Реечный рулевой механизм

В большинстве современных легковых автомобилей используется система рулевого управления с реечным механизмом (рис. 6.1).

Реечный рулевой механизм

Рис. 6.1. Реечный рулевой механизм:

1 – рулевые тяги; 2 – защитные чехлы; 3 – зубчатая рейка; 4 – подшипники; 5 – вал-шестерня; б – руле­вой вал; 7 – упругая муфта; 8 – пыльник

Как уже говорилось, в этом случае на конце рулевого вала 6, связанного с рулевым механизмом, закреплена шестерня 5. Она находится в зацеплении с зубчатой рейкой 3. Данная зубчатая пара расположена внутри картера рулевого механизма. Поворачивая руль, мы вращаем шестерню, а она заставляет зубчатую рейку перемещаться внутри картера влево или вправо (см. рис. 6.3а). Концы рейки через рулевые тяги соединены с поворотными кулаками передних колес, и при перемещении рейки происходит поворот управляемых колес.

Червячный рулевой механизм

В данном механизме один из концов рулевого вала связан не с зубчатой шестерней, а с червяком (рис, 6.2).

Червячный рулевой механизм

Рис. 6.2. Червячный рулевой механизм:

1 – рулевая сошка; 2 – регулировочный винт; 3 – ролик; 4 – картер; 5 – вал червяка; 6 – подшип­ник; 7 – червяк; 8 – вал сошки

Червяк 7 находится в зацеплении с роликом 3, который, в свою очередь, соединен с рулевой сошкой 1. Сошка 1, перемещаясь влево или вправо, через рулевые тяги и поворотные кулаки обеспечивает перемещение передних колес на заданные углы.

Рулевой привод

Рулевой привод передает усилие от ру­левого механизма к передним колесам. В случае использования червячного меха­низма он включает в себя рулевую сош­ку, рулевые тяги и поворотные рычаги (см. рис. 6.2).

Рулевой привод, в котором использован механизм типа «шестерня-рейка» пред­ставлен на рис. 6.3а.

Рулевое управление с механизмом типа «шестерня-рейка»

Рис. 6.3а. Рулевое управление с механизмом типа «шестерня-рейка»:

1 – рулевые тяги; 2 – шаровой шарнир рулевой тяги; 3 – реечный рулевой механизм; 4 – рулевое колесо; 5 – рулевой вал; 6 – кронштейн крепления вала рулевого управления

С помощью рулевого привода обеспечи­вается поворот левого и правого передних колес автомобиля на разные по величине углы.

Об    этом мы уже говорили ранее (см, рис. 5,7). Давайте рассмотрим процесс поворота колес на автомобиле с рулевым механизмом типа «шестерня-рейка» (рис. 6.3а). Начнем поворачивать руль вправо. При этом мы будем вращать вправо и ше­стерню, расположенную на противополож­ном от рулевого колеса конце вала. Шес­терня будет перемещать влево рейку. Перемещение рейки приведет к переме­щению рулевых тяг (их длина может регу­лироваться). С противоположной стороны рулевые тяги шарнирно соединены с по­воротными кулаками, которые непосредственно поворачивают колеса. Итак, рей­ка в нашем случае перемещается влево (так как руль мы вращаем вправо) и при этом тянет одну тягу и толкает другую, а тяги, в свою очередь, вращают поворот­ные кулаки, связанные с колесом. Вот так осуществляется поворот колес.

Процесс поворота колес на автомобилях с червячным рулевым механизмом осуще­ствляется похожим способом, но при этом используется более сложная система тяг (рис. 6.3б).

Рулевое управле­ние с механизмом типа «червяк - ролик»

Рис. 6.3б. Рулевое управле­ние с механизмом типа «червяк – ролик»:

1- боковая тяга; 2 – сошка; 3 – средняя тяга; 4 – маятниковый ме­ханизм; 5 – нижний шаровый шарнир передней подвески; 6 – правый поворотный кулак; 7 – верх­ний шаровый шарнир передней подвески; 8 – пра­вый рычаг поворотного кулака; 9 – пробка маслона­ливного отверстия; 10 – картер рулевого механизма; 11 – рулевое колесо; 12 – вал рулевого управления; 13 – левый поворотный кулак

Если на выходе из реечного ру­левого механизма мы сразу получали пло­скопараллельное движение, передаваемое на рулевые тяги, то на выходе из червяч­ного рулевого механизма мы получили вращение. Чтобы преобразовать враща­тельное движение выходного вала рулево­го механизма в плоскопараллельное дви­жение, на конце вала закрепили рулевую сошку, представляющую собой рычаг. Те­перь, когда мы вращаем руль, противопо­ложный конец сошки будет плоско пере­мещаться влево или вправо. Этот конец сошки и соединили с рулевыми тягами. При этом воздействовать на поворотный рычаг левого колеса сошка может без проблем, ведь она расположена рядом с ним, а вот чтобы одновременно повер­нуть и правое колесо, пришлось использо­вать дополнительную систему рычагов (из рулевых тяг и маятникового рычага). Итак, вновь будем вращать руль вправо, а вот вал, выходящий из рулевого меха­низма, будет вращаться уже в противопо­ложную сторону и перемещать рулевую сошку влево. Она через боковую рулевую тягу будет воздействовать на рычаг пово­ротного кулака и поворачивать левое ко­лесо вправо. Одновременно сошка будет перемещать влево среднюю тягу, которая через маятниковый рычаг будет переме­щать боковую тягу, а последняя повернет рычаг поворотного кулака вместе с пра­вым колесом.

Это необходимо для того, чтобы при движении в повороте передние колеса вра­щались без проскальзывания, поскольку в такой ситуации каждое колесо движется по своему радиусу (наружное – по больше­му, внутреннее – по меньшему). При этом у них общий центр поворота.

Современные легковые автомобили обо­рудуют гидроусилителем руля. Ранее та­ким устройством были оборудованы в ос­новном грузовики, автобусы, троллейбусы. Вы, наверное, догадались, что водите­лям этих массивных транспортных средст­вах тяжело вращать руль. Поэтому на них и устанавливается такой помощник для водителя. В настоящее время гидроусили­телем оборудовано большинство инома­рок, да и наш Волжский автозавод стал устанавливать его на некоторые модели.

Схема работы гидроусилителя рулевого управления представлена на рис. 6.4.

Схема работы гидроусилителя с осевым распределителем

Рис. 6.4. Схема работы гидроусилителя с осевым распределителем:

1 – рулевой механизм; 2 – гидроцилиндр; 3 – поршень гидроцилиндра; 4 – сливная магистраль; 5 – насос; 6 – бачок с фильтром; 7 – нагнетательная магистраль; 8 – корпус распределителя; 9 – золотник

Основными элементами гидроусилителя являются насос, распределительное устройство и исполнительное устройство, вы­полненное в виде силового гидроцилинд­ра. Как же работает гидроусилитель? Он включается в работу только по мере необходимости. Пока руль не повернут, он не помогает водителю (левая схема на рис. 6.4). Однако, как только вы запу­стите двигатель, насос 5 включается в работу, но положение золотника 9 рас­пределителя таково, что в полостях С и D, расположенных над и под поршнем 3 гидроцилиндра 2, давление рабочей жидкости (масла) одинаково. Но усили­тель уже готов к выполнению своих функций. Стоит водителю приложить к рулю усилие в определенном направле­нии (правая схема на рис. 6.4), как рас­пределительное устройство 8 направляет жидкость, нагнетаемую насосом, в опреде­ленную полость гидроцилиндра (в нашем случае в полость D). А другая полость в этом момент соединяется со сливной магистралью 4 (в нашем случае полость С). Жидкость давит на поршень 3, шток которого начинает перемещаться и помо­гать водителю поворачивать колеса

Помимо помощи водителю, поворачива­ющему управляемые колеса гидроусилитель повышает безопасность движения, так как позволяет сохранить управление автомобилем при разрыве шины передне­го колеса, что особенно важно, когда ав­томобиль движется на высокой скорости. Кроме того, усилитель смягчает удары, передаваемые на рулевое управление при движении по неровной дороге.

Обратите внимание, что насос гидроусилителя приводится в действие от двигателя. Следовательно, если двигатель не работает, то не работает и гидроусилитель. Это надо учитывать при буксировке транспортного средства. Эксплуатировать автомобиль с неисправным усилителем руля запрещено: разрешается только доехать до места ремонта или стоянки, соблюдая меры предосторожности. Об этом мы поговорим в главе 9, посвященной подготовке к теоретическому эк­замену в ГИБДД