рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем

Формула изобретения

1. Рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем, содержащий корпус, в котором установлены поршень, одна часть которого снабжена осевым отверстием и разделяет полость корпуса на две рабочие камеры, связанные через распределитель с источником давления жидкости, а на другой части размещена зубчатая рейка, начальная плоскость которой расположена на одном уровне с осью поршня, входящая в зацепление с зубчатым сектором вала сошки, винт, установленный соосно поршню и кинематически связанный с ним шариковинтовой передачей, отличающийся тем, что профиль поперечного сечения части поршня, на которой размещена зубчатая рейка, выполнен в виде кольцевого сегмента, в ней установлена неподвижно относительно поршня гайка, винтовая канавка которой взаимодействует с шариками шариковинтовой передачи, а в зубчатом секторе вала сошки выполнен паз для размещения гайки.

2. Рулевой механизм по п. 1, отличающийся тем, что гайка снабжена по меньшей мере двумя каналами возврата шариков, выполненных в профильных вкладышах, установленных в прорезях гайки, при этом наружные поверхности профильных вкладышей контактируют с внутренней поверхностью кольцевого сегмента.

3. Рулевой механизм по п. 1, отличающийся тем, что осевое отверстие поршня выполнено ступенчатым, при этом отверстие большего диаметра расположено со стороны зубчатой рейки.

4. Рулевой механизм по п. 1, отличающийся тем, что гайка снабжена выполненным в виде втулки концевым участком, который размещен в отверстии поршня большего диаметра, причем наружный диаметр концевого участка превышает наружный диаметр гайки.

5. Рулевой механизм по п. 4, отличающийся тем, что концевой участок гайки закреплен в отверстии поршня посредством клиновых шпонок, установленных в пазах поршня и концевого участка.

6. Рулевой механизм по п. 5, отличающийся тем, что клиновые шпонки зафиксированы резьбовыми пробками.

7. Рулевой механизм по п. 1, отличающийся тем, что поршень выполнен с наклонным переходным участком между частью поршня, разделяющей полость корпуса на две рабочие камеры, и плоской поверхностью, на которой расположены вершины зубьев рейки.

8. Рулевой механизм по п. 7, отличающийся тем, что угол наклона переходного участка к вертикальной оси не превышает половины полного угла поворота вала сошки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности, к рулевым механизмам со встроенным гидравлическим усилителем.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем, содержащий корпус, в котором установлены поршень, одна часть которого делит полость корпуса на две рабочие камеры, связанные через распределитель с источником давления жидкости, и имеет осевое отверстие, а на другой части размещена зубчатая рейка, входящая в зацепление с зубчатым сектором вала сошки, винт, установленный соосно с поршнем и связанный с ним шариковинтовой передачей. Особенностью конструкции является то, что оси поршня и винта расположены на одном уровне с начальной плоскостью зубчатой рейки, при этом в зубьях рейки и сектора вала сошки выполнены пазы для размещения винта (см. заявку 99102113/28, по которой принято решение о выдаче патента Российской Федерации).

Недостатком известного рулевого механизма является расположение шариковинтовой передачи и зубчатой рейки на разных участках поршня. Это приводит к ухудшению компактности рулевого механизма, в особенности в направлении оси поршня.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования рулевого механизма транспортного средства со встроенным усилителем, в котором шариковинтовая передача и зубчатая рейка размещены в осевом направлении на одном участке поршня, что приводит к повышению компактности, вследствие чего уменьшаются габариты рулевого механизма.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в рулевом механизме транспортного средства со встроенным усилителем, содержащем корпус, в котором установлены поршень, одна часть которого снабжена осевым отверстием и разделяет полость корпуса на две рабочие камеры, связанные через распределитель с источником давления жидкости, а на другой части размещена зубчатая рейка, начальная плоскость которой расположена на одном уровне с осью поршня, входящая в зацепление с зубчатым сектором вала сошки, винт, установленный соосно с поршнем и кинематически связанный с ним шариковинтовой передачей, согласно изобретению профиль поперечного сечения части поршня, на которой размещена зубчатая рейка, выполнен в виде кольцевого сегмента, в котором установлена неподвижно относительно поршня гайка, винтовая канавка которой взаимодействует с шариками шариковинтовой передачи, а в зубчатом секторе вала сошки выполнен паз для размещения гайки.

Гайка снабжена по меньшей мере двумя каналами возврата шариков, выполненных в профильных вкладышах, установленных в прорезях гайки, при этом наружные поверхности профильных вкладышей контактируют с внутренней поверхностью кольцевого сегмента.

Осевое отверстие поршня выполнено ступенчатым, при этом отверстие большего диаметра расположено со стороны зубчатой рейки.

Гайка снабжена выполненным в виде втулки концевым участком, который размещен в отверстии поршня большего диаметра, причем наружный диаметр концевого участка превышает наружный диаметр гайки.

Концевой участок гайки закреплен в отверстии поршня посредством клиновых шпонок, установленных в пазах поршня и концевого участка.

Клиновые шпонки зафиксированы резьбовыми пробками.

Поршень выполнен с наклонным переходным участком между частью поршня, разделяющей полость корпуса на две рабочие камеры, и плоской поверхностью, на которой расположены вершины зубьев рейки.

Угол наклона переходного участка к вертикальной оси не превышает половины полного угла поворота вала сошки.

Выполнение профиля поперечного сечения части поршня, на которой размещена зубчатая рейка, в виде кольцевого сегмента, в котором установлена неподвижно относительно поршня гайка, винтовая канавка которой взаимодействует с шариками шариковинтовой передачи, позволяет разместить шариковинтовую передачу и зубчатую рейку в продольном направлении на одном участке поршня, что повышает компактность, обеспечивая тем самым сокращение габаритов рулевого механизма.

Выполнение каналов возврата шариков шариковинтовой передачи в профильных вкладышах, установленных в прорезях гайки, наружная поверхность которых контактирует с внутренней поверхностью кольцевого сегмента, позволяет значительно снизить трудоемкость изготовления и сборки шариковинтовой передачи, исключить возможность снижения прочности и жесткости зубчатой рейки, так как отпадает необходимость выполнения канала в теле поршня на участке размещения зубчатой рейки и изготовления специального отражателя, снизить потери на трение и значительно облегчить циркуляцию шариков, так как вкладыш соединяет соседние винтовые канавки, что приводит к повышению надежности работы шариковинтовой передачи, уменьшить радиальный размер гайки, повысить надежность работы шариковинтовой передачи за счет исключения радиального перемещения продольных вкладышей.

Выполнение осевого отверстия части поршня ступенчатым и расположение отверстия большего диаметра со стороны зубчатой рейки, в котором установлен и закреплен концевой участок гайки, позволяет закрепить гайку за пределами части поршня, на которой размещена зубчатая рейка, что исключает возможность снижения прочности и жесткости зубчатой рейки.

Превышение наружного диаметра концевого участка над наружным диаметром гайки позволяет производить точную обработку только наружной поверхности концевого участка, расположенного в отверстии поршня, а не всей гайки, что обеспечивает снижение трудоемкости изготовления гайки.

Крепление гайки в поршне посредством клиновых шпонок, зафиксированных резьбовыми пробками, установленных в пазах поршня и гайки, позволяет жестко закрепить гайку относительно поршня.

Выполнение поршня с наклонным переходным участком между частью поршня, разделяющей полость поршня на две рабочие камеры, и плоской поверхностью, на которой расположены вершины зубьев рейки, позволяет разместить на этом участке места крепления гайки к поршню, максимально приблизив их к рабочей зоне гайки, что повышает компактность механизма, так как нет необходимости увеличения продольного размера поршня для размещения мест крепления, а также прочность и жесткость поршня.

Расположение переходного участка к вертикальной оси под углом, не превышающим половины полного угла поворота вала сошки, позволяет исключить возможность контакта поршня с валом сошки при повороте последнего.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен рулевой механизм, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же, при положении поршня в крайнем правом положении; на фиг.4 - поршень рулевого механизма; на фиг.5 - сечение по линии А-А на фиг.3; на фиг.6 - сечение по линии Б-Б на фиг.5.

Рулевой механизм транспортного средства со встроенным усилителем содержит корпус 1, в котором установлен поршень 2, часть 3 которого разделяет полость корпуса 1 на рабочие камеры 4 и 5, которые через распределитель 6 связаны с источником давления жидкости (не показан). На части 7 поршня 2 размещена зубчатая рейка 8, начальная плоскость 9 которой расположена на одном уровне с осью 10 поршня 2. Зубья рейки 8 входят в зацепление с зубчатым сектором 11, который составляет одно целое с валом 12 сошки.

В поршне 2 выполнены осевые отверстия 13 и 14. Профиль поперечного сечения части 7 поршня 2 имеет вид кольцевого сегмента 15, на плоской поверхности 16 которого расположены вершины зубьев рейки 8. Центр частей окружностей, образующих кольцевой сегмент 15, расположен на оси 10 поршня 2. Между частью 3 поршня 2 и плоской поверхностью 16 выполнен наклонный переходный участок 17, угол наклона которого к вертикальной оси не превышает полного угла поворота вала 12 сошки.

В поршне 2, на участке размещения зубчатой рейки 8, установлена гайка 18 с винтовой канавкой 19 и концевым участком 20, выполненным в виде втулки, наружный диаметр которой превышает наружный диаметр гайки 18. Концевой участок 20 размещен без зазора в отверстии 14 и неподвижно закреплен относительно поршня 2 клиновыми шпонками 21, которые зафиксированы резьбовыми пробками 22, расположенными в пазах 23 поршня 2 и пазах 24 гайки 18.

Винт 25 с наружной винтовой канавкой 26 установлен в корпусе 1 соосно с поршнем 2 и проходит через отверстия 13 и 14.

Винтовые канавки 19 гайки 18 совместно с винтовыми канавками 26 винта 25 и размещенными в них шариками 27 образуют шариковинтовую передачу, которая кинематически связывает поршень 2 и винт 25.

В прорезях гайки 18 установлены профильные вкладыши 28, в которых выполнены каналы 29 возврата шариков 27. Наружные поверхности вкладышей 29 контактируют с внутренней поверхностью 30 кольцевого сегмента 15.

При вращении рулевого колеса транспортного средства происходит поворот рулевого вала с винтом 25 и ротора распределителя 6 относительно неподвижных, под усилием сопротивления повороту, колес транспортного средства. Угловое перемещение ротора распределителя 6 определяет направление движения рабочей жидкости подаваемой в камеру 4 или камеру 5 корпуса 1. Вследствие этого происходит перемещение поршня 2 в том или ином направлении и, следовательно, угловое перемещение зубчатого сектора 11, который поворачивая вал 12 сошки, управляет поворотом колес транспортного средства.

Предложенное изобретение позволяет повысить компактность рулевого механизма.