[其他]汽车变速比循环球式转向器

说明书

汽车变速比循环球式转向器，属于汽车转向系统。它由螺杆轴，循环球螺母齿扇和摇臂轴偏心齿扇组成的机械转向器，其速比和齿侧间隙随方向盘的转角而增加。速比增加幅度在３０％以上，齿侧总间隙为０．５～１ｍｍ特别适用于中等吨位的载重汽车和中型客车，也可用在轻型载重汽车和小客车上。

本发明属于汽车转向系中一种变速比循环球式转向器。特别适用于中等吨位的载重汽车和中型客车，也可用在轻型载重汽车和小客车上。

在中等吨位以下的汽车上，为提高汽车转向轻便性，常采用动力转向或变速比转向器。后者结构简单可靠、成本低，因而得到迅速开发。

汽车的转向阻力矩随车轮转角而增加，故要求转向器的速比亦能随方向盘转角而增加，以提高转向轻便性。又因汽车多处于直线行驶，转向器齿扇中间轮齿磨损较快，则要求齿侧间隙应随方向盘转角而增加，以保证调整中间轮齿齿侧间隙时，避免两侧轮齿产生干涉现象。

日本昭47-9774号在循环球式转向器中，利用准圆型非圆齿扇付代替齿条齿扇付得到速比随方向盘转角增加的转向器。速比增加15～19%。该齿扇需用专门设备才能加工。

英国公开1426465号，在循环球式转向器中，将螺母上的齿条制成渐开线齿扇，与其啮合的摇臂轴齿扇，做成偏心转动的齿扇。两齿扇均可在普通齿轮切削机床上进行加工。该文实施例给出，当插臂轴转角48°时，速比增加22.3%，齿侧单侧间隙为0.25mm。

由此，在现有技术中，变速比循环球式转向器的速比增加幅度仅为20%左右，尚无提供进一步提高速比增加幅度，改善汽车转向轻便性的技术措施。

本发明的目的在于为进一步提高汽车转向轻便性，当摇臂轴转角45°时，使速比增加30%以上，齿侧总间隙在0.5～1mm范围内。

本发明所采用的方法是，通过合理地选择主要结构参数及传动方案，即当螺母齿扇分度圆半径R_１和摇臂轴齿扇最小工作半径R₀选定之后，摇臂轴齿扇分度圆半径R_２应满足

R_２＝R₁R₀/R₁-R₀ （0.7～0.9）＞R_１＞R₀，以达到性能指标。

如图1所示，带有圆型渐开线齿形的螺母齿扇〔1〕安装在螺杆〔3〕上。螺杆〔3〕通过轴承〔4〕支撑于壳体〔5〕上。在螺母齿扇〔1〕和螺杆〔3〕之间，装有循环钢球（图中没有示出）。与螺母齿扇〔1〕相啮合的摇臂轴齿扇〔2〕垂直于螺杆〔3〕的轴线支撑在壳体〔5〕上。齿扇〔2〕的特点是，在摇臂轴处于中间位置时，其几何中心O_２位于转动中心O的下方，并且相距为e。

当方向盘（图中未示出）由中间位置向某一方向转动时，螺杆〔3〕跟着转动，并通过钢球使螺母齿扇〔1〕沿螺杆〔3〕轴线向某一方向移动，而齿扇〔1〕又通过轮齿带动齿扇〔2〕绕其转动中心O进行偏心旋转。此时转向器的速比和齿侧间隙将随摇臂轴转角的增加而增加。

齿侧间隙的调整，是通过摇臂轴变厚齿扇〔2〕的轴向移动来实现的。

图2表示以R为半径，O′为圆心，O为转动中心，e为偏心距的圆型节线〔1〕与其共轭的节线〔2〕，在节点P₀处的接触状况。

图3表示偏心轮绕其转动中心O旋转β角后，两节线在P点处的接触位置。从该图可知，偏心轮的有效工作半径r为

r＝-ecosβ

节线〔2〕的微分方程组是

设A＝则节线〔2〕的曲率率半径ρ为

[（A-ecosβ）²+

（A-ecosβ）

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