Усилитель рулевого управления с электрическим приводом

Авторы патента:

Маньковский Василий Владимирович (RU)

B62D5/04 - электрические, например использующие электрический сервомотор, связанный с передаточным механизмом или являющийся его составной частью

Владельцы патента RU 2750947:

Общество с ограниченной ответственностью «Завод механических трансмиссий» (RU)

Изобретение относится к машиностроению, представляет конструкцию усилителя рулевого управления с электрическим приводом и может применяться в конструкции грузовых транспортных средств и автобусов как с управляемыми осями с независимой подвеской колес, так и на осях с неразрезной балкой. Усилитель рулевого механизма с электрическим приводом содержит планетарный редуктор и электродвигатель с системой управления, которые выполнены в виде блоков. Редуктор состоит из двух планетарных передач, в которых ведущие солнечные шестерни 20, 21 выполнены полыми и расположены соосно валу 5 ведущей солнечной шестерни рулевого механизма. Ведущая солнечная шестерня 20 первой планетарной передачи установлена на выходном конце полого вала 15 ротора 14 электродвигателя. Ведущая солнечная шестерня 21 второй планетарной передачи установлена на выходном конце водила 24 первой передачи. Выходной конец водила 25 второй планетарной передачи соединен с валом 5 ведущей солнечной шестерни 6 рулевого механизма. Обеспечивается расширение диапазона регулировки передаточных отношений усилителя рулевого механизма, используя при этом различные варианты компоновки. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и представляет конструкцию усилителя рулевого управления с электрическим приводом и может применяться в конструкции грузовых транспортных средств и автобусов как с управляемыми осями с независимой подвеской колес, так и на осях с неразрезной балкой.

Известно устройство для активного управления транспортным средством и рулевой механизм c таким устройством, снабженное рулевым управлением с усилителем, содержащее зубчатую передачу дифференциального типа колеса рулевого управления для передачи на выходной вал как отклонения угла поворота колеса рулевого управления с входного вала, так и отклонения угла поворота рулевого управления. Зубчатая передача колеса рулевого управления содержит двойную планетарную передачу с входным центральным зубчатым колесом, выходным центральным зубчатым колесом и парой планетарных колес в активном зацеплении на общих валах между центральными зубчатыми колесами (патент № WO 2011/084095, МПК B62D 5/30, B62D 3/14, опубл. 14.07.2011).

Известен усилитель рулевого управления для механических транспортных средств, содержащий вал, электрический дисковый роторный двигатель с коаксиально расположенной планетарной передачей соединен с валом для увеличения мощности двигателя (патент №US6440029, МПК B62D5/04, опубл. 08.27.2002 г.).

Известные технические решения не могут применяться как на управляемых осях с независимой подвеской колес, так и на осях с неразрезной балкой.

Технической проблемой является расширение диапазона регулировки передаточных отношений усилителя рулевого механизма, используя при этом различные варианты компоновки в зависимости от требований потребителей.

Технический результатом является использование модульной конструкции усилителя рулевого управления, а также редуктора с двумя планетарными передачами и достигается за счет того, что в усилителе рулевого механизма с электрическим приводом, содержащем планетарный редуктор и электродвигатель с системой управления, планетарный редуктор и электродвигатель с системой управления выполнены в виде блоков, при этом редуктор состоит из двух планетарных передач, в которых ведущие шестерни (солнечные) выполнены полыми и расположены соосно валу ведущей шестерни рулевого механизма, при этом ведущая шестерня первой планетарной передачи установлена на выходном конце полого вала ротора электродвигателя, а ведущая шестерня второй планетарной передачи установлена на выходном конце водила первой передачи, кроме того выходной конец водила второй планетарной передачи соединен с валом ведущей шестерни рулевого механизма.

Водило второй планетарной передачи, может быть соединено с валом ведущей шестерни рулевого механизма посредством управляемой муфты. Вал ведущей шестерни рулевого механизма может быть расположен к валу сошки под углом 90 градусов или параллельно ему.

Новым, в данном техническом решении, является то, что для получения большого передаточного отношения планетарный редуктор и электродвигатель с системой управления выполнены в виде блоков, редуктор выполнен с двумя планетарными рядами, в которых ведущие шестерни (солнечные) выполнены полыми и расположены соосно валу ведущей шестерни рулевого механизма, при этом ведущая шестерня первой планетарной передачи установлена на выходном конце полого вала ротора электродвигателя, а ведущая шестерня второй планетарной передачи установлена на выходном конце водила первой передачи, кроме того выходной конец водила второй планетарной передачи соединен с валом ведущей шестерни рулевого механизма.

Выполнение модульных механической и электрической частей усилителя в виде отдельных взаимосвязанных модулей позволяет получать различные варианты компоновки, для получения большого передаточного отношения редуктора используются два планетарных ряда с полыми ведущими шестернями, а также полый вал ротора. Модульность конструкции позволяет создавать рулевые механизмы с усилителем рулевого управления различной комплектации - как с передачей момента под углом 90 гр. так и параллельными валами. Кроме того возможно отсоединение рулевого механизма от усилителя рулевого управления.

Техническое решение поясняется чертежами:

Фиг.1 - усилитель рулевого механизма с электрическим приводом с параллельными осями;

Фиг.2 - усилитель рулевого механизма с электрическим приводом с

перекрещивающимися осями;

Фиг.3 - усилитель рулевого механизма с электрическим приводом с отключаемым редуктором.

Предлагаемая конструкция усилитель рулевого механизма с электрическим приводом представляет собой устройство, состоящее из трех блоков - рулевого механизма (РМ), планетарного редуктора и электродвигателя с системой управления.

Блок рулевого механизма расположен в корпусе 1 с проставками 2 и состоит из сошки 3, соединенной с валом 4 и конической передачи малой «конусности», состоящей из вала 5 ведущей шестерни и ведущей шестерни 6, выполненных заодно, и зубчатого сектора 7, установленного на валу 4 сошки. Вал 5 ведущей солнечной шестерни 6 может быть расположен под углом 90 градусов к валу 4 сошки или параллельно ему. Зубчатый сектор 7 может иметь как внешнее - передача усилия под углом 90 гр., так и внутреннее зацепление - передача усилия параллельными осями. Вал 4 сошки установлен на подшипники 8, расположенные в корпусе 1, а вал 5 ведущей шестерни 6 установлен на подшипники 9 расположенные в стакане 10, закрепленном на проставках 2. Корпус 1 закрыт крышкой. Стакан 10 и крышка закреплены при помощи деталей крепления.

Блок электродвигателя представляет собой электродвигатель 11 с корпусом 12 со статором 13 и ротором 14 с полым валом 15 для прохода вала 5 ведущей шестерни 6. Вал 15 установлен на подшипниках 16 на вал 5 ведущей шестерни 6 РМ. Другой опорой вала 15 является подшипник 17, установленный в крышку 18 корпуса 12 электродвигателя. Система управления электродвигателем 11 состоит из датчиков, преобразователя сигналов и электронного блока управления электродвигателем 19 в соответствии с действиями водителя.

Блок двухступенчатого редуктора состоит из двух соосных планетарных передач (рядов), которые могут быть как одинаковыми - унифицированными, так и отличаться, в зависимости от требований ТУ заказчика. Ведущие солнечные шестерни 20 и 21 планетарных передач выполнены полыми, для обеспечения прохода вала 5 ведущей шестерни 6 РМ. Ведущая солнечная шестерня 20 первой планетарной передачи установлена, или нарезана прямо на валу 15, на выходном конце полого вала 15 ротора 14. Солнечная шестерня 20 является ведущим звеном первой планетарной передачи.

Коронная шестерня 22 может быть как общей для обоих планетарных передач (рядов), так и раздельной и крепиться к корпусу 23 редуктора. В приведенной заявке конструкции редуктора коронная шестерня 22 выполняет роль корпуса 23, что упрощает и удешевляет конструкцию ЭРУ.

На водило 24 первой планетарной передачи установлена или выполнена заодно с водилом 24 ведущая солнечная шестерня 21 второй планетарной передачи. Выходное звено - водило 25 второй планетарной передачи соединено с ведущим валом 5 ведущей шестерни 6 шлицевым или иным соединением и является ведущим для вала 5.

Таким образом, выходное звено, водило 24, одной планетарной передачи является входным, ведущим, для второй планетарной передачи, а выходное звено, водило 25, второй планетарной передачи соединено с валом 5 ведущей шестерни 6.

В некоторых случаях, например, при буксировке транспортного средства, происходит передача крутящего момента от колес к рулевому механизму и редуктору усилителя рулевого правления. В этом случае редуктор будет работать как мультипликатор, повышать обороты вала 5 ведущей шестерни РМ и, следовательно, обороты шестерен планетарных передач и ротора электродвигателя. Для избегания этого явления необходимо отсоединять вал 5 ведущей шестерни от редуктора. В этом случае планетарный редуктор и электродвигатель меняются местами. Такое решение позволяет установить на вал 5, ведущей шестерни 6, муфту 26, посредством которой вал 5 соединяется с выходным концом водила 25 второй планетарной передачи. При необходимости, например при буксировке, муфта 26 переводится в положение «выключено» и разъединяет усилитель с рулевым механизмом.

Работает усилитель рулевого управления следующим образом: при повороте рулевого колеса, от датчиков, установленных на валу 5 рулевого механизма поступает сигнал на блок электронного управления 19, который включает электродвигатель усилителя рулевого управления. Крутящий момент от электродвигателя 11 через солнечную шестерню 20, передается на сателлиты и водило 24 первой планетарной передачи. Далее крутящий момент передается на сателлиты и водило 25 второй планетарной передачи. Вращение шестерни 6 вала 5 вправо или влево, перемещает сектор 7, жестко соединенным с валом сошки 4 в ту или другую сторону, что, в свою очередь перемещает свободный конец сошки 3 вперед-назад.

Предлагаемая конструкция усилителя рулевого механизма с электрическим приводом позволяет регулировать передаточное отношение в широком диапазоне, создавать узлы для широкого ряда нагрузок на управляемые оси транспортных средств, может применяться как на управляемых осях с независимой подвеской колес, так и на осях с неразрезной балкой.

Усилитель рулевого механизма с электрическим приводом промышленно применим, и может быть изготовлен на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.

1. Усилитель рулевого механизма с электрическим приводом, содержащий планетарный редуктор и электродвигатель с системой управления, отличающийся тем, что планетарный редуктор и электродвигатель с системой управления выполнены в виде блоков, при этом редуктор состоит из двух планетарных передач, в которых ведущие солнечные шестерни выполнены полыми и расположены соосно валу ведущей шестерни рулевого механизма, а ведущая солнечная шестерня первой планетарной передачи установлена на выходном конце полого вала ротора электродвигателя, ведущая солнечная шестерня второй планетарной передачи установлена на выходном конце водила первой передачи, кроме того выходной конец водила второй планетарной передачи соединен с валом ведущей шестерни рулевого механизма.

2. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что водило второй планетарной передачи соединено с валом ведущей шестерни рулевого механизма посредством управляемой муфты.

3. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что вал ведущей шестерни рулевого механизма расположен под углом 90° к валу сошки.

4. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что вал ведущей шестерни рулевого механизма расположен параллельно валу сошки.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к резервированным следящим электрическим приводам, которые могут использоваться в качестве исполнительных устройств (рулевых приводов) в системах управления полетом воздушным судном и, в частности, в системе управления автоматом(и) перекоса беспилотного вертолета.

Поворотный редуктор очистного комбайна // 2749894

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в редукторах, когда одной из ступеней является планетарная передача, например, в поворотных редукторах очистных комбайнов по добыче горной массы для обеспечения защиты от проворота. Поворотный редуктор очистного комбайна включает цилиндрический редуктор, корпус которого снабжен фланцем, который сопряжен своей опорной плоскостью с опорной плоскостью корпуса с внутренним зубчатым венцом планетарного редуктора, и по меньшей мере один элемент защиты от проворота, установленный в полость выемки в корпусе с внутренним зубчатым венцом планетарного редуктора и в полость ответной выемки.

Волновая передача с выбором люфта // 2747227

Изобретение относится к области машиностроения. Волновая передача с выбором люфта содержит корпус, механический волнообразователь, состоящий из входного вала и эксцентриковых втулок с установленными на них подшипниками, сепаратора с телами качения и жесткого колеса.

Прецизионная планетарная передача // 2744418

Прецизионная планетарная передача содержит зубчатое колесо, подвижную кольцевую шестерню, фиксированную кольцевую шестерню, одну или более планетарных шестерен. Каждая планетарная шестерня выполнена с возможностью одновременного зацепления с зубчатым колесом, фиксированной кольцевой шестерней и подвижной кольцевой шестерней.

Редуктор с внутренним зацеплением колес // 2743767

Изобретение относится к машиностроению. Редуктор с внутренним зацеплением колес содержит ведущую шестерню с внешними зубьями (1), колесо с внутренними зубьями (2), крышку (3) с кронштейном (4), в котором выполнены отверстия и пазы для расположения в них подшипников и зубчатых колес, дополнительную пару зубчатых колес (5), (6), расположенную в колесе с внутренними зубьями (2), опорные подшипники зубчатых колес (7)-(12), расположенные в отверстиях крышки (3) и кронштейна (4) по разные стороны их зубчатых венцов, стопорные кольца опорных подшипников (13)-(15), ведомый вал (16), корпус (17).

Редуктор планетарный с промежуточным сателлитом // 2742202

Изобретение относится к области машиностроения. Редуктор планетарный с промежуточным сателлитом содержит корпус, внутри которого соосно располагаются два центральных колеса: неподвижное, жестко связанное с корпусом, и подвижное, жестко связанное с тихоходным валом, на внутренних поверхностях которых имеются зубья с неодинаковым их количеством, а также водило, жестко связанное с быстроходным валом.

Безводильная трехсателлитная планетарная передача // 2736963

Изобретение относится к области машиностроения. Безводильная трехсателлитная планетарная передача включает неподвижное центральное колесо с внутренним зацеплением, центральное ведущее колесо, три сателлита, первый и второй из которых связаны между собой первым трехпарным рычагом, третья пара которого образована вторым трехпарным рычагом, соединенным во вторую пару с третьим сателлитом, и выходное звено.

Линейный электропривод // 2735979

Линейный электропривод относится к электромеханическим линейным исполнительным механизмам, представляющим собой совмещённую конструкцию электродвигателя и эксцентриковой передачи винт - гайка. Линейный электропривод содержит электродвигатель и эксцентриковую передачу винт - гайка, в которой входной вал выполнен с эксцентриками, на которых с возможностью вращения посажены винты, взаимодействующие с винтовой резьбой гайки.

Способ хрусталева е.н. изготовления цилиндрического зубчатого зацепления механической передачи и цилиндрическое зубчатое зацепление для его осуществления // 2735434

Зубчатые венцы колеса и шестерни каждой ступени механической передачи изготавливают из материала с одинаковым углом ϕ° внутреннего трения, угол зацепления зубьев шестерни и колеса где r и R (м) - радиусы делительных окружностей шестерни и колеса в полюсе зацепления, причем в зубчатых передачах с одной и двумя линиями зацепления цилиндрических зубьев шестерни и колеса линии зацепления в полюсе зацепления выполняют ломаными на два равных отрезка, соответствующих по длине катету прямоугольного треугольника колеса, составленному с другим катетом и образующему с гипотенузой треугольника, равной радиусу R делительной окружности колеса, угол угол давления в передачах с одним полюсом зацепления и - в передачах с двумя полюсами зацепления принимают равными где угол ϕ° внутреннего трения материала колеса и шестерни определяют как ϕ°=45°-0,5arctgε, ε - диэлектрическая проницаемость материала колеса и шестерни, или ϕ°=45°-0,5arctgμ, μ - магнитная проницаемость материала колеса или шестерни; при длине Lш линий зацепления шестерни, равной длине Lк линий зацепления сопряженного с ней колеса, то есть Lш=Lк (м), в зацеплении при передаче крутящего момента от шестерни к колесу поверхность зуба шестерни без трения и скольжения перекатывают по поверхности зуба колеса; значения коэффициентов концентрации и неравномерности распределения нагрузки по длине линии зацепления на ширине В (м) зубьев шестерни и колеса принимают в расчетах соответственно равными КНβ=1, КFβ=1.

Двухступенчатый циклоидальный редуктор // 2733447

Изобретение относится к зубчатым планетарным передачам вращения. Двухступенчатый циклоидальный редуктор состоит из корпуса 2, закрытой неподвижной крышки 3 и подвижной крышки 4.

Способ содействия управлению автотранспортным средством // 2736302

Изобретение относится к способу содействия управлению автотранспортным средством. Способ содействия управлению автотранспортным средством, занимающим полосу движения, содержащий этапы, на которых считывают по меньшей мере один элемент данных, относящийся к положению автотранспортного средства относительно полосы движения, и проверяют, имеется ли неожиданный сход или начало схода автотранспортного средства с указанной полосы движения.