WO2020145848A1 - Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением (варианты) - Google Patents

Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2020145848A1
WO2020145848A1 PCT/RU2019/050234 RU2019050234W WO2020145848A1 WO 2020145848 A1 WO2020145848 A1 WO 2020145848A1 RU 2019050234 W RU2019050234 W RU 2019050234W WO 2020145848 A1 WO2020145848 A1 WO 2020145848A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gear
rack
pinion
driven
steering
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/050234
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Кирилл Олегович ГРЕШ
Original Assignee
Кирилл Олегович ГРЕШ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кирилл Олегович ГРЕШ filed Critical Кирилл Олегович ГРЕШ
Publication of WO2020145848A1 publication Critical patent/WO2020145848A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members

Definitions

  • the claimed result of intellectual activity is an invention, relates to automobile steering mechanisms, in particular to rack and pinion gears, operating on the principle of “drive gear / pinion - driven gear rack” and designed to change the position of the steered wheels relative to the vehicle.
  • a gear transmission is known from the prior art, which consists of two wheels, on the surface of which depressions and protrusions-teeth alternate.
  • the smaller of the two mating (mating) wheels is called the gear, the larger - the wheel;
  • the term “gear” refers to both gear wheels.
  • gear transmission “gear and rack” for converting the rotational movement of the gear into the translational motion of the rack or vice versa (Baturin A.T. et al.; “Machine parts”; M; “Mechanical engineering”; 1970; p. 190-191) .
  • Known steering gear of a vehicle comprising a housing, a rail mounted therein, mounted in bearings with the possibility of axial movement and rotation about an axis, and kinematically connected to the steered wheels by helicoidal teeth located on it, with a gear connected to the steering wheel, and a mechanism for turning the rack relative to its axis.
  • the rotation mechanism is made in the form of a profiled groove made on the rail and a pusher installed in the housing with the ability to interact with the profiled groove (see the description of patent SU 900798, IPC5B62 D3 / 02, publ. 23.01.1982) .
  • the disadvantage of this mechanism is the presence of sliding friction in a pair of wheel-rack when the latter rotates around its axis, as well as a relatively small change in gear ratio.
  • Known steering “RZAO” mounted on a vehicle which consists of a steering gear of any type or type of gear and rack, driven by the steering shaft through a wheel transmitting rotation to two eccentric or ellipsoidal gears, or two gears, one of which is eccentric or ellipsoidal, with the help of gear racks placed on two oppositely inclined surfaces - in one embodiment, or an inclined surface for an eccentric or ellipsoid gear and parallel to the axis of movement of the rack for a normal gear on the other end of the rack - in another embodiment.
  • Gears transmit movement using their shafts to the wheels through the steering wheel bipod, ball joints, rods and pivot levers.
  • the technical result is the provision of the required difference in the angles of rotation of the steered wheels to ensure that they ride around their circles without side slippage, regardless of the type of steering mechanism used (see the description of patent RU 2142893, IPC C1, publ. 20.12.1999).
  • This mechanism uses gears of the type “elliptical wheel and mating rack” or “round eccentric wheel and mating rack” to achieve the required difference in rotation of the inner and outer steered wheels, but can also be used to achieve a variable gear ratio of the steering with the corresponding characteristics of the gears .
  • the disadvantage is the complexity, the consistent multiplicity of gears during transmission of steering efforts and, resulting from this, friction losses and reduced kinematic accuracy.
  • the closest analogue of the claimed result of intellectual activity is the steering mechanism of the vehicle, which includes at least two gears fixed to the drive shaft, one of which is installed with the possibility of interaction with the driven gear rack and pinion mechanism.
  • the rack and pinion mechanism is made in the form of at least two rack sectors, rigidly fastened to each other and interacting with round driving gears.
  • the second gear wheel mounted on the drive shaft is non-circular and is mounted to interact with the driven non-circular wheel mounted on the driven shaft coaxially with the round drive wheel.
  • Round driving gears are installed with the possibility of simultaneous interaction with the respective rack sectors on the ranges with matching gear ratios.
  • the technical result consists in expanding the range of the gear ratio (see the description of the patent RU 2268187, IPC C1, publ. 01.20.2006).
  • the disadvantage is the complexity, the consistent multiplicity of gears during transmission of steering efforts and, resulting from this, friction losses and reduced kinematic accuracy.
  • the objective of the claimed result of intellectual activity is to eliminate the above disadvantages of the prototype.
  • EFFECT reduced number of parts, increased kinematic accuracy.
  • the automobile rack-and-pinion steering gear with a variable gear ratio including two different gears fixedly mounted on the steering shaft, and two driven gears fixedly fixed to each other kinematically connected to the steered wheels, while the second gear performed symmetrically non-circular (eg elliptical), and the simultaneous pairwise interaction of all gears and corresponding rack sectors is carried out on ranges with matching gear ratios.
  • the automobile rack-and-pinion steering gear with a variable gear ratio including two different driving round gears fixedly on the steering shaft, and at least two driven, rack-mounted gears fixed to each other, kinematically connected to the steered wheels, while the second round gear is made smaller and installed with an eccentricity, and the simultaneous pairwise interaction of all gears and the corresponding rack sectors is carried out on ranges with matching gear ratios.
  • the automobile rack-and-pinion steering gear with a variable gear ratio including the driving gear fixed to the steering shaft and the driven gear sector interacting with it, kinematically connected with the steered wheels, while the gear is symmetrically non-circular, for example, elliptical.
  • the automobile rack-and-pinion steering gear with a variable gear ratio including the driving circular gear fixed to the steering shaft and the driven gear sector interacting with it, kinematically connected with the steered wheels, while the circular gear is mounted on the steering shaft with an eccentricity.
  • the operating range of the steering gear is 360 degrees. (+/- 180 degrees), or large, but with the subsequent reverse change in gear ratio and then periodically.
  • the automobile rack-and-pinion steering gear with a variable gear ratio can be made so that in a pair of “round driving gear gear-driven gear ”in the rack sector there are no interacting teeth in the range with non-matching gear ratios with another pair of“ non-circular symmetrical gear-driven gear ”, and in the gear interacting with a non-circular symmetrical gear, the teeth are made in the range of no more than +/- 180 degrees turning the mating gear.
  • the automobile rack-and-pinion steering gear with a variable gear ratio according to the second embodiment can be made so that in the pair “large round pinion gear-driven rack” in the rack sector there are no interacting teeth in the range with mismatching gear ratios with another pair “smaller round pinion gear - driven gear ”, and in the gear interacting with a smaller round symmetrical gear, the teeth are made in the range of not more than +/- 180 degrees of rotation of the mating gear.
  • Figure 1 shows a side view of the inventive automotive rack and pinion steering gear with variable gear ratio according to the second embodiment.
  • the arrows indicate the movement of the rack sectors 2 and 4 during rotation of the steering shaft and the gears 1 and 3 fixed to it.
  • Figure 2 shows a top view of the inventive automotive rack and pinion steering gear with variable gear ratio according to the second embodiment.
  • gear 1 - smaller gear 1, round, mounted on a common steering shaft (conventionally shown by an axial line); - rack sector 2 variable vertical profile, interacting with gear 1;
  • Additional axial lines indicate areas with matching gear ratios, where simultaneous pairwise interaction of gear 1 with rack sector 2, as well as gear 3 with rack sector 4.
  • the arrows indicate the movement of the rack sectors 2 and 4 during rotation of the steering shaft and the gears 1 and 3 fixed to it.
  • variable gear transmission is used in the patent for invention RU 2142893 (IPC C1, publ. 20.12.1999).
  • variable gear rack can be considered as the sum of the corresponding sections of profiles under the mating section of a non-circular or eccentric gear, which form a visual “hump” on the rack. This “hump” ensures constant engagement with a leading gear element (gear) variable in contact radius during its angular rotations.
  • the automobile rack-and-pinion steering gear with a variable ratio can be performed as follows.
  • the steering shaft On the steering shaft are fixed motionless two gears next to each other, one of them is round, the other is symmetrical non-circular, for example, elliptical.
  • the maximum radius of the non-circular gear is equal to the radius of the round gear and on these coincident gear radii both gears simultaneously interact with their driven rack sectors.
  • kinematic interaction occurs either through one or another pair of “gear-rack”.
  • the non-circular gear disengages from its rack sector, and the round gear continues to interact with a constant gear ratio with its rack.
  • the automobile rack-and-pinion steering gear with a variable ratio can be performed as follows.
  • the diameter of the larger circular gear 3 is 96 mm.
  • the diameter of the smaller gear 1 is 80 mm, and it is mounted on a common driving steering shaft with an eccentricity (offset from its center; position in drawing 6) 8mm.
  • kinematic interaction occurs either through one or another pair of “gear-rack”.
  • the steering shaft - an eccentric round gear in the place of its minimum radius of engagement - the highest point of the variable rack sector - traction to the steered wheels of the car”.
  • the engagement of the larger round gear with its rack sector does not occur due to the absence of teeth on this place or the bend of the rack sector away from the gear. In this position, the highest gear ratio of the steering mechanism is provided.
  • the eccentric round gear rotates with an increase in the radius of engagement and, accordingly, a reduction in the gear ratio with an increase in the driven angular speed of rotation of the steered wheels.
  • the eccentric round gear rotates at angles close to +/- 180 degrees, the second pair “round gear-rack” is engaged, while in this position the gear ratios of the pairs are the same.
  • the teeth are made with the same modulus, dimension and arrangement. That is, for example, in the case of using spur gearing in the range of matching gear ratios, the teeth of the racks are identical to each other and are located on the same axis, as well as the corresponding teeth of both gears with each other.
  • the eccentric round gear disengages from its rack sector, because it ends, and the round continues to interact with a constant gear ratio with its rail.
  • the automobile rack-and-pinion steering gear with a variable ratio can be performed similarly to the first option, but only with the difference that there is no second gear, which is round.
  • the working range of the rack and pinion mechanism will be only 360 degrees., I.e. +/- 180 degrees. Or more, but with a subsequent reverse change in the gear ratio: in the range of +/- 180 degrees, the reduction in the gear ratio, then from +/- 180 degrees to +/- 360 degrees — increase, etc. periodically.
  • the automobile rack and pinion steering gear with a variable ratio can be performed similarly to the second option, but with the absence of gear 3 without eccentricity.
  • the working range of the rack and pinion mechanism will be only 360 degrees., I.e. +/- 180 degrees. Or more, but with the subsequent reverse change of the gear ratio: in the range +/- 180 degrees. reduction in gear ratio, then from +/- 180 degrees. up to +/- 360 degrees - increase, etc. periodically.
  • the proposed steering rack gear with a variable gear ratio can also be used in other vehicles to obtain operational non-linearity of control devices: steering wheel of a boat, yacht, jet ski, snowmobile, ATV, airplane steering wheel, airplane, etc.
  • the claimed result of intellectual activity meets the criterion of "industrial applicability".

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

Изобретение относится к автомобильным рулевым механизмам, в частности к реечным, работающим по принципу "ведущее зубчатое колесо - ведомая зубчатая рейка" и предназначенных для изменения положения управляемых колес относительно транспортного средства. Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением включает две различные, неподвижно закрепленные на рулевом валу ведущих шестерни, и два ведомых, неподвижно скрепленных между собой, реечных сектора, кинематически связанных с управляемыми колесами, при этом, вторая шестерня выполнена симметрично некруглой (например эллиптической) или круглой эксцентричной, а одновременное попарное взаимодействие всех шестерен и реечных секторов осуществляется на диапазонах с совпадающими передаточными числами.

Description

АВТОМОБИЛЬНЫЙ РЕЕЧНЫЙ РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ С ПЕРЕМЕННЫМ
ПЕРЕДАТОЧНЫМ ОТНОШЕНИЕМ (ВАРИАНТЫ).
Область техники.
Заявляемый результат интеллектуальной деятельности - изобретение, относится к автомобильным рулевым механизмам, в частности к реечным, работающим по принципу“ведущее зубчатое колесо/шестерня - ведомая зубчатая рейка” и предназначенных для изменения положения управляемых колес относительно транспортного средства.
Уровень техники.
Из уровня техники известна зубчатая передача, которая состоит из двух колес, на поверхности которых чередуются впадины и выступы -зубья. Меньшее из двух сопряженных (сцепляющихся) колес принято называть шестерней, большее— колесом; термин“зубчатое колесо” относится к обоим колесам передачи. Существует разновидность зубчатой передачи—“шестерня и рейка” для преобразования вращательного движения шестерни в поступательное движение рейки или наоборот (Батурин А.Т. и др.;“Детали машин” ; М ;“Машиностроение” ; 1970 ; с. 190-191).
На основе данной передачи известны реечные рулевые механизмы транспортных средств, где ведомая рейка кинематически связаны с управляемыми колесами, а ведущее зубчатое колесо с рулевым валом.
В процессе эксплуатации вышеуказанных механизмов выявилась потребность в переменном передаточном числе. Поскольку при маневрировании на малых скоростях целесообразно минимальное передаточное число для выполнения рулевых операций, в идеале, без перехвата руля руками, тогда как для удержания траектории автомобиля на больших скоростях оптимально большее передаточное отношение с целью удобства и безопасности вождения ( https://www.studiplom.ru/Technology-DVS/Variable number.html; http://meluk.ru/rulevoe-upraylenie- s-peremennvm-peredatochnvm-otnosheniem-ustroistvo-princip-deistviva.html ).
Вышеуказанные механизмы требуют большой точности изготовления, не обладают большим диапазоном изменения передаточного отношения и часто имеют затруднения, ощутимые водителем, при переходе с переменного на постоянное передаточное отношение (журнал “Авторевю” N°24(667) за 2018г. ; Свид. о регистр. N°013310 от 07.02.1995г. ; стр.3 -4).
Известен рулевой механизм транспортного средства, содержащий корпус, размещенную в нем рейку, установленную в подшипниках с возможностью перемещения в осевом направлении и поворота относительно оси и кинематически связанную с управляемыми колесами посредством геликоидальных зубьев, расположенных на ней, - с шестерней, соединенной с рулевым колесом, и механизм поворота рейки относительно ее оси. С целью обеспечения переменного передаточного отношения механизм поворота выполнен в виде профилированной канавки, выполненной на рейке, и толкателя, установленного в корпусе с возможностью взаимодействия с профилированной канавкой (см. описание к патенту SU 900798, МПК5В62 D3/02, опубл. 23.01.1982). Недостатком данного механизма является наличие трения скольжения в паре колесо-рейка при повороте последней вокруг своей оси, а также относительно небольшое изменение передаточного числа.
Известно рулевое управление "RZAO", установленное на транспортное средство, которое состоит из рулевого механизма любого типа или типа шестерня и рейка, приведенного в действие рулевым валом через колесо, передающее вращение двум эксцентричным или эллипсоидным шестерням, или двум шестерням, одна из которых эксцентричная или эллипсоидная, с помощью зубчатых реек, размещенных на двух противоположно наклоненных поверхностях - по одному варианту, или наклонной поверхности для эксцентричной или эллипсоидной шестерни и параллельной оси перемещения рейки для нормальной шестерни на другом конце рейки - по другому варианту выполнения. Шестерни, в свою очередь, передают движение с помощью своих валов к колесам посредством сошки руля, шаровых шарниров, тяг и поворотных рычагов.
Техническим результатом является обеспечение требуемой разности углов поворота управляемых колес для обеспечения катания их по своим окружностям без бокового проскальзывания независимо от применяемого типа рулевого механизма (см. описание к патенту RU 2142893, МПК С1, опубл. 20.12.1999). Данный механизм использует зубчатые передачи типа “эллиптическое колесо и сопряженная рейка” или“круглое эксцентриковое колесо и сопряженная рейка” для достижения необходимой разности поворота внутреннего и внешнего управляемого колеса, но может быть также использован для достижения переменного передаточного отношения рулевого управления при соответствующих характеристиках зубчатых передач.
Недостатком является сложность, последовательная множественность зацеплений при передаче рулевых усилий и, вытекающие из этого, потери на трение и пониженная кинематическая точность.
Наиболее близким аналогом заявляемого результата интеллектуальной деятельности является рулевой механизм транспортного средства, который включает, по меньшей мере, два закрепленных на ведущем валу зубчатых колеса, одно из которых установлено с возможностью взаимодействия с ведомым зубчатым реечным механизмом. Зубчатый реечный механизм выполнен в виде, по меньшей мере, двух реечных секторов, жестко скрепленных между собой и взаимодействующих с круглыми ведущими зубчатыми колесами.
Второе закрепленное на ведущем валу зубчатое колесо выполнено некруглым и установлено с возможностью взаимодействия с ведомым некруглым колесом, закрепленным на ведомом валу, соосно с круглым ведущим колесом. Круглые ведущие зубчатые колеса установлены с возможностью одновременного взаимодействия с соответствующими реечными секторами на диапазонах с совпадающими передаточными числами. Технический результат заключается в расширении диапазона изменения передаточного числа (см. описание к патенту RU 2268187, МПК С1, опубл. 20.01.2006). Недостатком является сложность, последовательная множественность зацеплений при передаче рулевых усилий и, вытекающие из этого, потери на трение и пониженная кинематическая точность.
Раскрытие.
Задачей заявляемого результата интеллектуальной деятельности является устранение вышеуказанных недостатков прототипа.
Технический результат — уменьшение количества деталей, повышение кинематической точности.
Указанный результат достигается тем, что автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий две различных, неподвижно закрепленных на рулевом валу ведущих шестерни, и два ведомых, неподвижно скрепленных между собой, реечных сектора, кинематически связанных с управляемыми колесами, при этом, вторая шестерня выполнена симметрично некруглой (например эллиптической), а одновременное попарное взаимодействие всех шестерен и соответствующих реечных секторов осуществляется на диапазонах с совпадающими передаточными числами.
По второму варианту автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий две различных неподвижно закрепленные на рулевом валу ведущие круглые шестерни, и, по меньшей мере, два ведомых, неподвижно скрепленных между собой, реечных сектора, кинематически связанных с управляемыми колесами, при этом, вторая круглая шестерня выполнена меньшей и установлена с эксцентриситетом, а одновременное попарное взаимодействие всех шестерен и соответствующих реечных секторов осуществляется на диапазонах с совпадающими передаточными числами.
По третьему варианту автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий неподвижно закрепленную на рулевом валу ведущую шестерню и взаимодействующую с ней ведомый зубчатый сектор, кинематически связанный с управляемыми колесами, при этом, шестерня выполнена симметрично некруглой, например, эллиптической.
По четвертому варианту автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий неподвижно закрепленную на рулевом валу ведущую круглую шестерню и взаимодействующий с ней ведомый зубчатый сектор, кинематически связанный с управляемыми колесами, при этом, круглая шестерня установлена на рулевом валу с эксцентриситетом .
В третьем и четвертом вариантах рабочий диапазон рулевого механизма равен 360 град. (+/-180 град.), либо большим, но уже с последующим обратным изменением передаточного отношения и далее периодично.
Кроме того, автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением по первому варианту может быть выполнен так, что в паре“круглая ведущая зубчатая шестерня— ведомая рейка” в реечном секторе отсутствуют взаимодействующие зубья в диапазоне с несовпадающими передаточными числами с другой парой“некруглая симметричная шестерня— ведомая рейка”, а в рейке, взаимодействующей с некруглой симметричной шестерней, зубья выполнены в диапазоне не более +/-180 град поворота сопряженной шестерни.
Кроме того, автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением по второму варианту может быть выполнен так, что в паре“большая круглая ведущая шестерня— ведомая рейка” в реечном секторе отсутствуют взаимодействующие зубья в диапазоне с несовпадающими передаточными числами с другой парой“меньшая круглая ведущая шестерня - - ведомая рейка”, а в рейке, взаимодействующей с меньшей круглой симметричной шестерней, зубья выполнены в диапазоне не более +/-180 град поворота сопряженной шестерни.
Описание чертежей.
Заявляемый результат интеллектуальной деятельности в одном из своих вариантов изображен на прилагаемых изображениях.
На Фиг.1 отображен вид сбоку заявляемого автомобильного реечного рулевого механизма с переменным передаточным отношением по второму варианту.
Позициями указаны:
- шестерня 1 меньшего размера, круглая, установленная с эксцентриситетом 6 на общем рулевом валу (условно не показан);
- реечный сектор 2 переменного вертикального профиля, взаимодействующий с шестерней 1 ;
- шестерня 3 круглая, большего размера, установленная совместно с шестерней 1 на общем рулевом валу (условно не показан);
- реечный сектор 4 постоянного вертикального профиля, взаимодействующий с шестерней 3;
- участок 5 реечного сектора 4 с отсутствующими зубьями для предотвращения взаимодействия с шестерней 3 при взаимодействии шестерни 1 и реечного сектора 2 переменного вертикального профиля;
- эксцентриситет 6, с которым установлена шестерня 1 на общем рулевом валу (условно не показан) совместно с шестерней 3.
Стрелками указано движение реечных секторов 2 и 4 при вращении рулевого вала и закрепленных на нем шестерней 1 и 3.
Неподвижное скрепление между собой реечных секторов 2 и 4, кинематические связи между скрепленными реечными секторами и управляемыми колесами автомобиля— на чертеже условно не показаны.
На Фиг.2 отображен вид сверху заявляемого автомобильного реечного рулевого механизма с переменным передаточным отношением по второму варианту.
Позициями указаны:
- шестерня 1 меньшего размера, круглая, установленная на общем рулевом валу (условно показан осевой линией); - реечный сектор 2 переменного вертикального профиля, взаимодействующий с шестерней 1 ;
- шестерня 3 круглая, большего размера, установленная совместно с шестерней 1 на общем рулевом валу (условно показан осевой линией);
- реечный сектор 4 постоянного вертикального профиля, взаимодействующий с шестерней 3;
- участок 5 реечного сектора 4 с отсутствующими зубьями для предотвращения взаимодействия с шестерней 3 при взаимодействии шестерни 1 и реечного сектора 2 переменного вертикального профиля;
Дополнительными осевыми линиями указаны участки с совпадающими передаточными числами, где происходит одновременное попарное взаимодействие шестерни 1 с реечным сектором 2, а также шестерни 3 с реечным сектором 4.
Стрелками указано движение реечных секторов 2 и 4 при вращении рулевого вала и закрепленных на нем шестерней 1 и 3.
Неподвижное скрепление между собой реечных секторов 2 и 4, кинематические связи между скрепленными реечными секторами и управляемыми колесами автомобиля— на чертеже условно не показаны.
Осуществление.
Осуществление заявляемого результата интеллектуальной деятельности основано на использовании работоспособного зубчатого зацепления“ведущая некруглая или эксцентричная шестерня — ведомая зубчатая рейка”. Для данной передачи выполняется основная теорема зацепления, обуславливающая работоспособность, в т.ч. в её варианте для переменного передаточного числа (Батурин А.Т. и др.;“Детали машин” ; М ;“Машиностроение” ; 1970 ; с. 193- 195).
Кроме того, вышеуказанная переменная зубчатая передача использована в патенте на изобретение RU 2142893 (МПК С1, опубл. 20.12.1999).
Общий профиль переменной зубчатой рейки можно рассматривать, как сумму соответствующих участков профилей под сопрягаемый участок некруглой или эксцентричной шестерни, которые образуют визуальный“горб” на рейке. Этот“горб” обеспечивает постоянство зацепления с переменным по радиусу контакта ведущим зубчатым элементом (шестерней) при его угловых вращениях.
В первом варианте автомобильный реечный рулевой механизм с переменным отношением может быть выполнен следующим образом.
На рулевом валу закреплены неподвижно две шестерни рядом друг с другом, одна из них круглая, другая симметричная некруглая, например, эллиптическая. Максимальный радиус некруглой шестерни равен радиусу круглой шестерни и на этих совпадающих радиусах зацепления обе шестерни одновременно взаимодействуют со своими ведомыми реечными секторами. В других диапазонах (и соответствующих угловых положениях шестерен) происходит кинематическое взаимодействие либо через одну, либо через другую пару“шестерня— рейка”. При прямом положении управляемых колес и центральном положении рулевого колеса механическая связь последовательно осуществляется:“рулевой вал— некруглая шестерня в месте своего минимального радиуса зацепления — наивысшая точка переменного реечного сектора— тяги к управляемым колесам автомобиля”. Зацепление круглой шестерни со своим реечным сектором не происходит из-за отсутствия в этом месте на нем зубьев или выгиба реечного сектора в сторону от шестерни. В этом положении обеспечивается наибольшее передаточное отношение рулевого механизма. При повороте рулевого колеса и, соответственно, рулевого вала происходит поворот некруглой шестерни с увеличением радиуса зацепления и, соответственно, уменьшения передаточного отношения с ростом ведомой угловой скорости поворота управляемых колес. При повороте некруглой шестерни на углы близкие к +/-180 град происходит зацепление второй пары “круглая шестерня — рейка”, при этом в данном положении передаточные отношения пар одинаковы. Для идентичного по параметрам одновременного зацепления на данных участках обеих шестерен и реек зубья выполнены с одинаковым модулем, размерностью и расположением. Т.е., в случае прямозубого исполнения в диапазоне совпадающих передаточных отношений зубья реек одинаковы между собой и расположены на одной оси, так же как и соответствующие им зубья обеих шестерен между собой.
При дальнейшем повороте рулевого вала некруглая шестерня выходит из зацепления со своим реечным сектором, а круглая шестерня продолжает взаимодействовать с постоянным передаточным отношением со своей рейкой.
По второму варианту автомобильный реечный рулевой механизм с переменным отношением может быть выполнен следующим образом.
На рулевом валу закреплены неподвижно две шестерни рядом друг с другом, одна из них круглая большего размера 3, другая шестерня 1 также круглая, но меньшего размера и установленная с эксцентриситетом е (позиция на чертеже 6). При этом соблюдается соотношение R=r+e, где R радиус большей круглой шестерни 3, г радиус меньшей круглой шестерни 1, а е эксцентриситет установки меньшей шестерни на общем ведущем валу (условно указан осевой линией на Фиг.2). При таком соотношении максимальный радиус зацепления круглой эксцентричной шестерни 1 равен радиусу зацепления большей круглой шестерни 3 и на этих совпадающих радиусах обе шестерни одновременно взаимодействуют со своими ведомыми реечными секторами (позиции на чертеже 2 и 4; участки одновременного взаимодействия указаны на Фиг.2 осевыми линиями). Для реализации диапазона изменения передаточного отношения 1 ,5, т.е. в околонулевом положения рулевого колеса передаточное отношение равно 3, а в крайних равно 2 (или, например, соответственно: 2,4 и 1,6)— получаем соотношение радиусов зацеплений шестерен R/(r-e)=l,5. Решая его совместно с вышеприведенным соотношением R=r+e, находим результат для соотношения радиусов шестерен: R=l,2r. Например, диаметр большей круглой шестерни 3 равен 96мм. Тогда диаметр меньшей шестерни 1 равен 80мм, и она установлена на общем ведущем рулевом валу с эксцентриситетом (сдвигом от своего центра; позиция на чертеже 6) 8мм.
В других диапазонах (и соответствующих угловых положениях шестерен) происходит кинематическое взаимодействие либо через одну, либо через другую пару“шестерня— рейка”. При прямом положении управляемых колес и центральном положении рулевого колеса, механическая связь последовательно осуществляется “рулевой вал — эксцентричная круглая шестерня в месте своего минимального радиуса зацепления — наивысшая точка переменного реечного сектора — тяги к управляемым колесам автомобиля”. Зацепление большей круглой шестерни со своим реечным сектором не происходит из-за отсутствия в этом месте на нем зубьев или выгиба реечного сектора в сторону от шестерни. В этом положении обеспечивается наибольшее передаточное отношение рулевого механизма. При повороте рулевого колеса и, соответственно, рулевого вала происходит поворот эксцентричной круглой шестерни с увеличением радиуса зацепления и, соответственно, уменьшения передаточного отношения с ростом ведомой угловой скорости поворота управляемых колес. При повороте эксцентричной круглой шестерни на углы близкие к +/-180 град происходит зацепление второй пары“круглая шестерня— рейка”, при этом, в данном положении передаточные отношения пар одинаковы.
Для идентичного по параметрам одновременного зацепления на данных участках обеих шестерен зубья выполнены с одинаковым модулем, размерностью и расположением. Т.е., например, в случае использования прямозубого зацепления в диапазоне совпадающих передаточных отношений зубья реек одинаковы между собой и расположены на одной оси, также как и соответствующие им зубья обеих шестерен между собой.
При дальнейшем повороте рулевого вала эксцентричная круглая шестерня выходит из зацепления со своим реечным сектором, т.к. он заканчивается, а круглая продолжает взаимодействовать с постоянным передаточным отношением со своей рейкой.
По третьему варианту автомобильный реечный рулевой механизм с переменным отношением может быть выполнен аналогично первому варианту, но только с той лишь разницей, что отсутствует вторая шестерня, которая круглая. И в этом варианте рабочий диапазон автомобильного реечного механизма будет только 360 град., т.е. +/- 180 град. Либо больше, но уже с последующим обратным изменением передаточного отношения: в диапазоне +/-180 град уменьшение передаточного отношения, затем от +/-180 град до +/-360 град.— увеличение и т.д. периодично.
По четвертому варианту автомобильный реечный рулевой механизм с переменным отношением может быть выполнен аналогично второму варианту, но с отсутствием шестерни 3 без эксцентриситета.
И в этом варианте рабочий диапазон автомобильного реечного механизма будет только 360 град., т.е. +/- 180 град. Либо больше, но уже с последующим обратным изменением передаточного отношения: в диапазоне +/- 180град. уменьшение передаточного отношения, затем от +/-180град. до +/-360град.— увеличение и т.д. периодично. Предлагаемый рулевой реечный механизм с переменным передаточным отношением также может использоваться и в других транспортных средствах для получения эксплуатационной нелинейности управляющих устройств: руль катера, яхты, гидроцикла, снегохода, квадроцикла, штурвал самолета, аэроплана и пр.
Заявляемый результат интеллектуальной деятельности соответствует критерию «промышленная применимость».

Claims

Формула.
1. Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий две различных, неподвижно закрепленных на рулевом валу ведущих шестерни, и два ведомых, неподвижно скрепленных между собой, реечных сектора, кинематически связанных с управляемыми колесами, отличающийся тем, что вторая шестерня выполнена симметрично некруглой, а одновременное попарное взаимодействие всех шестерен и реечных секторов осуществляется на диапазонах с совпадающими передаточными числами.
2. Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий две различных, неподвижно закрепленные на рулевом валу ведущие круглые шестерни, и, по меньшей мере, два ведомых, неподвижно скрепленных между собой, реечных сектора, кинематически связанных с управляемыми колесами, отличающийся тем, что вторая круглая шестерня выполнена меньшей и установленной с эксцентриситетом, а одновременное попарное взаимодействие всех шестерен и реечных секторов осуществляется на диапазонах с совпадающими передаточными числами.
3. Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий неподвижно закрепленную на рулевом валу ведущую шестерню и взаимодействующую с ней ведомый зубчатый сектор, кинематически связанный с управляемыми колесами, отличающийся тем, что шестерня выполнена симметрично некруглой.
4. Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением, включающий неподвижно закрепленную на рулевом валу ведущую круглую шестерню и взаимодействующий с ней ведомый зубчатый сектор, кинематически связанный с управляемыми колесами, отличающийся тем, что круглая шестерня установлена на рулевом валу с эксцентриситетом.
5. Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением по п.1, отличающийся тем, что в паре“круглая ведущая зубчатая шестерня— ведомая рейка” в реечном секторе отсутствуют взаимодействующие зубья в диапазоне с несовпадающими передаточными числами с парой“некруглая симметричная шестерня— ведомая рейка”, а в рейке, взаимодействующей с некруглой симметричной шестерней, зубья выполнены в диапазоне не более +/-180 град поворота сопряженной шестерни.
6. Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением по п.2, отличающийся тем, что в паре“большая круглая ведущая шестерня— ведомая рейка” в реечном секторе отсутствуют взаимодействующие зубья в диапазоне с несовпадающими передаточными числами с другой парой“меньшая круглая ведущая шестерня — ведомая рейка”, а в рейке, взаимодействующей с меньшей круглой симметричной шестерней, зубья выполнены в диапазоне не более +/-180 град поворота сопряженной шестерни.
PCT/RU2019/050234 2019-01-10 2019-12-02 Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением (варианты) WO2020145848A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019100088 2019-01-10
RU2019100088A RU2710066C2 (ru) 2019-01-10 2019-01-10 Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020145848A1 true WO2020145848A1 (ru) 2020-07-16

Family

ID=67640790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/050234 WO2020145848A1 (ru) 2019-01-10 2019-12-02 Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением (варианты)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2710066C2 (ru)
WO (1) WO2020145848A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU921926A1 (ru) * 1980-09-29 1982-04-23 Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева (Производственное объединение "ЗИЛ") Реечный рулевой механизм транспортного средства
KR20000032367A (ko) * 1998-11-13 2000-06-15 밍 루 조향비 가변 조향장치
RU2268187C1 (ru) * 2004-07-20 2006-01-20 Олег Григорьевич Греш Рулевой механизм транспортного средства
GEP20135910B (ru) * 2013-04-25 2013-08-12
DE102013222251A1 (de) * 2013-10-31 2015-04-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Lenkgetriebe, sowie unter Einschluss desselben gebildetes Lenksystem

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU921926A1 (ru) * 1980-09-29 1982-04-23 Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева (Производственное объединение "ЗИЛ") Реечный рулевой механизм транспортного средства
KR20000032367A (ko) * 1998-11-13 2000-06-15 밍 루 조향비 가변 조향장치
RU2268187C1 (ru) * 2004-07-20 2006-01-20 Олег Григорьевич Греш Рулевой механизм транспортного средства
GEP20135910B (ru) * 2013-04-25 2013-08-12
DE102013222251A1 (de) * 2013-10-31 2015-04-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Lenkgetriebe, sowie unter Einschluss desselben gebildetes Lenksystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOZHEVNIKOV S.N. ET AL.: "Passage, Mekhanizmy. Spravochnoye posobiye. Izdaniye 4-oye,pererabotannoye i dopolnennoye [Mechanisms. Reference manual. 4th edition, revised and enlargedj", MEKHANIZMY. SPRAVOCHNOYE POSOBIYE. IZDANIYE 4-OYE,PERERABOTANNOYE I DOPOLNENNOYE [MECHANISMS. REFERENCE MANUAL. 4TH EDITION, REVISED AND ENLARGED], 1976, Moscow, Russia, pages 145 - 158, XP009522545 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2710066C2 (ru) 2019-12-24
RU2019100088A (ru) 2019-08-19
RU2019100088A3 (ru) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101488368B1 (ko) 점진 기어장치
TWI434788B (zh) 無段變速箱
US20130102435A1 (en) Reduction gear and transmission mechanism including such a reduction gear for controlling an aircraft
RU2484335C2 (ru) Вариатор
JP2008208867A (ja) 波動歯車減速機及び伝達比可変操舵装置
US6470764B1 (en) Electric drive device for transmission
RU2710066C2 (ru) Автомобильный реечный рулевой механизм с переменным передаточным отношением (варианты)
US5259262A (en) Non-involute gear
JP6793201B2 (ja) 可変速度比トランスミッション
CA2039067C (en) Variable ratio steering helm
WO1993024770A9 (en) Non-involute gear
WO1993024770A2 (en) Non-involute gear
CN112154093B (zh) 用于驱动和操纵轮子转向的轮子驱动模块
RU2629467C1 (ru) Бесступенчатый привод велосипеда.
KR20080008439A (ko) 자전거의 무체인 무단 변속장치
US7056254B1 (en) Non-slip continuously variable transmission
JP2016124368A (ja) 舵角比可変装置及びボールナット式ステアリングギヤユニット
EP3425238A1 (en) Cogwheel and gearing mechanism herewith
RU2546047C2 (ru) Зубчатый реверсный вариатор
RU2705371C1 (ru) Двухпоточная трансмиссия
RU2242654C2 (ru) Высокомоментный вариатор
RU2720751C1 (ru) Рулевой механизм транспортного средства с переменным передаточным числом
US20090023543A1 (en) Gear Mechanism, In Particular Linkage Mechanism
EP2882981B1 (en) A continuously variable gear ratio changing system
EP2286113B1 (en) Continuous transmission by planetary gearhead

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19908098

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19908098

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1