Электрический усилитель рулевого управления

 

Изобретение относится к сервомеханизмам рулевого привода транспортного средства. Усилитель содержит корпус, в котором установлены ведущий и ведомый валы, соединенные торсионом, датчик крутящего момента на ведущем валу и червячная передача. Со стороны выходных концов валов корпус закрыт первой и второй крышками. Червячная передача состоит из червячного колеса, концентричного ведомому валу и жестко соединенного с ним, и многозаходного червяка, приводимого электродвигателем. Ведомый вал расположен в корпусе усилителя на подшипнике своим внутренним концом, охватывающим внутренний конец ведущего вала. Последний установлен посредством подшипника на торсионе, связывающем внутренний конец ведущего вала с выходным концом ведомого вала. Подшипник со стороны выходного конца ведущего вала размещен на второй крышке. Устройство характеризуется упрощенной конструкцией и повышенной эксплуатационной надежностью. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сервомеханизмам рулевого привода транспортного средства, в частности автомобиля, и может быть использовано в качестве электроусилителя рулевого управления.

Известно устройство рулевого управления с электрическим усилителем, описанное в заявке Японии N 1-46347 В (опубл. 06.10.89 г.). Устройство содержит ведущий вал, соединенный с рулевым колесом, ведомый вал, приводящий в действие механизм поворота колес, и электроусилитель, добавляющий крутящий момент ведомому валу. Ведущий и ведомый валы соединены торсионом, установленным с возможностью скручивания при приложении к ведущему валу крутящего момента. Электроусилитель содержит электродвигатель, выходной вал которого соединен с шестерней, находящейся в зацеплении с реверсивным зубчатым колесом, установленным концентрично ведомому валу и взаимодействующим с планетарной передачей, передающей крутящий момент электродвигателя на ведомый вал.

Описанное устройство усложнено использованием планетарной передачи, требующей, кроме того, высокой точности изготовления и установки.

Наиболее близким техническим решением является рулевой механизм с электрическим серводвигателем, известный из заявок Японии NN 1-249575 A и 1-249576 A (опубл. 04.10.89 г.). Рулевой механизм включает в себя электроусилитель, содержащий расположенные в едином корпусе ведущий вал, на который передается вращающее усилие от рулевого колеса, ведомый вал, приводящий в действие механизм поворота колес, и электропривод. Ведущий и ведомый валы соединены торсионом, установленным с возможностью скручивания, причем внутренний конец ведомого вала охвачен смежным с ним расширенным концом ведущего вала. По упругой деформации торсиона определяется крутящий момент на ведущем валу. Электропривод содержит электродвигатель с червячной передачей, в которой червяк соединен с выходным валом электродвигателя и находится в зацеплении с фрагментом червячного колеса, образующим концентричный ведомому валу зубчатый венец на наружной поверхности втулки муфты сцепления электропривода с ведомым валом. Электроусилитель включает в себя также датчик крутящего момента на ведущем валу, по сигналу которого включается электродвигатель. Конструктивно датчик располагается в корпусе электроусилителя со стороны ведущего вала. Со стороны ведомого вала корпус электроусилителя закрыт крышкой. Ведущий вал установлен в корпусе электроусилителя непосредственно на одном подшипнике и опосредственно через торсион, проходящий внутри ведущего и ведомого валов по всей их длине и закрепленный у их противоположно направленных концов, опирается на выходной конец ведомого вала. Ведомый вал, в свою очередь, своим выходным концом установлен в крышке на подшипнике непосредственно, а относительно корпуса - на двух подшипниках, один из которых расположен между ведомым валом и внутренней поверхностью втулки муфты сцепления, а второй установлен между наружной поверхностью втулки муфты сцепления и внутренней поверхностью корпуса электроусилителя. При этом, подшипники, устанавливающие ведомый вал в корпусе через муфту сцепления, расположены преимущественно по разные стороны от плоскости, содержащей ось червяка и перпендикулярной общей оси ведущего и ведомого валов.

Крутящий момент, прилагаемый к рулевому колесу, передается через ведущий вал и торсион на ведомый вал и далее на механизм поворота колес. При незначительных величинах крутящего момента скручивание торсиона незначительно, ведущий и ведомый валы вращаются совместно, причем ведомый вал свободно вращается в муфте, неподвижной относительно корпуса электроусилителя. При превышении крутящим моментом определенного значения, определяемого величиной скручивания торсиона, включается электродвигатель, который добавляет вращающий момент ведомому валу через червячную передачу и муфту сцепления, облегчая тем самым работу водителю.

Недостатком рассмотренной конструкции является ее сложность и недостаточная надежность как следствие сложности и недостаточной надежности установки валов, что, при работе в условиях вибрации и ударов, может привести к нарушению центровки ведущего и ведомого валов и, в конечном итоге, к заклиниванию муфты или червячной передачи.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности электрического усилителя рулевого управления.

Указанная задача в электрическом усилителе рулевого управления, содержащем корпус, в котором установлены ведущий вал, ведомый вал, соединенные торсионом, датчик крутящего момента на ведущем валу и червячная передача, состоящая из червячного колеса, установленного концентрично ведомому валу, и червяка, приводимого во вращение связанным с ним электродвигателем, причем ведущий вал установлен на двух подшипниках, один из которых расположен на торсионе, а ведомый вал своим выходным концом установлен на подшипнике в первой крышке усилителя, решается тем, что ведомый вал расположен в корпусе усилителя на подшипнике своим внутренним концом, охватывающим внутренний конец ведущего вала, установленного относительно ведомого вала посредством подшипника на торсионе, связывающем внутренний конец ведущего вала с выходным концом ведомого вала, причем усилитель снабжен второй крышкой с подшипником со стороны выходного конца ведущего вала.

Ведомый вал установлен на подшипниках, расположенных преимущественно по разные стороны от червячного колеса.

Ведущий вал может быть установлен в подшипнике второй крышки посредством детали датчика крутящего момента.

В частном случае, в электроусилителе использованы подшипники качения.

Червячное колесо, как правило, жестко связано с ведомым валом.

Червяк выполнен предпочтительно многозаходным.

Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "новизна". В то же время, совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию "изобретательский уровень".

Изобретение представлено на следующих чертежах. На фиг.1 показан электрический усилитель рулевого управления в разрезе вдоль общей оси валов, на фиг. 2 представлен разрез электрического усилителя вдоль оси червяка.

Электрический усилитель рулевого управления содержит корпус 1, в котором установлены ведущий вал 2, ведомый вал 3, соединенные торсионом 4, датчик 5 крутящего момента на ведущем валу 2 и червячная передача. Со стороны выходных концов ведомого и ведущего валов 3, 2 корпус 1 закрыт первой и второй крышками 6, 7. Червячная передача состоит из червячного колеса 8, установленного концентрично ведомому валу 3 и, как правило, жестко соединенного с ним, и червяка 9, преимущественно многозаходного, приводимого во вращение связанным с ним электродвигателем 10.

Ведущий вал 2 установлен на двух подшипниках 11, 12. Один подшипник 11 расположен на торсионе 4 у внутреннего конца ведущего вала 2 и охвачен внутренним концом ведомого вала 3. Второй подшипник 12 размещен во второй крышке 7, ведущий вал установлен в нем, в частном случае, посредством детали 13 датчика 5 крутящего момента. Торсион 4 связывает внутренний конец ведущего вала 2 с выходным концом ведомого вала 3, расположенным в подшипнике 14 на первой крышке 6 корпуса 1. В свою очередь, внутренний конец ведомого вала 3 установлен относительно корпуса 1 на подшипнике 15. Наиболее предпочтительно конструктивное исполнение, когда подшипники 14, 15, на которых установлен ведомый вал, расположены по разные стороны от червячного колеса 8. Все упомянутые подшипники являются, как правило, подшипниками качения.

Крутящий момент, прилагаемый к рулевому колесу, передается через ведущий вал 2 и торсион 4 на ведомый вал 3 и далее на механизм поворота колес. При незначительных величинах крутящего момента скручивание торсиона 4 незначительно, ведущий и ведомый валы 2, 3 вращаются совместно, причем ведомый вал 3, вращаясь вместе с червячным колесом 8, через червяк 9 приводит во вращение ротор отключенного электродвигателя 10. Поскольку червяк 9 предпочтительно выполнен многозаходным, например трехзаходным, крутящий момент, затрачиваемый на прокручивание редуктора и ротора электродвигателя, невелик. При превышении крутящим моментом определенного значения, определяемого датчиком 5 по величине скручивания торсиона 4, включается электродвигатель 10, который добавляет вращающий момент ведомому валу 3 через червячную передачу, облегчая тем самым работу водителю. Электродвигатель 10, используемый в электроусилителе, как правило, реверсивного типа, его включение и выключение осуществляется по сигналу датчика 5 блоком 16 управления, который может быть установлен на электродвигателе 10.

Таким образом, получена конструкция электрического усилителя рулевого управления, достаточно простая и надежная в работе за счет оптимального расположения ее узлов и деталей.

Формула изобретения

1. Электрический усилитель рулевого управления, содержащий корпус, в котором установлены ведущий вал и ведомый вал, соединенные торсионом, датчик крутящего момента на ведущем валу и червячная передача, состоящая из червячного колеса, установленного концентрично ведомому валу, и червяка, приводимого во вращение связанным с ним электродвигателем, причем ведущий вал установлен на двух подшипниках, один из которых расположен на торсионе, а ведомый вал своим выходным концом установлен на подшипнике в первой крышке усилителя, отличающийся тем, что ведомый вал расположен в корпусе усилителя на подшипнике своим внутренним концом, охватывающим внутренний конец ведущего вала, установленного относительно ведомого вала посредством подшипника на торсионе, связывающем внутренний конец ведущего вала с выходным концом ведомого вала, причем усилитель снабжен второй крышкой с подшипником со стороны выходного конца ведущего вала.

2. Электрический усилитель рулевого управления по п.1, отличающийся тем, что ведомый вал установлен на подшипниках, расположенных по разные стороны от червячного колеса.

3. Электрический усилитель рулевого управления по п.1, отличающийся тем, что ведущий вал установлен в подшипнике второй крышки посредством детали датчика крутящего момента.

4. Электрический усилитель рулевого управления по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в нем использованы подшипники качения.

5. Электрический усилитель рулевого управления по п.1, отличающийся тем, что червячное колесо жестко связано с ведомым валом.

6. Электрический усилитель рулевого управления по п.1, отличающийся тем, что червяк выполнен многозаходным.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2