CN85102812A - 行星齿轮式转向器 - Google Patents

Abstract

现有汽车、拖拉机等球面蜗杆式、曲柄销式和循环球式转向器存在缺点。本设计优于上述三种转向器，采用“少齿差”渐开线内啮合行星齿轮转动，包括一级传动行星齿轮式转向器和两级传动变比行星齿轮式转向器，其输出轴同时具有自转和公转运动，改变传动齿轮的组合方式。可实现摇臂与转向盘之间的正、反旋转关系；改变摇臂与摇臂轴的相对安装位置，可得两种变传动比变化规律：(1)中间位置传动比大，两侧传动比小；(2)中间位置传动比小，两侧传动比大。

Description

本设计可广泛被用作汽车、拖拉机、工程机械等各种行走机械的转向器。

当前汽车、拖拉机等行走机械采用的转向器有三种：

即：球面蜗杆式、曲柄销式和循环球式。

球面蜗杆式：因效率低，日趋淘汰。

曲柄销式：因工艺性差，应用较少。

循环球式：因效率达75%，应用较广。但其缺点：结构复杂、制造困难、成本高，正效率和逆效率相近。国外SAE提供，循环球转向器的正效率为75%，逆效率为75%（附试验报告）。此外，汽车用的循环球式转向器，多采用插管式回珠装置，其档珠片承受连续冲击，曾发生过断裂，造成卡死、转向失灵的严重事故。一般要求转向器具有效率高、变传动比变化范围能按需优选，操纵轻便，安全可靠，坚固耐用，结构简单，制造容易，体积小，重量轻，成本低等特性，而现有型式的转向器，因受本身结构限制，对其特性的要求本身就互相矛盾，无法兼得。

行星齿轮式转向器和变比行星齿轮式转向器，妥善解决了所要求的其特性间的本身矛盾。

检索24国专利文献，根据发明主题在国际分类号相同的文档中结合实施例采用“图检”的办法进行了检索。检索的范围不仅包括近数十年本技术领域，而且包括相邻的技术领域。未发现有与本发明相同的转向器（附检索报告）。

应用“少齿差”渐开线角变位内啮合行星齿轮转动原理，充分发挥其传动效率高、制造容易、成本低、寿命长等特性，设计了行星齿轮式转向器，谋求以其独特优点在竞争中取胜。

本设计应用“少齿差”渐开线角变位内啮合齿轮传动原理，它属于“1-2-3”行星齿轮传动的特例，如图1示

“1-2-3”行星齿轮传动，包括中心轮（1）转臂（2）和输出轴（3）还有一个将行星传动变为定轴传动的输出机构（4），本转向器不用机构（4）和输出轴（3），扭矩由固装于行星齿轮的摇臂（b）输出，使结构大为简化，因输出中心是浮动的，故此机构是其它机械传动通常无法利用的，而转向器采用，恰好变为优越性，这是本发明的关键。

本转向器有两种结构：

（一）一级传动行星齿轮式转向器的结构传动原理如图2中的（a）图和（b）图。包括外齿轮（1）内齿轮（2）偏心轴头（5）转向摇臂（3）转向管柱（4）转向轴（5）及转向盘（6）。

O-转向轴轴心，即行星齿轮公转中心

O′-偏心轴头轴心，即行星齿轮自转中心

适宜应用于轻型汽车和工程机械等。

（二）两级传动变比行星齿轮式转向器的结构传动原理，如图3。包括转向盘（1）转向轴（2）万向节（3）小锥齿轮（4）大锥齿轮（5）外齿轮（摇臂轴）（6）内齿轮（7）及摇臂（8）。

O-内齿轮及大锥齿轮中心，即外齿轮（行星齿轮）公转中心

O-外齿轮及及摇臂轴中心，即外齿轮（行星齿轮）自转中心

适宜应用于大型汽车（包括新型解放CA-141和JT-661大客车），亦适用于载重8吨的黄河牌汽车等类型。

组合方式：

可通过改变传动齿轮的组合方式，实现摇臂与转向盘间的同向或反向旋转关系;同向旋转称正转式，反向旋转称反转式，适宜改装车采用，两种组合方式的零部件通用，安装位置可按需选择。

对于一级传动行星齿轮式转向器，可通过改变内、外齿轮的安装装位置实现正转或反转两种型式。如图2的（a）图，即外齿轮固定，内齿轮旋转称正转式，如图2中的（b）图。

对于两级传动变比行星齿轮式转向器，可通过改变大锥齿轮的安装位置实现正转或反转两种型式，把大锥齿轮装在图3中的实线位置，称正转式;把大锥齿轮装在图3中的虚线位置，称反转式。

变传动比的变化规律：

行星齿轮式转向器的摇臂在中间位置时，通过改变摇臂与摇臂轴的相对安装位置，可得两种变传动比变化规律。

（1）中凸式，当摇臂在中心位置时，内、外齿轮啮合点A在摇臂端中心线上，可得“中间传动比大，两侧传动比小”的变传动比变化规律，如图4中的（a）图和图5中的（a）图。

（2）中凹式：当摇臂在中间位置时，内、外齿轮啮合点B在摇臂中心线的延长线上，可得“中间传动比小，两侧传动比大”的变传动比变化规律，如图4中的（b）图和图（5）中的（b）图。

优点和积极效果：

传动效率高，正效率88.65%，逆效率81.6%，结构简单、体积小、重量轻，制造容易，成本低，刚性好，安全可靠，坚固耐用。按机械部标准静扭试验，在静扭定值26.61公斤一米时，无损坏。落锤试验，在高度为0.7米、50公斤重锤降落、进行冲击试验无损坏。疲劳寿命超过50万次，使用范围广，能适应各种行走机械结构特点，采用多种佈置方案，有两种组合方式和两种变传动比变化规律，可按需优选。

实现发明的最好方式：

实例1应生产单位要求，将试验样机装到兰州汽车运输公司四队的CA-10B型载重汽车上（车号55-00192）和甘肃省汽车运输总公司的JT-661型大客车上（车号55-12920），原车转向沉重，换装行星齿轮式转向器后，操纵轻便灵活，稳定可靠，驾驶员很满意。

实例2，长春第一汽车制造厂，为了测定新型解放CA-141在各种工况下的转向力，分析转向沉重的原因，寻求解决办法。

已将变比行星齿轮式转向器，装在CA-141试验车上和装用（1）大锥角轴承蜗杆滚轮式转向器。（2）循环球式转向器。

作对比试验，试验条件相同，试验结果，装用变比行星齿轮式转向器，最大转向力由原车20公斤下降到6.9公斤，具有明显优势（附试验报告）迫切要求提供较多数量的样机。

试验证明：本转向器结构新颖，技术先进，效果显著，有广泛实用价值。

Claims (4)

1、本发明为用于汽车、拖拉机、工程机械等各种行走机械的转向器装置。其特征是采用“少齿差”渐开线内啮合行星齿轮传动，其输出轴与行星齿轮刚性连接，同时具有自转和公转运动。

包括：A、一级传动行星齿轮式转向器，其结构有外齿轮(1)内齿轮(2)偏心轴头(5′)转向摇臂(3)转向管柱(4)转向轴(5)转向盘(6)。

B、两级传动变比行星齿轮式转向器。其结构有转向盘(1)转向轴(2)万向节(3)小锥齿轮(4)大锥齿轮(5)外齿轮(摇臂轴)(6)内齿轮(7)摇臂(8)。

2、按权利要求1的转向器装置，其特征是对于一级传动行星齿轮式转向器，通过改变内，外齿轮的安装位置，实现正、反转两种型式;对于两级传动变比行星齿轮式转向器，通过改变大锥齿轮的安装位置实现正、反转两种型式，可按需选取。

3、按权利要求1的转向器装置，其特征是改变摇臂与摇臂轴的相对安装位置，可得两种变传动比变化规律，可按需选取。

4、按权利要求1或2的转向器装置，其特征是广泛适应各种行走机械的结构特点，分类设计，有多种布置方案。

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