РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ С ГИДРОУСИЛИТЕЛЕМ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники
Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к рулевым механизмам с гидроусилителями, предназначенным для автомобилей.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известен рулевой механизм с гидроусилителем для транспортного средства (ближайший аналог - DE 1655942, МПК B62D 5/06, пуб. 27.05.71), содержащий: картер, выполненный единой цельной деталью и включающий в себя основной и дополнительный цилиндры, продольные оси которых расположены взаимно перпендикулярно и со смещением относительно друг друга; гидрораспределитель; поршень; сошку; вал сошки; регулировочное устройство. Корпус гидрораспределителя закреплен посредством болтов через заднюю крышку основного цилиндра к задней торцевой части последнего. Поршень расположен в основном цилиндре с образованием рабочих камер и имеет кинематическую связь с винтом, связанным через торсион гидрораспределителя с рулевым валом. Упомянутый поршень также имеет кинематическую связь с расположенным в дополнительном цилиндре валом сошки, на нижнем конце которого закреплена упомянутая сошка. Регулировочное устройство выполнено в передней торцевой стенке основного цилиндра с возможностью взаимодействия с предохранительным клапаном поршня. В боковой стенке гидрораспределителя выполнены два канала, соединенные через каналы в задней крышке с каналами основного цилиндра, расположенными параллельно его продольной оси. Один из упомянутых каналов сообщен с первой рабочей камерой, расположенной между передней торцевой стенкой основного цилиндра и поршнем, а второй канал сообщен со второй рабочей камерой, которая расположена со стороны второго торца поршня.
Вышеописанный рулевой механизм выполняет свою функцию в транспортном средстве, однако в период поворота рулевого колеса в некоторых диапазонах углов его поворота может проявляться замедленная реакция механизма на поворот рулевого колеса из-за недостаточно оптимизированных конструктивно взаимосвязанных параметров механизма, таких как, величина расстояния между продольными осями основного и дополнительного цилиндров, величин диаметра поршня и величина полного хода перемещения поршня.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении надежности управляемости транспортным средством.
Указанный технический результат достигается тем, что рулевой механизм с гидроусилителем для транспортного средства содержит картер, выполненный в виде единой детали со сформированными внутри основным и дополнительным цилиндрами, продольные оси которых в проекции на плоскость расположены практически взаимно перпендикулярно, корпус гидроусилителя, соединенный через заднюю крышку с торцевым участком основного цилиндра, регулировочное устройство, выполненное в передней торцевой стенке основного цилиндра с возможностью взаимодействия с предохранительным клапаном поршня, установленного с возможностью перемещения в основном цилиндре и имеющего кинематическую связь с винтом, связанным через торсион гидроусилителя с рулевым валом, также поршень имеет кинематическую связь с валом сошки, размещенным в дополнительном цилиндре, каналы, выполненные в боковой стенке гидрораспределителя и соединенные через каналы задней крышки с каналами основного цилиндра, согласно полезной модели, поршень выполнен диаметром 58÷62 мм при полном ходе его перемещения от 40 до 44 мм, а продольная ось основного цилиндра и ось вала сошки расположены на расстоянии 53÷55 мм друг от друга.
Гидроусилитель может быть выполнен роторным с корпусом меньших размеров, чем радиальные размеры основного цилиндра.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения не известна, следовательно оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Краткое описание поясняющих фигур
Фиг. 1 - общий вид предлагаемого рулевого механизма с гидроусилителем (продольный разрез);
фиг. 2 - схематично изображен рулевой механизм с гидроусилителем (вид сбоку).
фиг. 3 - схематично изображен рулевой механизм с каналами (вид сбоку).
На фигурах представлены:
1 - рулевой механизм;
2 - гидрораспределитель;
3 - картер:
4 - основной цилиндр;
5 - дополнительный цилиндр;
6 - корпус гидрораспределителя;
7 - задняя крышка;
8 - торцевой участок основного цилиндра
9 - регулировочное устройство;
10 - передняя торцевая стенка основного цилиндра;
11 - крепежные элементы;
12 - поршень;
13 - предохранительный клапан;
14 - торцевой выступ;
15 - винт;
16 - шарики;
17 - зубья поршня;
18 - зубья зубчатого сектора;
19 - вал;
20 - сошка;
21 - торсион;
22 - рулевой вал;
23 - золотник;
24 - втулка управления;
25 - выпускное отверстие;
26 - впускное отверстие;
1
1
1
А, Б, В - каналы гидрораспределителя 2;
2
2
2
А, Б, В - каналы задней крышки 7;
3
3
3
А, Б, В - каналы основного цилиндра 4;
L - продольная ось основного цилиндра;
N - продольная ось дополнительного цилиндра;
W - рабочая камера;
Z - рабочая камера.
Следует понимать, что специалисты в данной области техники смогут предложить другие варианты осуществления полезной модели и что некоторые ее детали можно изменять в различных других аспектах, не выходя за рамки сущности и объема настоящей полезной модели. Соответственно, чертежи и подробное описание рулевого механизма с гидроусилителем для транспортного средства носят иллюстративный, но не ограничительный характер.
Рулевой механизм 1 с гидроусилителем 2 для транспортного средства (см. фиг. 1) содержит: картер 3, выполненный единой цельной деталью и состоящий из основного 4 и дополнительного 5 цилиндров с соответствующими продольными осями «L» и «N», расположенными практически взаимно перпендикулярно и со смещением относительно друг друга; корпус 6 гидроусилителя 2, соединенный через заднюю крышку 7 с торцевым участком 8 основного цилиндра 4; регулировочное устройство 9, установленное в передней торцевой стенке 10 основного цилиндра 2.
Вышеупомянутые корпус 6 гидроусилителя 2, задняя крышка 7 и корпус основного цилиндра 4 соединены крепежными элементами 11, в частности болтами (см. фиг. 2).
Гидроусилитель 2 выполнен роторным, при этом его корпус 6 выполнен меньших размеров, чем радиальные размеры основного цилиндра 4.
В основном цилиндре 4 установлен поршень 12, выполненный с диаметром «D» от 58 до 62 мм, при этом полный ход перемещения поршня 12 составляет от 40 до 44 мм. Рулевым механизмом 1 с гидроусилителем 2 при диаметре В поршня 12 составляющим 58÷62 мм обеспечивается легкость управления транспортным средством, так как усилие, прилагаемое водителем к ободу рулевого колеса при таких параметрах поршня оптимально и в частности не превышает 40 H.
В поршне 12 со стороны его переднего торцевого участка установлен шариковый предохранительный клапан 13, выполненный с возможностью взаимодействия с регулировочным устройством 9, если поршень 12 смещается в рабочую камеру «W», и с торцевым выступом 14 винта 15, если поршень 12 смещается в рабочую камеру «Z». Рабочие камеры W и Z расположены с противоположных сторон поршня 12, при этом в нейтральном положении рулевого колеса ход «b», «q» движения поршня 12 в соответствующей рабочей камере «W», «Z» составляет от 20 до 22 мм. В процессе движения автомобиля в зависимости от поворота вправо или влево рулевого колеса, вышеописанный поршень 12, перемещается в одну из вышеописанных рабочих камер «W», «Z». Вышеописанные размеры поршня 12 и рабочих камер «W», «Z» обеспечивают надежность управляемости автомобилем, выраженную в быстром срабатывании поворота колес автомобиля при повороте рулевого колеса.
Поршень 12 и винт 15 кинематически связаны друг с другом посредством шариков 16. Поршень 12 снабжен зубьями 17, входящими в зацепление зубьями 17 с зубьями 18 зубчатого сектора вала 19 сошки 20, при этом продольная ось «L» основного цилиндра и ось «N» вала 19 сошки 20 расположены друг от друга на расстоянии «S», величина которого составляет от 53 до 55 мм, что позволяет получить передаточное отношение 1:14,5 механизма, являющее оптимальным для получения требуемого усилия на рулевом колесе и обеспечивающее в совокупности с другими его параметрами достаточную быстроту реакции поворота транспортным средством на поворот руля водителем.
Винт 15 связан через торсион 21 гидрораспределителя 2 с рулевым валом 22, выполненным за одно целое с золотником 23, расположенным внутри втулки управления 24 винтом 15.
1
1
1
2
2
2
3
3
3
В боковой стенке корпуса 6 гидрораспределителя 2 выполнены три канала «А», «Б», «В», соединенные через соответствующие каналы «А», «Б», «В» задней крышки 7 с соответствующими каналами «А», «Б», «В», выполненными в боковой стенке основного цилиндра 4.
3
3
3
Канал «Б» сообщен с его рабочей камерой «W» основного цилиндра 4 для поршня 12, а каналы «А», «В» соединены с выпускным 25 и впускным 26 отверстиями соответственно, выполненными в боковой стенке основного цилиндра 4, которые при монтаже рулевого механизма с гидроусилителем на транспортном средстве соединяются с гидробаком и гидронасосом соответственно. Вторая рабочая камера «Z» основного цилиндра 4 для поршня 12 сообщена с гидрораспределителем 2 непосредственно через зазоры подшипников винта 15.
Рулевой механизм с гидроусилителем работает следующим образом. При повороте рулевого колеса из нейтрального положения вправо или влево, усилие передается на рулевой вал 22 гидроусилителя 2, далее через торсион 21 на винт 15, с помощью шариков 16 которого осуществляется перемещение поршня 12, передающий усилие через зубья 17 на зубья 18 вала 19 сошки 20, вследствие чего упомянутая сошка 20 через рулевые тяги поворачивает управляемые колеса автомобиля. Одновременно, гидрораспределитель 2 подает под давлением рабочую жидкость в рабочую камеру «W» или «Z», в следствие чего, поворот вала 19 сошки 20 осуществляется одновременно от усилия прикладываемого к рулевому колесу и от усилия давления рабочей жидкости на поршень 12.
Благодаря тому, что рулевому механизму 1 с гидроусилителем 2 присуще соотношение указанных размеров, а именно размера диаметра «Б» его поршня 12 от 58 до 62 мм, перемещения полного хода его поршня 12 от 40 до 44 мм, расположения продольной оси «L» его основного цилиндра и оси «N» вала 19 сошки 20 друг от друга на расстоянии «S», величина которого составляет от 53 до 55 мм, - параметры конструкции рулевого механизма являются оптимальными для транспортного средства с точки зрения легкости управления им, так как усилие, прилагаемое к ободу рулевого колеса оптимально, в частности не превышает 40 H, и с точки зрения эргономики, так как передаточное отношение 14,5:1 при 2,9…3,0 полных оборотов рулевого колеса позволяет сократить время реагирования транспортного средства (управляемых колес) на поворот рулевого колеса водителем через рулевой механизм, а это повышает надежность управляемости транспортным средством.