VI. МЕХАНИЗМЫ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ

§ 20. Рулевое управление

Назначение рулевого управления — обеспечить движение автомобиля по заданному направлению. Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода.

Чтобы автомобиль двигался на повороте без бокового скольжения колес, все колеса должны совершать качение по дугам, описанным из одного центра, лежащего на продолжении задней оси автомобиля (рис. 80). Для этого передние управляемые колеса необходимо поворачивать на разные углы. Внутреннее (по отношению к центру поворота) колесо должно быть повернуто на больший угол, наружное — на меньший. Такая схема поворота достигается применением в рулевом приводе трапеции с шарнирными соединениями.

Рис. 80. Схема поворота управляемых колес автомобиля (α и β — углы поворота внешнего и внутреннего колес)

Рулевой механизм. Из существующих типов рулевого механизма наиболее распространенными являются червяк — ролик и шестерня — рейка.

Рулевой механизм типа «червяк — ролик» автомобиля ГАЗ-3102 (рис.81) состоит из глобоидального червяка 15 и трехгребневого ролика 11, находящихся в беззазорном зацеплении и смонтированных в картере 9.

Рис. 81. Рулевой механизм:

1 — опорная пята, 2 — стопорная шайба, 3 — регулировочный винт, 4 — колпачковая контргайка, 5 -штифт, 6 — роликовый подшипник, 7 — пробка наливного отверстия, 8 — бронзовые втулки, 9 – картер, 10 — сальник, 11 — ролик, 12 — подшипник, 13 — регулировочные прокладки, 14 и 16 — задний и передний роликовые подшипники, 15 — червяк, 17 — передняя крышка, 18 — болт, 19 — боковая крышка, 20 — фланец, 21 — втулка пластмассовая, 22 — соединительная муфта, 23 — верхний вал, 24 - усилительная пластина, 25 — стопорная пластина, 26 — нижний рулевой вал, 27 — гайка, 28- задняя крышка, 29 — сошка. 30 — опорная пята сошки

Червяк 15 напрессован на нижний рулевой вал 26 и установлен на двух роликовых конических подшипниках.

Обойма заднего подшипника 14 запрессована в горловину картера до упора в бурт задней крышки 28. Обойма переднего подшипника 16 имеет скользящую посадку, позволяющую за счет прокладок 13 регулировать преднатяг в подшипниках червяка. Люфт в подшипниках недопустим, в эксплуатации он устраняется снятием соответствующего числа регулировочных прокладок из-под крышки 17.

Вал сошки, в пазу которого смонтирован трехгребневой ролик 11, вращается на двух бронзовых втулках 8. Верхняя часть вала опирается на роликовый подшипник 6, запрессованный в боковой крышке 19. При вращении рулевого вала ролик 11 перемещается по нитке червяка и поворачивает вал вместе с сошкой 29. Поворот вала ограничивается упором опорной пяты 30 в стенку лонжерона кузова.

Центральный гребень ролика при движении автомобиля по прямой находится в зацеплении с винтовой ниткой червяка в плоскости его симметрии. Углы поворота рулевого вала от среднего положения в левую сторону на 120° и в правую сторону на 100° составляют зону беззазорного зацепления червячной пары.

Первоначальное смещение геометрической оси ролика вверх относительно оси червяка на 6...6,5 мм (для нового рулевого механизма) позволяет в эксплуатации своевременно регулировать беззазорное зацепление червяка с роликом по мере изнашивания червячной пары. Регулировка производится винтом 3, который стопорится шайбой 2 (входящей вырезом в штифт 5) и затягивается колпачковой контргайкой 4.

Герметичность рулевого механизма обеспечивается сальником в крышке 28 и сальником 10 вала сошки 29.

На переднеприводных отечественных легковых автомобилях (ВАЗ-2108 и АЗЛК-2141) применен реечный рулевой механизм типа «шестерня — рейка». Он сравнительно прост в изготовлении и позволяет уменьшить количество шарниров рулевых тяг.

Основу такого рулевого механизма составляет шестерня 2 (рис. 82) и рейка 3, находящиеся в зацеплении в картере 1.

Рис. 82. Рулевое управление автомобиля ВАЗ-2108: 1 — картер рулевого механизма, 2 — шестерня, 3 — рейка, 4 — упор рейки, 5 — гайка упора, 6 — вал руля, 7 — эластичная муфта, 8 — болт муфты, 9 — защитный колпачок, 10, 14 — контргайки, 11 — наконечник рулевой тяги, 12 — поворотный рычаг, 13 — соединительная втулка, 15 и 20 — левая и правая рулевые тяги, 16 — чехол рейки, 17 — резинометаллический шарнир, 18 и 19 — стопорная и соединительная пластины

При вращении вала рулевого колеса шестерня, вращаясь, передвигает в продольном направлении рейку, которая посредством резинометаллических шарниров 17 связана с рулевым приводом.

Рулевой привод. Он служит для передачи воздействия от рулевого механизма к управляемым колесам.

Рис. 83. Рулевые тяги:

1 — шплинт, 2 — резьбовая пробка, 3 — пружина, 4 — опорная пята, 5 — корпус шарнира, 6, 10 — резиновые уплотнители, 7 — распорная втулка наконечника, 8 — гайка, 9 — распорная втулка тяги, 11 — шайба, 12 — втулка, 13 и 15 — короткий и длинный пальцы маятникового рычага, 14 — маятниковый рычаг, 16 — кронштейн маятникового рычага, 17 — поперечная тяга, 18 — боковая тяга, 19 — рулевая сошка, 20 — болт, 21 — стяжной хомут, 22 — регулировочная муфта, 23 — наконечник тяги, 24 — рычаг поворотной цапфы

Он состоит из двух боковых тяг 18 (рис. 83), регулируемых по длине с помощью регулировочных муфт 22; поперечной тяги 17, соединенной с рулевой сошкой 19 и маятниковым рычагом 14; рычагов 24, закрепленных на поворотных цапфах.

Все шарниры тяг — самоподтягивающиеся с полусферическими пальцами, с заводской смазкой, не требующие систематического пополнения ее в эксплуатации. Шарниры запрессованы в проушины тяг и наконечников и при необходимости могут быть заменены. От попадания влаги, пыли и грязи шарнир наконечника защищен резиновым гофрированным уплотнителем 6, напрессованным на буртик наконечника, а шарнир тяги — уплотнителем 10, прижатым буртиком распорной втулки 9 к торцу головки рычага. Маятниковый рычаг 14, соединяющий поперечную тягу с кронштейном 16, смонтирован на полиэтиленовых втулках 12, тоже не требующих смазки.

Каждая крайняя тяга состоит из двух наконечников с резьбой, соединенных между собой регулировочными муфтами 22, фиксирующимися на тягах с помощью двух стяжных хомутов.