Шестеренные рулевые механизмы.

Их выполняют в виде редуктора из зубчатых колес (применяется редко) или в виде пары из шестерни 2 и рейки 3 (рис.3.).

Рис.3. Реечный рулевой механизм

Реечные рулевые механизмы получают все более широкое применение на легковых автомобилях малого (ВАЗ - 2108, ЗАЗ - 1102 и ВАЗ - 1111), среднего и даже большого классов. Достоинствами реечных рулевых механизмов являются простота и компактность конструкции, обеспечивающие им наименьшую стоимость по сравнению с рулевыми механизмами других типов, высокий КПД ( 0,9...0,95).

С реечным рулевым механизмом можно применять четырехшарнирный рулевой привод при независимой подвеске колес. Из-за высокого значения обратного КПД такой механизм без усилителя целесообразно устанавливать только на легковых автомобилях малого класса, так как в этом случае толчки со стороны дороги, которые передаются на рулевое колесо, в некоторой степени могут поглощаться в результате трения рейки и металлокерамического упора. На легковых автомобилях более высокого класса обходим рулевой усилитель который поглощает толчки.

Для анализа такого рулевого механизма рассмотрим отношение элементарного угла поворота шестерни к элементарному перемещению рейки. При нормальном профиле зубьев шестерни и нормальном профиле зубьев рейки это отношение постоянно: dα/dS = const. Для большинства применяемых реечных рулевых механизмов это отношение постоянно. Однако в последнее время появились реечные рулевые пары с переменным отношений dα/dS, что достигается нарезкой зубьев рейкой специального профиля (рис.3.б.), причем в зависимости от поставленной задачи это отношение может изменять по заданному закону.

При установке реечной рулевой пары целесообразно определять угловое передаточное число рулевого управления (где — элементарный угол поворота рулевого колеса; — элементарный угол поворота управляемых колес).

Пользуясь схемой рис.3.в. и считая dα/dS = const, найдем текущее значение величины dS при повороте управляемого колеса на угол ±: :

дифференцируя, получим

Сделав допущение, что r∙dα = dS, т. угловое перемещение поперечной тяги мало влияет на перемещение рейки, получим угловое передаточное число рулевого управления:

Таким образом, угловое передаточное число рулевого управления с реечной рулевой парой переменно.

Усилие, передаваемое шестерней на зубчатую рейку:

где - усилие на рулевом колесе;

- радиус рулевого колеса;

начальный радиус шестерни.