Рулевой механизм червяк ролик
Рулевой механизм винт - гайка - сектор - рейка
Рулевой механизм «винт- гайка» с гидроусилителем
Рулевой механизм. Он обеспечивает поворот управляемых колес с небольшим усилием на рулевом колесе. Это может быть достигнуто за счет увеличения передаточного числа рулевого механизма. Однако передаточное число ограничено количеством оборотов рулевого колеса. Если выбрать передаточное число с количеством оборотов рулевого колеса больше 2—3, то существенно увеличивается время, требуемое на поворот автомобиля, а это недопустимо по условиям движения. Поэтому передаточное число в рулевых механизмах ограничивают в пределах 20—30, а для уменьшения усилия на рулевом колесе в рулевой механизм или привод встраивают усилитель.
Ограничение передаточного числа рулевого механизма также связано со свойством обратимости, т.е. способностью передавать обратное вращение через механизм на рулевое колесо. При больших передаточных числах увеличивается трение в зацеплениях механизма, свойство обратимости пропадает и самовозврат управляемых колес после поворота в прямолинейное положение оказывается невозможным.
Рулевые механизмы в зависимости от типа рулевой передачи разделяют на червячные, винтовые, шестеренчатые.
Рулевой механизм с передачей типа червяк — ролик имеет в качестве ведущего звена червяк, закрепленный на рулевом валу, а ролик установлен на роликовом подшипнике на одном валу с сошкой. Чтобы сделать полное зацепление при большом угле поворота червяка, нарезку червяка выполняют по дуге окружности — глобоиде. Такой червяк называют глобоидным.
В винтовом механизме вращение винта, связанного с рулевым валом, передается гайке, которая заканчивается рейкой, зецепленной с зубчатым сектором, а сектор установлен на одном валу с сошкой. Такой рулевой механизм образован рулевой передачей типа винт — гайка — сектор.
В шестеренчатых рулевых механизмах рулевая передача образуется цилиндрическими или коническими шестернями, к ним же относят передачу типа шестерня — рейка. В последних цилиндрическая шестерня связана с рулевым валом, а рейка, зацепленная с зубьями шестерни, выполняет роль поперечной тяги.
Реечные передачи и передачи типа червяк — ролик преимущественно применяют на легковых автомобилях, так как обеспечивают сравнительно небольшое передаточное число. Для грузовых автомобилей используют рулевые передачи типа червяк — сектор и винт — гайка — сектор, снабженные либо встроенными в механизм усилителями, либо усилителями, вынесенными в рулевой привод.
Рулевой механизм с передачей типа червяк — ролик.
Рис. Рулевой механизм червяк ролик автомобиля ГАЗ
1- нижняя крышка; 2 и 14 - пробки для заливки масла; 3- рулевая колонка; 4 - рулевой вал; 5- рулевое колесо; 6 -ролик; 7 - корпус; 8 - вал сошки; 9 - червяк; 10 - конические подшипники; 11 - ось; 12 - регулировочный винт; 13 - шайба; А - кольцевая выточка; Б - паз.
Он широко распространен на легковых и грузовых автомобилях ГАЗ . Основными деталями рулевого механизма являются рулевое колесо , рулевой вал, установленный в рулевой колонке и соединенный с глобоидным червяком. Червяк установлен в картере 6 рулевой передачи на двух конических подшипниках и зацеплен с трехгребневым роликом, который вращается на шарикоподшипниках на оси. Ось ролика закреплена в вильчатом кривошипе вала сошки, опирающемся на втулку и роликовый подшипник в картере. Зацепление червяка и ролика регулируют болтом, в паз которого вставлен ступенчатый хвостовик вала сошки. Фиксация заданного зазора в зацеплении червяка с роликом производится фигурной шайбой со штифтом и гайкой.1- нижняя крышка; 2 и 14 - пробки для заливки масла; 3- рулевая колонка; 4 - рулевой вал; 5- рулевое колесо; 6 -ролик; 7 - корпус; 8 - вал сошки; 9 - червяк; 10 - конические подшипники; 11 - ось; 12 - регулировочный винт; 13 - шайба; А - кольцевая выточка; Б - паз.
Картер рулевой передачи закреплен болтами к лонжерону рамы. Верхний конец рулевого вала имеет конические шлицы, на которые посажено и закреплено гайкой рулевое колесо.
Рулевой механизм винт - гайка - сектор - рейка
Рис. Рулевой механизм винт - гайка -сектор - рейка автомобиля "ГАЗель"
14 - пробка для заливки масла; 15 гайка; 16 - шарик; 17 - желоб; 18 - сальник; 19 - верхняя крышка; 20 - регулировочные прокладки; 21 - шариковый подшипник; 22 - винт; 23 - картер; 24 - уплотнители; 25 -вал-сектор; 26- ролиуовый подшипник; 27 - стопорное кольцо; 28 - боковая крышка; 29 - сошка; В - зуб гайки; Г- зуб вала сектора
Рулевой механизм винт-гайка-сектор-рейка с гидроусилителем
Рис. Рулевой механизм винт - гайка - сектор - рейка с гидроусилителем автомобиля ЗИЛ -130
1- шкив привода насоса; 2 - корпус насоса; 3- бачок для масла; 4 - сетчатый фильтр; 5 и 8 - сливной и нагнетательные трубопроводы; 6 - перепускной клапан; 7 - предохранительный клапан; 9 - ротор; 10 - поршень -рейка; 11 -картер рулевого механизма; 12 -винт; 13 - шарики; 14 - шариковая гайка; 15 - упорный подшипник; 16 - обратный клапан; 17 - золотник; 18 - карданный вал; 19 - центрирующая пружина плунжера; 20 - реактивный плунжер; 21 - сектор вала сошки; 22 - сошка.
Рулевой механизм винт - гайка - сектор - рейка применяют в рулевом управлении автомобиля ЗИЛ-130. Усилитель рулевого управления объединен конструктивно с рулевой передачей в один агрегат и имеет гидропривод от насоса, который приводится в действие клиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Рулевая колонка соединена с рулевым механизмом через короткий карданный вал, так как оси рулевого вала и рулевого механизма не совпадают. Это сделано для уменьшения габаритных размеров рулевого управления.
Основной частью его является картер, имеющий форму цилиндра. Внутри цилиндра размещены поршень — рейка с жестко закрепленной в нем гайкой. Гайка имеет внутреннюю нарезку в виде полукруглой канавки, куда заложены шарики. Посредством шариков гайка зацеплена с винтом, который, в свою очередь, соединен с рулевым валом. В верхней части картера к нему крепится корпус клапана управления гидроусилителем. Управляющим элементом в клапане является золотник. Исполнительным механизмом гидроусилителя служит поршень — рейка, уплотненный в цилиндре картера с помощью поршневых колец. Рейка поршня соединена нарезкой с зубчатым сектором вала сошки.
Вращение рулевого вала преобразуется передачей рулевого механизма в перемещение гайки — поршня по винту. При этом зубья рейки поворачивают сектор и вал с закрепленной на нем сошкой, благодаря чему происходит поворот управляемых колес.
При работающем двигателе насос гидроусилителя подает масло под давлением в гидроусилитель, вследствие чего при совершении поворота усилитель развивает дополнительное усилие, прикладываемое к рулевому приводу. Принцип действия усилителя основан на использовании давления масла на торцы поршня — рейки, которое создает дополнительную силу, передвигающую поршень и облегчающую поворот управляемых колес.
Положение деталей гидроусилителя соответствует прямолинейному движению автомобиля. В этом случае масло перекачивается насосом через клапан управления, так как нагнетательный трубопровод соединяется со сливным через золотник, занимающий среднее положение под действием пружин реактивных плунжеров и давления масла. Избыточное давление в полостях А и Б гидроусилителя отсутствует.
Рис. Поворот колес направо
При повороте колес автомобиля направо винт вывертывается из гайки и золотник перемещается также вправо. Усилие пружин, действующих на реактивные плунжеры 8, начинает передаваться на рулевое колесо, создавая ощущение поворота. Золотник, перемещаясь вправо, своим средним пояском перекрывает поступление масла в полость Б и открывает канал в полость А, в результате чего давление масла на поршень возрастает, складывается с силой от рулевого колеса, перемешает поршень вниз и вызывает поворот управляемых колес. При завершении поворота перемещение поршня вниз будет происходить вместе с винтом и золотником до тех пор, пока золотник не займет опять среднее положение. Этим достигается следящее действие гидроцилиндра усилителя. В конце поворота управляемые колеса примут положение, соответствующее углу поворота рулевого колеса.
Рис. Поворот колес налево
При повороте колес налево усилитель действует аналогично, с той лишь разницей, что в этом случае начальное перемещение золотника происходит влево, а масло под давлением подается в полость Б усилителя.
Конструкция рулевого механизма с встроенным гидроусилителем позволяет осуществлять поворот колес и при неработающем двигателе. Однако в этом случае водитель должен прилагать к рулевому колесу значительно большее усилие, которое затрачивается на поворот колес и на вытеснение масла из полостей гидроцилиндра через шариковый клапан.
Насос гидроусилителя лопастного типа приводится в действие от шкива коленчатого вала двигателя клиноременной передачей через шкив, закрепленный на валу насоса. Вал вращается на шариковом и роликовом подшипниках в корпусе насоса. На шлицевом конце вала закреплен ротор, который расположен внутри статора. Статор зажат между крышкой и корпусом насоса болтами.
Рис. Ротор насоса с лопастями и статор
Ротор уплотнен в полости статора лопастями, которые заложены в пазы ротора. Внутри крышки насоса помещен распределительный диск. Он своей торцовой поверхностью прижимается пружиной перепускного клапана к статору. Внутри перепускного клапана установлен шариковый предохранительный клапан, прижатый пружиной к седлу предохранительного клапана. Сверху к корпусу и крышке прикреплен бачок, имеющий сапун и сетчатые фильтры для масла.
Рис. Насос гидроусилителя руля
1 — корпус насоса, 2 — шкив привода насоса, 3 — бачок, 4 — крышка насоса, 5 — предохранительный клапан, 6 — седло предохранительного клапана, 7 — перепускной клапан, 8 — жиклер, 9 — распределительный диск, 10 — ротор, 11 — статор, 12 — вал насоса, 13 — лопасть
Как только двигатель начинает работать, ротор насоса приходит во вращение и лопасти под действием центробежных сил и давления масла начинают плотно прижиматься к криволинейной поверхности статора. Масло из корпуса попадает в пространство между лопастями и вытесняется ими при вращении ротора через распределительный диск в полость нагнетания и далее к штуцеру магистрали высокого давления. За один оборот ротора происходит два цикла всасывания и нагнетания.
Перепускной клапан соединен с полостью нагнетания и штуцером магистрали высокого давления и находится под разностью давлений масла, так как жиклер снижает давление перед штуцером. Перепад давлений возрастает при увеличении угловой скорости вращения ротора. При достижении определенной производительности перепускной клапан открывается и начинает перепускать часть масла в полость всасывания, регулируя тем самым давление в магистрали.
Предохранительный клапан, установленный внутри перепускного клапана, ограничивает максимальное давление в системе (650—700 кПа). Он вступает в работу, если перепускной клапан по каким-либо причинам не справляется с задачей регулирования давления в нужных пределах.