[发明专利]循环球式转向器偏心齿扇的传动比修正及展成加工方法

说明书

本发明涉及汽车转向系统技术领域，提供一种循环球式转向器偏心齿扇的传动比修正及展成加工方法，所述传动比修正方法包括：对具有偏心齿扇的循环球式转向器传动比进行设计修正，来抵消偏心齿扇对转向器实际输出传动比的影响，依此修正的传动比所进行偏心齿扇的齿廓曲面设计后，可使转向器输出期望的传动比曲线，以满足近期高端车辆对转向系统操稳特性的严苛要求；为实现修正后的传动比，在数控插齿设备上，利用齿条刀具来加工偏心齿扇的齿廓曲面，采取齿条刀具模拟齿条工件的精确运动关系，来实施三轴联动的精确展成加工，使被修正传动比的齿廓曲面更精确。

技术领域

本发明涉及汽车转向系统技术领域，尤其涉及一种循环球式转向器偏心齿扇的传动比修正及展成加工方法。

背景技术

目前，微卡、轻卡、中重卡及中大型客车等商用车的转向系统，由于前轴负载较大，需要较大的转向力矩来执行车轮转向，通常采用循环球式转向器。其中，少数微卡和少数中型客车等，仍采用纯机械循环球式转向器，还有少数高端轻卡车型(如：电动轻卡)采用了电动循环球式转向器，以及部分微卡车型采用了电动管柱(EPS)与纯机械循环球式转向器的组合系统，其它的中重卡和大型客车等商用车，则采用液压循环球式转向器。这些商用车转向系统的基本执行机构，均为循环球式转向器，它由二级传动部件组成，第一级为螺杆与螺母齿条的传动部件，第二级为螺母齿条(简称：齿条)与转向摇臂轴的齿扇的传动部件。在第一级上，若施加电动助力即为电动循环球式转向器，若施加液压助力即为液压循环球式转向器，这样就可在第二级的齿条与齿扇传动后，由转向摇臂轴向车轮提供较大的转向力矩。总之，商用车转向系统所采用的循环球式转向器，其第二级传动均保持了齿条与齿扇的传动。

现代商用车对其转向系统的操控要求越来越高，特别是转向器的传动比，要满足汽车操稳特性要求，通常采用所期望的变传动比曲线，该变传动比曲线通常是由齿扇的特殊齿廓曲面，与齿条进行啮合传动来实现的。由于在转向中间位置使用频次较高(占80％以上)，转向器工作一段时间后，中间位置的齿条和齿扇的齿廓曲面，不可避免地会有较大磨损，使其传动间隙增大；为解决该问题，通常采用偏心齿扇的方法来补偿，即：转向摇臂轴轴心与齿扇的几何中心，设置一个偏心距，使中间位置间隙较小，左右两端位置间隙较大；但该偏心齿扇会改变转向器的传动比，目前做法是忽略其影响，直接使用。近期，由于电动轻卡所采用电动循环球式转向器，为满足车辆具有舒适的转向手感，需严格执行期望的传动比曲线要求，目状态已不满足此类高端车辆需求。

对于偏心齿扇，其齿廓曲面的数控展成加工，通常有二种方法：偏心定位夹具的二轴联动方式和近似模拟偏心齿扇节曲线的三轴联动方式，它们都是以数控轴联动方式，模拟齿扇节曲线进行展成加工。其中，偏心定位夹具方式，偏心齿扇节曲线的中心点已被纠正，其节曲线求解联动轴的数据非常精确，而当加工不同偏心距的齿扇工件时，需要更换对应定位夹具及设备调整，则降低了产品的切换效率；采用三轴联动方式，需要以偏心方式的节曲线来求解联动轴的位置数据，再加上对传动比的修正，使节曲线更加复杂，目前通常采取简化后近似处理方式，使联动轴的位置数据不精确。

发明内容

本发明主要解决现有技术的车辆转向系统忽略偏心齿扇对转向器的传动比的影响，高端车辆不能满足具有舒适的转向手感等技术问题，提出一种循环球式转向器偏心齿扇的传动比修正及展成加工方法，以对具有偏心齿扇的循环球式转向器传动比的修正，依此所设计偏心齿扇的齿廓曲面，再经与齿条的啮合传动，转向器即可输出期望的传动比曲线；同时，又提供一种勿需偏心定位夹具，采取三轴联动来模拟虚构的齿条工件运动，获取联动轴的精确位置数据，可实现偏心齿扇的精确展成加工。

本发明提供了一种循环球式转向器偏心齿扇的传动比修正方法，包括：

用车辆的转向器期望的传动比减去偏心齿扇所引起转向器传动比变化量来进行修正，获得偏心齿扇的齿廓曲面设计时所采用的其修正后的传动比表达式为：