Рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к рулевым механизмам со встроенными гидравлическими усилителями. Рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем содержит корпус 1, в котором размещены поршень 2 с зубчатой рейкой 3, делящий его на две рабочие полости 4 и 5, полый винт 6, кинематически связанный шариковой винтовой передачей 7 с поршнем 2, зубчатый сектор 8 вала сошки 9, находящийся в зацеплении с зубчатой рейкой 3. Ротор 10 установлен внутри винта 6 на подшипниках 11. На внутренней поверхности винта 6 и наружной поверхности ротора 10 выполнены продольные канавки. Одни канавки связаны с полостью 4, а другие канавки - с полостью 5 посредством отверстий, канавки соединены с напорной и со сливной магистралями. В зоне расположения канавок на роторе 10 выполнена радиальная канавка, в которой размещен один из подшипников 11. Технический результат, достигаемый изобретением, выражается в увеличении рабочей площади поршня, упрощении конструкции и снижении стоимости рулевого механизма. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к рулевым механизмам со встроенными гидравлическими усилителями.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем, содержащий корпус, внутри которого расположены поршень, делящий его на две рабочие полости, одна из которых прилегает к распределителю, а другая отделена от последнего поршнем, полый винт, кинематически связанный шариковой винтовой передачей с поршнем, зубчатый сектор вала сошки, находящийся в зацеплении с выполненной на поршне зубчатой рейкой, ротор, соосно установленный внутри винта на подшипниках с возможностью вращения относительно него, распределитель образован продольными пазами, выполненными на внутренней поверхности винта и наружной поверхности ротора, причем диаметрально противоположные канавки на винте соединены с разными рабочими полостями, а на роторе одна соединена с напорной, а другая со сливной магистралью. Канавки винта связаны с рабочей полостью, которая отделена от распределителя поршнем, посредством отверстий в винте, соединяющих эти канавки с кольцевым зазором, образованным наружной поверхностью винта и внутренней поверхностью втулки, установленной на винте. /см. Каталог фирмы ZAHNRAD FABRIK, ФРГ, 1985/.

Недостатками известного рулевого механизма являются: - сложность конструкции, обусловленная наличием втулки, а также уплотнения и стопорного кольца, необходимых для установки и фиксации втулки в нужном положении; - повышенная стоимость изготовления рулевого механизма, так как втулка изготавливается из дорогостоящего материала; - снижение момента на выходном валу, обусловленное тем, что наличие втулки уменьшает рабочую площадь поршня.

В основу изобретения поставлена задача создать такой рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем, в котором новое выполнение распределителя позволило бы увеличить момент на выходном валу, а также упростить конструкцию и снизить стоимость изготовления рулевого механизма.

Поставленная задача решается тем, что в рулевом механизме транспортного средства со встроенным усилителем, содержащем корпус, внутри которого размещены поршень, делящий его на две рабочие полости, одна из которых прилегает к распределителю, а другая отделена от последнего поршнем, полый винт, кинематически связанный шариковой винтовой передачей с поршнем, зубчатый сектор вала сошки, находящийся в зацеплении с выполненной на поршне зубчатой рейкой, ротор, соосно установленный внутри винта на подшипниках с возможностью вращения относительно него, при этом распределитель образован продольными канавками, выполненными на внутренней поверхности винта и наружной поверхности ротора, причем диаметрально противоположные канавки на винте соединены с разными рабочими полостями корпуса, а на роторе одна соединена с напорной, а другая со сливной магистралями, канавки винта распределителя гидравлически соединены с рабочей полостью, отделенной от него поршнем, посредством дополнительных продольных канавок, выполненных на наружной поверхности ротора и отверстий в винте.

При этом в зоне расположения дополнительных продольных канавок на роторе выполнена радиальная канавка, в которой размещен один из подшипников.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем отличается тем, что канавки винта распределителя гидравлически соединены с рабочей полостью, отделенной от него поршнем, посредством дополнительных продольных канавок, выполненных на наружной поверхности ротора и отверстий в винте.

При этом в зоне расположения дополнительных продольных канавок на роторе выполнена радиальная канавка, в которой размещен один из подшипников.

Обеспечение гидравлического соединения канавок винта распределителя с рабочей полостью, отделенной от него поршнем, посредством выполнения на наружной поверхности ротора дополнительных продольных канавок и отверстий в винте позволяет отказаться от использования втулки, уплотнения и стопорного кольца, что приводит к увеличению рабочей площади поршня, а значит, к увеличению момента на выходном валу, упрощению конструкции и снижению стоимости изготовления рулевого механизма.

Выполнение на роторе радиальной канавки в зоне расположения дополнительных продольных канавок и размещение в ней одного из подшипников позволяет уменьшить длину сопрягаемых поверхностей распределителя /наружной поверхности ротора и внутренней поверхности винта/, что повышает технологичность изготовления рулевого механизма.

Таким образом, технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого изобретения, выражается в увеличении рабочей площади поршня, упрощении конструкции и снижении стоимости рулевого механизма.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан рулевой механизм, продольный разрез; на фиг. 2 -распределитель рулевого механизма, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - детальный вид части ротора с выполненными на нем канавками.

Рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем содержит корпус 1, внутри которого размещены поршень 2 с зубчатой рейкой 3, который делит корпус 1 на рабочие полости 4 и 5, полый винт 6, кинематически связанный шариковой винтовой передачей 7 с поршнем 2. Зубчатый сектор 8 вала сошки 9 находится в зацеплении с зубчатой рейкой 3 поршня 2. Ротор 10 установлен внутри винта 6 на подшипниках 11 с возможностью вращения относительно него. Полость 4 прилегает к распределителю, а полость 5 отделена от него поршнем 2. Распределитель образован продольными канавками 12 и 13, выполненными на внутренней поверхности винта 6, и продольными канавками 14, 15 и 16, выполненными на наружной поверхности ротора 10. Канавки 12 отверстиями 17 соединены с полостью 4, а канавки 13 посредством канавок 16 и выполненных в винте 6 отверстий 18 соединены с полостью 5. Канавки 14 ротора 10 посредством отверстий 19, выполненных в винте 6, соединены с напорной магистралью /не показана/, а канавки 15 посредством отверстий 20 и 21, выполненных в роторе 10, соединены со сливной магистралью /не показано/.

В зоне расположения канавок 16 на роторе 10 выполнена радиальная канавка 22, в которой размещен один из подшипников 11.

Канавки 12, 13 винта 6 расположены между канавками 14, 15 ротора 10 с образованием между ними щелей 23, 24 и 25, 26 соответственно, имеющих одинаковые сечения в нейтральном положении.

Винт 6 и ротор 10 соединены торсионом 27.

Рулевой механизм работает следующим образом.

В нейтральном положении щели 23-26 имеют одинаковые сечения /см. фиг. 3 и 4/, поэтому при поступлении рабочей жидкости из напорной магистрали через отверстия 19 в канавки 14 в канавках 12-16 одинаковое давление, а значит, в полостях 4 и 5 также одинаковое давление и поршень 2 с зубчатой рейкой 3 не перемещается.

При повороте рулевого вала /не показан/, например, по часовой стрелке в ту же сторону и на ту же величину относительно винта 6 поворачивается ротор 10 и закручивается торсион 27. Это приводит к увеличению сечения щелей 23, соединяющих канавки 14 с канавками 12 и уменьшению сечений щелей 25, соединяющих канавки 14 с канавками 13. Рабочая жидкость через отверстия 17 поступает в полость 4 и в ней возрастает давление.

Одновременно с этим увеличивается сечение щелей 26 и уменьшается сечение щелей 24 и жидкость из полости 5 через отверстия 18, канавки 16, 13 и 15, отверстия 20, 21 поступает в сливную магистраль. Вследствие этого давление в полости 5 уменьшается и поршень 2 с зубчатой рейкой 3 при помощи шариковой винтовой передачи 7 начинает перемещаться, производя угловое перемещение зубчатого сектора 8, который поворачивая вал сошки 9, управляет поворотом колес транспортного средства.

При этом освобождается винт 6, который под действием усилия закрученного торсиона 27 поворачивается в том же направлении, в котором был повернут ротор 10 до тех пор, пока распределитель не установится в нейтральном положении и давления в полостях 4 и 5 не выравняются.

Таким образом, разница давлений, которая устанавливается между полостями 4 и 5, является функцией приложенного момента поворота ротора 10.

В случае поворота рулевого колеса, а значит, и ротора 10 в противоположную сторону происходит обратное, т. е. давление в полости 4 уменьшается, а в полости 5 возрастает, что приводит к перемещению в обратном направлении поршня 2 с зубчатой рейкой 3, повороту зубчатого сектора 8, вала сошки 9 и колес транспортного средства в другую сторону.

Преимуществами предлагаемого рулевого механизма являются увеличение момента на выходном валу /валу сошки/, упрощение конструкции и снижение стоимости.

Формула изобретения

1. Рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем, содержащий корпус, внутри которого размещены поршень, делящий его на две рабочие полости, одна из которых прилегает к распределителю, а другая отделена от последнего поршнем, полый винт, кинематически связанный шариковой винтовой передачей с поршнем, зубчатый сектор вала сошки, находящийся в зацеплении с выполненной на поршне зубчатой рейкой, ротор, соосно установленный внутри винта на подшипниках с возможностью вращения относительно него, при этом распределитель образован продольными канавками, выполненными на внутренней поверхности винта и наружной поверхности ротора, причем диаметрально противоположные канавки на винте соединены с разными рабочими полостями, а на роторе одна соединена с напорной, а другая - со сливной магистралями, отличающийся тем, что канавки винта распределителя гидравлически соединены с рабочей полостью, отделенной от него поршнем, посредством дополнительных продольных канавок, выполненных на наружной поверхности ротора и отверстий в винте.

2. Рулевой механизм по п. 1, отличающийся тем, что в зоне расположения дополнительных продольных канавок на роторе выполнена радиальная канавка, в которой размещен один из подшипников.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6