Рулевой клапан с планетарной передачей



Рулевой клапан с планетарной передачей
Рулевой клапан с планетарной передачей
Рулевой клапан с планетарной передачей
Рулевой клапан с планетарной передачей

 


Владельцы патента RU 2524506:

ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи (US)

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Блок системы гидравлического сервоуправления для автомобилей содержит гидравлический сервоклапан с исполнительным органом, две планетарные передачи и актуатор. Первый функциональный элемент одной планетарной передачи соединен без возможности проворота с входным валом или выходным валом. Первый функциональный элемент другой планетарной передачи соединен без возможности проворота с исполнительным органом. Второй функциональный элемент связывает планетарные передачи. Актуатор расположен и выполнен таким образом, что он обеспечивает возможность вращения в одном направлении с одновременным относительным вращением обоих функциональных элементов планетарных передач относительно друг друга. Способ рулевой поддержки системы гидравлического сервоуправления для автомобилей включает этапы, на которых:

- управляют рулевой поддержкой в зависимости от относительного вращения входного вала относительно выходного вала посредством гидравлического сервоклапана;

- передают вращательное движение входного вала или выходного вала на исполнительный орган посредством двух планетарных передач;

- осуществляют относительное перемещение исполнительного органа относительного входного вала или выходного вала посредством актуатора для воздействия на характеристику рулевой поддержки. Достигается уменьшение люфта перемещения исполнительного органа. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к блоку системы гидравлического сервоуправления для автомобилей в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение относится к способу рулевой поддержки системы гидравлического сервоуправления для автомобилей в соответствии с ограничительной частью п.9 формулы изобретения.

Блоки систем гидравлического сервоуправления для автомобилей включают в себя, в том числе, сервоклапаны, известные как поворотные сервоклапаны или золотниковые клапаны. Они регулируют гидравлическое давление и тем самым рулевую поддержку в зависимости от приложенного водителем к рулевому колесу момента. В большинстве случаев используются золотниковые клапаны, у которых входной вал, соединенный через рулевую колонку с рулевым колесом, поворачивается относительно части клапана (называемой также управляющая втулка или «sleeve»), которая соединена с выходным валом, а в случае реечного рулевого управления - с управляющей шестерней (называемой также «pinion»). Торсионная система между входным валом и исполнительным органом позволяет реализовать зависимое от крутящего момента перемещение исполнительного органа сервоклапана и тем самым зависимую от крутящего момента характеристику клапана.

Для реализации других различных функций моментного регулятора, например продольной устойчивости, избыточной и недостаточной поворачиваемости, гаптической обратной связи, меняющейся рулевой поддержки, например, в зависимости от скорости автомобиля или загрузки, городского режима движения, автоматической парковки, перекрытия момента на рулевом колесе и т.д., желательна независимая от приложенного крутящего момента настройка положения исполнительного органа для воздействия на характеристику рулевой поддержки сервоклапана.

Такой рулевой сервоклапан описан в публикации DE 102004049686 А1. В ней раскрыт механизм перемещения рулевого гидроклапана, у которого одна коронная шестерня одной планетарной передачи установлена неподвижно, а другая коронная шестерня другого планетарной передачи - с возможностью вращения. Вторая коронная шестерня может ограниченно вращаться за счет актуатора. Последний выполнен в виде исполнительного электропривода, например в виде электродвигателя, вращательное движение которого преобразуется в возвратно-поступательное движение. Это движение передается через рычаг на вращающуюся коронную шестерню. Ее вращение вызывает вращение исполнительного органа сервоклапана. Это обеспечивает настройку относительного угла между исполнительным органом и выходным валом сервоклапана.

Для реализации вышеперечисленных функций моментного регулятора требуется настроить очень небольшие относительные перемещения, в частности относительные углы менее 0,1°. Будучи обусловлен передаточным отношением планетарных передач, дифференциальный угол между коронными шестернями из уровня техники слегка увеличенно передается на относительный угол между исполнительным органом и выходным валом. Следовательно, настроенный на установленной с возможностью вращения коронной шестерне дифференциальный угол должен быть заметно меньше 0,1°. Для этого требуется высокоточный и дорогой для такого применения актуатор. Также для точной настройки дифференциального угла требуется почти безлюфтовое сочленение установленной с возможностью вращения коронной шестерни, что помимо сложной механики также повышает производственные издержки. Кроме того, длительная и не требующая обслуживания герметизация между актуатором и рычагом для сочленения коронной шестерни обеспечивается лишь с большими затратами, поскольку рычаг в процессе перемещения совершает не линейное движение, а движется по криволинейной траектории.

В основе изобретения лежит задача усовершенствования блока сервоуправления описанного выше рода так, чтобы обеспечить использование недорогого актуатора и точное, в частности безлюфтовое, перемещение исполнительного органа гидравлического сервоклапана. Кроме того, задачей изобретения является создание компактного и экономящего место блока сервоуправления.

Далее задачей изобретения является создание способа рулевой поддержки гидравлического сервоуправления, который обеспечивал бы использование недорогого актуатора и безлюфтового перемещения исполнительного органа гидравлического сервоклапана.

Эти задачи решаются в части блока сервоуправления посредством признаков п.1 формулы изобретения, а в части способа - посредством признаков п.9 формулы изобретения. Другие, особенно предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует указать на то, что приведенные по отдельности в формуле признаки могут комбинироваться между собой любым технически рациональным образом и определять другие варианты осуществления изобретения. Описание дополнительно характеризует и специфицирует изобретение, в частности, в связи с чертежами.

Согласно изобретению блок гидравлического сервоуправления, как оно используется, в частности, в автомобилях, включает в себя по меньшей мере один гидравлический сервоклапан, по меньшей мере две планетарные передачи и по меньшей мере один актуатор.

Гидравлический сервоклапан содержит, в основном, входной вал, выходной вал и исполнительный орган. Последний, называемый также управляющим органом, служит для управления рулевой поддержкой в зависимости от относительного вращения входного вала относительно выходного вала. Под термином «исполнительный орган» в этой связи следует всегда понимать взаимодействие, в основном, двух функциональных узлов, а именно управляющей втулки, с одной стороны, и управляющих кромок входного вала, с другой стороны.

По меньшей мере две планетарные передачи, содержащие по три функциональных элемента, служат для передачи вращательного движения вала гидравлического сервоклапана, а именно входного или выходного вала, на исполнительный орган. Под термином «функциональный элемент» в данном описании следует понимать солнечную шестерню, одну или несколько планетарных шестерен или коронную шестерню. В особенно предпочтительном варианте предусмотрены, например, планетарные передачи, у которых первым функциональным элементом является солнечная шестерня, вторым - одна или несколько планетарных шестерен, а третьим - коронная шестерня. Однако следует указать на то, что в предложенном блоке могут использоваться также планетарные передачи, содержащие, каждая, в качестве первого функционального элемента коронную шестерню, в качестве второго - одну или несколько планетарных шестерен, а в качестве третьего - солнечную шестерню. Следовательно, для получения предмета изобретения не имеет значения, вводится ли передаваемое усилие через коронную шестерню в планетарную передачу, а после его передачи выводится на солнечную шестерню или вводится ли передаваемое усилие через солнечную шестерню в планетарную передачу, а после его передачи снова выводится на коронную шестерню. Коронную и солнечную шестерни используемой в предложенном предмете изобретения планетарной передачи следует рассматривать по их функции как эквивалентные друг другу.

Первая планетарная передача предназначена для исполнительного органа сервоклапана, а вторая - входного или выходного вала сервоклапана, причем каждый первый функциональный элемент, например солнечная шестерня, соединена с исполнительным органом или входным, или выходным валом. Вторые функциональные элементы, например планетарные шестерни, предусмотрены соответственно для связи планетарных передач. Связь двух планетарных передач достигается посредством общего водила, которое несет планетарные шестерни двух передач соответственно на общих валах. При этом вторые функциональные элементы, например планетарные шестерни, могут вращаться на валах независимо друг от друга. Третьи функциональные элементы планетарных передач, например коронные шестерни, установлены с возможностью вращения независимо друг от друга.

По меньшей мере один актуатор предложенного блока служит для относительного перемещения исполнительного органа относительно входного или выходного вала. Это позволяет влиять на характеристику рулевой поддержки. Под этим следует понимать то, что вызванное водителем на входном валу вращательное движение независимо от активности актуатора всегда передается на выходной вал. Даже, например, в случае выхода из строя актуатора обеспечивается нормальное функционирование блока.

Предложенный блок отличается от уровня техники тем, что по меньшей мере один актуатор вращает третьи функциональные элементы планетарных передач, например коронные шестерни, в одном направлении и в то же время вращает третьи функциональные элементы относительно друг друга. Таким образом, актуатор настраивает дифференциальный угол между третьими функциональными элементами планетарных передач. Этот дифференциальный угол за счет передаточного отношения планетарных передач слегка увеличенно передается на относительное перемещение, в частности относительный угол, между исполнительным органом и входным или выходным валом. Вращение в одном направлении при одновременном относительном вращении обоих третьих функциональных элементов планетарных передач относительно друг друга для настройки сравнительно небольшого относительного перемещения, в частности относительного угла, между исполнительным органом и входным или выходным валом приводит в отношении уровня техники к тому, что с большим по величине абсолютным углом вращения, который проходит каждый третий функциональный элемент и который вызван актуатором, настраивается по меньшей мере на одинаковое относительное перемещение, в частности одинаковый относительный угол, между исполнительным органом и входным или выходным валом. Кроме того, это означает, что за счет более высокой точности настройки могут использоваться менее дорогие актуаторы, которые уже отвечают меньшим требованиям к точности настройки.

Чтобы отменить перемещение исполнительного органа относительно входного или выходного вала, третьи функциональные элементы планетарных передач, например коронные шестерни, в одном варианте осуществления изобретения вращаются обратно актуатором в свое исходное/нулевое положение. Предпочтительно предложенный блок содержит третьи функциональные элементы, установленные соответственно с возможностью вращения без ограничения. В этом предпочтительном варианте отмена относительного перемещения исполнительного органа относительно входного или выходного вала возможна также без обратного вращения третьих функциональных элементов. Для этого актуатору необходимо лишь продолжать вращать третьи функциональные элементы планетарных передач в том же направлении, что и для настройки дифференциального угла, с тем, чтобы снова достичь необходимого для нулевого положения перемещения исполнительного органа относительно входного или выходного вала. Этот вариант особенно подходит для использования недорогих актуаторов. Кроме того, этот вариант дает преимущество почти безлюфтового перемещения исполнительного органа, поскольку как актуатор, так и планетарные передачи вращаются только в одном направлении. В качестве альтернативы безлюфтовая планетарная передача может быть получена также за счет натяжения третьих функциональных элементов, например коронных шестерен.

В целях безопасности может быть также желательным ограничить угол вращения первых или третьих функциональных элементов, например солнечных или коронных шестерен. Для этого, например, в зоне этих функциональных элементов планетарных передач может быть предусмотрен по меньшей мере один концевой упор, который ограничивает угол вращения этих функциональных элементов и тем самым возможность вращения планетарной передачи.

Предпочтительно актуатор находится во вращательном зацеплении с планетарными передачами. При этом под термином «вращательное зацепление» следует понимать передачу вращательного движения от вращающегося элемента актуатора на вращающийся элемент передачи как с фрикционным, так и с геометрическим замыканием. Этот вариант дает, в частности, то преимущество, что вращательного актуатора для передачи на передачу не требуется преобразовывать в линейное движение, а это приводит к особенно компактному и экономящему место расположению механизма перемещения, включая актуатор. Кроме того, вращательное движение актуатора обеспечивает простую и удобную в обслуживании герметизацию между актуатором и передачей.

В другом, особенно предпочтительном варианте актуатор находится в зацеплении с планетарными передачами через две приводные шестерни или одну составную приводную шестерню. Однако особенно предпочтительно актуатор находится в зацеплении с планетарными передачами через единственную приводную шестерню. Таким образом, посредством единственного актуатора возможно вращение в одном направлении и в то же время вращение третьих функциональных элементов, например коронных шестерен, относительно друг друга. Это дает, в частности, преимущество простого и экономящего место расположения актуатора, а также почти безлюфтового относительного перемещения исполнительного органа, поскольку оба третьих функциональных элемента вращаются лишь единственным актуатором. Возможный, имеющийся люфт передается актуатором соответственно равными частями на третьи функциональные элементы, устраняется за счет образования дифференциального угла и, следовательно, не сказывается на относительном перемещении исполнительного органа.

Еще в одном предпочтительном варианте приводной шестерней является двухступенчатая шестерня, а третьи функциональные элементы, например коронные шестерни, имеют разные внешние зубчатые венцы. Это обеспечивает выполнение, в частности, удобного в обслуживании вращательного зацепления с геометрическим замыканием между актуатором и третьими функциональными элементами планетарных передач. За счет подходящего выбора внешних зубчатых венцов третьих функциональных элементов и зубчатых венцов двухступенчатой шестерни можно простым образом установить два разных передаточных отношения, воздействующих соответственно на каждую планетарную передачу. Это позволяет дополнительно уменьшить дифференциальный угол при таком же абсолютном угле.

Предпочтительно в предложенном блоке для герметизации между актуатором и планетарной передачей предусмотрено уплотнительное кольцо вала, кольцо круглого сечения и т.п. Оно представляет собой особенно простую, недорогую и удобную в обслуживании меру по герметизации.

Предпочтительно актуатором предложенного блока является шаговый двигатель. Это обеспечивает вращение планетарных передач с заданными постоянными шаговыми углами, что всегда приводит к определенному углу вращения планетарных передач. В зависимости от возможной минимальной величины шага шаговые двигатели особенно недороги. Необходимая для предмета изобретения минимальная величина шага позволяет использовать особенно недорогие актуаторы. Кроме того, актуатором может быть, например, также серводвигатель или гидродвигатель.

Предложенный способ рулевой поддержки гидравлического сервоуправления, используемого, в частности, в автомобилях, включает в себя следующие этапы:

- управление рулевой поддержкой в зависимости от относительного вращения входного вала относительно выходного вала посредством по меньшей мере одного гидравлического сервоклапана, содержащего исполнительный орган;

- передачу вращательного движения входного или выходного вала на исполнительный орган посредством по меньшей мере двух планетарных передач, причем соответственно первый функциональный элемент одной планетарной передачи соединен без возможности проворота с входным или выходным валом, первый функциональный элемент другой планетарной передачи - с исполнительным органом, а для связи планетарных передач предусмотрен соответственно второй функциональный элемент;

- перемещение исполнительного органа относительно входного или выходного вала посредством по меньшей мере одного актуатора для воздействия на характеристику рулевой поддержки.

Указанный порядок этапов не следует понимать как последовательность их осуществления, чтобы прийти к предложенному способу. Напротив, этапы способа могут осуществляться в произвольном порядке, в частности, также одновременно и периодически.

Согласно изобретению оба третьих функциональных элемента для относительного перемещения исполнительного органа актуатором вращаются соответственно в одном направлении и одновременно относительно друг друга. Для определения термина «функциональный элемент» следует сослаться на предшествующее описание предложенного блока.

Вращение в одном направлении и одновременное вращение обоих третьих функциональных элементов планетарных передач, например коронных шестерен, относительно друг друга для настройки относительно небольшого дифференциального угла между ними приводит по сравнению с уровнем техники к тому, что с большим по величине абсолютным углом вращения, который проходит каждый третий функциональный элемент и который вызван актуатором, настраивается по меньшей мере на одинаковое относительное перемещение, в частности одинаковый относительный угол, между исполнительным органом и входным или выходным валом, как в уровне техники. Таким образом, предложенное устройство повышает точность настройки относительного перемещения между исполнительным органом и входным или выходным валом. Кроме того, это означает, что за счет высокой точности настройки могут использовать менее дорогие актуаторы, которые уже отвечают меньшим требованиям к точности настройки.

Предпочтительно в предложенном способе третьи функциональные элементы, например коронные шестерни, вращаются без ограничения. В этом предпочтительном варианте отмена перемещения исполнительного органа относительно входного или выходного вала возможна без обратного вращения третьих функциональных элементов. Для этого актуатор лишь продолжает вращать третьи функциональные элементы планетарных передач в том же направлении, что и для настройки дифференциального угла, с тем, чтобы снова достичь необходимого для нулевого положения перемещения исполнительного органа относительно входного или выходного вала. Этот вариант подходит предпочтительно для использования недорогих актуаторов. Кроме того, этот вариант дает преимущество почти безлюфтового перемещения исполнительного органа, поскольку как актуатор, так и планетарные передачи вращаются только в одном направлении.

В целях безопасности может быть желательным ограничить вращение первых или третьих функциональных элементов, например солнечных или коронных шестерен.

Преимущественно в предложенном способе планетарные передачи вращаются актуатором с вращательным зацеплением. Для определения термина «вращательное зацепление» также следует сослаться на предшествующее описание предложенного блока. Этот вариант дает, в частности, то преимущество, что вращательное движение актуатора для передачи на передачи не требуется преобразовывать в линейное движение, а это приводит к особенно компактному и экономящему место расположению механизма перемещения, включая актуатор. Кроме того, вращательное движение актуатора обеспечивает простую и удобную в обслуживании герметизацию между актуатором и передачей.

В другом, особенно предпочтительном варианте оба третьих функциональных элемента, например коронные шестерни, вращаются актуатором посредством единственного приводного колеса, находящегося во вращательном зацеплении с тремя функциональными элементами. Таким образом, вращение в одном направлении и одновременное вращение третьих функциональных элементов планетарных передач относительно друг друга возможно посредством единственного актуатора. Это дает, в частности, преимущество простого и экономящего место расположения актуатора, а также почти безлюфтового относительного перемещения исполнительного органа, поскольку оба третьих функциональных элемента вращаются лишь единственным актуатором. Возможный, имеющийся люфт передается актуатором соответственно равными частями на третьи функциональные элементы, устраняется за счет образования дифференциального угла и, следовательно, не сказывается на относительном перемещении исполнительного органа.

В другом, особенно предпочтительном варианте предложенного способа оба третьих функциональных элемента, например коронные шестерни, имеющие разные внешние зубчатые венцы, вращаются актуатором посредством двухступенчатой шестерни. Это обеспечивает выполнение, в частности, удобного в обслуживании вращательного зацепления с геометрическим замыканием между актуатором и третьими функциональными элементами планетарных передач. За счет подходящего выбора внешних зубчатых венцов третьих функциональных элементов и зубчатых венцов двухступенчатой шестерни можно простым образом установить два разных передаточных отношения, воздействующих соответственно на каждую планетарную передачу.

Другие признаки и преимущества изобретения приведены в остальных пунктах формулы и нижеследующем описании примеров его осуществления, которые не следует понимать как ограничивающие предмет изобретения, более подробно поясняемого ниже со ссылкой на чертежи, на которых изображают:

фиг. 1 - разрез вдоль продольной оси варианта выполнения предложенного блока;

фиг. 2 - увеличенный фрагмент разреза из фиг. 1;

фиг. 3 - схематичный вид сверху на планетарную передачу предложенного блока;

фиг. 4 - частичный разрез вдоль продольной оси варианта выполнения предложенного блока.

Изображенный на фиг. 1-4 и поясняемый ниже блок представляет собой лишь одну конструктивную форму, где вращательное движение выходного вала передается на исполнительный орган. При этом одна планетарная передача предназначена для исполнительного органа, а другая - для выходного вала. Другая возможная конструктивная форма заключается в передаче вращательного движения входного вала на исполнительный орган, причем в этом случае одна планетарная передача предназначена для входного вала, а другая - для исполнительного органа.

На фиг. 1 и 2 в разрезе вдоль продольной оси изображен вариант предложенного блока 20. Он включает в себя, в основном, гидравлический сервоклапан, две планетарные передачи 30, 40 и актуатор 40.

Сервоклапан содержит, в основном, входной вал 22, выходной вал 28 и исполнительный орган 26. Входной вал 22 соединен через рулевую колонку (не показана) с рулевым колесом. Выходной вал 28 косвенно соединен с вращаемыми колесами (не показаны). Входной вал 22 посредством большей частью окруженного им торсиона 24 соединен с выходным валом 28, причем торсион 24 одним концом соединен без возможности проворота с входным валом 22, а другим концом - с выходным валом 28. Кроме того, концентрично входному валу 22 и вокруг него расположен исполнительный орган 26. Исполнительный орган 26 установлен с возможностью вращения и/или перемещения относительно входного вала 22.

Сервоклапан окружен корпусом 21. В нем расположены первая 30 и вторая 40 планетарные передачи. Каждая из них включает в себя, в основном, солнечную шестерню 36, 44, несколько планетарных шестерен 34, 44 и коронную шестерню 32, 42. Передача 30 предназначена для исполнительного органа 26, а передача 40 - для выходного вала 28, причем солнечные шестерни 36, 46 соединены без возможности проворота с исполнительным органом 26 и выходным валом 28 соответственно. Коронные шестерни 32, 42 обеих планетарных передач 30, 40 установлены с возможностью вращения независимо друг от друга. Связь обеих планетарных передач 30, 40 достигается за счет общего водила 48, которое несет планетарные шестерни 34, 44 обеих планетарных передач 30, 40 на общих валах 49. При этом планетарные шестерни 34, 44 установлены на валах 49 с возможностью вращения независимо друг от друга.

Коронные шестерни 32, 42 обеих планетарных передач 30,40 имеют соответственно внешний и внутренний зубчатые венцы. В частности, коронные шестерни 32, 42 имеют разные внешние зубчатые венцы, причем число зубьев коронной шестерни 42, в целом, меньше числа зубьев коронной шестерни 32. Коронная шестерня 32 планетарной передачи 30 имеет предпочтительно внешний зубчатый венец из 130-190 зубьев и предпочтительно 150-170 зубьев. Коронная шестерня 42 планетарной передачи 40 имеет внешний зубчатый венец с меньшим, предпочтительно на 1-10 и особенно предпочтительно на 1-4, числом зубьев, чем внешний зубчатый венец коронной шестерни 32. Особенно подходящее согласование планетарных передач 30, 40 между собой происходит, например, тогда, когда коронная шестерня 32 имеет внешний зубчатый венец из 170 зубьев, а коронная шестерня 42 - внешний зубчатый венец из 169 зубьев или когда коронная шестерня 32 имеет внешний зубчатый венец из 150 зубьев, а коронная шестерня 42 - внешний зубчатый венец из 149 зубьев.

С внешними зубчатыми венцами обеих коронных шестерен 32, 42 во вращательном зацеплении находится двухступенчатая шестерня 54. Двухступенчатая шестерня 54 также имеет два разных зубчатых венца. Особенно предпочтительными для привода коронных шестерен 32, 42 оказались, например, двухступенчатые шестерни с 18 и 17, 17 и 16 или 16 и 15 зубьями. Шестерня 54 жестко соединена с приводным валом 52 актуатора 50.

Как видно на фиг. 1 и 2, актуатор 50 расположен вне корпуса 21. В данном примере актуатором 50 является электродвигатель. В частности, актуатором 50 является шаговый двигатель с предпочтительной величиной шага в диапазоне 0,1-10°, в частности 0,5-5°, и особенно предпочтительно 0,9°. Актуатор 50 приводит во вращение двухступенчатую шестерню 54 непосредственно через приводной вал 52. В том месте, где актуатор 50 размещен на корпусе 21, который имеет отверстие, через которое приводной вал 52 вместе с шестерней 54 может вставляться в целях монтажа. Герметизация между актуатором 50 и планетарными передачами 30, 40 осуществляется посредством уплотнительного кольца вала, кольца круглого сечения (не показаны на фиг. 1 и 2) и т.п. Общее водило 48 обеих планетарных передач 30, 40 установлено на выходном валу 28 с возможностью вращения посредством соответствующих подшипников.

На фиг. 3 изображен схематичный вид сверху на планетарную передачу предложенного блока 20. На фиг. 4 блок 20 изображен в частичном разрезе вдоль продольной оси. На фиг. 3 изображена вторая планетарная передача 40, включающая в себя коронную 42, три планетарные 44 и солнечную шестерни 46. Солнечная шестерня 46 соединена с выходным валом 28 без возможности проворота. С внешним зубчатым венцом коронной шестерни 42 во вращательном зацеплении находится шестерня 54, приводимая во вращение непосредственно актуатором 50.

Обе солнечные шестерни 36, 46 планетарных передач 30, 40 имеют предпочтительно диаметр в диапазоне 40-60 мм, предпочтительнее 45-55 мм и особенно предпочтительно 45 мм. Солнечные шестерни 36, 46 имеют предпочтительно 80-110 зубьев, предпочтительнее 85-100 зубьев и особенно предпочтительно 90 зубьев. Планетарные шестерни 34, 44 планетарных передач 30, 40 имеют предпочтительно диаметр 5-15 мм, предпочтительнее 8-12 мм и особенно предпочтительно 10 мм. Планетарные шестерни 34, 44 имеют предпочтительно 10-30 зубьев, предпочтительнее 15-25 зубьев и особенно предпочтительно 20 зубьев. Коронные шестерни 32, 42 планетарных передач 30, 40 имеют предпочтительно внутренний диаметр 50-80 мм, предпочтительнее 60-70 мм и особенно предпочтительно 65 мм. Коронные шестерни 32, 42 имеют предпочтительно 110-150 зубьев, предпочтительнее 120-140 зубьев и особенно предпочтительно 130 зубьев.

Коронная шестерня 32 передачи 30 имеет предпочтительно наружный диаметр 60-90 мм, предпочтительнее 70-80 мм и особенно предпочтительно 75 мм. Коронная шестерня 32 первой передачи 30 имеет предпочтительно число зубьев от 120 до 180, предпочтительнее от 140 до 160 и особенно предпочтительно 150. Коронная шестерня 42 передачи 40 имеет предпочтительно число зубьев на 1 меньше числа зубьев коронной шестерни 32.

Участок шестерни 54, находящийся в зацеплении с коронной шестерней первой планетарной передачи 30, имеет предпочтительно диаметр 6-9 мм, предпочтительнее 7-8 мм и особенно предпочтительно 7,5 мм. Участок шестерни 54, находящийся в зацеплении с коронной шестерней 42 передачи 40, имеет предпочтительно число зубьев, выбранное так, что межосевое расстояние между обеими парами шестерня 54/передача 30 и шестерня 54/передача 40 одинаковое.

В другом варианте (не показан) блока солнечные шестерни обеих планетарных передач имеют по 98 зубьев. Планетарные шестерни обеих планетарных передач имеют по 16 зубьев. Обе коронные шестерни обеих планетарных передач имеют по 130 зубьев. Внешний зубчатый венец коронной шестерни первой планетарной передачи имеет 169 зубьев. Двухступенчатая шестерня имеет на участке, находящемся в зацеплении с внешним зубчатым венцом коронной шестерни первой планетарной передачи, 18 зубьев, а на участке, находящемся в зацеплении с внешним зубчатым венцом коронной шестерни первого планетарной передачи, - 17 зубьев.

Ниже поясняется принцип действия механизма перемещения блока.

Когда актуатор 50 вращает двухступенчатую шестерню 54, обе коронные шестерни 32, 42 планетарных передач 30, 40 также приводятся во вращение за счет вращательного зацепления с шестерней 54. Поскольку обе коронные шестерни 32, 42 имеют разные внешние зубчатые венцы, при вращении между ними устанавливается дифференциальный угол. Он слегка увеличенным передается за счет передаточного отношения планетарных передач 30, 40 на относительное перемещение, в частности относительный угол, между исполнительным органом 26 и выходным валом 28. Если относительное перемещение между исполнительным органом 26 и выходным валом 28 не должно быть настроено, то обе коронные шестерни 32, 42 посредством двухступенчатой шестерни 54 удерживаются в своем положении.

Когда входной вал 22 вращается, крутящий момент передается через торсион 24 на выходной вал 28. За счет передачи крутящего момента торсионом 24 происходит его вращение и тем самым вращение входного вала 22 относительно выходного вала 28. Поворот рулевого колеса или вращение выходного вала 28 приводит к вращению солнечной шестерни 46, жестко соединенной с выходным валом 28. Поскольку относящаяся к той же планетарной передаче 40 коронная шестерня 42 удерживается на своем внешнем зубчатом венце шестерней 54, планетарным шестерням 44 приходится обкатываться между солнечной 46 и коронной 42 шестернями. Этот процесс вызывает вращение общего водила 48. За счет вращения водила 48 и удержания коронных шестерен 32, 42 обеих планетарных передач 30, 40 планетарным шестерням 34, относящимся к исполнительному органу 26 планетарной передачи 30, приходится обкатываться по ее коронной шестерне 32. Вращение планетарных шестерен 34 вызывает тем самым вращение солнечной шестерни 36, соединенной с исполнительным органом 26 без возможности проворота. За счет одинаковых передаточных отношений обеих планетарных передач 30, 40 относящаяся к исполнительному органу 26 солнечная шестерня 36 вращается на тот же угол, что и относящаяся к выходному валу 28 солнечная шестерня 46. Таким образом, исполнительный орган 26 следует вращению выходного вала 28.

Если должен быть настроен дифференциальный угол, то двухступенчатая шестерня 54 вращается актуатором 50. Это вызывает дифференциальный угол между обеими коронными шестернями 32, 42. Этот дифференциальный угол увеличенно передается с передаточным отношением планетарных передач 30, 40 на относительное перемещение, в частности относительный угол, между исполнительным органом 26 и выходным валом 28.

Первый вариант механизма перемещения показал, что вращение двухступенчатой шестерни 54 на ±230-250°, в частности 245°, дает относительный угол солнечных шестерен 36, 46 в ±2-3°, в частности 2,5°. Это приводит к относительному перемещению между исполнительным органом 26 и выходным валом 28 в 3-4°, в частности 3,5°. Коронные шестерни 32, 42 движутся в этом варианте на ±40-50°, в частности 45°, что обеспечивает простой возврат. Если возврата за счет обратного вращения коронных шестерен 32, 42 не происходит, то двухступенчатая шестерня 54 должна вращаться предпочтительно на ±2-12 оборотов, предпочтительно на 3,5-7 оборотов, чтобы заново настроить необходимый для нулевого положения относительный угол между солнечными шестернями 36, 46.

Разумеется, изобретение не ограничено описанными выше примерами. Так, предложенный блок может быть оборудован также более чем одним актуатором, причем, например, каждый актуатор приводит во вращение одну планетарную передачу.

Кроме того, актуатор может быть образован также серводвигателем или гидродвигателем, вообще, любым подходящим типом двигателей, который позволяет реализовать привод планетарных передач в смысле изобретения.

Число планетарных шестерен, описанных в данном примере планетарных передач, разумеется, не ограничено изображенными на фиг. 3 тремя. Специалист, например, учитывая передаваемый с планетарной передачи крутящий момент, предусмотрит необходимое и подходящее число планетарных шестерен, например также четыре или более.

Кроме того, возможно также использование двух планетарных передач, имеющих разные передаточные отношения, так что вращение выходного вала передается с другим передаточным отношением на исполнительный орган. Таким образом, возможным было бы самоцентрирование рулевого управления.

Для дальнейшего изменения передаточного отношения также возможно использование промежуточных передач в дополнение к описанным двум планетарным передачам.

1. Блок (20) системы гидравлического сервоуправления для автомобилей, содержащий:
- по меньшей мере один гидравлический сервоклапан с исполнительным органом (26) для управления рулевой поддержкой в зависимости от относительного вращения входного вала (22) относительно выходного вала (28),
- по меньшей мере две планетарные передачи (30, 40) для передачи вращательного движения входного вала (22) или выходного вала (28) на исполнительный орган (26), причем соответственно первый функциональный элемент одной планетарной передачи (40) соединен без возможности проворота с входным валом (22) или выходным валом (28), а первый функциональный элемент другой планетарной передачи (30) соединен без возможности проворота с исполнительным органом (26), причем для связи планетарных передач (30, 40) предусмотрен соответственно второй функциональный элемент, и
- по меньшей мере один актуатор (50) для относительного перемещения исполнительного органа (26) относительно входного вала (22) или выходного вала (28) для воздействия на характеристику рулевой поддержки,
отличающийся тем, что по меньшей мере один актуатор (50) расположен и выполнен таким образом, что он обеспечивает возможность вращения в одном направлении с одновременным относительным вращением обоих соответственно третьих функциональных элементов планетарных передач (30, 40) относительно друг друга.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что актуатор (50) находится во вращательном зацеплении с третьими функциональными элементами планетарных передач (30, 40).

3. Блок по п.2, отличающийся тем, что актуатор (50) находится во вращательном зацеплении с третьими функциональными элементами планетарных передач (30, 40) посредством единственной приводной шестерни.

4. Блок по п.3, отличающийся тем, что приводной шестерней является двухступенчатая шестерня (54), причем третьи функциональные элементы имеют соответственно разные внешние зубчатые венцы.

5. Блок по одному из пп.2-4, отличающийся тем, что для герметизации между актуатором (50) и планетарными передачами (30, 40) предусмотрено уплотнительное кольцо вала или кольцо круглого сечения.

6. Блок по п.1, отличающийся тем, что актуатором (50) является шаговый двигатель или серводвигатель.

7. Блок по п.1, отличающийся тем, что третьи функциональные элементы соответственно выполнены с возможностью неограниченного вращения.

8. Блок по п.1, отличающийся тем, что первым функциональным элементом является солнечная шестерня (36, 46), вторым - одна или несколько планетарных шестерен (34, 44), а третьим - коронная шестерня (32, 42).

9. Способ рулевой поддержки системы гидравлического сервоуправления для автомобилей, включающий этапы, на которых:
- управляют рулевой поддержкой в зависимости от относительного вращения входного вала (22) относительно выходного вала (28) посредством по меньшей мере одного гидравлического сервоклапана, содержащего исполнительный орган (26),
- передают вращательное движение входного вала (22) или выходного вала (28) на исполнительный орган (26) посредством по меньшей мере двух планетарных передач (30, 40), причем соответственно первый функциональный элемент одной планетарной передачи (40) соединен без возможности проворота с входным валом (22) или выходным валом (28), а первый функциональный элемент другой планетарной передачи (30) соединен без возможности проворота с исполнительным органом (26), причем для связи планетарных передач (30, 40) предусмотрен соответственно второй функциональный элемент, и
- осуществляют относительное перемещение исполнительного органа (26) относительного входного вала (22) или выходного вала (28) посредством по меньшей мере одного актуатора (50) для воздействия на характеристику рулевой поддержки,
отличающийся тем, что для относительного перемещения исполнительного органа (26) оба третьих функциональных элемента вращают посредством актуатора (50) соответственно в одном направлении и одновременно относительно друг друга.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что третьи функциональные элементы планетарных передач (30, 40) вращают посредством актуатора (50) с вращательным зацеплением.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что оба третьих функциональных элемента планетарных передач (30, 40) вращают посредством актуатора (50) с помощью единственной приводной шестерни, находящейся во вращательном зацеплении с третьими функциональными элементами.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что оба третьих функциональных элемента, имеющих соответственно разные внешние зубчатые венцы, вращают посредством актуатора (50) с помощью двухступенчатой шестерни (54).

13. Способ по одному из пп.9-12, отличающийся тем, что третьи функциональные элементы вращают без ограничения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике, в частности к гидроприводам мобильных машин и гидравлических установок циклического действия с несколькими исполнительными механизмами.

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики и предназначено для использования в гидравлических приводах управления строительно-дорожных, коммунальных машин, а также в приводах управления катеров и самодвижущихся барж.

Агрегат используется для обеспечения поворота колес при пробеге летательных аппаратов как для непосредственного управления, так и для демпфирования колебаний при свободно ориентированном повороте колес, а также для осуществления режима демпфирования при отсутствии давления рабочей жидкости в каналах подвода гидропитания.

Изобретение относится к устройству распределения текучей среды, содержащему модули направления текучей среды и монтажа функциональных элементов, предназначенных для взаимодействия с текучей средой, и корпус с по меньшей мере одной поверхностью для крепления модулей, которая содержит равномерную сеть средств крепления модулей.

Изобретение относится к области разъемов и фитингов и, в частности, к модульной поворотной соединительной системе, а также к способу ее сборки. .

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в гидравлических системах различного назначения. .

Изобретение относится к трубопроводной регулирующей арматуре и предназначено для изменения и регулирования потоков жидких и газообразных сред, проходящих через регулирующее устройство, по расходу, давлению или температуре.

Изобретение относится к объемному гидроприводу, в частности к гидравлической аппаратуре и может быть использовано в гидравлических системах строительно-дорожных, лесных, сельскохозяйственных и других машин.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Гидравлическая система рулевого управления для транспортного средства содержит первый и второй органы рулевого управления.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Изобретение относится к способам дистанционного гидравлического управления исполнительными устройствами поворота воздушных, водных и подводных судов; к дистанционному рулевому управлению самоходной машины.

Изобретение относится к сельскохозяйственным машинам и устройствам для управления ими. .

Изобретение относится к подвеске управляемого жесткого моста. .

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к рулевым приводам с сервомеханизмами. .

Изобретение относится к способам и системам гидроусиления рулевого управления транспортным средством. .

Изобретение относится к устройствам для управления транспортными средствами на гусеничном ходу и используется в гидравлических системах рулевого управления транспортных средств. Система содержит маслостанцию с напорной и сливной гидромагистралями, насос-дозатор, кинематически связанный с рулевым колесом, гидравлически соединенный с напорной и сливной гидромагистралями, и гидролиниями через нормально закрытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители - со штоковыми полостями гидроцилиндров управления фрикционными передачами, поршневые полости которых гидролиниями через нормально открытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределйтели соединены с напорной гидромагистралью маслостанции, и тормозные гидроцилиндры с подпружиненным в сторону выключения тормоза поршнем. Тормозные гидроцилиндры соединены с гидроцилиндрами управления фрикционными передачами дополнительными гидролиниями через дополнительные нормально закрытые трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители посредством дополнительных отверстий, выполненных в гидроцилиндрах управления фрикционными передачами таким образом, что они соединяют дополнительные гидролинии с поршневыми полостями при выдвинутых штоках и со штоковыми полостями - при втянутых штоках. Обеспечивается возможность раздельного управления правой и левой стороной транспортного средства на гусеничном ходу для поворотов как с малым, так и с большим радиусами поворота. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх