24.2. Призначення, класифікація та конструкція рульових механізмів

Рульовий механізм перетворює обертовий рух рульового колеса в поступальне переміщення рульового привода, яке викликає поворот керованих коліс. Він призначений для збільшення зусилля, яке водій прикладає до рульового колеса, та передачі його до рульового привода.

Збільшення зусилля забезпечується завдяки передавальному числу рульового механізму, яке залежить від типу автомобіля і знаходиться в межах від 15 до 25. Такі передавальні числа за один-два повних оберти рульового колеса забезпечують поворот керованих коліс автомобіля на максимальні кути 35-45°.

До конструкції рульових механізмів висувають ряд вимог, відповідно до яких вони повинні забезпечувати:

• високий коефіцієнт корисної дії (ККД) при передачі зусилля від рульового колеса до керованих коліс для легкості керування автомобілем;

• мінімальний проміжок в зачепленні механізму при нейтральному положенні керованих коліс та можливість регулювання цього проміжку в процесі експлуатації;

• заданий характер зміни передавального числа механізму.

На сучасних автомобілях встановлюють три основних типи рульових механізмів.

Рис. 24.3. Класифікація рульових механізмів

Черв’ячні рульові механізми встановлюють на легкових, вантажних автомобілях та на автобусах. Найбільш поширені черв’ячно-вальцеві рульові механізми. При застосуванні такої конструкції рульова передача складається з черв’яка та вальця. Черв’як має глобоїдну форму – його діаметр в середній частині є меншим, ніж на кінцях. Така форма забезпечує надійне зачеплення черв’яка з вальцем при повороті рульового колеса на великі кути. Вальці можуть бути двогребінчастими або тригребінчастими. Двогребінчасті вальці використовують в рульових механізмах легкових автомобілів, а тригребінчасті – в рульових механізмах вантажних автомобілів і автобусів

Рис. 24.4. Черв’ячно-вальцева рульова передача: 1 – черв’як; 2 – вал; 3 – валець; 4 – вал сошки

Рис 24.5. Рульове керування з механізмом типу черв’як-валець: 1 – рульове колесо; 2 – рульовий вал з черв’яком; 3 – валець з валом сошки; 4 – рульова сошка; 5 – середня тяга; 6 – бічні тяги; 7 – поворотні важелі; 8 – передні колеса автомобіля; 9 – маятниковий важіль;10 – шарніри рульових тяг

Черв’ячно-секторні рульові механізми набули меншого поширення і використовуються тільки на вантажних автомобілях. Рульова передача цих механізмів складається з циліндричного черв’яка та бічного сектора зі спіральними зубцями, який виготовлений суцільно з валом рульової сошки.

Рис. 24.6. Черв’ячно-секторний рульовий механізм: 1 – черв’як; 2 – сектори

Гвинтові рульові механізми використовують на великовагових вантажних автомобілях.

Найбільш поширені гвинторейкові механізми, які складаються з гвинта, кулькової гайки-рейки та сектора, виготовленого спільно з валом рульової сошки.

Рис. 24.7. Гвинтово-рейковий рульовий механізм: 1 – гвинт; 2 – рейка; 3 – кульки; 4 – сектор; 5 – вал сошки

Гвинтоважільні рульові механізми застосовуються досить рідко, оскільки мають низький коефіцієнт корисної дії і швидко зношуються.

Зубчасті рульові механізми застосовуються в основному на легкових автомобілях малого та середнього класів.

Трибові рульові механізми, які складаються з циліндричних чи конічних шестерень, використовуються рідко.

Найбільш поширені рейкові рульові механізми, які складаються з шестерні та рейки. Обертання шестерні, закріпленої на рульовому валу, викликає переміщення рейки, яка виконує роль поперечної рульової тяги. Рейкові рульові механізми прості за конструкцією, компактні та мають найменшу вартість порівняно з рульовими механізмами інших типів.

Рис. 24.8. Рейковий рульовий механізм: 1 – рейка; 2 – шестерня