CN212797056U - 转向机及其蜗杆组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开转向机及其蜗杆组件。其中，蜗杆包括位于其轴向相对两端的第一端部及第二端部，沿中轴线位置贯穿蜗杆设置中腔，中腔包括位于第一端部及第二端部之间的中段。转向轴安装于中腔并且与第一端部配合形成转阀。扭力杆安装于中腔中，扭力杆与中段相间隔，扭力杆包括轴向相对的第一固定部及第二固定部，第一固定部阻止相对转动地固定于转向轴，第二固定部固定于第二端部，在第二端部附近设置通道，通道径向连通中段与蜗杆的外部。根据该技术方案制造的产品结构简单，体积小。

Description

转向机及其蜗杆组件

技术领域

本申请涉及运输工具的转向***，尤其涉及转向***的转向机及其蜗杆组件。

背景技术

车辆转向***正常工作时，驾驶员转动方向盘的力不大（商用车约需3公斤）,当缺油或者出现其他问题而液压助力失效时，方向盘与转向轮之间的机械联动仍可实现人力转向，但是所需的转动方向盘的力将增大（商用车需约45公斤）。这功能的实现通常涉及转向机中的扭力杆。扭力杆安装于蜗杆的中腔内，通过固定销将扭力杆的两端分别与蜗杆和转向轴连接。转向轴与蜗杆还组成转阀。由于扭力杆的弹性回复作用，在不转动方向盘时，保持转阀处于中位。

请参阅图4及图5所示，在扭力杆91与蜗杆92之间安装垫圈93，在垫圈93上扭力杆91的旁边设置沿轴向贯穿的两个通孔94，两个通孔94连将蜗杆92的中腔90与外部流体连通，保持内外压力平衡。

实用新型内容

本申请主要解决现有转向机及其蜗杆组件结构复杂，成本高的至少一个技术问题。

为解决上述技术问题，本申请提供用于转向机的蜗杆组件，其包括：

蜗杆，其包括位于其轴向相对两端的第一端部及第二端部，沿中轴线位置贯穿所述蜗杆设置中腔，所述中腔包括位于所述第一端部及所述第二端部之间的中段；

转向轴，其安装于所述中腔并且与所述第一端部配合形成转阀；及

扭力杆，所述扭力杆包括位于其相对两端的第一固定部、第二固定部及处于两者之间的扭部，所述扭部安装于所述中腔中，所述扭力杆与所述中段相间隔，所述第一固定部阻止相对转动地固定于所述转向轴，所述第二固定部固定于所述第二端部，在所述第二端部附近设置通道，所述通道径向连通所述中段与所述蜗杆的外部。

另一方面本申请提供转向机，其包括液压缸、助力活塞及前述的蜗杆组件，所述液压缸中设置液压腔。所述助力活塞滑动密封地安装于所述液压腔中，所述助力活塞限制转动而允许轴向移动地与所述液压缸配合，所述助力活塞设置蜗孔，所述蜗孔轴向贯通所述助力活塞,所述蜗杆安装于所述蜗孔中，所述蜗段与所述蜗孔啮合而当旋转所述蜗杆时驱动所述助力活塞轴向移动。

根据本申请的技术方案，设置有径向连通中段与蜗杆的外部的通道，保持中段内与蜗杆外部空间的压力平衡。不需要在第二固定部与第二端部两者之间设置具有通道的垫圈部件。因此，产品的结构简单，性能稳定，制造成本低廉。

附图说明

以下结合附图详细说明本申请的具体实施方式，其中：

图1显示一些具体实施方式的转向机的局部放大剖视示意图；

图2显示用于转向机的蜗杆组件的剖视示意图；

图3显示另一些具体实施方式的转向机的局部放大剖视示意图；

图4显示一种现有蜗杆组件的局部放大剖视示意图；及

图5显示沿图4所示B-B线剖切的蜗杆组件的放大剖视示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，根据本申请一些具体实施方式的转向机800包括液压缸4、助力活塞5及蜗杆组件100。液压缸4中设置液压腔40。助力活塞5滑动密封地安装于液压腔40中。助力活塞5将液压腔40分隔成两个腔。助力活塞5限制转动而允许轴向（在本申请中轴向是指蜗杆1绕其旋转的轴线的方向）移动地与液压缸4配合。助力活塞5设置蜗孔50，蜗孔50轴向贯通助力活塞5。蜗杆1安装于蜗孔50中。蜗杆1包括蜗段16和光段17。蜗段16与蜗孔50啮合，在一些具体实施方式中为直接啮合，在另一些具体实施方式中为通过滚珠啮合。当旋转蜗杆1时，蜗杆1驱动助力活塞5轴向移动。

用于转向机的蜗杆组件100包括蜗杆1、转向轴2及扭力杆3。蜗段16的外周设置连续延伸的螺旋槽，光段17的外周为光滑圆柱面，光段17的轴向长度大于蜗段16的轴向长度的0.5倍。蜗杆1包括位于其轴向相对两端的第一端部11及第二端部12，沿中轴线位置贯穿蜗杆1设置中腔10。中腔10包括位于第一端部11及第二端部12之间的中段14。中腔10在第一端部11处的直径暨第一端部11的内径大于中腔10在第二端部12处的直径暨第二端部12的内径。第二端部12的内径不大于中段14的内径。例如，第二端部12的内径略小于中段14的内径。转向轴2安装于中腔10并且与第一端部11配合形成转阀。转阀包括左通、右通及中位三个位置。转向轴2相对于蜗杆1能在左通和右通位置之间经过中位往复转动。

扭力杆3包括轴向相对两端的第一固定部31及第二固定部32。扭力杆3安装于中腔10中且与中段14相间隔。扭力杆3还包括位于第一固定部31及第二固定部32之间的扭部30。扭部30的外径小于第一固定部31的外径且小于第二固定部32的外径，在扭转变形时，扭部30为主要的变形部位。扭部30位于中段14中且与中段14相间隔。在工作时，扭部30能自由地变形而不受蜗杆1的阻碍。用销将第一固定部31连接于转向轴2。销连接阻止第一固定部31相对转向轴2转动。第二固定部32与第二端部12接触配合，在两者之间不间隔垫圈。用销8将第二固定部32固定于第二端部12，限制两之间的相对转动。通过钻削工艺贯穿蜗杆1的周壁加工出通道15。通道15设置在第二端部12附近，通道15径向连通中段14与蜗杆1的外部。这就是说，通道15相对于径向平行地或者倾斜地贯穿蜗杆1。蜗杆1的外部处于压强变化的液压腔40中。在中段14中的流体的压强与蜗杆1外部压强不同的情况下，通道15保持中段14内与蜗杆1外部空间的压力平衡。不需要在第二固定部32与第二端部12两者之间安装设置了通道的垫圈部件。因此，产品的结构简单，性能稳定，制造成本低廉。通道15包括外口150和内口152。外口150位于蜗杆1外部处，内口152位于中段处10。在一些具体实施方式中，内口152尽可能地靠近第二端部12，但没有全部位于第二端部12中。在如图1及图2所示的一些具体实施方式中，在轴向上内口152比外口150更靠近第一端部11。亦即，外口150尽可能地远离第一端部11，因此外口150尽量地避开助力活塞5，助力活塞5在光段17上的行程最大化。转向机8的结构紧凑，整体体积小形化。在如图3所示的另一些具体实施方式中，在轴向上内口152与外口150在相同的位置。这样通道15的长度较短，对通道15的加工容易实现，并从而降低制造成本。

中腔10在第二端部12位置具有内柱面120。在第二端部12位置贯穿内柱面120还设置销孔124。内柱面120与第二固定部32紧密配合。例如，内柱面120与第二固定部32过渡配合，两者之间即使存在间隙，但是间隙比较小，能保证良好的定心精度，可是流体难以通过二者之间的配合界面连通而保持内外流体的压力平衡。销孔124径向贯穿第二固定部32及内柱面120，从而用销8穿过销孔可以将第二固定部32固定于蜗杆1。

光段17比蜗段16更靠近第二端部12。中段14与扭部30之间保留足够间隙，中段14的内径不大于扭部30的外径的2倍。例如，中段14的内径是扭部30的外径的1.2倍、1.3倍或者1.5倍。蜗杆组件100的体积相对于现有方案最小化，光段17的外径不大于扭部30外径的4.8倍。例如，光段17的外径是扭部30外径的3.5倍、3.8倍或者4.1倍。

助力活塞5与液压腔40之间安装第一密封圈51，助力活塞5将液压腔40分隔成互相密封的第一腔41及第二腔42。第二腔42比第一腔41更靠近第二端部12。助力活塞5与液压腔40之间安装第一密封圈51，通道15流体连通中段14与第二腔42。助力活塞5与光段17之间安装第二密封圈52，助力活塞5与光段17滑动密封地配合而分隔第一腔41及第二腔42。第一密封圈51与第二密封圈52在轴向位置上的距离接近，在一些具体实施方式中该距离不大于光段17的外径的0.5倍，例如，该距离约为光段17的外径的0.01倍或0.1。助力活塞5设置成密封部大而其他部分小的结构。大的部分靠近第二端部12，小的部分靠近第一端部11。转向机800整体体积小，重量轻。

转阀连接进液路、回液路、左液路及右液路。进液路连接液泵，回液路连接储液容器，左液路及右液路分别连通两个腔中的一个。转阀的具体构造已经有许多成熟的现有技术，不再赘述。当转向轴2转动到左通位置时，转阀将进液路与左液路连通，并将回液路与右液路连通。因此与左液路连通的腔做功，推动活塞向与右液路连通的腔运动，提供左转助力。当转向轴2转动到右通位置时，转阀将进液路与右液路连通，并将回液路与左液路连通。与右液路连通的腔做功，推动活塞向与左液路连通的腔运动，提供右转助力。当转向轴2转动到左通位置时，扭力杆3向第一方向弹性地扭转。当转向轴2转动到右通位置时，扭力杆3向与第一方向相反的第二方向弹性地扭转。当转向轴2没有被驱动时，扭力杆3回弹而驱动转阀向中位回转。

虽然有以上说明，但是本申请的专利保护范围由权利要求限定。

附图标记说明

蜗杆组件 100

蜗杆 1

中腔 10

第一端部 11

第二端部 12

内柱面 120

销孔 124

中段 14

通道 15

外口 150

内口 152

蜗段 16

光段 17

转向轴 2

扭力杆 3

扭部 30

第一固定部 31

第二固定部 32

液压缸 4

液压腔 40

第一腔 41

第二腔 42

助力活塞 5

蜗孔 50

第一密封圈 51

第二密封圈 52

销 8

转向机 800

中腔 90

扭力杆 91

蜗杆 92

垫圈 93

通孔 94

Claims (10)

1.用于转向机的蜗杆组件，其特征在于，其包括：

蜗杆（1），其包括位于其轴向相对两端的第一端部（11）及第二端部（12），沿中轴线位置贯穿所述蜗杆（1）设置中腔（10），所述中腔（10）包括位于所述第一端部（11）及所述第二端部（12）之间的中段（14）；

转向轴（2），其安装于所述中腔（10）并且与所述第一端部（11）配合形成转阀；及

扭力杆（3），所述扭力杆（3）包括位于其相对两端的第一固定部（31）、第二固定部（32）及处于两者之间的扭部（30），所述扭部（30）安装于所述中腔（10）中，所述扭力杆（3）与所述中段（14）相间隔，所述第一固定部（31）阻止相对转动地限定于所述转向轴（2），所述第二固定部（32）固定于所述第二端部（12），在所述第二端部（12）附近设置通道（15），所述通道（15）径向连通所述中段（14）与所述蜗杆（1）的外部。

2.根据权利要求1所述的蜗杆组件，其中，所述蜗杆（1）包括蜗段（16）和光段（17），所述蜗段（16）的外周设置连续延伸的螺旋槽，所述光段（17）的外周为光滑圆柱面，所述光段（17）的轴向长度大于所述蜗段（16）的轴向长度的0.5倍。

3.根据权利要求2所述的蜗杆组件，其中，所述第一端部（11）的内径大于所述第二端部（12）的内径，所述第二端部（12）的内径不小于所述中段（14）的内径，所述扭部（30）的外径小于所述第一固定部（31）的外径且小于所述第二固定部（32）的外径，所述扭部（30）位于所述中段（14）中，所述第二端部（12）具有内柱面（120）及销孔（124），所述内柱面（120）与所述第二固定部（32）紧密配合，所述销孔（124）径向贯穿所述第二固定部（32）及所述内柱面（120），通过钻削工艺贯穿蜗杆（1）的周壁加工出所述通道（15），所述通道（15）包括位于所述蜗杆（1）外部处的外口（150）和位于所述中段（14）处的内口（152），在轴向上所述内口（152）比所述外口（150）更靠近所述第一端部（11）。

4.根据权利要求3所述的蜗杆组件，其中，所述光段（17）比所述蜗段（16）更靠近所述第二端部（12），所述中段（14）的内径不大于所述扭部（30）的外径的2倍，所述光段（17）的外径不大于所述扭部（30）外径的4.8倍。

5.转向机，其特征在于，其包括液压缸（4）、助力活塞（5）及根据权利要求2到4中任一项所述的蜗杆组件，所述液压缸（4）中设置液压腔（40），所述助力活塞（5）滑动密封地安装于所述液压腔（40）中，所述助力活塞（5）限制转动而允许轴向移动地与所述液压缸（4）配合，所述助力活塞（5）设置蜗孔（50），所述蜗孔（50）轴向贯通所述助力活塞（5）,所述蜗杆（1）安装于所述蜗孔（50）中，所述蜗段（16）与所述蜗孔（50）啮合而当旋转所述蜗杆（1）时驱动所述助力活塞（5）轴向移动。

6.根据权利要求5所述的转向机，其中，所述助力活塞（5）与所述液压腔（40）之间安装第一密封圈（51），所述助力活塞（5）将所述液压腔（40）分隔成互相密封的第一腔（41）及第二腔（42），所述助力活塞（5）与所述液压腔（40）之间安装第一密封圈（51），所述通道（15）流体连通所述中段（14）与所述第二腔（42）。

7.根据权利要求6所述的转向机，其中，所述助力活塞（5）与所述光段（17）之间安装第二密封圈（52），所述助力活塞（5）与所述光段（17）滑动密封地配合而分隔所述第一腔（41）及第二腔（42）。

8.根据权利要求7所述的转向机，其中，所述第一密封圈（51）与所述第二密封圈（52）在轴向位置上的距离不大于所述光段（17）的外径的0.5倍，所述第二腔（42）比所述第一腔（41）更靠近所述第二端部（12）。

9.根据权利要求5所述的转向机，其中，所述转阀包括左通位置、右通位置及中位位置三个位置，当所述转向轴（2）转动到所述左通位置时，所述扭力杆（3）向第一方向弹性地扭转；当所述转向轴（2）转动到所述右通位置时，所述扭力杆（3）向与所述第一方向相反的第二方向弹性地扭转；当所述转向轴（2）没有被驱动时，所述扭力杆（3）回弹而驱动所述转阀向所述中位位置回转。

10.根据权利要求9所述的转向机，其中，所述助力活塞（5）将所述液压腔（40）分隔成两个腔，所述转阀连接进液路、回液路、左液路及右液路，所述左液路及所述右液路分别连通所述两个腔中的一个；当所述转向轴（2）转动到所述左通位置时，所述转阀将所述进液路与所述左液路连通，并将所述回液路与所述右液路连通；当所述转向轴（2）转动到所述右通位置时，所述转阀将所述进液路与所述右液路连通，并将所述回液路与所述左液路连通。

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