1.1.2 Конструкции рулевых механизмов
На рис. 1.2 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 прокладки13, используемые для регулирования зацепления ролика с червяком. Шайбу 12 с прокладками 13 крепят гайкой 11. Положение гайки фиксируется стопором 10, привернутыми к крышке болтами.
Рис. 1.2 Рулевой механизм автомобиля КАЗ-608 "Колхида" : 1- сошка; 2- крышка; 3- прокладка; 4- червяк; 5- зубья червячного сектора; 6- конический роликовый подшипник; 7- карданный шарнир; 8- гайка; 9- вал; 10- стопор; 11- гайка; 12- шайба; 13- прокладка; 14- крышка;15- шайба
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. 1.3 показан рулевой механизм с цилиндрическим червяком и боковым сектором. В нём на конец трубчатого вала 12 напрессован червяк 4. Вал установлен в картере 7 на подшипниках 3 и 8, предварительный натяг в подшипниках регулируется прокладками 9. Зубья червячного сектора 5 нарезаны на боковой поверхности, выполненной зацело с валом сошки. Вал установлен в картере на двух игольчатых подшипниках 13 и 14. На конце вала на конусных шлицах закреплена сошка. Зацепление выполнено таким образом, что зазор увеличивается по мере поворота вала от среднего положения. Минимальный зазор в среднем положении определяется толщиной шайбы 15. Из винтовых механизмов на отечественных автомобилях часто применяются механизмы типа винт-шариковая гайка-сектор.
Рис.1.3 Рулевое механизм автомобиля КрАЗ-256: 1- нижняя крышка; 2- сальник; 3 и 8- конические роликовые подшипники; 4- червяк; 5- сектор; 6- распорная втулка; 7- картер; 9- регулировочные прокладки; 10- верхняя крышка; 11- колонка; 12- вал рулевого механизма; 13 и 14 - игольчатые подшипники; 15- упорная шайба; 16- боковая крышка.
Винт 4 рисунок 1. 4 установлен на двух конических роликовых подшипниках 5 и 12. Он приводится во вращение от вала рулевого колеса. На винте нарезаны винтовые канавки полукруглого профиля. Такие же канавки нарезаны в гайке 8, свободно надетой на винт. При совмещении канавок в винте и гайке образуется винтовой канал, в который заложены стальные шарики. В гайку вставлены две направляющие трубки 2, соединяющие концы винтовых каналов со средней частью гайки. В этих трубках тоже находятся шарики. Трубки вместе с винтовыми каналами образуют для шариков два замкнутых желоба. При вращении винта шарики, находящиеся у торцов гаек, выкатываются в концы трубок, а по ним перемещаются к средней части гайки, откуда, по винтовым каналам снова двигаются к торцам гайки.
На поверхности гайки нарезана зубчатая рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором 9. Он выполнен зацело с валом рулевой сошки и поворачивается на трёх игольчатых подшипниках 14,16. На одном конце вала закреплена сошка 13, другой конец соединён с регулировочным винтом 17, которым регулируют зазор в зацеплении наклонных зубьев сектора с рейкой.
На рис.1.5 показано рулевое управление с реечным рулевым механизмом, наиболее часто применяемым на легковых автомобилях особо малого и малого классов.
При повороте рулевого колеса 1 шестерня 2 перемещает рейку 3, от которой усилие передаётся на рулевые тяги 5. Тяги 5 за поворотные рычаги 4 поворачивают управляемые колёса. Рейка 3 и шестерня 2 выполнены косозубыми. Вал 8 вращается на двух упорных подшипниках 10 и 14, натяг которых осуществляется кольцом 9 и верхней крышкой 7. Упор 13, прижатый пружиной 12 к рейке, воспринимает радиальные усилия, действующие на рейку. Постоянное прижатие рейки к шестерне обеспечивает точность зацепления пары.
Рис. 1.4 Рулевой механизм автомобиля БелАЗ-540: 1- картер; 2- направляющая трубка; 3- пробка сливного отверстия; 4- винт; 5 и12 - конические роликовые подшипники; 6 и 18 - крышки; 7- регулировочные прокладки; 8- гайка с рейкой; 9- сектор; 10- пробка заливного отверстия; 11 - шарики; 13- сошка; 14 и 16- игольчатые подшипники; 17- регулировочные винт.
Рис. 1.5 Рулевое управление с реечным механизмом : а) схема рулевого управления; в) реечный рулевой механизм; 1- рулевое колесо; 2- шестерня; 3- рейка; 4- поворотный рычаг; 5- рулевая тяга; 7- крышка; 9- кольцо; 10 ,14,16- подшипники; 17 регулировочный винт
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.