3. Рулевые механизмы

Рулевой механизм должен обеспечить лёгкий поворот управляемых колёс, что возможно при достаточно большом передаточном отношении в нём. Однако слишком большое передаточное отношение увеличивает время поворота, поэтому его ограничивают. Для легковых автомобилей iр.м= 12…20, а для грузовых - 15…25, для облегчения управления применяют специальные усилители. Иногда передаточные отношения делают переменным по ходу рулевого колеса. В среднем положении его делают большим чтобы уменьшить удары на рулевое колесо при наезде на неровности дороги, а в крайних положениях iр.м делают меньше, что сокращает время поворота. В процессе эксплуатации детали рулевого механизма изнашиваются, особенно в средней части зацепления, соответствующей прямолинейному движению. Износ приводит к увеличению свободного хода в рулевой системе, что снижает безопасность. По этой причине в рулевых механизмах любой конструкции должна быть предусмотрена возможность регулировки зазоров в зацеплениях.

Рулевые механизмы в современных автомобилях разделяют на: червячные, винтовые и шестеренчатые. В червячном рулевом механизме момент от рулевого колеса к приводу передаётся от червяка, закреплённого на рулевом валу, к червячному сектору, установленному на одном валу с сошкой. У многих рулевых механизмов червяк выполняют глобоидным, а зубья сектора заменяют роликом, вращающимся на подшипниках. Здесь сохраняется зацепление до больших углов поворота, снижаются потери на трение и износ деталей червячной пары.

В винтовом рулевом механизме вращение винта преобразуется в прямолинейное перемещение гайки, на которой нарезана зубчатая рейка, входящая в зацепление с зубчатым сектором. Сектор установлен на валу сошки. Для уменьшения трения соединение винт-гайка осуществляют через шарики. Передаточное число в таком механизме определяется отношением размера начальной окружности сектора к шагу винта.

К шестеренчатым рулевым механизмам относят реечные механизмы и механизмы с коническими зубчатыми передачами.

Конструкция рулевых механизмов

На рис. 10.3. показан червячный рулевой механизм с глобоидным червяком 5 и трехгребневым роликом 8. Червяк установлен в картере 4 на конических роликовых подшипниках 6. Беговые дорожки для роликов обоих подшипников выполнены прямо на червяке. Наружное кольцо нижнего подшипника упирается в крышку 2, закрепленную на картере болтами. Между крышкой и картером поставлены прокладки 3 для регулировки натяга подшипников. Червяк насажен плотно на шлицах вала. На верхнем конце вала имеется лыска. С помощью клина и лыски вал соединяется с карданным шарниром 7, связывающим его с рулевым колесом. В картере установлен вал 9 сошки 1. Опорами вала 9 служат втулки, запрессованные в расточку картера и крышку 14. Трехгребневый ролик 8 установлен в пазу головки вала сошки на оси с помощью двух роликовых подшипников. С обеих сторон ролика на его оси поставлены стальные полированные шайбы. На конце вала 9 нарезаны конические шлицы, на которых гайкой закреплена рулевая сошка 1. Выходы валов уплотнены сальниками. На нижнем конце вала сошки имеется кольцевой паз, в который плотно входит упорная шайба 12. Между шайбой и торцом крышки 14 находятся прокладки 13, используемые для регулирования зацепления ролика с червяком. Шайбу 12 с прокладками 13 крепят гайкой 11. Положение гайки фиксируется стопором 10, привернутый к крышке болтами. Зазор в зацеплении передачи переменный. Он минимальный при нахождении ролика в средней части червяка и увеличивается по мере поворота рулевого колеса в ту или другую сторону. Такой характер изменения зазора в новой рулевой передаче позволяет неоднократно восстанавливать зазор в средней части по мере износа деталей без опасности заедания ролика по краям червяка. На рис. 10.4 показан рулевой механизм с цилиндрическим червяком и боковым сектором. В нём на конец трубчатого вала 12 напрессован червяк 4.

В рулевых устройствах вал рулевого колеса проходит сквозь рулевую колонку, которая крепится на кронштейне кабины (кузова). В целях безопасности при лобовых столкновениях вал делают или телескопическим или шарнирно сочлененным, что обеспечивает его складывание при ударе. Существуют и другие типы безопасных конструкций рулевого вала. В верхней части рулевой колонки на современных автомобилях крепят устройства управления светотехническими приборами, стеклоочистителями и звуковым сигналом, а также устанавливают замки зажигания и другие элементы.

Детали рулевых механизмов работают в условиях жидкой смазки, заливаемой в картер рулевого механизма.