Механизмы управления автомобиля

Рулевое управление автомобиля

Механизмы управления автомобилем

Механизмы управления автомобиля — это механизмы, которые предназначены обеспечивать движение автомобиля в нужном направлении, и его замедление или остановку в случае необходимости. К механизмам управления относятся рулевое управление и тормозная система автомобиля.

Р улевое управление автомобиля — это совокупность механизмов, служащих, для поворота управляемых колес, обеспечивает движение автомобиля в заданном направлении. Передачу усилия поворота рулевого колеса к управляемым колесам обеспечивает рулевой привод. Для облегчения управления автомобилем применяют усилители руля, которые делают поворот руля легким и комфортным.

Устройство рулевого управления:

1 — поперечная тяга; 2 — нижний рычаг; 3 — поворотная цапфа; 4 — верхний рычаг; 5 — продольная тяга; 6 — сошка рулевого привода; 7 — рулевая передача; 8 — рулевой вал; 9 — рулевое колесо.

Принцип работы рулевого управления

Каждое управляемое колесо установлено на поворотном кулаке, соединенном с передней осью посредством шкворня, который неподвижно крепится в передней оси. При вращении водителем рулевого колеса усилие передается посредством тяг и рычагов на поворотные кулаки, которые поворачиваются на определенный угол (задает водитель), изменяя направление движения автомобиля.

Механизмы управления, устройство

Рулевое управление состоит из следующих механизмов :

1. Рулевой механизм — замедляющая передача, преобразовывающая вращение вала рулевого колеса во вращение вала сошки. Этот механизм увеличивает прикладываемое к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу.
2. Рулевой привод — система тяг и рычагов, осуществляющая в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля.
3. Усилитель рулевого привода (не на всех автомобилях) — применяется для уменьшения усилий, необходимых для поворота рулевого колеса.

Устройство рулевого управления

1 – Рулевое колесо; 2 – корпус подшипников вала; 3 — подшипник; 4 – вал колеса рулевого управления; 5 – карданный вал рулевого управления; 6 – тяга рулевой трапеции; 7 — наконечник; 8 — шайба; 9 – палец шарнирный; 10 – крестовина карданного вала; 11 – вилка скользящая; 12 – наконечник цилиндра; 13 – кольцо уплотнительное; 14 – гайка наконечника; 15 — цилиндр; 16 –поршень со штоком; 17 – кольцо уплотнительное; 18 – кольцо опорное; 19 — манжета; 20 – кольцо нажимное; 21 — гайка; 22 – муфта защитная; 23 – тяга рулевой трапеции; 24 — масленка; 25 – наконечник штока; 26 – кольцо стопорное; 27 — заглушка; 28 – пружина; 29 – обойма пружины; 30 – кольцо уплотнительное; 31 – вкладыш верхний; 32 – палец шаровый; 33 – вкладыш нижний; 34 — накладка; 35 – муфта защитная; 36 – рычаг поворотного кулака; 37 – корпус поворотного кулака.

Устройство рулевого привода:

1 – корпус золотника; 2 – кольцо уплотнительное; 3 – кольцо плунжеров подвижное; 4 — манжета; 5 – картер рулевого механизма; 6 — сектор; 7 – пробка заливного отверстия; 8 — червяк; 9 – боковая крышка картера; 10 — крышка; 11 – пробка сливного отверстия; 12 – втулка распорная; 13 – игольчатый подшипник; 14 – сошка рулевого управления; 15 – тяга сошки рулевого управления; 16 – вал рулевого механизма; 17 — золотник; 18 — пружина; 19 — плунжер; 20 – крышка корпуса золотника.

Бак масляный. 1 – Корпус бачка; 2 — фильтр; 3 – корпус фильтра; 4 – клапан перепускной; 5 — крышка; 6 — сапун; 7 – пробка заливной горловины; 8 — кольцо; 9 – шланг всасывающий.

Насос усилительного механизма. 1 – крышка насоса; 2 — статор; 3 — ротор; 4 — корпус; 5 – игольчатый подшипник; 6 — проставка; 7 — шкив; 8 — валик; 9 — коллектор; 10 – диск распределительный.

Принципиальная схема. 1 – трубопроводы високого давления; 2 – механизм рулевой; 3 – насос усилительного механизма; 4 – шланг сливной; 5 – бак масляный; 6 – шланг всасывающий; 7 – шланг нагнетательный; 8 – механизм усилительный; 9 – шланги.

Рулевое управление автомобиля КамАЗ

1 — корпус клапана управления гидроусилителем; 2 — радиатор; 3 — карданный вал; 4 — рулевая колонка; 5 — трубопровод низкого давления; 6 — трубопровод высокого давления; 7— бачок гидросистемы; 8— насос гидроусилителя; 9 — сошка; 10 — продольная тяга; 11 — рулевой механизм с гидроусилителем; 12 — корпус углового редуктора.

Механизм рулевого управления автомобиля КамАЗ :

1 — реактивный плунжер; 2— корпус клапана управления; 3 — ведущее зубчатое колесо; 4 — ведомое зубчатое колесо; 5, 22 и 29— стопорные кольца; 6 — втулка; 7 и 31 — упорные колы к», 8 — уплотнительное кольцо; 9 и 15 — бинты; 10 — перепускной клапан; 11 и 28 — крышки; 12 — картер; 13 — поршень-рейка; 14 — пробка; 16 и 20— гайки; 17 — желоб; 18 — шарик; 19 — сектор; 21 — стопорная шайба; 23 — корпус; 24 — упорный подшипник; 25 — плунжер; 26 — золотник; 27— регулировочный винт; 30— регулировочная шайба; 32— зубчатый сектор вала сошки.

Рулевое управление автомобиля ЗИЛ;

1 — насос гидроусилителя; 2 — бачок насоса; 3 — шланг низкого давления; 4 — шланг высокого давления; 5 колонка; 6 — контактное устройство сигнала; 7 — переключатель указателей поворота; 8 карданный шарнир; 9 — карданный вал; 10 — рулевой механизм; 11 — сошка.

Рулевое управление автомобиля МАЗ-5335:

1 — продольная рулевая тяга; 2— гидроусилитель рулевого привода; 3 — сошка; 4 — рулевой механизм; 5— карданный шарнир привода рулевого управления; 6 — рулевой вал; 7— рулевое колесо; 8 — поперечная рулевая тяга; 9— левый рычаг поперечной рулевой тяги; 10 — поворотный рычаг.

Понятие о повороте автомобиля и принцип действия рулевого управления

Рулевое управление обеспечивает движение автомобиля по за­данному направлению. Изменение направления движения автомо­биля осуществляется поворотом его передних управляемых колес.

Движение автомобиля при повороте происходит вокруг центра О (рис. 16.1, я), при этом колеса автомобиля во избежание боко­вого скольжения должны описывать дуги концентрических ок­ружностей. Центр поворота находится в точке пересечения про­должения оси вращения задних колес и осей вращения обоих уп­равляемых колес. Поэтому управляемые колеса 2 при повороте автомобиля должны быть повернуты на разные углы. При этом угол поворота внутреннего колеса по отношению к центру пово­рота должен быть больше угла поворота внешнего колеса. Такая схема поворота конструктивно обеспечивается рулевой трапецией, сторонами которой являются балка / управляемого моста, попе­речная рулевая тяга 3 и рычаги поворотных кулаков. Рулевая тра­пеция вместе с механизмами и устройствами, обеспечивающими поворот автомобиля, составляет рулевое управление.

Простейшая схема рулевого управления показана на рис. 16.1, б. При вращении рулевого колеса 4 поворачивается рулевой вал б, расположенный внутри рулевой колонки 5. На нижнем конце вала закреплен червячный механизм 7, сообщающий угловые переме­щения сошке 8: С помощью продольной тяги 9и рычага //сошка поворачивает левый поворотный кулак с расположенным на его цапфе колесом. Одновременно левый кулак посредством рычага 10 и поперечной тяги 3 поворачивает через рычаг 13 правый пово­ротный кулак /2, а вместе с ним и колесо, установленное на его цапфе.

Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Для облегчения управления автомобилем в рулевой при­вод может входить усилитель. Однако легкость управления авто­мобилем зависит прежде всего от общего передаточного числа рулевого управления, которое определяется отношением угла по­ворота рулевого колеса к углу поворота управляемых колес авто­мобиля. Общее передаточное число рулевого управления равно произведению передаточных чисел рулевого механизма и рулево­го привода.

а — схема поворота управляемых колес; б — схема действия рулевого управле­ния; / — балка управляемого моста; 2 — управляемые колеса; 3 — поперечная рулевая тяга; 4— рулевое колесо; 5— рулевая колонка; б— рулевой вал; 7 — червячный механизм; 8— сошка; 9— продольная тяга; /0, II— рычаги левого поворотного кулака; 12— правый поворотный кулак; 13— рычаг правого по­воротного кулака

Рулевые механизмы

Рис. 16.1. Схема рулевого управлення и движения автомобиля при пово­роте:

Угол поворота поворота внешнего колеса

Рулевой механизм служит для передачи усилия от рулевого колеса на рулевой привод и уменьшения усилия, необходимого для поворота автомобиля. Передаточное число рулевых механиз­мов находится в пределах 15. 30, вследствие чего усилие, переда­ваемое сошкой, значительно больше усилия, приложенного к рулевому колесу. Применяются также рулевые механизмы с непо­
стоянным передаточным числом, которое увеличивается по мере перемещения их рабочей пары к среднему положению. Это спо­собствует уменьшению обратных ударов в рулевое колесо при на­саде управляемых колес на неровности дороги. С этой же целью в приводе рулевого управления уменьшают плечо А поворота коле­са (см. рис. 15.3, а).

В зависимости от нагрузки на управляемый мост автомобиля предусмотрено несколько типов рулевых механизмов. Наиболее распространенными из них являются червячно-роликовые (чер­вяк—ролик, червяк—сектор) и винтореечные (винт—шарико­вая гайка—сектор). Червячно-роликовый рулевой механизм в виде червячной передачи с червяком глобоидной формы и двух-, трехфебневым роликом (червяк—ролик) применяется на боль­шинстве легковых и многих грузовых автомобилях. Рулевой меха­низм такого типа показан на рис. 16.2. В картере / на двух коничес­ких роликоподшипниках вращается глобоидный червяк 5, уста­новленный на валу 6 рулевого колеса. В зацепление с червяком входит трсхгрсбневый ролик 3_% вращающийся на цилиндричес­ком роликоподшипнике, установленном на оси 7, запрессован­ной в фасонную головку вала 2 рулевой сошки.

Опорами вала сошки служит с одной стороны роликоподшип­ник

Рис. 16.2. Рулевой механизм типа червяк—трсхгрсбневый ролик: / — картер; 2— головка рулевой сошки; 3— трехгребневый раї и к; 4— регули­ровочные прокладки; 5— червяк; 6 — вал; 7 — ось; 8 — роликоподшипник; 0— стопорная шайба; 10 —кол пачковая гайка; II— регулировочный винт; 12—вал сошки; 13— сальник; 14 —сошка; 15— гайка крепления сошки; 16— бронзовая втулка; Н — регулируемая глубина зацепления ролика с червяком

вала 12 сошки (в пределах величины Л) с помощью регулировоч­ного винта //, установленного в крышке картера. Винт закрыт колпачковой гайкой 10 и фиксируется стопорной шайбой 9 со штифтом.

Рабочая пара типа червяк—ролик имеет зацепление с пере­менным зазором. В средней части, соответствующей положению колес для движения автомобиля по прямой, зазор имеет мини­мальную величину (0,03 мм); при повороте рулевого колеса он увеличивается, так как уменьшается высота зубьев сектора от се­редины к крайним точкам. При этом по мере поворота автомоби­ля в ту или иную сторону свободный ход рулевого колеса также возрастает, достигая в крайних положениях 25. 30*. Наличие пе­ременного зазора в соединении червяк — ролик повышает чув­ствительность рулевого управления при среднем положении ко­лес и облегчает вывод рулевого колеса из крайних положений. Рулевой механизм данного типа имеет малые потери на трение, так как при работе ролик не скользит, а катится по червяку, вслед­ствие чего снижается изнашивание деталей и затрачивается мень­ше усилий на управление автомобилем.

На переднеприводных легковых автомобилях семейств ВАЗ, «Москвич», ЗАЗ применяются реечные рулевые механизмы типа шестерня—рейка с прямозубым (на автомобиле ВАЗ-2109) или косозубым зацеплением (на остальных автомобилях), которые кон­структивно хорошо сочетаются с переднеприводной компонов­кой автомобиля при поперечном или продольном расположении двигателя.

Указанный рулевой механизм (рис. 16.3, а) состоит из картера 8₉ внутри которого установлен вал 10, изготовленный как одно це­лое с косозубой шестерней 7, находящейся в зацеплении с зубча­той рейкой 3. Вал 10 вращается в двух шариковых подшипниках 2, натяг которых производится через распорную втулку I и регули­ровочные прокладки под крышкой 9 (автомобили семейства ЗАЗ).

Надежное беззазорное зубчатое соединение приводной шес­терни 7 с рейкой по всей величине ее хода обеспечивает металло- керамический упор б за счет пружины 5. Радиальные усилия, дей­ствующие на рейку, воспринимаются упором и через пружину 5 передаются на крышку 4. В сборе с тягами 15 рулевой механизм крепится двумя скобами 16 на панели передка кузова. В верхней части вала на шлицах крепится рулевое колесо /7, которое по­средством установленного на нем демпфирующего устройства по­вышает активную безопасность рулевого управления.

На автомобилях большой полной массы для облегчения управ­ления ими рулевые механизмы имеют большие передаточные числа. При этом не допускается значительного повышения удельной нагрузки на поверхности рабочей пары рулевого механизма. В ру­левых управлениях таких автомобилей применяют механизм чер-

Рис. 16.3. Рулевое управление переднеприводных легковых автомобилей: а — рулевой механизм типа шестерня—рейка; б — рулевой привод и общая компоновка рулевого управления; / — распорная втулка; 2 — шарикоподшип­ники; 3 — зубчатая рейка; 4 — крышка упора; 5 — пружина; б — упор; 7 —: шестерня; 8 — картер; 9 — крышка картера; 10 — вал-шестерня; // — шаровой палец; 12 — уплотнитель; 13 — вкладыши; /4 — пружина шарнира; /5 — гори­зонтальные тяги; 16 — скобы крепления рулевого механизма; 17— рулевое коле­со; 18— поворотные рычаги; 19— регулировочные втулки; 20— резинометаллк» ческие шарниры; 21 — крепежная пластина

вяк—сектор с большой поверхностью зацепления или механизм с двумя рабочими парами: винт с гайкой на циркулирующих ша­риках и зубчатую рейку с сектором. Последнее нашло широкое распространение на автомобилях КамАЗ, ЗИЛ и др.

В качестве примера рассмотрим устройство винтореечного ру­левого механизма типа винт—шариковая гайка—сектор автомо­биля ЗИЛ-431410 и его модификаций. Картер / (рис. 16.4) рулево­го механизма установлен с левой стороны автомобиля на лонже­роне рамы и вынесен вперед за пределы балки передней оси. Ко­лонка б вала рулевого колеса закреплена на кронштейнах внутри кабины. Вал рулевого механизма соединен с валом рулевого коле­са при помощи карданного вала 7, имеющего два карданных шар­нира 8. Последнее вызвано трудностью размещения сплошного вала рулевого механизма из-за установки на автомобиле У-образ- ного двигателя и максимально приближенной к нему кабины.

Рулевой механизм объединен в одном агрегате с гидроусили­телем, насос 2 которого совместно с масляным бачком 3 крепит­ся к двигателю. Насос и рулевой механизм соединены между со­бой гибкими шлангами; подводящим масло шлангом 5 высокого давления и отводящим масло шлангом 4 низкого давления. Через сошку 13 усилие от рулевого механизма передается к приводу управ­ляемых колес.

Рис. 16.4. Схема рулевого управления автомобиля ЗИЛ-431410:

/ — картер: 2— иасос гидроусилителя; 3 — масляный бачок; 4— шланг низкого давления; 5 — шланг высокого давления; 6 — колонка вала рулевого колеса; 7 — карданный вал; £ — шарниры; 9 — поперечная рулевая тяга; /0. // — рычаги правого поворотного кулака; 12 — продольная рулевая тяга; 13 — сошка рулевого

Рулевой механизм (рис. 16.5) состоит из силового цилиндра 2, винта 4, гайки 5 с шариками 7, поршня-рейки 3, зубчатого секто­ра 16с валом 17. Картер рулевого механизма является одновремен­но корпусом цилиндра 2, закрытого в нижней части крышкой /. Передаточное число рулевого механизма равно 20.

Между промежуточной 8 и верхней 12 крышками цилиндра установлен корпус 10 клапана управления гидроусилителем, внутри которого размешены плунжеры 14 и пружины 13, взаимодейству-

Рис. 16.5. Рулевой механизм типа винт—шариковая гайка—сектор:

/ — крышка цилиндра; 2— силовой цилиндр — картер; 3— поршень-рейка; 4— винт рулевого механизма; 5— шариковая гайка;6— желоб для перекатывания шариков; 7— шарики; промежуточная крышка; 9 — золотник; 10— корпус клапана управления; // — гайка крепления винта; 12— верхняя крышка; 13— пружина плунжера; 14— плунжер; 15 — стопорный винт, 16— зубчатый сектор; /7 — вал сектора; 18— сошка; 19— боковая крышка; 20— стопорное кольцо регулировочного винта; 21 —