Демпфер рулевого механизма

Полезная модель относится к демпфирующим устройствам, а именно к средствам гашения вынужденных и свободных колебаний управляемых колес и кинематически связанного с ними механизма управления транспортных средств, например, легковых автомобилей. Демпфер рулевого механизма, включающий в себя внутренний корпус, выполненный с возможностью закрепления демпфера на валу рулевого колеса соосно с ним, наружный корпус, крышку наружного корпуса, причем внутренний корпус, наружный корпус и крышка наружного корпуса образуют замкнутую кольцевую полость, масляные уплотнения между корпусами, наборы стопорных колец и дистанционных втулок, содержит наружный корпус, жестко зафиксированный от осевого перемещения, например, при помощи стопорных колец, кроме того, замкнутая кольцевая полость заполнена вязкой рабочей жидкостью, а также в замкнутой кольцевой полости располагаются соосно с валом рулевого колеса и неподвижных дисков, жестко связанных с наружным корпусом, наборы вращающихся дисков, зафиксированных на внутреннем корпусе, причем подвижные диски чередуются с неподвижными с некоторыми осевыми зазорами, таким образом, чтобы обеспечивать необходимый коэффициент сопротивления. Предлагаемая полезная модель позволяет снизить уровень колебаний в управляемый колесах и кинематически связанного с ним механизма рулевого управления. 1 н.п.ф., 1 фиг.

Полезная модель относится к демпфирующим устройствам, а именно к средствам гашения вынужденных и свободных колебаний управляемых колес и кинематически связанного с ними механизма управления транспортных средств, например, легковых автомобилей.

Аналогичными являются: демпфер (авторское свидетельство 1030598, МПК F16F 7/10 опубл. 23.07.83, Бюл. 27), имеющий корпус, заполненный рабочей средой, массу (маховик) с двумя полостями, размещенную в корпусе с зазором по наружному диаметру и выполненную из материала, плотность которого меньше, чем плотность рабочей среды, а так же упругие элементы, связывающие массу с корпусом, гидравлический виброгаситель, имеющий поршень, в котором выполнены ряд сквозных аксиальных отверстий, упругие элементы, взаимодействующие с корпусом и поршнем и обеспечивающие заданную частоту настройки гасителя, и рабочую жидкость, полностью заполняющую внутреннюю полость под избыточным давлением.

Недостаток указанных устройств состоит в том, что они не позволяют осуществлять гашение крутильных колебаний в широком диапазоне частот.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является демпфер (патент 2297562, F16F 15/173, опубл. 20.04.2007, Бюл. 11), состоящий из корпуса, закрепленного на валу и вращающегося вместе с ним, и крышки, образующих полость, внутри которой располагается маховик. Полость целиком заполнена вязкой жидкостью. Маховик имеет возможность вращаться относительно корпуса. Момент вязкого трения между маховиком и корпусом определяется поверхностью трения, вязкостью жидкости и амплитудой относительных смещений корпуса и маховика.

Недостатками данного устройства, исключающими возможность его применения для гашения колебаний в рулевом механизме, являются:

1. Наличие радиального зазора между валом и маховиком. При высоких скоростях, на которое и рассчитано устройство, этот зазор под действием гидродинамических сил заполняется рабочей жидкостью и приобретает свойство гидродинамического подшипника. Но при малых угловых скоростях, присущих валу рулевого колеса, такой эффект полностью исключается, и при движении в подобном устройстве неизбежно появление сухого трения, ударов и значительных износов.

2. Демпфирующий эффект в данном и подобных устройствах напрямую связан с массой, точнее, с массовым полярным моментом маховика., а в случае его использование в механизме рулевого управления масса и размер маховика имели бы недопустимо большие значения. Задачей заявляемого изобретения является снижения уровня колебаний в рулевом механизме, повышение долговечности его конструкции и управляемости транспортного средства.

Технический результат заключается в обеспечении эффективного гашения угловых колебаний управляемых колес и кинематически связанного с ними механизма рулевого управления.

Технический результат достигается тем, что демпфер рулевого механизма, включающий в себя внутренний корпус, выполненный с возможностью закрепления демпфера на валу рулевого колеса соосно с ним, наружный корпус, крышку наружного корпуса, причем внутренний корпус, наружный корпус и крышка наружного корпуса образуют замкнутую кольцевую полость, масляные уплотнения между корпусами, наборы стопорных колец и дистанционных втулок, содержит наружный корпус, жестко зафиксированный от осевого перемещения, например, при помощи стопорных колец, кроме того, замкнутая кольцевая полость заполнена вязкой рабочей жидкостью, а также в замкнутой кольцевой полости располагаются соосно с валом рулевого колеса и неподвижных дисков, жестко связанных с наружным корпусом, наборы вращающихся дисков, зафиксированных на внутреннем корпусе, причем подвижные диски чередуются с неподвижными с некоторыми осевыми зазорами, таким образом, чтобы обеспечивать необходимый коэффициент сопротивления.

Конструкция поперечного разреза демпфера показана на чертеже.

Демпфер рулевого механизма устроен следующим образом.

Демпфер закреплен на валу рулевого колеса 1 и включает в себя наружный корпус 2, зафиксированный от поворота относительно кузова автомобиля, например, посредством скользящей шпонки 3, взаимодействующий с радиальным прямоугольным пазом 4, выполненным на торце наружного корпуса, крышку наружного корпуса 5, набор вращающихся дисков 6, жестко закрепленных на внутреннем корпусе 7 соосно с валом 1, набор неподвижных дисков 8, жестко связанных с наружным (неподвижным) корпусом, масляные уплотнения 9, герметизирующие радиальные зазора между корпусами, стопорные кольца 10 и набор дистанционных втулок 11 и 12, обеспечивающее заданное относительное осевое расположение корпусов и подвижных и неподвижных дисков. Внутренняя полость демпфера заполнена вязкой рабочей жидкостью 13, вращающиеся диски чередуются с неподвижными, причем между их торцевыми поверхностями устанавливаются некоторые зазоры .

Демпфер работает следующим образом.

При угловых колебаниях рулевого колеса с валом, каждый элемент подвижного диска площадью dS=r·dr·d начинает двигаться с относительной окружной скоростью =r·, где r - радиус выделенного элемента, - круговая частота указанных угловых колебаний, d - элемент центрального угла подвижного диска. Так как это движение происходит в вязкой жидкости, то оно приводит к появлению элементарной силы сопротивления, направленной против скорости v и равной , и соответствующему моменту сопротивления, направленному в сторону, противоположную :

dM=r·dF

После интегрирования в соответствующих пределах находим коэффициент сопротивления демпфера:

где - коэффициент динамической вязкости рабочей жидкости, z - число подвижных дисков, D и d - наружные и внутренние диаметры дисков.

Предполагается что конструкция, показанная на рис.1, является неразъемной, выполненной, например, с помощью пайки. Однако, возможны и другие варианты конструкции, работающей по принципу, положенному в основу изобретения.

При практической реализации конструкция оказывается весьма компактной. Например, при числе подвижных дисков z=10, и их толщине 0,5 мм, размер демпфера в осевом направлении не превышает 1520 мм.

Предлагаемая полезная модель позволяет снизить уровень колебаний в управляемый колесах и кинематически связанного с ним механизма рулевого управления.

Демпфер рулевого механизма, включающий в себя внутренний корпус, выполненный с возможностью закрепления демпфера на валу рулевого колеса соосно с ним, наружный корпус, крышку наружного корпуса, причем внутренний корпус, наружный корпус и крышка наружного корпуса образуют замкнутую кольцевую полость, масляные уплотнения между корпусами, наборы стопорных колец и дистанционных втулок, отличающийся тем, что наружный корпус жестко зафиксирован от осевого перемещения, например, при помощи стопорных колец, кроме того, замкнутая кольцевая полость заполнена вязкой рабочей жидкостью, а также в замкнутой кольцевой полости располагаются соосно с валом рулевого колеса и неподвижных дисков, жестко связанных с наружным корпусом, наборы вращающихся дисков, зафиксированных на внутреннем корпусе, причем подвижные диски чередуются с неподвижными с некоторыми осевыми зазорами, таким образом, чтобы обеспечивать необходимый коэффициент сопротивления.