循環球轉向器卸荷閥的改進設計

王慶濤,周順波,葉金軍,劉健(南京東華汽車轉向器有限公司，江蘇南京 211106)

循環球轉向器卸荷閥的改進設計

王慶濤,周順波,葉金軍,劉健
(南京東華汽車轉向器有限公司，江蘇南京 211106)

分析現有卸荷閥結構存在的技術缺陷，提出一種新型轉向器卸荷閥結構，通過調整卸荷閥安裝位置和設計球面密封，有效地解決了卸荷閥維修困難和轉向器內泄漏大的問題，從而提高轉向器卸荷閥維修效率的同時，也降低了廢品和售后的損失費用。

轉向器;卸荷閥;球面密封

0 引言

汽車動力轉向器在沒有安裝行程卸荷閥時，在汽車轉向過程中，當前輪上的限位凸臺與轉向節上的限位螺栓相碰時，前輪被剛性限位，轉向阻力無限大，液壓系統壓力升到最高，液壓泵會大量發熱，液壓系統工作性能將加速惡化，同時轉向桿系將承受最大負荷。這些會降低轉向系統的工作壽命。所以目前常在轉向器中設置行程卸荷閥來解決上述問題。

現有的卸荷閥行程不能調整，且卸荷閥中的卸荷閥座錐面和卸荷閥芯球面接觸不理想導致轉向器內泄漏大。循環球液壓助力轉向器出廠需100%進行性能試驗，按3‰不合格率，6‰市場故障，以年產3萬臺轉向器為例，則每年有近270臺轉向器由于此結構導致的轉向器三包索賠。

針對現有轉向器技術存在的缺點，本文作者提出一種新型的循環球液壓助力轉向器卸荷閥，有效地解決卸荷閥維修困難和內泄漏風險高的難題，提高了轉向器裝配效率，降低了轉向器質量損失費用。

1 現有卸荷閥的結構及存在的問題

1.1 結構

現有的卸荷閥由2個卸荷閥座，2個并緊螺母，2個卸荷閥芯和1個彈簧共7個零件組成，如圖1所示。

1.2 裝配過程

首先將卸荷閥座3壓入并緊螺母4中，其次將一組合成好的卸荷閥座3和并緊螺母4旋入轉向螺母螺紋7中，控制好深度(目前設計值為10 mm)，再從轉向螺母7的另外一端依次裝入卸荷閥芯5、彈簧6和卸荷閥芯5，最后再將一組合成好的卸荷閥座5和并緊螺母4旋入，整個卸荷閥裝配完成。

1.3 存在的技術缺陷

現有轉向器主要存在以下技術缺陷：

(1)卸荷閥維修困難。使用當中，如果出現行程誤調造成卸荷閥壓入過深的情形，必須將轉向器從整車上拆下，再將轉向器拆散，取出卸荷閥維修。整個過程很繁瑣，且一般這樣的轉向器必須返回制造廠維修，因為涉及許多裝配和試驗檢測。

(2)內泄漏風險高。從現有結構的卸荷閥密封部位可發現，卸荷閥座3呈90°錐面，卸荷閥芯5呈SR3.5球面，二者接觸屬于線與面接觸，密封效果不好，如圖2所示。

2 卸荷閥結構的改進

2.1 改進后的結構

改進后卸荷閥的結構由2個頂針，1個卸荷閥座B，2個φ6.35 mm鋼球，2個彈簧，1個卸荷閥體，1個螺母堵塞，1個導桿，1個限位桿和1個卸荷閥座A共12個零件組成，如圖3所示。

2.2 裝配過程

首先將卸荷閥體5壓入螺母堵塞6中，將導桿7壓入限位桿8中，其次將頂針1、彈簧4、φ6.35 mm鋼球3和卸荷閥座B 2裝入卸荷閥體5中，再次將合成好的螺母堵塞6裝入轉向螺母12中，同時將φ6.35 mm鋼球3、彈簧4、頂針1和卸荷閥座A 9裝入轉向螺母12中，最后將合成好的導桿7、限位桿8以及六角頭螺栓10裝入轉向器殼體11，整個卸荷閥裝配完成。

2.3 改進后卸荷閥的優點

改進后卸荷閥存在以下優點：

(1)卸荷閥維修方便。使用當中，如果出行程誤調造成卸荷閥壓入過深的情形，改進結構的卸荷閥很方便維修。首先，將轉向器從整車上拆下，再拆下導桿7、限位桿8和六角頭螺栓10。

轉向螺母12上端卸荷的維修：將限位桿8固定，在一定壓力下壓導桿7使得導桿7與限位桿8分離至設計距離即可。

件12轉向螺母下端卸荷的維修：將轉向器豎直固定，用直徑小于六角頭螺栓10直徑的鋼棒插入轉向器殼體11中，在一定的壓力向下壓使得卸荷閥座B2與螺母堵塞6相切即可。

最后，將導桿7、限位桿8和六角頭螺栓10裝入轉向器殼體11，整個卸荷閥維修完成。

(2)內泄漏風險低。從改進結構的卸荷閥密封部位可發現，卸荷閥座B2與φ6.35 mm鋼球3形狀完全相同，二者接觸屬于面與面接觸，密封效果很好，如圖4所示。

3 改進卸荷閥的應用

3.1 中間位置

轉向器處于中間位置時，液壓油通過閥體14上的進油孔進入轉向螺桿13，再經過輸入軸16分流一部分經過轉向螺桿13斜孔進入A腔、B腔和D腔，另一部分經過閥體14斜孔和轉向器殼體11深孔進入C腔，還有一部分直接從輸入軸16孔流向閥體14回油孔出去。因為中間位置轉閥處于常開狀態，A腔、B腔、C腔和D腔壓力完全相同，這樣就使得卸荷閥均打開，E腔和F腔被液壓油充滿，油壓與其他腔相同，轉向器屬于充油階段，如圖5所示。

3.2 左極限位置

當順時針旋轉輸入軸16時，轉閥處于半開半閉狀態，液壓油通過閥體14上的進油孔進入轉向螺桿13，再經過輸入軸16、閥體14斜孔和轉向器殼體11深孔進入C腔，此時液壓油推動轉向螺母12向左移動，同時打開轉向螺母上、下端右邊的卸荷閥，液壓油進入E、F腔中。原A腔、B腔和D腔的液壓油經過轉向螺桿13斜孔流出。當轉向螺母12移動到一定位置時，頂針1與轉向螺桿13端面相碰，轉向螺母12下端左邊的卸荷閥打開，C腔和F腔的液壓油開始往A腔、B腔和D腔流，一起進入回油系統，這樣就實現了轉向螺母下端卸荷的作用。為了使車輪能繼續轉到極限位置，轉向器卸荷后還需要保持一定的殘余壓力(3～5 MPa)，以幫助完成轉向動作，如圖6所示。

3.3 右極限位置

當逆時針旋轉輸入軸16時，轉閥處于半開半閉狀態，液壓油通過閥體14上的進油孔進入轉向螺桿13，再經過輸入軸16和轉向螺桿13斜孔進入A腔、B腔和D腔，此時液壓油推動轉向螺母12向右移動，同時打開左邊轉向螺母上、下端左邊的卸荷閥，液壓油進入E、F腔中。原C腔中的液壓油經過轉向器殼體11深孔和閥體14斜孔流出。當轉向螺母12移動到一定位置時，頂針1與限位桿8相碰，轉向螺母12上端右邊的卸荷閥打開，A腔、B腔、D腔和E腔的液壓油開始往C腔流，一起進入回油系統，這樣就實現了轉向螺母上端卸荷的作用，如圖7所示。

4 效果驗證

4.1 維修耗時

表1示出了改進前后卸荷閥的維修耗時。可看出，改進后的卸荷閥維修耗時比改進前減少了35 min。

表1 卸荷閥維修耗時對比 min

4.2 產品質量分析

4.2.1 生產不合格率

表2示出了改進后卸荷閥2012年每月生產的不合格率?？煽闯?，改進后的卸荷閥生產不合格率比改進前(按3‰計算)降低了1.8‰。

表2 卸荷閥生產不合格率 ‰

4.2.2 售后故障率

表3示出了改進后缷荷閥的卸荷閥售后故障率?？煽闯?，改進后的卸荷閥售后故障率比改進前(按6‰計算)降低了2.7‰。

表3 卸荷閥售后故障率 ‰

5 結束語

通過調整卸荷閥安裝位置，使得卸荷閥維修效率提高(減少了35 min)；通過將卸荷閥中的卸荷閥座和卸荷閥芯球面接觸由線接觸密封改為面接觸密封，使產品不合格率和售后故障率降低了4.5‰。

【1】 余志生.汽車理論[M].北京：機械工業出版社,2000.

【2】 鄒慧君.機械原理[M].北京：高等教育出版社,1999.

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Improvement on Recirculating Ball Steering Gear Unloading Valve

WANG Qingtao,ZHOU Shunbo，YE Jinjun,LIU Jian
(Nanjing Donghua Auto Steering Gear Co.Ltd.,Nanjing Jiangsu 211106,China)

The technical defects of the existing unloading valve structure were analyzed,a new steering unloading valve structure was presented.By adjusting the unloading valve mounting location and designing the spherical sealing,the difficulties on unloading valve repair and the big internal leakage problems of steering were solved.The repair efficiency of steering unloading valve was improved,and the cost of waste and loss of sales was reduced.

Steering;Unloading valve;Spherical sealing

2013-11-26

王慶濤(1982—),男,工學學士，工程師，研究方向為循環球、齒式轉向器設計與開發。E-mail:whitebird_420@163.com。