Рулевой механизм — какие виды рулевых механизмов бывают и как они устроены

Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Не напрасно самым главным символом автомобиля и всего, что с ним связано, является руль. Рулевое управление – это единственно возможный на сегодняшний день способ управления направлением движения автомобиля.

В процессе автоэволюции из банального кольца с эбонитовой отделкой, руль превратился в электронный блок, позволяющий управлять большим количеством функций. Из которых, всё же самая главная – это изменение движения автомобиля, в заданном водителем направлении. Управлением транспортным средством, у которого не исправно или не отрегулировано рулевое управление не допускается. Это правило должно неукоснительно соблюдаться всеми водителями.

В этой связи любой человек, садящийся за руль, должен досконально знать устройство рулевого управления, иметь представление о признаках неисправности и владеть методами их устранения.

Как известно, любое рулевое управление состоит из двух составных частей:

• рулевой механизм;
• рулевой привод.

Содержание

1. Виды рулевых механизмов, используемые в автомобилях
2. Регулировка рулевого механизма – основные параметры
3. Ремонт рулевого механизма – основные требования

Виды рулевых механизмов, используемые в автомобилях

Рулевой механизм – один из самых важных узлов системы рулевого управления. Вращательные движения рулевого колеса каким-то образом необходимо преобразовать в возвратно-поступательные движения: рычагов, поворачивающих в разные стороны ступицы колёс. Именно для этого создан рулевой механизм. На современных машинах, как легковых, так и грузовых, используются два вида рулевых механизмов: червячный и реечный.

Червячный рулевой механизм – одно из самых старых устройств, которое используется, к примеру, во всех моделях ВАЗовской классики. Представляя собой продолжение рулевого вала, червяк, находящийся в картере, передает вращательные движения на ролик, с которым находится в постоянном зацеплении. Ролик прочно закреплён на валу рулевой сошки, которая передаёт движение на тяги.

Червячная конструкция рулевого механизма имеет свои преимущества:

• возможность поворота колёс на большой угол;
• гашение ударов и вибрации подвески;
• возможность передачи больших усилий.

Реечный рулевой механизм достаточно часто стал использоваться в новых моделях автомашин. Шестерня, которая установлена на конце рулевого вала, плотно приживается к зубчатой рейке, которой и передаёт вращение, преобразуя его в продольное движение. Тяги, прикреплённые к рейке, передают усилие на поворотные кулаки ступиц.

Реечный рулевой механизм отличается от червячного:

• более простым и надёжным устройством;
• меньшим количеством рулевых тяг;
• компактностью и небольшой стоимостью.

Регулировка рулевого механизма – основные параметры

Для любой системы рулевого управления предусмотрено большое количество настроек. Регулировка рулевого механизма заключается в установлении тесного соприкосновения элементов «червяк-ролик» и «шестерня-рейка».

Усилие, с которым прижимаются рабочие части элементов должно быть умеренным и обеспечивать тесное соприкосновение, без каких-либо зазоров. С другой стороны, если сильно прижать червяк к ролику или шестерню к рейке, вращать руль будет очень трудно, а при значительном усилии даже невозможно. Это приводит к утомлению при вождении и быстрому износу деталей рулевого механизма.

Регулировка рулевого механизма производится с помощью специальных регулировочных устройств. Для червяного предусмотрен специальный болт в крышке картера, а речные устройства имеют прижимную пружину в нижней части в проекции рулевой шестерни. От этой процедуры зависит не только комфорт, но и безопасное управление авто. В этой связи, для осуществления регулировок следует привлечь специалиста, обладающего необходимой квалификацией.

Ремонт рулевого механизма – основные требования

Как и в любом другом узле, в рулевом механизме активно работают, а значит, изнашиваются трущиеся детали. По условиям эксплуатации червяк с роликом и шестерня с рейкой должны находить в смазочной среде, которая позволяет значительно увеличить срок эксплуатации деталей, но рано или поздно приходит момент, когда необходим ремонт рулевого механизма.

О необходимости обратиться к специалистам могут указывать такие признаки как: увеличение свободного хода рулевого колеса, появление люфта в разных плоскостях, «закусывания» или появление холостых вращений руля, когда колёса на них не реагируют. В любом из указанных случаев следует незамедлительно проводить глубокую диагностику ремонт рулевого механизма. А для того, чтобы оградить себя от неприятностей, следует проводить осмотр и своеобразное тестирование системы рулевого управления каждый раз при выезде из гаража.

Рулевой механизм и привод автомобиля

Рулевой механизм и привод автомобиля

Рулевой механизм. Для преобразования вращательного движения рулевого вала в качательное движение сошки и увеличения усиления, передаваемого от рулевого колеса к рулевой сошке, служит рулевой механизм. Наличие в рулевых механизмах большого передаточного числа (от 15 до 30) облегчает управление автомобилем. Передаточное число определяется отношением угла поворота рулевого колеса к углу поворота управляемых колес автомобиля.

Рис. 1. Рулевое управление автомобилей:
а — зависимая подвеска передних колес; б — независимая подвеска

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 2. Рулевой механизм автомобиля ГАЗ-53А

Рулевые механизмы подразделяются на червячные, винтовые, комбинированные и реечные (шестеренные). Червячные механизмы бывают с передачей червяк—ролик, червяк—сектор и червяк—кривошип. Ролик может быть двух- или трех-гребневой, сектор — двух- и многозубый, кривошип — с одним или двумя шипами. В винтовых механизмах передача усилий производится посредством винта и гайки. В комбинированных механизмах передача усилий осуществляется через следующие узлы: винт, гайка — рейка и сектор; винт, гайка и кривошип; гайка и рычаг. Реечные механизмы выполнены из шестерни и зубчатой рейки. Наиболее широко распространена передача глобоидальный червяк — ролик на подшипниках качения. В такой паре значительно уменьшены трение и износ и обеспечено соблюдение необходимых зазоров в зацеплении. Рулевые механизмы такого типа применяют на большинстве автомобилей семейства ГАЗ, ВАЗ, АЗЛК и др.

Червячный рулевой механизм, установленный на автомобилях ГАЗ-БЗА, имеет глобоидальный червяк и трехгребневой ролик, находящиеся в зацеплении. Червяк напрессован на пустотелый вал и установлен в картере рулевого механизма на двух конических роликовых подшипниках. Ролик вращается на оси в игольчатых подшипниках. Ось ролика запрессована в головку вала сошки, который вращается во втулке и цилиндрическом роликовом подшипнике. На мелкие конические шлицы конца вала посажена сошка. Зацепление ролика с червяком зависит от положения регулировочного винта, который фиксируется стопорной шайбой, штифтом и колпачковой гайкой, навернутой на винт.

Рулевой вал помещен в трубу (рулевую колонку), нижний конец которой крепится к верхней крышке картера. В верхней части рулевой колонки установлен радиально-упор-ный подшипник рулевого вала, который имеет мелкие конические шлицы для установки рулевого колеса.

Масло в картер рулевого механизма заливают через отверстие, закрываемое резьбовой пробкой. Такого типа рулевые механизмы устанавливаются на автомобилях ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-302 «Волга», ГАЗ-66, автобусах ЛАЗ-695Н и др.

Винтовой рулевой механизм, устанавливаемый на автомобилях ЗИЛ-130, состоит из картера, представляющего одно целое с цилиндром гидроусилителя, винта с шариковой гайкой и рейки-поршня с зубчатым сектором.

Рис. 3. Рулевой механизм автомобиля ЗИЛ-130

Рис. 4. Рулевой механизм автомобиля МАЗ-5335

Сектор выполнен за одно целое с валом рулевой сошки. Картер закрывается крышками 1,8 и 12. Гайка закреплена в рейке-поршне жестко винтами. Винт соединяется с гайкой шариками, которые закладываются в канавке 6 гайки и винта.

Рулевой механизм с винтом и гайкой на циркулирующих шариках отличается малыми потерями на трение и повышенным сроком службы.

В корпусе клапана управления на винте установлены два упорных шариковых подшипника, а между ними — золотник клапана управления. Зазор в этих подшипниках регулируется гайкой.

Зазор в зацеплении рейки-поршня и зубчатого сектора регулируют, смещая вал рулевой сошки винтом, головка которого входит в отверстие вала сошки и опирается на упорную шайбу. Масло в картер рулевого механизма сливают через отверстие, закрываемое магнитной пробкой.

При повороте рулевого колеса винт передвигает шариковую гайку с рейкой-поршнем, и она поворачивает зубчатый сектор с валом сошки. Далее усилие передается на рулевой привод, обеспечивая поворот колес автомобиля. Так работает рулевое управление без гидроусилителя, т. е. при неработающем двигателе.

Комбинированный рулевой механизм, устанавливаемый на автомобиле MA3-5335, состоит из винта и шариковой гайки-рейки, находящихся в зацеплении с зубчатым сектором, вал которого является одновременно и валом сошки. Винт и гайка имеют полукруглые винтовые канавки, которые заполнены шариками. Для создания замкнутой системы для перекатывания шариков в гайку-рейку вставлены штампованные направляющие, предотвращающие выпадание шариков.

Винт рулевого механизма установлен в картере в двух конических подшипниках, а вал сектора — в игольчатых подшипниках.

Каждый рулевой механизм характеризуется передаточным числом, которое для рулевых механизмов грузовых автомобилей ЗИЛ-130 и КамАЭ-5320 равно 20,0, для автомобилей ГАЗ-53А — 20,5, для автомобилей MA3-5335—23,6, для автобусов РАФ-2203 — 19,1 и автобусов ЛАЗ-695Н—23,5, а для легковых автомобилей находится в пределах от 12 до 20.

На автомобилях семейства КамАЗ, рулевой механизм типа винт—гайка скомпонован совместно с угловым шестеренчатым редуктором, который передает крутящий момент от карданной передачи рулевого вала на винт рулевого механизма.

На автобусах ЛиАЗ-677М и ЛАЗ-4202 угловой редуктор служит для передачи крутящего момента под прямым углом от рулевого колеса через карданный вал к рулевому механизму типа червяк—сектор.

Реечный рулевой механизм получил широкое применение на переднеприводных легковых автомобилях ВАЗ-2108 «Спутник» и АЗЛК-2141 «Москвич». Он сравнительно прост в изготовлении и позволяет уменьшить количество шарниров рулевых тяг.

Основными деталями такого рулевого механизма является шестерня, нарезанная на валу, и рейка, находящиеся в зацеплении и помещенные в картер. При вращении вала рулевого колеса шестерня, вращаясь, передвигает в продольном направлении рейку, которая посредством шарниров передает усилие на рулевые тяги. Рулевые тяги через наконечник рулевой тяги и поворотные рычаги поворачивают управляемые колеса.

Рулевой привод. Для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и для правильного взаимного расположения колес при повороте служит рулевой привод. Рулевые привода бывают с цельной трапецией (при зависимой подвеске колес) и с расчлененной трапецией (при независимой подвеске). Кроме того, рулевая трапеция может быть задней или передней, т. е. с поперечной тягой, расположенной сзади передней балки или перед ней.

К деталям рулевого привода с зависимой установкой колес относятся (см. рис. 16.2, а) рулевая сошка, продольная тяга, рычаг продольной тяги, поперечная тяга и рулевые рычаги поворотных цапф.

Рулевая сошка может качаться по дуге окружности, расположенной в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля, или в плоскости, параллельной балке переднего моста. В последнем случае продольная тяга отсутствует, а усилие от сошки передается через среднюю тягу и две боковые рулевые тяги поворотным цапфам. Сошка крепится к валу на конусных шлицах при помощи гайки на всех автомобилях. Для правильной установки сошки при сборке на валу и сошке делают специальные метки. В нижнем конце рулевой сошки, имеющем конусное отверстие, закреплен палец с поперечной тягой.

Продольная рулевая тяга изготовляется из трубы с утолщениями по краям для монтажа деталей двух шарниров. Каждый шарнир состоит из пальца, вкладышей, охватывающих сферическими поверхностями шаровую головку пальца, пружины, ограничителя и резьбовой пробки. При заворачивании пробки головка пальца зажимается вкладышами благодаря пружине. Пружина смягчает удары от колес на рулевую сошку и устраняет зазор при износе деталей. Ограничитель 5 предотвращает чрезмерное сжатие пружины, а в случае ее поломки не позволяет пальцу выйти из шарнира.

Рис. 5. Рулевой механизм автомобиля ВАЗ-2108 «Спутник»

Рулевые рычаги соединяются с тягами шарнирно. Шарниры имеют различную конструкцию и тщательно защищены от попадания грязи. Смазка попадает в них через масленки. В некоторых моделях автомобилей в шарнирах тяг применяют пластмассовые вкладыши, не требующие смазки в процессе эксплуатации автомобиля.

Поперечная рулевая тяга также имеет трубчатое сечение, на концы которой наворачивают наконечники. Концы поперечной тяги и соответственно шарнирные наконечники имеют правую и левую резьбы для изменения длины тяги при регулировке схождения колес. Наконечники фиксируются на тяге стяжными болтами.

Рис. 6. Шарниры рулевых тяг:
а — продольной тяги; б, в — поперечной тяги

В поперечных рулевых тягах устанавливаются шарниры, в которых перемещение пальца допускается только перпендикулярно к тяге. Поперечная рулевая тяга при независимой подвеске передних колес состоит из средней тяги и двух боковых, соединенных шарнирно.

Шарнир состоит из шарового пальца, который может иметь головку со сферическими поверхностями или шаровую, и двух эксцентриковых вкладышей, прижимаемых к пальцу пружиной, удерживаемой пробкой. При таком устройстве пружины не нагружаются силами, действующими на поперечную рулевую тягу, и устранение зазора при износе деталей шарнира происходит автоматически. Шаровые пальцы устанавливают в конусные отверстия рычагов и закрепляют гайками.

На некоторых легковых автомобилях применяют рулевые управления повышенной безопасности с энергопоглощающим устройством, которые уменьшают усилия, наносящие травму водителю при авариях.

Так, на автомобилях ГАЗ-З02 «Волга» энергопоглощающим устройством служит резиновая муфта, соединяющая две части рулевого вала, а на автомобилях АЗЛК-2140 рулевой вал и рулевая колонка выполнены составными, что дает возможность перемещаться рулевому валу незначительно внутрь салона при столкновениях автомобилей.

Кроме того, рулевое колесо делают с утопленной ступицей и мягкой накладкой, что значительно уменьшает тяжесть травмы, получаемой водителем при ударе о него. Могут применяться и другие устройства, повышающие травмобезопасность водителя.

—

В автомобилях применяют рулевые механизмы следующих типов: червяк и сектор (автомобиль Урал-375), червяк и ролик (трехгребневой на автомобилях ЗИЛ-164А и ЗИЛ-157 и двухгребневой на автомобилях ГАЗ-53А, ЗАЗ-965 «Запорожец», «Москвич-408», М-21 «Волга» и др.), винт и гайка и комбинированные. К последним относят механизмы, сочетающие винт и гайку на циркулирующих роликах и рейку с сектором (автомобили ЗИЛ-130, ЗИЛ-111, БелАЗ-540 и БелАЗ-548).

В механизме червяк и сектор применяют как обычный цилиндрический червяк, так и глобоидальный червяк с нарезной поверхностью, витки которой выполнены по дуге окружности с центром на оси вращения сектора. В последнем случае даже при крутых поворотах автомобиля между зубьями сектора и червяком сохраняется небольшой зазор.

Механизм с цилиндрическим червяком и сектором показан на рис. 6, а. С насаженным на нижнем конце рулевого вала червяком находится в зацеплении зубчатый сектор, изготовленный как одно целое с валом рулевой сошки.

На рис. 6, б изображен рулевой механизм типа червяк и ролик. На нижнем конце рулевого вала имеется глобоидальный червяк, который находится в зацеплении с двухгребневым роликом, входящим в зацепление с витками червяка и сидящим на оси, закрепленной в вилке вала 8 рулевой сошки. Механизм этого типа является наиболее износостойким и требует от шофера наименьшей затраты усилий при повороте.

Червяк может также работать в паре с боковым сектором. В механизмах этого типа контакт между зубьями происходит не в отдельных точках, как в ранее рассмотренных передачах, а по линиям, что позволяет передавать значительно большие усилия. Однако потери на трение и износ такой передачи велики. Кроме того, механизм этого типа особенно чувствителен к точности регулировки зацепления.

Рис. 6. Основные типы рулевых механизмов:
а — червяк и сектор; б -— червяк и ролик; в — червяк и боковой сектор; 1 — рулевой вал; 2 — цилиндрический червяк; 3 — зубчатый сектор; 4 — вал сошки; 5 — рулевая сошка; 6 — глобоидальный червяк; 7 — ролик; 8 — вал рулевой сошки; 9 — боковой зубчатый сектор

На рис. 7 изображен рулевой механизм типа червяк и ролик с передаточным числом 20,5 автомобиля ГАЗ-53Ф.

К левому лонжерону рамы автомобиля прикреплен болтами чугунный картер рулевого механизма, внутри которого помещаются находящиеся в зацеплении глобоидальный червяк и двухгребневой ролик. Опорами рулевого вала с напрессованным на его нижний конец червяком служат цилиндрический роликоподшипник в рулевой колонке и два конических роликоподшипника в картере рулевой передачи. Последние два подшипника не имеют внутренних колец и их ролики работают непосредственно по поверхности червяка. Ролик посажен на ось на двух шарикоподшипниках, на внутреннее кольцо которых установлено пружинное кольцо. Ось ролика запрессована в головку вала рулевой сошки и смещена от оси червяка в сторону боковой крышки картера на 5,75 мм.

Сошка закреплена на мелких шлицах вала гайкой с шайбой. Четыре сдвоенных шлица обеспечивают правильность соединения сошки с валом. Вал сошки вращается в цилиндрическом роликоподшипнике и втулке и может поворачиваться на угол 90°. Втулка помещается в картере, а подшипник — в его боковой крышке. Кроме боковой, картер имеет также верхнюю и нижнюю крышки. Внутрь картера через отверстие, закрываемое пробкой, заливается масло.

Картер крепится к рулевой колонке хомутом и стяжным болтом. На верхнем конце рулевого вала крепятся рулевое колесо и кнопка сигнала. Провод сигнала проходит внутри рулевого вала в трубке; между трубкой и валом установлено уплотнительное кольцо, прижимаемое к трубке пружиной. Верхний конец вала уплотняется сальником, поджимаемым пружиной. Вал сошки уплотнен сальниками.

Рис. 7. Рулевой механизм автомобиля ГАЭ-53Ф:
1 — кольцо; 2 — внутреннее кольцо подшипников; 3 — шарик; 4 — ось ролика; 5 — уплотнительное кольцо; 6 — трубка; 7 — провод сигнала; 8 и 17 — пружины; 9 и 15 — крышки; 10 и и — регулировочные прокладки; 12 — конический роликоподшипник; 13 — картер; 14 — пробка; 16, 33 и 34 — сальники; 18 — рулевой вал; 19 — рулевая колонка; 20 — глобоидальный червяк; 21 — двугребневой ролик; 22 — вал рулевой сошки; 23 — болт; 24 — хомут; 25 а 32 — цилиндрические роликоподшипники; 26 — боковая крышка; 27 — регулировочный винт; 28 — гайка; 29 — втулка; 30 — рулевое колесо; 31 — рулевая сошка

Зацепление червяка и ролика можно регулировать, не разбирая рулевой механизм, винтом, в паз которого входит хвостовик вала рулевой сошки. Как уже указывалось, оси ролика и червяка лежат в разных плоскостях; поэтому для уменьшения зазора в зацеплении достаточно переместить вал сошки в сторону червяка путем ввертывания винта. Увеличение зазора может быть достигнуто путем вывертывания винта. Снаружи на винт навернута колпачковая гайка, предотвращающая вытекание масла из картера через резьбу. Для предохранения от выхода ролика из зацепления с червяком служат внутренние приливы в картере рулевого механизма. Они же ограничивают поворот вала рулевой сошки. Осевой зазор роликоподшипников регулируют путем удаления картонных со специальной пропиткой (толщиной 0,25 мм) и пергаментных (толщиной 0,10—0,12 мм) прокладок из-под крышки картера.

В автомобиле М-21 «Волга» рулевой механизм по конструкции такой же.

В автомобиле ЗИЛ-164А применяют рулевой механизм с червяком и трехгребневым роликом, который увеличивает возможные углы поворота рулевой сошки без нарушения зацепления.

На рис. 8 показан рулевой механизм автомобиля МАЗ-200 типа цилиндрический червяк и боковой сектор. Червяк и боковой сектор со спиральными зубьями помещены в картере. Червяк напрессован на нижний конец рулевого вала. При повороте рулевого вала и червяка поворачивается сектор, торцовые зубья которого находятся в зацеплении с червяком. Опорами для вала сектора служат игольчатые подшипники.

Рис. 8. Рулевой механизм автомобиля МАЗ-200:
1 — червяк; 2 — сектор; з — прокладки; 4 — фасонная гайка; 5 — игольчатый подшипник; 6 — картер

Подшипники рулевого вала регулируют путем изменения толщины прокладок под фланцем фасонной гайки.

В рулевом механизме тина винт и гайка автомобиля МАЗ-525 на нижнем конце рулевого вала имеется винтовая нарезка. При вращении рулевого вала сидящая на его нижнем конце во втулке гайка перемещается вверх или вниз вдоль вала, поворачивая вал рулевой сошки, установленный во втулках в картере и крышке картера. Нижний конец рулевого вала не закреплен, а верхний имеет качающуюся опору, состоящую из шарикоподшипника и резиновых колец. Рулевая колонка нижним и верхним наконечниками соединяется с картером рулевого механизма и корпусом головки.

Передаточное число рулевого механизма определяется как отношение угла поворота рулевого колеса к углу поворота рулевой сошки. Чем больше передаточное число, тем меньшее усилие необходимо для поворота колес. Для быстроты поворота передаточное число не должно быть слишком большим.

Рулевые механизмы грузовых автомобилей имеют передаточные числа 20—40, а легковых — 17—18.

Рис. 9. Рулевой механизм автомобиля МАЗ-525

—

Рулевой механизм преобразует вращательное движение рулевого колеса в угловое перемещение звеньев рулевого привода, его выполняют с большим передаточным числом (20—24) для снижения усилия, затрачиваемого водителем.

На автомобилях КамАЗ применяют рулевой механизм с гидроусилителем, который показан на рис. 93. В собственно рулевой механизм входят винт, по которому перемещается гайка, установленная на циркулирующих шариках, и поршень-рейка, зацепленная зубьями с зубчатым сектором.

Поскольку кабина автомобилей КамАЗ вынесена вперед и выполнена откидной, потребовалось ввести шарнирное соединение рулевой колонки с рулевым механизмом и дополнительный угловой редуктор.

Рис. 10. Схема механизма рулевого управления с гидроусилителем:
1 — реактивный плунжер; 2 — масляный радиатор; 3 — шланг высокого давления; 4 — насос; 5 — рулевая колонка; 6 — карданный вал; 7 — ведущая шестерня: 8 — ведомая шестерня; 9 — вал сошкн; 10 — зубчатый сектор вала сошки; 11 — поршень-репка: 12 — винт; 13 — шариковая гайка; 14 — шариковые подшипники: 15 — упорный задний подшипник; 16 — золотник; 17 — клапан управления; 18 — шланг низкого давления; 19 — упорный передний подшипник

Вал рулевой колонки соединен шарниром с карданным валом. Другой конец вала при помощи шарнира соединен с ведущей шестерней углового редуктора. Угловой редуктор состоит из ведущей и ведомой конических шестерен.

Ведущая шестерня выполнена за одно целое со своим валом, вращающимся на игольчатом и шариковом подшипниках. Шариковый подшипник ведущей шестерни находится в верхней крышке картера. Ведомая шестерня 8 установлена на валу винта, вращающегося в двух шариковых подшипниках. Перемещающаяся по винту гайка помещена в поршне-рейке. На его наружной поверхности нарезаны зубья, образующие рейку и входящие в зацепление с зубчатым сектором.

Для облегчения передвижения гайки в ней и в винте выполнены полукруглые винтовые канавки, образующие спиральный канал, заполненный шариками. Выпадение шариков из канавок предотвращается установкой в пазы гайки штампованных направляющих, состоящих из двух половин. Образованный таким образом желоб создает два замкнутых потока перекатывающихся шариков. По этому желобу при повороте винта перекатываются шарики, выходящие с одной стороны гайки и возвращающиеся в нее с другой. На валу винта установлены два упорных подшипника с золотником клапана управления между ними. Подшипники и золотник закреплены гайкой с пружинной шайбой. Золотник имеет несколько большую длину, чем гнездо в клапане управления.

В осевом направлении винт и золотник могут перемещаться в пределах 1,1 мм в каждую сторону от среднего положения, в которое их возвращают спиральные пружины и реактивные плунжеры, находящиеся под давлением масла, поступающего по нагнетательной магистрали от лопастного насоса. Всякий поворот рулевого колеса передается винту и вызывает соответствующее поворачивание колес. Однако колеса при этом создают сопротивление, которое, передаваясь на винт, стремится сместить его в осевом направлении. Когда это сопротивление превысит силу предварительного сжатия пружин, то смещение винта изменит положение золотника. Соответственно направлению сдвига винта золотник соединит одну полость усилителя с линией нагнетания, а другую — с линией слива. Под давлением масла поршень-рейка создает дополнительное усилие, действующее на сектор сошки и способствующее повороту управляемых колес автомобиля.

По мере повышения сопротивления повороту передних колес увеличивается давление в рабочей полости цилиндра гидроусилителя. Вместе с тем растет давление и под реактивными плунжерами. Под давлением пружин и реактивных плунжеров золотник стремится вернуться в среднее положение.

Водитель, управляя автомобилем, всегда сохраняет чувство дороги, т. е. для поворота рулевого колеса ему необходимо затратить некоторое усилие.

С увеличением сопротивления повороту передних колес и увеличением давления в полости цилиндра гидроусилителя возрастает также и усилие на рулевом колесе.

По окончании воздействия на рулевое колесо золотник перемещается в среднее положение, связь данной полости цилиндра с линией нагнетания прекращается и давление в ней падает.

В среднем положении осевой зазор между поршнем-рейкой и зубчатым сектором наименьший. По мере поворота рулевого колеса вправо и влево зазор в этом зацеплении увеличивается.

При неработающем двигателе и отсутствии подачи жидкости насосом гидроусилителя рулевой механизм работает обычным образом, однако при этом водителю приходится затрачивать большее усилие на управление автомобилем.

В нижней части корпуса рулевого механизма расположена сливная пробка с магнитом, улавливающая металлические частицы, попадающие в жидкость.

У автомобилей Минского автозавода применен рулевой механизм типа винт — шариковая гайка, ио с вынесенным отдельно гидроусилителем.

Вал рулевого механизма, установленный на двух конических роликовых подшипниках, имеет винт, по которому передвигается гайка-рейка. На наружной поверхности гайки нарезана рейка, входящая в зацепление с зубчатым сектором вала. Для более легкого перемещения гайки в ней и в винте выполнены полукруглые винтовые канавки, образующие спиральный канал, заполненный шариками. Выпадение шариков из канавок предотвращается установкой в пазы гайки штампованных направляющих, образующих трубчатый желоб. По этому желобу при повороте винта перекатываются шарики, выходящие с одной стороны гайки и возвращающиеся в нее с другой.

Вал зубчатого сектора установлен на трех игольчатых подшипниках, два из которых расположены со стороны крепления сошки. Сектор с пятью зубьями входит в зацепление с зубьями рейки. Средний зуб сектора имеет несколько большую толщину, чем другие. На одном конце вала сектора выполнены мелкие шлицы для соединения с рулевой сошкой, которая удерживается от осевого смещения гайкой. На другом конце вала сектора имеется регулировочное устройство, позволяющее устанавливать необходимый осевой зазор в зацеплении сектор — гайка. Оно состоит из регулировочного винта, фиксируемого контргайкой.

Картер рулевого механизма отливают из чугуна и закрывают с боков съемными крышками с уплотнительными прокладками. Места выхода из картера вала руля и вала сектора уплотнены резиновыми сальниками. В верхней части картера расположена пробка, закрывающая наливное отверстие для масла. В нижней части имеется отверстие с такой же пробкой для слива масла.

На автомобилях КрАЗ ранее устанавливали рулевой механизм, состоящий из червяка и бокового зубчатого сектора со спиральными зубьями (таких автомобилей сейчас много в эксплуатации), а в настоящее время применяют механизм в виде винта и шариковой гайки-рейки, т. е. такого же типа, как и на автомобилях Минского автозавода, также с вынесенным отдельно гидроусилителем.

Рис. 11. Рулевой механизм автомобилей МАЗ:
1 — вал сектора; 2 — сальник; 3 — игольчатые подшипники; 4 — боковая крышка: 5 — пробка сливного отверстия; 6 — гайка регулировочная; 7 — подшипник; 8 — картер рулевого механизма: 9 — гайка-рейка; 10 — шарики; 11 — винт; 12 — пробка заливного отверстия; 13 — подшипник

Система рулевого управления

« Назад к Глоссарию Указатель

Система рулевого управления

За последние несколько лет автомобильная промышленность приблизилась к полностью автономным автомобилям. Тем не менее, нам, возможно, придется подождать некоторое время, пока это не станет реальностью, а пока нам придется полагаться на автомобили с системой рулевого управления.

Способы проектирования и реализации систем рулевого управления претерпели значительные изменения с годами. Давайте рассмотрим все виды систем рулевого управления и из чего они состоят, а также концепцию гидроусилителя руля и принцип работы центровки.

Основы системы рулевого управления

На самом базовом уровне система рулевого управления предназначена для преобразования усилия вращения рулевого колеса в движение передних колес. Карты — отличный пример простой системы рулевого управления. От рулевого колеса вниз идет вал, который соединяется с небольшим рычагом внизу. К маленькому рычагу прикреплены наконечники рулевых тяг, по одному выходу на каждое колесо. Когда вы поворачиваете рулевое колесо, движение передается на концы рулевой тяги, которые, в свою очередь, приводят в движение колеса.

Рулевое управление вашего автомобиля работает так же, как и картинг, только немного сложнее. Рулевое колесо крепится к рулевой колонке, которая соединена с рулевым механизмом. Рулевой механизм перемещает компонент, известный как шатун, который соединяется с несколькими концами поперечной рулевой тяги. Как и в картинге, наконечники рулевой тяги соединены с каждым колесом и поворачиваются при повороте руля, передавая движение на передние колеса.

Ваши колеса установлены на металлических компонентах, называемых шпинделями. Эти шпиндели крепятся между концами рулевой тяги и колесом. Они двигаются, когда их толкает и тянет рулевая тяга, заставляя ваши колеса поворачиваться по мере необходимости. Они закреплены шаровыми шарнирами, что позволяет шпинделям перемещаться, не нарушая выравнивания автомобиля.

Типы рулевого управления

Реечное рулевое управление

В большинстве легковых или грузовых автомобилей используется реечное рулевое управление. Эта простая система состоит из двух основных частей: рейки, горизонтального куска металла с зубьями на верхней стороне, и ведущей шестерни, круглой шестерни на конце рулевого вала, которая сцепляется с зубьями рейки. Эта механическая система обычно устанавливается внутри трубы. Когда вы поворачиваете руль, рулевой вал и ведущая шестерня поворачиваются вместе с ним. Это затем сместит рейку в ту или иную сторону, в результате чего концы поперечной рулевой тяги будут перемещать шпиндели и колеса в нужном направлении.

Количество зубьев на ведущей шестерне также влияет на управляемость. Меньшее количество зубьев облегчит поворот руля, но для совершения крутого поворота потребуется больше оборотов. Больше зубов даст вам более быстрый крутой поворот, но потребует немного больше силы для завершения. В большинстве современных автомобилей эта система рулевого управления сочетается с системой рулевого управления с усилителем, чтобы уменьшить усилие, необходимое для выполнения поворотов.

Реечное рулевое управление с усилителем

Как уже упоминалось, многие современные автомобили с реечным рулевым управлением также оснащаются системой рулевого управления с усилителем. Эта пара известна как реечное рулевое управление с усилителем. Эта система включает в себя цилиндр и поршень, расположенный на рейке. Поршень соединен с магистралями гидроусилителя руля с обеих сторон. Трубопроводы обеспечивают путь для подачи жидкости гидроусилителя рулевого управления от насоса гидроусилителя рулевого управления, расположенного снаружи рейки. Когда вы поворачиваете руль, поворотный клапан на насосе гидроусилителя руля направляет больше жидкости гидроусилителя руля на эту конкретную сторону поршня, что помогает облегчить рулевое управление. При движении по прямой поворотный клапан обеспечивает одинаковое давление с обеих сторон поршня.

В более продвинутых системах величина давления жидкости может изменяться в зависимости от дополнительных факторов, таких как скорость автомобиля, сила поворота или вес/нагрузка автомобиля. В результате усилителя вы можете легче поворачивать при движении на низких скоростях (например, при парковке) и иметь больший контроль при движении на скоростях по шоссе.

Рулевое управление с рециркуляцией шариков

До появления рулевого управления с усилителем предпочтительной системой рулевого управления было рулевое управление с рециркуляцией шаров. Система рециркуляции шаров выполняет те же задачи, что и реечная система, но с некоторыми ключевыми отличиями. Вместо зубьев в системе рециркуляции шариков используется червячная передача — длинная спираль, похожая на болт. Эта система по-прежнему имеет рулевой вал, который вращается при вращении рулевого колеса, только теперь вал вращает червячную передачу вместо шестерни. Червячная передача вставлена ​​внутрь металлической коробки с зубьями в ней. Затем зубья металлического блока передают движение секторной шестерне – шестерне, у которой зубья только с одной стороны.

Затем секторная шестерня поворачивает рычаг, известный как шатун, который прикрепляется к рулевой тяге. Эта связь состоит из внутренних и внешних тяг, соединенных со шпинделями, которые завершают вращательное движение. Внутри металлического блока находится множество крошечных шарикоподшипников. Шариковые подшипники уменьшают трение между червячной передачей и зубьями, а также устраняют люфт между болтами и резьбой. Отсюда и пошло название «рециркулирующий шар».

Компоненты гидроусилителя рулевого управления также могут быть объединены с системой рециркуляции шаров для усиления рулевого управления. Это работает аналогично реечной системе с усилителем, где жидкость для гидроусилителя руля под давлением подается на определенную сторону блока, чтобы облегчить рулевое управление в этом направлении.

Рулевое управление с электроусилителем

Самая экологичная и экономичная система рулевого управления из всех, системы рулевого управления с электроусилителем используют электродвигатель, который заменяет насос гидроусилителя руля в традиционной системе рулевого управления с усилителем. Этот электродвигатель крепится либо к реечному узлу, либо непосредственно к рулевому валу. Используя различные датчики, внутренний компьютер определяет, в каком направлении водитель хочет повернуть, и приводит в действие двигатель, чтобы предложить помощь в этом направлении. Поскольку насос гидроусилителя рулевого управления заменяется, гидроусилитель рулевого управления доступен без какой-либо дополнительной мощности двигателя, как в стандартных системах гидроусилителя рулевого управления. Отзывчивость систем рулевого управления с электроусилителем также можно регулировать во время движения, обеспечивая оптимальное усилие рулевого управления всякий раз, когда это необходимо.

Развал-схождение

Независимо от того, какая система рулевого управления используется в вашем автомобиле, развал-схождение имеет решающее значение для функционирования вашего рулевого управления. Плохое выравнивание может вызвать множество проблем, включая, помимо прочего, увод автомобиля в одну сторону, отклонение автомобиля от центра после завершения поворота и отклонение в сторону после столкновения с неровностью. В системе рулевого управления различают три угла выравнивания: схождение, развал и кастер. Они взаимосвязаны и влияют на износ ваших шин и влияют на управляемость вашего автомобиля.

Схождение

Схождение регулирует и контролирует направление движения шин относительно центра автомобиля. Это наиболее распространенный угол выравнивания, который нуждается в регулировке. Если он выключен, износ шин будет неравномерным. Вы также можете заметить, что ваш автомобиль тянет в одну сторону или издается визг шин или колес.

Развал

Развал регулирует вертикальный наклон шин. Отрицательный развал означает, что верхние части шин наклонены внутрь, тогда как положительный развал означает, что верхние части шин наклонены наружу. Плохой развал может изнашивать шины, шаровые шарниры, подшипники и шпиндели.

Кастер

Вы можете увидеть кастер вашего автомобиля сбоку – это угол оси поворота рулевого колеса. Хороший угол кастера способствует устойчивости при движении по прямой. Плохой угол кастера приведет к тому, что автомобиль будет чувствовать себя неустойчиво. Кастер автомобиля обычно не регулируется. Он устанавливается при изготовлении автомобиля, и его необходимо сбросить только после аварии или в случае чрезмерного износа рулевого управления и подвески.

Техническое обслуживание системы рулевого управления

Благодаря достижениям в области автомобильных технологий требуется минимальное техническое обслуживание системы рулевого управления вашего автомобиля. Если в вашем автомобиле есть гидроусилитель руля (как и в большинстве современных автомобилей), проверка и замена жидкости гидроусилителя руля является частью вашего регулярного профилактического обслуживания. Обратитесь к руководству по эксплуатации вашего автомобиля, чтобы отметить интервал, в течение которого необходимо выполнять эти услуги.

Самое важное обслуживание системы рулевого управления — это регулировка углов установки. Каждый раз, когда вы меняете шины или чувствуете тягу в одном направлении, обратитесь к специалисту по обслуживанию автомобилей для проверки развал-схождения.

Лучший способ записаться на регулировку — записаться на прием через CarAdvise. CarAdvise упрощает уход за автомобилем и гарантирует, что вы заплатите за все услуги меньше, чем в магазине!

« Назад к Глоссарию Указатель

Рулевой механизм — Типы рулевого механизма

При повороте переднее колесо соответствующей стороны поворачивается на больший угол , чем колесо  другой стороны . Во избежание заносов передние колеса должны поворачиваться примерно на тот же Мгновенный центр «I» который лежит на оси заднего моста .

Выводится фундаментальное уравнение рулевого механизма, чтобы определить, подходит ли и эффективен ли применяемый механизм . Основное уравнение

Уравнение не останется прежним и будет меняться в зависимости от типа рулевого механизма.

Что такое мгновенный центр?

Мгновенный центр определяется как центр , где происходит перемещение и вращение всех механизмов или звеньев . На изображении выше мы можем наблюдать, что мгновенный центр лежит на оси задней оси .

Условием правильного рулевого управления является то, что «все четыре колеса должны вращаться примерно в одном и том же мгновенном центре».

Типы рулевых механизмов:

Существует два различных типа рулевых механизмов в автомобилях. Это

1. Рулевой механизм Davis.
2. Рулевой механизм Аккермана.

Давайте прочитаем об этих двух типах рулевого управления   в автомобиле и их уравнении.

Механизм рулевого управления Дейвиса:

Рулевой механизм Дейвиса  — один из механизмов рулевого управления, который состоит всего из пар скольжения . Это означает, что пары в механизме будут скользить при управлении транспортным средством. Основное уравнение этого механизма выполняется во всех положениях. В этом механизме мгновенная точка или центр достигается в центре колеса основания (l).   Следовательно, уравнение принимает вид

В рулевом управлении по Дэвису нам нужно приложить больше усилий для поворота автомобиля, потому что механизм скользящего типа .

Механизм рулевого управления Ackermann:

Рулевой механизм Ackermann  это еще один тип механизма, который имеет пар поворота и без скользящих пар , как рулевое управление Дэвиса; благодаря этим поворотным парам рулевое управление Аккермана требует на усилий меньше на по сравнению с механизмом Дэвиса.

В этом типе механизма основное уравнение может быть выполнено только в 3 положениях автомобиля. Три позиции следующие;

• При движении автомобиля по прямому пути .
• Во время движения автомобиля влево под правильным углом.
• При повороте автомобиля под правым правильным углом.

Математическое уравнение этого механизма имеет вид  

Преимущества типов рулевого управления:

Преимущества рулевого механизма Davis:

Преимущества рулевого механизма Davis:

• все позиции и поворачивает вместо того чтобы залипнуть мало оборотов.
• Можно сказать, что Davis Steering — это точный механизм рулевого управления.
• Конструкция легкая .
• Вся мощность привода передается на колеса, а поворот .