RU2494906C2

RU2494906C2 - Корпус рулевой рейки с поперечными сужениями

Info

Publication number: RU2494906C2
Application number: RU2011142792/11A
Authority: RU
Inventors: Пауль ХАЙН; Александер КОГАН; Енс КЕЛЛЕР
Original assignee: ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2013-10-10
Also published as: RU2011142792A; US20120007326A1; DE102009001805A1; EP2411257B1; BRPI1006226B1; CN102369131A; EP2411257A1; CN102369131B; WO2010108891A1

Abstract

Изобретения относятся к области транспортного машиностроения. Корпус рулевой рейки для системы рулевого управления с усилением содержит рулевую рейку, гидравлическую и механическую области и внутренний опорный подшипник. Опорный подшипник удерживается в корпусе рулевой рейки посредством двух поперечных сужений корпуса. Корпус содержит прямолинейный проход, который образует два отверстия в корпусе рулевой рейки для размещения и установки рулевой рейки. Корпус содержит один упор для ограничения хода перемещения рулевой рейки. Упор содержит упорную часть, вставленную в проход и выполненную из стального листа. Способ закрепления опорного кольца в корпусе рулевой рейки для системы рулевого управления с усилением включает этапы, на которых a) располагают опорное кольцо в его рабочем положении в корпусе рулевой рейки; b) выполняют поперечные сужения в корпусе рулевой рейки в области опорного кольца снаружи таким образом, что опорное кольцо жестко удерживается в его рабочем положении; c) на этапе выполнения поперечных сужений, поперечные сужения получают процессом вдавливания, при котором также вдавливают наружную поверхность опорного кольца. Достигается упрощение процесса изготовления рулевой рейки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к корпусу рулевой рейки для системы рулевого управления с усилением, который окружает рулевую рейку трубчатым образом и содержит по меньшей мере гидравлическую область, механическую область, а также внутренний опорный подшипник.

Системы реечного управления используются в автомобильных транспортных средствах для преобразования вращательного движения управления, прикладываемого посредством рулевого колеса, в прямолинейное движение для поворачивания колес транспортного средства, подлежащих управлению. В этом случае, сервопривод, который может быть расположен в подходящих местах в силовой цепи рулевого управления, используется для усиления рулевого управления.

В случае системы реечного управления, конец рулевой колонки соединен с шестерней, сцепляющейся с рулевой рейкой и смещающей ее поперечно, когда система рулевого управления вращается. Рулевая тяга соответствующим образом соединена с обоими концами рулевой рейки посредством шарового шарнирного соединения. Крайне низкий износ обеспечил широкое использование системы реечного управления. Системы реечного управления имеют хорошую обратную связь и очень хорошую упругость.

Обычно, корпусы рулевых реек состоят из алюминия и изготавливаются посредством литья под давлением. Механическая обработка требуется после литья, например, для того, чтобы было возможно установить шестеренную передачу на корпус рулевой рейки; контактные поверхности также фрезеруются для установки деталей. Также изготавливаются глухие отверстия и сквозные отверстия для крепежных целей.

Однако, также являются известными корпусы рулевых реек, выполненные из стали. По сравнению с обычными алюминиевыми корпусами рулевых механизмов, полностью стальные корпусы имеют некоторое количество преимуществ, включая более высокую жесткость и прочность материала. Воспринимаемая точность рулевого управления заметно улучшена благодаря более жесткому стальному корпусу. Другое преимущество заключается в компактном и рентабельном проведении гидравлических линий стального корпуса, в котором винтовые стыки могут быть исключены. Корпус, который может гибким образом приспосабливаться к разным типам транспортного средства, изготавливается в виде сварной конструкции из формованных, предварительно сконфигурированных, прецизионных стальных труб с пределами прочности, в зависимости от степени формоизменения, от 450 до 650 Н/мм². Специальное гальваническое покрытие обеспечивает защиту от коррозии. Приваренные гидравлические питающие линии обеспечивают оптимальное приспосабливание к конструкционному пространству в транспортном средстве.

Корпусы рулевых реек содержат механическую область и гидравлическую область. Механическая область представляет собой область, в которой перемещается область рулевой рейки, которая обеспечена зубьями и которая сцепляется с шестерней. Следовательно, область зацепления шестерни расположена в механической области корпуса рулевой рейки. В противоположность этому, гидравлическая область представляет собой область, в которой рулевая рейка также проходит, но обычно не имеет каких-либо зубьев. В гидравлической области, рулевая рейка соединена с установленным с возможностью перемещения поршневым элементом, на каждой из концевых поверхностей которого соответствующим образом образована одна камера цилиндра. Когда рулевое колесо транспортного средства вращается, клапан управления приводится в действие таким образом, что гидравлическое масло протекает в одну из камер цилиндра, соответственно, посредством чего поршень и, таким образом, рулевая рейка смещаются в цилиндр. Смещение поршня, вызванное гидравлическим маслом, служит в качестве увеличения усилия для перемещения рулевой рейки. Для этого, клапан управления и корпус рулевой рейки соединены посредством гидравлических линий, таким образом, в зависимости от направления вращения рулевого колеса, одна или другая камера цилиндра может заполняться гидравлическим маслом или опорожняться.

Опорное кольцо или опорный подшипник, который передает гидравлические внутренние усилия в корпус рулевой рейки и который обычно также удерживает уплотнительный элемент, например, уплотнительное кольцо, обычно расположено между механической областью и гидравлической областью. Для обеспечения точки приложения усилия к опорному подшипнику, корпус рулевой рейки имеет в этой области окружной суженный участок, который обеспечивает положительную посадку с опорным кольцом. Изготовление суженного участка влечет за собой относительно большие трудозатраты и, соответственно, высокие расходы.

Задачей изобретения является уменьшение производственных трудозатрат и расходов для корпуса рулевой рейки и, по-прежнему, удовлетворение требованиям относительно качества и классов.

В соответствии с изобретением, задача достигается посредством корпуса рулевой рейки для системы рулевого управления с усилением, который окружает рулевую рейку трубчатым образом и содержит по меньшей мере гидравлическую область и механическую область, а также внутренний опорный подшипник, который характеризуется тем, что опорный подшипник удерживается в корпусе рулевой рейки посредством по меньшей мере двух поперечных сужений корпуса.

Изготовление такого корпуса рулевой рейки и закрепление опорного подшипника в корпусе рулевой рейки являются быстрыми и простыми для выполнения. Не является необходимым, в соответствии с изобретением, уменьшать в окружном направлении диаметр всего корпуса рулевой рейки; два поперечных сужения, которые являются, если возможно, диаметрально противоположными, являются достаточными. Для этого, опорный подшипник, во время закрепления в корпусе рулевой рейки, сначала устанавливается в его рабочее положение, затем поперечное сечение корпуса рулевой рейки изменяется снаружи с помощью соответствующего инструмента. В особенно предпочтительном способе, является достаточным, например, выполнить два вдавленных участка снаружи. Однако, для дополнительного улучшения закрепления, три или более поперечных сужений, равномерно распределенных по внешней окружности корпуса рулевой рейки, также могут быть включены.

Поперечные сужения могут быть выполнены таким образом, что они только зажимают опорный подшипник в корпусе рулевой рейки; однако, они также могут осуществлять закрепление посредством положительной посадки. Положительная посадка может быть получена, например, когда поперечные сужения проходят в углубления на внешней части опорного подшипника, т.е. стороне, которая входит в контакт с внутренней частью корпуса рулевой рейки. Для этого, опорный подшипник может быть уже выполнен с соответствующими углублениями, в которые запрессовываются поперечные сужения, когда изменяется поперечное сечение. В особенно предпочтительном способе, однако, усилие для включения поперечных сужений является достаточным для модификации или образования углубления как на корпусе рулевой рейки, так и также на внешней поверхности опорного подшипника. Например, две или более оправок могут вдавливаться с высоким давлением во внешнюю поверхность корпуса рулевой рейки, таким образом, углубление образуется не только в самом корпусе рулевой рейки, но также в опорном подшипнике. Этот способ является предпочтительным тем, что точное расположение опорного подшипника или углублений в опорном подшипнике может быть исключено. Корпус рулевой рейки в соответствии с изобретением для системы рулевого управления обычно содержит прямолинейный проход, который образует два отверстия в корпусе рулевой рейки для размещения и установки с перемещением рулевой рейки, проходящей через проход. В изобретении по меньшей мере один упор, обеспеченный на стороне корпуса, обеспечен в соответствии с другим вариантом осуществления для ограничения хода перемещения рулевой рейки.

Упор в смысле изобретения следует рассматривать в широком смысле. Например, упор может взаимодействовать непосредственно с рулевой рейкой, например, с обеспеченным на ней утолщенным участком, и ограничивать ее перемещение в одном направлении. Предпочтительно, упор выполнен таким образом, что во время перемещения рулевой рейки во время рулевого управления, соединительная часть соединения, например, шарового шарнирного соединения, соединяющая рулевую рейку с рулевой тягой, контактирует с упором для ограничения, таким образом, перемещения рулевой рейки.

Предпочтительный вариант осуществления корпуса рулевой рейки в соответствии с изобретением характеризуется тем, что упор обеспечен упорной частью, вставленной в проход и выполненной из стального листа, или, что упор образован на корпусе рулевой рейки. Предпочтительно, обычное упорное кольцо, таким образом, может быть исключено. Это уменьшает массу и уменьшает не только транспортные расходы системы реечного управления, но также уменьшает массу соответствующего транспортного средства и, таким образом, улучшает его энергетический баланс. Кроме того, выполнение упорной части из стального листа или образование упора на корпусе является сравнительно простым и может происходить за несколько рабочих этапов, что уменьшает производственные расходы. Кроме того, упорная часть, выполненная из стального листа, может быть соединена с корпусом со сравнительной легкостью посредством сварки сопротивлением, что уменьшает тепловые напряжения и, таким образом, риск деформации. Упор или упорная часть не ограничиваются на функции упора, а также могут дополнительно служить для поддержания и направления рулевой рейки.

Предпочтительно, упор образован поперечным уменьшением прохода корпуса рулевой рейки, или упорная часть образует поперечное уменьшение.

В особенно простом варианте упора, образованного корпусом рулевой рейки, упор образован проходом, или его поперечным сечением, заданным с такими маленькими размерами по всей длине прохода, что упор рулевой рейки или соединение между рулевой рейкой и рулевой тягой имеет место на краю прохода. В этом варианте осуществления, корпус рулевой рейки, предпочтительно, не требует какой-либо дополнительной обработки для выполнения упора.

В другом предпочтительном варианте осуществления, упор или упорная часть образована поперечным уменьшением прохода корпуса рулевой рейки, которое является симметричным относительно продольной оси прохода. Таким образом, упор может быть обеспечен с определенностью, и, главным образом, без необходимости принятия во внимание направления сборки во время сборки.

В другом предпочтительном варианте осуществления, упор или упорная часть расположена в области отверстия прохода корпуса рулевой рейки. Т.е., упор или упорная часть расположена в одной из двух или в обеих областях отверстий корпуса рулевой рейки. Обычно, корпус рулевой рейки имеет область отверстия, наиболее близкую к гидравлической области, и область отверстия, наиболее близкую к механической области. Предпочтительно, упор или упорная часть расположена в области отверстия, наиболее близкой к механической области, т.е. корпусу рулевой рейки более низкого класса.

В одном варианте осуществления, упорная часть из стального листа выполняется сравнительно легко посредством листовой штамповки. Предпочтительно, упорная часть выполняется посредством процесса глубокой вытяжки. Для избежания предпочтительного направления, которое невыгодным образом должно приниматься во внимание во время сборки, упорная часть выполнена таким образом, чтобы быть вращательно симметричной. Таким образом, ошибки сборки исключены. Предпочтительно, упорная часть выполнена из стального листа более низкого класса. Более низкий класс в смысле изобретения, например, обозначает класс, который ниже, чем класс стали по меньшей мере одной стальной трубы, образующей проход.

В одном варианте осуществления, упорная часть когерентно соединена с корпусом рулевой рейки, например, посредством запрессовки или против упора; в этом случае имеет место положительная посадка.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, упорная часть является чашеобразной и выполнена с центральным проходным отверстием для рулевой рейки.

В другом предпочтительном варианте осуществления, упор, образованный корпусом, образован посредством холодной штамповки, такой как продавливание, корпуса рулевой рейки.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, корпус рулевой рейки, в области отверстия, имеет расширяющуюся наружу, тюльпанообразную выступающую часть для закрепления муфты, например, соединительной муфты из резины. Предпочтительно, выступающая часть представляет собой глубоко вытянутую часть, которая, например, приваривается к стальной трубе. В одном варианте осуществления, упор образован тюльпанообразной выступающей частью.

Изобретение дополнительно поясняется со ссылкой на следующие чертежи. Чертежи следует понимать только в качестве примеров и они представляют собой только предпочтительные варианты осуществления. На чертежах:

Фиг.1 иллюстрирует корпус рулевой рейки с соответствующими составными частями на виде в перспективе с внешней стороны,

Фиг.2 иллюстрирует корпус рулевой рейки в разрезе,

Фиг.3 иллюстрирует промежуточную область состоящего из двух частей корпуса рулевой рейки,

Фиг.4 иллюстрирует конец, расположенный рядом с механической областью, варианта осуществления корпуса рулевой рейки в соответствии с изобретением в разрезе,

Фиг.5 иллюстрирует конец, расположенный рядом с механической областью, альтернативного варианта осуществления корпуса рулевой рейки в соответствии с изобретением в разрезе,

Фиг.6 иллюстрирует конец, расположенный рядом с механической областью, другого альтернативного варианта осуществления корпуса рулевой рейки в соответствии с изобретением в разрезе.

Корпус 20 рулевой рейки в соответствии с изобретением выполнен таким образом, чтобы быть, по существу, цилиндрическим. Рулевая рейка, которая не показана, расположена в корпусе 20 рулевой рейки. Рулевая рейка перемещается посредством шестерни, соединенной с рулевой колонкой. Эта шестерня, которая также не показана, размещена в трубе 22 стойки. Для этого, как корпус 20 рулевой рейки, так и также труба 22 стойки содержат отверстия, которые в установленном состоянии выровнены и образуют область зацепления шестерни.

На фиг.1 дополнительно показано, что корпус 20 рулевой рейки имеет кронштейны 24 для прикрепления, которые, соответствующим образом, по существу, расположены на конце и которые содержат крепежные отверстия 26.

На стороне корпуса 20 рулевой рейки, противоположной относительно трубы 22 стойки, расположена стойка 28 для скользящего элемента, в которой размещен скользящий элемент, который также не виден. В показанном иллюстративном варианте осуществления, труба 22 стойки содержит два питающих патрубка 30.

Труба стойки дополнительно соединена с корпусом 20 рулевой рейки посредством маслопроводов 36. Корпус 20 рулевой рейки содержит две области, гидравлическую область 32 и механическую область 34 (также см. фиг.2). Более того, показана вентиляционная линия 37, которая соединяет две области 32, 34 корпуса рулевой рейки друг с другом. Область зацепления шестерни расположена в механической области 34, в которой рулевая рейка имеет зубья. В гидравлической области 32, рулевая рейка не имеет зубьев, но соединена с установленным с возможностью перемещения поршневым элементом. Поршень разделяет гидравлическую область 32 на две камеры цилиндра, к каждой одной из которых, соответствующим образом, присоединен один маслопровод 36. Посредством трубы 22 стойки, маслопроводы 36 соединены с клапаном управления, который не показан, таким образом поршень перемещается в требуемом направлении посредством соответствующего давления масла в камерах цилиндра, таким образом, обеспечено усиление для системы рулевого управления.

На фиг.2 показан разрез корпуса 20 рулевой рейки, посредством чего внутренние составные части также являются видимыми. На ее конце, гидравлическая область 32 содержит упорное кольцо 40 для поршня рулевой рейки, которая не показана, и механическая область 34 содержит на ее конце дополнительное кольцо 42 подшипника для другого концевого участка рулевой рейки. В показанном иллюстративном варианте осуществления, корпус 20 рулевой рейки расширен на его конце, и кольцо 42 подшипника вставлено с положительной посадкой. Оно передает усилие сжатия, оказываемое рулевой рейкой, на корпус 20 рулевой рейки.

Опорный подшипник 38, через который проходит рулевая рейка, может быть виден в приблизительном центре корпуса 20 рулевой рейки. Опорный подшипник 38 также служит в качестве упора для поршня рулевой рейки. Уплотнительные элементы 44 расположены как на опорном подшипнике 38, так и также на упорном кольце 40 со сторон камер цилиндра.

В подробном увеличении, на фиг.3 показано закрепление опорного подшипника 38 в корпусе 20 рулевой рейки. Могут быть видны поперечные сужения 46, которые выполнены в виде выступов, которые выступают во внутреннюю часть корпуса 20 рулевой рейки, в углубления 48 на внешней поверхности опорного подшипника 38. Поперечные сужения 46 могут быть выполнены, например, посредством процесса продавливания, в котором внешняя поверхность опорного подшипника 38 также продавливается; таким образом, как поперечные сужения 46 или выступы, так и также углубления 48 выполняются только за один рабочий этап.

Изобретение позволяет значительно экономить расходы при изготовлении корпуса 20 рулевой рейки. Не является необходимым обеспечивать весь корпус 20 рулевой рейки с непрерывным сужением; скорее, простой рабочий этап, который может быть быстро выполнен, является достаточным во время изготовления.

Фиг.4-6 служат для иллюстрации конфигурации упора в соответствии с изобретением в корпусе 100, 100', 100'' рулевой рейки, так как он также может быть обеспечен в корпусе 20 рулевой рейки, показанном на фиг.1-3. Корпус 100 рулевой рейки в соответствии с изобретением содержит прямолинейный цилиндрический проход 102, симметричный относительно продольной оси 109. Он образует два отверстия, из которых только отверстие 104 показано на фиг.4-6. Рулевая рейка, которая не показана, расположена в проходе 102 корпуса 100 рулевой рейки в установленном состоянии системы рулевого управления. В области двух отверстий, т.е. также в показанном отверстии 104, корпус содержит тюльпанообразные выступающие части 105, 106, изготовленные в процессе глубокой вытяжки из стального листа, которые приварены к соответствующей стальной трубе 110.

Как легко понятно из фиг.4, на которой показан подробный вид конца корпуса 100 рулевой рейки рядом с механической областью, стальная труба 110 содержит поперечное уменьшение, симметричное относительно продольной оси 109 прохода 102, таким образом край образует упор 108, на который соединительный стык между рулевой рейкой и рулевой тягой, которая не показана, может упираться для ограничения хода перемещения рулевой рейки. Таким образом, упор 108 образован, в соответствии с изобретением, корпусом 100 рулевой рейки.

На фиг.5 показан альтернативный вариант осуществления корпуса 100' рулевой рейки в соответствии с изобретением. В этом случае, стальная труба 110' имеет такое поперечное сечение, что край, который является результатом поперечного уменьшения от тюльпанообразной выступающей части 105 до стальной трубы 110', служит в качестве упора 108', который, в соответствии с изобретением, таким образом, образован корпусом 100' рулевой рейки.

На фиг.6 показан другой альтернативный вариант осуществления корпуса 100'' рулевой рейки в соответствии с изобретением, в котором упор 108'' обеспечен упорной частью 111'', вставленной в проход 102''. Упорная часть 111'', которая является вращательно симметричной вокруг продольной оси 109, является чашеобразной и выполнена с центральным проходным отверстием для рулевой рейки, и изготовлена в процессе глубокой вытяжки из стального листа. Она запрессована в стальную трубу 110'', и край вокруг центрального проходного отверстия 102'' образует поперечное уменьшение 108'', которое работает в качестве упорной области.

Изобретение не ограничивается описанными иллюстративными вариантами осуществления, а содержит, например, все возможные средства для соединения двух участков корпуса рулевой рейки друг с другом.

Claims

1. Корпус (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки для системы рулевого управления с усилением, который окружает рулевую рейку трубчатым образом и содержит по меньшей мере гидравлическую область (32) и механическую область (34), а также внутренний опорный подшипник (38), отличающийся тем, что опорный подшипник удерживается в корпусе (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки посредством по меньшей мере двух поперечных сужений (46) корпуса, при этом корпус (20, 100, 100', 100'') содержит прямолинейный проход (102, 102', 102''), который образует два отверстия (103, 104) в корпусе рулевой рейки для размещения и установки с перемещением рулевой рейки, проходящей через проход (102, 102', 102''), причем на стороне корпуса обеспечен по меньшей мере один упор (108, 108', 108") для ограничения хода перемещения рулевой рейки, при этом упор (108, 108', 108'') обеспечен упорной частью (111''), вставленной в проход и выполненной из стального листа, или упор (108, 108') образован на корпусе (100, 100', 100'') рулевой рейки.

2. Корпус (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки по п.1, отличающийся тем, что поперечные сужения (46) расположены диаметрально противоположно друг от друга.

3. Корпус (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки по п.1, отличающийся тем, что обеспечены по меньшей мере три поперечных сужения (46), которые расположены равномерно распределенными по периферии корпуса (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки.

4. Корпус (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки по п.1, отличающийся тем, что поперечные сужения (46) образованы вдавленными участками.

5. Корпус (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки по п.1, отличающийся тем, что поперечные сужения (46) удерживают опорное кольцо (38) только зажимным образом.

6. Корпус (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки по п.1, отличающийся тем, что поперечные сужения (46) удерживают опорное кольцо (38) посредством положительной посадки при прохождении в углубления (48) на внешней поверхности опорного кольца (38).

7. Корпус (100, 100', 100'') рулевой рейки по п.1, отличающийся тем, что упор (108, 108') образован поперечным уменьшением прохода (102) корпуса (100, 100', 100'') рулевой рейки, или тем, что упорная часть (111'') образует поперечное уменьшение (108'').

8. Корпус (100, 100', 100") рулевой рейки по п.7, отличающийся тем, что поперечное уменьшение (108, 108', 108'') образовано симметрично относительно продольной оси (109) прохода (102, 102', 102'').

9. Корпус (100, 100', 100'') рулевой рейки по п.1, отличающийся тем, что упор (108, 108') или упорная часть (111'') расположены в области отверстия (104) прохода (102, 102', 102'') корпуса (100, 100', 100'') рулевой рейки.

10. Корпус (100'') рулевой рейки по п.1, отличающийся тем, что упорная часть (111'') образована посредством листовой штамповки.

11. Корпус (100'') рулевой рейки по п.10, отличающийся тем, что упорная часть (111'') образована посредством процесса глубокой вытяжки.

12. Способ закрепления опорного кольца (38) в корпусе (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки для системы рулевого управления с усилением, который окружает рулевую рейку (30) трубчатым образом и содержит по меньшей мере гидравлическую область (32) и механическую область (34), включающий этапы, на которых:
a) располагают опорное кольцо (38) в его рабочем положении в корпусе (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки,
b) выполняют поперечные сужения (46) в корпусе (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки в области опорного кольца (38) снаружи таким образом, что опорное кольцо (38) жестко удерживается в его рабочем положении, отличающийся тем, что на этапе выполнения поперечных сужений поперечные сужения (46) получают процессом вдавливания, при котором также вдавливают наружную поверхность опорного кольца.

13. Способ (20, 100, 100', 100'') по п.12, отличающийся тем, что поперечные сужения (46) расположены диаметрально противоположно друг от друга.

14. Способ (20, 100, 100', 100'') по п.12, отличающийся тем, что, обеспечивают по меньшей мере три поперечных сужения (46), которые расположены равномерно распределенными по периферии корпуса (20, 100, 100', 100'') рулевой рейки.

15. Способ (20, 100, 100', 100'') по п.12, отличающийся тем, что поперечные сужения (46) образованы вдавленными участками.

16. Способ по п.12, отличающийся тем, что поперечные сужения (46) удерживают опорное кольцо (38) посредством положительной посадки при прохождении в углубления на внешней поверхности опорного кольца (38).