一种具有回油背压增加机构的汽车转向器输入轴的制作方法

本实用新型涉及一种具有回油背压增加机构的汽车转向器输入轴，属汽车转向器技术领域。

背景技术：

齿轮齿条汽车动力转向器在转向过程中，转向助力液压压力会上升，由于转向助力液压力与外部激励，转向器助力阀芯就会出现一些不同的噪音：如，车辆在鱼鳞坑路和其它颠簸路面行驶时，路面对轮胎的激励传递到转向器，对转向器形成了逆向冲击，同时由于方向盘的惯量作用，使整个转向系统出现建压→压力释放→建压→压力释放→……的压力脉冲过程，压力释放过程中，油液对整个转向系统形成压力冲击产生振动，振动传递到人耳中就是“哒哒”的异响；

在液压助力式转向器车辆中，当驾驶员转动方向盘时，液压油通过转向阀，在一定的压力、流量及温度下，在转向阀输入轴的阀口或油路的其他过渡区域产生气穴，从而发出可以被驾驶员听到“嘶嘶”噪音声。由于主机厂、消费者对质量和舒适性的要求不断提高，使用现有状态输入轴的阀芯时。此异响会导致主机厂和消费者的严重抱怨。究其原因，受现有结构的限制，致使转向助力液压压力的上升，而现有结构无法对转向器腔体内的油压起到缓冲作用，导致出现转向噪音异响；传统的解决方式是在回油管上加装截流阀以增加回油压力达到解决上述异响噪音的目的，虽然取得了较好的解决效果，但回油压力会导致转向器中油封的抱紧力增加，致使油封与轴之间会出现摩擦异响的可能，同时存有油封被压溃的风险，因此，有必要对其进行改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种在原有产品扭矩要求及其余零件不变的情况下，可有效增加阀芯回油背压和回油通道截面积，以缓解路面激励及转向器系统中的压力脉冲击，同时降低液压油通过阀口时的时速，进而减少气穴发生几率，从而解决“哒哒”异响声与“嘶嘶”噪音声的具有回油背压增加机构的汽车转向器输入轴。

本实用新型的技术方案是：

一种具有回油背压增加机构的汽车转向器输入轴，它由输入轴本体构成，输入轴本体为阶梯变径中空体，输入轴本体的大径段圆周上设置有左向油槽组和右向油槽组，其特征在于：左向油槽组由左向油槽单元a、左向油槽单元b、左向油槽单元c和左向油槽单元d构成，右向油槽组由右向油槽单元a、右向油槽单元b、右向油槽单元c和右向油槽单元d构成，左向油槽组和右向油槽组的各油槽单元在输入轴本体圆周上呈相互间隔设置，左向油槽组和右向油槽组一端的输入轴本体上设置有左环槽，左向油槽组和右向油槽组另一端的输入轴本体上设置有右环槽。

所述的左环槽外侧的输入轴本体圆周上间隔设置有输入轴键槽，输入轴键槽之间设置有凸台，凸台上设置有油孔a。所述的右环槽内装有密封圈，右环槽外侧的输入轴本体上设置有油孔b；

所述的油孔a和油孔b分别在输入轴本体圆周上呈90度均布，油孔a和油孔b分别与输入轴本体的中心孔连通。

所述的输入轴键槽和凸台数量分别为4个。

所述的右向油槽组的右向油槽单元a一端设置有有三角形的连通口，右向油槽单元a通过连通口与右环槽连通。

所述的左向油槽单元a、左向油槽单元b、左向油槽单元c和左向油槽单元d的一端分别呈凹陷状设置有过油槽，各左向油槽单元通过过油槽与左环槽连通。

所述的左向油槽组的左向油槽单元与油孔b呈一一对应状设置，一一对应的油槽单元与油孔b位于同一轴线。

所述的左环槽的左槽壁直径小于左环槽的右槽壁直径。

所述的油孔a直径为3.5mm,左环槽的槽宽为1.8mm；左环槽的槽底直径为18.5mm。

所述的过油槽与左向油槽单元的整体高度（长度）为9.25mm；过油槽槽宽为4mm，深度为3mm。

工作时，完成转向助力的液压油进入左向油槽单元a、左向油槽单元b、左向油槽单元c和左向油槽单元d和与其对应的阀套之间的空腔不断进入的助力液压油在阀套和输入轴本体之间的空腔内汇集，再经左向油槽组的各油槽单元上的过油槽进入左环槽内并汇集。由于输入轴本体的左环槽的左槽壁与阀套内壁之间留有0.01mm米的间隙，且进入左环槽内并汇集的油液进液量大于左槽壁与阀套之间间隙的排液量，由此，进入左环槽内并汇集的油液形成一定的憋压，当左环槽内的油液汇集一定量后，由左槽壁与阀套之间的间隙喷射溢出，由此可有效增加阀芯总成回油背压和回油通道截面积，缓解路面激励及转向器系统中的压力脉冲击，同时降低液压油通过阀口时的时速，以减少气穴发生几率，进而解决消除了“哒哒”异响声与“嘶嘶”噪音声。

本实用新型的有益效果在于：

该具有回油背压增加机构的汽车转向器输入轴工作中，在遇到鱼鳞坑路和其它颠簸路面行驶时。通过左环槽、过油槽和左向油槽组，可有效增加阀芯回油背压和回油通道截面积，以此缓解路面激励及转向器系统中的压力脉冲击，同时降低液压油通过阀口时的时速，从而减少了气穴发生几率，由此解决了“哒哒”异响声与“嘶嘶”噪音声。同时避免了现有解决方式会导致转向器中油封的抱紧力增加，致使油封与轴之间会出现摩擦异响的可能，以及存有油封被压溃风险的问题，该具有降噪结构的汽车转向器阀芯总成具有结构简单，易加工，使用效果好，以及阀芯的兼容性、匹配性好的特点，提高了主机厂的满意度和终端消费者的舒适性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的输入轴装配完成后的结构示意图；

图3为图1中的a—a向截面示意图；

图4为图1中的b处放大示意图；

图5为图2中的a处放大示意图；

图6为本实用新型直线行驶的工作状态示意图；

图7为本实用新型左转向工作状态示意图；

图8为本实用新型右转向工作状态示意图。

图中：1、输入轴本体，2、阀套，3、齿轮轴，4、扭杆，5、滚针轴承，6、圆柱销，7、油孔a，8、油孔b，9、左环槽，10、右环槽，11、连通口，12、过油槽，13、输入轴键槽，14、左向油槽单元a，15、左向油槽单元b，16、左向油槽单元c，17、左向油槽单元d，18、右向油槽单元a，19、右向油槽单元b，20、右向油槽单元c，21、右向油槽单元d，22、进油环槽，23、左回油环槽，24、右回油环槽，25、进油连通孔，26、左回油连通孔，27、右回油连通孔，28、左进油连接管，29、右进油连接管，30、左助力油腔，31、右助力油腔，32、左回油槽，33、右回油槽。

具体实施方式

该具有回油背压增加机构的汽车转向器输入轴由输入轴本体1构成，输入轴本体1为阶梯变径中空体，输入轴本体1的大径段圆周上均布有左向油槽组和右向油槽组，左向油槽组由左向油槽单元a14、左向油槽单元b15、左向油槽单元c16和左向油槽单元d17构成，右向油槽组由右向油槽单元a18、右向油槽单元b19、右向油槽单元c20和右向油槽单元d21构成，左向油槽组和右向油槽组的各油槽单元在输入轴本体1圆周上呈相互间隔设置，左向油槽组和右向油槽组一端的输入轴本体1上设置有左环槽9，左环槽9的槽宽为1.8mm；左环槽9的槽底直径为18.5mm。左向油槽组和右向油槽组另一端的输入轴本体1上设置有右环槽10；右环槽10内装有密封圈，以保证装配完成后输入轴本体1与阀套2之间的密封性。输入轴本体1的最大外径为21mm。

右向油槽组的右向油槽单元a18一端设置有有三角形的连通口11，右向油槽单元a18通过连通口11与右环槽10连通，以在工作中保证密封圈的浸润状态。

左向油槽组的各油槽单元一端呈凹陷状设置有过油槽12，左向油槽组7的各油槽单元通过过油槽12与左环槽9连通。过油槽12与左向油槽单元的整体高度（长度）为9.25mm；过油槽12的槽宽为4mm，过油槽12的深度为3mm。工作中，通过过油槽12可对油液流速形成缓冲，从而有效降低左向油槽组的各油槽单元内的油液流速，消除油液流动时产生的“嘶嘶”噪音声。左环槽9外侧的输入轴本体1圆周上均布有输入轴键槽13，用于装配时与齿轮轴3的连接（输入轴本体1与齿轮轴3之间在一定的角度内可以转动。）输入轴键槽13之间设置有凸台，输入轴键槽13和凸台数量分别为4个。各凸台上设置有油孔a7，油孔a7直径为3.5mm,右环槽10外侧的输入轴本体1上设置有4个油孔b8,油孔a7和油孔b8分别在输入轴本体1圆周上呈90度均布，左向油槽组的4个油槽单元与4个油孔b8呈一一对应状设置，一一对应的油槽单元与油孔b8位于同一轴线。油孔a7和油孔b8分别与输入轴本体1的中心孔连通。

输入轴本体1配合阀套2、齿轮轴3和扭杆4组装形成阀芯总成，阀芯总成的齿轮轴3的一端通过滚针轴承5装有输入轴，输入轴上装有阀套2，阀套2通过圆柱销6与齿轮轴3连接，输入轴内装有扭杆4，输入轴一端通过圆柱销6与扭杆4连接，扭杆4的一端穿过输入轴与齿轮轴3滑动连接.输入轴1的另一端与转向管柱连接，从而将驾驶员打方向盘的扭力传递给汽车转向器。

阀芯总成装配完成后，由于左环槽9的左环槽的左槽壁直径小于左环槽的右槽壁直径。因此输入轴本体1的左环槽9的左槽壁与阀套2内壁之间形成0.01mm米的间隙，用于油液的通过；左环槽9的右槽壁与阀套2内壁之间为滑动密封连接。阀套2的外表圆周上设置有进油环槽22，进油环槽22一侧的阀套2的外表圆周上设置有左回油环槽23，进油环槽22另一侧的阀套2的外表圆周上设置有右回油环槽24。

阀芯总成在汽车转向器上完成装配后，转向器壳体配合阀套2形成对进油环槽22、左回油环槽23和右回油环槽24的密封。进油环槽22通过转向器壳体上的连通孔和进油连接管与液压油箱连通，进油环槽22的圆周上呈90度径向均布由4个进油连通孔25；进油连通孔25一端与进油环槽22连通；进油连通孔25另一端与阀套2和输入轴本体1之间的空腔连通。

左回油环槽23的圆周上呈90度径向均布由4个左回油连通孔26，左回油连通孔26一端与左回油环槽23连通；左回油连通孔26另一端延伸至阀套2内，与延伸至阀套2内的左回油连通孔26端口对应的阀套2内壁上设置有左回油槽32，左回油连通孔26通过左回油槽32与阀套2和输入轴本体1之间的空腔连通。左回油环槽23通过转向器壳体上的连通孔和左进油连接管28与汽车转向器的左助力油腔30连通。

右回油环槽24的圆周上呈90度径向均布由4个右回油连通孔27，右回油连通孔27一端与右回油环槽24连通；右回油连通孔27另一端延伸至阀套2内，与延伸至阀套2内的右回油连通孔27端口对应的阀套2内壁上设置有右回油槽33，右回油连通孔27通过右回油槽33与阀套2和输入轴本体1之间的空腔连通。右回油环槽24通过转向器壳体上的连通孔和右进油连接管29与汽车转向器的右助力油腔31连通。进油连通孔25、左回油连通孔26和右回油连通孔27在环槽的轴向上呈错位状设置。油孔b8对应的转向器壳体上设置有油液回流孔，（图中未示）油液回流孔通过油液回流管与液压油箱连通（参见附图1—5）。本发明由左环槽9、以及设置在左向油槽组的各油槽单元一端、且与左环槽9连通的过油槽12构成回油背压增加机构，使得回油过程中进入左环槽9内并汇集的油液形成一定的憋压，由此有效增加阀芯总成回油背压压力和回油通道截面积，以缓解路面激励及转向器系统中的压力脉冲击，同时降低液压油通过阀口时的时速，从而减少了气穴发生几率。

工作过程具体为：

当汽车处于直线行驶，即，方向盘不转动，转向器在中间位置时，各进油连通孔25分别位于与之对应的右向油槽单元a18、右向油槽单元b19、右向油槽单元c20和右向油槽单元d21的中间部位，且各右向油槽单元分别与其相邻的左回油槽32和右回油槽33等位连通，经进油环槽22进入进油连通孔25的助力液压油进入输入轴本体1右向油槽组的右向油槽单元a18、右向油槽单元b19、右向油槽单元c20和右向油槽单元d21内，此时，由于各右向油槽单元分别与其相邻的左回油槽32和右回油槽33等位连通，进入右向油槽单元a18、右向油槽单元b19、右向油槽单元c20和右向油槽单元d21分别等量进入左回油槽32和右回油槽33，然后再经连通孔、回油环槽和进油连接管分别等量进入汽车转向器的右助力油腔31和左助力油腔30。

这一过程中，由于各右向油槽单元分别与之对应的左回油槽32和右回油槽33等位连通；且等量进入汽车转向器的右助力油腔31和左助力油腔30，因此，右助力油腔之间的液压活塞保持位置不变。当左助力油腔30和右助力油腔31的助力液压油注满后，不断进入的助力液压油在阀套2和输入轴本体1之间的环空汇集，再经左向油槽组的各油槽单元上的过油槽12进入左环槽9内并汇集。由于输入轴本体1的左环槽9的左槽壁与阀套2内壁之间留有0.01mm米的间隙，且进入左环槽9内并汇集的油液进液量大于左槽壁与阀套2之间间隙的排液量，由此，进入左环槽9内并汇集的油液形成一定的憋压，当左环槽9内的油液汇集一定量后，由左槽壁与阀套2之间的间隙喷射溢出，由此，通过减小回油通道截面积，可有效增加阀芯总成回油背压，以此缓解路面激励及转向器系统中的压力脉冲击，同时降低液压油通过阀口（右向油槽单元与左回油槽或右回油槽之间的间距。）时的流速，从而减少了气穴发生几率，进而解决了“哒哒”异响声与“嘶嘶”噪音声。同时也避免了现有解决方式会导致转向器中油封的抱紧力增加，致使油封与轴之间会出现摩擦异响的可能，以及存有油封被压溃风险的问题。喷射溢出的油液经油孔a7进入输入轴本体1的中心孔，由油孔b8流出，再经油液回流孔、油液回流管回流返回汽车液压油箱。由此实现左助力油腔30和右助力油腔31的助力液压油平衡循环（参见附图6）。

当驾驶员左转时，转向管柱带动输入轴本体1逆时针旋转，右向油槽单元a18、右向油槽单元b19、右向油槽单元c20和右向油槽单元d21分别与其相邻的左回油槽32呈连通状态，与右回油槽33呈封堵状态；

此时助力液压油经各进油连通孔25对应进入右向油槽单元a18、右向油槽单元b19、右向油槽单元c20和右向油槽单元d21内，由于油液右向油槽单元与左回油槽32呈连通状态，与右回油槽33呈封堵状态，进入右向油槽单元的油液经左回油连通孔26进入左回油环槽23，再经左进油连接管28进入左助力油腔30，从而推动液压活塞向右移动，挤压右助力油腔31实现左转向助力。

挤压右助力油腔31产生的油液经右进油连接管29、右回油环槽24、右回油连通孔27进入右回油槽33，右回油槽33内的油液回流进入与其对应连通的左向油槽单元a14、左向油槽单元b15、左向油槽单元c16和左向油槽单元d17内。

进入各左向油槽单元的油液经各油槽单元上的过油槽12进入左环槽9内并汇集。由于输入轴本体1的左环槽9的左槽壁与阀套2内壁之间设置有0.01mm米的间隙，且进入左环槽9内并汇集的油液进液量大于左槽壁与阀套2之间间隙的排液量，由此，进入左环槽9内并汇集的油液形成一定的憋压，当左环槽9内的油液汇集一定量后，由左槽壁与阀套2之间的间隙喷射溢出，由此，通过减小回油通道截面积，可有效增加阀芯总成回油背压，以此缓解路面激励及转向器系统中的压力脉冲击，同时降低液压油通过阀口时的流速，从而减少了气穴发生几率，进而解决了“哒哒”异响声与“嘶嘶”噪音声。同时也避免了现有解决方式会导致转向器中油封的抱紧力增加，致使油封与轴之间会出现摩擦异响的可能，以及存有油封被压溃风险的问题。喷射溢出的油液经油孔a7进入输入轴本体1的中心孔，由油孔b8流出，再经油液回流孔、油液回流管回流返回汽车液压油箱。由此实现左转向助力后的的助力液压油循环（参见附图7）。

当驾驶员右转时，转向管柱带动输入轴本体1顺时针旋转，右向油槽单元a18、右向油槽单元b19、右向油槽单元c20和右向油槽单元d21分别与其相邻的右回油槽33呈连通状态，与左回油槽32呈封堵状态；

此时助力液压油经进油环槽22、各进油连通孔25对应进入右向油槽单元a18、右向油槽单元b19、右向油槽单元c20和右向油槽单元d21内，由于油液右向油槽单元与右回油槽33呈连通状态，与左回油槽32呈封堵状态，进入右向油槽单元的油液经右回油连通孔27进入右回油环槽24，再经右进油连接管29进入右助力油腔31，从而推动液压活塞向左移动，挤压左助力油腔30实现右转向助力。挤压左助力油腔30产生的油液经左进油连接管28、左回油环槽23、左回油连通孔26进入左回油槽32；左回油槽32内的油液回流进入与其对应连通的左向油槽单元a14、左向油槽单元b15、左向油槽单元c16和左向油槽单元d17内。进入各左向油槽单元的油液经各油槽单元上的过油槽12进入左环槽9内并汇集。由于输入轴本体1的左环槽9的左槽壁与阀套2内壁之间设置有0.01mm米的间隙，且进入左环槽9内并汇集的油液进液量大于左槽壁与阀套2之间间隙的排液量，由此，进入左环槽9内并汇集的油液形成一定的憋压，当左环槽9内的油液汇集一定量后，由左槽壁与阀套2之间的间隙喷射溢出，由此可有效增加阀芯总成回油背压和回油通道截面积，以此缓解路面激励及转向器系统中的压力脉冲击，同时降低液压油通过阀口时的时速，进而减少了气穴发生几率，解决了“哒哒”异响声与“嘶嘶”噪音声。喷射溢出的油液经油孔a7进入输入轴本体1的中心孔，由油孔b8流出，再经油液回流孔、油液回流管回流返回汽车液压油箱。由此实现右转向助力后的的助力液压油循环（参见附图8）。该汽车转向器阀芯总成通过对油孔a7的位置改变，以及左环槽9、过油槽12和左环槽9的左槽壁与阀套2内壁之间的间隙设置使其形成憋压，从而提高了阀芯总成的回油背压，以此消除了路面激励及转向器系统中的压力脉冲击，降低了液压油通过阀口时的时速，由此减少了气穴发生几率，解决了“哒哒”异响声与“嘶嘶”噪音声;2019年9月，申请人将五台改进的动力转向器在比亚迪公司的唐、宋车型上进行了装车试验，其中大线车评审2台，路试车评审3台。评审结果如下。

1、颠簸路无异响

2、转向力无变化

3、油泵噪音无变化

4、抵挡高转速后空挡滑行由轻微液流声，方向盘固定角度有液流声，评估可接受。

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