5.1.3 Рулевое управление автомобилей Урал

Рулевое управление состоит из рулевой колонки, рулевого механизма, рулевого привода и гидравлического усилителя.

На автомобилях возможна установка рулевого управления двух исполнений: с рулевым механизмом типа червяк-сектор или винт-гайка, рейка-сектор.

Рулевая колонка соединяется с рулевым механизмом карданными валами через промежуточную опору. В конструкции промежуточной опоры применены подшипники закрытого типа, не требующие смазки.

Рулевой механизм с клапаном управления усилительным механизмом состоит из червяка 3 (рисунок 5.11) и червячного сектора 5 со спиральными зубьями. Сошка 25 рулевого управления соединена с валом сектора коническим шлицевым соединением. Сектор упирается в боковую крышку 18 картера через регулировочные шайбы 19.

Прогиб сектора ограничен штифтом 17, установленным в крышке картера.

На картере рулевого механизма установлен клапан управления усилительным механизмом золотникового типа. Корпус клапана соединён трубопроводами с насосом и цилиндром усилительного механизма. При прямолинейном движении автомобиля золотник находится в нейтральном положении, при этом масло из насоса поступает в корпус золотника и через зазоры между ним и золотником по сливному трубопроводу в бачок. В этом случае полости цилиндра усилительного механизма находятся под одинаковым давлением, и поршень остается неподвижным.

Рисунок 5.11 – Механизм рулевой (червяк-сектор)

1 – картер рулевого механизма; 2 – подшипник радиальный роликовый; 3 – червяк; 4, 34 – прокладки наливного и сливного отверстий; 5 – сектор рулевого управления; 6 – вал рулевого управления; 7, 24, 26 – манжеты; 8 – подшипник упорный; 9 – шайба пружинная; 10 – кольцо уплотнительное; 11 – плунжер, 12 – пружина; 13 – гайка золотника; 14 – кольцо уплотнительное; 15, 16 – кольца стопорные; 17, 20 – штифты; 18 – крышка картера боковая; 19 – шайбы регулировочные; 21 – прокладка; 22 – втулка распорная; 23 – подшипник игольчатый; 25 – сошка рулевого управления; 27 – крышка корпуса золотника; 28 – кольцо плунжеров подвижное; 29 – болт; 30 – корпус золотника; 31 – золотник; 32 – кольцо уплотнительное; 33 – шайба упорная; 35 – крышка; 36 – гайка червяка

При повороте рулевого колеса, вследствие реактивных усилий, возникающих в паре червяк-сектор, происходит осевое перемещение червяка и вала рулевого управления с золотником. Необходимое перемещение вала обеспечивается конструкцией подшипника 2. Так как золотник перемещается относительно неподвижного корпуса золотника 30, то одна полость цилиндра усилительного механизма соединяется с линией высокого давления, а другая – с линией слива. Вследствие этого шток цилиндра усилительного механизма будет перемещаться до тех пор, пока не прекратится вращение рулевого колеса. Движение штока передается на управляемые колёса через шаровой палец и рычаг поворотного кулака. При поворотах рулевого колеса влево и вправо происходит изменение потока масла в усилительном механизме.

Рулевой механизм с распределителем (рисунок 5.12) состоит из винта 2 и шариковой гайки-рейки 4, находящейся в зацеплении с зубчатым сектором 8. Полукруглые резьбовые канавки на винте 2 и гайке-рейке образуют спиральный канал, который заполняется при сборке руля шариками высокой точности 5. Комплектность деталей, принятую при заводской сборке (винт, гайка-рейка, шарики), нарушать не разрешается.

Зубчатый сектор 8 установлен в подшипниках скольжения 13, запрессованных в эксцентричные втулки 12 с рядом отверстий 11 на торцах. Ось наружной поверхности втулок 12 смещена относительно оси отверстия подшипников 13 на величину эксцентриситета h, что даёт возможность регулировать зубчатое зацепление поворотом втулок 12. Регулировка натяга подшипников 1 осуществляется с помощью прокладок 9.

Рисунок 5.12 – Рулевой механизм

1 – подшипники; 2 – винт; 3 – корпус; 4 – гайка-рейка; 5 – шарик; 6 – распределитель; 7 – входной вал; 8 – зубчатый сектор; 9 – регулировочные прокладки; 10 – крышка; 11 – отверстия; 12 – эксцентричные втулки; 13 – подшипники скольжения; 14 – штифт; 15, 19 – крышки; 16 – пробка; 17 – прижим направляющих; 18 – упорные кольца; 20 – манжета; 21 – гайка; h – эксцентриситет

Распределитель гидроусилителя руля – золотникового типа, встроен в рулевой механизм. В корпусе 6 (рисунок 5.13) золотника 26 имеются три кольцевых расточки С, Е, D. Средняя расточка Е соединена с каналом В для подвода рабочей жидкости от насоса, а крайние С и D – с каналом А для отвода жидкости на слив.

Рисунок 5.13 – Распределитель гидроусилителя руля

1 – корпус рулевого механизма; 2, 4, 11, 13 – подшипники; 3 – гайка; 5 – уплотнительное кольцо; 6 – корпус золотника; 7 – обратный клапан; 8 – шарик; 9 – крышка распределителя; 10 – болты; 12 – втулка; 14, 24 – регулировочные прокладки; 15 – манжета; 16 – стопорное кольцо; 17 – кольцо; 18 – входной вал; 19 – штифт; 20 – торсион; 21 – уплотнительное кольцо; 22 – крышка манжета; 23 – болты; 25 – плунжеры; 26 – золотник; 27 – штифт; 28 – винт А – канал для отвода рабочей жидкости на слив; В – канал для подвода рабочей жидкости от насоса; К, F – каналы для подвода (отвода) рабочей жидкости к полостям силового цилиндра; С, Е, Д – кольцевые расточки; М, N – сверления для соединения полостей корпуса 1 и крышки распределителя 9 со сливом; n – зазор

В трёх реактивных камерах корпуса 6 свободно с возможностью осевого перемещения размещены плунжеры 25.

В центральном отверстии корпуса установлен золотник 26, закреплённый упорными подшипниками 4 и 11 на втулке 12, которая шлицами соединена без бокового зазора с винтом 28 рулевого механизма с возможностью осевого перемещения, а винтовым соединением с входным валом 18. Шлицевое соединение вала 18 и винта 28 выполнено с зазором. Зазор выбирают из условия обеспечения полного хода золотника. Кроме того, входной вал 18 соединён торсионом 20 с винтом 28 рулевого механизма. В канал средней расточки Е ввёрнут обратный клапан 7.

При прямолинейном движении автомобиля, когда усилие к рулевому колесу не приложено, золотник занимает нейтральное положение в корпусе.

Рабочая жидкость от насоса поступает к средней расточке Е (рисунок 5.13). Поскольку в этом положении золотника канавки Е, С и Д соединяются между собой, то масло, заполняя их и реактивные камеры, из распределителя через крайние канавки С и D и отверстие А сливается в масляный бачок.

При повороте рулевого колеса, например, вправо, втулка 12 с закреплённым на ней золотником 26, за счёт винтового соединения перемещается в осевом направлении влево (в сторону рулевого механизма).

В начальный момент перемещения, когда давление в гидросистеме невелико, усилие на рулевом колесе, в основном, создаётся за счёт закручивания торсиона, который непосредственно воздействует на входной вал 18. Винтовое соединение при этом перемещает золотник и практически не нагружается. При смещении золотника, величина которого ограничена зазором n в шлицевом соединении, прекращается подача рабочей жидкости к кольцевой канавке D. Жидкость от насоса подается к средней канавке E, а затем через канал F в корпусе и далее по трубопроводу поступает в бесштоковую полость гидроцилиндра усилителя (рисунок 5.14). Усилие от гидроцилиндра передается на рычаг поворотного кулака переднего управляемого моста. Происходит поворот управляемых колёс вправо. Из штоковой полости гидроцилиндра усилителя жидкость по трубопроводам, канал K (рисунок 5.13) распределителя поступает в кольцевую канавку C и далее через отверстие A сливается в бак.

При увеличении сопротивления повороту управляемых колёс возрастает и давление в гидросистеме и, следовательно, в реактивных камерах, что вызывает пропорциональное увеличение усилия на рулевом колесе.

Рисунок 5.14 – Гидроцилиндр усилителя

1 – наконечник цилиндра; 2, 15 – кольца уплотнительные; 3 – гайка наконечника; 4 – цилиндр; 5 – поршень со штоком в сборе; 6 – манжеты; 7 – наконечник штока; 8 – болт; 9, 12 – хомуты; 10 – муфта защитная; 11 – гайка; 13 – кольцо нажимное; 14 – кольцо опорное

Таким образом, водитель получает информацию об увеличении сопротивления повороту управляемых колёс.

При прекращении дальнейшего вращения рулевого колеса торсион 20 и плунжеры 25 (рисунок 5.13) возвращают золотник в нейтральное положение. Поступление жидкости в бесштоковую полость гидроцилиндра усилителя прекращается, и автомобиль движется по окружности заданного радиуса.

При вращении рулевого колеса влево втулка 12 и золотник 26 перемещаются в осевом направлении вправо (от рулевого механизма). Жидкость от насоса под давлением через канавку E, канал K поступает в штоковую полость гидроцилиндра усилителя.

При неисправном гидроусилителе обратный клапан 7 обеспечивает перепуск масла из одной полости гидроцилиндра усилителя в другую, что облегчает управление автомобилем.

Насос гидроусилителя рулевого управления (рисунок 5.15) лопастного типа двойного действия.

При вращении вала насоса лопасти прижимаются к криволинейной поверхности статора под действием центробежной силы и давления масла под ним. В полостях всасывания масло попадает в пространство между лопастями, а затем при повороте ротора вытесняется из полости нагнетания.

Рисунок 5.15 – Насос гидроусилителя

1 – болт; 2 – коллектор; 3 – кольцо уплотнительное; 4 – прокладка; 5 – крышка; 6 – клапан перепускной в сборе с предохранительным клапаном; 7 – диск распределительный; 8 – ротор; 9 – лопасть; 10 – статор; 11 – подшипник игольчатый; 12 – манжета; 13 – проставка; 14 – корпус; 15 – шкив; 16 – кольцо стопорное; 17ремень;18 – винт;19-втулка;20-шайба;21-гайка;22-валик;23-шпонкасегментная;24– шарикоподшипники; а – к рулевому механизму; I – установка насоса

Торцовые поверхности корпуса и распределительного диска отшлифованы. Забоины и заусенцы на них, а также на роторе, статоре и лопастях недопустимы. В крышке насоса расположены два клапана 6. Перепускной клапан ограничивает количество масла, подаваемого насосом в силовой цилиндр. Предохранительный клапан, помещённый внутри перепускного, ограничивает давление масла в системе, открываясь при давлении 7,5-8,5 МПа (75-85 кгс/см²).

Бачок гидроусилителя установлен отдельно от насоса. В бачке имеется заливной фильтр и фильтр, через который проходит масло, возвращаясь в бачок. В случае засорения фильтрующих элементов открывается перепускной клапан. Уровень масла в баке должен находиться в пределах плоского участка на указателе и замеряется при не завёрнутой пробке.