Рулевые механизмы

 

Рулевым механизмом называют передачу, преобразующую вращение вала рулевого колеса во вращение вала сошки. Этот механизм увеличивает приложенное к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу. Рулевой механизм состоит из рулевого колеса 1 (рис.1), вала 2, червяка 3, сектора 4 и может представлять собой червячную, винтовую, шестеренчатую или комбинацию таких передач.

Наибольшее распространение получил червячный глобоидальный (образующая глобоидального червяка – дуга окружности) рулевой механизм (рис.4а). Червяк 1 закреплен на рулевом валу, и он взаимодействует с червячным сектором 4, установленным на одном валу 5 с сошкой. В большинстве случаев зубья сектора заменяют роликом 4, вращающимся на подшипнике (рис.4б). В таком механизме сохраняется зацепление на большом угле поворота червяка, уменьшаются потери на трение, и снижается изнашивание рабочих пар трения. Ролик может иметь насколько гребней (ВАЗ-2, ГАЗ-3).

К этому типу относят рулевые механизмы легковых и многих грузовых автомобилей ГАЗ,ВАЗ и т. д.

 

а

б

 

Рис. 4.

Схема червячного рулевого механизма: а-«червяк-сектор»; б – «червяк-ролик».

 

В винтовом рулевом механизме (рис.5) вращение винта 4 (рулевой вал) преобразуется в прямолинейное движение шариковой гайки 5, встроенную в поршень-рейка 3, находящейся в зацеплении с зубчатым сектором. Сектор установлен на общем валу 20 с сошкой 21. Для уменьшения трения в рулевом механизме соединение винта и гайки осуществляется через шарики 7.

Механизмы этой группы могут быть выполнены с большим передаточным числом при малых габаритах

 

 

 

 

Рис. 5.

Рулевого механизм типа «винт-гайка, рейка-сектор» (ЗИЛ130)

 

К шестеренчатым рулевым механизмам относятся механизмы с цилиндрическими или коническими шестернями, а также реечные рулевые механизмы (рис.6). В реечном механизме передаточная пара выполнена в виде шестерни 2 и зубчатой рейки 3. Вращение шестерни 2, закрепленной на рулевом валу с колесом 1, вызывает перемещение рейки 3, являющейся одновременно поперечной тягой рулевого управления. Реечные рулевые механизмы получили широкое распространение на легковых автомобилях с передними ведущими колесами

 

 

Рис. 6

Реечный рулевой механизм

 

Рулевым приводом называют систему тяг и рычагов, осуществляющую в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля. Рулевой привод рис.2 (или рулевая трапеция) служит для поворота управляемых колес автомобиля на разные углы, что необходимо для качения колес без бокового проскальзывания. Рулевая трапеция представляет собой шарнирный четырехугольник, образуемый центральной частью передней оси балки 11, поперечной тягой 10 и поворотными рычагами 9 и 12, последние соединены с поворотными цапфами 13 и 8, на концах которых насажены управляемые колеса.

Рулевой механизм (от сошки 5) соединен с левой поворотной цапфой 8, продольной рулевой тягой 6 и рычагом 7. Сошка 5 рулевого механизма перемещают продольную тягу 6 вперед или назад, вызывая этим поворот управляемых колес влево или право. Рулевые тяги соединяются друг с другом и с рычагами поворотных цапф при помощи шарнирных соединений (рис.7).

 

 

 

Рис.7.

Шарнирное соединение. 1 – головка пальца; 2 – защитный чехол; 3 – металлокерамический сухарь; 4 – вкладыш; 5 – корпус; 6 – крышка; 7 – пробка; 8 – пружина.

 

Шаровую опору при сборке на заводе заполняют смазочным материалом. Вкладыши шарниров рулевых приводов других легковых автомобилей выполняют из пластмасс, пропитанных специальным составом. Такие шарниры не требуют применения смазочных материалов.

Рулевая сошка в большинстве конструкций устанавливается на конусной части 5 (рис.4а) вала рулевого механизма при помощи мелкошлицевого соединения, затяжку соединения производится гайкой. С другой стороны сошка соединяется с продольной рулевой тягой 6 (рис.2) при помощи шарнирного соединения (рис.7).

Продольные 6 (рис.2) и поперечные 10 тяги выполняют трубчатого или сплошного сечения, с наконечниками для шарнирных соединений (рис.7).

При исполнении рулевого управления для независимой подвески аналогично как в зависимой подвеске управляемых колес (рис.2) при вертикальном перемещении одного колеса автомобиля вело бы к повороту другого колеса, из-за связи поворотных цапф 8 и 13 сплошной поперечной тягой 10. Поэтому при независимой подвеске применяют разрезную поперечную тягу, состоящую из шарнирно соединенных частей, качающихся вместе с колесом независимо одна от другой (рис.8а). Разрезная тяга перемещается качающимся рычагом 2 от механизма рулевой передачи 4. Соединение частей тяги 1 и 3 выполнено шарнирами, допускающими наклон тяги до 20⁰. Палец 5 рычага прижат пружиной 8 через сухарь 9 к гнезду шаровой втулки 6, скользящей по сферической поверхности гнезда наконечника 7.

 

 

а

Рис.8

Рулевое управление: а – с разрезной поперечной тягой; б- с маятниковым рычагом.

б

 

На легковых автомобилях часто применяется подвеска (рис.8б) с маятниковым рычагом 5 установки поперечной тяги и дополнительных тяг 4 и 9.