[发明专利]行星齿轮式转向器

说明书

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7%，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。

本发明的目的在于提供一种行星齿轮式转向器，以便妥善解决上述所要求的其特性间的本身矛盾。

本发明应用“少齿差”渐开线角变位内啮合齿轮传动原理，它属于“K-H-V”行星齿轮传动的特例，如图1示。

“K-H-V”行星齿轮传动，包括中心轮（K）、转臂（H）和输出轴（V），还有一个将行星传动变为定轴转动的输出机构（W）。本转向器不用机构（W）和输出轴（V），扭矩由固装于行星齿轮（a）的转向垂臂（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。

图1是K-H-V行星齿轮传动原理图，图2、图3是本发明一级传动原理图，图4是本发明两级转动原理图，图5、图6是转向垂臂安装位置图，图7、图8是传动比特性曲线图。

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和图3。包括外齿轮（1）、内齿轮（2）、转向垂臂（3）、转向管柱（4）、转向轴（5）、偏心轴头（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

（二）两级传动行星齿轮式转向器的结构传动原理。如图4。包括转向盘（7）、转向轴（8）、万向节（9）、小锥齿轮（10）、大锥齿轮（11）、外齿轮（转向垂臂轴）（12）内齿轮（13）及转向垂臂（14）。

O-内齿轮及大锥齿轮中心，即外齿轮（行星齿轮）公转中心。

O′-外齿轮及转向垂臂轴中心，即外齿轮（行星齿轮）自转中心组合方式：

可通过改变传动齿轮的组合方式。实现转向垂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，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、外齿轮的安装位置实现正转或反转两种形式。若外齿轮固定，内齿轮旋转，为正转式，如图2，反之，为反转式。如图3。

对于两级传动行星齿轮式转向器，可通过改变大锥齿轮的安装位置实现正转或反转两种形式。把大锥齿轮装在图4中的实线位置。为正转式，把大锥齿轮装在图4中的虚线位置，为反转式。

变传动比的变化规律：

行星齿轮式转向器的转向垂臂在中间位置时，通过改变转向垂臂与转向垂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：当转向垂臂在中间位置时，内、外齿轮啮合点A在转向垂臂端中心线上，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5和图7。

（2）中凹式：当转向垂臂在中间位置时，内、外齿轮啮合点B在转向垂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6和图8。

设i_p为平均传动比，L为转向垂臂长度，e为偏心距，

r₁为外齿轮节圆半径，如图4

则

本发明的优点：

传动效率高，正效率≥80%，逆效率≈70%，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/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，采用多种布置方案。有两种组合方式和两种变传动比变化规律，可按需优选。