)套设在第一密封圈(20)外部，形成密封降噪结构；在阀芯(13)的外圆面上且位于U形槽(131)的一侧开有V形导流槽(132)；
上端盖(5)安装在输入轴(1)和螺杆(16)大端外侧，在螺杆(16)与上端盖(5)配合的一侧设有内压盖(11)和外压盖(12)，内压盖(11)套设在螺杆(16)的大端外圆面上，外压盖(12)套设在内压盖(11)外侧，内压盖(11)和外压盖(12)螺纹连接，外压盖(12)锁紧在上端盖(5)上。
2.根据权利要求1所述的转向器液压结构总成，其特征在于，在阀芯(13)与螺杆(16)接触的底部位置处设有垫片(14)。
3.根据权利要求1所述的转向器液压结构总成，其特征在于，输入轴(1)外圆面上设有凸台(101)，凸台(101)上开有豁口(102)；在螺杆(16)的大端外圆面上设有限位凸台(161)，凸台和限位凸台(161)构成转向机械限位结构。
4.根据权利要求1所述的转向器液压结构总成，其特征在于，内压盖(11)与螺杆(16)配合的接触面上开有安装孔，该安装孔内设有第二阻尼环(17)和第二密封圈(18)，形成密封降噪结构。
5.根据权利要求1所述的转向器液压结构总成，其特征在于，输入轴(1)与扭杆(2)通过第一圆柱销(3)固定连接，螺杆(16)与扭杆(2)通过定位销(28)固定连接。
6.根据权利要求1所述的转向器液压结构总成，其特征在于，在上端盖(5)与螺杆(16)的安装间隙内设有第一轴承(8)、球轴承滚道面(7)、第二轴承(10)和第一密封环(6)；螺杆(16)一侧通过第一轴承(8)与上端盖(5)定位，另一侧通过第二轴承(10)和内压盖(11)限制轴向移动；第一密封环(6)由球轴承滚道面(7)处装在螺杆(16)上。
7.根据权利要求6所述的转向器液压结构总成，其特征在于，第一轴承(8)为只带保持架的单向推力球轴承，第二轴承(10)为推力滚针轴承。
8.根据权利要求1所述的转向器液压结构总成，其特征在于，在外压盖(12)和上端盖(5)上设置有铆接点(29)，待安装到位后，内压盖(11)和外压盖(12)通过外压盖(12)上的铆接点(29)固定，外压盖(12)和上端盖(5)通过上端盖(5)上的铆接点(29)固定。
9.根据权利要求1所述的转向器液压结构总成，其特征在于，输入轴(1)一端通过第三轴承(22)支撑在上端盖(5)上，另外一侧通过第四轴承(25)支撑在螺杆(16)的阀套内孔上。
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