Устройство и работа рулевых механизмов

Рулевой механизм с передачей типа червяк - ролик. Он широко распространен на легковых и грузовых автомобилях ГАЗ (рис.120). Основными деталями рулевого механизма являются рулевое колесо 4, рулевой вал 5, установленный в рулевой колонке 3 и соединенный с глобоидным червяком 1. Червяк установлен в картере 6 рулевой передачи на двух конических подшипниках 2 и зацеплен с трехгребневым роликом 7, который вращается на шарикоподшипниках на оси. Ось ролика за­креплена в вильчатом кривошипе вала 8 сошки, опирающемся на втулку и роликовый подшипник в картере 6. Зацепление червяка и ролика регулируют болтом 9 в паз которо­го вставлен ступенча­тый хвостовик вала сошки. Фиксация за­данного зазора в зацеп­лении червяка с роликом производится фигурной шайбой со штифтом и гайкой.

Картер 6 рулевой передачи закреплен болтами к лонжерону рамы. Верхний конец рулевого вала имеет конические шлицы, на которые посажено и закреплено гайкой рулевое колесо.

Рулевой механизм с передачей типа винт - гайка - рейка - сектор с усилителем. Его применяют в рулевом управлении авто­мобиля ЗИЛ-130 (рис.121). Усилитель рулевого управления объединен конструктивно с рулевой передачей в один агрегат и имеет гидропривод от насоса 2, который приводится в действие Клиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Рулевая колонка 4 соединена с рулевым механизмом 1 через короткий карданный вал 3, так как оси рулевого вала и рулевого механизма не совпадают. Это сделано для уменьшения габаритных размеров рулевого управления.

На рис.122 показано устройство рулевого механизма. Основной частью его является картер 1, имеющий форму цилиндра. Внутри цилиндра размещены поршень - рейка 10 с жестко закрепленной в нем гайкой 3. Гайка имеет внутреннюю нарезку в виде полукруглой канавки, куда заложены шарики 4. Посредством шариков гайка зацеплена с винтом 2, который, в свою очередь, соединен с рулевым валом 5. В верхней части картера к нему крепится корпус 6 клапана управления гидроусилителем. Управляющим элементом в клапане является золотник 7. Исполнительным механизмом гидроусилителя служит поршень-рейка 10, уплотненный в цилиндре картера с Помощью поршневых колец. Рейка поршня соединена нарезкой с зубчатым сектором 9 вала 8 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, которые создают дополнительную силу, передвигающую поршень и облегчающую поворот управляемых колес.

Положение деталей гидроусилителя на рис.123, а соответствует прямолинейному движению автомобиля. В этом слу­чае масло перекачивается насосом через клапан управления, так как нагнетательный трубопровод 5 соединяется со сливным 13 через золотник 7, занимающий среднее положение под действием пружин реактивных плунжеров 8 и давления масла. Избыточное давление в полостях А и Б гидроусилителя отсутствует.

При повороте колес автомобиля направо (рис.123, б) 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, перемещает 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.

При повороте колес налево усилитель действует аналогично, с той лишь разницей, что в этом случае начальное перемещение золотника происходит влево (рис.123, в), 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 9.

Насос гидроусилителя (рис.124) лопастного типа приводится в действие от шкива коленчатого вала двигателя клиноременной передачей через шкив 2, закрепленный навалу 12 насоса. Вал вращается на шариковом и роликовом подшипниках в корпусе 1 насоса. На шлицевом конце вала закреплен ротор 10, который расположен внутри статора 11. Статор зажат между крышкой 4 и корпусом 7 насоса болтами. Ротор уплотнен в полости статора лопастями 13, которые заложены в пазы ротора. Внутри крышки насоса помещен распределительный диск 9. Он своей торцовой поверхностью прижимается пружиной перепускного клапана 7 к статору. Внутри перепускного клапана установлен шариковый пре­дохранительный клапан 5, прижатый пружиной к седлу 6 предох­ранительного клапана. Сверху к корпусу и крышке прикреплен бачок 3, имеющий сапун и сетчатые фильтры для масла.

Как только двигатель начинает работать, ротор 10 насоса приходит во вращение и лопасти 13 под действием центробежных сил и давления масла начинают плотно прижиматься к криволиней­ной поверхности статора. Масло из корпуса 1 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 7 соединен с полостью нагнетания и штуцером магистрали высокого давления и находится под раз­ностью давлений масла, так как жиклер 8 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.