Усилители рулевого привода.

 

Назначение и принцип действия гидроусилителей. Усилители рулевого привода служат для облегчения поворота колес автомобилей. На легковых автомобилях они, кроме того, повышают безопасность движения на высоких скоростях, так как позволяют сохранить прямолинейное движение автомобиля при повреждении пневматической шины.

Схема гидроусилителя представлена на рис. 8. Насос 13 приводится в работу от двигателя автомобиля. На насосе установлен бачок 14 для масла. Масло от насоса по маслопроводу 2 подводится к распределителю Р, состоящему из корпуса 1 и золотника 4. Золотник связан штангой 12 с рулевым механизмом РМ автомобиля, а корпус – штангой 6 с рычагом поворотной цапфы управляемого колеса 5. Распределитель соединен маслопроводами 9 и 10 с двумя полостями гидроцилиндра СЦ. Цилиндр шарнирно закреплен на раме автомобиля. Его поршень 8 через шток может воздействовать на рычаг поворотной цапфы управляемого колеса. Маслопровод 3 соединяет распределитель с масляным бочком 14.

Золотник имеет три пояска. В корпусе распределителя выполнены три окна. К крайним окнам жидкость подводится от насоса. К среднему окну подключен маслопровод 3, по которому жидкость сливается в бачок. Между поясками золотника, находящегося в корпусе распределителя, образуются две камеры а и б. В корпусе распределителя, кроме того, имеются еще две реактивные камеры в и г, соединенные с камерам а и б каналами. В реактивных камерах установлены предварительно сжатые центрирующие пружины 11 и 7.

Поршень 8 делит внутренний объем гидроцилиндра на две полости А и Б, к которым подведены маслопроводы от камер а и б распределителя. Обе полости цилиндра, все камеры распределителя и маслопроводы заполнены маслом.

 

 

Рис. 8. Схема гидроусилителя рулевого привода

При прямолинейном движении автомобиля золотник занимает в корпусе такое положение, при котором все три окна открыты. В дальнейшем это положение будем называть средним. При среднем положении золотника жидкость поступает от насоса через маслопровод 2 в камеры а и б распределителя, откуда по маслопроводу 3 сливается в бачок насоса. Давление жидкости, установившееся в камерах а и б, передается через жидкость в маслопроводах 9 и 10 в полости А и Б гидроцилиндра.

Если повернуть рулевое колесо налево, то штанга 12 переместит золотник в осевом направлении, сжимая центрирующую пружину 7. Перемещение золотника в корпусе может быть осуществлено только после того, как осевая сила, действующая на золотник, станет больше, чем сила предварительного сжатия пружины. В результате перемещения золотника камера б будет отключена от маслопровода 3 и соединена только с нагнетательным маслопроводом 2; одновременно камера а будет отключена от маслопровода 2 закрытым окном и через открытое окно соединена только со сливным маслопроводом. Давление жидкости в камере б и полости Б возрастет соответственно силе сопротивления повороту управляемого колеса 5 и переместит поршень 8. При этом в увеличивающуюся полость Б цилиндра жидкость будет подаваться насосом, а из уменьшающейся полости А жидкость будет вытесняться поршнем в сливной бачок насоса.

Перемещающийся поршень повернет управляемое колесо 5 влево. Одновременно вследствие наличия связи через штангу 6 (обратная связь) корпус распределителя переместиться в том же направлении, в котором раньше был смещен золотник. Как только окно откроется, давление жидкости в полости А гидроцилиндра уравновесит действие сил на поршень 8; он остановится, а поворот колеса 5 влево прекратится.

Открытие окна в распределителе при повороте автомобиля не такое, как при прямолинейном движении. Дросселирование потока жидкости в окнах различно, и поэтому давление жидкости в камере б и вполости Б больше, чем в камере а и в полости А, настолько, чтобы удержать колесо в повернутом положении, когда на него действует стабилизирующий момент. Угол поворота управляемого колеса будет строго соответствовать углу поворота рулевого колеса (следящее действие по перемещению). Работа системы при повороте рулевого колеса в другую сторону отличается тем, что роль камер а и б распределителя меняется, а поворот управляемого колеса осуществляется под действием давления в полости А гидроцилиндра.

В рулевых управлениях без усилителей увеличение сопротивления повороту управляемых колес сопровождается возрастанием усилия, которое требуется приложить к рулевому колесу. Это создает у водителя «чувство дороги». Для имитации аналогичного ощущения при управлении автомобиля с гидроусилителями в распределителе выполнены реактивные камеры в и г, в каждой из которых давление жидкости такое же, как в камерах а и б.

В рассматриваемой схеме распределитель Р, гидроцилиндр СЦ и рулевой механизм РМ выполнены раздельно. По такой схеме выполнены усилители на автомобилях ГАЗ-66 и КАЗ-608. На автомобилях МАЗ и КрАЗ СЦ и Р объединены в общий блок, а РМ размещен отдельно. На автомобилях ЗИЛ-130 и КамАЗ все три элемента выполнены в общем блоке.

Каждая из перечисленных компоновок имеет свои достоинства и недостатки, которые оценивают по возможности применения серийных РМ, чувствительности и надежной системы, размерам и стоимости.