Устройство рулевого механизма автомобиля. Рулевой механизм
Рулевой механизм
Рулевой механизм - это основа рулевого управления и выполняет следующие функции:
увеличение усилия, приложенного к рулевому колесу;передача усилия рулевому приводу;самостоятельный возврат рулевого колеса в нейтральное положение после снятии нагрузки.
По своему устройству рулевой механизм является механической передачей (редуктором), поэтому основным его параметром является передаточное число. В зависимости от вида механической передачи различают три типа рулевых механизмов: реечный, червячный, винтовой.
Реечный рулевой механизм
Реечный рулевой механизм - является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Основными элементами рулевого механизма являются шестерня и рулевая рейка. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.Схема реечного рулевого механизма 
1 – подшипник скольжения; 2 – манжеты высокого давления; 3 – корпус золотников; 4 – насос; 5 – компенсационный бачок; 6 – рулевая тяга; 7 – рулевой вал; 8 – рейка; 9 – компрессионный уплотнитель; 10 – защитный чехол.Работа реечного рулевого механизма происходит следующим образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается влево или вправо. Во время движения рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и совершают поворот управляемых колес.
Реечный рулевой механизм отличается простотой конструкции и как следствие, высоким КПД, а также имеет высокую жесткость. Но такой тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от неровностей дороги, склонен к вибрациям. По причине своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм применяется на переднеприводных автомобилях с независимой подвеской управляемых колес.
Червячный рулевой механизм
Конструкция червячного рулевого механизма состоит из глобоидного червяка (червяка с переменным диаметром), соединенного с рулевым валом, и ролика. На валу ролика на внешней части корпуса рулевого механизма установлен рычаг (сошка), соединенный с тягами рулевого привода.Схема червячного рулевого механизма 
1 – пластина регулировочного винта вала сошки; 2 – регулировочный винт вала сошки; 3 – гайка регулировочного винта; 4 – пробка маслозаливного отверстия; 5 – крышка картера рулевого механизма; 6 – червяк; 7 – картер рулевого механизма; 8 – сошка; 9 – гайка крепления сошки к валу; 10 – шайба пружинная; 11 – сальник вала сошки; 12 – втулка вала сошки; 13 – вал сошки; 14 – ролик вала сошки; 15 – вал червяка; 16 – верхний шарикоподшипник; 17 – нижний шарикоподшипник; 18 – регулировочные прокладки; 19 – нижняя крышка подшипника червяка; 20 – ось ролика; 21 – шариковый подшипник ролика; 22 – сальник вала червяка.
Вращение рулевого колеса обеспечивает обкатывание ролика по червяку, вызывая качание сошки и перемещение тяг рулевого привода, что приводит к повороту управляемых колес.
Червячный рулевой механизм имеет меньшую чувствительность к ударным нагрузкам, обеспечивает большие углы поворота управляемых колес и как следствие лучшую маневренность автомобиля. При этом червячный механизм сложен в изготовлении и имеет высокую стоимость изготовления. Рулевое управление с таким типом механизма имеет большое количество соединений, поэтому требует затратного ремонта.
Червячный рулевой механизм используется на легковых автомобилях повышенной проходимости с зависимой подвеской управляемых колес, грузовых автомобилях малой тоннажности и автобусах. Ранее такой тип рулевого механизма устанавливался на отечественных заднеприводных автомобилях.
Винтовой рулевой механизм
Винтовой рулевой механизм включает в себя следующие конструктивные элементы: винт на валу рулевого колеса; гайку, перемещаемую по винту; нарезанную на гайке зубчатую рейку; зубчатый сектор, соединенный с рейкой; рулевую сошку, расположенную на валу сектора.Схема винтового рулевого механизма 
1 – картер рулевого управления; 2 – вал-сектор; 3 – гайка-рейка; 4 – шарики; 5 – стопорное кольцо; 6,9 – защитные крышки; 7 – карданный шарнир; 8 – втулка; 10 – манжета; 11 – подшипники винта; 12 – регулировочные прокладки; 13 – винт; 14 – сошка; 15 – крышка нижняя картера; 16 – уплотнительное кольцо.Отличительной чертой устройства винтового рулевого механизма является соединение винта и гайки с помощью шариков, чем достигается меньшее трение и износ рабочей пары.
Принцип работы винтового рулевого механизма похож на работу червячного механизма. Поворот рулевого колеса приводит к вращению винта, который в свою очередь перемещает надетую на него гайку. При этом происходит вращение шариков. Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор, а вместе с ним и рулевую сошку.
Винтовой рулевой механизм по сравнению с червячным механизмом имеет более высокий КПД и реализует большие усилия. Такой тип рулевого механизма нашел применение на некоторых легковых автомобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.
autoevo.net
Механизм рулевой | Рулевое управление
Рулевой механизм состоит из червяка 4, к хвостовику которого приварен сплошной вал 76, и вала 40 сошки, размещенных в картере 39.
Установленный в пазу головки вала 40 сошки рулевого механизма ролик 11 вращается на двухрядном радиально-упорном шарикоподшипнике, который после установки в пазу вала сошки имеет предварительный натяг. Величина предварительного натяга определяется высотой внутренних колец подшипника и шириной паза вала сошки. Ролик 11 имеет две беговые дорожки для шариков и заменяет наружное кольцо подшипника. Концы оси 9, на которой установлен ролик, расклепаны с электронагревом.
В крышке 33 картера имеется третья опора вала сошки. В связи с этим на головке вала сошки выполнен дополнительный хвостовик, который вращается в бронзовой свертной тонкостенной втулке 34, запрессованной в алюминиевую крышку картера.
Хвостовик имеет Т-образный паз, в который входит головка регулировочного винта 30 и надетая на стержень винта стальная каленая шайба 31.
Под нижней втулкой в горловину картера запрессован резиновый самоподжимной сальник 8. Для предотвращения течи смазки при износе сальника последний имеет кольцевую пружину, прижимающую его рабочую кромку к валу сошки.
Червяк 4 установлен в картере на двух одинаковых конических подшипниках 3. Оба конца червяка имеют конические поверхности для роликов, поэтому подшипники выполняются без внутренних колец. Наружное кольцо нижнего подшипника входит в отверстие картера и поджимается торцом регулировочной гайки 2, ввернутой в картер. На регулировочную гайку навернута стопорная гайка 1.
Повышенный зазор между червяком и роликом, возникающий при износе, устраняют регулировкой бокового зазора в зацеплении. Для этого центр ролика 11 вала 40 сошки смещен вверх относительно плоскости, которая перпендикулярна оси вала сошки и в которой лежит продольная ось червяка. Если вал сошки вместе с роликом опускаются вниз, боковой зазор в зацеплении будет уменьшаться, а если вал сошки поднимается — зазор увеличивается.
Рис. Схема рулевого механизма:1 — стопорная гайка: 2 — регулировочная гайка; 3 — подшипник червяка; 4 — червяк; 5 — хомут: 6 — кронштейн; 7, 17, 27 и 69 — гайки; 8 — сальник;; 9 — ось ролика; 10 — внутренняя обойма ролика; 11 — ролик вала сошки; 12, 54, 62 и 82 — простые шайбы; 13 — большая распорная втулка; 14 — малая распорная втулка; 15, 35, 48 и 80 — болты; 16, 36, 42, 71 и 81 — пружинные шайбы; 18 — сошка рулевого управления: 19 — лонжерон; 20 — скоба; 21 — обойма сальника; 22 — войлочный сальник вала управления коробкой передач; 23 и 73 — пружины; 24 — войлочное уплотнительное кольцо; 25 — картонная накладна; 26 — резиновая манжета; 28 — стяжной хомут; 29 — шплинт стяжного хомута; 30 — регулировочный винт; 31 — каленая шайба; 32 — пробка маслоналивного отверстия; 33 — Крышка картера руля; 34 — бронзовая свертная втулка; 37 — картонная прокладка; 38 — бронзовая свертная втулка; 39 — картер рулевого управления; 40 — вал сошки; 41 — стопорная шайба; 43 — гайка вала сошки; 44 — поперечина передка; 45 — опора крепления рулевой колонки; 46 — держатель; 47 — Подвижная планка; 49 — кронштейн крепления рулевой колонки; 50 — резиновая прокладка; 51 — вал управления коробкой передач; 52 — рычаг управления коробкой передач; 53 — переключатель указателей поворота; 55, 63 в 70 — винты; 56 — кольцо контактных пружин; 57 — заклепка; 58 — колесо рулевого управления; 59 — включатель сигнала; 60 — пружина крышки включателя сигнала; 61 — крышка включателя сигнала; 64 — орнамент крышки включателя сигнала; 65 — винт с конической головкой; 66 — основание включателя сигнала; 67 — сухарь контактных пружин; 68 — штифт переключатели указателей поворота; 72 — втулка; 74 — контактная пружина включателя сигнала; 75 — токонесущее кольцо включателя сигнала; 76 — вал рулевого управления; 77 — пластмассовая втулка; 78 — корпус верхнего подшипника вала руля; 79 — рукоятка переключателя указателей поворота; 83 — шплинтовая проволока; 84 — волнистая шайба; 85 — плоская шайба; 86 — труба колонки рулевого управления; 87 — шпонка; 88 — головка вала управления коробкой передач; 89 — плоская шайба с усом; 90 — декоративный кожух; 91 — пучок проводов
Вал сошки перемещается регулировочным винтом 30.
Толщина шайбы 31, высота головки регулировочного винта 30 и ширина паза хвостовика вала сошки подобраны так, чтобы в соединении был минимальный осевой зазор. Регулировочный винт стопорится гайкой 27. Для вращения регулировочного винта при регулировке и для удержания его от проворачивания при затягивании контргайки на конце его предусмотрена прорезь под отвертку.
Крышка крепится к картеру рулевого механизма тремя болтами 35 с пружинными шайбами 36. Между крышкой и картером установлена уплотнительная картонная прокладка 37. Маслоналивное отверстие в крышке закрывается пробкой 32.
В правильно отрегулированном рулевом механизме в среднем положении, соответствующем движению автомобиля по прямой, в пределах поворота рулевого колеса на угол около 45° в каждую сторону от этого положения зазора не должно быть. При повороте же рулевого колеса на угол, больший 45°, зазор в зацеплении увеличивается, достигая наибольшей величины в крайних положениях.
Нарезка червяка выполнена эксцентрично относительно конических поверхностей, поэтому в пределах первых 180° поворота зазор быстро возрастает, при повороте же на следующие 180° уменьшается, но не должен доходить до нуля. Затем зазор вновь увеличивается и т. д. Вследствие этого регулировать боковой зазор в зацеплении червяка и ролика нужно только при положении рулевого механизма, соответствующем движению автомобиля по прямой.
На горловину картера рулевого механизма надета труба 86 рулевой колонки, которая крепится к картеру с помощью кронштейна 6 и хомута 5, стягиваемых двумя шпильками, на которые навертываются гайки 7. Для обеспечения надежной затяжки на нижнем конце трубы имеется прорезь.
В верхний конец трубы колонки вставлен подшипник вала рулевого механизма, состоящий из корпуса 78 и пластмассовой втулки 77.
Верхний подшипник вала руля крепится к рулевой колонке тремя болтами 80. В связи с тем, что верхний конец трубы колонки, так же как и нижний, имеет прорезь, два отверстия для болтов выполнены овальными. Под болты подложены простые 82 и пружинные 81 шайбы. Для предотвращения самоотвертывания в головках болтов просверлены отверстия, через которые пропущена шплинтовая проволока 83.
Внутри рулевой колонки пропущен трубчатый вал 51 управления коробкой перемены передач, нижний конец которого входит в отверстие горловины картера рулевого механизма, а верхний конец — в отверстие верхнего подшипника вала руля. Внутри вала управления коробкой перемены передач проходит вал 76 рулевого механизма. Чтобы грязь не попадала в картер рулевого механизма, около верхнего подшипника червяка установлен второй самоподжимной резиновый сальник 8, насаженный на выступ хвостовика червяка. Для исключения попадания грязи через зазор между валом управления и стенкой отверстия картера на горловине картера установлен дополнительный войлочный сальник 22, расположенный в обойме 21, поджимаемой к картеру пружиной 23.
В верхней части рулевой колонки помещена головка 88 вала управления коробкой перемены передач, соединенная с валом управления двумя шпонками 87.
Между трубой и головкой имеется зазор, допускающий угловое перемещение головки относительно трубы. Головка вала управления коробкой фиксируется в осевом направлении шайбами 89 с усом, регулировочными волнистыми 84 и плоскими 85 шайбами. К головке 88 вала управления привернут двумя винтами с пружинными шайбами декоративный пластмассовый кожух 90. К приливам корпуса верхнего подшипника вала рулевого механизма с помощью трех винтов 55 с шайбами 54 привернут переключатель 53 указателей поворота, в корпусе которого смонтировано контактное токонесущее кольцо 75 звукового сигнала, изолированное от «массы» фибровой прокладкой. Контактное кольцо крепится к пружинным шайбам тремя винтами. От контактного кольца звукового сигнала и контактов переключателя указателей поворота через трубу рулевой колонки пропущен пучок 91 из четырех проводов. Для входа и выхода пучка в трубке колонки.рулевого управления предусмотрены два отверстия.
Для крепления рулевого колеса 58 верхний конец вала рулевого механизма имеет коническую поверхность, мелкие цилиндрические шлицы и резьбу, на которую навертывается гайка 69.
Вал рулевого механизма в верхней части ниже конуса имеет шлифованную цилиндрическую поверхность, которая входит в пластмассовую втулку верхнего подшипника.
В нижней части ступицы рулевого колеса тремя заклепками укреплено штампованное кольцо 56, к которому приклепаны, каждая двумя заклепками, три контактные пружины 74 серповидной формы.
В верхнем торце ступицы имеются три углубления, в которых установлены пружины 73, отжимающие вверх основание 66 включателя сигнала. Внутри пружины расположены три втулки 72, конические буртики которых удерживают основание включателя сигнала на определенном расстоянии от верхнего торца ступицы. Через отверстия ступицы проходят три сухаря 67, каждый из которых упирается одним концом в контактную пружину, а другим — в основание включателя сигнала. В конические углубления двух бобышек основания входят выступы включателя 59 сигнала, который крепится к основанию двумя винтами 65 с коническими головками.
В корпус включателя сигнала залито хромированное сигнальное кольцо. При нажиме включатель сигнала и соединенное с ним основание перекашиваются и через один из сухарей 67 прижимают контактную пружину 74 к токонесущему кольцу 75, замыкая цепь звукового сигнала.
В средней части включателя сигнала установлена декоративная крышка 61, удерживаемая двумя пластинчатыми пружинами 60, приклепанными к включателю сигнала заклепками.
В отверстии крышки установлен пластмассовый орнамент 64, крепящийся двумя винтами 63 с простыми шайбами 62.
На выступающий из горловины картера конец вала сошки, имеющий мелкие конические шлицы, насажена сошка 18 рулевого управления, которая затягивается гайкой 43 с подложенной под нее пружинной шайбой 42, и контрится стопорной шайбой 41. Выступы шайбы 41 отгибаются на грани гайки.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Червячный рулевой механизм автомобиля.
Червячный рулевой механизм
Рулевой механизм, использующий червячную передачу, раньше других конструкций нашел применение в рулевом управлении автомобилей. Причиной этого явились такие положительные свойства червячной передачи, как большое передаточное число, самоторможение и относительная простота конструкции.
Высокое передаточное число благотворно сказывается на способности рулевого механизма без применения каких-либо усилителей значительно повышать момент, приложенный руками водителя к рулевому колесу.
Самоторможение, свойственное червячным передачам, позволяет значительно уменьшить влияние толчков и ударов со стороны дороги на смещение элементов конструкции рулевого управления и удерживать рулевое колесо в исходном положении.
Однако, такая конструкция рулевого механизма не лишена и определенных недостатков, основной из которых является низкий КПД червячной передачи, отнимающей значительную долю приложенной к рулевому колесу энергии на преодоление сил трения между деталями.
Кроме того, в червячных передачах, благодаря особенности конструкции, присутствуют повышенные зазоры, которые, в совокупности с зазорами в приводе, негативно сказываются на чувствительности рулевого управления.
Высокое передаточное число, помогая водителю легко справиться с управлением автомобиля, с другой стороны заставляет его больше работать руками, поскольку требует значительных перемещений (вращения) рулевого колеса для обеспечения даже незначительного маневра автомобилем.
Снижения сил трения в червячной паре в значительной степени удается добиться, используя передачу типа "червяк-ролик", в которой трение скольжения подменяется трением качения. Рулевой механизм такой конструкции применяется на многих грузовых и легковых автомобилях отечественного производства, выпускаемых Горьковским, Ульяновским и Волжским автозаводами.
В настоящее время червячные рулевые механизмы утратили былую популярность, и на многих автомобилях уступили место более простым и удобным в использовании реечным механизмам, устанавливаемым в рулевом управлении современных переднеприводных легковых автомобилей и небольших грузовиков с независимой подвеской. Тем не менее, в рулевых механизмах многих грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности, автобусов, внедорожных автомобилей, а также для заднеприводных легковых автомобилей червячные передачи пока достойной альтернативы не имеют.
Червячные рулевые механизмы, применяемые на легковых, грузовых автомобилях и автобусах, различаются формой червяка и конструкцией сопрягаемого с червяком ведомого элемента - "червяк-сектор", "червяк-кривошип" или, получивший наиболее широкое применение, - механизм "червяк-ролик".
Конструкцию червячного рулевого механизма с передачей "червяк-ролик" рассмотрим на примере его применения в рулевом управлении автомобиля ГАЗ-66-11 (рис. 1).
***
Рулевой механизм автомобиля "ГАЗ-66"
Рулевой механизм автомобиля "ГАЗ-66-11" состоит из картера 1 (рис. 1), внутри которого находится червяк 6, входящий в зацепление с трехгребневым роликом 2. Червяк запрессован на пустотелый вал 7 и установлен в картере на двух конических подшипниках 5 и 8.
Между нижней крышкой 4 и картером рулевого управления установлено несколько тонких бумажных прокладок 3 для регулировки подшипников червяка. Ролик установлен на оси 10 на подшипниках 11 в щечках головки вала сошки. Вал сошки вращается на двух подшипниках 17 и 18. В месте выхода вала сошки установлена уплотнительная манжета 15.
На шлицованную часть вала насажена сошка 16. Правильность установки сошки достигается наличием на ней четырех сдвоенных шлицов.
Зацепление червяка с роликом регулируют с помощью винта 12, который ввернут в боковую крышку картера. Винт фиксируется с помощью стопорной шайбы 19, штифта 13 и гайки 20.
Вал червяка с помощью шпонки 9 соединен с нижней вилкой рулевого вала. Вал рулевого механизма состоит из верхнего рулевого вала и промежуточного вала, соединенных между собой и с редуктором рулевого механизма с помощью карданных шарниров.
На конце рулевого вала установлена ступица рулевого колеса.
***
Рулевой механизм автомобиля "Урал"
Разновидностью червячного рулевого механизма является червячно-спироидный рулевой механизм с боковым сектором, который применяется на автомобиле "Урал-4320" (рис. 2 ).
Рулевая пара состоит из двухходового цилиндрического червяка 2 и бокового сектора 3 со спиральными коническими зубьями. Червяк закреплен на валу 4, который вращается на подшипниках 1, допускающих небольшое осевое перемещение.
Сектор 3 выполнен заодно с валом 6, на шлицах которого устанавливается сошка 5.
Углы спиралей червяка конического сектора равные. При трапециевидном профиле поперечного сечения витков червяка и зубьев сектора они соприкасаются по линии, поэтому зубья воспринимают передаваемую нагрузку по всей осевой длине. Это снижает нагрузку на зубья, уменьшает контактные напряжения и повышает износостойкость передачи.
Вал сошки 6 устанавливается с большой точностью на удлиненных игольчатых подшипниках 7.
Прогиб червяка ограничивается специальным упором 8, установленным в картере рулевого механизма. Аналогичный упор 9 ограничивает прогиб сектора с противоположной стороны. Закрепление червяка с сектором регулируют подбором толщины бронзовой шайбы 10, расположенной между крышкой картера и сектором.
Зазор в зацеплении увеличивается при повороте червяка в обе стороны от среднего положения с целью исключения заклинивания рулевого механизма в крайних положениях.
***
Винтовой рулевой механизм
k-a-t.ru
Устройство рулевого механизма автомобиля
Многие согласятся с тем, что двигатель является основой автомобиля. И это действительно так. Однако представить автомобиль без рулевого управления тоже трудно. Это важный и необходимый в каждой машине элемент. Задача рулевого управления состоит в обеспечении движения транспортного средства в заданном направлении. Данный узел состоит из нескольких компонентов. Это рулевое колесо, колонка, привод и рулевой механизм. О последнем мы сегодня и поговорим.
Функции
Механизм рулевого управления имеет несколько основных задач:
- Передача усилий на привод.
- Увеличение усилия, что прикладывается водителем к рулю.
- Самостоятельный возврат руля в нейтральное положение при снятии нагрузки.
Разновидности
Данный элемент может быть нескольких типов. Сегодня встречаются следующие типы рулевых механизмов:
- Реечный.
- Червячный.
- Винтовой.
Что собой представляет каждый из них? Все эти типы механизмов мы рассмотрим по отдельности.
Реечный
На данный момент он является одним из самых распространенных. В основном, устанавливается на легковые автомобили и кроссоверы. Устройство рулевого механизма реечного типа предполагает наличие следующих деталей:
- Шестерни.
- Рейки.
Первая устанавливался на валу руля. Шестерня находится в постоянном зацеплении с зубчатой рейкой. Действует данный механизм довольно просто. При вращении руля рейка перемещается вправо или влево. При этом тяги, что присоединены к приводу, поворачивают управляемые колеса на заданный угол.
Среди преимуществ такого механизма стоит отметить простоту конструкции, большой КПД и высокую жесткость. Однако при этом такой механизм сильно чувствителен к неровностям на дороге, из-за чего быстро изнашивается. Нередко владельцы подержанных автомобилей сталкивались с проблемой стучащей рейки. Это и есть следствие износа рулевого механизма. Поэтому элемент устанавливается лишь на определенные типы автомобилей. В основном это переднеприводные машины с независимой передней подвеской. Если говорить про ВАЗ, то рейка встречается на всех моделях, начиная с «восьмерки». На «классике» же устанавливается несколько иной рулевой механизм.
Червячный
Именно такой тип используется на отечественных «Жигулях», а также на некоторых автобусах и малотоннажных грузовиках. Состоит данный узел из:
- Червяка глобоидного типа с переменным диаметром.
- Рулевого вала, с которым соединяется червяк.
- Ролика.
Вне рулевого механизма расположена сошка. Это специальный рычаг, который связан с тягами привода. По такой же схеме устроен рулевой механизм на ГАЗ-3302.
Среди преимуществ такого узла стоит отметить меньшую чувствительность к ударным нагрузкам. Поэтому данный рулевой механизм, на ВАЗ-2107 устанавливаемый, является практически вечным. Владельцы редко сталкиваются со стуком и вибрациями на руле. Однако такая схема конструкции имеет больше соединений. Поэтому периодически механизм нуждается в регулировке.
Винтовой
Это более сложный в устройстве узел. В его конструкцию входит:
- Винт. Расположен на валу рулевого колеса.
- Гайка. Она перемещается по предыдущему элементу.
- Зубчатая рейка.
- Зубчатый селектор. Он соединен с рейкой.
- Рулевая сошка. Находится на валу селектора.
Ключевая особенность данного механизма заключается в способе соединения гайки и винта. Крепление осуществляется при помощи шариков. Таким образом, достигается меньший износ и трение пары.
Принцип работы винтового элемента схож с червячным. Поворот руля осуществляется посредством вращения винта, что перемещает гайку. Последняя передвигает при помощи рейки зубчатый сектор, а вместе с ней и рулевую сошку.
Где используется винтовой механизм? Зачастую, он применяется на тяжелой коммерческой технике – грузовиках и автобусах. Если говорить о легковых автомобилях, то это лишь модели представительского класса. Механизм более сложный в устройстве и дорогой, поэтому значительно увеличивает стоимость самого автомобиля.
Усилитель
Сейчас практически на всех автомобилях применяется усилитель рулевого управления. Он служит для уменьшения усилий, что необходимы для поворота передних колес. Данный элемент позволяет обеспечить высокую точность и быстродействие рулевого управления. На данный момент различают несколько типов усилителей:
- Гидравлический.
- Электрический.
Первый тип является более популярным. Устанавливается как на легковые автомобили, так и на грузовики. В устройстве усилителя имеется насос, который создает определенное давление в гидравлической системе. В зависимости от стороны поворота руля, эта жидкость давит на первый либо второй контур рейки. Таким образом, снижается усилие, что требуется приложить для поворота. Среди преимуществ гидравлической системы стоит отметить высокую надежность. Усилитель редко выходит из строя. Однако, поскольку механизм насоса приводится в действие от коленвала, забирается часть мощности от ДВС. Хотя на современных двигателях это вовсе незаметно.
Электрический усилитель состоит из отдельного двигателя. Крутящий момент от него передается на сам вал рулевого колеса. Конструкция применяется только на легковых автомобилях, так как не рассчитана на большие усилия.
ЭУР оборудован отдельной электроникой, которая и управляет данным двигателем. Иногда усилитель доукомплектовывается адаптивными системами, которые направлены на увеличение безопасности при движении по полосе.
Среди инновационных решений стоит отметить систему динамического управления от «Ауди». Здесь передаточное число изменяется в зависимости от текущей скорости автомобиля. Таким образом, на высоких скоростях руль жесткий и сбитый, а при парковке он становится легким. Передаточное число изменяется при помощи сдвоенного планетарного редуктора, который добавлен в вал. Корпус его может проворачиваться в зависимости от скорости автомобиля.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляет данный механизм. Это очень ответственный узел в рулевом управлении. Вне зависимости от типа, его нужно периодически проверять. Ведь потеря управления на скорости – это самое опасное, что может произойти с водителем.
fb.ru
Рулевое управление, рулевой механизм: принцип действия, устройство, ремонт
В основе любых нерельсовых транспортных средств лежит система рулевого управления. Для чего она нужна? Основные функции направлены на преобразование вращательного движения руля в возвратно-поступательные. Такую задачу выполняет рулевое управление и механизм. На автомобилях установлены различные системы. Давайте рассмотрим устройство и принцип действия этих узлов.
Назначение
Чтобы транспортные средства имели возможность перемещаться по направлению, выбранному водителем, нужно, чтобы они были оборудованы механизмами для управления. Конструкция его определяет, будет ли движение на автомобиле безопасным, а также то, на какой скорости водитель будет уставать и утомляться.
Требования
К рулевому управлению и механизму предъявляются определенные требования. В первую очередь, это обеспечение высокой маневренности. Кроме этого, механизм должен быть устроен таким образом, чтобы управлять транспортным средством было легко. По возможности обеспечивается только качение, без боковых скольжений покрышек в повороте. Управляемые колеса должны автоматически возвращаться в состояние прямолинейного движения после того, как водитель отпустит руль. Еще одно требование – отсутствие обратимости. То есть в системе управления не должно быть даже малейшей возможности передать удары от дороги на рулевое колесо.
Важно, чтобы у системы было следящее действие. Автомобиль должен сразу же реагировать даже на самые минимальные повороты руля.
Устройство
Рассмотрим устройство механизма рулевого управления. В целом система представляет собой непосредственно механизм, усилитель, а также привод. Что касается типов, то различают:
- реечное рулевое управление;
- червячный механизм;
- винтовой.
Общее устройство достаточно простое. Конструкция логичная и оптимальная. Это доказано тем, что за много лет в автомобилестроении в механизм управления каких-либо значительных изменений внесено не было.
Колонка
Все без исключения механизмы оснащены рулевой колонкой. В ее устройство входит несколько различных узлов и деталей. Это руль, рулевой вал, а также кожух в виде трубы с подшипниками. Кроме того, колонка состоит из различных крепежных деталей, обеспечивающих неподвижность и устойчивость всей конструкции.
Функционирует данный узел очень просто. Водитель транспортного средства воздействует на рулевое управление. Механизм преобразует усилие водителя, которое передалось по валу.
Рейка
Это наиболее популярный и широко распространенный тип рулевого механизма. Таким управлением зачастую оснащают легковые автомобили, имеющие независимую систему подвески на управляемой паре колес. В основе лежит шестеренка и рейка. Первая жестко и постоянно закрепляется к рулевому валу через кардан. Также она находится в постоянном зацеплении с зубьями на рейке. Когда водитель вращает рулевое колесо, под воздействием шестеренки двигается рейка влево или вправо. С каждой стороны к ней прикреплены тяги и наконечники. Это части рулевого привода, которые воздействуют на управляемые колеса.
Среди преимуществ выделяют простоту и надежность конструкции, высокий КПД, меньшее число шарнирных соединений и тяг по сравнению с другими типами рулевого управления. Рулевой механизм компактен и имеет невысокую цену.
Есть и недостатки – это восприимчивость и чувствительность к дорожным неровностям. Любые толчки от передних управляемых колес тут же передаются на рулевое колесо. Вообще механизм очень боится вибраций. Систему сложно устанавливать на автомобили, где подвеска передних колес зависимая. Это ограничивает сферу применения этого механизма только легковыми авто и легким коммерческим транспортом (например, "Фиат Дукато" или "Ситроен Джампер").
Стоит отметить, что реечный механизм любит аккуратную и размеренную езду по ровным дорогам. Если ездить неаккуратно, деталь начинает стучать и быстро выходит из строя. Если повредились зубья на рейке или на шестеренке, то рулевое колесо может закусывать. Это основные неисправности узла.
Червяк
Червячный механизм рулевого управления сейчас считается уже устаревшим. Но его обязательно нужно рассмотреть, ведь им оснащены старые автомобили (например, «классика» от АвтоВАЗа), а они до сих пор находятся в эксплуатации. Также данную систему можно встретить на полноприводных автомобилях для бездорожья, на машинах с зависимым типом подвески управляемой пары колес. Кроме того, механизмом этой конструкции оснащены легкие грузовики, автобусы. Механизм рулевого управления УАЗа устроен и работает так же.
В основе червячного редуктора лежит зубчатый винт переменного диаметра. Он зацеплен с другими элементами. Это ролик и вал рулевой колонки. На данном валу установлен специальный рычаг – сошка. Последняя связана с рулевыми тягами.
Работает все это следующим образом. Когда водителю нужно изменить направление движения, он воздействует на руль. Тот поворачивается и воздействует на вал колонки. Вал в свою очередь действует на червячный. Ролик катается по рулевому валу, отчего сошка также приводится в движение. Вместе с сошкой двигаются рулевые тяги, а затем и пара передних управляемых колес.
Данный тип механизма имеет невысокую чувствительность к ударным нагрузкам в отличии от реечного механизма. Что касается других характеристик, то можно выделить больший выворот колес и улучшенную маневренность. Однако устройство более сложное, а цена производства выше по причине большого количества различных соединений. Для эффективной работы рулевого управления механизм этого типа нуждается в частых регулировках.
Многие автомобилисты встречали данную систему на автомобилях ГАЗ, ВАЗ и других. Но такой редуктор также встречается на дорогих комфортабельных машинах люкс-класса с большой массой и передней независимой подвеской.
Винтовой редуктор
В данном механизме работает вместе несколько элементов. Это винт, установленный на валу рулевой колонки, гайка, которая движется по винту, зубчатая рейка и соединенный с рейкой сектор. Последний оснащен валом, а на нем закреплена рулевая сошка. Данные редукторы встречаются, в основном, на грузовиках – так устроен механизм рулевого управления "КамАЗа".
Особенность данного механизма – это винт и гайка, соединенные между собой посредством шариков. За счет этого удалось достичь снижения трения и износа этой пары.
Что касается принципа действия, то работает данный механизм примерно так же, как и червячный. Когда поворачивают рулевое колесо, вращается винт, перемещающий гайку. При этом циркулируют шарики. Гайка через зубчатую рейку двигает сектор, а вместе с ним двигается и сошка.
Данный механизм отличается высоким КПД и способен реализовывать значительные усилия. Применяется система не только на грузовиках, но и на легких автомобилях (в большинстве своем представительского класса). Также подобное управление встречается и на автобусах. Можно встретить аналогичный механизм рулевого управления на «ГАЗели». Но это касается лишь старых моделей, а также версий бизнес-класса. На новых «Некстах» используется уже рейка.
Неисправности
Неисправности механизмов рулевого управления считаются одними из самых серьезных поломок автомобиля. Так как на большинстве легковых авто установлен реечный механизм, то количество поломок существенно сократилось.
К типовым поломкам можно отнести износ пары рейка-шестеренка, нарушение герметичности корпуса механизма, изношенный подшипник на рулевом валу, а также шарниры тяг. Последняя – это наиболее популярная неисправность в реечных механизмах.
В процессе активного использования автомобиля естественным образом изнашиваются рабочие участки ролика подшипников, вала сошки, червяка. Также стирается регулировочный винт. Вследствие износа в рулевых механизмах появляются зазоры, которые могут спровоцировать стуки при движении. Нередко эти зазоры способны вызывать вибрации на управляемых колесах, потерю устойчивости авто. Определить появление зазоров можно по увеличившемуся люфту на рулевом колесе. Зазор возникает в паре червяк-ролик. Затем вырастает осевое перемещения червяка. Зазоры можно устранить регулировкой.
Причины неисправности
Среди причин типовых неисправностей можно выделить несколько самых основных, Так, первая и главная причина, по которой выходят из строя рейки - это качество дорог. Затем можно отметить периодические нарушении правил эксплуатации, использование некачественных комплектующих, неквалифицированный ремонт механизмов рулевого управления.
Признаки
Если в процессе движения на авто явно на слух определяется стук, то это говорит о том, что сильно изношено шарнирное соединение наконечника тяги. Также эти же симптомы могут сообщить о чрезмерно изношенной шаровой опоре.
Если ощущается биение на руле, то возможно, изношен шарнир на наконечнике тяги, разрушенный подшипник вала. Когда на руле явно ощущается свободный ход, то это тоже говорит об изношенности тяги или неисправной передающей паре.
Регулировка
Данный процесс представляет собой комплекс из операций, направленных на снижение люфта руля, повышение точности при движении, скорости реагирования автомобиля на действия водителя. Для настройки нужно верно выставить осевой и боковой зазоры вала сектора и червяка. Правильные настойки обеспечат незначительный люфт.
Процесс регулировки представляет собой отворачивание контрящей гайки и закручивание регулировочного винта. При этом постоянно в процессе закручивания винта нужно проверять наличие люфта. После того как он устранен, винт фиксируется в положении контргайкой.
Данная регулировка чаще всего помогает устранить люфты, но если зазор остался, то червячная пара в механизме слишком изношена и требует замены. Для этого следует демонтировать редуктор и заменить изношенные элементы.
Заключение
Это все существующие на сегодня виды рулевых механизмов. Мы узнали, как они устроены, вкратце ознакомились с их принципом действия, узнали о признаках неисправностей. Эта информация может помочь в процессе ремонта или планового технического обслуживания автомобиля. Важно помнить, что рулевое управление – очень важный узел и нужно всегда содержать его в исправном состоянии. С его помощью водитель может быстро менять направление движения транспортного средства, что позволяет маневрировать авто на любом участке дороги, быстро реагировать при возникновении опасных ситуаций.
fb.ru
Винтовой рулевой механизм автомобиля.
Винтовой рулевой механизм
Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных легковых автомобилях представительского класса, а также тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.
Винтовой рулевой механизм автомобиля включает следующие основные элементы: винт, устанавливаемый на валу рулевого колеса; гайку, перемещающуюся по винту; зубчатую рейку, нарезанную на гайке; зубчатый сектор, соединенный с рейкой; рулевую сошку, расположенную на валу сектора, т. е. в работе механизма участвуют две рабочие пары - винт-гайка и рейка-зубчатый сектор.
Винт и гайка, применяемые в винтовом рулевом механизме, отличаются от обычной винтовой пары тем, что специально выполненные полости между боковыми поверхностями пары заполнены шариками.
Дорожками качения для шариков служат винтовые канавки, выполненные на теле винта и в гайке. При повороте винта шарики циркулируют в гайке по замкнутому кругу, выкатываясь из винтового канала через отверстие с одной стороны гайки и возвращаясь в гайку через обводной канал с противоположной стороны.
Использование циркулирующих шариков позволяет заменить трение скольжения в паре винт-гайка трением качения, что повышает КПД передачи, как в прямом направлении, так и в обратном. Это улучшает условия для стабилизации управляемых колес, но и делает механизм довольно чувствительным к толчкам со стороны дороги. Поэтому для сглаживания ударов должны устанавливаться амортизаторы или усилители рулевого управления.
Глубина винтовой канавки выполняется переменной, а толщина среднего зуба сектора увеличенной по сравнению с другими зубьями для исключения заклинивания рулевого механизма в крайних положениях.
Принципиально работа винтового рулевого механизма мало отличается от работы червячного механизма.
Поворот рулевого колеса сопровождается вращением винта, который перемещает сопрягаемую с ним гайку. При этом происходит циркуляция шариков, значительно уменьшающих трение между винтовыми поверхностями.
Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и с ним рулевую сошку.
Зазор в зацеплении поршня-рейки с сектором вала сошки регулируется путем осевого перемещения вала сошки с помощью специального регулировочного винта.
Зазор в паре винт-гайка не регулируется, поэтому высокая надежность и требуемый срок службы в этом зацеплении обеспечивают путем применения высококачественных легированных сталей.
Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и способен передавать большие усилия.
Одним из недостатков данной конструкции является сложность подгонки деталей винтовой передачи при использовании в конструкции циркулирующих шариков.
***
Рулевой механизм автомобиля ЗИЛ-431410
Устройство винтового рулевого механизма автомобиля ЗИЛ-431410 показано на рис. 3.
Редуктор соединяется с валом рулевого колеса с помощью карданного вала с двумя шарнирами. Картер 3 редуктора отлит из чугуна и имеет нижнюю 1, промежуточную 9, верхнюю 14 и боковую 19 крышки.
В картере размещается поршень-рейка 4, в которой неподвижно установлена шариковая гайка 6. Шариковая гайка собрана с винтом таким образом, что образуются винтовые канавки, в которые вкладываются шарики 8.
В паз шариковой гайки, соединенной двумя отверстиями с ее винтовой канавкой, вставляют два штампованных желоба 7, образующих трубку, по которой шарики, выкатываясь при повороте винта 5 с одного конца гайки, возвращаются к ее другому концу.
Поршень-рейка 4 находится в зацеплении с зубчатым сектором 18 вала 21 сошки, который вращается на запрессованных в картер бронзовых втулках. Осевое перемещение вала сошки производится путем вращения регулировочного винта 20, головка которого входит в отверстие вала сошки.
При завертывании регулировочного болта уменьшается зазор в зацеплении рейка-зубчатый сектор, увеличивающийся из-за этого момент сопротивления повороту не должен превышать 500 Н. На наружный шлицованный конец вала устанавливается сошка 23.
При вращении рулевого колеса усилие водителя передается через вал рулевого колеса и карданную передачу на винт 5. Шариковая гайка 6 перемещается вдоль оси винта, увлекает за собой поршень-рейку 4, которая производит поворот зубчатого сектора 18 с валом 21 сошки вокруг своей оси.
Усилие от сошки 23 передается на рулевой привод, который поворачивает управляемое колесо.
По аналогичной схеме работают рулевые механизмы автомобилей марок «КамАЗ», «КрАЗ», «МАЗ», «БелАЗ».
***
Реечный рулевой механизм
k-a-t.ru
Рулевой механизм: виды и принципы работыAutoRemka
Рулевой механизм, ВАЗ, например, – основная часть рулевого управления, которая выполняет следующие функции:
- получение усилия от рулевого колеса;
- увеличение полученного усилия;
- дальнейшая передача усилия на рулевой привод;
- возврат руля в среднее положение после снятия усилия от водителя.
Рулевой механизм ВАЗ, по своей сути, является механическим редуктором (передачей), поэтому главным его параметром считается передаточное число. По типу механической передачи можно различить следующие виды рулевых механизмов: червячный, винтовой и реечный.
Реечный рулевой механизмНаиболее распространенным типом механизма, которым оборудуются легковые автомобили, является реечный вариант. Включает в себя реечный механизм рулевую рейку и шестерню. На нижнее окончание вала рулевого колеса устанавливается шестерня, которая заходит в зацеплении с рулевой рейкой. При вращении водителем рулевого колеса, рейка, благодаря зацеплению с шестерней, вращается в нужную сторону. Вместе с рейкой двигаются и присоединенные к ней рулевые тяги, которые в свою очередь поворачивают колесную пару.
Данный тип рулевого механизма выгодно отличается от других простотой конструкции, высокой жесткостью и большим КПД. Но имеет этот тип механизма и недостатки — он чувствителен к ударным нагрузкам и склонен к вибрации. В большинстве случаев, ввиду своих конструкционных особенностей, реечный механизм ставиться на автомобили с приводом на переднюю пару колес.
Червячный рулевой механизм
Этот вид механизма состоит из червяка, который соединен с валом руля и ролика. Принцип работы: к валу ролика, который находится вне корпуса механизма руля, устанавливается сошка (рычаг), которая связана с рулевыми тягами привода. Вращая рулевое колесо, происходит обкатывание ролика по глобоидному червяку, качание сошки и последующее перемещение рулевых тяг, чем и достигается поворот колес автомобиля. Что касается отличий, то червячный механизм менее чувствителен к ударам от подвески и способен обеспечивать большие поворотные углы, что в свою очередь повышает общую маневренность автомобиля. Однако червячный механизм более сложен в изготовлении и, как следствие, более дорог. К тому же такой тип рулевого соединения имеет много механических соединений, поэтому для его нормальной работы требуется частая регулировка.
Червячный механизм зачастую применяется на автомобилях с повышенной проходимостью. Ранее данный тип механизма ставился на все отечественные легковые авто.
Винтовой рулевой механизм
Этот вид рулевого механизма объединяет в себе следующие элементы: винт, устанавливаемый на вал руля, гайку, движимую по винту, рейку зубчатого типа, нарезанную на гайке, зубчатый сектор и рулевую сошку, которая располагается на валу зубчатого сектора. Главной особенностью винтового механизма является соединение винта и гайки при помощи шариков, что уменьшает износ рабочей пары. Работа винтового механизма аналогична работе червячного варианта рулевого механизма. При повороте руля происходит вращение винта, который двигает гайку. Далее гайка через зубчатую рейку передвигает сектор и рулевую сошку.
Такой тип механизма используется на автобусах, тяжеловесных грузовых автомобилях и отдельных легковых авто представительского класса.
Механизм рулевого управлении автомобиля МАЗ:
1 — сошка; 2 и 17— уплотнительные манжеты; 3 — упорное кольцо; 4 — подшипник вала сектора; 5 — картер; 6 — гайка-рейка; 7 — зубчатый сектор; 8 — регулировочные прокладки; 9 — болт крепления крышки; 10 — нижняя крышка; 11 — подшипник винта; 12 — винт; 13 и 15— направляющие шариков; 14 — шарики; 16 — пробка отверстия для заливки масла; 18 — опорная пластина: 19 — гайка регулировочного винта; 20 — боковая крышка картера: 21 — контргайка; 22 — регулировочный винт.
autoremka.ru
Добавить сайт в избранное
.jpg)
.jpg)
