循环球式转向器用齿扇轴及其加工方法、转向器和车辆技术

本公开涉及一种循环球式转向器用齿扇轴及其加工方法、转向器和车辆，该齿扇轴包括齿扇轴，齿扇轴的中位轮齿包括形成于中位轮齿的相对两侧的齿廓面上的一对凸台，一对凸台关于中位轮齿的纵向中心截面对称，每个凸台包括与齿扇轴的齿扇上的各个横截面的分度圆相交的中间段，以及位于该中间段的上下两侧且在齿厚方向上不超过中间段的侧边段。在中位轮齿上设置一对凸台，使得该循环球式转向器能够满足理想的转向齿扇轴和转向螺母配合间隙特性，从而保证转向器在汽车直线行驶时的间隙为零，提升转向器的中位位置的位置感，而同时在方向盘转过一定角度后，转向器具有良好的转向回正性能。

Tooth fan shaft and its processing method, steering gear and vehicle for circular ball steering gear

The invention relates to a recirculating ball type steering gear shaft with a fan and a processing method thereof, and vehicle steering gear, the gear shaft comprises a gear shaft, a gear shaft of the fan includes opposite sides formed in a tooth profile on the surface of a boss, a boss of a page the median tooth longitudinal center symmetrical section, each boss includes indexing and the cross section of each gear tooth fan fan shaft on the circle in the middle section of the intersection, and is located in the middle section of the upper and lower sides and the middle section does not exceed the tooth thickness in the direction of the side section. A set of convex sets in a tooth, the recirculating ball steering gear can satisfy the steering shaft and the steering nut fan with the gap characteristics of the ideal, so as to ensure the clearance of the steering device in the car is traveling straight to zero in the position for the promotion to the sense of place, and at the same time the steering wheel turned a certain angle, has good steering returnability.

【技术实现步骤摘要】
循环球式转向器用齿扇轴及其加工方法、转向器和车辆
本公开涉及车辆零部件，具体地，涉及一种循环球式转向器用齿扇轴、包括该循环球式转向器用齿扇轴的转向器、包括该转向器的车辆和循环球式转向器用齿扇轴的加工方法。
技术介绍
汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构，转向器、方向盘和转向管柱等构成了汽车转向系统，而转向器又是汽车转向系统的最核心的部件。该传动机构通过转向器内部零件的转换，将驾驶员作用在方向盘的转动变为转向节臂的摆动，从而带动前轮转向。它一方面使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求，适时地改变其行驶方向；另一方面它要确保在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。汽车转向系统将驾驶员驾驶方向盘的旋转运动转变齿扇轴的往复摆动，实现了运动方向的转变，从而带动转向节臂和车轮进行转向。此外，该组件还担负着传递力矩的工作，是转向器的执行机构。转向器啮合性能的好坏对传递的平稳性影响很大，而且啮合间隙的大小对汽车回正性能以及噪音等都有很大的影响。如图1所示，为现有技术中的转向齿扇轴和标准转向螺母的啮合间隙特性曲线，这种传动间隙特性具有以下缺点：1、当转向齿扇轴和转向螺母配合间隙过小时，虽然转向器在汽车直线行驶位置的间隙较小，但由于齿扇齿条副摩擦力矩较大，会使汽车转向时回正性能下降，转向时手感变差；2、当转向齿扇轴和转向螺母配合间隙过大时，虽然能够改善汽车转向时的回正能力，但同时会增大转向器在汽车直线行驶位置的间隙，使转向迟滞，灵敏性下降，高速行驶时甚至会产生噪音。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种能够解决上述技术问题的循环球式转向器用齿扇轴、包括该循环球式转向器用齿扇轴的转向器、包括该转向器的车辆和循环球式转向器用齿扇轴的加工方法。根据本公开的第一方面，提供一种循环球式转向器用齿扇轴，包括齿扇轴，其中，所述齿扇轴的中位轮齿包括形成于所述中位轮齿的相对两侧的齿廓面上的一对凸台，且所述一对凸台关于所述中位轮齿的纵向中心截面对称，其中，每个凸台包括与所述齿扇轴的齿扇上的各个横截面的分度圆相交的中间段，以及位于该中间段的上下两侧且在齿厚方向上不超过所述中间段的侧边段。可选地，所述中间段形成为第一斜面，所述侧边段包括位于所述第一斜面的相对两侧的第二斜面和第三斜面，所述第二斜面从所述第二斜面的上边缘向下且朝向远离所述纵向中心截面的方向延伸，所述第一斜面从所述第二斜面的下边缘向下且朝向远离所述纵向中心截面的方向延伸，所述第三斜面从所述第一斜面的下边缘向下且朝向靠近所述纵向中心截面的方向延伸，并且所述第一斜面和水平面之间形成的锐角大于所述第二斜面和水平面之间形成的锐角。可选地，所述中位轮齿的相对两侧的齿廓面包括位于所述中位齿轮的齿顶圆柱面和所述第二斜面之间的第一渐开线齿廓面，以及从该第三斜面向下延伸的第二渐开线齿廓面。可选地，所述第一斜面与所述齿扇的各个横截面的分度圆交汇于所述第一斜面的沿上下方向的中心线，且所述第二斜面和所述第三斜面关于所述中心线对称。可选地，所述一对凸台包括第一凸台和第二凸台，所述第一凸台和所述第二凸台分别配置为在加工时：当0°≤|θ|≤β1时，ξ＝ξmax；当β1≤|θ|≤β2时，当|θ|≥β2时，ξ＝0，其中，ξ为加工该凸台(20)时，刀具中心朝向远离所述齿扇轴中心移动的距离，简称变位量，θ为所述齿扇轴的转角，在使用所述刀具分别加工所述第一凸台和所述第二凸台时，当θ＝0°时，所述刀具适于与所述第一凸台和第二凸台的第一斜面的所述中心线相接触，当所述齿扇轴从0°逆时针转过β1时，所述刀具适于与所述第一凸台的第一斜面和第二斜面的交接线相接触，所述刀具适于与所述第二凸台的第一斜面和第三斜面的交接线相接触，当所述齿扇轴从β1逆时针转到β2时，所述刀具适于与所述第一凸台的第二斜面和第一渐开线齿廓面的交接线相接触，所述刀具适于与所述第二凸台的第三斜面和第二渐开线齿廓面的交接线相接触。可选地，ξmax＝0.05mm～0.3mm，β1＝10°，β2＝30°。可选地，所述凸台在所述中位轮齿的齿厚方向上的尺寸范围介于0.02mm～0.15mm。可选地，所述齿扇为齿厚沿所述齿扇的轴向方向变化的变厚齿扇。根据本公开的第二方面，提供一种转向器，该转向器包括相互啮合的转向螺母和转向齿扇轴，所述转向齿扇轴为本公开提供的循环球式转向器用齿扇轴。根据本公开的第三方面，提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的转向器。根据本公开的第四方面，提供一种加工本公开提供的循环球式转向器用齿扇轴的加工方法，该加工方法包括在加工所述中位轮齿时，在所述中位轮齿上加工出所述凸台。可选地，使用范成法加工所述中位轮齿。通过上述技术方案，在中位轮齿上设置一对凸台，使得本公开提供的齿扇轴与标准转向螺母啮合传动时，能够满足理想的转向齿扇轴和转向螺母配合间隙特性，具体地，在汽车直线行驶位置时，配合间隙为零，离开这一位置后，该配合间隙逐渐增大至设定的数值，从而保证转向器在汽车直线行驶时的间隙为零，提升转向器的中位位置的位置感，而同时在方向盘转过一定角度后，转向器具有良好的转向回正性能。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是现有技术中的转向齿扇轴和标准转向螺母的啮合间隙特性曲线；图2是根据本公开的一示例性实施方式提供的循环球式转向器用齿扇轴的局部结构示意图，以及A部和B部的局部放大图；图3是根据本公开的一示例性实施方式提供的循环球式转向器用齿扇轴的中位轮齿和标准转向螺母的齿槽啮合示意图；图4是根据本公开的一示例性实施方式提供的循环球式转向器用齿扇轴在使用范成法加工时刀具和齿扇轴之间的距离关于该齿扇轴的转角的函数图像；图5是根据本公开的一示例性实施方式提供的转向齿扇轴和标准转向螺母的啮合间隙特性曲线。附图标记说明1，2，3，4，5，6，7，8交接线10齿扇轴11中位轮齿111第一渐开线齿廓面112第二渐开线齿廓面12纵向中心截面20凸台20A第一凸台20B第二凸台21中间段210中心线22侧边段222第二斜面223第三斜面30转向螺母具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是相对于附图的图面方向而言的，另外，在本公开中，“横截面”是指平行于该中位轮齿的轮齿端面的平面，“纵截面”是指平行于中位轮齿的齿厚方向和齿高方向的平面，并与该“横截面”相互垂直。如图2和图3所示，本公开提供一种循环球式转向器用齿扇轴，包括齿扇轴10，其中，齿扇轴10的中位轮齿11包括形成于中位轮齿11的相对两侧的齿廓面上的一对凸台20，即，该一对凸台20为分别朝向相对应的齿扇轴10的齿槽凸出的鼓包结构，且一对凸台20关于中位轮齿11的纵向中心截面12对称，其中，每个凸台20包括与齿扇轴10的齿扇上的各个横截面的分度圆相交的中间段21，以及位于该中间段21的上下两侧且在齿厚方向上不超过中间段21的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环球式转向器用齿扇轴，包括齿扇轴(10)，其特征在于，所述齿扇轴(10)的中位轮齿(11)包括形成于所述中位轮齿(11)的相对两侧的齿廓面上的一对凸台(20)，且所述一对凸台(20)关于所述中位轮齿(11)的纵向中心截面(12)对称，其中，每个凸台(20)包括与所述齿扇轴(10)的齿扇上的各个横截面的分度圆相交的中间段(21)，以及位于该中间段(21)的上下两侧且在齿厚方向上不超过所述中间段(21)的侧边段(22)。

【技术特征摘要】
1.一种循环球式转向器用齿扇轴，包括齿扇轴(10)，其特征在于，所述齿扇轴(10)的中位轮齿(11)包括形成于所述中位轮齿(11)的相对两侧的齿廓面上的一对凸台(20)，且所述一对凸台(20)关于所述中位轮齿(11)的纵向中心截面(12)对称，其中，每个凸台(20)包括与所述齿扇轴(10)的齿扇上的各个横截面的分度圆相交的中间段(21)，以及位于该中间段(21)的上下两侧且在齿厚方向上不超过所述中间段(21)的侧边段(22)。2.根据权利要求1所述的循环球式转向器用齿扇轴，其特征在于，所述中间段(21)形成为第一斜面，所述侧边段(22)包括位于所述第一斜面的相对两侧的第二斜面(222)和第三斜面(223)，所述第二斜面(222)从所述第二斜面(222)的上边缘向下且朝向远离所述纵向中心截面(12)的方向延伸，所述第一斜面从所述第二斜面(222)的下边缘向下且朝向远离所述纵向中心截面(12)的方向延伸，所述第三斜面(223)从所述第一斜面的下边缘向下且朝向靠近所述纵向中心截面(12)的方向延伸，并且所述第一斜面和水平面之间形成的锐角大于所述第二斜面(222)和水平面之间形成的锐角。3.根据权利要求2所述的循环球式转向器用齿扇轴，其特征在于，所述中位轮齿(11)的相对两侧的齿廓面包括位于所述中位齿轮(11)的齿顶圆柱面和所述第二斜面之间的第一渐开线齿廓面(111)，以及从该第三斜面(223)向下延伸的第二渐开线齿廓面(112)。4.根据权利要求3所述的循环球式转向器用齿扇轴，其特征在于，所述第一斜面与所述齿扇的各个横截面的分度圆交汇于所述第一斜面的沿上下方向的中心线(210)，且所述第二斜面(222)和所述第三斜面(223)关于所述中心线(210)对称。5.根据权利要求4所述的循环球式转向器用齿扇轴，其特征在于，所述一对凸台(20)包括第一凸台(20A)和第二凸台(20B)，所述第一凸台(20A)和所述第二凸台(20B)分别配置为在加工时：当0°≤|θ|≤β...

【专利技术属性】
技术研发人员：王睿，张子金，徐杨，牟岩，马小敏，
申请(专利权)人：北汽福田汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11