Назначение, техническая характеристика, устройство, работа механизмов и гидроусилителя рулевого управления

Основание рулевой колонки представляет собой трубу 4, которая в верхней части крепится с помощью кронштейна 3 к силовым элементам кабины, в нижней части - через фланец к полу кабины. В трубе 4, на двух шариковых подшипниках 8 и 11, установлен вал рулевой колонки 7. В нижней части вала установлены уплотнительное кольцо 12 с обоймой 13 и регулировочная гайка 15, с помощью которой производится регулировка осевого зазора в подшипниках. Самоотворачивание регулировочной гайки предотвращается стопорной шайбой 14, ушко которой загибается в паз гайки. В верхней части вала на шлицах установлено рулевое колесо 5.

Рис. 13.2. Рулевая колонка:

1 - угловой редуктор; 2 - карданный вал; 3 - кронштейн; 4 - труба колонки; 5 - рулевое колесо; 6 - гайка; 7 - вал рулевой колонки; 8, 11 - шариковый радиально-упорный подшипник; 9 - разжимное кольцо; 10 - кольцо упорное; 12 - кольцо уплотнительное; 13 - обойма; 14 - стопорная шайба; 15 - гайка; 16 - стяжной болт; 17 – стопорная шайба; 18 - гайка; 19 - рулевой механизм; 20 - сошка

Карданный вал (рисунок 13.3) предназначен для соединения вала рулевой колонки с угловым коническим редуктором, обеспечивая возможность изменения расстояния между шарнирами при перемещениях кабины. Карданный вал двухшарнирный, с шарнирами неравных угловых скоростей на игольчатых подшипниках и шлицевым соединением.

Каждый шарнир состоит из двух вилок, крестовины с подшипниками и деталей уплотнения. Вилки 1 и 12, соединены крестовиной 5, на шипах которой установлены игольчатые подшипники 6. Подшипники закреплены от осевого перемещения в вилках упорными кольцами 4. В каждый игольчатый подшипник при сборке заложено 1-1,2 г смазки № 158. Пополнять смазочный материал в процессе эксплуатации не требуется. Для удержания смазочного материала в подшипнике и предохранения его от попадания пыли и влаги установлено уплотнительное кольцо 2 с обоймой 3.

Перед сборкой в шлицевую втулку закладывается 28-32 г смазочного материала, а на шлицы наносится тонкий слой смазки. Для удержания смазочного материала и предохранения соединения от попадания пыли и влаги установлено уплотнительное кольцо 8 с обоймой 9.

Верхняя вилка карданного вала с помощью шлиц и стяжного болта крепится к валу рулевой колонки (рисунок 13.2), нижняя - к валу ведущей конической шестерни углового редуктора. Вилки имеют продольный разрез, позволяющий после их установки на шлицы вала с помощью стяжных болтов 16 обеспечить плотное (без люфтов) соединение с валами. При сборке карданного вала необходимо следить за тем, чтобы оси отверстий под подшипники наружных вилок находились в одной плоскости. Устанавливают карданный вал вилкой со шлицевой втулкой вверх.

Рис. 13.3. Карданный вал рулевой колонки:

1, 10 - вилка; 2 - уплотнительное кольцо; 3 - обойма уплотнительного кольца; 4 - упорное кольцо; 5 - крестовина; 6 - игольчатый подшипник; 7 - шлицевой стержень; 8 - уплотнительное кольцо; 9 - обойма;11 - вилка со шлицевой втулкой; 12 - вилка со шлицевым стержнем;13 - стяжной болт; 14 – гайка.

Угловой редукторобеспечиваетпередачу вращения от карданного вала на винт рулевого механизма.

Передаточное число углового редуктора равно 1.

Редуктор (рисунок 13.4) состоит из корпуса 13 и двух зубчатых колёс 1 и 11.

Угловой редуктор устанавливается на картере рулевого механизма и крепится к нему шпильками. Конические зубчатые колеса выполнены со спиральными зубьями. Ведущая коническая шестерня, выполненная вместе с валом, установлена в двух шариковых подшипниках 5, которые фиксируются на валу гайкой 16. Вал ведущей конической шестерни уплотняется манжетой 2, которая закрыта крышкой 20, плотно посаженной на вал. Ведомое зубчатое колесо 11 также установлена в шариковых подшипниках 7 и 10. При работе конической передачи в зацеплении зубчатых колес возникают осевые силы, которые воспринимаются корпусом 4 ведущего зубчатого колеса, а также упорным кольцом 9 и упорной крышкой 12. Оптимальное взаимное положение зубчатых колес достигается регулировочными прокладками 6.

Рис. 13.4. Угловой редуктор:

1 - ведущее зубчатое колесо; 2 - манжета; 3 - крышка корпуса; 4 - корпус ведущего зубчатого колеса; 5, 7, 10 - шариковые подшипники; 6 - регулировочные прокладки; 8, 15, 19, 21 - уплотнительные кольца; 9, 18 - упорные кольца; 11 - ведомое зубчатое колесо; 12 - упорная крышка; 13 - корпус; 14 - распорная втулка; 16 - гайка крепления подшипников; 17 - шайба; 20 - защитная крышка.

Смазывание деталей углового редуктора производится маслом, поступающим из рулевого усилителя.

Ведомое коническое зубчатое колесо имеет внутренние шлицы, через которые усилие передается на винт рулевого механизма (рулевой передачи).

Рулевой механизм имеет шариковинтовую рулевую передачу, крепится к переднему кронштейну левой рессоры болтами.

Картер рулевого механизма, выполненный из высокопрочного чугуна, имеет цилиндрическую полость, в которой перемещается поршень-рейка, и является одновременно рабочим цилиндром рулевого гидроусилителя. Полость картера закрыта тремя крышками: передней 1 (рисунок 13.5), задней 13 и боковой 30. Между крышками и картером установлены резиновые кольца. В нижней части картера ввернута сливная магнитная пробка 16.

Рис. 13.5. Рулевой механизм:

1 - передняя крышка; 2 - распределитель рулевого усилителя; 3, 29 - упорные кольца; 4 - плавающая втулка; 5, 7 - уплотнительные кольца; 6, 8 - распорные кольца; 9 - установочный винт; 10 - зубчатый сектор с валом сошки; 11 - перепускной клапан; 12 - защитный колпачок; 13 - задняя крышка; 14 - картер рулевого механизма; 15 - поршень-рейка; 16 - магнитная пробка; 17 - винт; 18 - шариковая гайка; 19 - желоб; 20 - шарик; 21 - рулевая передача; 22 - упорный роликовый подшипник; 23 - пружинная шайба; 24 - гайка; 25 - упорная шайба; 26 - регулировочная шайба; 27 - регулировочный винт; 28 – контргайка регулировочного винта; 30 - боковая крышка.

Тип рулевой передачи – винт-шариковая гайка-рейка-сектор. Рулевая передача состоит из винта 3 (рисунок 13.6), шариковой гайки 2 с шариками 1, поршня-рейки 5, зубчатого сектора 6 с валом сошки. Ведущим элементом рулевой передачи является винт 3, который через шлицы, нарезанные в средней его части (рисунок 13.5), связан с ведомой шестерней конического редуктора. Шариковая гайка 2 (рисунок 13.6) связана с винтом 3 через шарики, которые при его повороте перекатываются по винтовым канавкам, выполненным с большой точностью в гайке и на рабочей поверхности винта, что уменьшает потери на трение в сопряжении винт - гайка.

Поскольку большую часть времени автомобиль движется прямолинейно, средняя часть винта изнашивается больше, чем крайние его участки. С целью повышения долговечности пары винт - гайка глубина винтовой канавки в средней части винта меньше, чем по краям, что придает ему бочкообразную форму. Вследствие этого шарики, в средней части винта, работают с натягом, обеспечивая длительную, беззазорную работу сопряжения винт - гайка.

В паз гайки установлен штампованный желоб 4, состоящий из двух половин полукруглого сечения, соединяющий концы винтовой канавки гайки, образуя замкнутый винтовой канал, по которому циркулирует тридцать один шарик.

Гайка после сборки с винтом и шариками устанавливается в поршень-рейку 15 (рисунок 13.5) и фиксируется двумя установочными винтами 9, которые стопорятся в затянутом положении.

Рис. 13.6. Рулевая передача рулевого механизма:

1 - шарики; 2 - шариковая гайка; 3 - винт; 4 - желоб; 5 - поршень-рейка; 6 - зубчатый сектор с валом сошки

Поршень-рейка 5 (рисунок 13.6) представляет собой фасонную деталь, выполняющую одновременно функцию поршня в силовом цилиндре рулевого усилителя и функцию рейки в рулевой передаче. Для этого ее наружная поверхность имеет точно обработанные цилиндрические пояски с уплотнительными кольцами, обеспечивающие герметичность сопряжения поршень-цилиндр при высоком давлении рабочей жидкости. В поршне-рейке выполнено ступенчатое отверстие, где размещаются шариковая гайка и винт рулевого механизма. Между цилиндрическими поясками нарезаны зубья рейки, которые взаимодействуют с зубьями сектора вала сошки 6.

Толщина зубьев сектора вала сошки и поршня-рейки переменная по длине, что позволяет изменять зазор в зацеплении посредством осевого перемещения зубчатого сектора с помощью регулировочного винта 27, ввернутого в боковую крышку 30.

Минимальный осевой люфт вала сошки в пределах 0,02-0,08 мм.

Вал сошки установлен в картере на подшипниках скольжения, которые смазываются маслом, применяемым в рулевом усилителе.

В картере рулевого механизма автомобиля КамАЗ-6350 дополнительно выполнены два отверстия для отвода жидкости в силовой цилиндр гидроусилителя второго управляемого моста.

Сошка 4 кованая, устанавливается на шлицах вала и фиксируется гайкой. Самоотворачивание гайки предотвращается стопорной шайбой, ушко которой связано с сошкой, а ее край отгибается на грань гайки. В нижнее конусное отверстие устанавливается шаровой палец продольной рулевой тяги.

Продольная рулевая тяга (рисунок 13.7) на концах имеет шаровые шарниры, каждый из которых состоит из корпуса, выполненного вместе с тягой 1, в отверстие которого запрессован верхний вкладыш 4 и установлен шаровой палец 5 с нижним вкладышем 6 и пружиной 7.

Рис. 13.7. Продольная рулевая тяга:

1 - тяга; 2 - защитный чехол; 3 - пресс-масленка; 4 - верхний вкладыш; 5 - шаровой палец; 6 - нижний вкладыш; 7 - пружина; 8 - стопорная шайба; 9 - резьбовая пробка.

В собранном состоянии нижний вкладыш 6 поджимается к шаровому пальцу 5 пружиной 7, что обеспечивает беззазорную работу шарового шарнира. Закрывается шаровой шарнир с одной стороны резьбовой пробкой, а с другой стороны эластичным защитным чехлом. Полость шарового шарнира заполняется консистентной смазкой Литол-24 через пресс-масленку 3.

Задний шарнир продольной рулевой тяги связан с поворотным рычагом 1 (рисунок 13.8), установленном на корпусе левого поворотного кулака. Рычаг выполнен вместе с крышкой подшипника верхнего шкворня поворотного кулака и крепится с помощью шпилек и гаек к корпусу поворотного кулака.

Два других поворотных рычага 4 и 6 отлиты заодно с корпусами поворотных кулаков и соединены между собой с помощью поперечной тяги 5.

Рис. 13.8. Рулевой привод (рулевая трапеция):

1 - верхний поворотный рычаг; 2 - продольная рулевая тяга; 3 - балка моста; 4 - правый поворотный рычаг; 5 - поперечная рулевая тяга; 6 - левый поворотный рычаг

Балка моста, два поворотных рычага и поперечная тяга образуют рулевую трапецию, которая обеспечивает при повороте автомобиля чистое, без проскальзывания, качение управляемых колес за счет их поворота на разные углы. Для этого поворотные рычаги установлены не параллельно друг другу, а под углом 16° к продольной оси автомобиля.

Поперечная рулевая тяга (рисунок 13.9) обеспечивает кинематическую связь между управляемыми колесами, передает усилие с левого колеса на правое. Тяга трубчатая, изогнутая, с двумя резьбовыми наконечниками 14. Каждый наконечник имеет шаровой шарнир, состоящий из корпуса, с установленными в нем шаровым пальцем 6 и двумя вкладышами 5 и 7, которые поджимаются к нему пружиной 8. Снизу шарнир закрыт крышкой 10. Сверху шарнир герметизируется эластичным защитным чехлом 1.

Полость шаровых шарниров наконечников поперечной рулевой тяги заполняется консистентной смазкой Литол-24 через пресс-масленку 2. Корпус шарнира имеет внутреннюю резьбу для крепления к тяге.

Изменением положения наконечников на тяге регулируется схождение управляемых колес, которое должно составлять 1-2 мм (рисунок 13.8).

На автомобиле КамАЗ-6350, с управляемыми колесами двух мостов, рулевой привод имеет ряд особенностей (рисунок 13.10).

Рис. 13.9. Поперечная рулевая тяга:

1 - защитный чехол; 2 - пресс-масленка; 3, 11 - пружинная шайба;4 - гайка; 5 - верхний вкладыш; 6 - шаровой палец; 7 - нижний вкладыш; 8 - пружина; 9 - уплотнительная прокладка; 10 - крышка; 12 - болт крепления крышки; 13 - стяжной болт; 14 - наконечник;15 - поперечная тяга.

Рис. 13.10. Особенности рулевого управления КАМАЗ-6350:

1 - рулевой механизм; 2 - гайка; 3 - стопорная шайба; 4 - промежуточная тяга; 5 - промежуточный рычаг; 6 - задняя опора; 7 - кронштейн силового цилиндра; 8 - гайка; 9, 13 - пресс-масленка; 10 - силовой цилиндр; 11, 12 - продольная рулевая тяга; 14 - ось цилиндра; 15 - сошка; 16 - полусферический подшипник.

Сошка 15 выполнена двуплечей. К верхнему плечу сошки 15 крепится промежуточная тяга 4, передающая усилие на промежуточный рычаг 5, установленный шарнирно на задней опоре 6, нижний конец которого связан с продольной тягой 11 второго моста.

Рис. 13.11. Рулевой усилитель КамАЗ 4350, КамАЗ-5350:

1 - рулевое колесо; 2 - пружина предохранительного клапана фильтра; 3 - фильтр; 4 - масляный насос; 5 - перепускной клапан; 6 - вал сошки с зубчатым сектором; 7 - задняя полость силового цилиндра; 8 - поршень-рейка; 9 - сошка; 10 - продольная тяга; 11 - поперечная тяга; 12 - переднее колесо автомобиля; 13 - магнитная пробка; 14 - шариковая гайка; 15 - винт; 16 - картер рулевого механизма; 17 - обратный клапан; 18 - предохранительный клапан рулевого усилителя; 19 - распределитель; 20 - золотник; 21 - упорный подшипник; 22 - реактивный плунжер; 23 - центрирующая пружина; 24 - угловой редуктор; 25 - передняя полость силового цилиндра; 26 - линия нагнетания; 27 - карданный вал; 28 - радиатор; 29 - труба рулевой колонки; 30 - заливной фильтр; 31 - бачок насоса (гидросистемы); 32 - линия слива; 33 - пружина перепускного клапана насоса; 34 - предохранительный клапан насоса; 35 - перепускной клапан; А, Б - дросселирующие отверстия.

Привод рулевой трапеции первого моста осуществляется от нижнего плеча сошки и не отличается от ранее рассмотренного. Соотношение плеч сошки и промежуточного рычага подобраны таким образом, что обеспечивают поворот управляемых колес первого и второго мостов на различные углы. Это необходимо для обеспечения качения колес на повороте без проскальзывания.