CN108168912A - 一种低噪音台架负载机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低噪音台架负载机构，包括油缸、可轴向移动的齿条，所述的齿条轴向穿过油缸设置，齿条的一端设有齿条松紧度调节机构，齿条的另一端设有限位机构，所述的齿条外壁与油缸内壁之间为油腔，所述的油腔两端设有油封，油封设置在齿条外壁与油缸内壁之间，所述的齿条伸出油缸一端的外壁与齿轮轴啮合，本发明具有以下优点：能够与其他机构一样提供不同数值的负载，又能在使用过程中产生很小的噪音，充分满足汽车转向器在进行台架噪音实验时的要求；实现油缸内齿条双向阻尼作用、负载稳定。

Description

一种低噪音台架负载机构

技术领域

本发明涉及转向器噪音实验技术领域，特别涉及一种低噪音台架负载机构。

背景技术

转向器(或称为转向机)是汽车转向***中非常重要的部件。它将方向盘的旋转运动，转换成轮胎的偏摆运动，从而实现汽车的转向功能。汽车转向器按助力形式大致可分为三类：机械转向器，液压动力转向器，电动助力转向器。在当今社会，尤其是乘用车(家用轿车)方面，对乘车的舒适度要求是越来越高，这其中就包括了对噪音的要求。所以目前汽车在正式投入市场之前都会进行相应的噪音评价。转向器作为汽车***中的一个关键部件，会直接影响到乘车人员的舒适性，因此对噪音的要求非常高。

转向器在开发阶段就会对噪音情况进行一个测试及评价，这些测试大部分都是先在实验室内的台架上进行的，确认满足要求后再转移到整车进行相关评价，这样可以大大降低实验的成本和时间。台架实验过程中为了能更好的再现整车上的情况，就需要有相应的负载机构提供一定的阻尼给转向器，以模拟转向器在整车环境下的受力情况，这样得出来的噪音结果更接近于整车实际情况下的表现。

目前实验室内使用负载机构主要有如下几种：1.液压阻尼负载机构；2.电动阻尼负载机构；3.弹性负载机构；4.磁滞阻尼负载机构。无论采购哪种负载机构，由于其工作原理或结构本身都存在一定的噪音。对于常规的可靠性实验，这些负载均能够满足实验要求。但对于台架噪音实验，负载机构的噪音值太大的话会直接影响转向器的测试结果，甚至于负载机构的噪音已经完全掩盖了转向器本身的噪音，使得实验无法进行。因此低噪音的台架负载机构是现有技术需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种降低噪音、实现油缸内齿条双向阻尼作用、负载稳定的低噪音台架负载机构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种低噪音台架负载机构，包括油缸、可轴向移动的齿条，所述的齿条轴向穿过油缸设置，齿条的一端设有齿条松紧度调节机构，齿条的另一端设有限位机构，所述的齿条外壁与油缸内壁之间为油腔，所述的油腔两端设有油封，油封设置在齿条外壁与油缸内壁之间，所述的齿条伸出油缸一端的外壁与齿轮轴啮合；

所述的油腔内设有套接在齿条上将油腔分为两个腔体的活塞，活塞上设有活塞环，所述的活塞环外缘设有缺口；

所述的油缸上设有连通油腔的油嘴。

所述的油嘴上设有密封螺塞。

所述的齿条伸出油缸的一端可活动穿过壳体，所述的齿条松紧度调节机构包括支撑座、调整螺塞，所述的支撑座一端设有齿条包裹壁，支撑座的另一端与调整螺塞之间通过弹簧连接，所述的调整螺塞螺纹连接在壳体上。

所述的齿条包裹壁为与齿条外壁形状相配合的弧形壁，齿条包裹壁为聚甲醛树脂包裹壁。

所述的支撑座的端部设有凹槽，调整螺塞的堵塞端与所述的凹槽形成弹簧腔，所述的弹簧设置在弹簧腔内。

所述的壳体上设有通孔，所述的支撑座设置在通孔内，所述的调整螺塞侧壁与壳体的通孔内壁螺纹连接。

所述的支撑座外壁上设有环形槽，环形槽内设有环形圈。

所述的限位机构包括套接在齿条上的弹性衬套，所述的弹性衬套外套接有限位套。

所述的弹性衬套的内径小于齿条直径。

所述的弹性衬套为聚甲醛树脂衬套。

本发明采用上述结构，具有以下优点：1、齿轮轴和齿条是相互啮合，可以通过旋转齿轮轴来调节齿条轴向移动的位置，齿条在运动过程中会带动活塞的运动，由于液压油仅能从活塞环的缺口通过，且缺口尺寸较小，油液不能迅速通过，这就会产生较大的油阻来阻碍活塞也就是齿条的运动，从而起到阻尼的作用；通过调节活塞环上缺口的尺寸和数量就能起到调节油阻的功能，从而改变阻尼的大小；齿条往两个方向运动都能起到阻尼的作用；聚四氟乙烯活塞环为柔软的活塞环，油液通过时能吸收一部分冲击，避免产生明显的液流噪音；2、支撑座的弧形齿条包裹壁包裹着齿条，使得齿条不能在径向方向运动，而只能沿着支撑座的轴线方向运动；设置聚甲醛树脂包裹壁能降低齿条运动过程中与支撑座摩擦产生的摩擦声，降低噪声；3、调整螺塞与壳体是螺纹配合，旋转调整螺塞来调节弹簧的压缩长度，弹簧受压缩变形并产生一个抵抗压缩的作用力，这个作用力会施加在支撑座上压迫齿条，使得齿轮齿条啮合的更加紧密，降低齿轮齿条啮合过程中齿与齿之间碰撞产生的噪音，同时也会使得齿条在运动过程中与支承座之间产生一个额外的摩擦力，增加整个机构的阻尼效果；4、设置聚甲醛树脂弹性衬套，降低齿条在运动过程中与弹性衬套摩擦所产生的噪音；弹性衬套内径比齿条直径要小，给齿条额外增加了一个抱紧力，增大机构阻尼作用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中油腔内部结构图；

图3为本发明中活塞环的结构图；

图4为本发明中齿条松紧度调节机构的结构图；

图5为本发明中限位机构的结构图；

在图1～图5中，1、齿条；2、油缸；3、油腔；4、齿轮轴；5、油封；6、活塞；7、活塞环；8、缺口；9、油嘴；10、支架；11、壳体；12、支撑座；13、调整螺塞；14、弹簧；15、连接头；16、弹性衬套；17、限位套；18、齿条松紧度调节机构；19、环形圈。

具体实施方式

如图1～图5所示一种低噪音台架负载机构，包括油缸2、可轴向移动的齿条1，齿条1轴向穿过油缸2设置，齿条1的一端设有齿条松紧度调节机构18，齿条1的另一端设有限位机构，齿条1外壁与油缸2内壁之间为油腔3，油腔3两端设有油液封闭机构。

齿条1伸出油缸2一端的外壁与齿轮轴4啮合。齿条松紧度调节机构设置在齿条1与齿轮轴4啮合部位的齿背上。油液封闭机构为油封5，油封5设置在齿条1外壁与油缸2内壁之间，油封5为橡胶油封。油腔5内设有套接在齿条1上将油腔3分为两个腔体的活塞6，活塞6上设有活塞环7，活塞环7外缘设有缺口8，活塞环7为聚四氟乙烯活塞环。油缸2上设有连通油腔3的油嘴9，油嘴9上设有密封螺塞，油缸2设置在支架10上。齿条1伸出油缸2的一端可活动穿过壳体11。

齿条松紧度调节机构18包括支撑座12、调整螺塞13，支撑座12一端设有齿条包裹壁，支撑座12的另一端与调整螺塞13之间通过弹簧14连接，调整螺塞13螺纹连接在壳体11上。齿条包裹壁为与齿条1外壁形状相配合的弧形壁，齿条包裹壁为聚甲醛树脂包裹壁。支撑座12的端部设有凹槽，调整螺塞13的堵塞端与凹槽形成弹簧腔，弹簧14设置在弹簧腔内。壳体11上设有通孔，支撑座12设置在通孔内，调整螺塞13侧壁与壳体11的通孔内壁螺纹连接。支撑座12外壁上设有环形槽，环形槽内设有环形圈19，起到支撑座12与壳体11之间的密封作用。台架负载机构两端分别设有连接头15，台架负载机构通过连接头15与转向器连接。

限位机构包括套接在齿条1上的弹性衬套16，弹性衬套16外套接有限位套17。弹性衬套16的内径小于齿条1直径。弹性衬套16为聚甲醛树脂衬套。

台架负载机构的降噪方法包括以下步骤：

a)油缸2内的油腔3会通过油嘴9灌满液压油，然后通过密封螺塞将油嘴9密封，液压油通过油封5完全密封在油缸2内部，由于油封5采用的材料是橡胶，齿条1在运动过程几乎不会产生噪音，活塞6将油腔3分为左、右两个腔体，两个腔体3内的液压油通过活塞环7上的缺口8进行交换；

由于不同的实验条件或者实验场地的限制，负载机构中齿条1的起始位置会不一致，所以本发明的机构中添加了一个齿轮轴4。齿轮轴4和齿条1是相互啮合，可以通过旋转齿轮轴4来调节齿条1轴向移动的位置，充分满足实验条件或试验场地的要求。齿条1在运动过程中会带动活塞6的运动，由于液压油仅能从活塞环7的缺口8通过，且缺口8尺寸较小，油液不能迅速通过，这就会产生较大的油阻来阻碍活塞6也就是齿条1的运动，从而起到阻尼的作用；通过调节活塞环7上缺口8的尺寸和数量就能起到调节油阻的功能，从而改变阻尼的大小；齿条1往两个方向运动都能起到阻尼的作用，而传统机构由于节流阀的工作原理，只有在一个方向上能产生阻尼作用；油液通过节流阀时往往会产生较大的液流噪音，与传统的液压阻尼负载机构不同的是，本机构中，油液不需要通过节流阀，而是通过活塞环7上的缺口8。聚四氟乙烯活塞环为柔软的活塞环，油液通过时能吸收一部分冲击，避免产生明显的液流噪音；

b)支撑座12的弧形齿条包裹壁包裹着齿条1，使得齿条1不能在径向方向运动，而只能沿着支撑座12的轴线方向运动；设置聚甲醛树脂包裹壁能降低齿条1运动过程中与支撑座12摩擦产生的摩擦声，降低噪声；

弹簧14位于支撑座12的凹槽内，设计的弹簧力和刚度也都较大。调整螺塞13与壳体11是螺纹配合，旋转调整螺塞13来调节弹簧14的压缩长度，弹簧14受压缩变形并产生一个抵抗压缩的作用力，这个作用力会施加在支撑座12上压迫齿条1，使得齿轮齿条啮合的更加紧密，降低齿轮齿条啮合过程中齿与齿之间碰撞产生的噪音，同时也会使得齿条1在运动过程中与支承座之间产生一个额外的摩擦力，增加整个机构的阻尼效果；摩擦力等于正压力乘以接触面的摩擦系数，而弹簧14压缩量越大，其产生的抵抗变形的力也越大，所以可以通过调节弹簧14的压缩长度来调节摩擦力的大小，这对整个机构调节阻尼大小也起到了重要的作用。

c)设置聚甲醛树脂弹性衬套，降低齿条1在运动过程中与弹性衬套16摩擦所产生的噪音；弹性衬套16内径比齿条1直径要小，给齿条1额外增加了一个抱紧力，增大机构阻尼作用。

整个机构中能够产生噪音的主要部位有如下几处：1、左右油腔液压油在进行交换时油液通过缺口产生的液流声；2、齿轮齿条啮合过程中的碰撞声；3、齿条运动过程中与衬套摩擦产生的摩擦声；4、齿条运动过程中与支承座摩擦产生的摩擦声。

而本发明针对这些易产生噪音的部位均采用了特殊结构或材料，所以能够有效降低使用过程中的噪音值，从而满足低噪音的要求。另外还可以通过调节各零部件的尺寸、位置等来调节整个机构能够产生的阻尼大小，从而满足不同项目不同负载的要求。这为转向器进行带负载的噪音实验提供了非常有利的实验条件。

本机构能够与其他机构一样提供不同数值的负载，又能在使用过程中产生很小的噪音，充分满足汽车转向器在进行台架噪音实验时的要求。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低噪音台架负载机构，其特征在于：包括油缸、可轴向移动的齿条，所述的齿条轴向穿过油缸设置，齿条的一端设有齿条松紧度调节机构，齿条的另一端设有限位机构，所述的齿条外壁与油缸内壁之间为油腔，所述的油腔两端设有油封，油封设置在齿条外壁与油缸内壁之间，所述的齿条伸出油缸一端的外壁与齿轮轴啮合；

所述的油腔内设有套接在齿条上将油腔分为两个腔体的活塞，活塞上设有活塞环，所述的活塞环外缘设有缺口；

所述的油缸上设有连通油腔的油嘴。

2.根据权利要求1所述的一种低噪音台架负载机构，其特征在于：所述的油嘴上设有密封螺塞。

3.根据权利要求1所述的一种低噪音台架负载机构，其特征在于：所述的齿条伸出油缸的一端可活动穿过壳体，所述的齿条松紧度调节机构包括支撑座、调整螺塞，所述的支撑座一端设有齿条包裹壁，支撑座的另一端与调整螺塞之间通过弹簧连接，所述的调整螺塞螺纹连接在壳体上。

4.根据权利要求3所述的一种低噪音台架负载机构，其特征在于：所述的齿条包裹壁为与齿条外壁形状相配合的弧形壁，齿条包裹壁为聚甲醛树脂包裹壁。

5.根据权利要求3所述的一种低噪音台架负载机构，其特征在于：所述的支撑座的端部设有凹槽，调整螺塞的堵塞端与所述的凹槽形成弹簧腔，所述的弹簧设置在弹簧腔内。

6.根据权利要求3所述的一种低噪音台架负载机构，其特征在于：所述的壳体上设有通孔，所述的支撑座设置在通孔内，所述的调整螺塞侧壁与壳体的通孔内壁螺纹连接。

7.根据权利要求3所述的一种低噪音台架负载机构，其特征在于：所述的支撑座外壁上设有环形槽，环形槽内设有环形圈。

8.根据权利要求1所述的一种低噪音台架负载机构，其特征在于：所述的限位机构包括套接在齿条上的弹性衬套，所述的弹性衬套外套接有限位套。

9.根据权利要求8所述的一种低噪音台架负载机构，其特征在于：所述的弹性衬套的内径小于齿条直径。

10.根据权利要求8所述的一种低噪音台架负载机构，其特征在于：所述的弹性衬套为聚甲醛树脂衬套。