循环球式转向器是目前国内外汽车应用最广泛的一种转向器。与其他形式的转型期相比,循环球式转向器在结构上的主要特点是有两级传动副。
解放CA1092型汽车的循环球-齿条齿扇式转向器。第一级传动副是转向螺杆12和转向螺母3,转向螺母3的下平面加工成齿条,与齿扇轴21内侧的齿扇相咬合,构成齿条和齿扇第二级传动副。显然,转向螺母3既是第一级传动副的从动件,也是第二级传动副的主动件。通过转向盘转动转向螺杆12时,转向螺母3不能随之转动,而只能沿杆轴向移动,并驱动齿扇轴(即摇臂轴)转动。
转向螺杆12支承在两个推力球轴承10上,推力球轴承10的预紧度可用调整垫片14调整。在转向螺杆12上松套着转向螺母3.为了减少它们之间的摩擦,两者的螺纹并不直接接触,其间装有许多钢球,以实现滚动摩擦。螺杆和螺母的螺纹都加工成截面近似为半圆形的螺旋槽,两者的槽相配合即形成截面近似为原型的螺旋管状通道。螺母侧面有两对通孔,可从此孔将钢球装入螺旋通道内。螺母外有两根钢球导管9,每根导管9的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。导管9内也装满钢球。这样,两根导管9和转向螺母3内的螺旋通道组合成两条各自独立封闭的钢球“流道”。当转动转向螺杆时,通过钢球将力传给转向螺母,使螺母沿杆轴向移动。同时,由于摩擦力的作用,所有钢球便在螺杆12和转向螺母3之间的螺旋通道内滚动。钢球在螺旋通道内绕行两周后,流出转向螺母3而进入导管9的一端,再由导管9的另一端流回转向螺母3内。故在转向器工作时,两列钢球只在各自的封闭流道内循环流动,而不会脱出。转向螺母3下平面上加工出的齿条是倾斜的,与之相咬合的是变齿厚齿扇。只要使齿扇轴21相对于齿条做轴向移动,便可调整两者的咬合间隙。调整螺钉18旋装在侧盖上。齿扇轴21靠近齿扇的端部切有T形槽,螺钉的圆柱形断头嵌入此切槽中,端头与T形槽的间隙用调整垫圈来调整。旋入螺钉,则齿条与齿扇的咬合间隙减小,旋出螺钉,则咬合间隙增大。调控好后用锁紧螺母19锁紧。转向器的第一级传动副(转向螺杆-转向螺母)因结构所限,不能进行咬合间隙的调整,零件磨损严重时,只能更换零件。
循环球式转向器传动效率高(正效率最高可达90%~95%),故操纵轻便,转向结束后自动回正能力强,使用寿命长。但因其逆效率也很高,故容易将路面冲击传给转向盘而产生“打手”现象。不过,随着道路条件的改善,这个缺点并不明显。因此,循环球式转向器广泛用于各类汽车。
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