Устройство рулевой колонки
конические, резьбовые интегрированные колонки, их электропривод, диаметр, вал и разъем
Для многих автомобилистов понятие рулевая колонка относительное. Так как данный элемент спрятан под приборной панелью автомобиля, он не вызывает лишнего интереса у автомобилистов. В этой статье речь пойдет об устройстве и типах использования рулевых колонок в разных автомобилях, также мы расскажем об устройстве конических и резьбовых соединений данных элементов.
Неотъемлемой частью каждого автомобиля считается коническая рулевая колонка. Она связывает руль и весь управляемый механизм. На современных автомобилях она служит опорой для других агрегатов. Также это устройство создает пассивную безопасность. Многие владельцы автомобилей нередко находят непонятный разъем под рулевой колонкой, о нужном разъеме можно узнать подробнее в Интернете.
Конструкция
Еще с давних времен коническая рулевая колонка является валом, который находился в кожухе и имеет нужное количество шарниров. Несмотря на то, что время идет, и устройство развивается основой остался все тот же вал с шарнирами.
Чаще всего вал изготовлен из высококачественной стали, благодаря чему увеличивается срок эксплуатации и становится проще обслуживать его.
Назначение этого вала в том, чтобы передавать вращения руля на механизм для поворота колес. Также на колонке находится крепление для замка зажигания, корпусы переключателей и другие элементы. Стоит отметить тот факт, что диаметр конического вала на каждом автомобиле разный.
Нередко на автомобилях встречаются рулевые колонки с лепестками, которые дают возможность включения поворотников, дворников, света и других полезных устройств, которые требуется использовать водителю во время движения. Еще на них в последнее время устанавливается устройство для поглощения всех вибраций и толчков.
Пассивную безопасность она обеспечивает путем складывания, уменьшает риск получить водителю дополнительные травмы. Стоит отметить, что пассивную безопасность и другие полезные функции рулевой вал способен выполнять лишь при условии правильной его установки. Таким образом, если он менялся и был прикручен другими болтами или оказался незакрученным, то работоспособность всех устройств не может быть гарантирована.
Уже на современные автомобили устанавливается функция регулировки угла наклона колонки. Эта функция назначена людям, чей рост выше 185 сантиметров. Есть два вида устройства регулировки угла наклона колонки – это механический и автоматический. В механическом варианте угол наклона регулируется с помощью рукояти, которая выполняет функцию блокиратора. Когда блокиратор установлен в нижнем положении, она спокойно ходит вверх и вниз, но стоит поднять блокиратор, как колонка зафиксируется.
В автоматическом режиме все намного проще. Блокиратором является электронный блок, который регулируется нажатием кнопок, они находятся либо на руле, либо на торпеде, обычно такой блок имеет функцию запоминания положения.
Неисправности
Главной причиной, по которой изнашивается эта деталь, считаются плохие, разбитые дороги. Вдобавок пыль и грязь оказывают влияние на работоспособность всего рулевого механизма. На работоспособность системы влияет и стиль вождения.
Если стиль вождения агрессивный, то и в негодность эта система придет достаточно быстро, а если ездить спокойно, то можно существенно отдалить поездку в автосервис.
Чаще всего происходит блокировка рулевой колонки. Сначала это начинает происходить иногда, но со временем все чаще и чаще, а потом становится неисправным электропривод вала.
Нередко на новых автомобилях появляется такая ошибка, как замок блокировки рулевой колонки. Эта проблема лечится, нужно активировать блокиратор руля, если блокиратор не сработал автоматически. После стоит снять минусовую клемму на несколько секунд и надеть обратно, после этого проблема должна исчезнуть.
Можно отметить, что нередко ломается электропривод вала. Чаще всего электропривод приходит в негодность на автомобилях Infiniti FX. Для того, чтобы заменить электропривод рулевого вала, потребуется приобрести электропривод рулевого вала или отдать его в ремонт.
Разновидности
Существует два вида – это классическая колонка и интегрированная. Полуинтегрированная рулевая колонка относится ко второму виду. Неинтегрированная же представляет собой классический вал с вынесенными узлами и имеет посадочный диаметр 33.9 мм. Интегрированная колонка обладает большим диаметром из-за того, что все подшипники находятся внутри трубы.
Диаметр трубы интегрированной системы составляет 44 мм. Чтобы измерить диаметр окружности нужно измерить круг от края до края через центр, а не от центра к краю.
Существует еще две разновидности крепления рулевых систем управления транспортом – это резьбовое крепление и безрезьбовое. Самое распространенное крепление считается резьбовым, реже используется безрезьбовое. Такие соединения используются на велосипедах чаще всего.
В завершении
Прочитав эту статью, можно узнать об основных видах рулевых колонок автомобиля, а также об основных устройствах, которые входят в состав системы, описаны диаметры различных систем и то, как найти диаметр окружности. В статье подробно описано, как устроена рулевая колонка, а еще сказано о свойствах вала. Также не забыты оказались всевозможные блокираторы и электроприводы.
portalmashin.ru
устройство, регулировка, ремонт, замена :: SYL.ru
Каждый узел и механизм автомобиля по-своему важен. Пожалуй, нет такой системы, без которой автомобиль мог бы нормально функционировать. Одна из таких систем – рулевой механизм. Наверное, это одна из самых важных частей машины. Давайте рассмотрим, как устроен этот узел, назначение его, элементы конструкции. А также научимся регулировать и ремонтировать эту систему.
Типичные технические решения
Управление реечного типа – это одно из самых популярных видов систем управления. Таким механизмом сегодня оснащается большинство современных легковых авто. Рулевой механизм состоит из шестерни и рулевой рейки. Колесо руля закреплено на валу. На этом же валу закреплена и шестерня. Она всегда в постоянном зацеплении с рулевой рейкой. Для этого на рейке изготовлены зубья.
Принцип работы реечной рулевой тяги
Водитель вращает рулевое колесо в необходимую сторону. При этом вращается и шестеренка, а вместе с ней движется и рейка. К рейке прикреплены рулевые тяги, которые двигают колеса.
Среди достоинств такой системы можно выделить простоту конструкции, высокий коэффициент полезного действия. Но реечный рулевой механизм очень любит аккуратное вождение.
Червячный привод
Здесь в конструкции выделяется глобоидальный червяк. Он соединяется с рулевым валом. Также конструкция включает в себя специальный ролик. На этом ролике установлена сошка, находящаяся не в корпусе системы. Сошка двигает рулевые тяги.
Когда водитель вращает рулевое колесо, работает и червяк, а по нему работает ролик. Последним изменяются положения сошки и тяг на колеса.
Этот привод часто встречается в классических моделях советского автопрома. Но, такая конструкция иногда встречается и на внедорожниках, и на грузовиках. В грузовых авто он работает просто идеально. Так устроен рулевой механизм УАЗа, автомобилей типа «Классика» и на многих других моделях и марках отечественного автопрома.
Винтовой редуктор
Этот механизм смонтирован в герметичном корпусе. В конструкцию входит винт на рулевом валу, гайка, а также зубчатая рейка. Гайка может двигаться по валу, и на ней нарезана эта самая рейка. Такие конструкции применялись на некоторых моделях ВАЗа, а также рулевой механизм КамАЗа работает по такому же принципу, но с гидроусилителем.
Как работает винтовой редуктор?
Здесь работа похожа на червяк. При повороте рулевого колеса перемещается гайка и смещает зубчатые сектора и сошку. Сошка тянет или толкает тяги.
Рулевой механизм ВАЗа
На классических моделях этих авто применяется рулевая с редуктором. На более современных моделях используется реечный механизм. На примере ВАЗ-2105 посмотрим конструкцию механизма, а также рассмотрим реализацию реечного управления от инженеров АвтоВАЗа.
Устройство рулевой системы простое и отлично продуманное. Среди самых интересных узлов – трапеция. Она, в свою очередь, сама состоит из большого количества различных рычагов и тяговых механизмов.
Большинство автолюбителей считают рулевую колонку не слишком мощной, однако это не так. Эта рулевая надежно выдерживает все испытания. Ей по плечу даже самые экстремальные дорожные условия.
Устройство рулевого механизма ВАЗ-2105 не такое архаичное, как может показаться на первый взгляд. Колонка оснащена специальной пластиной, которая при аварии буквально складывает рулевой вал, а колесо не нанесет водителю травм. Червячная передача, редуктор и рычаги отлично увеличивают усилие водителя. Не требуется прикладывать серьезных усилий для поворота. Но для вождения «классики» сила все-таки нужна.
В деталях
Внутри корпуса рулевой в ВАЗ-2105 спрятана карданная передача, которая идет к редуктору. Для того чтобы соединить вал кардан, применяется крестовина. Вся конструкция довольна надежная и ее хватает очень надолго. Все узлы и детали производятся из качественных стальных сплавов. Вот почему так мало ДТП с неполадками рулевого.
Одна из самых сложных деталей в рулевой – это редуктор. Он работает по принципу червячной передачи. Червяк известен своими зазорами и быстрым износом. Поэтому инженеры предусмотрительно оснастили корпус редуктора регулировочным болтом. Он регулирует зазоры между сошкой и червяком. Так, нет зазоров – не будет биений в колесах.
Неприхотлив и надежен
Детали редуктора помещаются в масляную ванну. Это значительно снижает износ. В качестве смазки – обыкновенное масло для трансмиссии. Тяги ВАЗ-2105 закрепляются на специальных шарнирах, а защищаются пыльниками.
Нет нужды в постоянной смазке и шприцевании механизмов и узлов. Нужно лишь время от времени проверять состояние пыльников. Для того чтобы разобрать тяги, могут понадобиться специальные инструменты, но их при случае можно легко изготовить в гаражных условиях.
Типичные неисправности
В “классиках” неисправности рулевой характеризуются не только потерей управления, но и люфтами, а также различными стуками и посторонними звуками. Зачастую стучит колонка, а если точнее, то одна из изношенных крестовин. Ранее умельцы выпрессовывали деталь и заменяли ее. Сегодня таким больше не занимаются. Услышали звук – полная замена вместе с карданом.
Если рулевой механизм стучит в нескольких местах, то здесь также необходима замена всего управления, в том числе и редуктора. Если выявлены повреждения пыльников, тогда их просто нужно заменить на новые. Некоторые владельцы этих автомобилей не обслуживают эти механизмы долгие годы, а только контролируют время от времени состояние пальцев.
Среди более серьезных поломок – деформация тяг или рычагов. Это случается при неаккуратном вождении на высоких скоростях. Порой трудно выяснить, менять рулевую или не менять. Поврежденную тягу порой заменить довольно трудно. Ремонт рулевого механизма сводится к замене поврежденных деталей.
Если слышен хруст при повороте, значит, необходимо искать поврежденный подшипник. Он может находиться где угодно. Замена считается сложной процедурой, разобрать рулевую колонку довольно трудно. И если редуктор можно заменить своими руками, то ремонтировать рулевую лучше у специалистов.
Настройка червячной рулевой
Даже тщательная регулировка не победит проблему «рыскания» по дороге. Во-первых, нужно отрегулировать редуктор. Эта операция может быть довольно сложной для начинающих.
Чтобы выполнить настройку, понадобится ровная площадка. Затем при помощи съемника следует снять пальцы и сошку. Дальше все намного проще – требуется качать сошку, держать руль и поймать зазор в передаче редуктора. Если наблюдается люфт, тогда следует выкрутить гайку, завинтить винт регулировки и затянуть гайку.
Важно все делать предельно аккуратно, потому что есть риск сорвать резьбу на винте. Да и так управление будет сильно тугим. Усилие можно контролировать, когда сошка находится в рабочем положении, а пальцы на своих местах. Проверить усилие можно при помощи динамометрического ключа. Оно должно составлять 25 кгс.
В некоторых случаях регулировки ничего не дают. Если наблюдается износ, то в этом случае поможет только замена редуктора.
Реечное управление ВАЗ
Рейка крепится в отсеке двигателя. Система выполнена в литом алюминиевом картере. В картере имеется шестерня привода. Чтобы ограничить осевое движение вала, применен специальный подшипник. Внутреннее кольцо подшипника удерживается при помощи стопорного кольца. Все узлы закрыты пыльниками.
Рейка прижимается к зубьям шестерни при помощи специальной пружины, но не напрямую, а через упор из металлокерамики. На рейке нанесены метки для регулировок. Пружина также прижимается гайкой для регулировок со стопорным кольцом.
Регулировка рулевого механизма реечного типа на ВАЗе
Зазор между рейкой и шестеренкой можно регулировать, лишь полностью разобрав механизм. Также регулируют рейку, если наблюдаются посторонние звуки.
Чтобы отрегулировать зазор, нужно вначале установить упор рейки с уплотнением до момента касания рейки, а дальше требуется вложить стопорное кольцо, затем пружину, а потом все это собрать. Гайку затягивают с моментом не больше 1,37 кгс. Зазор при этом нужно выставлять в районе 0,12 мм, а допустимый размер – 0,2 мм.
После сборки проверьте легкость работы рулевой, отсутствие различных посторонних звуков.
Как устроена рулевая на ГАЗе?
Рулевой механизм ГАЗа собран в корпусе из алюминия. В качестве рабочих элементов выступают винт и шариковая гайка. Также конструкция включает в себя вал-сектор. Винт установлен на двух радиально-упорных подшипниках. Гайка шарикового типа с канавкой внутри смонтирована на винте. Между винтом и гайкой - шарики. Шлицы вала-сектора конической формы, а на них установлена сошка. Также в конструкции есть рулевые тяги, рычаги кулаков, шарнирные тяги.
Регулируют рулевую в том случае, если у рулевого колеса обнаруживается свободный ход. Чтобы отрегулировать зазоры, желательно полностью снять механизм. Дальше требуется снять пластиковую защитную крышку и уплотнитель. Далее ключом на 13 откручиваем болты крышки. Крышка легко снимается. Также снимается и регулировочная прокладка.
Затем снова установим крышку и закрутим ее. После проверки люфта можно перейти к регулировке зазора между гайкой и валом. Для этого на вал устанавливают сошку и, вращая винт регулировки, устанавливают сошку в среднем положении. Дальше остается покачать вал, удерживая его за сошку. Хода быть не должно. Если ход все-таки есть, то снова снимают пластиковую крышку, вынимают пробку, снимают стопорные кольца, тонким инструментом с тупым концом выпрямляют лунки на кромке кольца подшипников вала. Теперь при помощи специального ключа требуется повернуть эксцентриковые кольца подшипников по часовой стрелке.
Обслуживание рулевых механизмов
Каждый день, садясь за руль, желательно проверять свободный ход руля. После 2-3 тысяч км пробега и дальше, для отечественных автомобилей - через 10 тысяч, следует провести полную проверку состояния механизма. В ходе проверки выполняется очистка механизмов и приводов от грязи.
При наличии стуков, скрипов, биений колес или руля желательна замена рулевого механизма. К примеру, ремонт редуктора - достаточно сложный процесс, а установка нового решает все проблемы. Так же происходит и с реечным механизмом.
Итак, мы выяснили, как устроен рулевой механизм автомобиля, как производить его регулировку и замену своими руками.
www.syl.ru
Рулевое управление автомобиля. Рулевые механизмы
| _____________________________________________________________________________________________________________________ |
Знаете, как называется рулевое колесо у гоночного болида? Штурвал! А в наших автомобилях всего то – руль.… Чувствуете разницу? Но оставим Шумахеру шумахерово, и поговорим что же такое рулевое управление, или рулевой механизм.
Система рулевого управления служит для управления автомобилем и обеспечения его движения в заданном направлении по команде водителя. Система включает в себя рулевой механизм и рулевой привод. Что бы представить себе работу рулевых механизмов разных поколений, мы разделим объяснение на три части, именно столько их насчитывается в автомобилестроении.
Червячный рулевой механизм
Свое название получил из-за системы привода рулевой колонки, а именно червячной шестерни. В состав рулевой системы входят:
- руль (думается объяснять не надо?)
- рулевой вал с крестовиной, представляет собой металлический стержень, у которого с одной стороны расположены шлицы для фиксации руля, а с другой внутренние шлицы для крепления к рулевой колонке. Полная фиксация производится стяжной муфтой, которая обжимает место стыка вала и «червяка» привода колонки. В месте изгиба вала устанавливается кардан, при помощи которого передается боковое усилие вращения.
- рулевая колонка, устройство, собранное в одном литом корпусе, в состав которой входят червячная ведущая шестерня и ведомая. Ведомая шестерня соединена жестко с рулевой сошкой.
- рулевые тяги, наконечники и «маятник», совокупность этих деталей соединённых между собой при помощи шаровых и резьбовых соединений.
Работа рулевого механизма выглядит следующим образом: при вращении рулевого колеса, усилие вращения передается на червячный механизм колонки, «червяк» вращает ведомую шестерню, которая в свою очередь приводит в действие рулевую сошку. Сошка соединена со средней рулевой тягой, второй конец тяги крепится к маятниковому рычагу. Рычаг устанавливается на опоре и жестко крепится к кузову автомобиля. От сошки и «маятника» отходят боковые тяги, которые при помощи обжимных муфт соединены с рулевыми наконечниками. Наконечники соединяются со ступицей. Рулевая сошка, поворачиваясь, передает усилие одновременно на боковую тягу и на средний рычаг. Средний рычаг приводит в действие вторую боковую тягу и ступицы поворачиваются, соответственно колеса тоже.
Такая система была распространена на старых моделях «Жигулей» и «BMW».
Реечный рулевой механизм
Самая распространенная система в настоящее время. Основные узлы это:
- рулевое колесо (руль)
- рулевой вал (то же что и в червячном механизме)
- рулевая рейка – это узел, состоящий из зубчатой рейки, в движение которую приводит рулевая шестерня. Собранная в одном корпусе, чаще из легкого сплава, крепится непосредственно к кузову авто. На концах зубчатой рейки изготовлены резьбовые отверстия для крепления рулевых тяг.
- рулевые тяги представляют собой металлический стержень, с одного конца у которого резьба, а со второй, шарнирное шаровое устройство с резьбой.
- рулевой наконечник, это корпус с шаровым шарниром и внутренней резьбой, для вкручивания рулевой тяги.
При вращении рулевого колеса, усилие передается на шестерню, которая приводит в действие рулевую рейку. Рейка «выезжает» из корпуса влево или вправо. Усилие передается на рулевой рычаг с наконечником. Наконечник вставлен в ступицу, которую и поворачивает в дальнейшем.
Для уменьшения усилия водителя при вращении рулевого колеса, в реечное рулевое устройство были введены усилители руля, на них остановимся более подробно
Усилитель руля является вспомогательным устройством для вращения рулевого колеса. Различают несколько типов усилителей руля. Это гидроусилитель, гидроэлектроусилитель, электроусилитель и пневмоусилитель.
- Гидроусилитель состоит из гидравлического насоса, в действие который приводит двигатель, системы шлангов высокого давления, и бачка для жидкости. Корпус рейки выполнен герметически, так как в нем находится жидкость гидроусилителя. Принцип действия гидроусилителя следующий: насос нагнетает давление в системе, но если руль стоит на месте, то насос просто создает циркуляцию жидкости. Стоит только водителю начать поворачивать руль, как перекрывается циркуляция, и жидкость начинает давить на рейку, «помогая» водителю. Давление направлено в ту сторону, в которую вращается «баранка».
- В гидроэлектроусилителе система точно такая же, только насос вращает электромотор.
- В электроусилителе применяется так же электромотор, но соединяется он непосредственно с рейкой или с рулевым валом. Управляется электронным блоком управления. Электроусилитель еще называют адаптивным усилителем из-за возможности прикладывания разного усилия к вращению рулевого колеса, в зависимости от скорости движения. Известная система Servotronic.
- Пневмоусилитель это близкая «родня» гидроусилителя, только жидкость заменена на сжатый воздух.
Активная рулевая система
Самая «продвинутая» система управления в настоящее время, в состав входит:
- рулевая рейка с планетарным механизмом и электродвигателем
- блок электронного управления
- рулевые тяги, наконечники
- рулевое колесо (ну а как же без него?)
Принцип работы рулевой системы чем-то напоминает работу АКПП. При вращении рулевого колеса, вращается планетарный механизм, который и приводит в действие рейку, но вот только передаточное число всегда разное, в зависимости от скорости движения автомобиля. Дело в том, что солнечную шестерню снаружи вращает электродвигатель, поэтому в зависимости от скорости вращения изменяется передаточное число. На небольшой скорости коэффициент передачи составляет единицу. Но при большем разгоне, когда малейшее движение руля может привести к негативным последствиям, включается электромотор, вращает солнечную шестерню, соответственно необходимо руль довернуть больше при повороте. На маленькой скорости автомобиля электродвигатель вращается в обратную сторону, создавая более комфортное управление.
Весь остальной процесс выглядит, как и у простой реечной системы.
Ничего не забыли? Забыли, конечно! Забыли еще одну систему – винтовую. Правда, эта система больше похожа на червячный механизм. Итак – на валу проточена винтовая резьба, по которой «ползает» своеобразная гайка, представляет собой зубчатую рейку с резьбой внутри. Зубья рейки приводят в действие рулевой сектор, в свою очередь он предает движение сошке, ну а дальше как в червячной системе. Для уменьшения трения, внутри «гайки» расположены шарики, которые «циркулируют» во время вращения.
|
РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ: _____________________________________________________________________________________________________________________ |
autoustroistvo.ru
Устройство рулевого механизма семейства УАЗ-452, рулевая колонка
Рулевое управление автомобилей семейства УАЗ-452 состоит из рулевого механизма с рулевой колонкой и рулевым колесом, и рулевого привода. Рабочей парой рулевого механизма являются глобоидальный червяк и двухгребневый ролик.
Основные характеристики рулевого управления автомобилей семейства УАЗ-452.
— Передаточное число рулевого механизма (среднее) : 20,3— Диаметр в мм :рулевого колеса : 425вала сошки : 32-0,025, 32-0,050втулки картера (внутренний) : 32+0,027сферы пальца : 25-0,1
Устройство рулевого механизма автомобилей семейства УАЗ-452.
Червяк рулевого механизма, напрессованный на пустотелый вал, установлен в картере на двух конических роликоподшипниках. Надежность соединения червяка с валом обеспечивается шпоночным выступом и шлицами червяка.
Конические поверхности концов червяка являются внутренними рабочими поверхностями подшипников. Натяг конических роликоподшипников регулируют тонкими бумажными прокладками, подложенными под нижнюю крышку картера. Нижняя крышка крепится к картеру четырьмя болтами с пружинными шайбами. В центре крышки герметически завальцована трубка провода сигнала, которая заходит внутрь вала руля.
Резиновое кольцо, надетое на трубку провода сигнала, поджимается пружиной через металлическую обойму к специальной выточке в торце червяка, предупреждая тем самым попадание смазки внутри вала руля.
На выходе вала червяка из картера запрессован пробковый сальник в металлической обойме. На конце вала на конусе и треугольных шлицах, нарезанных на цилиндрической части вала, установлено рулевое колесо и закреплено гайкой. Вал червяка заключен в рулевую колонку, нижний конец которой закреплен на горловине картера стяжным хомутом.
В верхней части рулевой колонки установлен радиально-упорный шарикоподшипник. Верхнее кольцо шарикоподшипника постоянно поджато пружиной через разрезную втулку, надетую на вал руля, чем предотвращается появление зазора и стуков в подшипнике при движении автомобиля.
В постоянном зацеплении с червяком находится двухгребневый ролик, который представляет собой наружную обойму двухрядного шарикоподшипника, установленного на оси в головке вала сошки. Концы оси расклепаны методом электрорасклепки. Вал сошки вращается в двух подшипниках : в бронзовой втулке запрессованной в картер, и в цилиндрическом роликовом подшипнике установленном в боковой крышке картера рулевого механизма.
Хвостовик головки вала входит в паз регулировочного винта ввернутого в боковую крышку картера. Регулировочный винт фиксируется стопорной шайбой и штифтом, запрессованным в крышку и закрывается колпачковой гайкой. Боковая крышка крепится к картеру четырьмя болтами с пружинными шайбами. Между картером и боковой крышкой установлена уплотнительная паронитовая прокладка. На выходе вала сошки из картера установлен резиновый самоподжимной сальник.
Зазор в зацеплении ролика с червяком регулируют осевым перемещением вала сошки регулировочным винтом установленным в боковой крышке картера. При перемещении вала меняется расстояние между осями ролика и червяка и изменяется зазор в зацеплении.
Масло в картер рулевого механизма наливают через маслоналивное отверстие, расположенное в верхней части картера со стороны боковой крышки, а сливают через маслосливное отверстие, расположенное под горловиной вала сошки. Рулевой механизм устанавливают на специальный кронштейн, приваренный к левому лонжерону рамы. Картер рулевого механизма крепится к кронштейну рамы пятью болтами с гайками и пружинными шайбами.
Сошка рулевого привода УАЗ-452.
Сошка рулевого привода посажена на конце вала сошки на мелкие треугольные шлицы, нарезанные на конусе вала сошки. Плотность посадки сошки достигается затягиванием гайки крепления сошки. Под гайку устанавливают пружинную шайбу. Правильность установки сошки на вал обеспечивается наличием в ней четырех сдвоенных шлицев и соответствующих сдвоенных впадин на валу.
Поворот вала сошки в обе стороны ограничивается упором ролика в выступы картера, чем предупреждается выход ролики из зацепления с червяком. На автомобилях семейства УАЗ-452 вал сошки имеет некоторый запас хода по углу поворота, так как максимальные углы поворота колес, определяемые упором болтов-ограничителей установленных на поворотных кулаках, несколько меньше углов поворота вала сошки.
Рулевой вал и крепление рулевой колонки.
Рулевой вал в верхней части опирается на шариковый радиально-упорный подшипник расположенный в трубе рулевой колонки. На конце вала крепится рулевое колесо диаметром 425 мм. Рулевая колонка при помощи штампованного кронштейна, стремянки и резиновой втулки, компенсирующей перемещение кабины (кузова) во время движения автомобиля, крепится к панели приборов.
Для компенсации смещения рулевой колонки при установке рулевого управления между кронштейном и резиновой втулкой устанавливают регулировочные прокладки, а отверстия в кронштейне для крепления стремянки выполняют овальными.
Кроме того, отверстия кронштейна для его крепления к панели приборов тоже выполнены овальными, что позволяет сместить или повернуть кронштейн в нужном направлении. Подтягивать рулевую колонку к кронштейну при ее креплении не допускается, так как это приведет к изгибу вала руля и неизбежной его поломке.
Возможные неисправности рулевого управления автомобилей семейства УАЗ-452, их причины.
Увеличенный свободный ход рулевого колеса, более 40 мм при измерении на ободе.— Увеличены зазоры в заделке концов рессор передней подвески.— Увеличены зазоры в шарнирных соединениях рулевых тяг.— Ослабление крепления рычагов поворотных кулаков.— Не затянуты конусы шаровых пальцев.— Износ или нарушение регулировки зацепления червяка и ролика.— Износ или нарушение регулировки затяжки подшипников червяка.— Слабая затяжка гайки крепления сошки.— Ослабление затяжки болтов крепления картера к кронштейну лонжерона рамы.
Осевое перемещение червяка, ощутимое на рулевом колесе.— Нарушение регулировки затяжки подшипников червяка.— Износ подшипников или конусов червяка.
Осевое перемещение рулевого колеса на валу.— Слабая затяжка гайки крепления рулевого колеса.
Радиальное перемещение рулевого вала ощутимое на рулевом колесе.— Разрушение или износ подшипника в рулевой колонке.— Ослабление крепления кронштейна рулевой колонки к панели приборов или гаек крепления стремянки рулевой колонки.
Заедание в рулевом механизме.— Неправильная регулировка бокового зазора в зацеплении червяка и ролика или затяжка подшипников червяка.— Большой износ ролика или червяка.
Скрипы или щелчки в рулевом механизме.— Отсутствие смазки.— Разрушение рабочих поверхностей ролика или червяка.
Течь масла из картера рулевого механизма.— Износ сальника вала сошки или повреждение его рабочей кромки при сборке, острыми концами шлицев вала сошки.
Скрип в верхней части рулевой колонки.— Отсутствие смазки в подшипнике рулевой колонки.— Ослабление крепления кронштейна рулевой колонки к панели приборов.
Тугое вращение рулевого механизма.— Перекос рулевой колонки.
Ослабление соединения рулевой колонки с картером.— Ослабление затяжки стяжного хомута.
Похожие Статьи :
auto.kombat.com.ua
КГТУ им
ТЕМА 10
Рулевое управление
Рулевое управление автомобиля предназначено для изменения направления движения.
В большинстве случаев изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом управляемых колёс в горизонтальной плоскости рис. 10.1.
Реже используется для поворота торможение колёс одного борта или складывание сцепного устройства в горизонтальной плоскости (одноосные тягачи). Управляемыми могут быть колёса одной или нескольких осей автомобиля. На рис. 10.1а. показана схема поворота автомобиля при управлении колёсами передней оси. Если считать колёса жёсткими, то поворот автомобиля в этой схеме будет проходить вокруг центра О, расположенного в точке пересечения осей обоих управляемых колёс с осью задних. Все колёса будут катиться по дугам окружностей без бокового скольжения. При этом управляемые колёса должны быть повёрнуты на разные углы q В и q Н. Угол поворота внутреннего колеса q В больше угла поворота наружного q Н. Зависимость между углами имеет вид:
ctgq Н = ctgq В + В/L,
где В - расстояние между осями поворотных цапф, L-база автомобиля.
Способность автомобиля поворачиваться на заданной площади (поворачиваемость) характеризуется минимальным радиусом поворота:
Rmin = L/sinq Нmax,
где q Нmax - максимальный угол поворота наружного колеса. У современных автомобилей q Нmax» 30° , поэтому минимальный радиус поворота приблизительно в 2 раза больше базы автомобиля. При управлении колёсами передней и задней осей (схема рис. 10.1б) минимальный радиус поворота уменьшается вдвое Rn min = L/(2sinq Нmax).
Важным параметром управляемости является ширина габаритного коридора (рис. 10.1в), в который вписывается автомобиль при повороте. На рисунке показана схема определения этой ширины Вг для трехосного автомобиля.
10.1. Состав рулевого управления
Рулевое управление включает рулевой механизм, который осуществляет передачу усилия от водителя к рулевому приводу, и рулевой привод, осуществляющий передачу усилия от рулевого механизма к управляемым колёсам.
На рис. 10.2 представлена типичная схема рулевого управления для автомобиля с передними управляемыми колёсами и зависимой подвеской передней оси. Здесь каждое управляемое колесо установлено на поворотной цапфе 13, соединенной с балкой 11 моста шкворнем 8. Шкворень неподвижно закреплён на балке и его верхний и нижний концы входят в проушины цапфы. При повороте цапфы за рычаг 7 она вместе с колесом поворачивается вокруг шкворня. Поворотные цапфы соединены между собой рычагами 9 и 12, а также поперечной тягой 10, поэтому колёса поворачиваются одновременно. Поворот управляемых колёс осуществляется при вращении водителем рулевого колеса 1. От него вращение передаётся через вал 2 на червяк 3, находящийся в зацеплении с сектором 4. На валу сектора закреплена сошка 5, которая через продольную тягу 6 и рычаг 7 поворачивает цапфы с управляемыми колёсами.
Рулевое колесо 1, вал 2, червяк 3 и сектор 4 образуют рулевой механизм. Здесь благодаря червячной передаче происходит увеличение усилия, прикладываемого водителем к рулевому колесу. Сошка 5, продольная тяга 6, рычаги 7, 9 и поперечная тяга 10 составляют рулевой привод. Тяга 10, рычаги 9, 12 и балка 11 образуют рулевую трапецию. Её конфигурация определяет соотношение углов поворота управляемых колёс.
В России принята правосторонняя система движения, поэтому рулевое колесо для лучшей видимости при разъезде его с встречным транспортом устанавливают с левой стороны кабины.
10.2. Рулевые механизмы
Рулевой механизм должен обеспечить лёгкий поворот управляемых колёс, что возможно при достаточно большом передаточном отношении в нём. Однако слишком большое передаточное отношение увеличивает время поворота, поэтому его ограничивают. Для легковых автомобилей iр.м = 12…20, а для грузовых - 15…25, для облегчения управления применяют специальные усилители.
Иногда передаточные отношения делают переменным по ходу рулевого колеса. В среднем положении его делают большим чтобы уменьшить удары на рулевое колесо при наезде на неровности дороги, а в крайних положениях iр.м делают меньше, что сокращает время поворота.
В процессе эксплуатации детали рулевого механизма изнашиваются, особенно в средней части зацепления, соответствующей прямолинейному движению. Износ приводит к увеличению свободного хода в рулевой системе, что снижает безопасность. По этой причине в рулевых механизмах любой конструкции должна быть предусмотрена возможность регулировки зазоров в зацеплениях.
Рулевые механизмы в современных автомобилях разделяют на: червячные, винтовые и шестеренчатые.
В червячном рулевом механизме момент от рулевого колеса к приводу передаётся от червяка, закреплённого на рулевом валу, к червячному сектору, установленному на одном валу с сошкой. У многих рулевых механизмов червяк выполняют глобоидным, а зубья сектора заменяют роликом, вращающимся на подшипниках. Здесь сохраняется зацепление до больших углов поворота, снижаются потери на трение и износ деталей червячной пары.
В винтовом рулевом механизме вращение винта преобразуется в прямолинейное перемещение гайки, на которой нарезана зубчатая рейка, входящая в зацепление с зубчатым сектором. Сектор установлен на валу сошки. Для уменьшения трения соединение винт-гайка осуществляют через шарики. Передаточное число в таком механизме определяется отношением размера начальной окружности сектора к шагу винта.
К шестеренчатым рулевым механизмам относят реечные механизмы и механизмы с коническими зубчатыми передачами.
10.3. Конструкция рулевых механизмов
На рис. 10.3. показан червячный рулевой механизм с глобоидным червяком 5 и трехгребневым роликом 8. Червяк установлен в картере 4 на конических роликовых подшипниках 6. Беговые дорожки для роликов обоих подшипников выполнены прямо на червяке. Наружное кольцо нижнего подшипника упирается в крышку 2, закрепленную на картере болтами. Между крышкой и картером поставлены прокладки 3 для регулировки натяга подшипников. Червяк насажен плотно на шлицах вала. На верхнем конце вала имеется лыска. С помощью клина и лыски вал соединяется с карданным шарниром 7, связывающим его с рулевым колесом. В картере установлен вал 9 сошки 1. Опорами вала 9 служат втулки, запрессованные в расточку картера и крышку 14. Трехгребневый ролик 8 установлен в пазу головки вала сошки на оси с помощью двух роликовых подшипников. С обеих сторон ролика на его оси поставлены стальные полированные шайбы. На конце вала 9 нарезаны конические шлицы, на которых гайкой закреплена рулевая сошка 1. Выходы валов уплотнены сальниками. На нижнем конце вала сошки имеется кольцевой паз, в который плотно входит упорная шайба 12. Между шайбой и торцом крышки 14 находятся прокладки 13, используемые для регулирования зацепления ролика с червяком. Шайбу 12 с прокладками 13 крепят гайкой 11. Положение гайки фиксируется стопором 10, привернутый к крышке болтами.
Зазор в зацеплении передачи переменный. Он минимальный при нахождении ролика в средней части червяка и увеличивается по мере поворота рулевого колеса в ту или другую сторону. Такой характер изменения зазора в новой рулевой передаче позволяет неоднократно восстанавливать зазор в средней части по мере износа деталей без опасности заедания ролика по краям червяка.
На рис. 10.4 показан рулевой механизм с цилиндрическим червяком и боковым сектором. В нём на конец трубчатого вала 12 напрессован червяк 4. Вал установлен в картере 7 на подшипниках 3 и 8. Предварительный натяг в подшипниках регулируется прокладками 9. Зубья червячного сектора 5 нарезаны на боковой поверхности, выполненной зацело с валом сошки. Вал установлен в картере на двух игольчатых подшипниках 13 и 14. На конце вала на конусных шлицах закреплена сошка. Зацепление выполнено таким образом, что зазор увеличивается по мере поворота вала от среднего положения. Минимальный зазор в среднем положении определяется толщиной шайбы 15.
Из винтовых механизмов на отечественных автомобилях часто применяются механизмы типа винт-шариковая гайка-сектор.
Винт 4 рис. 10.5 установлен на двух конических роликовых подшипниках 5 и 12. Он приводится во вращение от вала рулевого колеса. На винте нарезаны винтовые канавки полукруглого профиля. Такие же канавки нарезаны в гайке 8, свободно надетой на винт. При совмещении канавок в винте и гайке образуется винтовой канал, в который заложены стальные шарики. В гайку вставлены две направляющие трубки 2, соединяющие концы винтовых каналов со средней частью гайки. В этих трубках тоже находятся шарики. Трубки вместе с винтовыми каналами образуют для шариков два замкнутых желоба. При вращении винта шарики, находящиеся у торцов гаек, выкатываются в концы трубок, а по ним перемещаются к средней части гайки, откуда, по винтовым каналам снова двигаются к торцам гайки.
На поверхности гайки нарезана зубчатая рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором 9. Он выполнен зацело с валом рулевой сошки и поворачивается на трёх игольчатых подшипниках 14, 16. На одном конце вала закреплена сошка 13, другой конец соединён с регулировочным винтом 17, которым регулируют зазор в зацеплении наклонных зубьев сектора с рейкой.
На рис. 10.6 показано рулевое управление с реечным рулевым механизмом, наиболее часто применяемым на легковых автомобилях особо малого и малого классов.
При повороте рулевого колеса 1 шестерня 2 перемещает рейку 3, от которой усилие передаётся на рулевые тяги 5. Тяги 5 за поворотные рычаги 4 поворачивают управляемые колёса. Рейка 3 и шестерня 2 выполнены косозубыми. Вал 8 вращается на двух упорных подшипниках 10 и 14, натяг которых осуществляется кольцом 9 и верхней крышкой 7. Упор 13, прижатый пружиной 12 к рейке, воспринимает радиальные усилия, действующие на рейку. Постоянное прижатие рейки к шестерне обеспечивает точность зацепления пары.
В рулевых устройствах вал рулевого колеса проходит сквозь рулевую колонку, которая крепится на кронштейне кабины (кузова).
В целях безопасности при лобовых столкновениях вал делают или телескопическим или шарнирно сочлененным, что обеспечивает его складывание при ударе. Существуют и другие типы безопасных конструкций рулевого вала. В верхней части рулевой колонки на современных автомобилях крепят устройства управления светотехническими приборами, стеклоочистителями и звуковым сигналом, а также устанавливают замки зажигания и другие элементы.
Детали рулевых механизмов работают в условиях жидкой смазки, заливаемой в картер рулевого механизма.
10.4. Рулевой привод
При повороте колёс или наезде на препятствие детали рулевого привода перемещаются друг относительно друга как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Для обеспечения свободы этих перемещений, при условии надёжной передачи усилий, соединения продольной тяги 6, рис. 10.2 с сошкой 5 и рычагом 7, а также соединения поперечной тяги 10 с рычагами 9 и 12 осуществляют, в большинстве случаев, шаровыми шарнирами рис 10.7. На автомобилях повышенной проходимости иногда соединения поперечной тяги с рычагом поворотных цапф осуществляют с помощью цилиндрических пальцев.
Продольную тягу 1, рис. 10.7а, делают трубчатой с двумя шарнирами по концам. Шарнир включает палец 3, сухари 4 и 7, пробку 5, пружину 8, ограничитель 9. При затягивании пробки 5 головка пальца зажимается сухарями, а пружина 8 сжимается. Пружина не допускает зазоров, появляющихся в результате износов, и смягчает толчки, передаваемые от колёс на рулевой привод. Ограничитель предотвращает чрезмерное сжатие пружин. Шарниры располагают в тяге относительно пальцев 2 и 3 так, чтобы через пружины передавались усилия, действующие на тягу от сошки 6 и от поворотного рычага.
В поперечной рулевой тяге шарниры размещают в наконечниках, навинченных на концы тяги. Резьба на концах тяги обычно имеет разное направление, поэтому, вращением тяги 9, рис. 10.7б, при неподвижных наконечниках 11 можно регулировать длину тяги при регулировке схождения колёс. Пальцы 15 жёстко крепятся в рычагах поворотных цапф. Шаровой поверхностью палец прижимается предварительно сжатой пружиной 12 через пятку 13 к сухарю 14. Такое устройство позволяет непосредственно передавать усилие от пальца на тягу и в обратном направлении. Пружина 12 устраняет зазор в соединении при износе деталей.
Отличие шарниров в поперечной и продольной тягах заключается в том, что в продольной тяге усилие передаётся через пружину, а в поперечной непосредственно. Это делается во избежание поперечных колебаний колёс.
Шарниры смазываются через маслёнки. Иногда смазка закладывается при сборке на заводе и в эксплуатации не возобновляется.
Выше рассмотрена конструкция и принцип действия рулевого привода при зависимой подвеске управляемых колёс. При независимой подвеске колёс конструкция рулевого привода иная. На рис 10.8 представлена конструктивная схема такого привода. Основная особенность заключается в том, что поперечная тяга в такой схеме обычно состоит из трёх частей: средней тяги 8 и шарнирно соединённых с ней двух боковых тяг 4 и 9. Средняя тяга одним концом соединена с сошкой 6, а другим – с маятниковым рычагом 5, поворачивающимся вокруг опоры на кузове автомобиля. Шарнир, соединяющий каждую боковую тягу со средней, близко расположен к оси качания колеса. При деформации подвески это исключает самопроизвольный поворот колёс.
10.5. Усилители рулевого управления
Усилители предназначены для снижения усилия на рулевом колесе и повышения безопасности движения автомобиля при действии со стороны дороги на управляемые колеса неуравновешенных усилий. Усилитель должен обладать следящим действием, высокой чувствительностью и динамической устойчивостью (отсутствие автоколебаний), обеспечивать возможность управления автомобилем в случае выхода усилителя из строя, не допускать включения усилителя при случайных воздействиях со стороны дороги при прямолинейном движении.
Кинематическое слежение заключается в повороте управляемых колес в соответствии с поворотом рулевого колеса и его направлением. Силовое слежение обеспечивает пропорциональность усилия на рулевом колесе усилию, необходимому для поворота управляемых колес.
Усилители бывают гидравлические и пневматические. В их состав входит источник энергии (гидронасос с аккумулятором или компрессор с ресивером), распределитель, исполнительный механизм и соединительные трубопроводы. Распределитель осуществляет подвод энергии жидкости под давлением или сжатого газа к исполнительному механизму – гидро- (пневмо-) цилиндру. В последнем энергия жидкости (воздуха) преобразуется в усилие, передающееся на управляемые колеса.
Источником энергии в системе гидроусилителя, как сказано выше, является гидронасос. Наиболее распространены пластинчатые и шестеренные насосы. Они обеспечивают в автоматическом режиме требуемые расходы и давление, получая вращение от двигателя автомобиля.
При повороте рулевого колеса рис. 10.9, например, вправо, сошка 12 рулевого механизма 14 повернется по ходу часовой стрелки и сместит золотник 9 распределителя 8 назад по отношению к принятому направлению движения автомобиля. В результате жидкость от насоса 2 подается через распределитель в полость А и гидроцилиндр 7 начинает поворачивать управляемые колеса 4 вправо. При этом полость Б цилиндра соединена со сливной магистралью 1.
После прекращения поворота рулевого колеса управляемые колеса под давлением рабочей жидкости на поршень цилиндра продолжают поворачиваться направо. Под действием рычага 5 и тяги 3 корпус распределителя смещается назад и перекрывает доступ жидкости в полость А цилиндра усилителя. Поворот управляемых колес прекращается. Таким образом, управляемые колеса поворачиваются в соответствии с поворотом рулевого колеса. Кинематическое следящее действие придает обратная связь (рычаг 5 и тяга 3), которой управляемые колеса соединяются с корпусом распределителя. Силовое следящее действие достигается введением реактивных элементов: камер или плунжеров. В приведенной схеме силовое слежение достигается с помощью реактивных камер 6 и 10, в которые через колиброванные отверстия поступает жидкость из нагнетательной магистрали. Она воздействует на вверхний или нижний торец золотника 9 в зависимости от направления поворота автомобиля. В результате усилие, необходимое для смещения золотника, зависит от давления в нагнетательной магистрали 11, которое, в свою очередь, определяется моментом сопротивления повороту управляемых колес.
Усилитель может вступать в работу не только под действием сил от рулевого колеса, но и от сил, передаваемых от управляемых колес. Предположим, что от толчка управляемое колесо повернулось вправо. Вследствие обратной связи колеса 4 через рычаг 5 и тягу 3 с корпусом распределителя 8, последний перемещается относительно неподвижного золотника вниз (по рисунку) и жидкость от насоса подастся в полость Б гидроцилиндра. В результате жидкость под давлением создаст препятствие для поворота колеса вправо. Таким образом, усилитель удерживает колеса в положении, соответствующем положению рулевого колеса. Чтобы исключить включение усилителя при действии незначительных сил со стороны управляемых колес в распределителе в полостях 6 и 10 устанавливают центрирующие пружины. И, если сила со стороны колес на распределитель меньше усилия предварительного сжатия пружин, то распределитель не включается в работу, кроме того, самопроизвольному включению усилителя препятствует давление жидкости в реактивных камерах 6 и 10.
В зависимости от относительного расположения элементов различают 4 схемы компоновки усилителей (рис.10.10).
При первой схеме распределитель, гидроцилиндр и рулевой механизм выполнены в едином блоке, рис. 10.10а. Эта схема компактна, имеет минимальное число шлангов, не склонна к автоколебаниям из-за высокой жесткости гидравлических магистралей. Но здесь весь рулевой привод нагружается усилием от гидроцилиндра, приложенным к валу сошки.
Во второй схеме, рис.10.10б, гидроусилитель объединен в блок с рулевым механизмом, а гидроцилиндр расположен отдельно. Здесь привод не нагружен усилием от гидроцилиндра. Он имеет малую склонность к автоколебаниям, легко компонуется, гидроцилиндр, расположенный близко к управляемым колесам, воспринимает динамические нагрузки при ударах.
При третьей схеме, рис.10.10в, гидрораспределитель и гидроцилиндр объединены, а рулевой механизм расположен отдельно. В этом случае гидроцилиндр нужно располагать в строгом соответствии с рулевым механизмом, так как шаровой палец сошки должен управлять работой распределителя.
В четвертой схеме рулевой механизм, распределитель и силовой цилиндр размещены автономно. Эта схема наиболее гибка с точки зрения компоновки и унификации элементов, но имеет много шлангов и склонна к автоколебаниям.
Рассмотрим конструкцию и работу гидроусилителя, встроенного в рулевой механизм на примере рулевого управления автомобиля ЗИЛ 431410 (рис. 10.11).
Давление жидкости в системе гидроусилителя создается лопастным насосом, приводимым от двигателя. Винт 4 может незначительно перемещаться в осевом направлении вследствие разности длины золотника 12 и корпуса 13. Это перемещение равно примерно 1,1 мм. в каждую сторону.
На золотнике имеется три пояска, а в корпусе распределителя три окна в виде кольцевых канавок. Золотником в корпусе образовано две камеры В и Г.
Жидкость от насоса поступает по шлангу в среднее окно, а отводится от распределителя из двух крайних окон через другой шланг. В корпусе распределителя имеется шесть каналов, в каждом из которых установлено между промежуточной 9 и верхней 16 крышками по два реактивных плунжера 23. Каждая пара плунжеров разжимается центрирующей пружиной 22. Предварительное сжатие пружин 22 осуществляется при завертывании гайки 15. Внутренние полости каналов между парами плунжеров соединяются со средним окном корпуса. В корпусе распределителя имеется шариковый клапан 11, соединяющий напорную магистраль со сливной, когда насос усилителя не работает.
Картер рулевого механизма служит гидроцилиндром. Поршень 3 делит гидроцилиндр на две полости А и Б, каждая из которых соединена с соответствующими камерами распределителя.
При прямолинейном движении автомобиля реактивные плунжеры, находящиеся под действием сжатых пружин и давления масла, заставляют золотник 12 занять в корпусе 13 среднее положение (1-й рис.10.11б). В этом случае между большими кольцами упорных подшипников и торцами корпуса распределителя будут, примерно, одинаковые зазоры Т/2. Масло от насоса проходя через камеры В и Г распределителя поступает в сливную магистраль.
При повороте, например, вправо винт 4 (2-й рис.10.11б), вывертывается из гайки и перемещается вместе с золотником до упора большого кольца подшипника в торец корпуса. Усилие центрирующих пружин на реактивные плунжеры будет передаваться на рулевое колесо. Зазор между подшипником 14 и торцом корпуса будет максимальным, равным Т. Камера В будет отсоединена от сливной магистрали, а камера Г от насоса и жидкость от насоса поступит в полость А цилиндра. Давление в ней возрастет и начнет вместе с силой, передающейся на поршень от рулевого колеса, перемещать поршень, и управляемые колеса повернутся.
Вместе с поршнем в осевом направлении будут перемещаться и винт с золотником (обратная связь) до тех пор, пока золотник не займет в корпусе нейтральное положение. Аналогично работает усилитель и при повороте влево.
Давление жидкости, действующее на реактивные плунжеры, повышается по мере увеличения сопротивления повороту колес, вследствие этого увеличивается и сила на рулевом колесе.
При неработающем усилителе управление становится более тяжелым, так как водитель должен вручную преодолевать кроме усилия сопротивления колес еще и усилие на вытеснение жидкости из одной полости гидроцилиндра в другую через шариковый клапан 11.
aiah-auto.narod.ru
Рулевое управление автомобиля - назначение и устройство
Назначение рулевого управления
Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля. Обычно управляемыми являются колеса передней оси, но это преимущественно на легковых автомобилях. Иногда для улучшения управляемости автомобиля и сохранения над ним полного контроля его делают полноуправляемым, то есть управляемыми являются не только основные передние колеса – задние также имеют возможность отклоняться на определенный угол.
Рулевое управление может быть с усилителем или без него, может устанавливаться на поперечине кузова в моторном отсеке или на подрамнике (практически на всех современных автомобилях).
Устройство рулевого управления
Рисунок 8.1 Пример рулевого механизма.1 – рулевое колесо; 2 – гайка крепления рулевого колеса; 3 – верхний кожух рулевой колонки; 4 – шестерня рулевого редуктора; 5 – фланец рулевого вала; 6 – рулевой вал; 7 – труба рулевого вала; 8 – нижний кожух рулевой колонки; 9 – шаровой шарнир; 10 – наконечник рулевой тяги; 11 – пыльник; 12 – рейка рулевого редуктора; 13 – болт крепления рулевой тяги; 14 – стопорная пластина; 15 – рулевая тяга; 16 – поворотный рычаг передней стойки.
Рулевое колесо и рулевая колонка
Садясь в автомобиль на место водителя, первое, что вы видите, — это рулевое колесо. Вращая его в ту или иную сторону, вы направляете автомобиль. Ничего в рулевом колесе (или руле) сложного нет… если это, конечно, руль автомобиля самой простой комплектации. В современных автомобилях руль — это и место для установки подушки безопасности, и пульт управления аудиосистемой вместе с телефоном, также это контроллер для управления бортовым компьютером. Рулевое колесо современного автомобиля иногда бывает попросту перегружено всяческими переключателями и кнопками, которые имеют различное назначение.
Рулевая колонка, это, по сути, два вала (реже один), соединенных между собой универсальными шарнирами (похожими на карданные). Она призвана передавать вращение от рулевого колеса к рулевому механизму. На многих нынешних автомобилях предусмотрена регулировка угла наклона рулевого колеса и расстояния его вылета. Другими словами, вы можете, перемещая рулевое колесо вверх/вниз и на себя/от себя, установить то положение, которое наиболее близко к идеальному, согласно вашим пожеланиям.
ПримечаниеДля обеспечения высоких показателей пассивной безопасности, к проектированию рулевой колонки относятся так же серьезно, как и, например, к проектированию сиденья. Это связано с тем, что при фронтальном столкновении рулевое колесо не должно смещаться более, чем это допустимо. Поэтому при столкновении рулевая колонка должна складываться или ломаться в определенных местах.
Рулевой механизм
На современных легковых автомобилях применяются два самых распространенных типа рулевых механизмов: червячный и реечный.
ИнтересноОгромное значение имеет место расположения на подрамнике рулевого механизма относительно воображаемой оси управляемых колес. Так, установка рулевого механизма за передней осью или перед ней в итоге может кардинально изменить поведение автомобиля на дороге, поэтому конструкторы при проектировании автомобиля подходят к этому вопросу очень серьезно.
Червячный рулевой механизм
Если рулевой механизм червячный, то он состоит из глобоидного червяка и углового сектора, на который установлен ролик. К угловому сектору подсоединен вал, а на валу закреплена сошка. Перемещение сошки передается на рулевую трапецию, которая состоит из рулевых тяг. Тяги, перемещаясь, поворачивают колеса в ту или иную сторону. Устройство рулевого механизма показано на рисунке 8.2. Сейчас автомобили с червячным рулевым механизмом встречаются все реже.
Рисунок 8.2 Червячный рулевой механизм.
Червячная передача – это такой тип передачи, в которой имеется червяк, представляющий собой резьбовую часть болта, но только с увеличенными во много раз витками, и шестерня, входящая в зацепление с этим червяком.
Глобоидным червяк называется из-за своей формы: его профиль вогнутый, как показано на рисунке 8.3.
Рисунок 8.3 Внешний вид глобоидного червяка.
Реечный рулевой механизм
Теперь опишем реечный рулевой механизм (рисунок 8.4). Он состоит из шестерни и зубчатой рейки. Шестерня соединена с валом рулевой колонки, а рейка через тяги – с поворотными кулаками колес.
Рисунок 8.4 Реечный рулевой механизм.
ИнтересноИногда зубья на рейке наносят с переменным шагом (рисунок 8.5). Делают это для того, чтобы получить подобие активного рулевого управления для получения сочетания таких противоречивых показателей, как управляемость и комфорт. Так, для того чтобы при парковке водитель не вращал рулевое колесо на 5—10 оборотов в угоду легкости, желательно, чтобы число оборотов от упора до упора составляло как можно меньше – один, а то и пол-оборота. Но если от правого крайнего положения руля до левого будет всего один оборот, то рулевое управление будет довольно чувствительным к каждому движению, что опасно при движении на высоких скоростях, так как плавно выполнить все маневры не удастся, а это чревато последствиями. Вот и пришли к такому довольно простому компромиссному решению: шаг центральных зубьев рулевой рейки небольшой, а передаточное отношение чуть выше, а, следовательно, и чувствительность к отклонению рулевого колеса небольшая. Но от центра шаг зубьев увеличивается, чтобы уменьшить передаточное отношение и общее число оборотов рулевого колеса.
Рисунок 8.5 Пример зубчатой рейки рулевого механизма с переменным шагом зубьев.
ПримечаниеШаг зубьев – это расстояние между центрами вершин зубьев.
ИнтересноКстати, может быть и обратная ситуация, когда шаг зубьев рейки уменьшается ближе к концам рейки.
Реечный рулевой механизм занял место червячного и основательно закрепился как наиболее актуальная конструкция, так как его преимущества говорят сами за себя: управление автомобилем, даже не оборудованным усилителем рулевого управления, несложное, небольшое количество звеньев всего рулевого механизма, простота монтажа на автомобиль и сведение к минимуму операций по обслуживанию.
Рулевой привод
Рулевой привод — это набор тяг и шарниров, связывающих и передающих перемещения от рулевого механизма к поворотным кулакам управляемых колес.
Если вернуться к червячному рулевому механизму, то в классической схеме имеются три тяги — одна центральная и две боковые, они соединяются через шарниры. Тяги рулевого привода в данном случае называют рулевой трапецией. Конструкция рулевой трапеции в геометрическом плане такова, что она обеспечивает поворот управляемых колес на разные углы (смотрите главу «Ходовая часть»).
При условии установки реечного рулевого механизма все немного проще. К рулевой рейке крепятся рулевые тяги с обеих сторон, которые передают перемещение на поворотные кулаки колес. Преимущества очевидны, ведь чем меньше различных промежуточных звеньев, тем надежнее и точнее весь механизм.
ПримечаниеЧтобы исключить попадание грязи и пыли в корпус реечного рулевого механизма, с обеих его сторон установлены так называемые пыльники (гофрированные резиновые чехлы).
Углы поворота управляемых колес
При повороте управляемые колеса автомобиля проходят различные расстояния. И если оба колеса будут поворачиваться на одинаковый угол, автомобиль будет смещаться с заданной траектории, при этом шины колес будут значительно быстрее изнашиваться.
Рисунок 8.6 Поворот управляемых колес на разные углы.
Для того чтобы избежать этого, рулевое управление проектируют таким образом, чтобы обеспечить поворот внутреннего колеса на больший угол относительно наружного.
Рисунок 8.7 Поворот управляемых колес на различные углы.
monolith.in.ua
