Назначение, классификация, устройство и принцип работы рулевых механизмов

Рулевым называется механизм, преобразующий вращение ру­левого колеса в поступательное перемещение рулевого привода, вызывающее поворот управляемых колес автомобиля. 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. Передаточное число рулевого механизма зависит от типа авто­мобиля и составляет для различных автомобилей 15...25. Такие передаточные числа за один-два полных оборота рулевого колеса обеспечивают поворот управляемых колес автомобиля на макси­мальные углы, равные 35...45°.

К рулевым механизмам, кроме общих требований к конструк­ции автомобиля, предъявляется ряд дополни­тельных требований:

• высокий КПД при передаче усилия от рулевого колеса к уп­равляемым колесам для легкости управления автомобилем и не­сколько меньший КПД в обратном направлении для уменьшения толчков и ударов на рулевом колесе от дорожных неровностей;

• обратимость механизма, исключающую снижение стабилиза­ции управляемых колес автомобиля;

• минимальный зазор в зацеплении механизма при нейтраль­ном положении управляемых колес и возможность регулирования этого зазора в процессе эксплуатации;

• заданный характер изменения передаточного числа меха­низма. На современных автомобилях имеют применение различные типы рулевых механизмов.

На автомобилях применяются различные типы рулевых механизмов:

Червячные рулевые механизмы применяются на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распрос­транение получили червячно-роликовые рулевые механизмы,руле­вая передача которых состоит из червяка и ролика. Червякимеет форму глобоида — его диаметр в средней части меньше, чем по концам. Такая форма обеспечивает надежное за­цепление червяка с роликомпри повороте рулевого колеса на большие углы. Ролики могут быть двухгребневыми или трехгреб-невыми. Двухгребневые ролики применяются в рулевых механиз­мах легковых автомобилей, а трехгребневые — в рулевых механиз­мах грузовых автомобилей и автобусов.

При вращении червяка, закрепленного на рулевом валу, момент от червяка передается ролику, который установлен на подшипнике на оси, размещенной в пазу валарулевой сошки. При этом благодаря глобоидной форме червяка обеспечивается надежное зацепление его с роликом при повороте рулевого коле­са на большие углы. Червячно-роликовые рулевые механизмы имеют небольшие габаритные размеры, надежны в работе и просты в обслуживании. Червячно-секторные (червячно-спироидные) рулевые механизмыполучили меньшее распространение и применяются только на гру­зовых автомобилях. Рулевая передача этих механизмов состоит из цилиндрического червякаи бокового секторасо спиральными зубьями, который выполнен совместно с валом ру­левой сошки. Механизмы имеют небольшое давление на зубья при передаче больших усилий и небольшое изнашивание.

Винтовые рулевые механизмы используют на тяжелых грузовых автомобилях. Наибольшее применение получи­ли винтореечные механизмы. Винтореечная рулевая передачавключает в себя винт, шариковую гайку-рейкуи сектор, изготовленный вместе с валом рулевой сошки. Вращение винта преобразуется в поступательное перемеще­ние гайки, на которой нарезана рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым секторомвала рулевой сошки. Для уменьшения трения и повышения износостойкости соединение винта с гай­кой осуществляется через шарики. Винторычажные рулевые механизмыв настоящее время приме­няются редко, так как имеют низкий КПД и значительное изна­шивание, которое невозможно компенсировать регулировкой.

Зубчатые рулевые механизмы применяются в основном на легковых автомобилях малого и среднего классов. Шестеренные рулевые механизмы,имеющие цилиндрические или конические шестерни, используются редко. Наибольшее применение получили реечные рулевые меха­низмы. Реечная рулевая передачасостоит из шестернии рейки. Вращение шестерни, закрепленной на рулевом валу, вызывает перемещение рейки, которая выполняет роль попе­речной рулевой тяги. Реечные рулевые механизмы просты по конструкции, компакт­ны и имеют наименьшую стоимость по сравнению с рулевыми механизмами других типов. Из-за большого значения 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 рулевое колесо. На легковых автомобилях более высокого класса с реечным рулевым механизмом применяют гидроусилитель руля, поглоща­ющий толчки и удары со стороны дороги.