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原创循环球式转向器的结构

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2016-08-19阅读:185 编辑:包英男

循环球式转向器主要由螺杆、螺母、转向器壳体以及许多小钢球等部件组成,所谓的循环球指的就是这些小钢球,它们被放置于螺母与螺杆之间的密闭管路内,起到将螺母螺杆之间的滑动摩擦转变为阻力较小的滚动摩擦的作用,当与方向盘转向管柱固定到一起的螺杆转动起来后,螺杆推动螺母上下运动,螺母在通过齿轮来驱动转向摇臂往复摇动从而实现转向。在这个过程当中,那些小钢球就在密闭的管路内循环往复的滚动,所以这种转向器就被称为循环球式转向器。

循环式转向器1.jpg

循环球式转向器主要由螺杆、螺母、转向器壳体以及许多小钢球等部件组成,所谓的循环球指的就是这些小钢球,它们被放置于螺母与螺杆之间的密闭管路内,起到将螺母螺杆之间的滑动摩擦转变为阻力较小的滚动摩擦的作用,当与方向盘转向管柱固定到一起的螺杆转动起来后,螺杆推动螺母上下运动,螺母在通过齿轮来驱动转向摇臂往复摇动从而实现转向。在这个过程当中,那些小钢球就在密闭的管路内循环往复的滚动,所以这种转向器就被称为循环球式转向器。

相比齿轮齿条式转向器,循环球式转向器由于更多依靠滚动摩擦,所以具有较高的传动效率,操纵起来比较轻便舒适,机械部件的磨损较小,使用寿命相对较长。

循环球式转向器的基本结构如图2所示。

循环式转向器2.jpg

它由两级传动副、壳体、钢球和间隙调整装置等组成。第一级传动副是螺杆—螺母传动副,第二级是齿条—齿扇传动副。

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一级传动副是转向螺杆(steering screw)和转向螺母(steering nut),转向螺杆与转向轴连接;另一级传动副是齿条(rack)和齿扇(sector),在转向螺母下平面上加工成齿条,齿扇与齿扇轴形成一体。转向螺母既是第一级传动副的从动件,又是第二级传动副的主动件。为了减少转向螺杆与转向螺母之间的摩擦与磨损,二者的螺纹不直接接触,而是做成内外滚道,滚道中间装有许多钢球,以实现滚动摩擦。转向螺母上装有两个钢球导管,钢球导管内装满了钢球,钢球导管与滚道连通,形成两条独立的供钢球循环滚动的封闭通道。

图3所示为可变传动比循环球式转向器齿轮机构。

循环式转向器3.jpg

当转向盘转动时,转向轴带动转向螺杆旋转,通过钢球将力传给转向螺母,使得转向螺母沿轴向移动,钢球则在钢球导管与滚道通道内循环滚动;通过螺母上的齿条带动齿扇及轴转动,进而带动转向摇臂摆动,通过其他转向传动装置的传动,实现车轮的偏转。如果将齿条的齿顶面制成鼓形弧面,齿扇上的每一个齿的节圆半径也相应变化,使得中间齿节圆半径小,两端齿节圆半径大,便可得到变传动比的转向器,这样操纵省力,转向轻便。

不过,随着转向助力技术的广泛应用,齿轮齿条式转向器很快后来居上,因为它的结构更简单从而更利于安装助力装置,另外,和循环球式转向器相比,齿轮齿条式转向器的转向更直接,反馈也更灵敏,这在强调路感的运动风格乘用车上更受欢迎,但对于经常在复杂路况上驾驶的越野车来说,循环球式转向器倒是更加安全也更加皮实。


(作者:包英男)

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