34.3. Привод рулевого механизма. Классификация рулевых механизмов
Рулевым называется механизм, преобразующий вращение рулевого колеса в поступательное перемещение рулевого привода, вызывающее поворот управляемых колес. Рулевой механизм служит для увеличения усилия водителя, прилагаемого к рулевому колесу, и передачи его к рулевому приводу. Увеличивать усилие водителя необходимо для облегчения управления автомобилем. Увеличение усилия, прилагаемого к рулевому колесу, происходит за счет передаточного числа рулевого механизма.
Передаточным числом рулевого механизма называется отношение угла поворота рулевого колеса к углу поворота вала рулевой сошки. Передаточное число рулевого механизма зависит от типа автомобиля и составляет 15...20 у легковых автомобилей и 20...25 у грузовых автомобилей и автобусов. Такие передаточные числа за один два полных оборота рулевого колеса обеспечивают поворот управляемых колес автомобилей на максимальные углы равные 35...45°. На автомобилях применяются различные типы рулевых механизмов (рис. 9.4).
Рис. 9.4. Типы рулевых механизмов
Червячные рулевые механизмы применяются на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распространение имеют червячно-роликовые рулевые механизмы (рис. 9.5, а), состоящие из червяка и ролика. При вращении червяка 1, закрепленного на рулевом валу 2, момент от червяка передается ролику 3, который установлен на подшипнике на оси, размещенной в пазу вала 4 рулевой сошки. При этом благодаря глобоидной форме червяка обеспечивается надежное зацепление его с роликом при повороте рулевого колеса на большие углы.
Рис. 9.5. Рулевые механизмы: а — червячно-роликовый; б — винтореечный; в — реечный; 1 — червяк; 2, 4, 9 — валы; 3— ролик; 5— винт; <5 — гайка; 7— шарик;
8— сектор; 10— шестерня; 11 —рейка
Винтовые рулевые механизмы используются на тяжелых грузовых автомобилях. Наибольшее применение получили винтореечные рулевые механизмы. Винтореечный рулевой механизм (рис. 9.5, б) включает в себя винт 5, шариковую гайку-рейку 6 и сектор 8, изготовленный вместе с валом 9 рулевой сошки. КПД винтореечного механизма почти одинаков в обоих направлениях, достаточно высок и находится в пределах 0,8...0,85. Поэтому при винтореечном рулевом механизме применяют гидроусилитель руля, который воспринимает толчки и удары, передаваемые на рулевое колесо от неровностей дороги.
Винторычажные рулевые механизмы в настоящее время применяются редко, так как имеют низкий КПД и значительный износ, который невозможно компенсировать регулировкой.
Зубчатые рулевые механизмы применяются в основном на легковых автомобилях малого и среднего классов. При этом шестеренные рулевые механизмы, включающие цилиндрические или конические шестерни, используются редко. Наибольшее применение получили реечные рулевые механизмы.
Реечный рулевой механизм (рис. 9.5, в) состоит из шестерни 10 и рейки 11. Вращение шестерни 10, закрепленной на рулевом валу, вызывает перемещение рейки 11, которая выполняет роль поперечной рулевой тяги. Реечные рулевые механизмы просты по конструкции, компактны и имеют наименьшую стоимость по сравнению с рулевыми механизмами других типов. Их КПД очень высок, приблизительно одинаков в обоих направлениях и равен 0,9...0,95.Из-за большой величины обратного КПД реечные рулевые механизмы без усилителя устанавливают на легковых автомобилях особо малого и малого классов, так как только в этом случае они способны поглощать толчки и удары, которые передаются от дорожных неровностей на пулевое колесо.
Рулевой привод. Рулевым приводом называется система тяг и рычагов, осуществляющая связь управляемых колес автомобиля с рулевым механизмом. Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и обеспечения правильного поворота колес. На автомобилях применяются различные типы рулевых приводов (рис. 9.6). Основной частью рулевого привода является рулевая трапеция.
Рис. 9.6. Типы рулевых приводов, классифицированные по различным
признакам
Рулевой трапецией называется (см. рис. 9.1), образованная поперечными рулевыми тягами, рычагами поворотных цапф и осью управляемых колес. Основанием трапеции является ось колес, вершиной — поперечные тяги 6, 8 и 10, а боковыми сторонами — рычаги 5 и 11 поворотных цапф. Рулевая трапеция служит для попорота управляемых колес на разные углы.
Рис. 9.1