Рулевой механизм с рейкой, шестерней и с усилителем Советский патент 1987 года по МПК B62D5/22 

кой камере 9 картера 2, упрарляющйн клапан 15, имеюпшй подвижный элемент 16, установленный с возможностью, скольжения в полости 17 картера 2, заполненной несжимаемым деформируемым материалом, тток 18, один торец которого установлен в камере переменного объема 12, а другой торец - с возможностью взаимодействия с подвижным элеИзобретение относится к рулевому механизму с рейкой, шестерней и с усилителем.

Цель изобретения - повьачение надежности путем уменьшения гистерези- са и обеспечения равномерной передачи давления.

Па Аиг.1 изображен рулевой механизм с рейкой и шестерней не усилителем, поперечное сечение; на фиг.2 конструкция поршня и штока рулевого механизма, первый вариант; на фиг.З - то же, второй вариант; на фиг.4 - то же, третий вариант; на фиг.З - то же.

четвертый вариант.

Рулев ой механизм 1 с рейкой, шестерней и с усилителем содержит картер 2 рулевого механизма, снабженный каналом 3 для зубчатой рейки 4 рулевого механизма. Шестерня 5 со спи- ральными зубьями, входящая в зацепление с зубчатой рейкой, является частью вала 6, приводящегося в действие рулевым колесом через известную передачу (не показана). Вал 6 враща- тельно установлен в картере 2 с помощью подшипников 7 и 8, которые, обеспечивают осевое перемещение шестерни 5 относительно картера. Подшипник 8 установлен с возможностью скольжения в цилиндрической полости 9 картера 2 и смещается под действием пружины 10 к кольцевому поршню 11 установленному вокруг вала 6. Поршен 11 и стенка цилиндрической полости 9 образуют кольцевую камеру 12 переменного объема, в которой расположен резиновы кольцевой элемент 13.

Корпус 14 крепится к картеру 2 рулевого механизма и является корпусом управляющего клапана 15 рулевого мементом 16 управляютего клапана. Подшипник 8 установлен с возможностью скольжения в цилиндрической полости 9 посредством поршня 11, взаимодействующего с подшипником 8 одним торцом, другой торец которого расположен в камере переменного объема 12. На поршне 1 1 и штоке 18 установлены уплотни- тельные средства. 8 з.п.ф-лы, 5 ил.

ханизма с усилителем. Клапан 15 содержит подвижный элемент 16, установленный с возможностью скольжения во вспомогательной полости 17, ось которого перпендикулярна оси вала 6. 1 1ток 18 установлен с возможностью скольжения в картере 2 вдоль оси вспомогательной полости 17. Пток 18 установлен между кольцевым резиновым элементом 13 и подвижным элементом 16, при этом последний прижимается к штоку 18 с помощью пружины 19. Пружины 10 и 19 поддерживают кольцевой резино- вьй элемент 13 под давлением и удерживают подвижный элемент 16 в центральном нейтральном положении (фиг.1), когда к шестерне 5 не прикладывается крутящий момент. Когда же к шестерне 5 прикладывается крутящий момент, то она перемешается в осевом направлении благодаря ее спиральным зубьям. Это приводит к тому, что поршень 11 прикладывает различные давления к кольцевому резиновому элементу 13, который обуславливает перемещение подвижного элемента 16 управляющего клапана из его центрального нейтрального положения.

Таким образом, главным отличием между конструкциями, приведенными на фиг. 2-5, конструкцией на фиг. 1 является то, что кольцевой резиновый элемент устранен, а камера 12 заполнена по существу несжимающимся деформируемым материалом: маслом или густой смазкой. Уплотнительные кольца 20 - 22 (фиг. 2-4) предусмотрены для герметизации камеры 12 от остальной части цилиндрической полости 9 и от вспомогательной полости 17. Работа механизма аналогична механизку на фиг.1. Когла крутя1цнй момент, прикладываемый к шестерне 5, рарсн нулю, то давление текучей среды, це ствующее на поршень 11 и шток 18, уравновешивается пружинами 10 и 19 и подвижнь й элемент 16 удерживается в своем пентральном нейтральном поло женин. Ксли через рулевое колесо к шестерне прикладывается крутяпциТ момент, то на шестерню с рейки 4 благодаря наклону ее зубьев действует осевое усилие, в результате чего дав ление в камере 2 изменяется. Это приводит к соответствующему изменению давления жидкости на шток 18, что приводит к перемеп1ению подвижного элемента 16 из своего пентралыю- го нейтрального положения.

На фиг.5 представлена конструкция, которая идентична предстаилен- ной на фиг.2 с добавлением средств для предотвращения перемещения подвижного элемента 16 из его центрального нейтрального положения в случае потери текучей среды, содержащейся в камере 12. Если текучая жидкость в камере 12 (фиг.2) отсутствует, то пружина 10 смещает поршень 11 в его крайнее положение, в котором он контактирует с буртиками 23 и 24, выполненными на стенке цилиндрической полости 9. В этих условиях пружина 19 смещает подвижный элемент 16 и шток 18 к камере 12, тем самым вызывая нежелательное срабатывание рулевого механизма с усилителем. Такое неправильное срабатывание мexaниз a предотвращается в конструкции на фиг.4, в которой буртик 24 расположен так, что, когда поршень 1Г контактирует с ним, его часть большего диаметра частично перекрывает отверстие картера 2, в котором подвижно установлен шток 18. Длина последнего выбирается такой, что когда он находится в состоянии покоя соответствующем нейтральному положению подвижного элемента 16), то его торцовая поверхность, обращенная к камере 12, находится рядом с этой камерой, но не входит в нее.

Таким образом, если давление текучей среды отсутствует, то поргаень 11 достигает своего конечного положения у буртика 24 (пунктирная линия на фиг.5), предотвращая вход штока 18 в камеру 12, тем самым удерживая подвижный элемент 16 в его центральном

229734

положении. lacTb портчня 1 1 большего диаметра снабжена на ее поверхности наружной периферийной камерой 25, находящейся в камере 12, для смеще- 5 ния штока 18 из камеры 12,

когда торцовая поверхность штока 18 с хвостовиком 26 выступает в камеру 12, а подвижный элемент 16 находится в своем нейтральном положении, что О может быть обусловлено, например, ошибками в изготовлении.

На фиг.4 показан вариант конструкции на фиг.З, где функцию нар гжной поверхности поршня 11 выполняет пери- 5 ферийная поверхность 27, расположенная посередине между частями большего и меньшего диаметров поршня. Поверхность 27 взаимодействует с осевым хвостовиком 26, выполненным на 20 торцовой поверхности штока 18 с целью останова последнего на выходе из камеры 12, когда поршень II движется п свое конечное положение у буртика 24. Камера 25 выполняет ту же функ- 5 цию, что и в конструкции на фиг. 2. На фиг.З представлена еще одна конструкция, в которой уплотнительное кольцо 22 заменено на упруго деформирующуюся уплотнительную диафрагму 28, 30 наружная периферия которой зажата между картером 2 и неподвижной плитой 29, расположенной между картером 2 и корпусом 14 клапана. Плита 29 снабжена отверстием 30, в котором 35 подвижно установлен шток 18. Отверстие 30 имеет увеличенных размеров часть, образующую пилиндрическую полость 31 .

В центре диафрагмы 28 имеется 0 криволинейная часть, образчтощая кольцевое ребро, соосное со штоком 18. Это кольцевое ребро образует центральное седло на диафрагме 28 для П1тока 18. Противоположная поверхность 5 диафрагмы 28 контактирует с вспомогательным плунжером 32, который установлен с возможностью скольжения в отверстии 33 картера 2.Плунжер 32 имеет торцовую поверхность, обращен- 0 ную к камере 12, и снабжен осевым проходом 34,через который проходит текучая среда, когда плунжер 32 и диафрагма 28 перемешаются.

Работа механизма на фиг.5 идентична механизму на фиг.З. Когда давление в камере 12 изменяется, то шток 18 и центральная подвижная часть диафрагмы 28 перемещаются Р осевом направлении одновременно и как одно целое, действуя в качестве поршня, движущегося в цилиндрической полости, диаметр, который является средним между диаметрами штока 18 и полости 31. Коническая периферийная часть 35 и наружная поверхность поршня 11 вы- роль предохранительных средств дпя предотвращения нежелательного срабатывания клапана в спу- чае потери давления в камере 12, аналогично тому как в конструкции на Ли г. 3 и Д.

Ось клапана (фиг. 1 - 5) проходит ортогонально в той же плоскости, что и ось шестерни, однако очевидно, что их соответствующие положения могут быть различными, не меняя работы механизма, при условии, что давление в камере 12 воздействует на шток 18.

Формула изобретения

1. Рулевой механизм с рейкой, шестерней и с усилителем, содержащий картер с крьшкой, в цилиндрической камере которого с возможностью осевого перемещения установлен посредством подшипников вал с шестерней, находящейся в зацеплении с рейкой, корпус с управляющим клапаном, имеювщм подвижный элемент, установленный с возможностью перемещения в камере, образованной в корпусе, связанном с картером, и заполненной несжимаемым дефор- мируемым материалом, отличающийся тем, что, с целью повьпие- ния надежности путем уменьшения гистерезиса и обеспечения равномерной передачи давления, он снабжен порш- нем, установленным на валу в цилиндрической камере картера, образующим одним торцом дополнительную камеру, а другим торцом установленным с возможностью осевого перемещения, огра- ниченного упругим элементом с одним из подшипников, штоком, один торец которого установлен в дополнительной камере, а другой торец - с возможностью взаимодействия с подвижным

элементом управляющего клапана, корпус которого установлен перпендикулярно оси вала, и уплотнительными средствами дпя изолирования дополнительной камеры от цилиндрической камеры и от камеры, образованной в корпусе управляющего клапана.

2.Механизм по п.1, отличающийся тем, что несжигаемый упругий материал представляет собой масло.

3.Механизм но п.1, о т л и ч а- ю 14 и и с я тем, что несжигаемый упругий материап представляет собой густую смазку.

. Механизм по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что уплотнительные средства выполнены в виде колец, установленных на поршне и штоке.

5. Механизм по п.1, о т л и ч а- ю и и и с я тем, что в картере выполнен бурт дпя удержания подвижного элемента управляющего клапана в нейтральном положении при отсутствии несжигаемого деформируемого материала в дополнительной камере.

6. Механизм по п.1, отличающийся тем, что на поршне выполнена кулачковая поверхность для сме,1це}шя штока от дополнительной камеры.

7.Механизм по п.1, отличающийся тем, что уплотнителькые средства выполнены в виде диафрагмы, закрепленной между торцами картера

и корпуса управляющего клапана с возможностью взаимодействия с одной стороны с торцом штока, а с другой - с дополнительной камерой.

8.Механизм по п.7, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что он снабжен плунжером, установленным с возможностью осевого перемещения между диафрагмой и дополнительной камерой, при этом в плунжере выполнен по крайней мере один сквозной канал.

9.Механизм по п.8, отличающий с я тем, что на поршне выполнена кулачковая поверхность дпя взаимодействия с плунжером.

ю

Фаг. 2.

Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения гистерезиса и обеспечения равномерной передачи давления. Рулевой механизм содержит картер 2, зубчатую рейку 4, соединенную с зубьями шестерни 5, вал 6, соединенный с шестерней 5, подшипник 8, в котором с возможностью вращения установлен вал 6 в пилиндричес W / сн

2if

Фиг.

б 10

2V (Й/г.У

8

6 Р Z 26

1221

3V 33 29 30 16 I, ;5

Фиг. 5

15

Составитель В. Ионова Редактор Н. Бобкова Техред Л.Сердюкова

Заказ 2881/58

Тираж 566Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Рроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Ппоектная, 4

Корректор Л. Пилипенко