Регулируемая рулевая колонка транспортного средства

 

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ L

К ПАП НТУ

1 ( (21) 5006475/11 (22) 02.09.91 (46) 30.11.93 Бюл. Йа 43-44 . (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) Глинка АА; Васильев ДН.; Глинер П.Е; Назаров

Ю.П. (73) Научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (54) РЕГУЛИРУЕМАЯ РУЛЕВАЯ КОЛОНКА

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Использование изобретения: в транспортных средствах с регулируемыми рулевыми колонками, преимущественно на грузовых автомобилях Цель изобретения — повышение надежности фиксации рулевой колонки в транспортном положении. Сущность изобретения: регулируемая рулевая колонка имеет корпус с рулевым валом, один конец которого связан с рулевым колесом, а другой — с карданным BBJlOM привода рулевого механизма. Корпус колонки с помощью рычага 5 закреплен в кронштейне, который имеет две боковые упругие стенки, в (И) RU (1Ц 2ОО3548 О. (5Ц 5 8 62 9 1 18 отверстиях которых установлен валик 9, служащий осью поворота колонки. Фиксация углового положения колонки относительно кронштейна осуществляется с помощью двух зубчатых секторов 11 и 12 Сектор 11 закреплен на кронштейне. Сектор

12 связан с корпусом колонки с помощью стержня

21, клиновая часть 20 которого входит в овалооб— разное отверстие 14 его радиальной стенки. Сек— тор 12 поджимается пружиной к сектору 11 лов средством эксцентрика 16, насаженного на валик 9.

Рукоятка 23 служит для поворота эксцентрика в противоположную сторону и расфиксации зубчатых секторов. Колонка снабжена механизмом для устранения аксиального люфта корпуса колонки между стенками кронштейна. Овалообразное отверстие

14 может быть выполнено расширяющимся в сторону части стержня 21, закрепленной в корпусе колонки. При устранении аксиального люфта клиновая часть 20 стержня 21 плотно входит в овалообразное отверстие 14, обеспечивал надежную фиксацию колонки в транспортном положении. 2 зп.флы,5 ил.

2003548, Изобретение относится к области транспортных средств с регулируемыми рулевыми колонками и может преимущественно использоваться на грузовых автомобилях.

Известна регулируемая рулевая колонка транспортного средства, содержащая корпус с рулевым валом, расположенный на валике, установленном в стенках кронштейна, зубчатый сектор с внутренними зубьями, закрепленный между упомянутыми стенками, зубчатый сектор с наружными зубьями, подпружиненный в сторону валика и имеющий радиальную стенку, расположенную между корпусом колонки и стенкой кронштейна, эксцентрик для поджатия зубчатых секторов друг к другу, закрепленный на валике, механизм для устранения люфта корпуса колонки между стенками кронштейна при поджатии зубчатых секторов друг к другу, при этом в радиальной стенке зубчатого сектора с наружными зубьями имеются два овалообразных отверстия, большие оси которых параллельны между собой, в одном из этих отверстий расположен упомянутый валик, а в другом отверстии расположена часть стержня, закрепленного в корпусе колонки.

Известное техническое решение показало во время испытаний высокую надежность и большое удобство регулировки положения рулевой колонки. Однако оно требует высокой точности изготовления направляющей пары овалообразное отверстие — стержень. Требования, предъявляемые к этой паре, противоречивы: с одной стороны, должна быть обеспечена легкость перемещения стержня вдоль овалообразного отверстия для возможности легкой фиксации и расфиксации зубчатых секторов, с другой стороны, зазор в паре должен быть сведен к минимуму, т.е. он приводит к свободному перемещению (" покачиванию" ) рулевой колонки в пределах этого зазора.

Расстояние от рулевого колеса до оси поворота колонки в 15...20 раз больше, чем от указанной оси до стержня, поэтому даже зазор 0,1 мм, характерный для обычной ходовой посадки, сказывается на перемещениях рулевой колонки и может создавать у водителя неприятное ощущение ненадежно закрепленного руля. Для исключения этого явления пара овалообразное отверстие— стержень требует индивидуальной подгонки или селективной сборки, что нельзя признать удовлетворительным в условиях массового производства, Цель изобретения — повышение надежности фиксации рулевой колонки в транспортном положении.

Для достижения указанной цели у регулируемой рулевой колонки транспортного средства, содержащей корпус с рулевым валом; расположенный на валике, установленном встенках кронштейна,,зубчатый сектор с внутренними зубьями, закрепленный между упомянутыми стенками, зубчатый сектор с наружными зубьями, подпружиненный в сторону валика и имеющий радиальную

"0 стенку, расположенную между корпусом колонки и стенкой кронштейна, эксцентрик для поджатия. зубчатых секторов друг к другу, закрепленный на валике, механизм для устранения люфта корпуса колонки между

15 стенками кронштейна при поджатии зубчатых секторов друг к другу, в радиальной стенке зубчатого сектора с наружными зубьями имеются два овалообразных отверстия, большие оси которых. параллельны между

20 собой, в одном из этих отверстий расположен упомянутый валик, а в другом отверстии расположена часть стержня, закрепленного в корпусе колонки, часть стержня, расположенная внутри овалообразного отверстия в радиальной стенке сектора .с наружными зубьями, имеет форму клина, сужающегося в противоположную сторону от части стержня, расположенной в корпусе рулевой колонки, а между радиальной стенкой

З0 упомянутого сектора и корпусом колонки расположен упругий элемент.

При этом овалообразное отверстие в радиальной стенке сектора с наружными зубьями, в котором расположена часть 5 указанного стержня, может быть выполнено расширяющимся в сторону части стержня, расположенной в корпусе рулевой колонки.

Упругий элемент, расположенный между сектором с наружными зубьями и корпу40 сом рулевой колонки, может быть выполнен в виде тарельчатой пружины, установленной на валике, Такое выполнение позволяет обеспечить устранение полярного углового зазора

45 между овалообразным отверстием и входящей в него частью стержня, закрепленного в корпусе рулевой колонки, одновременно с поджатием зубчатых секторов, что исключает возможность качания колонки вокруг оси валика и обеспечивает надежную фиксацию рулевой колонки в транспортном положении. При этом обеспечивается и легкость изменения углового положения рулевой колонки при необходимости его регулирова55 ния, т,к. благодаря наличию упругого элемента между радиальной стенкой зубчатого сектора и корпусом колонки при повороте валика эксцентрика и образовании люфта корпуса колонки между боковыми стенками кронштейна происходит автома2003548

15

25

35

50 тическое выведение клиновой части стержня из овалообразного отверстия, что позволяет вывести из зацепления зубчатые сектора под действием пружины. Практически указанные процессы происходят одновременно, не требуя от водителя никаких дополнительных манипуляций, кроме поворота валика эксцентрика, Это позволяет не только регулировать положение рулевой колонки, но и откидывать ее при входе и выходе водителя из кабины, что повышает удобство доступа в кабину, увеличивая ее внутреннее свободное пространство.

На фиг. 1 изображен общий вид установки регулируемой рулевой колонки; на фиг. 2 — разрез узла крепления колонки; на фиг, 3 — поперечный разрез узла крепления рулевой колонки, вид на зубчатые сектора и корпус колонки; на фиг. 4 — разрез узла крепления колонки в варианте выполнения механизма устранения аксиального люфта в виде винтовой пары; на фиг. 5 — разрез по оси стержня, закрепленного в корпусе колонки, при выходе его из отверстия в стенке зубчатого сектора.

Регулируемая рулевая колонка имеет корпус 1 с рулевым валом 2, один конец которого соединен с рулевым колесом 3, а другой конец — с карданным валом 4 привода рулевого механизма. Корпус 1 колонки с помощью рычага 5 закреплен в кронштейне

6, который содержит две боковые упругие стенки 7 и 8, выполненные из пластин. Кронштейн 6 неподвижно закреплен на каркасе кабины. Корпус колонки установлен с возможностью углового поворота относительно валика 9, проходящего через отверстия в боковых стенках 7 и 8 кронштейна 6, Между боковыми стенками 7 и 8 с помощью винтов

10 неподвижно закреплен зубчатый сектор

11 с внутренними зубьями. С ним находится в зацеплении зубчатый сектор 12 с наружными зубьями, имеющий радиальную стенку а с двумя сквозными овалообразными отверстиями 13 и 14, Сечения отверстий овалообразные, т,к, две из четырех дуг, очерчивающих каждое отверстие, имеют бесконечный радиус кривизны. Большие оси сечений отверстий 13 и 14 параллельны друг другу. Внутри отверстия 13 расположен валик 9. Антифрикционная дистанционная втулка 15, надетая на валик 9, расположена между стенкой 8 и эксцентриком 16, служащим для поджатия зубчатых секторов 11 и 12 друг к другу, Эксцентрик

16 связан с валиком 9 с помощью шлицевого соединения 17, С помощью пружины

18 зубчатый сектор 12 подпружинен в сторону валика 9 для взаимодействия с эксцентриком.

Пружина 18 может быть выполнена в виде пружины сжатия или растяжения, в последнем случае она обоими концами с помощью винтов 19 может быть закреплена на торце зубчатого сектора 12, охватывая своей средней частью дистанционную втулку 15. Внутри отверстия 14 в радиальной стенке зубчатого сектора 12 расположена выступающая часть 20 стержня 21, закрепленного в корпусе колонки и служащего в качестве срезного элемента при ударе водителя о рулевое колесо в случае дорожнотранспортного происшествия. Между эксцентриком 16 и рычагом 5 колонки установлена антифрикционная шайба 22. Валик

9 снабжен рукояткой 23, служащей для поворота эксцентрика 16. Для постоянного удержания эксцентрика 16 вположении,,соответствующем прижатию сектора 12 к сектору 11, на валике 9 закреплен рычаг б, связанный с возвратной пружиной 24, соединенной с каркасом кабины, Колонка снабжена механизмом для устранения люфта корпуса колонки между стенками 7 и 8 кронштейна 6 при поджатии зубчатых секторов 11 и 12 друг к другу. Конструктивно этот механизм может быть выполнен в виде винтовой пары, состоящей из резьбового участка e" на валике 9 и резьбовой втулки 25, расположенной в отверстии стенки 8 кронштейна 6 (фиг. 4). Предпочтительнее, однако, выполнение этого механизма в виде кулачковой пары, состоящей из шайбы 26 с косым торцом "г", закрепленной на валике 9, и втулки 27, закрепленной в отверстии стенки 8 кронштейна и тоже имеющей косой торец "д" (фиг. 2). Втулка 27 на стенке 8 и шайба 26 на валике 9 закреплены в таком положении. чтобы при повороте рукоятки 23 в сторону прижатия эксцентриком 16 зубчатых секторов 11 и 12 друг к другу происходило осевое зажатие всех элементов, расположенных между стенками 7 и 8, а при повороте рукоятки в противоположную сторону вместе с освобождением эксцентрика возникал бы осевой люфт между стенками 7 и 8. Для фиксации исходного значения люфта служит фигурная гайка 28, установленная на резьбовом конце валика 9.

Колонка снабжена устройством для синхронизированного с поджатием зубчатых секторов устранения полярного углового зазора между стенками овалообразного отверстия 14 в радиальной стенке "а" зубчатого сектора 12 и входящей в это отверстие выступающей частью 20 стержня 21. Устройство устранения полярного углового зазора включает в себя механизм устранения люфта корпуса 1 колонки между стенками 7 и 8

2003548 кронштейна 6, при этом выступающая часть

20 стержня 21, входящая в овалообразное отверстие 14 в радиальной стенке зубчатого сектора 12, имеет форму клина, сужающегося в сторону, противоположную от части стержня 21, расположенной в корпусе рулевой колонки.

Наиболее предпочтительным является выполнение овалоабразного отверстия 14 в радиальной стенке сектора 12 расширяющимся в сторону части стержня 21, расположенной в корпусе рулевой колонки. При. этом обеспечивается наиболее плотная посадка выступающей части 20 стержня 21 в овалообразном отверстии 14 и снижается концентрация напряжений во избежание взаимного смятия их поверхностей. Конструктивно часть стержня 21, закрепленная в корпусе колонки, может быть выполнена резьбавой, что позволяет регулировать полажение выступающей его части 20, завинчивая или вывинчивая стержень 21 отверткой, для чего часть 20 имеет шлицееай паз. Таким образом достигается регулировка положения выступающей части 20 стержня 21 относительно овалообразного отверстия 14. Между радиальной стенкой зубчатого сектора 12 и корпусом 1 колонки установлен упругий элемент 29. Конструктивное выполнение ега может быть различно: это может быть формованный резиновый элемент, спиральная пружина цилиндрической или конической формы и т.п. Наиболее компактным является выполнение упругого элемента в виде тарельчатой пружины 30, установленной на валике 9 (фиг. 5).

8 транспортном положении зубья сектора 12 зафиксированы зацепленными с ними зубьями сектора 11. С помощью фигурной гайки 28 регулируется затяг боковых стенок 7 и 8 кронштейна 6 так, чтобы в транспортном положении отсутствовал ак. сиальный люфт корпуса колонки между стенками 7 и 8. При этом тарельчатая пружина 30 сжимается и клиновая часть 20 стержня 21 плотно входит в авалообразнае отверстие 14 зубчатого сектора 12, устраняя полярный угловой зазор в соединениях элементов рулевой колонки..

Для изменения угла наклона колонки водитель перемещает рукоятку 23 на себя, поворачивая эксцентрик 16 по часовой стрелке (фиг. 3). Одновременно из-за поворота шайбы 26 относительно втулки 27 упругие стенки 7 и 8 кронштейна расходятся, освобождая зажатые между ними элементы узла крепления рулевой колонки, и тогда тарельчатая пружина 30 отодвигает рычаг 5 корпуса рулевой колонки от радиальной стенки "а" зубчатого сектора 12. При этом клиновая часть 20 стержня 21 выходит из отверстия 14 в радиальной стенке сектора

12 и между ними появляется зазор, позволяющий осуществить перемещение сектора

12 относительно корпуса рулевой колонки (фиг. 5). При повороте эксцентрика 16 зубча10 тый сектор 12 под действием отжимной пружины 18 выходит из зацепления с сектором

11; Перемещая рулевое колесо вперед или назад, водитель устанавливает рулевую ко15 ланку в нужное положение, после чего отпускает рукоятку 23, Возвратная пружина 24 через рычаг "б" поворачивает валик 9 и, следовательно, эксцентрик 16 против часовой стрелки, поджимая зубчатый сектор 12 к сектору 11. Одновременно поворот шайбы

26 относительно втулки 27 вызывает стягивание боковых стенок 7 и 8 кронштейна 6 и выборку аксиального и полярного зазоров, обеспечивая надежную фиксацию рулевой

25 колонки в требуемом положении

При столкновении транспортного средства с препятствием водитель воздействует на рулевое колесо руками и корпусом с силой, в несколько раз превышающей нар30 мальный режим, вследствие чего стержень

21 срезается и рулевая колонка откидывается на валике 9 вперед до упора в щиток приборов, преодолевая трение в зажатых без зазора элементах, расположенных между боковыми стенками 7 и 8 кронштейна 6, и тем самым, способствует поглощению энергии удара водителя о рулевое колесо. . Предлагаемое выполнение рулевой колонки, сохраняя компактность и обеспечивая легкость регулирования положения

40 рулевой колонки, позволяет улучшить технологичность изготовления ее элементов при массовом производстве и повысить надежность фиксации рулевой колонки в

45 транспортном положении, Одновременно оно позволяет расширить функциональные возможности узла крепления рулевой колонки путем использования его не только для регулировки положения рулевой колон50 ки по росту водителя, но и для откидывания (56) Авторское свидетельство СССР

N 1761575, кл. В 62 О 1/18. 1990, рулевой колонки при входе и выходе водителя из кабины, что улучшает условия доступа в кабину, увеличивая ее свободное пространство

2003548

Формула изобретения

1, РЕГУЛИРУЕМАЯ РУЛЕВАЯ КОЛОНКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА,. содержащая корпус с рулевым валом, располо- 5 женный на валике, установленном в стенках кронштейна, зубчатый сектор с внутренними зубьями, закрепленный между упомянутыми стенками, зубчатый сектор с наружными зубьями, 10 подпружиненный в сторону валика и имеющий радиальную стенку, расположенную между корпусом колонки и стенкой кронштейна, эксцентрик для поджатия зубчатых секторов друг к другу, закрепленный на валике, механизм для устранения люфта корпуса колонки между стенками кронштейна при поджатии зубчатых секторов друг к другу, при этом в радиальной стенке зубчатого сектора с наружными зубьями выпол20 нены два овалообразных отверстия, большие оси которых параллельны между собой, в одном иэ них расположен упомянутый валик, а в другом отверстии - часть стержня, закрепленного в корпусе колонки, отличающаяся тем, что часть стержня, расположенная внутри овалообразного отверстия в радиальной стенке сектора с наружными зубьями, выполнена в форме клина, сужающегося в противоположную сторону от части стержня, расположенной в корпусе рулевой колонки, а между радиальной стенкой упомянутого сектора и корпусом колонки расположен упругий элемент.

2. Колонка по п.1, отличающаяся тем, что овалообраэное отверстие в радиальной стенке сектора с наружными зубьями, в котором расположена часть указанного стержня, выполнено расширяющимся в сторону части стержня, расположенной в корпусе рулевой колонки, 3. Колонка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что упругий элемент, расположенный между сектором с наружными зубьями и корпусом рулевой колонки, выполнен в виде тарельчатой пружины, установленной на валике.

2003548

2003548

Составитель А. Глинка

Техред М. Моргентал Корректор В, Петраш

Редактор Н. Цалихина

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3302

Производственно-издательский комбинат "Патент, r. Ужгород, ул.Гагарина, 101