Назначение и устройство рулевого управления

Оглавление

Рулевой привод

Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам. Он состоит из рулевой сошки 1, продольной рулевой тяги 7, верхнего рычага 11 левого поворотного кулака, правого и левого нижних рычагов 24 поворотных кулаков 25 и поперечной рулевой тяги 14. Перечисленные детали соединены между собой шарнирно.

Рулевая сошка одним концом жестко связана с наружным концом вала, а другим через продольную рулевую тягу 7 шарнирно соединена с верхним рычагом 11 поворотного кулака 25 левого колеса. Крепление рулевой сошки к валу осуществляется на мелких конусных шлицах при помощи гайки.

Продольная рулевая тяга соединяется с рулевой сошкой и рычагом поворотного кулака при помощи шаровых пальцев 2, закрепленных на концах сошки и рычага. Шаровые пальцы входят в наконечники 5 продольной рулевой тяги, в которых установлены сухари 8. Сухари охватывают шаровые пальцы, под действием сжимающих пружин 4. Пробки 9, ввернутые в наконечники продольной рулевой тяги, дают возможность регулировать затяжку пружин и предохраняют пружины и сухари от выпадания из наконечников тяги. Чтобы пробки не могли самопроизвольно отвертываться, их шплинтуют. Ограничители 3 ограничивают предельное сжатие пружин сухарей при их регулировке. Наличие пружин в соединениях тяг способствует смягчению ударов, передающихся от колес автомобиля. Для защиты шаровых пальцев и сухарей от пыли и грязи места прохода шаровых пальцев в. наконечники тяг закрываются уплотнительными кольцами 10. Смазка к шаровым пальцам и сухарям подводится через масленки 6, установленные на наконечниках продольной рулевой тяги.

Рычаги поворотных кулаков устанавливаются в отверстиях вилок кулаков на шпонках и крепятся гайками 12, которые затем шплинтуются. Рычаги поворотных кулаков автомобилей с ведущим передним мостом выполняются заодно с крышками подшипников шкворней. Соединение поперечной рулевой тяги с рулевыми рычагами выполнено также шарнирно. Наконечники крепятся на поперечной рулевой тяге при помощи резьбы (с одной стороны правая, с другой — левая) и стяжными болтами 17. Вращением этих наконечников можно изменять длину тяги и тем самым регулировать схождение передних колес.

Для соединения поперечной рулевой тяги с рычагами поворотных кулаков колес используются обычно саморегулирующиеся конические шарнирные соединения. Палец 18 поворотного рычага конической поверхностью прижимается к вкладышу 23 усилием пружины. 20. Вкладыш устанавливается в наконечник поперечной рулевой тяги и от повертывания стопорится винтом, входящим в паз вкладыша. Прижимная пружина верхним концом упирается в пяту 22 пальца, а нижним — в шайбу 21, закрепленную в наконечнике стопорным кольцом. По мере износа конических поверхностей пальца и вкладыша зазор между трущимися поверхностями выбирается перемещением пальца в осевом направлении под действием прижимной пружины.

На автомобилях повышенной проходимости шарнирное соединение поперечной рулевой тяги осуществляется с помощью пальцев и бронзовых втулок. Поперечная рулевая тяга таких автомобилей имеет вильчатые наконечники.

Правильным поворотом направляющих колес является только такой поворот автомобиля, при котором его колеса будут катиться по дороге без скольжения. А это возможно лишь в том случае, если направляющие колеса при повороте автомобиля будут поворачиваться на различные углы, причем внутреннее по отношению к центру поворота колесо должно поворачиваться на больший угол, чем наружное.

Одновременность поворота направляющих колес на необходимые углы обеспечивается рулевой трапецией, которую составляют передняя ось, рулевые рычаги и поперечная рулевая тяга. Правильные соотношения сторон и углов рулевой трапеции выбираются при конструировании автомобиля.

Классификация рулевых редукторов

Необходимо сказать, что существует большое количество разновидностей редукторов. Поэтому всех их можно объединять в несколько групп, классифицируя по следующим признакам:

По типу передач они бывают зубчатые, червячные или же зубчато-червячные.
По числу ступеней: одноступенчатые, двухступенчатые и так далее.
По типу зубчатых колес: цилиндрический, конические, коническо-цилиндрические.
В зависимости от расположения валов в пространстве редукторы делятся на горизонтальные и вертикальные.
В зависимости от особенностей кинематической схемы: могут быть с раздвоенной ступенью, а могут быть с развернутой соосной схемой.

Стоит отметить, что столь великое разнообразие редукторов рулевого управления обусловлено тем, что каждый из них имеет разную нагрузочную способность и соответственно совершенно различный коэффициент полезного действия.

Как известно, разные типы автомобилей имеют разный вес. И, чем тежелее машина, тем, в свою очередь, больше будет вес, который опирается на управляющие колеса. А значит и управлять данным авто будет сложнее. Именно поэтому, например, рулевой редуктор уаз будет совсем не таким как рулевой редуктор газели или редуктор рулевого механизма ваз. То есть, чем больше масса машины, тем большим должен быть КПД редуктора рулевого механизма, для обеспечения транспорту нормальной управляемости.

Для более полного и подробного ознакомления с устройством рулевого редуктора можно просмотреть схему его строения.

Итак, это рулевой редуктор ваз 2107. По изображению видно, что в его конструкцию входят следующие детали:

Уплотнительный колпачок;
Гайка низкая;
Шайба стопорная;
Пластина регулировочного винта;
Винт регулировочный;
Вал сошки;
Сепаратор с шариками:
Кольцо нижнего подшипника червячного вала;
Прокладка регулировочная;
Крышка картера нижняя;
Винт;
Сошка;
Шайба 20 пружинная;
Пробка мк;
Крышка картера верхняя;
Прокладка верхней крышки;
Сальник червяка;
Картер рулевого механизма:
Втулка вала сошки;
Сальник вала сошки;
Кольцо верхнего подшипника;
Вал червячный:
Гайка М20×1.5.

Совершенно понятно, что это лишь один пример схемы. На его основе нельзя делать выводы о том, какой редуктор стоит в автомобиле другой марки, т.к. все они отличаются друг от друга. Хотя есть и аналоги, например – рулевой редуктор 2105. Также похожи по строению рулевой редуктор ваз 2106 и рулевой редуктор 2101. Все эти устройства отличаются друг от друга совсем незначительно. Поэтому могут даже заменяться друг другом. Так, к примеру, если сломался рулевой редуктор нивы, и при этом нет возможности найти новый, можно поставить рулевой редуктор ваз 2105. При этом цена рулевого редуктора ваз будет значительно ниже, а с прежнего редуктора рулевого 2121 придется только взять сошку.

Что подразумевается под суммарным люфтом рулевого колеса?

Еще один термин, требующий рассмотрения — «суммарный люфт». Под ним подразумевается общий угол, отсчет которого начинается при крайнем положении рулевого колеса с одной стороны, когда начинается поворот, до противоположного положения, когда машина начинает движение в другом направлении.

Чтобы разобраться в принципах работы суммарного люфта, важно понимать конструкцию и особенности работы системы управления. Если исходить из технической составляющей, принцип действия люфта имеет следующий вид. В передаче рулевых тяг присутствует шток, который фиксируется с небольшим зазором в один-два миллиметра

В передаче рулевых тяг присутствует шток, который фиксируется с небольшим зазором в один-два миллиметра.

Это расстояние необходимо для защиты узлов зацепления рулевой системы от износа по причине чрезмерного трения.

Наличие зазора — технологическое решение, позволяющее держать зацеп в необходимом положении и не касаться к поверхности зубцов.

Для водителя этот параметр представляет собой свободный ход рулевого колеса, позволяющий получить более точное управление автомобилем и чувствовать, в какой момент изменяется направление движения транспортного средства.

По сути, это полное расстояние, которое проходит руль, прежде чем машина поедет в левую или правую сторону.

Многие ошибочно считают это явление негативным и пытаются от него избавиться. Не стоит этого делать, ведь люфт в рулевом управлении — норма для каждого автомобиля. Другое дело, что он должен иметь строго определенную величину.

Здесь прослеживается интересная закономерность — чем большие габариты имеет авто, тем более высоким является показатель люфта.

В процессе измерения суммарного люфта обязательно соблюдение ряда условий:

Передние колеса располагаются в нейтральной позиции и стоят на твердой (асфальтной или бетонной) поверхности.
Покрышки управляемых колес сухие и чистые.
Двигатель автомобиля заведен. Это актуально, если тестируется работа усилителя рулевого привода.
Натяжение приводного ремня насоса усилителя руля, а также уровень рабочей жидкости должны соответствовать требованиям, которые утверждены заводом-изготовителем.

Проверка суммарного люфта производится посредством измерения угла поворота управляющего колеса между фиксированными позициями изменения движения в левую и правую сторону.

Для получения точных параметров измерение производится от двух и более раз.

Ремонт рулевого редуктора УАЗ-469

В некоторых случаях может потребоваться ремонт рулевого редуктора. Для того чтобы выполнить работы по ремонту, не обязательно наличие профильного образования. С задачей справится человек, имеющий минимальные технические знания. Разборка рулевого редуктора осуществляется в следующей последовательности.

Демонтировать редуктор с посадочного места. Для этого необходимо открутить и выбить болт, фиксирующий вал червяка в проушине крестовины. После этого открутить три болта, крепящих рулевой редуктор к раме автомобиля.
Слить масло. Смазка деталей рулевого редуктора осуществляется маслом. Оно заливается в картер. Во избежание вытекания масла в корпусе установлены сальники. Для слива отработавшей жидкости необходимо выкрутить специализированную заглушку, расположенную на картере.
Демонтировать сошку. Деталь жестко установлена на валу и зафиксирована гайкой. Для снятия можно использовать специализированный съемник. При его отсутствии можно сбить сошку с вала молотком

Важно не повредить резьбу вала.
Открутить боковую крышку. Для этого необходимо открутить 4 болта, служащие для крепления крышки к корпусу.
Демонтировать вал сошки

Деталь вынимается из корпуса редуктора вместе с роликом. Для того чтобы демонтировать вал, следует нанести по нему несколько ударов молотком из мягкого металла. Применение обычного молотка возможно только в совокупности с наставкой из алюминия или меди. Некоторые автомобилисты используют деревянную дощечку. Ее наставляют на вал и наносят удары. Таким образом, удается защитить резьбу от повреждений.
Открутить болты крепления нижней крышки и демонтировать деталь. Под крышкой установлены регулировочные прокладки. Необходимо аккуратно демонтировать их.
Демонтировать червячный вал.

После разборки все детали очищают от смазочного материала и металлической стружки, образовавшейся в результате трения. Проводится деффектовка деталей. Вышедшие из строя части необходимо заменить новыми. Сборка и установка узла осуществляется в обратной последовательности. После сборки необходимо провести регулировку рулевого редуктора.

Виды рулевых реек

Работа простейшей червячно-реечной пары может быть реализована без привлечения дополнительных устройств, помогающих вращать рулевое колесо. Стремление облегчить усилия водителя привело к оснащению механизма специальными блоками, освобождающими от необходимости напрягаться для осуществления манёвра. По мере своего развития схема последовательно совершенствовалась, пройдя три ступени улучшений, и реализуется в следующих типах:

Механическая (ручной).
С гидроусилителем руля (ГУР).
С электрическим усилителем руля (ЭУР).

Поскольку на автомобильном рынке имеются машины, использующие все указанные варианты реечного управления, следует рассмотреть их подробнее.

Механическая рулевая рейка

Это самый простой вид конструкции, представляющий собой прямой привод крутящего момента от руля через согласующий карданный вал и зубчатый валик. Схематически механическая рулевая рейка представлена на рисунке.

Очевидными недостатками такого решения будут необходимость приложения значительного усилия к рулю (что может ограничивать круг лиц, способных управлять такой машиной) и передача неровностей дороги, ухабов, толчков и ударов на руки шофера, передаваемые на кузов авто вибрации.

Стремление уменьшить затраты сил водителя на управление движением привело к появлению гидравлических и электрических устройств, усиливающих крутящий момент.

Гидравлическая рулевая рейка

Самая распространённая схема с ГУР представлена на рисунке. Гидравлическая рулевая рейка работает по схеме, заключающейся в перемещении синхронно с поворотом руля водителя под воздействием перепада давления в жидкости поршня. Принцип работы рулевой рейки с гидроусилителем изображён на рисунке.

Связь зубчатого валика (pinion) с рейкой (rack) обычная, однако в месте его сопряжения с валом рулевой колонки (steering column), имеются специальные поворотные клапаны (rotary valve), регулирующие направление подачи жидкости (окрашена на схеме в оранжевый цвет) под давлением от насоса (from pump). При повороте, например, руля вправо, давление через клапан передаётся по нижней (по схеме) жидкостной магистрали (fluid line) в часть цилиндра справа от поршня. При этом он (piston), жёстко связанной с рейкой (rack), помогает ей перемещаться влево (по схеме) и выдавливает лишнюю жидкость, которая направляется поворотным клапаном в расширительный бачок (to reservoir). При вращении руля в другую сторону направление циркуляции масла изменяется на противоположное.

Устройство гидравлической рулевой рейки требует дополнительной установки на двигатель насоса ГУР, отбирающего определённую мощность с мотора. Кроме того, устройство рулевой рейки с гидроусилителем подразумевает работу ГУР только при запущенном двигателе, когда достигается номинальное давление гидравлической жидкости в замкнутом контуре.

Электрическая рулевая рейка

Электрическая рулевая рейка — это вариант облегчения прилагаемого водителем к рулю усилия с использованием электромотора, связанного червячным зацеплением с шестернёй, закреплённой на рулевом валу.

Принцип работы электрической рулевой рейки прост: контроллер двигателя синхронизирует направление его вращения с движениями рук шофера. Такое решение делает движение руля лёгким, почти не требующим усилий.

Однако простая червячно-шестерёнчатая пара имеет одну особенность, которая заключается в том, что передача крутящего момента возможна только в одном направлении — от червяка к ведомому ободу шестерни. В обратном порядке механизм блокируется. Поэтому использование простой шестерни не решает проблемы, и приходится усложнять червячную передачу, дополняя её планетарным узлом с тремя сателлитами для связи усилителя крутящего момента с приводом зубчатого вала.

На рисунке выше изображена электрическая рулевая рейка: устройство и принцип работы этого узла. Стрелками показано воздействие дополнительного усилия через червячную передачу и сателлиты на приводной вал перемещения. В случае отказа электромотора такая конструкция обеспечивает возможность ручного управления движением, что иллюстрирует рисунок внизу.

Так, если в червячном зацеплении возникли неполадки и оно блокируется, крутящий момент беспрепятственно передаётся напрямую от рук водителя через реечный механизм поворота к колёсам (показано голубыми стрелками). При этом потребуется лишь приложить больше сил ввиду выхода из строя электрического усилителя руля, однако управляемость автомобиля не пострадает.

Устройство и основные составляющие

Чаще всего в автомобилях используется реечная модификация рулевого управления. В устройство такого механизма входят:

Руль – находится в кабине автомобиля. С его помощью водитель задает направление во время движения машины;
Рулевая колонка – имеет вид металлического стержня, по которому передается крутящий момент от руля. В целях безопасности этот элемент имеет одну или несколько карданных шарниров (при лобовом столкновении рулевая колонка складывается в нескольких местах, что предотвращает усиление травмы грудной клетки водителя);
Рулевая планка с зубцами. Эти зубцы зацепляются червячным валом рулевой колонки. Конструкция находится в металлическом корпусе;
Тяга рулевой рейки – стержни, закрепленные на обоих концах планки при помощи резьбового соединения. На концах тяг имеется резьба, на которую накручиваются наконечники с шарнирами;
Рулевые наконечники – полая трубка, с одной стороны которой сделана внутренняя резьба (в нее вкручивается стержень рулевой тяги), а с другой – шарнир, соединенный с поворотным кулаком колеса.

Некоторые модификации рулевых реек оснащаются демпфером. Он расположен между корпусом рейки и тягами. Цель данной детали – гасить вибрации, поступающие от колес, когда машина едет по неровному дорожному покрытию. Чаще всего этот элемент устанавливается в рейках внедорожников.

Разновидности рулевых механизмов

Можно выделить три наиболее популярные схемы редукторов:

червячно-роликовый;
реечный;
типа «винт-шариковая гайка».

У каждого из них свои преимущества и области использования.

Механизм типа «червяк-ролик»

Данный типа широко применялся в прошлом на всех автомобилях, но сейчас имеет ограниченное использования из-за многих недостатков в сравнении с прочими схемами.

Принцип действия червячного редуктора состоит в обкатывании секторного зубчатого ролика спиральным червячным колесом на валу рулевой колонки. Входной вал редуктора выполнен как одно целое с червячной накаткой переменного радиуса, а для соединения с валом колонки снабжён шлицевым или клиновым разъёмом. Зубчатый сектор ролика находится на валу выхода на сошку, с помощью которой редуктор соединяется с тягами рулевой трапеции.

Вся конструкция помещена в жёсткий корпус, называемый также картером из-за наличия в нём смазки. Обычно это жидкое масло трансмиссионного типа. Выходы валов из картера герметизированы сальниками. Картер крепится болтами к раме или моторной перегородке кузова.

Вращение входного вала в редукторе преображается во вращательно-поступательное шарового наконечника сошки. К ней же крепятся тяги к колёсам и дополнительным рычагам трапеции.

Механизм способен передавать значительные усилия и достаточно компактен при больших передаточных числах. Но при этом в нём сложно организовывать управление с минимальным люфтом и низким трением. Отсюда и область применения – грузовые автомобили и внедорожники, в основном консервативной конструкции.

Рулевые рейки

Наиболее широко распространённый механизм для легковых автомобилей. Реечное управление работает гораздо более точно, обеспечивает хорошую обратную связь и неплохо компонуется в автомобиле.

Реечный механизм состоит из:

корпуса с креплением к переборке кузова;
зубчатой рейки, лежащей на опорных подшипниках скольжения;
приводной шестерни, соединённой с входным валом;
упорного механизма, обеспечивающего минимальный зазор между шестерней и рейкой.

Выходные механические разъёмы рейки соединены с шаровыми шарнирами рулевых тяг, работающих через наконечники непосредственно с поворотными рычагами. Такая конструкция легче и компактней, чем рулевая трапеция червячного редуктора. Отсюда и происходит высокая точность управления. К тому же зазор ведущей шестерни гораздо точнее и стабильней, чем у сложной формы ролика и червяка. А повышенная отдача на руль компенсируется современными усилителями и демпферами.

Винт с шариковой гайкой

Такой редуктор похож на червячный, но в нём введены важные элементы в виде отрезка рейки с зубчатым сектором, перемещающегося вдоль винта входного вала через циркулирующие металлические шарики. Сектор рейки связан с зубьями на валу сошки.

За счёт использования короткой рейки, фактически являющейся гайкой с шариками вдоль резьбы, значительно снижается трение при высоких нагрузках. А именно это и стало определяющим фактором при использовании механизма на тяжёлых грузовиках и прочих подобных автомобилях. При этом соблюдается точность и минимальные зазоры, за счёт чего эти же редукторы нашли применение в больших легковых автомобилях премиум-класса.

Требования к системе рулевого управления

Система рулевого управления преобразует создаваемые водителем вращательные движения рулевого колеса в изменение угла поворота управляемых колес автомобиля. Конструкция и схема системы призваны обеспечить удобное и безопасное рулевое управление автомобиля во всех ситуациях и на всех скоростях. Вся система рулевого управления, от рулевого колеса и до управляемых колес, должна в этих целях обладать следующими свойствами.

Передача инициируемых водителем рулящих движений на рулевом колесе без люфта особенно важна при движении по прямой. Это гарантирует безопасное, неутомительное для водителя управление автомобилем, прежде всего на средних и высоких скоростях.

Поэтому рулевой механизм должен быть очень жестким. Это необходимо для обеспечения точной управляемости и преодоления отклонения от заданного угла поворота рулевого колеса под действием изменяющихся возвратных сил, возникающих, например, при изменении бокового ускорения.

Слабое трение в рулевом механизме позволяет водителю получать через реактивные силы тактильную обратную связь, дающую информацию о коэффициенте сцепления между дорогой и шинами. Слабое трение также помогает колесам выровняться для движения по прямой. В системах рулевого управления с мускульной энергией слабое трение обеспечивает небольшие движущие силы. В системах рулевого управления с усилителем оно повышает эффективность управления.

Кинематические параметры рулевого управления и конструкция управляемой оси автомобиля должны быть такими, чтобы водитель мог чувствовать величину сцепления между шинами и дорогой.

Требования к рулевому управлению

Требованиями к функционированию системы рулевого управления являются:

Легкое, безопасное рулевое управление автомобилем. Сюда, к примеру, относится тенденция рулевого управления автоматически возвращаться в положение прямолинейного движения при отпускании руля.

Максимально возможное демпфирование колебаний, передаваемых от колес автомобиля на рулевое колесо при движении по неровным дорогам. Но этот процесс не должен приводить к потере обратной связи в рулевом управлении.

Для обеспечения чистого качения колес и, соответственно, предотвращения их избыточного износа вся рулевая кинематика должна удовлетворять условию Аккермана. Это означает, что оси управляемых колес должны пересекаться в одной точке с осью задних колес (рис. «Условие Аккермана» ).

Достаточно жесткая схема всех компонентов рулевого механизма означает, что даже малые инициируемые водителем рулевые движения преобразуются в изменение направления управляемых колес, обеспечивая безопасную и точную управляемость автомобиля.

Угол поворота рулевого колеса от упора до упора по соображениям комфорта должен быть как можно меньше при парковке и движении с небольшой скоростью. Однако на средних и высоких скоростях рулевое управление не должно быть столь чувствительным.

Требования законодательства, предъявляемые к системам рулевого управления автомобилей

Требования законодательства, предъявляемые к системам рулевого управления автомобилей, описаны в международных правилах ECE-R79. К этим требованиям, наряду с базовыми функциональными требованиями, относятся максимально допустимые управляющие силы для исправной и неисправной систем рулевого управления. Эти требования регламентируют прежде всего поведение автомобиля и рулевого управления при въезде на круг и выезде с круга. Для автомобилей всех категорий: после отпускания рулевого колеса при движении автомобиля по окружности на скорости 10 км/ч, радиус поворота автомобиля должен увеличиться или как минимум остаться тем же.

Для автомобилей категории М1 (легковые автомобили с числом посадочных мест до 8): когда автомобиль в тангенциальном направлении выезжает из круга с радиусом 50 м на скорости 50 км/ч, в системе рулевого управления не должно возникать никаких необычных вибраций. В автомобилях категорий М2, М3, N1, N2 и N3 это поведение должно демонстрироваться на скорости 40 км/ч или, если это значение не достигается, то на максимальной скорости.

Это поведение также предписывается в случае неисправности у автомобилей с гидро- или электроусилителем рулевого управления. У автомобилей категории М1 это должно быть возможно в случае отказа сервопривода рулевого управления для въезда со скоростью 10 км/ч в течение 4 секунд в круг радиусом 20 м. Управляющее усилие на рулевом колесе не должно превышать 30 даН (табл. «Нормы рабочих усилий в системе рулевого управления» ).

Работа гидроусилителя рулевого привода автомобиля ЗИЛ-4331:

a — нейтральное положение; б — перемещение золотника вправо; в — перемещение золотника влево; 1 и 7 — перепускные клапаны; 2 — сапун; 3 и 4 — сетчатые фильтры; 5 — коллектор; 6 — насос; 8 — предохранительный клапан; 9 и 10 — демпфирующие отверстия; 11 — калиброванное отверстие; 12 — шариковый клапан; 13 — реактивный плунжер; 14 — золотник; 15 — винт механизма рулевого управления; 16 — вал сошки; 17 — картер механизма рулевого управления.

Если водитель перестает поворачивать рулевое колесо, то прекращается и поворот управляемых колес, так как винт перестает вращаться и поступающая в картер механизма рулевого управления жидкость перемешает поршень-рейку с винтом и золотником в исходное среднее положение, при котором прекращается действие жидкости на поршень-рейку.В работе гидроусилителей автомобилей марок «ЗИЛ» и «КамАЗ» много общего, но конструкция гидроусилителя автомобилей марки «КамАЗ» имеет некоторые особенности. Распределитель расположен впереди углового редуктора. В центральном отверстии распределителя размещен золотник, вокруг которого в трех сквозных отверстиях расположено по два цилиндра с центрирующей пружиной между ними, а в трех глухих отверстиях расположено по одному плунжеру с пружиной. Наличие трех плунжеров в глухих отверстиях объясняется следующим. Жидкость, находящаяся в корпусе углового редуктора, действует на три торца реактивных плунжеров, находящихся в сквозных отверстиях, а также на кромку сечения винта по месту его уплотнения, а в полости слева под передней крышкой действуют лишь на торцы трех плунжеров. Чтобы обеспечить одинаковое реактивное усилие на рулевом колесе от давления жидкости при повороте как направо, так и налево со стороны углового редуктора расположены три дополнительных плунжера, общая площадь которых равна площади кромки сечения винта.В одном из плунжеров встроен обратный клапан, который при отказе гидросистемы соединяет между собой магистрали высокого и низкого давления, обеспечивая работу рулевого управления без усилителя. Предохранительный клапан соединяет магистрали нагнетания и слива при давлении жидкости свыше 8 МПа, предохраняя насос от перегрева, а детали от перегрузок. Размещение предохранительного клапана в отдельной бобышке облегчает его регулировку и ремонт.Отдельный гидроусилитель автомобиля МАЗ. Распределитель крепится к корпусу шаровых шарниров и силового цилиндра. Внутри корпуса распределителя имеются три кольцевых канавки: две крайние соединены между собой каналом и с магистралью нагнетания, средняя сообщает магистраль слива с бачком насоса. Две кольцевые канавки золотника соединяются каналами (Одна — с левой, другая — с правой стороны) с реактивными камерами, представляющими собой замкнутую полость. Шаровые пальцы сошки и продольной рулевой тяги закреплены в корпусе шаровых шарниров. Этот корпус фланцем скреплен с корпусом золотника. Шаровые пальцы зажаты пружинами между сферическими сухарями пробкой и регулировочной гайкой. Сухари удерживаются от вращения штифтами, а шаровые пальцы в сухарях могут поворачиваться в некоторых пределах. Внутри корпуса шаровых шарниров в осевом направлении может перемещаться стакан с закрепленным в нем шаровым пальцем сошки. Со стаканом перемещается и золотник, жестко соединенный с ним болтами. На корпус шаровых шарниров навернут силовой цилиндр, в котором помещен поршень со штоком. С одной стороны полость цилиндра закрыта пробкой, а с другой — крышкой. На конце штока имеется головка для его крепления в кронштейне рамы. Полости цилиндра, разделенные поршнем, соединены трубопроводами с каналами в корпусе распределителя, выходящими в полость между кольцевыми проточками.

Классификация рулевого управления

Принципиальных отличий между разными типами рулевого управления нет, но часто его классифицируют по типу редуктора рулевого механизма:

Тип редуктора «шестерня-рейка».

Устройство рулевого управления с редуктором типа «шестерня-рейка» 1 — руль; 2 — рулевой вал с шестерней; 3 — рейка; 4 — рулевые тяги; 5 — поворотные рычаги; 6 — колеса.

Это самая распространенная разновидность рулевого редуктора, которая за годы использования показала свою надежность.

Принцип действия очень простой: на рулевом валу (который отходит от рулевой колонки) закреплена продолговатая шестерня. Рулевая рейка имеет зубчатый участок, который входит в зацепление с этой шестерней. При вращении руля шестерня вращается на месте и толкает зубчатую рейку в одну или другую сторону. Соответственно приходят в действие и рулевые тяги.

Передаточное число на рейке может быть неизменным, а может меняться ближе к краям. Получить такой эффект просто: нужно изменить наклон зубьев на рейке. Благодаря этому для поворота на большой угол не нужно «крутить баранку» до посинения, количество оборотов руля для маневра сокращается.

Тип редуктора «червяк-ролик».

Устройство рулевого управления с редуктором типа «червяк-ролик»: 1 — руль; 2 — рулевой вал с червяком; 3 — ролик с валом сошки; 4 — рулевая сошка; 5 — средняя тяга; 6 — боковые тяги; 7 — поворотные рычаги; 8 — колеса; 9 — маятниковый рычаг; 10 — шарниры рулевых тяг.

Этот тип редуктора можно назвать устаревшим, поскольку его давно перестали устанавливать на автомобили. Тем не менее, он еще встречается на старых машинах.

В основе заложена червячная передача, в которой червяк закреплен на дополнительном валу рулевой колонки. При повороте руля вращается червяк и приводит в движение ролик, стоящий с ним в зацеплении.

Сдвигаясь по нарезке червяка, ролик заставляет вращаться вал, на который он установлен и к которому присоединен рычаг рулевой сошки. Вал вращается, рулевая сошка описывает полукруг, приводит в действие остальные элементы рулевого привода (среднюю тягу, маятниковый рычаг, боковую тягу, поворотные кулаки колес).

Винтовой тип редуктора.

Устройство редуктора рулевого управления винтового типа

По принципу действия он очень похож на червячный редуктор. Однако на дополнительном валу рулевой колонки установлен не червяк, а винт. Он входит в зацепление с гайкой, на наружную сторону которой нанесен зубчатый обод. Когда вращается винт, гайка поворачивается в одну или другую сторону и поворачивает рулевую сошку, а она уже направляет остальные компоненты рулевого привода.

В усовершенствованных моделях на винт ставится шариковая шайба, которая служит промежуточным элементом между ним и гайкой. При вращении винта шарики сдвигают шайбу, а она поворачивает гайку. Когда на легковые автомобили начали массово устанавливать гидроусилитель руля (ГУР), червячный редуктор вышел из обихода – к нему ГУР не поставишь. На его место пришел реечный привод, а винтовой «перекочевал» на тяжелые автомобили.

Кроме редуктора, в рулевом механизме могут отличаться типы передачи усилия на управляемые колёса. Более простой считается конструкция с реечным редуктором: от рулевой рейки отходят две рулевые тяги, которые крепятся к поворотным кулакам колес. Для того, чтобы соединение было подвижным, но без люфтов, используются шаровые наконечники.

На редуктор с червячной или винтовой передачей подходит другой тип рулевого механизма. Его называют рулевой трапецией и состоит он из довольно сложной системы рычагов. Сложность конструкции оправдывается большей мощностью, так что рулевая трапеция с винтовым редуктором ставится на грузовые автомобили, в то время как рулевая рейка лучше подходит для легковых.

И, наконец, систему рулевого управления классифицируют по типу усилителя: ГУР, ЭГУР и ЭУР.

ГУР – гидравлический усилитель, классический тип. Он и сегодня ставится на автомобили, но постепенно уступает дорогу более современным видам усилителя;
ЭГУР – электрогидравлический усилитель руля. В нём электромотор выполняет вспомогательную функцию, в то время как основная работа выполняется гидравликой;
ЭУР – электроусилитель, современный способ управлять автомобилем. Электромотор умножает усилие, которое водитель прикладывает к рулю, то есть работает без каких-либо гидравлических элементов.

Устройство и виды рулевого привода