35. Конструкция рулевой трапеции и рулевого усилителя.
Рулевая трапеция может быть передней или задней. Передней называется рулевая трапеция, которая располагается перед осью передних управляемых колес (см. рис. 9.1, а). Задней называется рулевая трапеция, которая располагается за осью передних управляемых колес (см. рис. 9.1, б).
Рис. 9.1, а
При этом рулевой привод может быть с неразрезной или разрезной рулевой трапецией.
Неразрезной называется рулевая трапеция, имеющая сплошную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые колеса (см. рис. 9.1, б).
Разрезной называется рулевая трапеция, которая имеет многозвенную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые колеса (см. рис. 9.2, а). Разрезная рулевая трапеция используется при независимой подвеске управляемых колес на легковых автомобилях.
35.1. Рулевые усилители
Рулевым усилителем называется механизм, создающий под давлением жидкости или сжатого воздуха дополнительное усилие на рулевой привод, необходимое для поворота управляемых колес автомобиля. Усилитель служит для облегчения управления автомобилем, повышения его маневренности и безопасности движения. Наличие усилителя приводит к усложнению конструкции рулевого управления и повышению стоимости, к увеличению износа шин, более сильному нагружению деталей рулевого привода и ухудшению стабилизации управляемых колес автомобиля.
Получили распространение гидравлические и пневматические усилители. Принцип действия этих усилителей аналогичен, но в них используется различное рабочее вещество: в гидравлических — масло (турбинное, веретенное), а в пневматических — сжатый воздух пневматической тормозной системы автомобиля.
Гидравлические усилители имеют наибольшее применение. Они очень компактны, имеют малое время срабатывания (0,2...2,4 с). Однако требуют тщательного ухода и особо надежных уплотнений, так как течь жидкости приводит к выходу их из строя.
Пневматические усилители в настоящее время имеют ограниченное распространение. Их применяют в основном на грузовых автомобилях большой грузоподъемности с пневматической тормозной системой. Пневматический усилитель включается в работу водителем и только в тяжелых дорожных условиях. Пневматические усилители по конструкции проще гидравлических, так как используют оборудование тормозной пневматической системы автомобиля.
35.2. Гидроусилитель автомобилей
Гидроусилитель имеет следующие основные элементы (рис. 9.7): гидронасос ГН с бачком Б, гидрораспределитель ГР и гидроцилиндр ГЦ.
Рис. 9.7. Схема гидроусилителя: 1 — золотник; 2, 3, 11 — маслопроводы; 4 — пружина; 5 — колесо; 6, 9 — тяги; 7,8 — рычаги; 10 — поршень; А, В — полости; а—г — камеры; Б — бачок; ГН — гидронасос; РМ — рулевой механизм;
ГЦ — гидроцилиндр; ГР — гидрораспределитель
Гидронасос является источником питания, гидрораспределитель — распределительным устройством, а гидроцилиндр — исполнительным устройством. Гидронасос ГН, приводимый в действие от двигателя автомобиля, соединен нагнетательным 2 и сливным 3 маслопроводами с гидрораспределителем ГР, который установлен на продольной рулевой тяге 6, прикрепленной к поворотному рычагу 7 управляемого колеса 5.
Внутри корпуса гидрораспределителя находится золотник 1, связанный с рулевым механизмом РМ. Золотник имеет три пояска, а корпус гидроусилителя — три окна. Внутри корпуса между поясками золотника образуются две камеры а и б. Кроме того, в корпусе имеются еще две реактивные камеры в и г, соединенные с камерами а и б осевыми каналами, выполненными в крайних поясках золотника.
В реактивных камерах размещены предварительно сжатые центрирующие пружины 4. Гидрораспределитель соединен маслопроводами 11 с гидроцилиндром ГЦ, который установлен на несущей системе (раме, кузове) автомобиля. Поршень 10 гидроцилиндра через шток связан с поперечной рулевой тягой 9, соединенной с рычагом 8 поворотной цапфы управляемого колеса. Поршень делит внутренний объем гидроцилиндра на две полости А и В, которые соединены маслопроводами соответственно с камерами а и б гидрораспределителя. Обе полости гидроцилиндра, все камеры гидрораспределителя и маслопроводы заполнены маслом (турбинное, веретенное).
Работает гидроусилитель следующим образом. При прямолинейном движении автомобиля золотник 1 под действием центрирующих пружин 4 и давления масла в реактивных камерах в и г удерживается в нейтральном положении, при котором все три окна гидрораспределителя открыты. Масло поступает от гидронасоса через нагнетательный маслопровод 2 в камеры а и б гидрораспределителя, из них по сливному маслопроводу 3 в бачок Б, а из него в гидронасос. Давление масла, установившееся в камерах а и б, передается по маслопроводам 11 в полости А и В гидроцилиндра, где оно одинаково.
При повороте автомобиля усилие от рулевого механизма передается на золотник. После преодоления сопротивления центрирующих пружин 4 усилие переместит золотник 1 из нейтрального положения на 1 ...2 мм в одну или другую сторону в зависимости от направления поворота автомобиля. Нагнетательный маслопровод через гидрораспределитель соединяется с одной из полостей гидроцилиндра, а другая его полость — со сливным маслопроводом.
Масло из гидронасоса по нагнетательному маслопроводу 2 поступает в гидрораспределитель, затем в гидроцилиндр и воздействует на поршень 10. Перемещающийся поршень через тягу 9 и рычаг 8 повернет управляемое колесо 5, а масло из гидроцилиндра по сливному маслопроводу 3 поступит в бачок Б и из него в гидронасос. Одновременно из-за наличия связи через рычаг 7 и тягу 6 (обратная связь) корпус гидрораспределителя переместится в ту же сторону, в которую был смещен золотник. При этом давление масла в полостях А и В гидроцилиндра уравновесится, и поворот управляемого колеса прекратится. Угол поворота управляемого колеса будет точно соответствовать углу поворота рулевого колеса, — в этом заключается следящее действие гидроусилителя по перемещению.
Следовательно, гидроусилитель следит за поворотом рулевого колеса. И если водитель останавливает рулевое колесо, то гидрораспределитель обеспечивает за счет обратной связи фиксацию поршня гидроцилиндра в соответствующем положении. При этом дополнительная подача масла в гидроцилиндр прекращается.
В рулевом управлении без гидроусилителя водитель чувствует дорогу по прилагаемому к рулевому колесу усилию, возрастающему при увеличении сопротивления повороту управляемых колес, и наоборот.
При гидроусилителе водитель чувствует дорогу за счет следящего действия гидроусилителя по силе изменения прилагаемого усилия на рулевом колесе. Для этого предназначены реактивные камеры в и г в гидрораспределителе, в каждой из которых давление масла такое же, как и в камерах а и б.
При увеличении сопротивления повороту управляемых колес автомобиля возрастает давление масла в одной из реактивных камер. Давление передается на золотник и от него через рулевой механизм РМ на рулевое колесо. При этом усилие для поворота рулевого колеса увеличивается пропорционально сопротивлению поворота управляемых колес. Таким образом, гидроусилитель следит за необходимым для поворота управляемых колес усилием.