Рульовий механізм у автомобілі. Пристрій, види та принцип роботи кермового механізму Рульовий механізм типу шестерня рейка

Найважливішою частиною кермового управління будь-якого автомобіля є кермовий механізм, який ми скорочено називатимемо РМ. Як його головна функція виступає збільшення прикладеного до автомобільному кермузусилля, а також його передача до кермового приводу. З погляду механіки цей процес виглядає як перетворення обертальних рухів керма в поступальні рухикермових тяг.

Для забезпечення безперебійності та точності протікання даного процесу, сучасний РМ повинен відповідати таким вимогам:

• мати високим ступенемнадійності;
• мати незначні за розмірами технологічні проміжки для забезпечення вільного обертання рульового колеса;
• мати можливість довільного повернення керма в нейтральне положення після припинення дії на нього м'язового зусилля рук водія;
• мати оптимальне передатне число, яке визначає відношення між кутом повороту керма та зусилля, що прикладається до нього.

Влаштування кермового механізму

Рульовий механізм (РМ) має досить складний пристрій, а найголовнішою його частиною є редуктор, що складається із зубчастих коліс. Залежно від марки та моделі автомобіля редуктор може бути поміщений у корпус із звареної високоміцної сталі або литого чавуну. Крім зубчастих коліс, у ньому розміщуються й інші елементи: підшипники, вали. У деяких різновидах редукторів всередині корпусу можуть бути розміщені пристрої для автономного змащення зачеплень і підшипників.

Різновидів редукторів у наш час досить багато. Слід навести деякі з них з урахуванням критерію класифікації:

• тип передачі – «черв'якові» та зубчасті
• форма зубчастих коліс - конічні, циліндричні та конічно-циліндричні;
• розташування валів – горизонтальні та вертикальні;
• особливість кінематичної схеми – роздвоєний ступінь та розгорнута співвісна схема;
• число ступенів – одно- та двоступінчасті.

Типи кермових механізмів:

1. Рейковий РМ

Найбільш поширеним у наш час типом РМ ​​є рейковий. Причина такої популярності криється у відносній простоті конструкції, його невеликій масі, низькій собівартості виробництва, високому ККД і невеликій кількості шарнірів і тяг, що значно зменшує частоту поломок. Крім цього, розташування цього типу кермового механізму поперек корпусу авто звільняє місце в підкапотному просторідля розміщення в ньому інших механізмів та вузлів, наприклад, трансмісії, двигуна і т.д. Рейкове управлінняє досить жорстким, тому забезпечує досить високу маневреність автомобіля.

Має рейковий механізмта рядом недоліків. Серед них найбільш серйозними є:

• складність технології встановлення на авто, що мають залежну підвіскукерованих коліс;
• висока віброактивність кермового керування;
• підвищена сприйнятливість ударів підвіски.

Складається рейковий кермовий механізм із вкладиша, чохла, пружин, кульового пальця, кульового шарніра, упорів, шестерень і безпосередньо кермової рейки. Рейкові шестерні розташовуються в трубці з металу, з кожного боку якої виступає сама рейка. Рульовий наконечник з'єднаний із кожною з її сторін. Ведуча ж шестерня кермового механізму пов'язана з валом рульової колонки, який при обертанні керма також починає повертатися, і тим самим рухає рейку.

Черв'яковий РМ

На легкові автомашини, що мають залежну підвіску керованих коліс, а також малотоннажні вантажівки та автобуси, автомобілі з підвищеною прохідністювстановлюють інший тип кермового механізму - "черв'ячний". Сучасний варіант складається з ролика, «черв'яка», який має змінний діаметр (його ще називають глобоїдним «черв'яком») і з'єднаний з кермовим валом. Поза корпусом механізму знаходиться важіль (сошка), який з'єднаний з тягами рульового приводу. Під час обертання керма відбувається катання ролика по «черв'яку» і хитання важеля (сошки), що надає руху керовані колеса.

Головними відмінностями «черв'ячного» механізму від рейкового виступають його менша чутливість до ударів підвіски та великі максимальні кути повороту коліс. Недоліками такого механізму є його дорожнеча виготовлення та необхідність у постійному регулюванні.

Гвинтовий РМ

На багатотоннажних вантажних автомобілях, великих автобусахта деяких легкових автомашинах представницького класувикористовується гвинтовий кермовий механізм. Він складається з таких конструктивних елементів:

• гвинта, що розташовується на рульовому валу;
• гайки, що переміщається валом;
• зубчастої рейки, яка нарізана на гайці;
• зубчастого сектора, з'єднаного з рейкою;
• кермової сошки, яка розташовується на валу сектора.

Головною ж особливістю механізму є з'єднання гвинта та гайки за допомогою кульок, що веде до серйозного зменшення тертя та зносу. Сам принцип роботи багато в чому нагадує принцип роботи «черв'ячного» кермового механізму. Під час обертання керма відбувається поворот рульового валу і гвинта, розташованого на ньому, який рухає гайку, все це супроводжується циркуляцією кульок. Гайка через зубчасту рейку зсуває зубчастий сектор, а з ним і рульову сошку.

Гвинтовий кермовий механізм має високий ККД і може передавати великі зусилля.

Як перевірити працездатність РМ?

Як і у випадку з іншими елементами кермового керування регулярна перевіркапрацездатності кермового механізму є найважливішим завданням кожного автовласника, адже від цього безпосередньо залежатиме безпека пересування на автомобілі.

Насамперед, слід перевіряти люфт рульового колеса. Перевірка проводиться як вручну, так і із застосуванням спеціального приладу – динамометра-люфтометра. Його потрібно закріпити на обід колеса і прикласти силу, рівну 10 Н. Треба зробити заміри зазорів в шарнірах кермових тяг і «черв'ячних» підшипниках. У тому випадку, якщо автомобіль обладнаний підсилювачем керма (так зване ГУР), то така перевірка повинна проводитися при працюючому моторі.

Візуальний огляд також є важливим складником діагностики працездатності РМ. У його ході потрібно особливу увагуприділити стану захисних чохлів кульових шарнірів, тому що через тріщини в них у кермовий механізм проникає бруд, що може призвести до його некоректної роботи, поломки і навіть руйнування. За найменших сумнівів у належній роботі РМ необхідно звернутися до спеціалізованого автосервісу.

Як зняти кермовий механізм та як його встановити?

Процес зняття та встановлення кермового механізму розглянемо на прикладі ВАЗ 2106, на якому застосовується «черв'ячний» тип. Для цього знадобиться наступний інструмент:

• 2 ключі "на 13";
• ключ "на 22";
• плоскогубці;
• знімач кульових пальців.

Сам процес зняття механізму буде наступним:

1. Першим кроком потрібно зняти кермовий вал.
2. Після цього від'єднати ліву бічну та середню кермові тяги і відвести їх на всі боки.
3. Далі одним ключем «на 13» притримуючи болти кріплення рульового механізму від провертання, другим відвернути гайки і зняти їх разом з шайбами.
4. Після чого, притримуючи механізм рукою, треба вийняти болти кріплення, залишивши при цьому кермовий механізм лежати на лонжероні.
5. Витягнути його через підкапотний простір.

Новий РМ встановлюється в зворотному порядку, але з урахуванням деяких нюансів: не слід щільно затягувати болти кріплення кронштейна кермового валу та гайки на компенсаторі, а також болти кріплення картера кермового механізму до лонжеронів. Це робиться з тією метою, щоб встановити новий механізм у правильне положення.

Виробляється це за допомогою дво- або триразового обертання рульового колеса різні сторони, при цьому відбудеться самоустановка механізму та кермового валу.

Після цього можна розпочинати контрольне затягування всіх елементів кріплення. Фінішним етапом буде перевірка наявності масла в рульовому механізмі автомобіля.

Після цього необхідно провести регулювання механізму.

Регулювання кермового механізму

Найпопулярніший тип рульового механізму (рейковий) іноді потребує регулювання. Причиною цього, як уже згадувалося вище, є висока сприйнятливість механізму до купин, ям та вибоїн, яких на наших дорогах досить багато. На більшості моделей сучасних автомобіліврегулювання рейки можна зробити самотужки.

Процес регулювання здійснюється за допомогою регулювального гвинта, який найчастіше розташовується на торцевій кришці РМ. Для полегшення доступу до нього краще скористатися оглядовою ямою, естакадою або підйомником, інакше доведеться трохи полежати на землі. Якщо регулювання проводиться на домкратах, перед підйомом слід виставити передні колеса в рівному положенні.

Після проведення підготовчих заходів треба виміряти люфт, максимальний показник якого не повинен перевищувати 10 градусів. Далі потрібно зробити підтяжку регулювального гвинта, причому робити це необхідно плавно і повільно, постійно контролюючи люфт за допомогою динамометра-люфтометра. Після завершення регулювання слід перевірити хід рульового колеса в русі, і якщо він занадто тугий, необхідно трохи послабити регулювальний гвинт.

Як самостійно полагодити кермовий механізм?

Деякі несправності в РМ можна усунути, не вдаючись до його заміни. Про деякі способи йтиметься далі. Якщо спостерігається текти, це може свідчити про відсутність герметичності в з'єднаннях трубок циліндра або несправності сальника, а також корозії вала редуктора. Для усунення цієї несправності необхідно провести повну перебирання агрегату. Якщо причина в сальниках і прокладках, необхідно їх замінити на нові, а якщо справа полягає в серйозній корозії валу, то його слід відшліфувати і за допомогою газотермонапиления відновити до вихідних розмірів.

Сильний люфт може вказувати на вихід з ладу та зношування таких деталей РМ як, наприклад, картер, шарніри або підшипник гвинта. Причиною люфту може бути кривий картер або вал. Щоб усунути цю несправність, потрібна, знову ж таки, повна перебирання вузла, в ході якої буде потрібно замінити зношені деталі.

Сильний стукіт у редукторі РМ говорить зазвичай про знос ударних підшипників. Тобто знадобиться їхня заміна на нові. Але це може бути свідченням і такої несправності як викривлення валу або серйозне зношування шарнірів. Для точної діагностики може знову знадобитися повна перебирання вузла.

Середні ціни на ремонт РМ в Росії та СНД

Однак на усунення неполадок у кермовому механізмі не завжди є вільний час, та й багато ремонтних операцій вимагають наявності досить серйозних навичок в автослюсарній справі, тому звернення до послуг фахівців в автосервіси бачиться правильним вибором.

Кінцева вартість сервісних робітбуде залежати не тільки від серйозності поломки, а й марки/моделі автомобіля, терміновості та деяких інших факторів. У середньому ж, вартість (без урахування вартості елементів, що замінюються) деяких робіт, пов'язаних з обслуговуванням рульових механізмів, в автомайстернях Росії та країн ближнього зарубіжжя в перерахунку на рублі така:

• заміна кермового механізму, що має підсилювач керма - від 700 рублів;
• заміна силового циліндра- Від 500 рублів;
• ремонт силового циліндра – від 300 рублів;
• заміна кермових наконечників - від 400 рублів;
• заміна пальців вкладиша – від 100 рублів;
• заміна кермової рейки - від 2000 рублів;
• регулювання кермової рейки – від 200 рублів;
• ремонт кермової рейки без зняття механізму з авто – від 1000 рублів;
• заміна кермової трапеції - від 1000 рублів;
• заміна пильовиків кермового механізму - від 1800 рублів.

Середні ціни на нові РМ у Росії та країнах СНД

Іноді робити ремонт рульового механізму недоцільно, а іноді й просто неможливо, наприклад, після серйозної ДТПтому може знадобитися придбання нового вузла на заміну старому. Природно, що вартість нового кермового механізму залежить не тільки від його типу, а й марки та моделі автомобіля, оригінальності самого механізму, адже на багато популярні моделіАвтомобільними (і не дуже) виробниками запчастин випускаються неоригінальні кермові механізми.

Середня ж вартість на нові кермові механізми по Росії та країнам ближнього зарубіжжя у перерахунку на вітчизняну валюту така:

• на задньопривідні автомобілі вітчизняного виробництва(ВАЗ 2105, 2107, 2106, ІЖ Ода) - від 2000 рублів;
• на передньопривідні автомобілівітчизняного виробництва (ВАЗ 2109, 2114, Пріора, Гранта, Каліна, Largus) - від 2500 рублів;
• на бюджетні автомобілі іноземного виробництва(KIA Ria, Renault Logan, Toyota Corolla, Hyundai Accent(Solaris), Ford Fiesta,) - Від 7 000 рублів;
• на автомобілі іноземного виробництва бізнес-класу ( Ford Mondeo, Toyota Camry, Volvo S40) - від 12 000 рублів;
• на автомобілі іноземного виробництва преміум-класу (Mercedes S-classe, BMW 7, Audi A8) – від 22 000 рублів;
• на вантажні автомобілі вітчизняного виробництва (КамАЗ, ГАЗ) - від 25000 рублів.

Варто додати, що у зв'язку зі змінами курсів основних іноземних валют вартість рульових механізмів на автомобілі іноземного виробництва може змінюватися у більшу або, як це не дивно, в меншу сторону.

Цей тип кермового механізму був поширений аж до 80-х років минулого століття, проте зараз на нових автомобілях практично не зустрічається. Однак «старі», у тому числі ВАЗ «класичного» сімейства, керується саме за допомогою черв'ячного редуктора.

Завдання редуктора, як ми знаємо зі статті про кермові механізми - уповільнити та збільшити зусилля водія та передати його на поворотні механізми коліс. Черв'ячний редуктор - відносно компактний вузол. У його корпусі (точніше, картері) захований кінець кермового валу. Саме на кінці і знаходиться той черв'як, який дав назву всій системі.

Черв'як у механіці – це по своїй суті великий гвинт із різьбленням. За це різьблення зачеплена ведена шестерня (ролик), до якої прикріплена рульова сошка. Ось ця пара "черв'як-шестірня" якраз і називається черв'ячною передачею. Щоб деталі менше зношувалися в процесі тертя, в картер черв'ячного редуктора заливають масло.

Отже, крутний момент з керма передається через редуктор на сошку, що обертається. Далі потрібно розподілити його на два колеса. Як це зробити, особливо якщо врахувати, що кермовий вал розташований з краю?

Припустимо, що автомобіль у нас ліворульний. Черв'ячний редуктор із сошкою знаходяться ліворуч. Справа, дзеркально від нього на кузові закріплений маятниковий важіль. Між собою сошка та важіль пов'язані середньою кермовою тягою.

Від маятникового важеля і сошки праворуч і, відповідно, ліворуч, відходять бічні тяги, пов'язані шарнірними з'єднаннями. Тяги штовхають поворотні важелі, що приводять у рух маточини коліс через кермові наконечники.

Черв'яковий кермовий механізм, як ми вже говорили, зараз практично не зустрічається. Недоліків у нього два:

Кермо неінформативне, тобто водій погано відчуває траєкторію руху автомобіля і від цього їм важче керувати, особливо на високих швидкостях

У черв'ячному кермовому механізмі дуже багато з'єднань, які з часом розбовтуються і починають люфтити. Тому таку рульову системунеобхідно часто обслуговувати: підтягувати з'єднання.

Переваги, втім, теж є, і їх також дві:

Рульовий механізм із черв'ячним редуктором більш стійкий до ударних навантажень, і передає менше вібрацій на кермо

Черв'ячний механізм дозволяє повертати колеса на більші кути, ніж рейковий.

Не дивно, що зараз (станом на 2014 рік) черв'ячні редуктори зустрічаються переважно на важких машинах для бездоріжжя. Наприклад, їх можна зустріти на Land Rover Defender, Lada 4x4 (відоміша як «Нива») і пікапі Mazda BT-50.

Втім, і в сегменті позашляховиків черв'ячний механізмпоступово витісняється рейковим. Так, від черв'ячного редуктора до рейки нещодавно перейшли такі моделі як Mitsubishi L200 і Chevrolet TrailBlazer.

Свій розвиток черв'ячна технологія отримала у вигляді гвинтового кермового механізму.

KnowCar - зрозуміла енциклопедія з влаштування автомобілів, де складне описано простою мовою, з ілюстраціями та відео, а статті розсортовані за розділами. Енциклопедія у процесі наповнення. Якщо є запитання чи пропозиції, зв'яжіться з командою. Всі контактні дані – внизу сайту.

Доатегорія:

1Вітчизняні автомобілі

Призначення та пристрій кермового управління

Призначення кермового управління. Рульове керування призначене для забезпечення руху автомобіля по заданому водієм напрямку. Воно складається з кермового механізму та кермового приводу. Конструкція кермового механізму та кермового приводу повинна забезпечити точність керування автомобілем, надійність роботи всіх вузлів та деталей* не вимагати від водія витрати великих зусиль та не передавати на рульове колесопоштовхи, що сприймаються колесами автомобіля.

Щоб автомобіль рухався на повороті без бокового ковзання коліс, всі колеса повинні здійснювати кочення по дугах, описаних з одного центру, що лежить на продовженні задньої осіавтомобіля. При цьому передні колеса автомобіля необхідно повертати на різні кути. Внутрішнє (стосовно центру повороту) колесо має бути повернене на більший кут, зовнішнє колесо - на менший кут. Така схема повороту досягається застосуванням у рульовому приводі трапеції із шарнірними з'єднаннями.

Рульовий механізм. Існує кілька типів кермового механізму. Найбільш поширеними є черв'як - ролик, черв'як - сектор і гвинт - кулькова гайка.

Рульовий механізм типу черв'як - ролик застосовується на більшості легкових автомобілів та багатьох вантажних автомобілях. На рис. 1 показано пристрій кермового механізму цього типу автомобіля ГАЗ-53А. У картері кермового механізму двох конічних роликових підшипниках обертається глобоїдальний черв'як, встановлений кінці вала керма.

Мал. 1. Схема повороту керованих коліс автомобіля: а – кут повороту зовнішнього колеса, Р – кут повороту внутрішнього колеса; 1 - поперечна рульова тяга; 2 - передній міст 3 - важелі поворотних цапф

У зачеплення з хробаком входить тригребневий ролик, що обертається на двох голчастих підшипниках. Між підшипниками встановлено розпірну втулку. Вісь ролика закріплена в головці валу рульової сошки. Опорами валу рульової сошки є з одного боку роликовий підшипник, а з іншого - бронзова втулка. Рульова сошка з'єднана зі своїм валом дрібними шліцями і закріплена гайкою 15. Кінець валу рульової сошки ущільнений сальником. Для регулювання затягування підшипників рульового валу під нижньою кришкою картера встановлені прокладки.

Зачеплення робочої пари кермового механізму виконано таким чином, що при положенні, що відповідає прямолінійному руху автомобіля, вільний хід кермового колеса повинен бути відсутнім. У міру повороту керма в ту чи іншу сторону зазор між хробаком і роликом і вільний хід I кермового колеса зростають. Регулювання зачеплення черв'яка з роликом здійснюють зміщенням валу рульової сошки в осьовому напрямі за допомогою регулювального гвинта. Гвинт встановлений у бічній кришці! картера кермового механізму, зовні закритий ковпачковою гайкою 8 і фіксується стопорною шайбою, закріпленою штифтом.

Рульовий механізм типу черв'як – ролик забезпечує найменші втрати на тертя. Завдяки цьому потрібно менше зусилля водія на керування автомобілем та знижується зношування деталей.

У автомобілів великої вантажопідйомностікермовий механізм має більше передатне число для полегшення управління, при цьому не допускається виникнення значних питомих тисків між поверхнями робочої пари.

У зв'язку з цим на таких автомобілях застосовують кермовий механізм типу черв'як - сектор з великою поверхнею зачеплення або механізм із двома робочими парами типу гвинт - гайка та рейка - сектор.

Рульовий механізм типу черв'як – сектор найбільш простий за конструкцією. У зачеплення з глобоїдальним черв'яком входить бічний сектор у вигляді частини шестерні зі спіральними зубами, виконаний разом з валом сошки. Зазор у зачепленні черв'яка із сектором не є постійним. Найменше значення зазору відповідає середньому положенню кермового колеса.

Мал. 2. Рульовий механізм типу черв'як-ролик: 1 – картер механізму, 2 – вал сошки, 3 – тригребневий ролик, 4 – прокладка. 5 - черв'як, б - пробка, 7 - стопорна шайба, 8 - ковпачкова гайка, 9 - вісь ролика, 10 - вал керма, 11 - регулювальний гвинт, 12 - стопорний штифт, 13 - сальник, 14 - рульова сошка, 15 - гайка, 16 - бронзова втулка

При повороті рульового колеса в той чи інший бік величина зазору збільшується в залежності від кута повороту, досягаючи максимального значення крайніх положеннях. Такий розподіл зазору полегшує маневрування з великими кутами повороту керма і досягається поступовим зниженням висоти зубів сектора від середини до крайніх точок. При складанні правильність установки механізму перевіряють за мітками, що є на черв'яку та секторі.

Сошка посаджена на вал, що обертається у двох голчастих підшипниках, між якими встановлена ​​втулка розпірна. При цьому зазор у зачепленні черв'як - сектор легко регулюється зміною товщини завзятої шайби, розташованої між боковою поверхнею сектора та кришкою картера кермового механізму.

Мал. 3. Рульовий механізм із вбудованим гідропідсилювачем: 1 - шків приводу насоса, 2 - насос гідропідсилювача, 3 - бачок насоса, 4 - фільтр, 5 - запобіжний клапанфільтра, б-лінія зливу, перепускний клапан, 8 запобіжний клапан, 9 – трубопровід високого тиску, 10 – поршень-рейка. 11 - картер кермового механізму. 12 - гвинт, 13 - кулька, 14 - кулькова гайка, 15 - завзятий шарикопідшипник, 16 - корпус клапана управління, 17 - Зворотній клапан, 18 -золотник, 19 - регулювальна гайка, 20 - пружинна шайба, 21 - пружина реактивного плунжера, 22 - реактивний плунжер, 23 - зубчастий сектор, 4 - сошка, 25 - статор насоса, 26 - ротор насоса, 2 28 - порожнина нагнітання, 29 - лопаті

Рульовий механізм типу гвинт - гайка та рейка - сектор застосовується на багатьох вантажних автомобілях (ЗІЛ -130, КамАЗ всіх моделей та ін), пристрій показаний на рис. 3.

Вал рульового механізму, встановлений у кулькових підшипникахмає на кінці гвинт. На гвинті закріплена кулькова гайка, що входить у поршень-рейку. При повороті рульового валу рейка-поршень переміщається вздовж осі. Осьове переміщення рейки-поршня, що має на зовнішній поверхні зубця, викликає поворот зубчастого сектора, встановленого на валу сошки. Сошка через кермовий привід здійснює поворот передніх коліс.

У гайці та гвинті виконані напівкруглі гвинтові канавки. У них вільно перекочуються кульки. Щоб кульки не випадали з гвинтових канавок, в пази гаїки вставлені штамповані напрямні, що є замкнутим жолобом. Поворот гвинта викликає перекочування кульок по жолобу. При цьому вони виходять з одного боку гайки та повертаються до неї з протилежного боку. Наявність кульок значно полегшує повертання валу кермового механізму.

Рульовий механізм з'єднаний з валом рульової колонки за допомогою карданного валуіз двома шарнірами. Це викликано складністю розміщення кермового управління звичайної конструкціїна автомобілі, що має V-подібний двигунта максимально наближену до нього кабіну.

Травмобезпечна рульова колонка. При фронтальних ударах автомобіля у разі аварії водій може бути травмований кермовим колесом. Щоб максимально зменшити небезпеку удару водія об кермо, легкових автомобілях останніх моделейвстановлюють трав-мобезпечну рульову колонку. Так, на автомобілі "Москвич-1500" рульова колонка телескопічного типу складається з трубчастих частин, які можуть входити одна в одну.

При ударі об рульове колесо нижня частина рульового валу отримує осьове переміщення в пружній з прорізами шліцевої втулки, а верхня та нижня частини труби рульової колонки входять до середньої частини труби. Енергія удару поглинається тертям між деталями, що переміщаються.

Саме рульове колесо з потопленою маточкою та м'якою накладкою знижує небезпеку удару про нього.

Водій, спостерігаючи за дорогою, керує автомобілем за допомогою кермового керування. Призначення рульового управління - змінювати напрямок руху автомобіля так, щоб при повороті автомобіля кочення його коліс по дорозі відбувалося по можливості без прослизання. Останнє дуже важливо, оскільки бічне ковзання шин викликає їх підвищений зноста погіршує стійкість руху автомобіля.

Кермо складається з рульового механізму і рульового приводу. Іноді в рульове управліннявключений підсилювач.

Рульовим механізмом називають сповільнювальну передачу, що перетворює обертання валу рульового колеса на обертання вала сошки. Цей механізм збільшує прикладене до кермового колеса зусилля водія та полегшує його роботу.

Рульовим приводом називають систему тяг і важелів, що здійснює в сукупності з кермовим механізмом поворот автомобіля. Рульовий привід (або рульова трапеція) служить для повороту коліс автомобіля на різні кути, що необхідно для кочення коліс без бокового прослизання. Рульова трапеція є шарнірним чотирикутником, що утворюється. центральною частиноюпередньої осі, поперечною рульовою тягою та поворотними важелями. Останні з'єднані з поворотними цапфами, на яких насаджені керовані колеса.

Мал. 4. Схема повороту автомобіля та рульова трапеція: а - схема повороту; б - схема кермової трапеції; R – радіуси повороту коліс; 1 до 8 – поворотні цапфи; 2 та 6 - поворотні важелі; 3 – передня вісь; 4 - поперечна кермова тяга; 5 - важіль

Рульовий механізм з'єднаний з лівою поворотною цапфою, поздовжньою рульовою тягою та важелем. Сошкою рульового механізму переміщують поздовжню рульову тягувперед або назад, викликаючи цим поворот керованих коліс ліворуч або праворуч.

Завдяки наявності кермової трапеції керовані колеса повертаються на різні кути: внутрішнє (найближче до центру повороту) колесо більший кут, ніж зовнішнє. Різниця у кутах повороту визначається величиною кута нахилу поворотних важелів трапеції.

Схема рульового приводу передніх керованих коліс показана на рис. 4, відповідає прийнятому на вітчизняних автомобіляхрозташування кермового колеса при правосторонньому русі.

Доатегорія: - 1 Вітчизняні автомобілі

До складу кермового механізму входить кермо, вал, укладений в кермову колонку, і кермовий редуктор, пов'язаний з кермовим приводом. Рульовий механізм дозволяє зменшити зусилля, що прикладається водієм до кермового колеса для подолання опору, що виникає при повороті керованих коліс машини внаслідок тертя між шинами та дорогою, а також деформації ґрунту під час руху ґрунтовими дорогами.

Рульовий редуктор є механічну передачу(наприклад, зубчасту), встановлену в корпусі (картері) і має передатне число 15 - 30. Рульовий механізм зменшує зусилля, що прикладається водієм до кермового колеса, пов'язаного за допомогою валу з редуктором, стільки разів. Чим більше передавальні відносинирульового редуктора, тим легше водієві повертати керовані колеса. Однак зі збільшенням передавального числа кермового редуктора для повороту на деякий кут керованого колеса, пов'язаного через деталі приводу з вихідним валом редуктора, водієві необхідно повернути кермо на більший кут, ніж при малому передатному числі. При русі ТС з високою швидкістюважче робити різкий поворот під великим кутом, оскільки водій не встигає повертати кермо.

Передавальне відношення кермового редуктора:

Up = (ap/ac) = (pc/pp)
де ар і ас - кути повороту відповідно кермового колеса та вихідного валу редуктора; Рр, Рс - зусилля, прикладене водієм до кермового колеса, та зусилля на вихідній ланці кермового механізму (сошці).

Так, для повороту сошки на 25 ° при передавальному відношенні рульового редуктора, що дорівнює 30, рульове колесо необхідно повернути на 750 °, а при Up = 15 - на 375 °. При зусиллі на кермовому колесі 200 Н і передавальному відношенні Up = 30 водій на вихідній ланці редуктора створює зусилля 6 кН, а при Up = 15 - у 2 рази менше. Доцільно мати змінне передатне відношення кермового механізму.

При малих кутах повороту рульового колеса (не більше 120°) переважно велике передатне відношення, що забезпечує легке та точне керування автомобілем під час руху з високою швидкістю. При низьких швидкостяхмале передатне відношення дозволяє при невеликих кутах повороту кермового колеса отримувати значні кути повороту керованих коліс, що забезпечує високу маневреність автомобіля.

Вибираючи передатне відношення кермового механізму, виходять з того, що керовані колеса повинні повертатися з нейтрального положення на максимальний кут(35…45°) лише за 2,5 обороту рульового колеса.

Кермові механізми можуть бути кількох типів. Найбільш поширеними з них є «черв'як-трьохгребневий ролик», «черв'як-шестірня» та «гвинт-кулькова гайка-рейка-шестірня». Шестерня у кермовому механізмі виконана у вигляді сектора.

Рульовий механізм перетворює обертальний рух рульового колеса на кутове переміщення рульової сошки, встановленої на вихідному валу рульового редуктора. Рульовий механізм під час руху повністю завантаженого автомобіля, як правило, повинен забезпечувати зусилля на обід рульового колеса не більше 150 Н.

Кут вільного повороту рульового колеса (люфт) для вантажних автомобілів зазвичай не повинен перевищувати 25° (що відповідає довжині душ 120 мм, виміряної по обіду рульового колеса) під час руху вантажного автомобіляпо прямій. Для автомобілів інших типів люфт рульового колеса інший. Люфт виникає через знос в експлуатації деталей рульового управління та розрегулювання рульового механізму та приводу. Для зменшення втрат на тертя та захисту деталей рульового редуктора від корозії у його картер, укріплений на рамі машини, заливають спеціальну трансмісійну олію.

При експлуатації ТС необхідно регулювати кермовий механізм. Регулювальні пристрої рульових редукторів призначені для усунення, по-перше, осьового люфта рульового валу або провідного елемента редуктора, а по-друге - люфта між провідним та веденим елементами.

Розглянемо конструкцію кермового механізму типу «глобоїдальний черв'як-трьохгребневий ролик».

Мал. Рульовий механізм типу «глобоїдальний черв'як-трьохгребневий ролик»:
1 – картер рульового редуктора; 2 - головка валу рульової сошки; 3 - тригребневий ролик; 4 – регулювальні прокладки; 5 – черв'як; 6 - кермовий вал; 7 – вісь; 8 – підшипник валу сошки; 9 – стопорна шайба; 10 - ковпачкова гайка; 11 - регулювальний гвинт; 12 – вал сошки; 13 - сальник; 14 - рульова сошка; 15 – гайка; 16 – бронзова втулка; h - регульована глибина зачеплення ролика з хробаком

Глобоїдальний черв'як 5 встановлений в картері 1 рульового редуктора на двох конічних роликових підшипниках, добре сприймають осьові зусилля, що виникають при взаємодії черв'яка з тригребневим роликом 3. Черв'як, напресований на шліці, наявні на кінці рульового валу 6, забезпечує з нарізкою хробака. Завдяки тому, що дія навантаження розосереджена по кількох гребенях в результаті їх контакту з черв'яком, а також заміні тертя ковзання в зачепленні значно меншим тертям кочення досягається висока зносостійкість механізму і великий ККД.

Вісь ролика закріплена в голівці вала 12 рульової сошки 14, а сам ролик встановлений на голчастих підшипниках, що зменшують втрати при прокручуванні ролика щодо осі 7. Опорами вала рульової сошки є, з одного боку, роликовий підшипник, а з іншого - бронзова втулка 76. Сошка з'єднана з валом за допомогою дрібних шліців і закріплена шайбою та гайкою 15. Для ущільнення валу сошки застосовується сальник 13.

Зачеплення черв'яка з гребенями здійснюється таким чином, що при положенні, що відповідає прямолінійному руху машини, вільний хід рульового колеса практично відсутній, а в міру збільшення кута повороту рульового колеса він зростає.

Регулювання затяжки підшипників рульового валу здійснюється за допомогою зміни числа прокладок, що встановлюються під кришку картера, своєю площиною, що впирається в торець крайнього конічного. роликового підшипника. Регулювання зачеплення черв'яка з роликом здійснюють зміщенням валу рульової сошки в осьовому напрямку за допомогою регулювального гвинта 11. Цей гвинт встановлений в бічній кришці картера, зовні закритий гайкою ковпачкової 10 і зафіксований стопорною шайбою 9.

На автомобілях великої вантажопідйомності застосовуються кермові механізми типу «черв'як-бічний сектор (шестірня)» або «гвинт-кулькова гайка-рейка-шестерня», що мають велику площу контакту елементів і як наслідок малі тиски між поверхнями робочих пар редуктора.

Рульовий механізм типу «черв'як-бічний сектор», найпростіший за конструкцією, використовується на деяких автомобілях. У зачеплення з хробаком 2 входить бічний сектор 3 у вигляді частини шестерні зі спіральними зубами. Бічний сектор виконаний як єдине ціле із валом 1 сошки. Сошка розташована на валу, встановленому на голчастих підшипниках.

Зазор у зачепленні між черв'яком та сектором непостійний. Найменший зазор відповідає середньому положенню кермового колеса. Зазор у зачепленні регулюється зміною товщини шайби, розташованої між боковою поверхнею сектора та кришкою картера рульового редуктора.

Конструкція кермового механізму типу «гвинт-кулькова гайка-рейка-сектор» показана на малюнку. Вал рульового колеса за допомогою карданної передачіз'єднаний з гвинтом 4, що взаємодіє з кульковою гайкою 5, нерухомо закріпленою стопорним гвинтом 15 в поршні-рейці 3. Різьблення гвинта і гайки виконана у вигляді напівкруглих канавок, що заповнюються кульками 7, що циркулюють по різьбленні при обертанні гвинта. Крайні нитки гайки з'єднані жолобом 6 із зовнішньою трубкою, що забезпечує циркуляцію кульок. Тертя кочення цих кульок по різьбленні під час обертання гвинта незначне, що зумовлює високий ККДтакого механізму.

Мал. Рульовий механізм типу «черв'як-бічний сектор»:
1 – вал сошки; 2 – черв'як; 3 - бічний сектор

Мал. Рульовий механізм типу «гвинт-кулькова гайка-рейка-сектор»:
1 – кришка циліндра; 2 – картер; 3 – поршень-рейка; 4 – гвинт; 5 – кулькова гайка; 6 – жолоб; 7 – кульки; 8 – проміжна кришка; 9 – золотник; 10 - корпус клапана керування; 11 – гайка; 12 - верхня кришка; 13 - пружина плунжера; 14 – плунжер; 15 - стопорний гвинт; 16 - зубчастий сектор (шестірня); 17 - вал; 18 - сошка; 19 - бічна кришка; 20 - стопорне кільце; 21 - регулювальний гвинт; 22 - кульовий палець

При повороті автомобіля водій за допомогою кермового колеса та валу обертає гвинт, щодо осі якого на циркулюючих кульках переміщається кулькова гайка. Разом з гайкою переміщається і поршень-рейка, повертаючи зубчастий сектор (шестірню) 16, виконаний як єдине ціле з валом 17. Сошка 18 встановлена ​​на валу за допомогою шліць, а сам вал розміщений на бронзових втулках в картері 2 рульового редуктора.

Здрастуйте, шановні автолюбителі! Недаремно найголовнішим символом автомобіля та всього, що з ним пов'язано, є кермо. - Це єдино можливий на сьогоднішній день спосіб управління напрямом руху автомобіля.

У процесі автоеволюції з банального кільця з ебонітовим оздобленням, кермо перетворилося на електронний блок, що дозволяє керувати великою кількістюфункцій. З яких, найголовніша – це зміна руху автомобіля, в заданому водієм напрямку. Управлінням транспортним засобом, у якого несправно або не відрегульовано кермо не допускається. Це правило повинно неухильно дотримуватись усіма водіями.

У зв'язку з цим будь-яка людина, що сідає за кермо, повинна досконально знати, мати уявлення про ознаки несправності та володіти методами їх усунення.

Як відомо, будь-яке кермо складається з двох складових частин:

• рульовий механізм;

Види кермових механізмів, що використовуються в автомобілях

Рульовий механізм – один із самих важливих вузлівсистеми кермового управління. Обертальні рухи рульового колеса якимось чином необхідно перетворити на зворотно-поступальні рухи: важелів, що повертають у різні боки маточини коліс. Саме для цього створено кермовий механізм. на сучасних машинах, Як легкових, так і вантажних, використовуються два види кермових механізмів: черв'ячний і рейковий.

Черв'яковий кермовий механізм– один із найстаріших пристроїв, який використовується, наприклад, у всіх моделях ВАЗівської класики. Представляючи собою продовження рульового валу, черв'як, що знаходиться в картері, передає обертальні рухи на ролик, з яким знаходиться в постійному зачепленні. Ролик міцно закріплений на валу кермової сошки, що передає рух на тяги.

Черв'ячна конструкція кермового механізму має свої переваги:

• можливість повороту коліс на великий кут;
• гасіння ударів та вібрації підвіски;
• можливість передачі величезних зусиль.

Рейковий кермовий механізмдосить часто став використовуватись у нових моделях автомашин. Шестерня, яка встановлена ​​на кінці рульового валу, щільно приживається до зубчастій рейці, Якою і передає обертання, перетворюючи його в поздовжній рух. Тяги, прикріплені до рейки, передають зусилля на поворотні кулакиступиць.

Рейковий кермовий механізм відрізняється від черв'ячного:

• більш простим та надійним пристроєм;
• меншою кількістю кермових тяг;
• компактністю та невеликою вартістю.

Регулювання кермового механізму – основні параметри

Для будь-якої системи кермового керування передбачено велика кількістьналаштувань. полягає у встановленні тісного зіткнення елементів «черв'як-ролик» та «шестерня-рейка».

Зусилля, з яким притискаються робочі частини елементів, має бути помірним і забезпечувати тісний зіткнення, без будь-яких зазорів. З іншого боку, якщо сильно притиснути черв'як до ролика або шестерню до рейки, кермо буде обертати дуже важко, а при значному зусиллі навіть неможливо. Це призводить до втоми під час водіння та швидкого зносудеталей кермового механізму.

Регулювання кермового механізму здійснюється за допомогою спеціальних регулювальних пристроїв. Для черв'яного передбачений спеціальний болт у кришці картера, а річкові пристрої мають притискну пружину в нижній частині проекції рульової шестерні. Від цієї процедури залежить не лише комфорт, а й безпечне керуванняавто. У зв'язку з цим, для здійснення регулювань слід залучити спеціаліста, який має необхідну кваліфікацію.

Ремонт кермового механізму - основні вимоги

Як і в будь-якому іншому вузлі, в рульовому механізмі активно працюють, а значить, зношуються деталі, що труться. За умовами експлуатації черв'як з роликом і шестерня з рейкою повинні знаходити в мастильному середовищі, яке дозволяє значно збільшити термін експлуатації деталей, але рано чи пізно настає момент, коли необхідний ремонт кермового механізму.

Про необхідність звернутися до фахівців можуть вказувати такі ознаки, як: збільшення вільного ходукермового колеса, поява люфта в різних площинах, «закушування» або поява холостих обертань керма, коли колеса на них не реагують. У будь-якому із зазначених випадків слід негайно проводити глибоку діагностику ремонту рульового механізму. А для того, щоб убезпечити себе від неприємностей, слід проводити огляд та своєрідне тестування системи кермового управління щоразу при виїзді з гаража.