5.1.4 Рулевое управление автомобилей МАЗ

Рулевое управление включает в себя рулевой механизм 4 (рисунок 5.16), рулевой вал 6, рулевое колесо 7, гидроусилитель 2 и рулевой привод.

Рисунок 5.16 – Рулевое управление автомобилей МАЗ

1 – продольная рулевая тяга; 2 – гидроусилитель рулевого управления; 3 – сошка; 4 – рулевой механизм; 5 – карданный шарнир рулевого вала; 6 – рулевой вал; 7 – рулевое колесо; 8 – поперечная рулевая тяга; 9 – левый рычаг поперечной рулевой тяги; 10 – верхний поворотный рычаг

Комбинированный рулевой механизм автомобилей МАЗ (рисунок 5.17) представляет собой винт 12, который проходит внутри гайки-рейки, находящейся в зацеплении с зубчатом сектором 7. В винтовые канавки между гайкой-рейкой 6 и винтом 12 при сборке заложено два ряда шариков. Движение шариков в винтовых канавках ограничено направляющими 13 и 15. Высокая точность деталей механизма обеспечивает лёгкое плавное вращение винта в гайке-рейке.

Рисунок 5.17 – Рулевой механизм автомобилей МАЗ

1 – сошка; 2, 17 – манжеты; 3 – упорное кольцо; 4 – подшипник вала сектора; 5 – картер; 6 – гайкарейка; 7 – зубчатый сектор; 8 – регулировочные прокладки; 9 – болт крепления крышки; 10 – нижняя крышка; 11 – подшипник винта; 12 – винт; 13, 15 – направляющие шариков; 14 – шарики; 16 – пробка отверстия для заливки масла; 18 – опорная пластина; 19 – гайка регулировочного винта; 20 – боковая крышка картера; 21 – контргайка; 22 – регулировочный винт

Зубчатый сектор 7 рулевого механизма, изготовленный как одно целое с валом сошки, установлен на игольчатых подшипниках 4. Зубья сектора выполнены с переменной по длине толщиной, что позволяет регулировать зазор в зацеплении с рейкой, перемещая в осевом направлении сектор регулировочным винтом 22. Винт в сборе с валом сектора вворачивают в боковую крышку 20 картера и крепят контргайкой 21. Регулировочный винт упирается в опорную пластину 18 и удерживается гайкой 19. Контргайка 21 фиксирует положение винта после регулировки.

Для правильной установки сошки на торце вала сектора нанесена метка, которую при сборке совмещают с меткой на сошке. Винт 12 вращается в двух роликоподшипниках 11 и соединяется с рулевым валом карданным шарниром. Картер рулевого механизма закрыт крышками 10 и 20, уплотнён резиновыми манжетами 2 и 17. Отверстие для заливки масла закрыто пробкой 16.

Гидроусилитель рулевого управления 2 (рисунок 5.16) представляет собой агрегат, состоящий из распределителя и силового цилиндра в сборе. Схема работы гидроусилителя показана на рисунке 5.18. Гидравлическая система усилителя включает насос, установленный, на двигателе автомобиля, бачок для масла, трубопроводы и шланги.

Распределитель состоит из корпуса 1, золотника 2, корпуса шарниров 4 со стаканом 3, шаровыми пальцами 8 и 9. Распределитель регулирует поток жидкости, поступающей из насоса в силовой цилиндр. При работающем насосе жидкость постоянно циркулирует по замкнутому кругу: насос – распределитель – бачок – насос.

Рисунок 5.18 – Схема работы гидроусилителя автомобилей МАЗ

1 – корпус золотника; 2 – золотник; 3 – стакан распределителя; 4 – корпус шарнира; 5 – силовой цилиндр; 6 – поршень; 7 – продольная тяга; 8 – палец продольной тяги; 9 – палец сошки; 10 – пробка ограничительная; 11 – гайка корпусов шарниров; 12 – сливная магистраль; 13 – нагнетательная магистраль; ? – нейтральное положение; ?? – поворот в левую сторону; ??? – поворот в правую сторону

Силовой цилиндр гидроусилителя соединён с корпусом шарниров распределителя с помощью резьбового соединения. Цилиндр имеет поршень 6 со штоком, на конце которого расположена шарнирная головка для крепления на раме. Наружная часть штока защищена от загрязнения гофрированным резиновым чехлом.

При работающем двигателе автомобиля насос непрерывно подает в гидроусилитель масло, которое в зависимости от направления движения автомобиля либо возвращается обратно в бачок, либо подается в одну из рабочих полостей силового цилиндра 5. Другая полость при этом соединена через сливную магистраль 12 с бачком.

Давление масла через сверления в золотнике 2 всегда передается в реактивные камеры и стремится установить золотник в нейтральное, по отношению к корпусу, положение.

При прямолинейном движении автомобиля (положение ?) масло подается насосом по нагнетательному шлангу 13 в крайние кольцевые полости распределителя, а оттуда через зазоры между кромками канавок золотника и корпуса – в среднюю кольцевую полость и далее по сливной магистрали 12 в бачок.

При повороте рулевого колеса сошка руля через шаровой палец 9 перемещает золотник в сторону от нейтрального положения. При этом нагнетательная и сливная полости в корпусе золотника разобщаются, и жидкость начинает поступать в соответствующую полость силового цилиндра, производя перемещение цилиндра относительно поршня. Движение цилиндра передается управляемым колесом через шаровой палец 8 и связанную с ним продольную рулевую тягу.

Если прекратить вращение рулевого колеса, золотник останавливается, а корпус золотника надвигается на золотник и устанавливается в нейтральное положение. Поворот управляемых колёс автомобиля прекращается.

Гидравлический усилитель руля обладает высокой чувствительностью. Для поворота колёс автомобиля необходимо перемещение золотника всего от 0,4 до 0,6 мм. Давление в рабочей полости силового цилиндра увеличивается с повышением сопротивления повороту колёс. Одновременно увеличивается давление в реактивной камере золотника. Под действием этого давления золотник постоянно стремится вернуться в нейтральное положение.

Чем больше сопротивление повороту колёс, тем больше усилие, с которым золотник стремится вернуться в нейтральное положение, тем больше и усилие на рулевом колесе.

Для возможности управления автомобилем при неработающем усилителе (например, при буксировке) в корпусе распределителя установлен обратный клапан, перепускающий жидкость из одной полости силового цилиндра в другую.

В системе гидроусилителя имеется предохранительный клапан, установленный на силовом цилиндре. Клапан отрегулирован на заводе на давление в системе 8,0-9,0 МПа (80-90 кгс/см²).

Следует иметь в виду, что допускается лишь кратковременная работа рулевого управления при неработающем усилителе, так как при этом значительно возрастает усилие на рулевом колесе и увеличивается его свободный ход.

Насос гидроусилителя шестерённого типа с клапаном расхода и давления состоит из корпуса 7 (рисунок 5.19) и размещённых в нем двух шестерён: ведущей 10 и ведомой 8, вращающихся во втулках. Эти втулки обеспечивают одновременно торцевое уплотнение шестерён. Привод насоса осуществляется от коленчатого вала посредством клиновых ремней.

Рисунок 5.19 – Насос гидроусилителя

1 – стопорное кольцо; 2 – опорное кольцо; 3 – сальники; 4 – левая втулка; 5 – кольцо; 6 – крышка; 7 – корпус; 8 – ведомая шестерня; 9 – правая втулка; 10 – ведущая шестерня

Клапан расхода и давления (рисунок 5.20) работает следующим образом. Рабочая жидкость из насоса под давлением поступает в вертикальный канал А и далее по горизонтальному каналу Б через центральное отверстие 10 в жиклере 11 к распределителю рулевого механизма. Так как скорость в центральном отверстии 10 жиклера 11 выше, чем в канале Б из-за разности проходных сечений, давление в полости Г, соединённой с центральным отверстием, будет ниже, чем в канале Б и, следовательно, ниже, чем в вертикальном канале А. С увеличением частоты вращения шестерён насоса разность давлений в полости Г и канале А возрастает и при подаче насоса свыше 31-35 л/мин плунжер 5 перемещается вправо, сжимая пружину 8. В этом случае рабочая жидкость частично из вертикального канала А поступает в полость слива Д и по трубке возвращается во всасывающий патрубок 9 насоса. Таким образом, независимо от частоты вращения насоса расход рабочей жидкости через распределитель будет составлять не более 31-35 л/мин.

Рисунок 5.20 – Клапан расхода и давления

1 – пробка; 2 – радиальное отверстие в плунжере; 3, 8 – пружины; 9 – радиальное отверстие в жиклёре; 10 – центральное отверстие в жиклёре; 11 – жиклёр; 12 – регулировочные прокладки; 13 – корпус клапана; А, Б, В, Г, Д – каналы и полости в корпусе

При увеличении давления в каналах А и Б и полости Г (рисунок 5.20) до 9,511 МПа (95-110 кгс/см²) шарик 4 отрывается от седла, сжимая пружину 3. Рабочая жидкость из полости Г по дроссельному каналу 6 пробки 7 через радиальное отверстие 2 в плунжере поступает в полость слива Д и по трубке на слив. Так как проходные сечения дроссельных каналов 9 и 6 отличаются незначительно, давление в полости Г практически не повышается. Повышение давления Е канале А вызывает перемещение плунжера 5 вправо, в результате чего рабочая жидкость из канала поступает в полость слива Д и по трубке во всасывающий патрубок насоса. Таким образом, система гидроусилителя руля предохраняется от перегрузки.