[其他]汽車變速比循環球式轉向器

在審

• 申請號: 101985000000100
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100100B
• 公開（公告）日: 1985-09-10
• 發明（設計）人: 陳奎元
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 邸更巖

汽車變速比循環球式轉向器，屬于汽車轉向系統。它由螺桿軸，循環球螺母齒扇和搖臂軸偏心齒扇組成的機械轉向器，其速比和齒側間隙隨方向盤的轉角而增加。速比增加幅度在３０％以上，齒側總間隙為０．５～１ｍｍ特別適用于中等噸位的載重汽車和中型客車，也可用在輕型載重汽車和小客車上。

本發明屬于汽車轉向系中一種變速比循環球式轉向器。特別適用于中等噸位的載重汽車和中型客車，也可用在輕型載重汽車和小客車上。

在中等噸位以下的汽車上，為提高汽車轉向輕便性，常采用動力轉向或變速比轉向器。后者結構簡單可靠、成本低，因而得到迅速開發。

汽車的轉向阻力矩隨車輪轉角而增加，故要求轉向器的速比亦能隨方向盤轉角而增加，以提高轉向輕便性。又因汽車多處于直線行駛，轉向器齒扇中間輪齒磨損較快，則要求齒側間隙應隨方向盤轉角而增加，以保證調整中間輪齒齒側間隙時，避免兩側輪齒產生干涉現象。

日本昭47-9774號在循環球式轉向器中，利用準圓型非圓齒扇付代替齒條齒扇付得到速比隨方向盤轉角增加的轉向器。速比增加15～19%。該齒扇需用專門設備才能加工。

英國公開1426465號，在循環球式轉向器中，將螺母上的齒條制成漸開線齒扇，與其嚙合的搖臂軸齒扇，做成偏心轉動的齒扇。兩齒扇均可在普通齒輪切削機床上進行加工。該文實施例給出，當插臂軸轉角48°時，速比增加22.3%，齒側單側間隙為0.25mm。

由此，在現有技術中，變速比循環球式轉向器的速比增加幅度僅為20%左右，尚無提供進一步提高速比增加幅度，改善汽車轉向輕便性的技術措施。

本發明的目的在于為進一步提高汽車轉向輕便性，當搖臂軸轉角45°時，使速比增加30%以上，齒側總間隙在0.5～1mm范圍內。

本發明所采用的方法是，通過合理地選擇主要結構參數及傳動方案，即當螺母齒扇分度圓半徑R_１和搖臂軸齒扇最小工作半徑R₀選定之后，搖臂軸齒扇分度圓半徑R_２應滿足

R_２＝R₁R₀/R₁-R₀ （0.7～0.9）＞R_１＞R₀，以達到性能指標。

如圖1所示，帶有圓型漸開線齒形的螺母齒扇〔1〕安裝在螺桿〔3〕上。螺桿〔3〕通過軸承〔4〕支撐于殼體〔5〕上。在螺母齒扇〔1〕和螺桿〔3〕之間，裝有循環鋼球（圖中沒有示出）。與螺母齒扇〔1〕相嚙合的搖臂軸齒扇〔2〕垂直于螺桿〔3〕的軸線支撐在殼體〔5〕上。齒扇〔2〕的特點是，在搖臂軸處于中間位置時，其幾何中心O_２位于轉動中心O的下方，并且相距為e。

當方向盤（圖中未示出）由中間位置向某一方向轉動時，螺桿〔3〕跟著轉動，并通過鋼球使螺母齒扇〔1〕沿螺桿〔3〕軸線向某一方向移動，而齒扇〔1〕又通過輪齒帶動齒扇〔2〕繞其轉動中心O進行偏心旋轉。此時轉向器的速比和齒側間隙將隨搖臂軸轉角的增加而增加。

齒側間隙的調整，是通過搖臂軸變厚齒扇〔2〕的軸向移動來實現的。

圖2表示以R為半徑，O′為圓心，O為轉動中心，e為偏心距的圓型節線〔1〕與其共軛的節線〔2〕，在節點P₀處的接觸狀況。

圖3表示偏心輪繞其轉動中心O旋轉β角后，兩節線在P點處的接觸位置。從該圖可知，偏心輪的有效工作半徑r為

r＝-ecosβ

節線〔2〕的微分方程組是

設A＝則節線〔2〕的曲率率半徑ρ為

[（A-ecosβ）²+

（A-ecosβ）

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