Конструкция шарниров рулевых приводов

Основные требования, предъявляемые к шарнирам рулевого при­вода, заключаются в беззазорности и износостойкости. Необходи­мость работы без зазоров привела к тому, что почти все шарниры имеют поджатие скользящих поверхностей за счет деформации уп­ругого тела. Обычно (рис. 13.20 о) это стальная пружина 2, но может быть и резиновый элемент или элемент из другого полимерного материала, обладающего упругостью.

Сила упругого элемента может быть направлена вдоль тяги (рис. 13.20а), или вдоль пальца 8 со сферическим наконечником (рис. 13.206). В первом случае пружина должна развивать весьма большую силу, превышающую максимальную рабочую нагрузку, что увеличивает трение в шарнире. Ввиду того что площадь контакта вкладышей 3 со сферическим наконечником пальца 4 по конст­руктивным соображениям не может быть сделана большой, такое техническое решение приводило бы к повышенным износам тру­щихся пар. Для устранения указанного недостатка пружину делают слабее, чем нужно, а величину зазора, образующегося при возник­новении в рулевом приводе больших сил, ограничивают упором /. Резьбовая пробка 5 позволяет устанавливать необходимый натяг пружины 2 при сборке шарнира и поддерживать его в заданных пределах во время эксплуатации автомобиля.

Рис. 13.19. Вариант конструкции рулевого привода при реечном рулевом механизме

Несмотря на предпринятые меры, описанный шарнир сохранил отрицательные свойства в виде повышенного и неравномерного износа рабочих поверхностей, необходимости их периодического смазывания, отсутствия демпфирующего эффекта. Поэтому он был вынужден уступить свое место шарниру второго типа (рис. 13.206). В таком шарнире передаваемая вдоль тяги 5 сила не создает большой поперечной нагрузки, действующей вдоль пальца 8 и стремящейся разомкнуть сферические рабочие поверхности. В связи с этим тре­бующаяся сила пружины ^невелика, и сжатие рабочих поверхностей, не обусловленное силой, передаваемой вдоль тяги, также невелико. Это влечет за собой уменьшение излишнего трения и изнашивания шарнира.

В случае вымывания или сильного загрязнения смазочного ма­териала возможно резкое возрастание трения между пальцем 8 и сменным металлическим вкладышем 2. В результате этого при вра­щении пальца скольжение между ним и вкладышем может смениться скольжением между вкладышем и корпусом, что неминуемо приведет к порче посадочной поверхности вкладыша и корпуса шарнира. Для предотвращения этого вкладыш зафиксирован относительно корпуса заклепкой-упором 3.

Если автомобиль предназначен для работы в условиях сильной загрязненности и запыленности, то предусматривают возможность замены смазочного материала в шарнире при помощи масленки (1 на рис. 13.20 в) и отгибающегося уплотнительного кольца 2.

Рис. 13.20. Шарниры рулевого привода

Использование высококачественных конструкционных материалов для вкладышей, современных смазочных материалов и надежных уп­лотнений позволяет в настоящее время применять шарниры, не тре­бующие замены смазочного материала в течение всего срока службы.

Современная химия предоставляет конструктору широкую гамму полимерных материалов, удовлетворяющих самым разнообразным тре­бованиям. Помимо двух основных вопросов — снижения коэффици­ента трения и получения высокой износостойкости — варьирование свойствами материала, величиной и расположением рабочей поверх­ности относительно сферы пальца, а также подбор толщины стенок вкладыша позволяет решить и другие вопросы. К ним относятся, например, создание необходимой упругости рулевого управления для снижения динамических нагрузок и обеспечение надлежащих демп­фирующих свойств с целью гашения высокочастотных колебаний.

Металлические вкладыши в настоящее время применяются ред­ко, только в тех случаях, когда шарнир должен передавать весьма большие силы или быть достаточно жестким для уменьшения из­лишней упругой податливости рулевого привода.

В тех случаях, когда шарнир должен обеспечивать только одну степень свободы (шарниры поперечной тяги 4 и опора маятникового рычага 2 на рис. 13.18) или углы, необходимые для реализации второй и третьей степеней свободы, малы, применяют упрощенные шарниры (рис. 13.21 б).

Рис. 13.21. Шарниры рулевого привода

Большое значение имеет надежность резиновых защитных чехлов, которые препятствуют загрязнению и вымыванию смазочного ма­териала. При появлении даже небольших порезов, разрывов и трещин в чехлах срок службы шарниров резко сокращается. Для надежной работы резина, применяемая для чехлов, должна обладать достаточной прочностью, эластичностью, масло- и морозостойкостью, а конст­рукция чехла должна исключать большие деформации и большие напряжения в его материале при рабочих деформациях чехла.