Глава 11. Рулевое управление

Поворот автомобиля осуществляется с помощью рулевого управления, которое обеспечивает поворот управляемых колес при воздействии водителя на рулевое колесо. При взаимодействии повернутых, относительно продольной оси автомобиля колес, в зоне их контакта с дорогой возникают силы, которые заставляют изменить траекторию движения автомобиля.

Рулевое управление автомобиля включает четыре группы устройств (рисунок 11.1):

Рисунок 11.1 - Общее устройство рулевого управления

1) Рулевая колонка – часть рулевого управления, предназначенная для передачи воздействия водителя рулевому механизму;

2) Рулевой механизм – часть рулевого управления, изменяющая воздействие водителя по величине и по направлению, передающая его на рулевой привод;

3) Рулевой привод – часть рулевого управления, передающая воздействия от рулевого механизма к управляемым колесам;

4) Рулевой усилитель – часть рулевого управления создающая дополнительное силовое воздействие, необходимое для поворота управляемых колес. На легковых автомобилях и грузовых малой грузоподъемности рулевой усилитель может не устанавливаться.

Рулевое управление УАЗ-3151

На автомобиле УАЗ-3151 рулевое управление не имеет рулевого усилителя и включает в себя рулевую колонку, рулевой механизм и рулевой привод.

Рулевая колонка

Рулевая колонка разрезная с карданным шарниром, состоит (рисунок 11.2.) из рулевого колеса 16, вала 7 рулевой колонки с трубой 12 и подшипниками, карданного шарнира.

Рулевое колесо закреплено на шлицах вала рулевой колонки с помощью гайки. Вал рулевой колонки 12 вращается в двух радиально-упорных шариковых подшипниках 11, установленных в трубе 13. Внутренние кольца подшипников поджимаются пружинами 9 через разрезные втулки 10, что позволяет компенсировать осевое перемещение вала, которое может появиться при движении по неровностям.

1– рулевой механизм; 2 – манжета; 3 – вал червяка; 4 – втулка; 5 – болт; 6 – карданный шарнир; 7 – стопорное кольцо; 8 – защитная шайба; 9 – пружина; 10 – разрезная втулка; 11 радиально-упорный шариковый подшипник; 12 – вал рулевой колонки; 13 – труба колонки;

14 – контактное кольцо

Рисунок 11.2 - Рулевая колонка УАЗ-3151

Труба 13 рулевой колонки жестко крепится с помощью хомута к кронштейну подвески педалей.

На нижний конец вала рулевой колонки крепится вилка карданного шарнира 6, вторая вилка которого соединена с валом 2 червяка рулевого механизма. Применение карданного шарнира позволяет компенсировать угловые перемещения рулевой колонки относительно рулевого механизма при движении по пересеченной местности. Устройство карданного шарнира аналогично устройству карданных шарниров, применяемых в трансмиссии. Игольчатые подшипники фиксируются в вилках кернением в трех точках. Надежное соединение вилок с валами обеспечивают стяжные болты 5, которые позволяют за счет разрезов, выполненных на вилках обеспечить плотную их посадку на валах. Подшипники крестовины смазываются консистентной смазкой Литол-24 на заводе и в процессе эксплуатации обслуживания не требуют.

Рулевой механизм

На автомобиле применяется червячно-роликовый рулевой механизм с передаточным числом 20,3.

1 – сошка; 2 – обойма подшипника; 3 – ролик; 4 – шарики; 5 – вал сошки; 6 – ось ролика;

7 – регулировочный винт; 8 – стопорная шайба; 9 – колпачковая гайка; 10, 25 – крышка;

11 – подшипник вала сошки; 12, 21 – уплотнительная прокладка; 13 – пробка; 14 – вал червяка; 15 – уплотнительное кольцо; 16, 22 – манжета; 17, 26 – обойма подшипника; 18 – червяк;

19 – вал; 20 – картер; 23 – втулка

Рисунок 11.3 - Рулевой механизм УАЗ-3151

Рулевой механизм (рисунок 11.3) крепится болтами к левому лонжерону рамы в передней его части. В состав рулевого механизма входит картер 20 с крышками 10 и 21, глобоидальный червяк 18 с валом 19 и подшипниками, вал сошки 5 с двухгребневым роликом 3, регулировочное устройство, выполненное в верхней крышке 10, детали крепления и уплотнения.

В картере, на двух роликовых подшипниках установлен глобоидальный червяк 18, название которого происходит от названия образующей его рабочей поверхности. Функцию внутренних обойм подшипников выполняют обработанные конические поверхности червяка. Для предотвращения осевого люфта червяка его подшипники регулируются с натягом, который обеспечивается подбором необходимого количества тонких прокладок, установленных между нижней крышкой 21 и картером 20.

Червяк 18 жестко связан с валом 19, к которому крепится вилка карданного шарнира рулевой колонки. Выход вала из картера уплотняется манжетой 16 и уплотнительным кольцом 15, препятствующим проникновению пыли и грязи в зону работы манжеты.

Вал сошки 5 установлен также на двух опорах, верхняя – роликовый цилиндрический подшипник в крышке 10, нижняя – бронзовая втулка 23, запрессованная в нижнюю расточку картера 20. Двухгребневой ролик, установленный в продольном пазу вала сошки, связан с валом через палец 6, на котором он вращается при работе на двух шариковых подшипниках 4. При работе рулевого механизма двухгребневой ролик постоянно взаимодействует с червяком, перемещаясь по его виткам. Форма червяка позволяет обеспечить его постоянное взаимодействие с двухгребневым роликом, совершающим движение по дуге. Причем зазор между ними должен быть минимальным.

Для регулировки зазора в рабочей паре рулевого механизма оси ролика и червяка смещены, а верхняя часть вала сошки, благодаря кольцевой канавке, взаимодействует с регулировочным винтом 7 , ввернутым в крышку 10. При вращении регулировочного винта вал сошки вместе с роликом перемещается в осевом направлении, что приводит к увеличению или уменьшению зазора в рабочей паре червяк – ролик. Фиксация регулировочного винта после регулировки производится стопорной шайбой 8 и колпачковой гайкой 9.

Форма червяка и конструкция вала сошки с роликом, обеспечивают после регулировки минимальный зазор в зацеплении червяк-ролик в среднем положении при увеличенном зазоре в крайних положениях. Это особенность необходима в связи с тем, что износ червяка в основном происходит в среднем положении, поскольку преобладает прямолинейное движение автомобиля. Увеличенный зазор в крайних положениях исключает заедание в рулевом механизме после выполнения очередной регулировки.

Нижняя часть вала сошки имеет конические шлицы, на которые устанавливается сошка и фиксируется гайкой с пружинной шайбой. Выход вала сошки из картера уплотняется манжетой 22.

Смазывание рулевой передачи происходит маслом, заправляемым в картер рулевого механизма через пробку 13 контрольно-заливного отверстия. Слив масла производится через один из болтов нижней крышки. Применяемое масло ТМ-3-18 (ТСп-15К). Вместимость рулевого механизма 0,25л.

Рулевой привод

Рулевой привод (рисунок 11.4) состоит из сошки 14, тяги сошки 2, двух поворотных рычагов 7, тяги рулевой трапеции 1.

1 – тяга рулевой трапеции; 2 – тяга сошки; 3, 13 – шаровой наконечник; 4, 7 – поворотный рычаг; 5, 11 – корпус поворотного кулака; 6, 27 – пресс-масленка; 8 – рулевой механизм;

9 – рулевая колонка; 10 – регулировочное устройство; 12 – упорный болт; 14 – сошка;

15 – пробка; 16 – пружина; 17 – опорная шайба; 18 – вкладыш; 19 – контргайка; 20 – корпус шарнира; 21 – упругий колпачок; 22 – гайка; 23 – шаровой шарнир; 24- защитное кольцо;

25, 26 – защитные сферические шайбы;

Рисунок 11.4 - Рулевой привод УАЗ-3151

Сошка стальная кованная, устанавливается на конусный шлицевой участок вала сошки и крепится гайкой. Правильная установка сошки на валу обеспечивают четыре сдвоенных шлица на валу и соответственно четыре сдвоенных паза в отверстии сошки.

Балка моста, два поворотных рычага 7 и тяга 1 (рисунок 11.4), образуют рулевую трапецию 1 (рисунок 11.5), которая обеспечивает поворот внутреннего к повороту колеса на больший угол, чем наружного, что необходимо для чистого, без проскальзывания, качения управляемых колес при движении автомобиля на повороте. Максимальные углы поворота колес ограничиваются упорными болтами 12 (рисунок 1.40), ввернутыми в корпус поворотного кулака. Рулевые тяги имеют шаровые шарниры, каждый из которых состоит из корпуса 20 с резьбовым наконечником, шарового пальца 23, двух вкладышей 18, поджимаемых к шаровому пальцу пружиной 16, через опорную шайбу 17. Снизу шарнир закрывается резьбовой пробкой 15, сверху - уплотнительными сферическими шайбами 25, 26 и защитным колпачком 24. Смазывание шарового шарнира производится смазкой Литол-24 через пресс-масленку 27.

Рисунок 11.5 - Рулевая трапеция УАЗ-3151

Шаровые шарниры ввертываются в резьбовые отверстия на торцах рулевых тяг и фиксируются контргайками 19.

С целью уменьшения износа шин передние управляемые колеса должны быть установлены со схождением, когда расстояние А между закраинами обода (рисунок 11.5) меньше расстояния Б на величину 1,5…3,0 мм. Регулировка схождения производится за счет изменения длины тяги рулевой трапеции с помощью резьбовых наконечников шаровых шарниров.