[实用新型]一种转向机阀芯、含有该阀芯的螺杆总成及轻手力转向机

说明书

技术领域

本实用新型涉及转向机生产技术领域，具体的说是一种循环球动力转向机阀芯、含有该阀芯的螺杆总成及轻手力转向机及轻手力。

背景技术

目前广泛应用的循环球式液压助力转向机主要由壳体，循环球螺杆螺母总成，齿扇轴几大结构件组成，其中液压助力的控制主要通过集成于螺杆总成中的转向控制阀来实现。转向控制阀的形式主要为滑阀式和转阀式。其中滑阀式由于结构复杂已经被逐步淘汰，转阀式因其结构紧凑，控制灵敏度高而得到广泛使用。转阀相关零部件的结构尺寸和几何参数以及各相对运动零部件之间的摩擦状态，决定了转向机的手力特性，即阀特性曲线，其表征的是驾驶员方向盘输入扭矩与转向机液压助力大小以及输出扭矩之间的关系。因此阀特性曲线的优劣会直接反馈到驾驶员的操作感受上，手力特性的不同会导致驾驶员的路感差异明显。

随着商用车领域的载重量的日益增长，转向桥的负载逐步加大，驾驶员对方向盘的操纵会随之变得沉重。虽然可通过提高转向系统的助力压力来提高输出扭矩，但系统压力仅决定了转向机的峰值扭矩，而对驾驶员的操纵感觉没有直接的改善。为减轻转向机手力，主要通过调整转阀中阀芯的刃口几何形状，降低扭杆刚度，减小转向机内部的摩擦阻力三种途径来实现。现有技术中，针对刃口几何形状的设计计算偏于理论分析，如果刃口几何形状设计复杂，常规的磨削加工工艺难以保证几何形状的准确度，因此目前基本采用的方法是采用一个倒角或数个不同半径的圆弧来构成刃口的几何形状，如专利CN94202303.X以及CN201220546707.9中所描述的形状，导致在转动过程中控制油的流量变化不柔和，手力改善效果不明显，并且在建立压力过程中会出现突变导致转向抖动。而针对扭杆刚度的调整，现有产品的结构多采用非贯穿式螺杆结构，如专利CN201320305563.2所描述，或者是转阀与螺杆采用分离式，如专利CN99224497.8所述，该类结构总长度短，导致通过增加扭杆长度来降低刚度的方法难以实现。仅能够单靠减小扭杆直径来减轻手力，然而由于扭杆直径过小，其强度和稳定性亦均显著降低，扭杆转角过大时极限状态下扭杆可能断裂，另一方面扭杆刚度的过度降低将影响转向机的自动回正性能，导致直线行驶时驾驶员感觉方向发飘，指向不准等。此外，现有产品结构大都通过在螺杆端面加工托耳或锥形槽来满足转阀转动限位机构的需要，如专利CN200720087046.7所述，导致螺杆的轴向定位困难，只能靠一个径向轴承实现定位和降低摩擦，轴承承受较大轴向力，难以进一步降低摩擦阻力。因此单纯依靠减小扭杆直径来减轻转向机手力，无法获得显著的效果。

发明内容

本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种具有特殊刃口几何形状的循环球动力转向机阀芯。

本实用新型进一步的技术任务是提供含有上述阀芯的轻手力转向机螺杆总成；

本实用新型第三个技术任务是提供含有上述螺杆总成的轻手力转向机。

本实用新型的技术方案是按以下方式实现的，一种循环球动力转向机阀芯，包括圆柱状阀芯本体，阀芯本体外壁开有若干油槽，油槽的长度方向与阀芯本体的轴向一致，其特点是油槽刃口切口形状是由多个点构成的样条曲线，各点的位置可通过极坐标系（ρ,α）来定义，α角度是指样条曲线上一点与阀芯外圆圆心连接成的直线同阀芯油槽的对称中心线所组成的角度，为极坐标系中的极角, ρ为点到极坐标中心的距离，即极径，为直观反映出阀芯刃口对应各点的过流间隙，通常将极径ρ改为由点到阀芯外圆的距离A来表示。某一特定过流间隙值对应的油压压力值是一定的，而阀特性曲线是是一个连续曲线，决定其优良的并不是某一瞬间的压力，而是压力的上升过程是否平顺。而保证阀特性曲线形状平滑、柔顺、无波动的关键在于，阀套和阀芯相对转动过程中，阀芯刃口的过流间隙变化合理，过渡柔和。申请人通过大量计算、实验得到一组理想的（A，α）值，使得阀套和阀芯相对转动过程中，阀芯刃口的过流间隙变化合理，过渡柔和，在确保液压助力介入迅速，降低手力的同时，使阀特性曲线平顺柔和， 

α与A的取值如上表所示。

为了进一步提升阀特性曲线平顺柔和性，

α与A优选上表所示取值。

上述阀芯可以是六槽式阀芯，也可以是八槽式阀芯。除去刃口切口形状之外的其它技术特征均与现有技术中的六槽式或八槽式阀芯相同，只要槽的宽度和长度以及孔径相匹配，可以与任何公知技术中的阀套（内孔开有油槽）配合构成转阀；与螺杆（内孔开有油槽）及扭杆构成循环球动力转向机螺杆总成。