24.3. Призначення, класифікація та конструкція рульових приводів

Рульовим приводом називається система тяг та важелів, які здійснюють зв'язок керованих коліс автомобіля з рульовим механізмом. Він призначений для передачі зусилля від рульового механізму до керованих коліс та для забезпечення їх правильного повороту. Основним елементом рульового привода є рульова трапеція.

Рис. 24.9. Рульове керування з рейковим механізмом: 1 – рульове колесо; 2 – вал з ведучою шестернею; 3 – рейка; 4 – рульові тяги; 5 – поворотні важелі; 6 – передні колеса

Рульовий привод повинен забезпечувати:

• правильне співвідношення кутів повороту керованих коліс, яке запобігає їх бічному ковзанню;

• відсутність самовільного повороту керованих коліс при коливаннях автомобіля на пружних пристроях підвіски.

Рис. 24.10. Класифікація рульових приводів

Рульовою називається трапеція, утворена поперечними рульовими тягами, важелями поворотних цапф та віссю керованих коліс. Основою трапеції є вісь коліс, вершиною – поперечні тяги, а бічними сторонами – важелі поворотних цапф.

За розташуванням рульова трапеція може бути передньою чи задньою.

Передньою називається рульова трапеція, яка розташовується перед віссю передніх керованих коліс.

Задньою називається рульова трапеція, яка розташовується за віссю передніх керованих коліс.

Рис. 24.11. Рульове керування автомобіля з заднім розташуванням нерозрізної рульової трапеції: 1 – рульове колесо; 2 – рульовий вал; 3 – черв’як рульової передачі; 4 – сектор рульової передачі; 5 – сошка; 6 – поздовжня тяга; 7, 9, і 12 – важелі поворотних цапф; 8 – шворінь; 10 – поперечна тяга; 11 – балка моста; 13 – поворотна цапфа

Використання на автомобілях рульового привода з передньою чи задньою рульовими трапеціями залежить від компонування автомобіля і його рульового керування.

Рульовий привод також може бути з нерозрізною чи розрізною рульовими трапеціями. Вибір того чи іншого типу залежить від підвіски передніх керованих коліс.

Нерозрізною називається рульова трапеція з суцільною поперечною тягою, яка з’єднує керовані колеса. Вона використовується при залежній підвісці передніх керованих коліс на вантажних автомобілях і автобусах.

Розрізною називається рульова трапеція з багатоланковою поперечною рульовою тягою, яка сполучає керовані колеса. Вона використовується при незалежній підвісці керованих коліс на легкових автомобілях.

Рис. 24.12. Рульове керування автомобіля з переднім розташуванням розрізної рульової трапеції: 1 – стійка; 2 – поворотні цапфи; 3 – важіль поворотної цапфи; 4 і 9 – бічні тяги; 5 – маятниковий важіль; 6 – сошка; 7 – рульовий механізм; 8 – середня тяга

Рульовим підсилювачем називається механізм, який під тиском рідини чи стисненого повітря створює додаткове зусилля на рульовий привод для повороту керованих коліс.

Підсилювач призначений для полегшення керування автомобілем, підвищення його маневреності та безпеки руху. Він також пом’якшує поштовхи і удари, які передаються від керованих коліс на рульове колесо.

До конструкції рульового підсилювача висувають низку вимог:

• забезпечення слідкувальної дії як за силою, так і за переміщенням рульового колеса;

• в випадку виходу з ладу підсилювача керування автомобілем не повинно порушуватись;

• мінімальний час спрацювання;

• мінімальне перешкоджання стабілізації керованих коліс;

• підсилювач не повинен вмикатись від поштовхів коліс.

На сучасних автомобілях використовують підсилювачі, які за принципом дії поділяються на адаптивні та неадаптивні, а за типом привода – на гідравлічні, пневматичні та електричні.

Адаптивні підсилювачі можуть змінювати коефіцієнт підсилення залежно від швидкості руху автомобіля. В транспортних засобів з такими підсилювачами при маневруванні зусилля, необхідне для повороту рульового колеса, значно нижче, ніж в неадаптивних. Проте зі збільшенням швидкості руху автомобіля зусилля повороту збільшується.

Неадаптивний підсилювач складається з трьох основних частин:

• джерело енергії;

• силовий елемент, який створює додаткове зусилля при роботі рульового керування;

• елемент керування, який відповідає за вмикання та вимкнення силового елемента.

Адаптивний підсилювач, крім перелічених частин, обладнується давачем швидкості автомобіля, електронним блоком управління та виконавчим пристроєм (зазвичай електрогідравлічним), який діє на елемент керування.

Більшість сучасних автомобілів обладнують гідравлічними підсилювачами рульового керування. Вони компактні, мають незначний час спрацювання (0,2 – 2,4 с) та працюють при тиску 6-10 МПа. В гідравлічних підсилювачах джерелом енергії є гідравлічний насос, який приводиться в дію від двигуна автомобіля. Він створює тиск в гідравлічному циліндрі (силовий елемент). Елементом керування є золотниковий розподільник, який при прикладанні зусилля до рульового колеса повертається або зміщується, перекриваючи при цьому певні канали. При цьому відбувається з’єднання правої або лівої частини гідравлічного циліндра з насосом.

Рис. 24.13. Рульове керування з гідравлічним підсилювачем: 1 – насос підсилювача; 2 – розподільчий пристрій; 3 – трубопроводи; 4 – силовий гідроциліндр підсилювача; 5 – поршень підсилювача зі штоком; 6 – маятниковий важіль; 7 – посудина для робочої рідини

Різновидом гідравлічного є електрогідравлічний підсилювач, в якому гідравлічний насос сполучений з електродвигуном, який живиться від електричної мережі автомобіля. Конструктивно електродвигун та гідронасос об’єднані в силовий блок. Перевагами такої схеми є компактність та можливість функціонування при непрацюючому двигуні.

На сучасних легкових автомобілях почали встановлювати електричні підсилювачі рульового керування, в яких функції силового елемента виконує електродвигун, а елемента керування – електронний блок. Основними перевагами такого підсилювача є зручність регулювання його характеристик, підвищення надійності та економна витрата енергії.

Пневматичні підсилювачі використовуються досить рідко. Їх встановлюють, як правило, на вантажних автомобілях великої вантажопідйомності з пневматичною гальмівною системою. Пневматичний підсилювач вмикається водієм тільки в важких дорожніх умовах.

Конструкція пневматичного підсилювача є дещо простішою, ніж гідравлічного, оскільки використовується обладнання пневматичної гальмівної системи автомобіля. Проте через невисокий робочий тиск (0,6-0,8 МПа) він має великі габаритні розміри та значний час спрацювання (в 5-10 разів більше, ніж в гідравлічного).