РИС. 1 представляет собой схематический вид примерной системы рулевого управления с реечной передачей.

РИС. 2 — вид в перспективе рулевого механизма с фиг. 1.

РИС. 3 представляет собой детальный вид в перспективе примерного червячного механизма вспомогательного рулевого управления с зубчатой ​​рейкой и рулевой шестерней.

РИС. 4 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий зацепление примерной рулевой шестерни и примерной рейки с червячной передачей.

РИС. 5 представляет собой вид в продольном разрезе примера реечной системы рулевого управления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Хотя здесь были описаны некоторые примеры способов и устройств, объем охвата этого патента не ограничивается ими. Напротив, этот патент распространяется на все способы, устройства и производственные изделия, справедливо подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения, либо буквально, либо согласно доктрине эквивалентов. Более того, специалистам в данной области техники будет понятно, что указание «элемента» или «элемента» в прилагаемой формуле изобретения не ограничивает эти пункты формулы изделиями, устройствами, системами, способами и т.п., содержащими только один из этих элементов, даже в тех случаях, когда другим элементам в той же или разных пунктах формулы предшествует «по крайней мере один» или аналогичный язык. Точно так же следует понимать, что этапы любого пункта формулы изобретения не обязательно должны выполняться в том порядке, в котором они перечислены, если только это не требуется по контексту пункта формулы изобретения. Кроме того, все ссылки на специалиста в данной области следует понимать как относящуюся к специалисту, имеющему обычные навыки в данной области.

Соответственно, система рулевого управления с реечной передачей для автотранспортного средства содержит вал-шестерню, который соединен с валом рулевого управления, и имеет шестерню рулевого управления, которая находится в зацеплении с рейкой, установленной в корпусе таким образом, что она может смещаться вдоль продольной оси для поворота управляемых колес и иметь электродвигатель, приводящий в движение вал-шестерню через понижающий механизм, рулевой вал, вал-шестерню с рулевой шестерней и понижающий механизм, образующие габаритная конструкция, выполненная в корпусе рулевого механизма, при этом понижающий редукторный механизм расположен на том конце вала-шестерни, который удален от рулевого вала. Расположение механизма понижающей передачи на той стороне вала-шестерни, которая удалена от рулевого вала, является особенно выгодным, так как в результате требуется небольшое пространство для установки. Понижающий зубчатый механизм предпочтительно расположен на валу шестерни ниже рулевой шестерни и, следовательно, на противоположной стороне по отношению к входному валу. При этом предпочтительно, чтобы электродвигатель также располагался на нижней стороне рулевого механизма. Здесь под нижней стороной следует понимать сторону рулевого механизма в направлении проезжей части. Таким образом, понижающий редуктор и электродвигатель располагаются под рейкой и сбоку от проезжей части, что особенно экономит место.

Кроме того, желательно, чтобы на своем конце, близком к рулевому валу, рулевая шестерня была соединена с торсионом, который соединяет вал-шестерню с первичным валом, причем торсион является частью датчика крутящего момента, который определяет рулевой крутящий момент, приложенный к рулевому колесу и необходимый для приведения в действие электродвигателя, причем понижающий редуктор и электродвигатель расположены на противоположной стороне рейки по отношению к датчику крутящего момента. Рулевой механизм может иметь еще более компактную конфигурацию за счет пространственного разделения датчика крутящего момента и привода.

В одном предпочтительном варианте осуществления механизм понижающей передачи представляет собой червячный механизм, причем червячная передача червячного механизма концентрически окружает вал-шестерню и неподвижно соединена с последним, чтобы вращаться вместе с ним.

Шестерня предпочтительно установлена ​​с возможностью вращения в подшипнике в корпусе рулевого механизма между рулевой шестерней и концом, удаленным от рулевого вала.

Кроме того, может быть предусмотрено, что вал-шестерня установлен с возможностью вращения в подшипнике в корпусе рулевого механизма между рулевой шестерней и червячной передачей.

Электродвигатель предпочтительно представляет собой электрический серводвигатель, который приводит в движение червячный вал механизма червячной передачи.

Для упрощения сборки рулевого механизма может быть предусмотрено, что вал-шестерня имеет коническую часть между рулевой шестерней и подшипником, диаметр которой меньше, чем у рулевой шестерни и посадочного места подшипника несущий. Таким образом, рейка может быть вставлена ​​в корпус мимо шестерни в области сужающейся части. В этом случае коническая часть предпочтительно прилегает к рулевой шестерне непосредственно на валу шестерни.

РИС. 1 схематично показана система рулевого управления с реечной передачей 1 автомобиля. Рулевой вал 2 служит для передачи рулевых движений, совершаемых на рулевом колесе 3 водителем автомобиля, на реечный рулевой механизм 4 . Реечный рулевой механизм 4 преобразует вращательное движение рулевого вала 2 в движение рейки 5 , в результате чего колесо 7 транспортного средства, колесо 7 которого шарнирно закреплено на рулевой тяге 6 , осуществляет движение блокировки рулевого управления. Вращательное движение рулевого вала 2 преобразуется в поступательное движение рейки 5 посредством рулевой шестерни 8 , которая входит в зацепление с рейкой 5 в области зубьев 9 . Рейка 5 установлена ​​с возможностью осевого перемещения в корпусе рулевого механизма 10 . Понижающий редукторный механизм 11 и электрический серводвигатель 12 расположены на той стороне рейки 5 , которая удалена от рулевого вала. Серводвигатель 12 воздействует через понижающий редуктор 11 на рулевую шестерню 8 для усиления рулевого управления.

РИС. 2 показан второй вид положения понижающего зубчатого механизма 11 и серводвигателя 12 под рейкой 5 .

РИС. 3 и 4 показаны два разных вида зацепления рулевой шестерни 8 с областью зубьев 9 зубчатой ​​рейки 5 . Шестерня рулевого управления 8 установлена ​​на валу шестерни 13 , конец которого 130 находится рядом с валом рулевого управления, а конец 1300 удален от вала рулевого управления. Как показано на фиг. 5, конец 130 ′, который ближе к рулевому валу, соединен с торсионом 115 , который соединяет вал-шестерню 13 с первичным валом 113 , который, в свою очередь, жестко соединен с рулевым колесом 3 , чтобы вращаться вместе с ним через рулевой вал 2 . Торсион 115 обеспечивает относительное вращение между входным валом 113 и валом-шестерней 13 в зависимости от крутящего момента на рулевом колесе. Торсион 115 является частью датчика крутящего момента 114 определяет крутящий момент, приложенный к рулевому колесу 3 и необходимый для приведения в действие электродвигателя 12 . Вал шестерни 13 установлен с возможностью вращения в подшипнике 14 в корпусе рулевого механизма 10 между рулевой шестерней 8 и концом 1300 , удаленным от рулевого вала. На этом конце предусмотрена червячная передача 15 понижающего механизма 11 1300 вала-шестерни 13 , который удален от рулевого вала, причем червячная передача 15 окружает вал-шестерню 13 концентрически и неподвижно соединена с последним, чтобы вращаться вместе с ним. Электрический серводвигатель (здесь не показан) приводит в движение червячный вал 16 , который входит в зацепление с червячной передачей 15 , расположенной на валу-шестерне 13 . Поскольку червячный механизм 11 расположен на этом конце 1300 вала-шестерни 13 , который удален от вала рулевого управления и поэтому расположен ниже шестерни 8 , серводвигатель 12 также может быть прикреплен к нижней стороне рулевого механизма и, точнее, ближе к проезжей части 70 , по сравнению со стойкой 5 , что особенно экономит место.

Вал шестерни 13 имеет коническую часть 17 между рулевой шестерней 8 и подшипником 14 или между рулевой шестерней 8 и червячной передачей 16 , диаметр конической части которой 17 меньше диаметра рулевой шестерни 8 , и гнездом подшипника 140 подшипника 14 . Коническая часть 17 предпочтительно непосредственно примыкает к рулевой шестерне 8 . При сборке первичный вал 2 продавливается торсионом 115 и рулевую шестерню 8 в отверстие в корпусе корпуса рулевого механизма 10 , причем отверстие в корпусе предусмотрено для этой цели, а именно до такой степени, чтобы область конусной части 17 вал-шестерня 13 находится на уровне вставляемой рейки 5 . На втором этапе рейка 5 вставляется в отверстие корпуса, которое предусмотрено для этой цели. Стеллаж 5 можно протолкнуть за коническую часть 17 вала-шестерни 13 до конечного положения. Затем вал-шестерня 13 вдавливается вниз в корпус рулевого механизма 10 в направлении дорожного полотна 70 до конечного положения, в результате чего зубчатый участок 9 рейки 5 входит в зацепление с системой зубьев 8 рулевой шестерни. Таким образом, механизм реечной передачи может быть установлен в корпусе рулевого механизма особенно простым способом.

Корпус рулевого механизма предпочтительно выполнен за одно целое с корпусом ведущего механизма, в который входит механизм понижающей передачи 12 , и изготовлен из алюминия, магния или пластика. Преимущество цельной конструкции состоит в том, что отсутствует точка уплотнения картера ведущей шестерни к картеру рулевого механизма. Кроме того, цельный корпус может быть изготовлен очень экономично и обеспечивает значительную экономию веса.

Червячный и секторный рулевой механизм

Автомобиль фрагментарен без системы рулевого управления, так как она придает автомобилю курсовую устойчивость. Рулевое управление позволяет водителю легко маневрировать автомобилем в соответствии с траекторией движения. Это не означает, что автомобильная промышленность при разработке включала в себя рулевой механизм. Итак, как был изобретен руль, который мы видим на сегодняшнем автомобиле? Автомобильные фанаты в те дни придумали управлять транспортным средством с лодок, которые использовали кантователи, которые помогали им поворачивать влево или вправо 9.0005

Идея была реализована и на автомобилях, но долго не просуществовала, так как требовала больше усилий, а управляемость была почти плохой. Окончательное открытие рулевого колеса было замечено в модели Panhard, которая была испытана в гонке Париж-Руан. Затем это нововведение было замечено во всех последующих моделях автомобилей, и поэтому круглый руль стал важным и обязательным элементом автомобиля.

Однако система рулевого управления не так проста, как кажется: вы просто поворачиваете рулевое колесо, которое поворачивает опорные колеса. Он состоит из сложных механизмов, соединений, соединений и шестерен, которые фактически заставляют колеса вращаться.

Давайте посмотрим, как на самом деле работает система рулевого управления. Мы знаем, что основная функция системы рулевого управления — поворачивать колеса в нужном направлении. Однако интересно отметить, что при повороте автомобиля передние колеса не смотрят в одном направлении. Давайте посмотрим, как…

Для правильной системы рулевого управления каждое из колес должно следовать разным радиусам поворота, и когда из центра каждого колеса проведен перпендикуляр; все перпендикуляры сойдутся в одной точке, которая известна как мгновенный центр.

Но тогда вопрос остается без ответа, как на самом деле вращаются эти колеса?

Присмотревшись к рисунку, мы можем увидеть сложный механизм рулевой системы, который заставляет колеса автомобиля вращаться. Система работает на четырехзвенном цепном механизме, где четыре звена гибко связаны друг с другом, и придание движения одному из звеньев заставит другие звенья двигаться соответственно.

Рулевое колесо напрямую связано с рулевым механизмом, основная функция которого заключается в преобразовании вращательного движения рулевого колеса в колебательное движение сошки. Это движение передается на рулевую тягу через трос, который перемещает рулевую тягу влево или вправо, в зависимости от усилия рулевого колеса. Наконечники рулевой тяги соединены с шарнирами, которые фактически вращают колеса.

Механизм рулевого управления остается одинаковым во всех системах рулевого управления, но различие можно увидеть в типе зубчатой ​​передачи, используемой в редукторе рулевого управления. Тип механизма рулевого механизма, используемого в автомобильном усилителе руля, указан ниже:

• Реечный рулевой механизм
• Червячно-секторный рулевой механизм
• Червячный и роликовый рулевой механизм
• Кулачково-рычажный рулевой механизм
• Червяк и гайка рулевого механизма

Наиболее распространенные типы включают зубчатую рейку и рециркуляционный шар (червяк и гайка).

Система состоит из шестерни, прикрепленной к рулевому валу, который входит в зацепление с плоской рейкой на тяговом канате. Шестерня передает движение рейке влево или вправо, в результате чего рулевые тяги последовательно перемещают опорные катки. Этот механизм обычно применяется повсеместно во всех автомобилях, доступных сегодня, с некоторыми серьезными улучшениями.

Раньше система рулевого управления была надежной, но довольно сложной и тяжелой в использовании. Требовалась более гибкая и плавная система, поэтому некоторые жизненно важные эксперименты в 1919 г.20 родила систему гидроусилителя руля. Вся заслуга принадлежит Фрэнсису У. Дэвису, который был инженером в автомобильной компании. Его стараниями система гидроусилителя руля стала серийно использоваться на всех автомобилях.

В этом типе рулевого механизма червяк соединен с концом рулевого вала, а сектор установлен на секторном валу. Сектор похож на шар, а червяк на шестеренку. Зубья червяка зацепляются с зубьями сектора. Для обеспечения свободного хода червяк установлен на подшипнике. Он также известен как «вал сошки» 9.0005

Червячно-роликовый рулевой механизм аналогичен червячному и секторному типу рулевого механизма. Зубчатый ролик установлен на валу ролика, а червячная передача установлена ​​на рулевом валу. Зуб шестерни червячной передачи входит в зацепление с зубом ролика и передается движение. Ролик установлен на шарикоподшипнике. Этот механизм имеет низкое трение по сравнению с червячно-секторным механизмом и широко используется на американских легковых автомобилях

Кулачок и рычаг аналогичны червячно-секторному механизму. Червяк заменен кулачком, а сектор — рычагом. Кулачок зацепляется подшипником и рычагом, несет две шпильки, закрепленные на подшипнике. Когда водитель поворачивает руль, шпильки на кулачке перемещаются вверх и вниз, так что рычаг и вал сошки вращаются.

Гайка входит в зацепление с червяком и завинчивается вверх и вниз относительно движения червяка. Это также известно как механизм «рециркулирующего шарового типа». Гайка используется с шариком, что снижает трение и потери мощности.

Не увеличивая дальнейшего нетерпения, давайте посмотрим на систему гидроусилителя руля, реализованную на обычной реечной системе рулевого управления.

Рулевое управление с усилителем относится к использованию гидравлической энергии для усиления рулевого управления. В сочетании с любой системой рулевого управления усилитель руля использует насос, который нагнетает жидкость под давлением, чтобы помочь редуктору рулевого управления преодолеть трение и легко включить шестерни и передать движение опорным колесам. Усилитель руля позволяет легко поворачивать руль, а также небольшое усилие на руле дает резкий поворот опорных катков.

Усилитель руля получил новое измерение благодаря использованию электродвигателя и датчиков, которые не используют мощность двигателя, а работают отдельно от аккумулятора. Датчики используются для определения крутящего момента, и движение применяется к рулевому колесу. На основании этого блок управления включает двигатель, чтобы помочь в рулевом управлении. На этом этапе также важно знать термин «передаточное отношение рулевого управления», который помогает определить управляемость конкретной системы рулевого управления. Передаточное отношение определяется как отношение числа градусов, на которое поворачивается рулевое колесо, к числу градусов поворота колеса.

Передаточное отношение для автомобилей варьируется от 12:1 до 20:1. Например. Если мы хотим повернуть колеса на 20 градусов за один полный оборот руля, соотношение будет 360:20 или 18:1.

Более высокое передаточное отношение рулевого управления требует большего количества оборотов рулевого колеса, но требуемое усилие будет меньше

Сегодня доступно множество инноваций в системе рулевого управления, которые обеспечивают наилучшую курсовую устойчивость автомобилей с экстремальным уровнем комфорта.