一种转向副总成及其汽车的制作方法

本发明属于汽车前转向技术领域，特别是指一种转向副总成及其汽车。

背景技术：

商用车的转向前桥是非断开式转向从动桥，转向前桥结构很复杂，如图1所示，为现有技术转向前桥及相关零部件，包括轮毂01、转向节02、上衬套03、调整垫片04、楔形锁销05、主销06、转向梯形臂07、转向节臂08、前轴09、板簧010、转向横拉杆011、球销012、下衬套013、止推轴承014、内轴承015及外轴承016。带有螺栓的楔形锁销将主销固定在前轴拳部的主销孔内，使之不能转动，转向节利用主销与前轴铰接构成转向副，并经内轴承和外轴承支撑着车轮的轮毂，以达到车轮转向的目的。在左转向节的上耳处安装着转向节臂，后者与转向直拉杆相连，驱动转向副进行转向运动；而在左、右转向节的下耳处则装有与转向横拉杆连接的转向梯形臂，转向时由转向梯形臂、球销和转向横拉杆等组成的转向梯形实现车辆的各个轮胎无滑动地滚动转向。转向节的主销孔内压入带有润滑脂的青铜衬套以减小磨损。为使转向轻便，在转向节下耳与前轴拳部之间装有滚子止推轴承，在转向节上耳与前轴拳部之间装有垫片以调整其间隙。

车轮的转向运动是由转向副完成，转向副主要由转向节、前轴和主销等组成，承受由车轮传递给轮毂、轴承、转向节的作用力和冲击。转向副的转向运动摩擦力和主销中心线的空间角度直接影响车辆的转向性能、轻便性和操纵稳定性。

为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向轻便性及汽车转向后前轮回正性，转向前桥的主销在汽车的纵向和横向平面内都有一定倾角。在纵向平面内，主销上部后倾斜一个γ角，称为主销后倾角。在横向平面内主销上部向内倾斜一个β角，主销内倾角。

主销后倾使主销轴线与路面的交点位于轮胎接地点之前，两点的距离称为总拖矩，这个总偏距包括主销纵偏距和轮胎拖矩，当直线行驶的汽车的转向轮稍有偏转时，这时引起的离心力使路面对车轮施加阻碍其偏转的侧偏力，使车轮产生绕主销旋转的回正力矩，从而保证汽车具有较好的直线行驶稳定性，这个回正力矩等于总偏距与侧偏力之积。虽然可以通过改变主销相对板簧托座纵向夹角来改变主销后倾角，但是为了便于前轴的加工，这个夹角基本为0，因此，主销后倾角主要取决于板簧的安装姿态，或在板簧与前轴之间加楔形垫块，转向前桥主销后倾角一般为1～3°。

主销内倾也使为了保证汽车直线行驶的稳定性和转向轻便性。主销内倾使主销轴线与路面的交点至轮胎中心面的距离即主销内偏距减小，从而可减小旋转方向盘时的转向力，使转向轻便，同时也可减小转向轮传递到方向盘上的冲击力。转向前桥的主销内倾角5～8°，现在有加大趋势。

车辆在行驶过程中，当达到某一速度，转向系整体发生振动，转向盘也随之振动，这种现象叫做前轮摆振，前轮摆振是转向前桥必须注意的振动现象。

为了提高汽车行驶直行性，就必须提高转向轮的回正力矩，同时，也必须减小转向力，提高转向轻便性。但是对于具体转向前桥，对于不同主销内偏距要采用不同的结构，以保证在提高性能的同时，不发生前轮摆振。

因此，对于不同转向前桥的布置存在不同的主销纵偏距，不同主销纵偏距要采用不同的转向副。

如图2所示，为现有技术的转向副，包括转向节02、主销06、上衬套03、楔形锁销05、前轴09、下衬套013及止推轴承014，使用铜衬套，主销内倾角比较大。

上衬套和下衬套都为铜衬套，转向节与主销相对运动时滑动摩擦力比较大，减小汽车回正力矩；主销内偏距大，转动力矩就大，转动轻便性差；主销内偏距大，转向轮受到的冲击就大，直线行驶时稳定性很差；铜衬套磨损较快。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种转向副总成及其汽车，通过改进转向副内衬套结构，减小转向副转动时的摩擦力提高车辆行驶时回正力矩，提高车辆行驶的直行性及车辆行驶的稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种转向副总成，包括左转向副总成和右转向副总成；所述左转向副总成与所述右转向副总成之间通过前轴连接；

所述左转向副总成包括左转向节、前轴、第一主销、左上滚针衬套、左上盖板、左下滚针衬套、第一卡簧、止推垫圈、左下盖板及第一楔形锁销；

所述左转向节与所述前轴左端之间通过所述第一主销转动连接；所述左上滚针衬套、所述止推垫圈及所述左下滚针衬套均套于所述第一主销上；所述第一楔形锁销将所述第一主销与所述前轴的左端之间固定；

所述左上盖板固定于所述左转向节的上端，所述左下盖板固定于所述左转向节的下端，所述第一卡簧卡于所述左转向节上；

所述右转向副总成包括右转向节、前轴、第二主销、右上滚针衬套、右上盖板、圆柱滚子推力轴承、右下滚针衬套、第二卡簧、右下盖板及第二楔形锁销；

所述右转向节与所述前轴右端之间通过所述第二主销转动连接；所述右上滚针衬套、所述圆柱滚子推力轴承及所述右下滚针衬套均套于所述第二主销上；所述第二楔形锁销将所述第二主销与所述前轴的右端之间固定；

所述右上盖板固定于所述右转向节的上端，所述右下盖板固定于所述右转向节的下端，所述第二卡簧卡于所述第二主销上。

所述左转向节与所述右转向节的结构相同；

所述左转向节包括轴颈、连接板、转向节上安装臂及所述转向节下安装臂；

所述轴颈、所述转向节上安装臂及所述转向节下安装臂通过连接板连接为一体结构；

在所述连接板上设置有定位孔及制动底板安装孔；

在所述转向节上安装臂上设置有主销上安装孔、左上盖板固定孔及直拉杆臂安装孔；

在所述转向节下安装臂上设置有主销下安装孔及梯形臂安装孔；所述主销上安装孔与所述主销下安装孔同轴线。

所述前轴包括前轴本体，在所述前轴本体的左拳部上设置有第一主销过孔、第一锁销过孔及第一限位凸台，所述第一锁销过孔与所述第一主销过孔连通；

在所述前轴本体的右拳部上设置有第二主销过孔、第二锁销过孔及第二限位凸台，所述第二锁销过孔与所述第二主销过孔连通。

所述左上滚针衬套与所述右上滚针衬套的结构相同；

所述左上滚针衬套包括多个滚针及壳体，在所述壳体的两端设置有限位圆环；在所述壳体及两端的限位圆环所组成的空间内设置有所述滚针。

第一主销与第二主销的结构相同；所述第一主销为圆柱体结构，在所述第一主销的两端设置有螺纹孔，在所述第一主销的侧臂上设置有固定槽。

所述左下滚针衬套与所述右下滚针衬套结构相同；

所述左下滚针衬套包括多个滚针、上壳体及下壳体；所述上壳体的两端及所述下壳体的两端均设置有限位圆环；

所述上壳体的下端的限位圆环与所述下壳体的上端的限位圆环固定连接；在所述上壳体及其两端的限位圆环组成的空间内，以及下壳体及其两端的限位圆环组成的空间内均设置有滚针；所述上壳体的轴向中线与所述下壳体的轴向中线重合，所述滚针的轴向中线与所述上壳体的轴向中线平行。

所述第一楔形锁销与所述第二楔形锁销的结构相同；

所述第一楔形锁销由两个直径大小不同的圆柱体沿轴线方向连接为一体结构，其中直径小的圆柱体设置有外螺纹；在所述直径较大的圆柱体近所述外螺纹处设置有斜面。

一种汽车，使用上述任一项的转向副总成。

本发明的有益效果是：

本技术涉及到车辆的转向前桥机构，确切地说是转向前桥的转向副总成结构。在主销纵偏距在0-10mm时，改进转向副内衬套的结构，减小转向副转动时的摩擦力，提高车辆行驶时回正力矩，提高车辆行驶的直行性；由于主销后倾角主要取决于板簧的安装姿态和楔形垫块，与转向副关系不大，所以通过减小主销内偏距和主销内倾角来减小路面对转向系的影响，提高车辆行驶的稳定性，同时，提高转向时转动方向盘的轻便性。

附图说明

图1为现有技术转向前桥及其相关零部件结构示意图；

图2为现有技术转向副与车轮的关系示意图；

图3为本发明转向副总成结构示意图；

图4为本发明转向副总成的主视图；

图5为图3的a-a剖视图；

图6为左转向节示意图；

图7为前轴左拳部示意图；

图8为上滚针衬套示意图；

图9为主销示意图；

图10为下滚针衬套示意图；

图11为楔形锁销示意图；

图12为图4的i处放大图；

图13为图4的ii处放大图；

图14为图4的iii处放大图。

附图标记说明

01轮毂,02转向节,03上衬套,04调整垫片,05楔形锁销,06主销,07转向梯形臂,08转向节臂,09前轴,010板簧,011转向横拉杆,012球销,013下衬套,014止推轴承,015内轴承,016外轴承，1左转向节，101定位孔，102制动底板安装孔，103轴颈，104主销上安装孔，105限位环，106左上盖板固定孔，107直拉杆臂安装孔，108主销下安装孔，109梯形臂安装孔，2前轴，201第一主销过孔，202第一锁销过孔，203第一限位凸台，3第一主销，301固定槽，302螺纹孔，4左上滚针衬套，401滚针，402壳体，5左上盖板，6右转向节，7调整垫圈，8圆柱滚子推力轴承，9左下滚针衬套，901滚针，902上壳体，903下壳体，10第一卡簧，11左下盖板，12第一楔形锁销，121斜面，13止推垫圈，14第二楔形锁销，15第二主销，16右下滚针衬套，17第二卡簧，18右下盖板。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本申请提供一种转向副总成，如图3至图14所示，包括左转向副总成和右转向副总成；左转向副总成与右转向副总成之间通过前轴连接。

左转向副总成包括左转向节1、前轴2、第一主销3、左上滚针衬套4、左上盖板5、左下滚针衬套9、第一卡簧10、止推垫圈13、左下盖板11及第一楔形锁销12。

左转向节1与前轴2左端之间通过第一主销3转动连接；左上滚针衬套4、止推垫圈13及左下滚针衬套9均套于第一主销3上；第一楔形锁销12将第一主销3与前轴2的左端之间固定。

左上盖板5固定于左转向节1的上端，左下盖板11固定于左转向节1的下端，第一卡簧10卡于左转向节1上。

右转向副总成包括右转向节6、前轴2、第二主销15、右上滚针衬套、右上盖板、圆柱滚子推力轴承8、右下滚针衬套16、第二卡簧17、右下盖板18及第二楔形锁销14。

右转向节与前轴右端之间通过第二主销转动连接；右上滚针衬套、圆柱滚子推力轴承及右下滚针衬套均套于第二主销上；第二楔形锁销将第二主销与前轴的右端之间固定。

右上盖板固定于右转向节的上端，右下盖板固定于右转向节的下端，第二卡簧17卡于右转向节6上。

在本申请中，转向节为本实施例中转向副总成最重要部件，左转向节1与右转向节6的结构相同，在此以左转向节为例进行说明，左转向节1包括轴颈103、连接板、转向节上安装臂及转向节下安装臂。

轴颈103、转向节上安装臂及转向节下安装臂通过连接板连接为一体结构。

在连接板上设置有两个定位孔101及八个制动底板安装孔102，用于安装制动器的制动底板；轴颈用于安装轮毂轴承和轮毂。

在转向节上安装臂上设置有主销上安装孔104、左上盖板固定孔106及直拉杆臂安装孔107。

在转向节下安装臂上设置有主销下安装孔108及梯形臂安装孔109；主销上安装孔与主销下安装孔同轴线，主销安装孔的轴线与轴颈的轴线之间并不垂直，形成主销内倾角。

左上盖板固定孔106用于固定左上盖板5，直拉杆臂安装孔107用于固定直拉杆臂，梯形臂安装孔109用于固定梯形臂。

前轴2包括前轴本体，在前轴本体的左拳部上设置有第一主销过孔201、第一锁销过孔202及第一限位凸台203，第一锁销过孔与第一主销过孔连通；第一楔形锁销插入第一锁销过孔内与第一主销卡接配合。

在前轴本体的右拳部上设置有第二主销过孔、第二锁销过孔及第二限位凸台，第二锁销过孔与第二主销过孔连通，第二楔形锁销插入第二锁销过孔内与第二主销卡接配合。

左上滚针衬套与右上滚针衬套的结构相同。

左上滚针衬套4包括多个滚针401及壳体402，本申请的壳体为壁厚相等的圆筒形壳体，在壳体的两端设置有限位圆环；在壳体及两端的限位圆环所组成的空间内设置有滚针，在滚针与滚针之间设置有润滑脂。

第一主销3与第二主销15的结构相同；第一主销3为圆柱体结构，在第一主销的两端设置有螺纹孔302，在第一主销的侧臂上设置有固定槽301。螺纹孔用于连接安装和拆卸工具，便于将主销从前轴的主销过孔内拨出或压入；在第一主销的侧臂上设置有固定槽，用于主销同前轴的固定。

本申请中，左下滚针衬套9与右下滚针衬套16的结构相同，在本申请中，以左下滚针衬套为例进行详细的说明。

左下滚针衬套9包括复数个滚针901、上壳体902及下壳体903；上壳体的两端及下壳体的两端均设置有限位圆环。在本申请中，上壳体和下壳体的壁厚相等。

上壳体的下端的限位圆环与下壳体的上端的限位圆环固定连接；在上壳体及其两端的限位圆环组成的空间内，以及下壳体及其两端的限位圆环组成的空间内均设置有滚针，在滚针与滚针之间有润滑脂；上壳体的轴向中线与下壳体的轴向中线重合，滚针的轴向中线与上壳体的轴向中线平行。

本申请中，第一楔形锁销12与第二楔形锁销14的结构相同。

第一楔形锁销12由两个直径大小不同的圆柱体沿轴线方向连接为一体结构，其中直径小的圆柱体设置有外螺纹；在直径较大的圆柱体近外螺纹处设置有斜面121。

在本申请中，止推垫圈13为圆环形垫圈。

先从上面将左上滚针衬套压入左转向节上的主销上安装孔内，直至限位圆环，再从下面将左下滚针衬套压入主销下安装孔内，并使左下滚针衬套上端与左转向节开挡的下面对齐，完成转向副的预装。

将调整垫圈和止推垫圈分别放在前轴的左拳部上面、左转向节的开挡下面，主销分别穿过上滚针衬套、调整垫圈、前轴的第一主销过孔、止推垫圈和左下滚针衬套，并将固定槽的底面与前轴上的第一锁销过孔对齐，第一楔形锁销12的斜面121对准固定槽的底面，将第一楔形锁销锤入锁销过孔内，并用螺母固定，再将卡簧卡入左转向节槽内，固定下滚针衬套的下端，并将左下盖板压入左转向节内，用螺栓将左上盖板固定在左转向节上，完成左转向副总成的安装，同样，完成右转向副总成的安装，左转向副总成与右转向副总成的区别为右转向副总成使用圆柱滚子推力轴承，而左转向副总成使用止推垫圈。

工作原理

下滚针衬套的滚针为圆柱形，一侧与主销相切，另一侧与上壳体或下壳体的内圆柱面相切，形成主销在滚针衬套内的滚动运动，滚动摩擦力很小。同样，上滚针衬套与下滚针衬套的运动原理相同。

由于主销内偏距在0-10mm内，车辆行驶受到路面的干扰很小，所以上下都采用滚动摩擦，摩擦力很小，有利于转向回正，转向操作力也很小。但是路面毕竟还可能有干扰，转向副摩擦力过小，很小的干涉就可能造成前轮摆振，所以，将左转向副使用止推垫圈13以增大摩擦力，右转向副圆还是使用圆柱滚子推力轴承8。

本技术方案还提供一种汽车，该汽车的转向前桥使用上述的左转向副总成和右转向副总成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。