Рулевой механизм транспортного средства (варианты)

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Даньков Александр МихайловичРодионова Светлана ИвановнаИоффе Алла Зейликовна(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Рулевой механизм транспортного средства, включающий установленное на валу рулевое колесо и зубчато-реечный механизм, зубчатое колесо которого установлено и закреплено на валу, а рулевая зубчатая рейка закреплена на поперечной рулевой тяге,отличающийся тем, что геометрический центр зубчатого колеса смещен относительно оси вращения вала с возможностью возрастающего приращения перемещения поперечной рулевой тяги при равномерном повороте рулевого колеса, при этом зубчатое колесо выполнено неполным и симметричным относительно линии, проходящей через геометрический центр зубчатого колеса и ось вала, рулевая зубчатая рейка выполнена из двух идентичных секций, каждая из которых наклонена к горизонту под углом, исключающим 15267 1 2011.12.30 заклинивание зубьев зубчатого колеса и рулевой зубчатой рейки при повороте первого, а в среднем положении рулевого колеса точка перелома делительной прямой рулевой зубчатой рейки совпадает с точкой делительной дуги зубчатого колеса, наименее удаленной от оси вала. 2. Рулевой механизм транспортного средства, включающий установленное на валу рулевое колесо и зубчато-реечный механизм, зубчатое колесо которого соосно установлено и закреплено на валу, а рулевая зубчатая рейка закреплена на поперечной рулевой тяге,отличающийся тем, что вал выполнен составным из двух соосных частей, на одном конце первой части вала расположено рулевое колесо, а на другом установлен первый кривошип, на наиболее удаленном от рулевого колеса конце другой части вала соосно расположено зубчатое колесо зубчато-реечного механизма, а на другом установлен второй кривошип, причем радиус первого кривошипа выполнен больше радиуса второго с возможностью возрастающего приращения угла поворота второй части вала при равномерном изменении угла поворота первой части вала, при этом кривошипы взаимодействуют с радиальным пазом кулисы, центр подвеса которой не совпадает с осью вала. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в механизмах рулевого привода транспортных средств. Известен зубчато-реечный рулевой механизм для поворота управляемых колес, включающий шестерню на рулевом валу и зубчатую поворотном механизме 1. Однако этот механизм не позволяет регулировать передаточное отношение. Известен зубчато-реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий зубчатое колесо, соосно установленное и закрепленное на валу рулевого колеса, и рулевую зубчатую рейку, в котором зубья рейки выполнены с переменным профилем, а именно в околонулевой зоне, когда транспортное средство движется по прямой,зубья имеют треугольную форму, а ближе к краям рейки - трапецеидальную. Это обеспечивает изменение радиуса точки контакта профиля зубьев зубчатого колеса с зубьями рейки и, как следствие, изменение передаточного отношения зубчато-реечного рулевого механизма 2. Однако этот механизм имеет узкий диапазон варьирования передаточного отношения,является сложным при проектировании и изготовлении зубьев рейки. Известен зубчато-реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий зубчатое колесо, соосно установленное и закрепленное на валу рулевого колеса, и рулевую зубчатую рейку, в котором зубья рейки и зубчатого колеса изготовлены с переменными шагом, профилем и кривизной 3. Однако в данном механизме необходимо предусмотреть дополнительные поступательные перемещения зубчатого колеса, причем зацепление зубьев рулевой зубчатой рейки и зубчатого колеса осуществляется с более низким качеством по сравнению с классическим вариантом зубчато-реечного зацепления, кроме того, механизм является сложным при проектировании и изготовлении зубьев рейки и зубчатого колеса. В основу изобретения положена задача создания зубчато-реечного рулевого механизма транспортного средства, обеспечивающего большую легкость и точность рулевого управления транспортного средства, возможность регулирования передаточного отношения зубчато-реечного рулевого механизма в более широком диапазоне, обладающего технологичностью изготовления и простотой проектирования. Сущность изобретения состоит в том, что в известном рулевом механизме транспортного средства, включающем установленное на валу рулевое колесо и зубчато-реечный механизм, зубчатое колесо которого установлено и закреплено на валу, а рулевая зубчатая рейка закреплена на поперечной рулевой тяге, согласно изобретению, геометрический 2 15267 1 2011.12.30 центр зубчатого колеса смещен относительно оси вращения вала с возможностью возрастающего приращения перемещения поперечной рулевой тяги при равномерном повороте рулевого колеса, при этом зубчатое колесо выполнено неполным и симметричным относительно линии, проходящей через геометрический центр зубчатого колеса и ось вала, рулевая зубчатая рейка выполнена из двух идентичных секций, каждая из которых наклонена к горизонту под углом, исключающим заклинивание зубьев зубчатого колеса и рулевой зубчатой рейки при повороте первого, а в среднем положении рулевого колеса точка перелома делительной прямой рулевой зубчатой рейки совпадает с точкой делительной дуги зубчатого колеса, наименее удаленной от оси вала. Кроме того, сущность изобретения состоит также в том, что в известном рулевом механизме транспортного средства, включающем установленное на валу рулевое колесо и зубчато-реечный механизм, зубчатое колесо которого соосно установлено и закреплено на валу рулевого колеса, а рулевая зубчатая рейка закреплена на поперечной рулевой тяге,согласно изобретению, вал выполнен составным из двух соосных частей, на одном конце первой части вала расположено рулевое колесо, а на другом установлен первый кривошип, на наиболее удаленном от рулевого колеса конце другой части вала соосно расположено зубчатое колесо зубчато-реечного механизма, а на другом установлен второй кривошип, причем радиус первого кривошипа больше радиуса второго с возможностью возрастающего приращения угла поворота второй части вала при равномерном изменении угла поворота первой части вала, при этом кривошипы взаимодействуют с радиальным пазом кулисы, центр подвеса которой не совпадает с осью вала. Сущность и преимущества изобретения поясняются описанием примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых на фиг. 1 изображен общий вид зубчато-реечного рулевого механизма транспортного средства с переменным передаточным отношением, на фиг. 2 изображен вид А на фиг. 1 согласно первому пункту формулы изобретения, на фиг. 3 изображен вид А на фиг. 1 согласно второму пункту формулы изобретения, на фиг. 4 изображен вид Б на фиг. 3, на фиг. 5 изображен вид В на фиг. 4. Рулевое колесо 1 закреплено на валу 2. Вал 2 связан с поперечной рулевой тягой 3, на которой расположены шарниры рычагов рулевой трапеции, посредством рулевого зубчато-реечного механизма 4 с переменным передаточным отношением, состоящего из зубчатого колеса 5, закрепленного на валу 2, и закрепленной на поперечной рулевой тяге 3 зубчатой рейки 6, состоящей из двух идентичных секций 7, наклоненных к горизонту. Центр зубчатого колеса 5 смещен относительно оси вращения вала 2, а само зубчатое колесо 5 выполнено неполным и симметричным относительно линии, проходящей через его геометрический центр и ось вала 2, и установлено на валу 2 так, что указанная межцентровая линия расположена вертикально. Во втором варианте исполнения зубчато-реечный механизм 4 состоит из зубчатого колеса 8 с соосным посадочным отверстием и зубчатой рейки 9, закрепленной на поперечной рулевой тяге 3. Вал 2 выполнен составным, на одном конце первой части вала расположено рулевое колесо 1, на втором конце первой части вала - кривошип 10 с радиусом 1, на другой части вала на наиболее удаленном от рулевого колеса конце расположено зубчатое колесо 5, а на другом конце - кривошип 11 с радиусом 2, причем 12. Кривошипы 10 и 11 взаимодействуют с радиальным пазом 12 кулисы 13, центр подвеса 14 которой не совпадает с осью вала 2. Согласно первому варианту исполнения рулевого механизма транспортного средства при повороте рулевого колеса 1 на уголпо часовой стрелке вращение передается валу 2,на котором закреплено неполное зубчатое колесо 5, взаимодействующее с правой секцией 7 зубчатой рейки 6, наклоненной к горизонту под углом , в результате чего происходит перемещение поперечной рулевой тяги 3 влево, причем при равномерном изменении углавеличина перемещения поперечной рулевой тяги 3 будет получать возрастающее приращение. Поперечная рулевая тяга 3 связана с шарнирами рычагов рулевой трапеции, в 3 15267 1 2011.12.30 результате чего происходит поворот колес транспортного средства. При повороте рулевого колеса 1 на уголпротив часовой стрелки происходит перемещение поперечной рулевой тяги 3 вправо. Согласно второму варианту исполнения рулевого механизма транспортного средства при повороте рулевого колеса 1 вращение передается валу 2, на котором закреплен кривошип 10 с радиусом вращения 1. Благодаря взаимодействию кривошипа 10 с пазом 12 кулисе 13 сообщается вращение вокруг центра ее подвеса 14. Так как с пазом 12 кулисы 13 взаимодействует также и кривошип 11, то и ему, а следовательно, и второй части вала 2 сообщается вращение в том же направлении. При этом угол поворота второй части вала 2 будет получать возрастающее приращение при равномерном изменении угла поворота первой части вала 2, что обеспечит аналогичный вышеописанному характер изменения перемещений поперечной рулевой тяги 3. Предлагаемый механизм позволяет добиться оптимального функционирования рулевого привода за счет изменения передаточного отношения зубчато-реечного механизма,обеспечить требуемый диапазон регулирования передаточного отношения путем выбора величины смещения между геометрическим центром неполного зубчатого колеса и осью его вращения или величин радиусов кривошипов и координаты центра подвеса кулисы в зависимости от габаритных характеристик рулевого механизма и желаемого угла поворота рулевого колеса, использовать при изготовлении элементов рулевого зубчато-реечного механизма с переменным передаточным отношением стандартного инструмента и оборудования. Источники информации 1. Богатырев А.В., Есеновский-Лашков Ю.К., Насоновский М.Л., Чернышев В.А. Автомобили / Под ред. А.В. Богатырева. - М. КолосС, 2005. - С. 352-354. 2. АВТОНОВИЧОК. Еще о ГУР и ЭУР. П. С переменным отношением, 5-я строка сверху найдено 2008-05-09 Найдено из Интернет///.3. АВТОНОВИЧОК. Еще о ГУР и ЭУР. П. С переменным отношением, 7-я строка сверху найдено 2008-05-09 Найдено из Интернет///. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5