Энергопоглощающая рулевая колонка транспортного средства

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкции энергопоглощающих, складывающихся рулевых управлений транспортных средств. Энергопоглощающая рулевая колонка транспортного средства содержит телескопический вал, состоящий из двух соосных частей 1, 2. Конец части 1 вставлен с натягом в конец части 2, причем оба конца жестко соединены с элементами, выполненными в виде усеченных цилиндров 3, 4. При столкновении и ударе водителя о рулевое колесо часть 2 телескопического вала, преодолевая силу трения в сопряжении образующих усеченных цилиндров 3, 4, а также в сопряжении усеченного цилиндра 3 и части 2, части 1 вала и цилиндра 4, начинает смещаться в осевом направлении по стрелке Р, поглощая при этом энергию удара. Количество поглощаемой энергии определяется силой трения и размером L. Технический результат заключается в повышении травмобезопасности и технологичности конструкции рулевой колонки, снижении веса и размеров за счет увеличения жесткости и прочности вала на кручение. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкции энергопоглощающих, складывающихся рулевых управлений транспортных средств.

Известна рулевая колонка для транспортного средства, в которой имеется гибкое соединение, размещенное на валу, включающее эластичный деформируемый диск, два передающих элемента, соединенных с поверхностями диска, один из которых зафиксирован на одной части рулевого вала, а другой жестко закреплен на другой части. Одна часть рулевого вала выполнена полой, в которой установлена коаксиально другая часть с опорой по меньшей мере в одной точке вне плоскости деформируемого диска для обеспечения осевого перемещения и относительного вращения (см. патент РФ 1324582, B 62 D 1/18).

Недостатками известного решения являются сложность конструкции, большие габаритные размеры, малый ход относительного осевого перемещения.

Известен блок рулевого управления, включающий соосные вращающиеся ведущий и ведомый валы, расположенные телескопически один в другом, причем валы в перпендикулярном сечении имеют почти треугольную форму, взаимодополняют друг друга, что предотвращает проворачивание ведущего вала относительно ведомого, и пружину, которая постоянно находится в контакте с двумя валами, прикладывает к ним упругую силу, предопределенную величиной, которая обеспечивает скольжение одной оси в другой (см. патент Франции 2543092, B 62 D 1/18).

Недостатками известного решения являются большой люфт при повороте, низкая эффективность энергопоглощения, низкая жесткость и прочность на кручение.

Известна рулевая колонка для рулевого механизма, которая образована хотя бы из двух элементов, расположенных соосно друг относительно друга, в случае столкновения элементы перемещаются в осевом направлении относительно друг друга, при этом в зоне фрикционного контакта предотвращение коррозии осуществляется или объемной закалкой, или термообработкой поверхности, или гальванической обработкой, или наносится антикоррозийное покрытие (см. патент США 4572022, B 62 D 1/18).

Недостатками известного решения являются большой люфт при повороте и низкая эффективность энергопоглощения.

Известна телескопическая рулевая колонка, включающая телескопическую часть, образованную внешней и внутренней деталями, установленными так, что они могут перемещаться в осевом направлении относительно друг друга, по крайней мере одно контролирующее скольжение покрытие из пластичного материала, расположенное между двух деталей, образуется путем впрыска пластичного материала (см. патент Франции 2561605, B 62 D 1/18).

Недостатком известного решения является сложность изготовления.

Известна энергопоглощающая рулевая колонка транспортного средства, содержащая телескопический вал, состоящий из двух соосных частей, конец одной из которых вставлен с натягом в конец другой части, причем сопрягаемые концы частей вала снабжены жестко связанными с ними втулками, одной из которых образован эксцентрик, а другой выполнено отверстие со смещенной осью под эксцентрик (см. а.с. СССР 1299885, B 62 D 1/18). Данное решение принято за прототип.

Недостатком известного решения является низкая травмобезопасность рулевой колонки из-за нестабильности характеристик элементов, участвующих в энергопоглощении, их конструктивной сложности и низкой технологичности конструкции.

Задача, решаемая изобретением, - повышение травмобезопасности и технологичности конструкции рулевой колонки, снижение веса и размеров за счет увеличения жесткости и прочности вала на кручение.

Поставленная задача решается за счет того, что в известной энергопоглощающей рулевой колонке транспортного средства, содержащей телескопический вал, состоящий из двух соосных частей, конец одной из которых вставлен с натягом в конец другой части, причем сопрягаемые концы частей вала снабжены жестко связанными с ними элементами, согласно изобретению каждый из упомянутых элементов выполнен в виде усеченного тела цилиндра, контактирующего с ответным элементом по образующим.

При этом плоскость, в которой контактируют образующие, расположена выше или ниже продольной плоскости симметрии.

Элементы могут быть выполнены также в виде согнутой соответствующим образом проволоки прямоугольного сечения, образующей контур усеченного цилиндра.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное решение применимо, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, т. к. может быть изготовлено в условиях серийного производства и применено на любых типах транспортных средств, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Фиг.1 - энергопоглощающая рулевая колонка, продольный разрез.

Фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Энергопоглощающая рулевая колонка транспортного средства содержит телескопический вал, состоящий из двух соосных частей 1, 2. Конец части 1 вставлен с натягом в конец части 2, причем оба конца жестко соединены соответственно с элементами 3, 4, выполненными в виде усеченных цилиндров. Усеченные цилиндры 4, 3 контактируют друг с другом по образующим 5, 6.

При столкновении автомобиля и ударе водителя о рулевое колесо часть 2 телескопического вала, преодолевая силу трения в сопряжении образующих 6, 5 усеченных цилиндров 3, 4, а также в сопряжении усеченного цилиндра 3 и части 2, части 1 вала и цилиндра 4, начинает смещаться в осевом направлении по стрелке Р, поглощая при этом энергию удара.

Количество поглощаемой энергии определяется силой трения и размером L.

Крутящий момент от части 2 к части 1 передается за счет взаимодействия между образующими 5, 6 усеченных цилиндров 4, 3.

Элементы 3, 4 могут быть выполнены как отдельные детали, которые затем неразъемно соединены с соответствующими частями вала (как описано в примере), либо как одно целое с каждой из частей 1, 2 вала.

Элементы 3, 4 могут быть выполнены из проволоки прямоугольного сечения (для создания полноценного контакта) и образующие при этом контур усеченного цилиндра.

Плоскость, в которой контактируют образующие элементов 3, 4, расположена выше или ниже продольной плоскости симметрии соответствующего цилиндра (телескопического вала). Такая несимметричность делает конструкцию более технологичной при изготовлении элементов в виде отдельных деталей, так как не требуется оправы для удержания большего элемента 4 на части 1 вала при обработке.

Для уменьшения влияния коррозии и погрешностей изготовления на характеристики энергопоглощения внутренний диаметр Ф части 2, расположенный за зоной контакта L, равной длине элементов 3, 4, имеет больший размер, чем в зоне контакта.

Для исключения коррозии в зонах фрикционного контакта часть 2 на длине L имеет гальваническое антикоррозионное покрытие; цилиндр 3 с частью 1 в сборе имеет антикоррозионное покрытие; цилиндр 4 имеет антикоррозионное, противозадирное химическое покрытие. После сборки телескопический вал методом окунания окрашивают грунтом для заполнения грунтом зазоров.

Предлагаемое изобретение позволяет изготавливать энергопоглощающий промежуточный вал рулевой колонки не только на специальном, но и на универсальном оборудовании.

Формула изобретения

1. Энергопоглощающая рулевая колонка транспортного средства, содержащая телескопический вал, состоящий из двух соосных частей, конец одной из которых вставлен с натягом в конец другой части, причем сопрягаемые концы частей вала снабжены жестко связанными с ними элементами, отличающаяся тем, что каждый из упомянутых элементов выполнен в виде усеченного цилиндра, контактирующего с ответным элементом по образующим.

2. Энергопоглощающая рулевая колонка транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что плоскость, в которой контактируют образующие, выполнена выше или ниже продольной плоскости симметрии вала.

3. Энергопоглощающая рулевая колонка транспортного средства по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что элементы выполнены в виде соответствующим образом согнутой проволоки прямоугольного сечения, образующей контур усеченного цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2