Рулевое управление автомобиля. Общее устройство. Конструкция рулевых механизмов, их регулировки.

Направление движения автомобиля меняется при повороте передних колес вправо или влево при помощи рулевого управления.

При движении автомобиля между повернутыми колесами и дорогой возникает внешняя сила - боковая реакция дороги, вызываемая боковым давлением колес на дорогу. При наличии достаточного сцепления, исключающего возможность скольжения колес, эта реакция вызывает изменение направления движения автомобиля. В противном случае (при малом сцеплении колес с дорогой) автомобиль теряет управление и продолжает двигаться по прямой с повернутыми колесами (например, при крутом повороте на скользкой дороге).

Схема рулевого управления показана на рис. 220. Концы балки 4 передней оси шарнирно соединены с ушками поворотных цапф 2 и 5 посредством стальных шкворней, пропущенных через отверстия в ушках цапф и концах балки оси. К поворотным цапфам крепятся рычаги 1 и 6, шарнирно соединенные между собой поперечной рулевой тягой 13. Благодаря тяге 13 поворот одной цапфы вызывает поворот другой.

 

Рис. 220 - Схема рулевого управления:

1 и 6 - рычаги цапфы; 2 - левая поворотная цапфа; 3 - рычаг продольной тяги; 4 - балка передней оси; 5 - правая поворотная цапфа; 7 - рулевое колесо; 8 - рулевой вал; 9 - червяк; 10 - сектор; 11 - рулевая сошка; 12 - продольная тяга; 13 - поперечная тяга.

 

Цапфы поворачиваются на разные углы, так как тяга 13 несколько короче балки 4 передней оси и четырехугольник, образованный балкой 4, тягой 13 и двумя рычагами 1 и 6, представляет собой не прямоугольник, а трапецию.

Поворачивание правого и левого колес на разные углы необходимо потому, что для чистого качения, без проскальзывания в боковом направлении, оба колеса при повороте должны катиться по дугам разных окружностей, но имеющих общий центр. Это требование может быть выполнено только при условии поворота внутреннего (по отношению к центру поворота) колеса на больший угол, чем внешнего.

На верхнем конце вала 8 укреплено рулевое колесо 7, а на нижнем конце - червяк 9. С червяком находятся в зацеплении зубья сектора 10, на валу которого жестко укреплена рулевая сошка 11. Рулевая сошка шарнирно соединяется с продольной рулевой тягой 12, передний конец которой тоже шарнирно связан с рычагом 3, скрепленным с левой поворотной цапфой.

Если рулевое колесо вращать влево (см. стрелки на рис. 220), то вместе с ним будет вращаться вал 8 и червяк 9. Сцепленные с червяком зубья сектора будут при этом подниматься по червяку, поворачивая вал сектора и сошку 11, нижний конец которой переместится вперед (влево по рисунку) и приведет в движение продольную рулевую тягу 12. Движение продольной рулевой тяги вперед будет передано через рычаг 3 левой поворотной цапфе 2, которая повернется влево вокруг оси своего шкворня. Одновременно с левой цапфой повернется влево и правая цапфа 5, усилие к которой передается через рычаг 1, поперечную рулевую тягу 13 и рычаг 6. При вращении рулевого колеса вправо упомянутые детали переместятся в обратном направлении и цапфы повернутся вправо.

Как видно из описанной схемы, рулевое управление состоит из двух групп деталей:

1) рулевого механизма, служащего для перемещения нижнего конца рулевой сошки вперед и назад, а также для уменьшения силы, прилагаемой водителем к рулевому колесу, чтобы повернуть автомобиль (последнее достигается большим передаточным числом рулевого механизма);

2) рулевого привода, назначение которого - передавать силу от рулевого механизма к управляемым колесам (рулевая сошка, продольная и поперечная тяги, рычаги поворотных цапф).

Рулевой механизм является основой рулевого управления, где он выполняет следующие функции:

увеличение усилия, приложенного к рулевому колесу;

передача усилия рулевому приводу;

самопроизвольный возврат рулевого колеса в нейтральное положение при снятии нагрузки.

По своей сути рулевой механизм является механической передачей (редуктором), поэтому основным его параметром является передаточное число.

В зависимости от типа механической передачи различают следующие типы рулевых механизмов:

реечный;

червячный;

винтовой.

Реечный рулевой механизм

Реечный рулевой механизм является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Реечный рулевой механизм имеет следующее устройство: шестерня, рулевая рейка. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.

Работа реечного рулевого механизма осуществляется следующим образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево. При движении рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые колеса.

Реечный рулевой механизм отличает простота конструкции, соответственно высокий КПД, а также высокая жесткость. Вместе с тем, данный тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от дорожных неровностей, склонен к вибрациям. В силу своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм устанавливается на переднеприводных автомобилях с независимой подвеской управляемых колес.

Червячный рулевой механизм

Червячный рулевой механизм состоит из глобоидного червяка (червяка с переменным диаметром), соединенного с рулевым валом, и ролика. На валу ролика вне корпуса рулевого механизма установлен рычаг (сошка), связанный с тягами рулевого привода.

Вращение рулевого колеса обеспечивает обкатывание ролика по червяку, качание сошки и перемещение тяг рулевого привода, чем достигается поворот управляемых колес.

Червячный рулевой механизм обладает меньшей чувствительностью к ударным нагрузкам, обеспечивает большие углы поворота управляемых колес и соответственно лучшую маневренность автомобиля. С другой стороны червячный механизм сложен в изготовлении, поэтому дорог. Рулевое управление с таким механизмом имеет большое число соединений, поэтому требует периодической регулировки.

Червячный рулевой механизм применяется на легковых автомобилях повышенной проходимости с зависимой подвеской управляемых колес, легких грузовых автомобилях и автобусах. Ранее такой тип рулевого механизма устанавливался на отечественной «классике».

Винтовой рулевой механизм

Винтовой рулевой механизм объединяет следующие конструктивные элементы:

винт на валу рулевого колеса;

гайку, перемещаемую по винту;

зубчатую рейку, нарезанную на гайке;

зубчатый сектор, соединенный с рейкой;

зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и с ним рулевую сошку.

Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и реализует большие усилия. Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных легковых автомобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.
Регулировка рулевого механизма

Во время эксплуатации автомобиля может возникнуть необходимость в следующих трех регулировках рулевого механизма:

осевого зазора вала трехзубого сектора;

осевого зазора рулевого червяка;

бокового зазора в зацеплении червяка с сектором. Правильно отрегулированный и неизношенный рулевой механизм

Осевой зазор вала трехзубого сектора следует регулировать в таком порядке:

Снять продольную рулевую тягу с шарового пальца сошки.

Отпустить контргайку 21 (фиг. 117) упорного винта 22.

Повернуть рулевое колесо в одну сторону до отказа, а затем на половину оборота обратно.

Затянуть упорный винт 22 до отказа и затем отпустить его не более чем на 1/6 оборота обратно.

Затянуть контргайку 21, удерживая винт 22 ключом от провертывания.

Проверить осевой зазор вала трехзубого сектора; величина зазора должна быть в пределах 0,10—0,25 мм.

Вращая рулевое колесо в обе стороны от среднего положения, убедиться, не заедает ли в среднем положении зубьев червяк и сектор, и проверить легкость вращения в крайних положениях.

Осевой зазор червяка нужно регулировать в следующем порядке:

Поставить рулевой механизм в среднее положение для прямолинейного движения автомобиля.

Снять продольную рулевую тягу с шарового пальца рулевой сошки.

Отпустить гайку стяжного болта 9 (фиг. 117) горловины картера рулевого механизма.

Отпустить стяжные болты 4 хомута 5 кронштейна вала управления коробкой передач.

Вращать регулировочную гайку 3 до тех пор, пока рулевое колесо будет свободно проворачиваться, без заметного в то же время осевого зазора между червяком и подшипниками. Регулировочную гайку 3 нужно затягивать в несколько приемов. При этом каждый раз необходимо проверять величину остающегося осевого зазора червяка, подтягивая рулевое колесо кверху.

Затянуть болт 9 горловины картера рулевого механизма.

Затянуть стяжные болты 4 хомута 5 кронштейна вала управления коробкой передач.

Проверить легкость вращения рулевого колеса и нет ли заеданий в рулевом механизме.

Боковой зазор в зацеплении червяка с сектором нужно регулировать в следующем порядке:

Поставить рулевой механизм в среднее положение, соответствующее прямолинейному движению автомобиля.

 

Необходимый боковой зазор в зацеплении надо регулировать только при среднем положении рулевой сошки, т. е. при установке рулевого механизма в положение, соответствующее прямолинейному движению автомобиля.

Вследствие особенности конструкции механизма при повороте трехзубого сектора от среднего положения (по отношению к зацеплению с червяком) боковой зазор в зацеплении непрерывно возрастает.

Снять продольную рулевую тягу с шарового пальца сошки.

Отвернуть на половину оборота все три гайки крепления крышки 8 (фиг. 117) к картеру 2 рулевого механизма.

Вращать эксцентриковый болт 15 и эксцентриковую втулку 14 в противоположные стороны.

Для уменьшения бокового зазора в зацеплении необходимо вращать эксцентриковый болт 15 в направлении часовой стрелки (смотря со стороны крышки), если специальные метки (риски), сделанные на головках эксцентрикового болта и эксцентриковой втулки, расположены в сторону вала трехзубого сектора. При противоположном расположении меток болт 15 необходимо вращать против часовой стрелки.

Отрегулировать боковой зазор в зацеплении в пределах 0,015—0,035 мм, что соответствует свободному повороту рулевого колеса не более 10 мм (по ободу).

Убедиться, что вал трехзубого сектора не имеет заметного зазора в бронзовых втулках, запрессованных в крышку. Для проверки необходимо покачивать вал сектора, нажимая на рулевую сошку вверх и вниз.

Проверить свободный ход рулевой сошки, покачивая ее рукой за шаровой палец в плоскости нормального движения. При правильно отрегулированном рулевом механизме шаровой палец должен иметь едва заметные перемещения (от 0,05 до 0,13 мм), измеряемые в среднем положении сошки.

Вращая рулевое колесо вправо и влево примерно на один оборот, убедиться, что при покачивании рулевой сошки от руки за шаровой палец боковой зазор в зацеплении увеличивается на всем диапазоне поворота рулевого колеса, считая от середины.