Доатегорія:

Технічне обслуговування автомобілів

Рульовий механізм та привід автомобіля

Рульовий механізм. Для перетворення обертального руху рульового валу в коливальний рух сошки і збільшення посилення, що передається від рульового колеса до рульової сошки, служить кермовий механізм. Наявність у кермових механізмах великого передавального числа (від 15 до 30) полегшує керування автомобілем. Передавальне число визначається відношенням кута повороту кермового колеса до кута повороту керованих коліс автомобіля.

Рис. 1. Рульове управлінняавтомобілів:
а – залежна підвіска передніх коліс; б - незалежна підвіска

Рис. 2. Рульовий механізм автомобіля ГАЗ-53А

Рульові механізми поділяються на черв'ячні, гвинтові, комбіновані та рейкові (шестеренні). Черв'якові механізми бувають із передачею черв'як-ролик, черв'як-сектор та черв'як-кривошип. Ролик може бути дво- або тригребневий, сектор - дво- і багатозубий, кривошип - з одним або двома шипами. У гвинтових механізмах передача зусиль проводиться за допомогою гвинта та гайки. У комбінованих механізмах передача зусиль здійснюється через такі вузли: гвинт, гайка – рейка та сектор; гвинт, гайка та кривошип; гайка та важіль. Рейкові механізми виконані з шестірні та зубчастої рейки. Найбільш поширена передача глобоїдальний черв'як – ролик на підшипниках кочення. У такій парі значно зменшено тертя та зношування та забезпечено дотримання необхідних зазорів у зачепленні. Кермові механізми такого типу застосовують на більшості автомобілів сімейства ГАЗ, ВАЗ, АЗЛК та ін.

Черв'яковий кермовий механізм, встановлений на автомобілях ГАЗ-БЗА, має глобоїдальний черв'як і тригребневий ролик, що знаходяться в зачепленні. Черв'як напресований на пустотілий вал і встановлений у картері кермового механізму на двох конічних роликових підшипниках. Ролик обертається на осі у голчастих підшипниках. Вісь ролика запресована в головку вала сошки, який обертається у втулці та циліндричному роликовому підшипнику. На дрібні конічні шліци кінця валу посаджено сошку. Зачеплення ролика з хробаком залежить від положення регулювального гвинта, який фіксується стопорною шайбою, штифтом і ковпачковою гайкою, навернутою на гвинт.

Рульовий вал поміщений у трубу (кермо), нижній кінець якої кріпиться до верхньої кришки картера. У верхній частині рульової колонки встановлений радіально-упорний підшипник рульового валу, який має дрібні конічні шліци для установки рульового колеса. Масло в картер кермового механізму заливають через отвір, що закривається різьбовою пробкою. Такого типу кермові механізми встановлюються на автомобілях ГАЗ-24 Волга, ГАЗ-302 Волга, ГАЗ-66, автобусах ЛАЗ-695Н та ін.

Гвинтовий кермовий механізм, що встановлюється на автомобілях ЗІЛ-130, складається з картера, що представляє одне ціле з циліндром гідропідсилювача, гвинта з кульковою гайкою та рейки-поршня із зубчастим сектором.

Рис. 3. Рульовий механізм автомобіля ЗІЛ-130

Рис. 4. Рульовий механізм автомобіля МАЗ-5335

Сектор виконаний за одне ціле з валом кермової сошки. Картер закривається кришками 1,8 і 12. Гайка закріплена в рейці-поршні жорстко гвинтами. Гвинт з'єднується з гайкою кульками, які закладаються в канавці 6 гайки та гвинта.

Рульовий механізм з гвинтом і гайкою на циркулюючих кульках відрізняється малими втратами на тертя і підвищеним терміномслужби.

У корпусі клапана управління на гвинті встановлені два упорні кулькові підшипники, а між ними - золотник клапана управління. Зазор у цих підшипниках регулюється гайкою.

Зазор у зачепленні рейки-поршня та зубчастого сектора регулюють, зміщуючи вал рульової сошки гвинтом, головка якого входить в отвір вала сошки та спирається на завзяту шайбу. Масло в картер кермового механізму зливають через отвір, що закривається магнітною пробкою.

При повороті рульового колеса гвинт пересуває кулькову гайку з рейкою-поршнем, вона повертає зубчастий сектор з валом сошки. Далі зусилля передається на кермовий привід, забезпечуючи поворот коліс автомобіля. Так працює кермо без гідропідсилювача, тобто при непрацюючому двигуні.

Комбінований кермовий механізм, що встановлюється на автомобілі MA3-5335, складається з гвинта та кулькової гайки-рейки, що знаходяться в зачепленні із зубчастим сектором, вал якого є одночасно і валом сошки. Гвинт та гайка мають напівкруглі гвинтові канавки, які заповнені кульками. Для створення замкнутої системи для перекочування кульок у гайку-рейку вставлені штамповані напрямні, що запобігають випаданню кульок. Гвинт рульового механізму встановлений у картері у двох конічних підшипниках, а вал сектора – у голчастих підшипниках.

Кожен кермовий механізм характеризується передавальним числом, яке для кермових механізмів вантажних автомобілів ЗІЛ-130 та КамАЕ-5320 дорівнює 20,0, для автомобілів ГАЗ-53А – 20,5, для автомобілів MA3-5335-23,6, для автобусів РАФ-2203 - 19,1 та автобусів ЛАЗ-695Н-23,5, а для легкових автомобілів знаходиться в межах від 12 до 20.

На автомобілях сімейства КамАЗ, кермовий механізм типу гвинт-гайка скомпонований спільно з кутовим шестерним редуктором, який передає крутний момент від карданної передачікермового валу на гвинт кермового механізму.

На автобусах ЛіАЗ-677М та ЛАЗ-4202 кутовий редуктор служить для передачі крутного моменту під прямим кутом від рульового колеса через карданний валдо кермового механізму типу черв'як-сектор.

Рейковий кермовий механізм отримав широке застосуванняна передньопривідних легкових автомобіляхВАЗ-2108 «Супутник» та АЗЛК-2141 «Москвич». Він порівняно простий у виготовленні і дозволяє зменшити кількість шарнірів кермових тяг.

Основними деталями такого кермового механізму є шестерня, нарізана на валу, та рейка, що знаходяться в зачепленні та поміщені в картер. При обертанні валу рульового колеса шестерня, обертаючись, пересуває в поздовжньому напрямку рейку, яка за допомогою шарнірів передає зусилля на кермові тяги. Рульові тяги через наконечник кермової тяги та поворотні важелі повертають керовані колеса.

Кермовий привід. Для передачі зусилля від кермового механізму до керованих колес і для правильного взаємного розташування коліс при повороті служить кермовий привід. Рульові приводи бувають із цільною трапецією (при залежною підвіскоюколіс) та з розчленованою трапецією (при незалежної підвіски). Крім того, рульова трапеціяможе бути задньою або передньою, тобто з поперечною тягою, розташованою ззаду передньої балки або перед нею.

До деталей рульового приводу із залежною установкою коліс відносяться (див. рис. 16.2, а) рульова сошка, поздовжня тяга, важіль поздовжньої тяги, поперечна тяга та рульові важелі поворотних цапф.

Рульова сошка може хитатися по дузі кола, розташованого в площині, паралельній поздовжній осі автомобіля, або в площині, паралельній балці переднього мосту. В останньому випадку поздовжня тяга відсутня, а зусилля від сошки передається через середню тягу та дві бічні кермові тяги поворотним цапфам. Сошка кріпиться до валу на конусних шліцях за допомогою гайки на всіх автомобілях. Для правильної установки сошки при складанні на валу та сошці роблять спеціальні мітки. У нижньому кінці рульової сошки, що має конусний отвір, закріплений палець із поперечною тягою.

Поздовжня рульова тягавиготовляється із труби з потовщеннями по краях для монтажу деталей двох шарнірів. Кожен шарнір складається з пальця, вкладишів, що охоплюють сферичними поверхнями кульову головку пальця, пружини, обмежувача та різьбової пробки. При загортанні пробки головка пальця затискається вкладишами завдяки пружині. Пружина пом'якшує удари від коліс на кермо і усуває зазор при зносі деталей. Обмежувач 5 запобігає надмірному стиску пружини, а у разі її поломки не дозволяє пальцю вийти з шарніра.

Рис. 5. Рульовий механізм автомобіля ВАЗ-2108 «Супутник»

Рульові важелі з'єднуються з шарнірно тягами. Шарніри мають різну конструкціюта ретельно захищені від попадання бруду. Мастило потрапляє в них через масляни. У деяких моделях автомобілів у шарнірах тяг застосовують пластмасові вкладиші, що не потребують мастила в процесі експлуатації автомобіля.

Поперечна рульова тяга також має трубчастий переріз, на кінці якого навертають наконечники. Кінці поперечної тягиі відповідно шарнірні наконечники мають праве і ліве різьблення для зміни довжини тяги при регулюванні сходження коліс. Наконечники фіксуються на тязі стяжними болтами.

Рис. 6. Шарніри рульових тяг:
а - поздовжньої тяги; б, в - поперечної тяги

У поперечних кермових тягах встановлюються шарніри, у яких переміщення пальця допускається лише перпендикулярно до тяги. Поперечна рульова тяга при незалежній підвісці передніх коліс складається із середньої тяги та двох бічних, з'єднаних шарнірно.

Шарнір складається з кульового пальця, який може мати головку зі сферичними поверхнями або кульову, і двох ексцентрикових вкладишів, що притискаються до пальця пружиною, що утримується пробкою. При такому пристрої пружини не навантажуються силами, що діють на поперечну рульову тягу, і усунення зазору при зносі деталей шарніра відбувається автоматично. Кульові пальцівстановлюють у конусні отвори важелів та закріплюють гайками.

На деяких легкових автомобілях застосовують кермові керування підвищеної безпеки з енергопоглинаючим пристроєм, які зменшують зусилля, які завдають травми водієві при аваріях.

Так, на автомобілях ГАЗ-З02 «Волга» енергопоглинаючим пристроєм служить гумова муфта, що з'єднує дві частини рульового валу, а на автомобілях АЗЛК-2140 рульовий вал і рульова колонка виконані складовими, що дає можливість переміщуватися рульовому валу трохи всередину салону при столі.

Крім того, рульове колесо роблять із втопленою маточкою і м'якою накладкою, що значно зменшує тяжкість травми, яку отримує водій при ударі про нього. Можуть застосовуватися інші пристрої, що підвищують травмобезпечність водія.

В автомобілях застосовують кермові механізми наступних типів: черв'як і сектор (автомобіль Урал-375), черв'як і ролик (трьохгребневий на автомобілях ЗІЛ-164А та ЗІЛ-157 та двогребневий на автомобілях ГАЗ-53А, ЗАЗ-965 «Запорожець», «Моск 408», М-21 «Волга» та ін.), гвинт та гайка та комбіновані. До останніх відносять механізми, що поєднують гвинт і гайку на циркулюючих роликах та рейку з сектором (автомобілі ЗІЛ-130, ЗІЛ-111, БелАЗ-540 та БелАЗ-548).

У механізмі черв'як і сектор застосовують як звичайний циліндричний черв'як, так і глобоїдальний черв'як із нарізною поверхнею, витки якої виконані по дузі кола з центром на осі обертання сектора. В останньому випадку навіть при крутих поворотах автомобіля між зубами сектора та хробаком зберігається невеликий зазор.

Механізм з циліндричним черв'яком та сектором показаний на рис. 6, а. З насадженим на нижньому кінці рульового валу черв'яком знаходиться в зачепленні зубчастий сектор, виготовлений як одне з валом рульової сошки.

На рис. 6 б зображений рульовий механізм типу черв'як і ролик. На нижньому кінці рульового валу є глобоїдальний черв'як, який знаходиться в зачепленні з двогребневим роликом, що входить в зачеплення з витками черв'яка і сидить на осі, закріпленої у вилці 8 рульової сошки. Механізм цього є найбільш зносостійким і вимагає від шофера найменшої витрати зусиль при повороті.

Черв'як може працювати в парі з боковим сектором. У механізмах цього контакт між зубами відбувається над окремих точках, як і раніше розглянутих передачах, а, по лініям, що дозволяє передавати значно більші зусилля. Однак втрати на тертя та знос такої передачі великі. Крім того, механізм цього особливо чутливий до точності регулювання зачеплення.

Рис. 6. Основні типи кермових механізмів:
а - черв'як та сектор; б - черв'як та ролик; в - черв'як та бічний сектор; 1 - кермовий вал; 2 – циліндричний черв'як; 3 – зубчастий сектор; 4 – вал сошки; 5 – рульова сошка; 6 – глобоїдальний черв'як; 7 – ролик; 8 - вал кермової сошки; 9 - бічний зубчастий сектор

На рис. 7 зображено кермовий механізм типу черв'як та ролик з передавальним числом 20,5 автомобіля ГАЗ -53Ф.

До лівого лонжерону рами автомобіля прикріплений болтами чавунний картер рульового механізму, всередині якого поміщаються глобоїдальний черв'як, що знаходяться в зачепленні, і двогребеневий ролик. Опорами рульового валу з напресованим на його нижній кінець черв'яком служать циліндричний роликопідшипник у рульовій колонці і два конічні роликопідшипники в картері рульової передачі. Останні два підшипники немає внутрішніх кілець та його ролики працюють безпосередньо на поверхні черв'яка. Ролик посаджений на вісь на двох шарикопідшипниках, на внутрішнє кільце яких встановлено пружинне кільце. Вісь ролика запресована в головку валу рульової сошки та зміщена від осі черв'яка у бік бічної кришки картера на 5,75 мм.

Сошка закріплена на дрібних шліцях валу гайкою із шайбою. Чотири здвоєні шліци забезпечують правильність з'єднання сошки з валом. Вал сошки обертається в циліндричному роликопідшипнику та втулці та може повертатися на кут 90°. Втулка міститься в картері, а підшипник - у його бічній кришці. Крім бічної, картер має також верхню та нижню кришки. Всередину картера через отвір, що закривається пробкою, заливається олія.

Картер кріпиться до рульової колонки хомутом та стяжним болтом. На верхньому кінці рульового валу кріпляться рульове колесо та кнопка сигналу. Провід сигналу проходить усередині кермового валу в трубці; між трубкою та валом встановлено ущільнювальне кільце, що притискається до трубки пружиною. Верхній кінецьвала ущільнюється сальником, що підтискається пружиною. Вал сошки ущільнений сальниками.

Рис. 7. Рульовий механізм автомобіля ДАЕ-53Ф:
1 – кільце; 2 - внутрішнє кільце підшипників; 3 - кулька; 4 – вісь ролика; 5 - кільце ущільнювача; 6 – трубка; 7 - провід сигналу; 8 та 17 - пружини; 9 та 15 - кришки; 10 і - регулювальні прокладки; 12 – конічний роликопідшипник; 13 – картер; 14 – пробка; 16, 33 та 34 - сальники; 18 - кермовий вал; 19 - рульова колонка; 20 - глобоїдальний черв'як; 21 - двогребневий ролик; 22 - вал кермової сошки; 23 – болт; 24 - хомут; 25 а 32 - циліндричні роликопідшипники; 26 - бічна кришка; 27 - регулювальний гвинт; 28 – гайка; 29 - втулка; 30 - кермо; 31 - рульова сошка

Зачеплення черв'яка та ролика можна регулювати, не розбираючи кермовий механізм, гвинтом, в паз якого входить хвостовик валу кермової сошки. Як зазначалося, осі ролика і черв'яка лежать у різних площинах; тому для зменшення зазору в зачепленні достатньо перемістити вал сошки у бік хробака шляхом вкручування гвинта. Збільшення зазору можна досягти шляхом викручування гвинта. Зовні на гвинт навернута ковпачкова гайка, що запобігає витіканню олії з картера через різьблення. Для запобігання виходу ролика із зачеплення з черв'яком служать внутрішні припливи в картері кермового механізму. Вони ж обмежують поворот валу кермової сошки. Осьовий зазор роликопідшипників регулюють шляхом видалення картонних зі спеціальним просоченням (товщиною 0,25 мм) та пергаментних (товщиною 0,10-0,12 мм) прокладок з-під кришки картера.

В автомобілі М-21 "Волга" кермовий механізм по конструкції такий же.

В автомобілі ЗІЛ-164А застосовують кермовий механізм із черв'яком та тригребневим роликом, який збільшує можливі кути повороту кермової сошки без порушення зачеплення.

На рис. 8 показаний кермовий механізм автомобіля МАЗ-200 типу циліндричний черв'як та бічний сектор. Черв'як та бічний сектор зі спіральними зубами поміщені в картері. Черв'як напресовано на нижній кінець кермового валу. При повороті кермового валу та черв'яка повертається сектор, торцеві зубці якого перебувають у зачепленні з черв'яком. Опорами для валу сектора є голчасті підшипники.

Рис. 8. Рульовий механізм автомобіля МАЗ-200:
1 – черв'як; 2 – сектор; з – прокладки; 4 – фасонна гайка; 5 - голчастий підшипник; 6 – картер

Підшипники кермового валу регулюють шляхом зміни товщини прокладок під фланцем фасонної гайки.

У рульовому механізмі тин гвинт і гайка автомобіля МАЗ-525 на нижньому кінці рульового валу є гвинтова нарізка. При обертанні рульового валу гайка, що сидить на його нижньому кінці у втулці, переміщується вгору або вниз уздовж валу, повертаючи вал рульової сошки, встановлений у втулках в картері і кришці картера. Нижній кінець рульового валу не закріплений, а верхній має хитну опору, що складається з шарикопідшипника і гумових кілець. Рульова колонка нижнім та верхнім наконечниками з'єднується з картером рульового механізму та корпусом головки.

Передавальне число кермового механізму визначається як відношення кута повороту кермового колеса до кута повороту кермової сошки. Чим більше передатне число, тим менше зусилля необхідно повороту коліс. Для швидкості повороту передавальне число не повинно бути надто великим.

Рульові механізми вантажних автомобілів мають передавальні числа 20-40, а легкових – 17-18.

Рис. 9. Рульовий механізм автомобіля МАЗ-525

Рульовий механізм перетворює обертальний рух рульового колеса в кутове переміщення ланок рульового приводу, його виконують з великим передатним числом (20-24) зниження зусилля, що витрачається водієм.

На автомобілях КамАЗ застосовують кермовий механізм із гідропідсилювачем, який показаний на рис. 93. Власне кермовий механізм входять гвинт, яким переміщається гайка, встановлена ​​на циркулюючих кульках, і поршень-рейка, зачеплена зубами з зубчастим сектором.

Оскільки кабіна автомобілів КамАЗ винесена вперед і виконана відкидною, потрібно ввести шарнірне з'єднання рульової колонки з кермовим механізмом та додатковий кутовий редуктор.

Рис. 10. Схема механізму кермового керування з гідропідсилювачем:
1 – реактивний плунжер; 2 - масляний радіатор; 3 – шланг високого тиску; 4 – насос; 5 – рульова колонка; 6 – карданний вал; 7 - провідна шестерня: 8 - ведена шестерня; 9 - вал сошкн; 10 – зубчастий сектор валу сошки; 11 - поршень-ріпка: 12 - гвинт; 13 – кулькова гайка; 14 - кулькові підшипники: 15 - завзятий задній підшипник; 16 – золотник; 17 - клапан керування; 18 - шланг низького тиску; 19 - упорний передній підшипник

Вал рульової колонки з'єднаний шарніром з карданним валом. Інший кінець валу за допомогою шарніра з'єднаний з провідною шестернею кутового редуктора. Кутовий редукторскладається з провідної та веденої конічних шестерень.

Провідна шестерня виконана за одне ціле зі своїм валом, що обертається на голчастому та кульковому підшипниках. Кульковий підшипник провідної шестерні знаходиться у верхній кришці картера. Ведена шестерня 8 встановлена ​​на валу гвинта, що обертається у двох кулькових підшипниках. Гайка, що переміщається по гвинту, поміщена в поршні-рейці. На його зовнішній поверхні нарізані зуби, що утворюють рейку та входять у зачеплення із зубчастим сектором.

Для полегшення пересування гайки в ній та гвинті виконані напівкруглі гвинтові канавки, що утворюють спіральний канал, заповнений кульками. Випадання кульок з канавок запобігає установці в пази гайки штампованих напрямних, що складаються з двох половин. Утворений таким чином жолоб створює два замкнутих потоки кульок, що перекочуються. За цим жолобом при повороті гвинта перекочуються кульки, що виходять з одного боку гайки і повертаються до неї з іншого. На валу гвинта встановлені два упорні підшипники із золотником клапана управління між ними. Підшипники та золотник закріплені гайкою із пружинною шайбою. Золотник має більшу довжину, ніж гніздо в клапані управління.

В осьовому напрямку гвинт і золотник можуть переміщатися в межах 1,1 мм в кожну сторону від середнього положення, яке їх повертають спіральні пружини і реактивні плунжери, що знаходяться під тиском масла, що надходить по нагнітальній магістралі від лопатевого насоса. Кожен поворот рульового колеса передається гвинту та викликає відповідне повертання коліс. Однак колеса при цьому створюють опір, який, передаючись на гвинт, прагне змістити його в осьовому напрямку. Коли цей опір перевищить силу попереднього стиснення пружин, зсув гвинта змінить положення золотника. Відповідно до напрямку зсуву гвинта золотник поєднає одну порожнину підсилювача з лінією нагнітання, а іншу - з лінією зливу. Під тиском масла поршень-рейка створює додаткове зусилля, що діє на сектор сошки та сприяє повороту керованих коліс автомобіля.

У міру підвищення опору повороту передніх коліс збільшується тиск у робочій порожнині циліндра гідропідсилювача. Натомість зростає тиск і під реактивними плунжерами. Під тиском пружин та реактивних плунжерів золотник прагне повернутися до середнього становища.

Водій, керуючи автомобілем, завжди зберігає почуття дороги, тобто для повороту кермового колеса йому необхідно витратити певне зусилля.

Зі збільшенням опору повороту передніх коліс та збільшенням тиску в порожнині циліндра гідропідсилювача зростає також зусилля на рульовому колесі.

По закінченні на рульове колесо золотник переміщається в середнє положення, зв'язок даної порожнини циліндра з лінією нагнітання припиняється і тиск у ній падає.

У середньому положенні осьовий зазор між поршнем-рейкою та зубчастим сектором найменший. У міру повороту рульового колеса вправо та вліво зазор у цьому зачепленні збільшується.

При непрацюючому двигуні та відсутності подачі рідини насосом гідропідсилювача кермовий механізм працює звичайним чином, проте водіям доводиться витрачати більше зусиль на керування автомобілем.

У нижній частині корпусу кермового механізму розташована зливний заторз магнітом, що вловлює металеві частинки, що потрапляють у рідину.

У автомобілів Мінського автозаводу застосовано кермовий механізм типу гвинт - кулькова гайка, іо з винесеним окремо гідропідсилювачем.

Вал рульового механізму, встановлений на двох конічних роликових підшипниках, має гвинт, яким пересувається гайка-рейка. На зовнішній поверхні гайки нарізана рейка, що входить у зачеплення із зубчастим сектором валу. Для легшого переміщення гайки в ній і в гвинті виконані гвинтові гвинтові канавки, що утворюють спіральний канал, заповнений кульками. Випадання кульок з канавок запобігає установці в пази гайки штампованих напрямних, що утворюють трубчастий жолоб. За цим жолобом при повороті гвинта перекочуються кульки, що виходять з одного боку гайки і повертаються до неї з іншого.

Вал зубчастого сектора встановлений на трьох голкових підшипниках, два з яких розташовані з боку кріплення сошки. Сектор із п'ятьма зубами входить у зачеплення із зубами рейки. Середній зуб сектора має дещо більшу товщину, ніж інші. На одному кінці валу сектора виконані дрібні шліци для з'єднання з рульовою сошкою, що утримується від осьового зміщення гайкою. На іншому кінці валу сектора є регулювальний пристрій, що дозволяє встановлювати необхідний осьовий проміжок у зачепленні сектор - гайка. Воно складається з регулювального гвинта, що фіксується контргайкою.

Картер рульового механізму відливають з чавуну і закривають з боків знімними кришками з прокладками ущільнювачів. Місця виходу з картера валу керма та валу сектора ущільнені гумовими сальниками. У верхній частині картера розташована пробка, що закриває наливний отвір для олії. У нижній частині є отвір із такою ж пробкою для зливу олії.

На автомобілях КрАЗ раніше встановлювали кермовий механізм, що складається з черв'яка та бокового зубчастого сектора зі спіральними зубами (таких автомобілів зараз багато в експлуатації), а в даний час застосовують механізм у вигляді гвинта та кулькової гайки-рейки, тобто такого ж типу, як і на автомобілях Мінського автозаводу, також із винесеним окремо гідропідсилювачем.

Рис. 11. Рульовий механізм автомобілів МАЗ:
1 – вал сектора; 2 – сальник; 3 – голчасті підшипники; 4 – бічна кришка: 5 – пробка зливного отвору; 6 - гайка регулювальна; 7 – підшипник; 8 – картер рульового механізму: 9 – гайка-рейка; 10 – кульки; 11 - гвинт; 12 - пробка заливного отвору; 13 - підшипник

Доатегорія: - Технічне обслуговування автомобілів

Кожен вузол та механізм автомобіля по-своєму важливий. Мабуть, немає такої системи, без якої автомобіль міг би функціонувати нормально. Одна з таких систем – кермовий механізм. Напевно, це одна з найважливіших частин машини. Давайте розглянемо, як влаштований цей вузол, його призначення, елементи конструкції. А також навчимося регулювати та ремонтувати цю систему.

Принцип роботи рейкової рульової тяги

Рейковий кермовий механізм

Рейковий кермовий механізм є найпоширенішим типом механізму, що встановлюється на легкові автомобілі. Основними елементами кермового механізму є шестерня та рульова рейка. Шестерня встановлюється на валу рульового колеса і знаходиться в постійному зачепленні з рульовою (зубчастою) рейкою.
Схема рейкового кермового механізму

1 – підшипник ковзання; 2 – манжети високого тиску; 3 – корпус золотників; 4 – насос; 5 – компенсаційний бачок; 6 – рульова тяга; 7 – кермовий вал; 8 – рейка; 9 – компресійний ущільнювач; 10 – захисний чохол.
Робота рейкового кермового механізму відбувається в такий спосіб. При обертанні кермового колеса рейка переміщається вліво або вправо. Під час руху рейки переміщуються приєднані до неї тяги кермового приводу та здійснюють поворот керованих коліс.

Рейковий кермовий механізм відрізняється простотою конструкції і як наслідок, високим ККДа також має високу жорсткість. Але такий тип кермового механізму чутливий до ударних навантажень від нерівностей дороги, схильний до вібрацій. Через свої конструктивних особливостейрейковий кермовий механізм застосовується на передньопривідних автомобілях

Черв'яковий кермовий механізм

Схема черв'ячного редуктора

Цей кермовий механізм є одним із «застарілих» пристроїв. Їм оснащені практично всі моделі вітчизняної "класики". Механізм застосовується на автомобілях з підвищеною прохідністюіз залежною підвіскою керованих коліс, а також у легких вантажних автомобілях та автобусах.

Конструктивно пристрій складається з наступних елементів:

• кермовий вал
• передача «черв'як-ролик»
• картер
• рульова сошка

Пара "черв'як-ролик" знаходиться в постійному зачепленні. Глобоїдальний черв'як є нижньою частиною рульового валу, а ролик закріплений на валу сошки. При обертанні керма ролик переміщається зубами черв'яка, завдяки чому вал рульової сошки також повертається. Результатом такої взаємодії є передача поступальних рухів на привід та колеса.

Рульовий механізм черв'ячного типумає такі переваги:

• можливість повороту коліс на більший кут
• гасіння ударів від дорожніх нерівностей
• передача великих зусиль
• забезпечення кращої маневреності машини

Виготовлення конструкції досить складне та дороге – у цьому головний її мінус. Кермо з таким механізмом складається з безлічі з'єднань, періодичне регулювання яких просто необхідне. Інакше доведеться замінювати пошкоджені елементи.

Рульова колонка

Виконує передачу обертального зусилля, що створює водій для зміни напрямку. Складається вона з рульового колеса, що розташовується в салоні (на нього впливає водій, обертаючи його). Воно жорстко посаджено на вал колонки. У пристрої цієї частини кермового управління дуже часто використовується вал, розділений на кілька частин, з'єднаних між собою карданними шарнірами.

Така конструкція зроблена не просто так. По-перше, це дозволяє змінювати кут положення рульового колеса щодо механізму, зміщувати його у певний бік, що нерідко необхідно при компонуванні складових частин авто. На додаток така конструкція дозволяє підвищити комфортабельність салону - водій може змінювати положення рульового колеса по вильоту та нахилу, забезпечуючи максимально зручне його положення.

По-друге, складова рульова колонка має властивість «ламатися» у разі ДТП, знижуючи ймовірність травмування водія. Суть така - при фронтальному ударі двигун може зміститися назад і штовхнути кермовий механізм. Якби вал колонки був цілісним, зміна положення механізму призвела б до виходу валу з рульовим колесом в салон. У випадку ж зі складовою колонкою, переміщення механізму супроводжуватиметься лише зміною кута однієї складової валу щодо другої, а сама колонка залишається нерухомою.

Гвинтовий кермовий механізм

Гвинтовий кермовий механізм поєднує наступні конструктивні елементи: гвинт на валу кермового колеса; гайку, що переміщується гвинтом; зубчасту рейку, нарізану на гайці; зубчастий сектор, з'єднаний із рейкою; рульову сошку, розташовану на валу сектора.

Особливістю гвинтового кермового механізму є з'єднання гвинта та гайки за допомогою кульок, чим досягається менше тертя та знос пари.

Принципово робота гвинтового кермового механізму схожа на роботу черв'ячного механізму. Поворот кермового колеса супроводжується обертанням гвинта, який переміщує одягнуту на нього гайку. При цьому відбувається циркуляція кульок. Гайка за допомогою зубчастої рейки переміщує зубчастий сектор і з ним кермо.

Гвинтовий кермовий механізм у порівнянні з черв'ячним механізмом має більший ККД та реалізує великі зусилля. Цей типкермового механізму встановлюється на окремих легкових автомобілях представницького класу, важких вантажних автомобілях та автобусах.

Висновок

У цілому нині механізм є досить надійним вузлом, які потребують ніякого обслуговування. Але при цьому експлуатація кермового керування автомобіля має на увазі проведення своєчасної діагностики для виявлення несправностей.

Конструкція цього вузла складається з багатьох елементів з рухомими сполуками. А де такі з'єднання є, згодом через знос контактуючих елементів, у них з'являються люфти, які значною мірою можуть вплинути на керованість авто.

Складність діагностики кермового керування залежить від його конструктивного виконання. Так у вузлах з механізмом «шестерня-рейка» з'єднань, які необхідно перевіряти не так вже й багато: наконечники, зачеплення шестірні з рейкою, кардани кермової колонки.

А ось із черв'ячним механізмом через складну конструкцію приводу точок діагностики значно більше.

Що стосується ремонтних робіт у разі порушення працездатності вузла, то наконечники при сильному зносі просто замінюються. У кермовому механізмі на початковому етапі люфт вдається прибрати регулюванням зачеплення, а якщо це не допомогло - перебирання вузла з використанням ремкомплектів. Кардани колонки, як і наконечники, просто замінюються.

Існує кілька типів кермового механізму. Вам відомо, що при повороті керма повертаються колеса автомобіля. Але між поворотом керма та поворотом коліс відбуваються певні дії.

У цій статті ми розглянемо особливості двох найбільш поширених типів кермового механізму: рейковий кермовий механізм та кермовий механізм із кульковою гайкою. Також ми розповімо про рульове управління з гідропідсилювачем і дізнаємося про цікаві технології розвитку систем рульового управління, що дозволяють скоротити витрати палива. Але перш за все ми розглянемо, як відбувається поворот. Не все так просто, як може здатися.

Поворот автомобіля

Можливо, Ви здивуєтеся, дізнавшись, що при повороті колеса на передній осі проходять різною траєкторією.

Для забезпечення плавного повороту, кожне колесо має описати різне коло. У зв'язку з тим, що внутрішнє колесо описує колесо меншого радіусу, воно робить крутіший поворот, ніж зовнішнє. Якщо провести перпендикуляр до кожного колеса, лінії перетинатимуться в центральній точці повороту. Геометрія повороту змушує внутрішнє колесо повертатися сильніше ніж зовнішнє.

Існує кілька типів кермового механізму. Найбільш поширеними є рейковий кермовий механізм і кермовий механізм із кульковою гайкою.

Рейковий кермовий механізм

Рейковий кермовий механізм широко використовується в легкових автомобілях, вантажівках малої вантажопідйомності та позашляховиках. Фактично цей механізм досить простий. Рейкові шестірні розташовані у металевій трубці, з кожного боку якої виступає рейка. Рульовий наконечник з'єднується із кожною стороною рейки.

Провідна шестерня пов'язана з валом кермового механізму. Коли Ви повертаєте кермо, шестерня починає обертатися і наводить рейку в рух. Рульовий наконечник на кінці рейки з'єднується з кермовим соском на шпинделі (див. малюнок).

Функції зубчастої рейки з шестернею полягають у наступному:

• Вона перетворює обертальний рух рульового колеса на прямолінійний рух, необхідний для повороту коліс.
• Вона забезпечує передатне відношення для полегшення повороту коліс.

Більшість автомобілів влаштовані так, що потрібно від трьох до чотирьох повних обертів керма, щоб розвернути колеса від упору до упору.

Передавальні відносиникермового механізму - це відношення градуса повороту керма до градуса повороту коліс. Наприклад, якщо один повний обороткерма (360 градусів) повертає колесо на 20 градусів, тоді передатне відношення кермового механізму становить 18:1 (360 поділити на 20). Чим вище відношення, тим більший градус повороту керма. При цьому чим вище відношення, тим менше зусиль потрібно докласти.

Як правило, у легень спортивних автомобілівпередатне відношення рульового механізму нижче, ніж у великих автомобілівта вантажівок. При низькому передавальному відношенні у кермового механізму швидший відгук, тому Вам не потрібно із зусиллям крутити кермо, щоб виконати поворот. Чим менше автомобіль, тим менше його маса, і, навіть при низькому передатному відношенні, не вимагає докладати зусилля для повороту.

Також існують автомобілі зі змінним передатним ставленням кермового механізму. В цьому випадку у зубчастої рейки з шестернею різний крок зубів (число зубів на дюйм) у центрі та з боків. В результаті автомобіль реагує на поворот керма швидше (рейка розташована ближче до центру), а також знижується зусилля при повороті керма до упору.

Рейковий кермовий механізм із підсилювачем

За наявності рейкового кермового механізму з підсилювачем, рейка має трохи іншу конструкцію.
Частина рейки включає циліндр із поршнем посередині. Поршень з'єднаний із рейкою. З обох боків поршня є два отвори. Подача рідини під високим тиском на одну зі сторін поршня наводить поршень у рух, він повертає рейку, забезпечуючи посилення кермового механізму.

Рульовий механізм із кульковою гайкою

Рульовий механізм із кульковою гайкою можна зустріти на багатьох вантажівках та позашляховиках. Ця систематрохи відрізняється від рейкового механізму.

Рульовий механізм із кульковою гайкою включає черв'ячну передачу. Умовно передачу можна розділити на дві частини. Перша частина являє собою металевий блок з різьбовим отвором. Цей блокмає зуби із зовнішнього боку, які сполучаються з шестернею, яка надає руху рульову сошку (див. малюнок). Рульове колесоз'єднано з різьбовим стрижнем, схожим на болт, встановленим в різьбовий отвір блоку. Коли кермо обертається, болт повертається разом з ним. Замість того, щоб вкручуватися в блок, як звичайні болти, цей болт закріплений так, що коли він обертається, він приводить в рух блок, який, у свою чергу, приводить в рух черв'ячну передачу.


Болт не стикається з різьбленням з блоком, оскільки вона заповнена шарикопідшипниками, що циркулюють за механізмом. Кулькові підшипникивикористовуються для двох цілей: Вони знижують тертя та знос передачі, а також знижують забруднення механізму. Якщо в рульовому механізмі не буде кульок, на якийсь час зуби не стикатимуться один з одним і Ви відчуєте, що кермо втратило жорсткість.

Гідропідсилювач у рульовому механізмі з кульковою гайкою функціонує так само, як і в рейковому рульовому механізмі. Посилення забезпечується подачею рідини під високим тиском одну зі сторін блоку.

Гідропідсилювач керма

Крім самого кермового механізму, гідропідсилювач включає кілька основних компонентів.

Насос

Пластинчастий насос забезпечує кермовий механізм гідравлічною енергією (див. малюнок). Двигун приводить насос у дію за допомогою ременя та шківа. Насос включає лопатки, що утоплюються, що обертаються в камері овальної форми.

При обертанні лопатки виштовхують гідравлічну рідинунизького тиску із зворотної магістралі у випускний отвір під високим тиском. Сила потоку залежить від кількості обертів двигуна автомобіля. Конструкція насоса забезпечує необхідний тиск навіть на неодружених оборотах. В результаті, насос переміщає більшу кількість рідини під час роботи двигуна на більш високих обертах.

Насос має запобіжний клапанщо забезпечує належний тиск, що особливо важливо при високих оборотах двигуна, коли подається великий об'єм рідини.

Поворотний клапан

Гідропідсилювач повинен допомагати водієві лише при додатку сили до кермового колеса (при повороті). За відсутності зусилля (наприклад, під час руху прямою), система має забезпечувати допомогу. Пристрій, що визначає додаток сили до кермового колеса, називається поворотним клапаном.

Основним компонентом поворотного клапана є торсіон. Торсіон є тонким металевим стрижнем, який повертається під дією крутного моменту. Верхній кінець торсіону з'єднаний з кермовим колесом, а нижній з шестернею або черв'ячною передачею(яка повертає колеса), при цьому крутний момент торсіону дорівнює моменту, що крутить, додається водієм для повороту коліс. Чим вище крутний момент, що додається, тим більше поворот торсіону. Вхідна частина валу кермового механізму формує внутрішню частину поворотного клапана. Також він з'єднаний із верхньою частиною торсіону. Нижня частина торсіону з'єднана із зовнішньою частиною поворотного клапана. Торсіон також обертає шестерню кермового механізму, з'єднуючись з провідною шестернею або черв'ячною передачею, залежно від типу кермового механізму.

При повороті торсіон обертає внутрішню частину поворотного клапана, зовнішня частина залишається нерухомою. В зв'язку з тим що внутрішня частинаклапана також з'єднана з рульовим валом (і, отже, з рульовим колесом), кількість обертів внутрішньої частини клапана залежить від моменту, що крутить, додається водієм.

Коли кермо нерухоме, обидві гідравлічні трубки забезпечують рівне значення тиску на шестірню. Але при повороті клапана канали відкриваються для подачі рідини під високим тиском відповідної трубки.

Практика показала не найвищу ефективність такого типу підсилювача кермового керування.

Інноваційні підсилювачі керма

У зв'язку з тим, що насос кермового механізму з гідропідсилювачем на більшості автомобілів безперервно перекачує рідину, він витрачає потужність та паливо. Логічно розраховувати на низку нововведень, що дозволять підвищити економію палива. Однією з найуспішніших ідей є система з комп'ютерним управлінням. Ця система повністю виключає механічний зв'язок між кермовим колесом та кермовим механізмом, замінюючи її електронною системоюуправління.

Фактично кермо працює так само, як кермо для комп'ютерних ігор. Кермо буде оснащено датчиками для подачі автомобіля сигналів про напрямок руху коліс і моторами, що забезпечують відгук на дії автомобіля. Вихідні дані таких датчиків будуть використовуватися для керування кермовим механізмом з електроприводом. У цьому випадку усувається необхідність наявності кермового валу, що збільшує вільний простіру моторному відсіку.

General Motors представила концепт-кар Hy-wire, на якому вже встановлено таку систему. Відмінною особливістютакої системи з електронним керуванням від GM є те, що Ви можете самі налаштувати керованість автомобіля за допомогою нового комп'ютерного програмного забезпеченнябез заміни механічних компонентів. У автомобілях з електронним керуванням майбутнього Ви зможете підлаштувати систему контролю під себе натисканням лише кількох кнопок. Все дуже просто! За останні п'ятдесят років система кермового управління не сильно змінилася. Але в наступному десятилітті настане епоха більш економічних автомобілів

У процесі руху водій відчуває постійну потребу у контролі за автомобілем та дорогою. Дуже часто виникає необхідність зміни режиму руху: заїзду на паркування або виїзду з неї, зміни напряму прямування (повороту, розвороту, перебудови, випередження, обгону, об'їзду, руху заднім ходомта ін.), здійснення зупинки або стоянки. Реалізацію зазначених дій забезпечує кермо автомобіля, що є однією з найважливіших систем будь-якого транспортного засобу.

Загальний пристрій та принцип роботи

Загальний пристрій кермового управління, незважаючи на велику кількість вузлів та агрегатів, є досить простим і дієвим. Логістичність та оптимальність конструкції та функціонування системи доводиться хоча б тим, що за багаторічну теорію та практику автомобілебудування рульове управління не зазнало глобальних сутнісних змін. Спочатку воно включає три основні підсистеми:

1. рульову колонку, призначену передачі обертального руху керма;
2. кермовий механізм - пристрій, що перетворює обертальні рухи керма в поступальні переміщення деталей приводу;
3. кермовий привід, що має на меті доведення керуючих функцій до поворотних коліс.

Крім основних підсистем, великотоннажні вантажівки, маршрутні транспортні засоби та багато сучасних легковиків мають спеціальний пристрій підсилювача керма, що дозволяє використовувати створюваний силовий вплив, що полегшує його рух.

Таким чином, схема кермового управління досить проста та функціональна. Рульове колесо, як первинний вузол, добре знайомий кожному водієві, під впливом його думки та впливом сили здійснює обертальні рухи у необхідному напрямку. Ці рухи за допомогою кермового валу передаються на спеціальний кермовий механізм, де відбувається перетворення крутного моменту в площинні переміщення. Останні через привід повідомляють потрібні кутиповороту керуючим колесам. У свою чергу, пневматичний, гідравлічний, електричний та інші підсилювачі (за їх наявності) полегшують обертання керма, роблячи процес керування транспортним засобом більш комфортним.
Це основний принцип, за яким працює кермо автомобіля.

Рульова колонка

Схема рульового управління обов'язково включає колонку, яка складається з наступних деталей і вузлів:

• керма (або кермового колеса);
• валу (або валів) колонки;
• кожуха (труби) колонки із підшипниками, призначеними для обертання валу (валів);
• кріпильних елементів для забезпечення нерухомості та стійкості конструкції.

Схема дії колонки полягає в додатку зусилля водія на рульове колесо і подальшій передачі спрямовано-обертальних рухів керма всій системі, якщо водій бажає змінити режим руху автомобіля.

Рульовий механізм

Рульовий механізм будь-якого автомобіля - це спосіб перетворення обертання колонки на поступальні рухи рульового приводу. Іншими словами, функції механізму зводяться до того, щоб повороти керма перетворилися на потрібні переміщення тяг і, звичайно, коліс.


Пристрій кермового механізму є варіативним. В даний час воно представлено двома основними принципами - черв'ячним і рейковим, які відрізняються способами перетворення моменту, що крутить.
Загальний пристрій кермового механізму черв'ячного типу включає:

1. пару деталей "черв'як-ролик";
2. картер зазначеної пари;
3. рульову сошку.

Підсилювач керма

Рульове управління сучасних автомобілівоснащується спеціальною додатковою опцією- Підсилювачем. Підсилювач кермового управління - це підсистема, що складається з механізму, що дозволяє значно знизити зусилля водія при повороті керма та керуванні автомобілем.


Основними видами підсилювачів керма є:

1. пневмопідсилювач (що використовує силу стисненого повітря);
2. гідропідсилювач (заснований на зміні тиску спеціальної рідини);
3. електропідсилювач (діючий на основі електричного двигуна);
4. електрогідропідсилювач (застосовує комбінований принцип дії);
5. механічний підсилювач (спеціальний механізм, що має збільшене передатне відношення).

Спочатку система посилення застосовувалася на великотоннажної та великогабаритної техніки. Тут м'язової сили водія було недостатньо для того, щоб здійснити задуманий маневр. У сучасних легкових автомобілях вона використовується як засіб забезпечення комфортності при рулюванні.

Основи експлуатації системи керування

У процесі експлуатації автомобіля окремі вузли та агрегати, що входять до системи кермового управління, поступово стають непридатними. Особливо це посилюється в умовах руху по неякісних дорогах. Свою лепту у знос системи вносить і недостатня увага водія, що приділяється профілактиці несправностей, а також низька якістьзапасних частин та комплектуючих. Далеко не останню роль відіграє низька кваліфікація сервісменів, яким водій довіряє обслуговування свого автомобіля.

Важливість системи керування автомобілем обумовлена ​​вимогами загальної безпеки дорожнього руху. Так, норми «Основних положень щодо допуску ТЗ до експлуатації…» та пункту 2.3.1 ПДР категорично забороняють рух (навіть до автосервісу чи місця паркування) на транспортному засобі за наявності несправностей у системі кермового управління. До таких несправностей належать:

• перевищення допустимого вільного ходу(люфта) керма (10 градусів для легкових машин, 25 – для вантажних, 20 – для автобусів);
• переміщення деталей та вузлів системи управління, не передбачених заводом-виробником;
• наявність незафіксованості у різьбових з'єднаннях;
• неадекватне функціонування підсилювача кермового управління.

Однак цей перелік несправностей не є вичерпним. Крім них, є й інші «популярні» вади системи:

1. туге обертання чи заїдання керма;
2. стукіт або биття, що віддають у кермо;
3. негерметичність системи та ін.

Подібні несправності вважаються допустимими під час експлуатації автомобіля, якщо не обумовлюють зазначені раніше недоліки системи.

Підведемо підсумок. Кермо управління є однією з найважливіших складових частин конструкції сучасного транспортного засобу. Воно вимагає постійного контролю за своїм станом та здійснення своєчасного та якісного сервісного та технічного обслуговування.

Лекція 14. Рульове керування.

Призначення кермового управління.

Рульове керування забезпечує необхідний напрямок руху автомобіля. Рульове управління включає кермовий механізм, який здійснює передачу зусилля від водія до кермового приводу, і кермовий привід, який здійснює передачу зусилля від кермового механізму до керованих колес. Кожне кероване колесо встановлено на поворотній цапфі ( поворотному кулаку) 13 (рис. 1), з'єднаної з балкою 11 мосту шворнем 8 . Шкворень нерухомо закріплений у балці, та її верхній і нижній кінці входять у вуха поворотної цапфи. При повороті цапфи за важіль 7 вона разом із встановленим на ній керованим колесом повертається навколо шворня. Поворотні цапфи з'єднані між собою важелями 9 і 12 та поперечною тягою 10 . Тому керовані колеса повертаються одночасно.

Рис. 1. Схема кермового керування

Поворот керованих коліс здійснюється при обертанні водієм рульового колеса 1 . Від нього обертання передається через вал. 2 на черв'як 3 , що знаходиться в зачепленні з сектором 4 . На валу сектора закріплена сошка 5 , що повертає через подовжню тягу 6 та важіль 7 поворотні цапфи 13 з керованими колесами.

Рульове колесо 1 , вал 2 , черв'як 3 та сектор 4 утворюють кермовий механізм, що збільшує момент, що прикладається водієм до рульового колеса для повороту керованих коліс. Сошка 5 , поздовжня тяга 6 , важелі 7 , 9 і 12 поворотних цапф та поперечна тяга 10 складають кермовий привід, що передає зусилля від сошки до поворотних цапф обох керованих коліс. Поперечна тяга 10 , важелі 9 і 12 , балка 11утворюють рульову трапецію, що забезпечує необхідне співвідношення між кутами повороту керованих коліс.

Керовані колеса повертаються на обмежений кут, що дорівнює, як правило, 28 - 35º. Це зроблено для того, щоб колеса при повороті не торкалися рами, крил та інших деталей автомобіля.

На деяких автомобілях у рульовому управлінні використовують підсилювач, який полегшує поворот керованих коліс.

Стабілізація керованих коліс.

Сили, що діють на автомобіль, прагнуть відхилити керовані колеса від положення, що відповідає прямолінійному руху. Щоб перешкоджати повороту коліс під дією випадкових сил (поштовхів від наїзду на нерівності дороги, поривів вітру тощо), керовані колеса повинні зберігати положення, що відповідає прямолінійному руху, і повертатися в нього з іншого положення. Ця здатність називається стабілізацією керованих коліс. Стабілізація коліс забезпечується нахилами шворня у поперечній та поздовжній площинах.

та пружними властивостями пневматичної шини.

Конструкція кермових механізмів.

Черв'ячно-роликовий кермовий механізм, показаний на мал. 2, виконаний у вигляді глобоїдного черв'яка 5 і що знаходиться з ним у зачепленні тригребневого ролика 8 . Черв'як встановлений у чавунному картері 4 на двох конічних роликових підшипниках 6 . Бігові доріжки для роликів обох підшипників виготовлені безпосередньо на черв'яку. Зовнішнє кільце верхнього підшипника запресоване у гніздо картера. Зовнішнє кільце нижнього підшипника, встановленого в гнізді картера зі ковзною посадкою, спирається на кришку 2 , пригорнутий до картера болтами. Під фланцями кришки поставлені прокладки 3 різної товщини регулювання попереднього натягу підшипників.

Черв'як має шліци, якими він напресований на вал. У місці виходу валу з картера встановлено сальник. Верхня частина валу, що має лиску, входить в отвір фланця вилки карданного шарніра 7 де закріплюється клином. Через карданний шарніррульова пара пов'язана з кермовим колесом.

Вал 9 сошки встановлений у картер через вікно у бічній стінці та закритий кришкою 14 . Опорою валу є дві втулки, запресовані в картер і кришку. Тригребневий ролик 8 розміщений в пазу головки вала сошки на осі за допомогою двох роликових підшипників. З обох боків ролика на його вісь поставлені сталеві поліровані шайби. При переміщенні вала сошки змінюється відстань між осями ролика та черв'яка, що забезпечує можливість регулювання зазору в зачепленні.

Рис. 2. Рульовий механізм автомобіля КАЗ-608 «Колхіда»

На кінці валу 9 нарізані конічні шліци, на яких гайкою закріплена рульова сошка. 1 . Вихід валу з картера ущільнений сальником. На іншому кінці валу рульової сошки є кільцевий паз, в який щільно входить упорна шайба. 12 . Між шайбою та торцем кришки 14 знаходяться прокладки 13 , що використовуються для регулювання зачеплення ролика з хробаком. Упорну шайбу з комплектом регулювальних прокладок закріплюють на кришці картера гайкою 11 . Положення гайки фіксують стопором 10 , привернути до кришки болтами.

Зазор у зачепленні кермової передачі змінний: мінімальний при знаходженні ролика в середній частині черв'яка і збільшується в міру повороту кермового колеса в той чи інший бік.

Такий характер зміни зазору в новій рульовій передачі забезпечує можливість неодноразового відновлення необхідного зазору в середній, найбільш схильній до зношування зоні черв'яка без небезпеки заїдання на краях черв'яка. Подібні кермові механізми використовуються на автомобілях ГАЗ, ВАЗ із різницею в механізмі регулювання зачеплення черв'яка. 5 з роликом 8 .

Рейковий кермовий механізм(Рис. 3, а). При повороті кермового колеса 1 шестерня 2 переміщує рейку 3 , від якої зусилля передається на кермові тяги 5 . Рульові тяги за поворотні важелі 4 повертають керовані колеса. Рейковий кермовий механізм складається з косозубої шестерні 2 , нарізаною на валу 8 (Рис. 3, б) та косозубої рейки 3 . Вал обертається в картері 6 на упорних підшипниках 10 і 14 , натяг яких здійснюється кільцем 9 і верхньою кришкою 7 . Упор 13 , притиснутий пружиною 12 до рейки, приймає радіальні зусилля, що діють на рейку, і передає їх на бічну кришку 11 чим досягається точність зачеплення пари.

Рис. 3. Рульове управління з рейковим механізмом:

а- Схема рульового управління; б– рейковий кермовий механізм

Вінторієчний кермовий механізм(рис. 4) має дві робочі пари: гвинт 1 з гайкою 2 на циркулюючих кульках 4 та поршень-рейку 11 , що входить у зачеплення із зубчастим сектором 10 валу сошки. Передатне відношення кермового механізму 20:1. Гвинт 1 кермового механізму має шліфовану з великою точністю гвинтову канавку «аркового» профілю. Така ж канавка виконана у гайці 2 . Гвинтовий канал, утворений гвинтом та гайкою, заповнений кульками. Гайка жорстко закріплена усередині поршня-рейки стопором.

Рис. 4. Рульовий механізм із вбудованим гідропідсилювачем:

а- пристрій; б- схема роботи; 1 - Гвинт; 2 - Гайка; 3 - Жолоб; 4 – кулька; 5 - кермовий вал;

6 - Корпус клапана управління; 7 - Золотник; 8 - Сошка; 9 - Вал сошки; 10 - Зубчастий сектор; 11 - поршень-рейка; 12 - Картер-циліндр; 13 - Картер; Аі Б- Порожнини циліндра;

Ві Г– шланги входу та виходу олії; Ді Е– канали.

При обертанні гвинта 1 від рульового колеса, кульки виходять з одного боку гайки в жолоб 3 і повертаються ним у канавки гвинта з іншого боку гайки.

Зубчата рейкаі зубчастий сектор мають змінні за товщиною зубці, що дозволяє регулювати зазор у зачепленні рейка-сектор регулювальним гвинтом, вкрученим у бічну кришку картера рульового механізму. На поршні-рейці встановлені пружні розрізні чавунні кільця, що забезпечують його щільну посадку в картері-циліндрі 12 . Обертання рульового валу перетворюється на поступальний рух поршня-рейки завдяки переміщенню гайки гвинтом. Зуби поршня-рейки в результаті повертають сектор, а разом із ним і вал. 9 із сошкою 8 . Перед картером кермового механізму у корпусі 6 встановлено клапан управління із золотником 7 . З клапаном керування шлангами Ві Гз'єднаний насос гідропідсилювача.

Під час руху автомобіля по прямому золотнику знаходиться в середньому положенні (як показано на рис. 4), і масло з насоса по шлангу Гчерез клапан управління перекачується назад у бачок по шлангу В. При повороті кермового колеса вліво золотник 7 переміщається вперед (на малюнку вліво) і відкриває доступ олії в порожнину Аканалом Д, а з порожнини Б олія йдеу порожнину Вта в насос. Внаслідок чого полегшується поворот колеса вліво. Якщо водій призупинить обертання рульового колеса, то золотник клапана керування займе середнє положення, і кут, на який повернуті напрямні колеса, залишиться незмінним.

При повороті рульового колеса вправо гвинт із золотником 7 переміщається назад (на малюнку вправо) внаслідок взаємодії зубів поршня-рейки та сектора. Переміщаючись назад, золотник відкриває доступ олії в порожнину Бчерез канал Е. Внаслідок тиску олії на поршень-рейку зменшується зусилля, яке витрачається на поворот рульового колеса. У цьому рульова сошка повертається проти ходу годинникової стрілки.

Кермовий привід.

Рульова трапеція(Рис. 5). Залежно від компоновочних можливостей рульову трапецію розташовують перед передньою віссю (передня рульова трапеція) або за нею (задня рульова трапеція). При залежній підвісці коліс застосовують трапеції із цільною поперечною тягою; при незалежній підвісці – лише трапеції з розчленованою поперечною тягою, що необхідно для запобігання мимовільному повороту керованих коліс при коливаннях автомобіля на підвісці. З цією метою шарніри розрізної поперечної тяги повинні розташовуватися так, щоб коливання автомобіля не викликали їхнього повороту щодо шворнів. Схеми різних кермових трапецій показано на рис. 9.

Рис. 5. Схеми кермових трапецій

При залежній та незалежній підвісках можуть застосовуватися як задня (рис. 9, а), так і передня (рис. 9, б) трапеції.

На рис. 9, в – енаведено задні трапеції незалежних підвісок з різним числом шарнірів.

Конструкція рульових приводів залежної підвіски.При повороті коліс деталі рульового приводу переміщуються одна щодо іншої. Таке переміщення відбувається при наїзді колеса на нерівності дороги і при коливаннях кузова щодо коліс. Для створення можливості відносного переміщення деталей приводу у горизонтальній та вертикальній площинах за одночасної надійної передачізусиль з'єднання здійснюють у більшості випадків кульовими шарнірами.

Поздовжню тягу 1 (Рис. 6, а) кермового приводу роблять трубчастою з потовщеннями по краях для монтажу деталей двох шарнірів. Кожен шарнір складається із пальця 3 , сухарів 4 і 7 , що охоплюють сферичними поверхнями кульову головку пальця, пружини 8 та обмежувача 9 . При затягуванні пробки 5 головка пальця затискається сухарями, а пружина 8 стискається. Пружина шарніра не допускає утворення зазорів в результаті зношування і пом'якшує поштовхи, що передаються від коліс на кермовий механізм. Обмежувач запобігає надмірному стиску пружини, а при її поломках не дозволяє пальцю вийти зі з'єднання з тягою. Пружини розташовують у тязі щодо пальців 2 і 3 так, щоб через пружини передавалися зусилля, що діють на тягу як від сошки 6 , і від поворотного важеля.

Рис. 6. Рульові тяги автомобіля ГАЗ:

а- Поздовжня; б- Поперечна

У поперечній поздовжній тязі шарніри розміщують у наконечниках, нагвинчених на кінці тяги. Різьблення на кінцях тяги зазвичай має різьблений напрямок. Тому обертанням тяги 10 (Рис. 6, б) при нерухомих наконечниках 11 можна змінювати її довжину при регулюванні сходження коліс. Пальці 15 жорстко закріплюють у важелях поворотних цапф. Кульовою поверхнею палець притискається попередньо стиснутою пружиною 12 через п'яту 13 до сухаря 14 , встановлений усередині наконечника тяги. Такий пристрій шарніра дозволяє безпосередньо передавати зусилля від пальця на тягу та в зворотному напрямку. Пружина 12 забезпечує усунення шарнірі зазору, обумовленого зносом. Таким чином, основна відмінність шарнірів поперечної тяги від шарнірів поздовжньої тяги полягає в тому, що в перших немає пружин, через які безпосередньо передаються зусилля в рульовому приводі.

Шарніри рульової тяги змащують через маслянки. На деяких автомобілях у шарніри мастильний матеріалзакладають під час збирання, і поповнювати її в процесі експлуатації не потрібно.

Особливості рульових приводів при незалежній підвісці керованих коліс (Рис. 7 ) . Рульовий привід за незалежної підвіски повинен виключати довільний поворот кожного колеса окремо при його коливанні на підвісці. Для цього необхідно можливий збіг осей гойдання колеса і тяги приводу, що досягається застосуванням розрізної поперечної тяги. Така тяга складається із шарнірно з'єднаних частин, які переміщуються з колесами незалежно одна від одної.

Рис. 7. Схема кермового приводу при незалежній підвісці:

1 - Стійка; 2 - Поворотні цапфи; 3 - важіль поворотної цапфи; 4 і 9 – бічні тяги;

5 - Маятниковий важіль; 6 - Сошка; 7 - рульовий механізм; 8 - Середня тяга.

Подібна інформація.