С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Принцип работы рулевого управления


Рулевое управление – устройство и принцип работы

Общее устройство и принцип работы системы рулевого управления автомобиля, как и многих других современных транспортных средств, можно описать следующим образом. Рулевое управление имеет рулевые тяги, рулевой механизм с реечной или червячной передачей и рулевую колонку, оканчивающуюся рулевым колесом. Функционирует система довольно просто: при воздействии на руль усилие через рулевой механизм передается на рулевые тяги, которые шарнирно связаны с рычагами подвески, что приводит к изменению траектории движения авто. Кроме того, рулевое колесо информирует водителя о состоянии дорожного покрытия, определяемое по величине усилия, приложенных к рулю. Если не брать во внимание размер рулевого колеса у спорткаров, диаметр руля для большинства автомобилей находится в пределах 38-42,5 см.

Рулевое колесо соединяется с рулевым механизмом посредством травмобезопасной рулевой колонки, которая имеет несколько карданных соединений. Травмобезопасность заключается в том, что при лобовом столкновении на большой скорости она (колонка) складывается, снижая таким образом степень тяжести нанесенных водителю травм. Современные автомобили снабжены электрической или механической регулировкой адаптации рулевой колонки под рост водителя. Изменение осуществляется как в вертикальном направлении, так и по длине, либо в двух направлениях. Также предусмотрена противоугонная защита путем блокирования рулевой колонки электрическим или механическим способом.

Рулевой механизм выполняет роль множителя усилий, приложенных водителем к рулевому колесу с последующим распространением нагрузки на рулевой привод. Самым применяемым типом редуктора рулевого механизма в автомобилях является червячная и реечная его конструкции, причем первый вариант чаще использовался в автомобилях прошлого столетия. Реечный вариант представляет собой цилиндрическую шестерню, составляющую одно целое с валом и перемещающуюся по зубчатой рейке, которая шарнирно связана с рулевыми тягами. При изменении положения руля на определенный угол рейка совершает движение в горизонтальной плоскости и через тяги поворачивает колеса. Пара шестерня-рейка находится в корпусе редуктора, который расположен в подрамнике подвески.

Некоторые автомобили снабжены рулевым механизмом с переменным передаточным отношением, где применена зубчатая рейка с различным профилем зубьев: в околонулевой зоне зубья имеют форму треугольника, а ближе к краям – вид трапеции. Конструкция рейки с различной геометрией зубьев способствует изменению передаточного числа в паре шестерня-рейка, уменьшая угол поворота рулевого колеса. Благодаря этой схеме управлять автомобилем намного удобнее, динамичнее, и требуется меньше усилий, прилагаемых к рулевому колесу.

Отдельные производители авто используют на автомобилях рулевые механизмы с управлением на четыре колеса. Конструкция позволяет добиться более эффективного управления и обеспечивает стабильность машины при движении на высокой скорости. Благодаря такому техническому решению передние и задние колеса авто получили синхронизацию при повороте в ту или иную сторону. Кроме того, улучшилась маневренность в случае, когда автомобиль движется с малой скоростью: передние и задние колеса могут быть повернуты в разном направлении. Это достигается за счет того, что при большой скорости автомобиля сайлентблоки, установленные на задней подвеске, под воздействием сил во время поворота авто деформируются, не давая колесам существенно изменить угол поворота.

Рулевой привод представляет собой шарнирно-рычажную конструкцию, посредством которой усилия, прилагаемые к рулю, передаются напрямую колесам, обеспечивая при этом устойчивость автомобиля при повороте. Кроме этого, конструкция удерживает колеса при работе подвески, тип которой зависит от устройства рулевого привода.

Наиболее популярна механическая конструкция рулевого привода, включающая в себя рулевые тяги и шаровые опоры (рулевые шарниры). В свою очередь, шаровой шарнир, защищенный от износа вкладышами, находится в корпусе с закрытым резиновым пыльником, который препятствует проникновению пыли и грязи в шарнирное соединение. Шаровой шарнир изготовлен как одно целое с шаровым пальцем, который служит наконечником для рулевых тяг и составляет с ними дополнительный рычаг подвески.

Для регулировки рулевого управления существует несколько параметров, влияющих на устойчивость автомобиля во время движения, и на усилие, прилагаемое к рулю. Четыре наиболее важных из них касаются угловых регулировок: развал, схождение, угол продольного и поперечного наклона поворотной ступицы колеса, а также две регулировки плеча (стабилизация и обкатка). Стоит заметить, что все регулировки связаны между собой и оказывают важное влияние на работу всего рулевого управления.

Современные автомобили уже не обходятся без усилителя рулевого управления, которое значительно уменьшает усилие, приложенное к рулю, позволяет точно и быстро реагировать на окружающую обстановку при движении. Благодаря усилителю руля водитель меньше утомляется, да и передаточное число шестерен в редукторе можно уменьшить, что делает его более компактным. По своему типу привод усилителя делится на электрический, гидравлический или пневматический. Последний больше относится к автомобилям грузового класса.

В большинстве своем автомобили нынешнего поколения снабжены гидравлическим усилителем рулевого управления, называемым для простоты «гидроусилитель руля». Кроме этого, существует его вариант – электрогидравлический усилитель, в котором жидкость нагнетается насосом с приводом от электродвигателя. Однако прогрессивным считается применяемый сегодня электрический усилитель руля, в котором крутящий момент вала электродвигателя подается непосредственно на карданный вал рулевого колеса или прямо на рулевой редуктор. А использование электроники делает возможным применение электроусилителя при парковке в автоматическом режиме или в системе, которая помогает удерживать автомобиль на полосе движения.

Инновационным усилителем руля можно считать адаптивный усилитель рулевого управления, благодаря которому усилие, прилагаемое при повороте колеса, зависит от скорости движения. Как пример подобной конструкции можно привести известный адаптивный гидравлический усилитель Servotronic. К новинке можно отнести и систему активного рулевого управления BMW, а также систему динамического рулевого управления от Audi, в котором передаточное число редуктора рулевого механизма зависит от скорости движения автомобиля.

povozcar.ru

Принцип работы рулевого управления автомобиля

Рулевое управление автомобиля следует считать одним из основополагающих столпов современного транспортного средства. Его конструкция и схема устройства включает в себя целый ряд элементов, которые имеют свои названия и выполняют свои функции. Если идти сверху вниз, рассматривая устройство современного рулевого механизма, то его начальным элементом является рулевое колесо. Современное рулевое колесо должно отвечать целому ряду принципиальных схем, которые обеспечивают безопасность водителя при тех неприятных моментах, когда автомобиль попадает в ДТП. В этом случае колесо руля должно быть минимально травмоопасным и уходит в сторону, дабы не причинять серьезных повреждений автовладельцу который соответственно находится за этим самым рулем транспортного средства.

Кроме того дизайн этого устройства должен соответствовать интерьеру авто, гарантируя надлежащий вид салона машины. Еще современный авторуль имеет такую конструктивную особенность, что внутри него может располагаться подушка безопасности, которая и обеспечивает активную безопасность самого водителя. Следует отметить, что в конструктивную особенность и схему устройства рулевого колеса на сегодняшний день добавляется целый ряд опциональных моментов, к которым принадлежит обогрев руля, наличие на нем панели управления автомагнитолой и другими медийными система.

Спускаясь вниз, мы сталкиваемся с таким устройством как рулевая колонка, с которой рулевое колесо соединено шлицами. Количество шлицов рулевого колеса зависит от марки и модели автомобиля, так же как и глубина шлицов руля определяется производителем транспортного средства. На рулевой колонке находятся рычаги управления поворотом, круиз контролем и на определенных автомобилях от них зависит регулировка светового управления транспортного средства. Через систему шарниров рулевая колонка соединяется с рулевым валом. Причем шарнирными соединениями могут стать и крестовины рулевого управления, конструкция которых аналогична обычным крестовинным соединениям. Исходя из этого, можно говорить и о том, что сама конструкция и схема устройства определяет возможность появления определенных дефектов и неисправностей, которые можно будет устранить, используя сопредельный раздел данного проекта.

Итак, после ознакомления с рулевым колесом, колонкой и рулевым валом, можно будет перейти к исполнительному механизму управления рулевой системой. Прежде всего, рассмотрим систему гидроусилителя руля, которая состоит из редуктора или рейки шестерни, насоса гидроусилителя руля и их соединительного элемента, который именуется как шланг ГУР. Каждый из этих составляющих имеет свою структуру, конструкцию устройства которую необходимо знать, дабы правильно проводить ремонт любой из этой части.

Еще до недавних времен активно используемый рулевой редуктор имел определенную классификацию и по типу работы разделялся на зубчатые, червячные редукторы рулевого управления. Дальнейшая классификация предполагала количество ступеней, что соответственно отражалось в определении рулевых редукторов, которые были одно, двух или многоступенчатые. По тому, как использовались зубчатые колеса, рулевые редуктора делились на цилиндрический, могли иметь коническое строение или комбинировались в цилиндрические конические устройства. По иной классификации они разделялись на горизонтальные и вертикальные, но несмотря на все эти различия в какой-то степени они выполняли свойственную функцию направленную на улучшение и облегчение поворота рулевого колеса.

Понятно что, как и любой агрегат, рулевой редуктор состоял из корпуса рулевого редуктора, прокладочного комплекта, которые в ряде случаев назывался ремкомплект рулевого редуктора, а внутренний механизм включал в себя следующие детали – вал сошки, в обязательном порядке существовал сепаратор с шариками. И еще одним из элементов были винт, червячный механизм (червяк рулевого редуктора). Безусловно, для герметизации его использовались сальники, определенные гайки, стопорные шайбы и пластины регулировочного винта. Вот основные элементы о которых может идти речь при описании схемы устройства рулевого редуктора.

На сегодняшний день рулевой редуктор является в большей степени атрибутом грузового или коммерческого транспорта, хотя и может использоваться и в других типах авто. Имея определенные недостатки, влияющие на управляемость автомобиля, данная часть ГУР постепенно вытеснялась рулевыми рейками, которые могли быть механическими, там, где не предусматривался сам принцип ГУР.

Если же говорить о рейках, относящихся к системе усилителя руля, то они могут быть гидравлическими с полноценной системой всего комплекса гидравлического усиления, так и электрические. Электрические рулевые рейки устроены таким образом, как и определено их название, предполагающее наличие электрического мотора, увеличивающего силу рулевого колеса при повороте руля. Иначе говоря, конструкция электрической рулевой рейки представляет собой обычную рейку шестерню с инсталляцией на нее электромотора. Иное дело классическая гидравлическая рейка рулевого управления. Здесь усиление происходит за счет работы насоса ГУР, которые создают определенное давление на жидкость ГУР, что соответственно ведет к облегченному повороту колес при вращении рулевого колеса.

Как и любой механизм, рулевая рейка состоит из корпуса, рулевого вала, червячного механизма, который еще называется мозгами рейки, верхнего сальника рулевой рейки и нижнего, уплотнительных колец, ряд рулевых реек предусматривает наличие сайлентблоков руля, выполняющих демпфирующую роль.

Далее следует более подробно рассмотреть еще один узловой элемент данной системы. Этим элементом следует считать насос гидроусилителя руля, который имеет следующую конструктивную структуру – корпус, крышка гидроусилителя руля, прокладка крышки гидроусилителя рули и исполнительный механизм. К исполнительному механизму необходимо отнести шкиф гидроусилителя руля. Кроме того существует механизм, обеспечивающий создание давления жидкостей системы ГУР. К ним следует отнести ротор и статор гидроусилителя руля, на которых находятся лепестки. Их вращение и создает то исходное давление, которое затем передается через шланги ГУР на рулевую рейку. Существует вход и выход насоса ГУР, последний из которых называется штуцером. Практически на каждом насосе гидроусилителя руля расположен датчик, считывающий информацию повышения оборотов двигателя. И последней частью является бочок ГУР, который выполняет роль хранилища для жидкости ГУР.

Далее мы рассмотрим последнюю составляющую всей этой замкнутой системы и определим какова может быть конструкция шланга гидроусилителя руля. Устройство и конструкция шланга гидроусилителя руля должна отвечать высоким технологическим требованиям, обеспечивающим выполнение такой функции, как удержание высокого давления в циркулирующей жидкости гур. Как правило, соединительный шланг системы ГУР изготавливается из армированной резины, внутри которой может находиться и пружинная составляющая.

Для соединения с рейкой и насосом ГУР шланги гидроусилителя руля содержат соединительные изготовленные из металла фитинги, которые снабжены резьбой, гайкой и соответственно герметизируют всю систему. Вот основные принципы работы и конструкции системы ГУР современных автомобилей, которые и обеспечивают удобство эксплуатации транспортного средства, позволяя легко и непринужденно поворачивать рулевое колесо и направлять транспортное средство туда, куда необходимо исполнителю, стоящему за рулем.

Если же интересует, как детально работает каждый из описанных механизмов, то мы порекомендуем приобрести соответствующую литературу или купить диск по устройству транспортного средства, внимательно и динамично изучить все интересующие моменты. Наша задача провести поверхностное ознакомление с конструкцией и устройством рулевого управления авто и предоставить информацию об автосервисах, которые занимаются данной проблематикой.

help2drivers.ru

Принцип Действия Рулевого Управления.

Рулевое Управление.

Совокупность механизмов, обеспечивающих необходимый поворот передних управляемых колёс; для изменения направления движения ТБ.

· Рулевой Механизм

· Рулевой Привод

· Гидравлический Усилитель

Принцип Действия Рулевого Управления.

При повороте рулевого колеса: усилие передаётся через рулевой механизм на рулевую сошку. Сошка, поворачиваясь, передаёт усилие на продольную тягу. Рулевая тяга включает в работу гидроусилитель. Гидроусилитель через одноплечий рычаг перемещает промежуточную (продольную) рулевую тягу. Промежуточная тяга поворачивает двуплечий рычаг, который перемещает поперечные рулевые тяги рулевой трапеции. Тяги рулевой трапеции через поворотные рычаги, закреплённые на поворотных кулаках, поворачивают передние управляемые колёса.

Рулевой Механизм.

Состоит из двух частей, соединённых карданным шарниром, что позволяет изменять положение рулевого колеса и колонки, при жёстко укреплённом картере. Картеркрепится на основании кузова, а рулевая колонка удерживается двумя специальными тягами, прикреплёнными к корпусу кузова. Рулевой вал соединён с вилкой кардана. Рулевое колесо закреплено на конусной части рулевого вала – шпонкой и гайкой,шлицами и гайкой. Нижняя вилка кардана соединена с винтом рабочей пары. Винт с установленной на нём шариковой гайкой-рейкой вращается в двух роликовых подшипниках. Резьбовые канавки полукруглого сечения на винте в гайке-рейке образуют спиральный цилиндрический канал, заполненный шариками. Штампованные направляющие, вставленные в гайку-рейку, создают замкнутую систему для качения шариков. В зацепление с гайкой-рейкой входит зубчатый сектор, на валу которого на шлицахустановлена рулевая сошка. Сошка соединена с рулевой продольной тягой, которая в свою очередь соединена с шаровым пальцем золотника гидроусилителя. Гидроусилитель соединён с одноплечим рычагом. Одноплечий рычаг соединён с продольной промежуточной тягой. Промежуточная тяга соединена с двуплечим рычагом. Двуплечий рычаг соединён с левой поперечной рулевой тягой. Левая поперечная рулевая тяга с одной стороны соединена с левым поворотным рычагом левого поворотного кулака левой передней ступицы. С другой стороны левая поперечная тяга соединена с правой поперечной рулевой тягой правого поворотного рычага правого поворотного кулака правой передней ступицы.

Устройство Рулевого Механизма:

· Рулевое колесо,

· Гайка крепления Рулевого колеса,

· Вал рулевой колонки,

· Труба рулевой колонки,

· Верхняя Вилка карданного шарнира,

· Нижняя Вилка карданного шарнира,

· Крестовина,

· Подшипники карданного шарнира (4-ре шт.),

· Картер рулевого механизма,

· Рабочий винт, Подшипники рабочего винта,

· Гайка-рейка,

· 2-ве Направляющие,

· Зубчатый сектор с Валом,

· Рулевая Сошка,

· Крышки рулевого механизма (боковая/нижняя),

· Сливная пробка, заливная пробка (она же уровень используемой жидкости)

Двуплечий Рычаг.

Служит для передачи усилия от продольной промежуточной тяги на тяги рулевой трапеции.

Устройство:

· Кронштейн,

· Вал рычагов,

· Двуплечий рычаг,

· Регулировочная гайка,

· Гайка крепления вала рычагов,

· Конические подшипники,

· Крышка,

· Стопорная пластина.

Гидравлический усилитель.

Служит для снижения величины физического усилия, прикладываемого водителем к рулевому колесу, и повышает безопасность движения.

Гидравлическая система гидроусилителя руля состоит:

· Силовой цилиндр гидроусилителя с распределителем,

· Лопастной насос с бачком,

· Электродвигатель,

· Трубопроводы,

· Резиновые шланги (высокого/низкого давления).

Устройство гидроусилителя:

· Силовой цилиндр,

· Передняя/задняя крышка,

· Шток,

· Поршень,

· Корпус распределителя,

· Шарниры,

· Стакан,

· Золотник, корпус золотника, крепёжный болт золотника, крышка золотника,

· Маслопроводы,

· Маслёнка,

· Защитный чехол (защитная муфта).

Насос Гидроусилителя.

Насос гидроусилителя лопастного типа приводится в действие от низковольтного электродвигателя Г-732,с которым он соединён эластичной муфтой. Насосслужит для создания давления жидкости в гидроусилителе руля. Он имеет 2-ве полости: нагнетания, всасывания.

Устройство:

· Корпус, Крышка,

· Перепускной клапан, пружина перепускного клапана,

· Предохранительный клапан,

· Калиброванное отверстие,

· Диск,

· Статор,

· Ротор, вал ротора,

· Подшипники,

· Коллектор,

· Бачок гидронасоса, крышка бочка, Сапун,

· Фильтры,

· Лопасти.

Ротор насоса крепится на шлицах вала. Вал вращается в шариковых подшипниках, установленных в корпусе насоса. Ротор имеет 10-ть пазов, в которых свободно перемещаются лопасти. При вращении вала лопасти под воздействием центробежной силы прижимаются к поверхности статора и вытисняют жидкость из полости всасывания в полость нагнетания. В крышке насоса вмонтирован перепускной клапан, который открывается при разности давлений в полостях нагнетаний, разделённых калиброванным отверстием. С увеличением частоты вращения насоса – увеличивается перепад давления между зонами, и перепускной клапан смещается вправо, открывая отверстие в гнезде клапана, соединяющее полость нагнетания со сливным бачком. В перепускной клапан вмонтирован предохранительный клапан; он ограничивает давление масла в гидросистеме и отрегулирован на 65-70 кгс/см2.

Суммарный окружной люфт Рулевого колеса складывается из:

Износ шариков гайки-рейки.

Износ зубьев гайки-рейки.

Рулевое Управление.

Совокупность механизмов, обеспечивающих необходимый поворот передних управляемых колёс; для изменения направления движения ТБ.

· Рулевой Механизм

· Рулевой Привод

· Гидравлический Усилитель

Принцип Действия Рулевого Управления.

При повороте рулевого колеса: усилие передаётся через рулевой механизм на рулевую сошку. Сошка, поворачиваясь, передаёт усилие на продольную тягу. Рулевая тяга включает в работу гидроусилитель. Гидроусилитель через одноплечий рычаг перемещает промежуточную (продольную) рулевую тягу. Промежуточная тяга поворачивает двуплечий рычаг, который перемещает поперечные рулевые тяги рулевой трапеции. Тяги рулевой трапеции через поворотные рычаги, закреплённые на поворотных кулаках, поворачивают передние управляемые колёса.

Рулевой Механизм.

Состоит из двух частей, соединённых карданным шарниром, что позволяет изменять положение рулевого колеса и колонки, при жёстко укреплённом картере. Картеркрепится на основании кузова, а рулевая колонка удерживается двумя специальными тягами, прикреплёнными к корпусу кузова. Рулевой вал соединён с вилкой кардана. Рулевое колесо закреплено на конусной части рулевого вала – шпонкой и гайкой,шлицами и гайкой. Нижняя вилка кардана соединена с винтом рабочей пары. Винт с установленной на нём шариковой гайкой-рейкой вращается в двух роликовых подшипниках. Резьбовые канавки полукруглого сечения на винте в гайке-рейке образуют спиральный цилиндрический канал, заполненный шариками. Штампованные направляющие, вставленные в гайку-рейку, создают замкнутую систему для качения шариков. В зацепление с гайкой-рейкой входит зубчатый сектор, на валу которого на шлицахустановлена рулевая сошка. Сошка соединена с рулевой продольной тягой, которая в свою очередь соединена с шаровым пальцем золотника гидроусилителя. Гидроусилитель соединён с одноплечим рычагом. Одноплечий рычаг соединён с продольной промежуточной тягой. Промежуточная тяга соединена с двуплечим рычагом. Двуплечий рычаг соединён с левой поперечной рулевой тягой. Левая поперечная рулевая тяга с одной стороны соединена с левым поворотным рычагом левого поворотного кулака левой передней ступицы. С другой стороны левая поперечная тяга соединена с правой поперечной рулевой тягой правого поворотного рычага правого поворотного кулака правой передней ступицы.

Устройство Рулевого Механизма:

· Рулевое колесо,

· Гайка крепления Рулевого колеса,

· Вал рулевой колонки,

· Труба рулевой колонки,

· Верхняя Вилка карданного шарнира,

· Нижняя Вилка карданного шарнира,

· Крестовина,

· Подшипники карданного шарнира (4-ре шт.),

· Картер рулевого механизма,

· Рабочий винт, Подшипники рабочего винта,

· Гайка-рейка,

· 2-ве Направляющие,

· Зубчатый сектор с Валом,

· Рулевая Сошка,

· Крышки рулевого механизма (боковая/нижняя),

· Сливная пробка, заливная пробка (она же уровень используемой жидкости)

cyberpedia.su

5.3. Устройство и работа рулевого управления

5.3. Устройство и работа рулевого управления

Рулевое управление служит для поворота передних колес автомобиля во время его движения и состоит из рулевого привода и рулевого механизма. Для того чтобы движение колес автомобиля на повороте происходило без бокового скольжения, управляемые колеса должны поворачиваться на различные углы: внутреннее колесо на больший угол, а внешнее – на меньший.

Рулевой механизм служит для преобразования вращательного движения рулевого колеса в поступательное прямолинейное движение, передаваемое колесам. Для прямолинейного движения нужно преобразовать вращательное движение рулевого колеса в качание рулевой сошки или создать возвратно-поступательное движение рейки рулевого механизма. Помимо этого, рулевой механизм обеспечивает понижающее передаточное число, благодаря которому уменьшается усилие, прикладываемое водителем для управления колесами. Это особенно важно, когда автомобиль неподвижен или медленно двигается и вращение руля максимально затруднено.

Соотношение между углом поворота рулевого колеса и углом поворота колес называется передаточным числом рулевого управления. Передаточные числа могут быть постоянными и переменными. Рулевое управление с постоянным передаточным числом именуется «линейным». При линейном рулевом управлении поворот рулевого колеса на фиксированное количество градусов перемещает управляемые колеса на пропорциональный угол, зависящий от передаточного числа, при любом положении рулевого управления.

Рулевое управление с переменным передаточным числом именуется «пропорциональным». При пропорциональном рулевом управлении передаточное число изменяется с каждым поворотом рулевого колеса. Как правило, по мере увеличения угла поворота рулевого колеса скорость изменения угла поворота колес увеличивается. Передаточное число – это угол поворота рулевого колеса, деленный на угол поворота колес.

Обычно понижающее передаточное число рулевого управления находится в пределах от 14:1 до 22:1. При передаточных числах от 14:1 до 18:1, как правило, требуется усилитель рулевого управления. Для перемещения колес между предельными положениями требуется повернуть рулевое колесо на 3–4 полных оборота. Рулевой механизм должен быть достаточно прочным и выдерживать разные нагрузки, которым он подвергается в различных условиях движения. Водитель не должен ощущать через рулевое колесо толчки, сопровождающие движение.

5.3.1. Рулевые механизмы

Существует несколько различных вариантов конструкций рулевых механизмов, но основных типов два:

• рулевые механизмы с вращательным движением (рис. 5.26);

Рис. 5.26. Рулевой механизм с вращательным движением

• рулевые механизмы со скользящим движением (рис. 5.27).

Рис. 5.27. Рулевой механизм со скользящим движением

Рулевые механизмы с вращательным движением

Рулевые механизмы с вращательным движением имеют различные конструкции:

• шариковинтовой рулевой механизм;

• рулевой механизм типа «винт-гайка» с кольцами-ползунами;

• червячно-секторный рулевой механизм;

• червячно-роликовый рулевой механизм;

• рулевой механизм с червяком и роликовым пальцем.

На рис. 5.28 изображен шариковинтовой рулевой механизм. В нем используется несколько шариков, которые циркулируют в «дорожках», образованных канавками, имеющимися в рулевой гайке и на рулевом валу. При вращении рулевого вала шарики катятся по «дорожкам» и заставляют рулевую гайку перемещаться вверх или вниз по рулевому валу. Рулевую сошку вращает зубчатый сектор, который находится в зацеплении с зубьями на рулевой гайке.

Рис. 5.28. Шариковинтовой рулевой механизм

Передаточное число в этом рулевом механизме постоянное. Шарики снижают трение между подвижными элементами, поэтому рулевой механизм этого типа практически не подвержен износу. Повышенный люфт в рулевом механизме, как правило, можно устранить путем регулировки положения рулевого вала.

На рис. 5.29 изображен рулевой механизм с червяком и роликовым пальцем. В его конструкции используется цилиндрический червяк с неравномерным шагом. При вращении червяка конический палец перемещается в осевом направлении вдоль червяка. Рулевая сошка закреплена на соответствующем валу, соединенным с пальцем, и может поворачиваться на 70°. Износ рабочих элементов этого механизма относительно низкий, люфт в рулевом вале и между пальцем и червяком регулируется. Передаточное число рулевого механизма с червяком и роликовым пальцем пропорционально изменяется вследствие неравномерного шага червяка.

Рис. 5.29. Рулевой механизм с червяком и роликовым пальцем

Червячно-секторный рулевой механизм представлен на рис. 5.30.

Рис. 5.30. Червячно-секторный рулевой механизм

В рулевом механизме этого типа на конце рулевого вала предусмотрен цилиндрический червяк, который перемещает зубчатый сектор. Преимущество червячного рулевого механизма заключается в том, что можно легко добиться высокого передаточного числа – до 22:1. Зубчатый сектор находится в постоянном зацеплении с червяком, любой поворот рулевого вала вызывает поворот зубчатого сектора. Рулевая сошка закреплена на зубчатом секторе и может поворачиваться на 70°. Износ рулевого механизма этого типа относительно высокий из-за трения скольжения рабочих элементов. Недостаток червячно-секторного рулевого механизма состоит в том, что водителю требуется прикладывать к рулевому колесу значительное усилие.

На рис. 5.31 изображен рулевой механизм типа «винт-гайка» с кольцами-ползунами.

Рис. 5.31. Рулевой механизм типа «винт-гайка» с кольцами-ползунами

По принципу действия этот механизм аналогичен рулевому механизму с циркуляцией шариков. Кольца-ползуны, расположенные сбоку от рулевой гайки, передают перемещение гайки к рулевой вилке. Рулевая сошка, установленная на вал сошки, который находится на рулевой вилке, поворачивается на 90°. Износ рулевого механизма этого типа, вызываемый трением, как правило, высокий. Передаточное число постоянное.

Рис. 5.32 представляет червячно-роликовый рулевой механизм.

Рис. 5.32. Червячно-роликовый рулевой механизм

В этом рулевом механизме для передачи движения от червяка вместо зубчатого сектора используется ролик. Червяк в этом рулевом механизме сводится на конус в направлении к центру и принимает форму, напоминающую песочные часы (глобоидную). Преимущество этой формы червяка в том, что она позволяет ролику поворачиваться относительно своего центра, и это уменьшает размер рулевого механизма. Рулевая сошка прикреплена к валу ролика и может поворачиваться на 90°. Передаточное число остается постоянным. Повышенный люфт можно устранить, отрегулировав положение рулевого вала.

Рулевой механизм со скольжением

На рис. 5.33 изображен рулевой механизм с постоянным шагом зубьев – наиболее распространенный тип рулевого механизма, применяемый в современных автомобилях.

Рис. 5.33. Рулевой механизм с постоянным шагом зубьев

В реечных рулевых механизмах для создания линейного перемещения рейки используется вращающаяся шестерня. Зубья шестерни находятся в постоянном зацеплении с зубьями рейки, и любое перемещение вала рулевой колонки вызывает поперечное перемещение рулевой рейки. Перемещение рейки напрямую передается к рулевым тягам, установленным на обоих концах рейки. Шаровые шарниры, расположенные между рейкой и рулевыми тягами, обеспечивают возможность независимого вертикального перемещения рулевых тяг. Рейка удерживается в зацеплении с шестерней с помощью подпружиненной прижимной колодки, которая регулирует любой зазор между зубьями. Трение скольжения между рейкой и шестерней осуществляет амортизирующее действие и поглощает толчки, возникающие при движении.

В числе преимуществ реечного рулевого механизма – прямое рулевое управление. Передаточное число постоянное.

На рис. 5.34 изображена рейка рулевого механизма с переменным шагом зубьев. Для наглядности корпус и шестерня рулевого механизма не показаны.

Рис. 5.34. Рейка рулевого механизма с переменным шагом зубьев

Реечный рулевой механизм с переменным шагом зубьев работает так же, как и описанный выше реечный рулевой механизм с постоянным шагом. В центре рейки шаг зубьев больше, чем на краях. Переменный шаг дает возможность увеличивать передаточное число рулевого управления по мере вращения шестерни. Зубья в центре рейки обеспечивают большее перемещение рейки при каждом повороте шестерни, для чего требуется относительно большое усилие. Зубья на концах рейки обеспечивают меньшее перемещение рейки, для чего требуется относительно небольшое усилие водителя. Для устранения этого недостатка на современных автомобилях устанавливаются усилители рулевого управления. Фактически в этой системе, чем больше поворачивается рулевое колесо, тем меньше усилие. При движении по прямой рулевое управление тяжелее, чем при повороте рулевого колеса в предельное положение – это облегчает маневрирование и парковку.

В реечном рулевом механизме с переменным шагом предусмотрено пропорционально возрастающее передаточное число.

На рис. 5.35 (см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 5.35) изображена типовая гидравлическая система усилителя рулевого управления, оснащенная жидкостным насосом, который служит для подачи рабочей жидкости под давлением в гидравлический контур. Насос может иметь электрический привод и находиться в бачке усилителя рулевого управления или иметь механический привод от двигателя.

Рис. 5.35. Гидравлическая система усилителя рулевого управления

Механические насосы, как правило, снабжены отдельным бачком для рабочей жидкости. Рабочая жидкость под давлением, созданным насосом, поступает в золотниковый распределительный клапан в рулевом механизме. Когда рулевой вал находится в прямолинейном положении, рабочая жидкость проходит через золотниковый распределительный клапан и возвращается в бачок. При повороте рулевого колеса золотниковый распределительный клапан направляет рабочую жидкость на соответствующую сторону поршня, который располагается в цилиндре на конце реечного рулевого механизма. Тяга, присоединенная к поршню, соединена с рейкой, и любое давление рабочей жидкости, воздействующее на поршень, способствует перемещению рейки. Рабочая жидкость с обратной стороны возвращается в бачок через золотниковый распределительный клапан. При повороте рулевого колеса в другом направлении происходит противоположный процесс. Если усилитель рулевого управления выходит из строя, сохраняется механическое действие рулевого механизма, но при этом придется прикладывать гораздо большее усилие.

5.3.2. Рулевой привод

Рулевой привод служит для передачи усилия водителя через рулевое колесо к управляемым колесам автомобиля. Рулевой механизм преобразует вращательное движение рулевого колеса в прямолинейное движение, которое тянет тяги рулевого привода. Преобразованное движение передается от рулевого механизма к рулевому приводу. Шаровые шарниры на концах продольных и поперечных рулевых тяг обеспечивают возможность любых поворотных и вращательных перемещений в приводе. Компоновка и количество поперечных рулевых тяг в рулевом приводе зависит от конструкции моста и подвески.

Варианты компоновки приводов рулевого механизма

Простейшая конструкция рулевого привода – это односекционная поперечная рулевая тяга, перемещаемая рулевой сошкой (рис. 5.36). Рулевая сошка толкает или тянет продольную рулевую тягу для перемещения рычага, который соединен с поворотным шарниром на поворотном кулаке. Поперечная рулевая тяга соединяет оба поворотных шарнира на поворотных кулаках передних колес автомобиля. Любое перемещение одного из поворотных шарниров передается через рулевую тягу к шарниру на противоположном поворотном кулаке.

Рис. 5.36. Рулевой привод с односекционной рулевой тягой

Рулевой привод этого типа, как правило, применяется в автомобилях с жестким мостом, в которых расстояние между рычагами поворотных кулаков не изменяется. Для соединения продольной рулевой тяги с рычагами поворотных кулаков служат шаровые шарниры.

На рис. 5.37 изображен доработанный вариант односекционной рулевой тяги – рулевой привод с двухсекционной рулевой тягой, перемещаемой рулевой сошкой. Рулевая сошка тянет или толкает две отдельные рулевые тяги, которые соединены с рычагами поворотных кулаков посредством шаровых шарниров. Перемещение рулевых тяг поворачивает поворотные шарниры на поворотных кулаках. Рулевой привод этого типа, как правило, применяется в автомобилях с независимой подвеской, в которой поворотные шарниры могут перемещаться один независимо от другого.

Рис. 5.37. Рулевой привод с двухсекционной рулевой тягой

Рулевой привод с трехсекционной рулевой тягой, перемещаемой рулевой сошкой, представлен на рис. 5.38. В этой рулевой тяге предусмотрен маятниковый рычаг, который передает движение рулевого управления к противоположной стороне автомобиля. Рулевой привод этого типа применяют в автомобилях с независимой подвеской, но у этого варианта конструкции высокая стоимость.

Рис. 5.38. Рулевой привод с трехсекционной рулевой тягой

Трехсекционная рулевая тяга обеспечивает самую высокую степень точности и максимальный контроль над рулевым управлением. При движении автомобиля по неровной дороге толчки передаются через рулевой привод и механизм рулевого управления водителю. Для смягчения этих толчков на рулевой привод устанавливают амортизатор. Амортизаторы рулевого управления могут быть встроены в рулевой привод любого типа (рис. 5.39), но в автомобилях с реечным рулевым механизмом их применяют не часто. Амортизатор рулевого управления помогает противодействовать повышению усилий на рулевом колесе и непреднамеренному перемещению рулевого колеса.

Рис. 5.39. Амортизаторы рулевого управления

На рис. 5.40 изображены рулевые приводы с двухсекционными рулевыми тягами перемещаемой рейки. В реечной системе рулевого управления для передачи рулевого воздействия к поворотным кулакам используются две рулевые тяги.

Рис. 5.40. Рулевые приводы с двухсекционными рулевыми тягами

Существуют также рулевые рейки для соединения с поворотными кулаками. В них применяются рулевые привода похожей конструкции. Прямолинейное перемещение рулевой рейки передается через шаровой шарнир на рулевые тяги.

5.3.3. Диагностика и техническое обслуживание передней, задней подвески и рулевого управления

Неисправности и способы их устранения

Величина свободного хода рулевого колеса указана в инструкции по эксплуатации автомобиля. Увеличенный свободный ход обнаруживается покачиванием рулевого колеса. Причин для его возникновения может быть несколько:

• ослабление затяжки гаек крепления шаровых шарниров рулевых тяг;

• увеличенный зазор шаровых шарниров рулевых тяг;

• увеличенный зазор шаровых шарниров рычагов передней подвески;

• люфт в результате износа передних ступичных подшипников;

• люфт в результате износа зубьев рулевого механизма;

• люфт в упругой муфте, соединяющей рулевой механизм с валом рулевого колеса;

• люфт в подшипниках рулевого вала рулевого колеса.

Для устранения неисправности необходимо проверить затяжку всех креплений и произвести замену изношенных деталей.

Шум (стуки) в рулевом управлении могут вызвать следующие причины:

• ослабление гаек крепления шаровых шарниров рулевых тяг;

• увеличение зазора между упором рейки и гайкой;

• ослабление гаек крепления рулевого механизма, а также все вышеперечисленные неисправности.

Тугое вращение рулевого колеса:

• повреждение подшипника верхней опоры вала рулевого колеса;

• понижение давления воздуха в шинах передних колес;

• повреждение деталей телескопической стойки и подвески колес;

• нарушение работы насоса рулевого гидроусилителя;

• попадание посторонних частиц в гидросистему рулевого управления;

• повышенный уровень масла в бачке насоса рулевого управления;

• износ или повреждение манжет рулевого механизма и насоса;

• износ шлангов гидросистемы.

Для устранения неисправностей необходимо проверить затяжку всех креплений и произвести замену изношенных узлов и деталей, а также проверить уровень жидкости гидроусилителя рулевого управления и заменить изношенные и поврежденные детали гидроусилителя.

Следующая глава

tech.wikireading.ru


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости