Рулевое управление транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к рулевому управлению транспортных средств. Сущность изобретения. Рулевое управление дополнительно снабжено редуктором, установленным между рулевым колесом и карданной передачей, и мультипликатором, установленным между карданной передачей и рулевым механизмом. Причем карданная передача состоит из двух карданных шарниров неравных угловых скоростей и двух телескопических карданных валов. Карданные валы в свою очередь связаны с устройством изменения углов между ними. Передаточные отношения редуктора и мультипликатора имеют значения, обеспечивающие поворот карданной передачи на углы ±π/2 при повороте управляемых колес от нейтрального положения до упора в обе стороны. Устройство изменения углов между карданными валами представляет собой установленную на корпусе телескопического карданного вала, который соединен посредством телескопической части и редуктора с рулевым колесом, втулку, связанную с кронштейном крепления рулевого колеса посредством винтовой передачи. 3 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к рулевому управлению транспортных средств.

Известно рулевое управление, состоящее из рулевого колеса, связанного посредством карданной передачи о рулевым механизмом, и рулевого привода (см. книгу Чайковского И. П. и др. "Рулевое управление автомобилей", М. Машиностроение, 1987, с. 68).

Недостатком известного рулевого управления является то, что в нем не предусмотрена возможность изменения передаточного отношения по углу поворота рулевого колеса. Так, для поддержания прямолинейного движения на высоких скоростях с меньшими энергетическими затратами водителя необходимо большое значение передаточного отношения, однако при этом труднее совершать крутые повороты из-за увеличения углов поворота рулевого колеса. Высокие показатели поворотливости получают при малом передаточном отношении рулевого управления, но при этом значительно ухудшается управляемость автомобиля при движении по прямой. Эти два крайне противоположных требования могут быть удовлетворены только при переменном передаточном отношении рулевого управления.

Изобретение направлено на уменьшение энергозатрат водителя при движении по прямой на высоких скоростях и повышению поворотливости.

Решение поставленной задачи достигается тем, что рулевое управление дополнительно снабжено редуктором, установленным между рулевым колесом и карданной передачей, и мультипликатором, установленным между карданной передачей и рулевым механизмом. Причем карданная передача состоит из двух карданных шарниров неравных угловых скоростей и двух телескопических карданных валов. Карданные валы в свою очередь связаны с устройством изменения углов между ними. Передаточные отношения редуктора и мультипликатора имеют значения, обеспечивающие поворот карданной передачи на углы ±π/2 при повороте управляемых колес от нейтрального положения до упора в обе стороны. Устройство изменения углов между карданными валами представляет собой установленную на корпусе телескопического карданного вала, который соединен посредством телескопической части и редуктора с рулевым колесом, втулку, связанную с кронштейном крепления рулевого колеса посредством винтовой передачи, Заявляемое рулевое управление с переменным передаточным отношением отличается от прототипа тем, что введены устройства изменения углов между карданными валами, состоящие из винтовой передачи, соединяющей неподвижную часть рулевого управления и жестко связанную с трубчатой частью карданного вала, соединенного через телескопическую часть и редуктор с рулевым колесом, втулку, а редуктор и мультипликатор, установленные до и после карданной передачи соответственно, имеют передаточные отношения, обеспечивающие поворот карданной передачи на углы ±π/2 при повороте управляемых колес от нейтрального положения до упора в обе стороны. Передаточное отношение рулевого управления от угла поворота рулевого колеса может иметь постоянное значение при равных углах наклона между карданными валами и переменное при нарушении этого равенства.

На фиг. 1 показана схема рулевого управления с переменным передаточным отношением, на фиг. 2 схема карданной передачи, на фиг.3 график изменения передаточного числа карданной передачи.

Рулевое управление транспортного средства, состоящее из рулевого колеса 1, связанного посредством карданной передачи 3, 4, 5, 6 с рулевым механизмом 8, и рулевого привода 15, дополнительно снабжено редуктором 2, установленным между рулевым колесом 1 и карданной передачей 3, 4, 5, 6 и мультипликатором 7, установленным между карданной передачей 3, 4, 5, 6 и рулевым механизмом 8, причем карданная передача 3, 4, 5, 6 состоит из двух карданных шарниров неравных угловых скоростей 4, 6 и двух телескопических карданных валов 3, 5, связанных, в свою очередь, с устройством изменения углов между ними 16, а передаточные отношения редуктора 2 и мультипликатора 7 имеют значения, обеспечивающие поворот карданной передачи 3, 4, 5, 6 на углы ±π/2 при повороте управляемых колес от нейтрального положения до упора в обе стороны. Устройство 16 изменения углов между карданными валами 3, 4, 5, 6 представляет собой установленную на корпусе телескопического карданного вала 3, соединенного через телескопическую часть и редуктор 2 c рулевым колесом 1, втулку 9, связанную c неподвижным элементом крепления рулевого колеса 10, 12 посредством винтовой передачи 11.

Заявляемое рулевое управление c переменным передаточным отношением работает следующим образом. При повороте рулевого колеса 1 на угол δ редуктор 2 уменьшает d в U_р (передаточное отношение редуктора) раз и карданный вал 3 повернется на угол a = δ/U_p. При равенстве углов между карданными валами 3 и 5 (γ₁) и 5 и 13 (γ₂) углы поворота вала 3 (α) и 13 (ϕ) будут равны (α = ϕ). Мультипликатор 7 увеличит угол поворота вала 13 в U_м (передаточное отношение мультипликатора) раз и вал 14 повернется на угол ϕ+U_m и будет равен δ.

Так как передаточные отношения рулевого механизма и рулевого привода постоянны от угла поворота рулевого колеса, то в целом передаточное отношение рулевого управления будет постоянным.

Нарушение равенства углов g₁ и γ₂ между валами 3, 5 и 5, 13 перемещением трубчатой части телескопического карданного вала 3 с помощью устройства изменения углов наклона между карданными валами 16 вызовет нарушение равенства углов поворота валов 3 и 13 (α и ϕ), которое описывается соотношением (см. кн. Букорина Н. А. и др. "Автомобили", Л. Машиностроение, Ленинградское отделение, 1973, с. 215). Передаточное отношение карданной передачи от угла поворота вала 3 U_кп= f(α) будет иметь вид, представленный на фиг. 3. При повороте рулевого колеса 1 от нейтрального положения до упора в обе стороны редуктор 2 уменьшает угол поворота вала 3 (α) до значений ±π/2. Так как соотношение при перемещении трубчатой части карданного вала 3, то в зависимости от разности этих углов вал 13 повернется по одной из указанных закономерностей фиг. 3. Мультипликатор 7 увеличит угол поворота вала 13 в U_м раз, сохраняя форму неравномерности. Таким образом, введением переменного передаточного отношения рулевой колонки при постоянных значениях передаточного отношения рулевого механизма и рулевого привода получаем переменное передаточное отношение рулевого управления от угла поворота рулевого колеса.

В результате применения описанного выше рулевого управления с переменным передаточным отношением удовлетворены два противоположных требования: уменьшение энергетических затрат водителя при движении по прямой при большом значении передаточного отношения рулевого управления и высокая поворотливость из-за его уменьшения при повороте рулевого колеса.

Формула изобретения

Рулевое управление транспортного средства, имеющее переменное передаточное отношение и состоящее из рулевого колеса, связанного посредством карданной передачи с рулевым механизмом, и рулевого привода, отличающееся тем, что оно снабжено редуктором, установленным между рулевым колесом и карданной передачей, и мультипликатором, установленным между карданной передачей и рулевым механизмом, карданная передача представляет собой два карданных шарнира неравных угловых скоростей и два телескопических карданных вала, связанных с устройством изменения углов между ними, выполненным в виде установленной на корпусе телескопического карданного вала, соединенного через телескопическую часть и редуктор с рулевым колесом, втулки, связанной с неподвижным элементом крепления рулевого колеса посредством винтовой передачи, а передаточные отношения редуктора и мультипликатора выбраны с возможностью обеспечения поворота карданной передачи на углы ± π/2 при повороте управляемых колес от нейтрального положения до упора в обе стороны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2