Рулевое управление легкового автомобиля

В реечном  рулевом механизме с гидроусилителем (рисунок 2.2) поршень 4, разделяющий цилиндр 3 на две полости, посажен на рейку 1. Шестерня 2 выполнена как одно целое с вращающимся корпусом распределителя 5. Необходимость в специальном демпфирущем устройстве при наличии гудроусилителя отпадает.

Таким образом регулировка схождения управляемых колес обеспечивается за счет регулируемых боковых тяг (изменяется их длинна).  Регулировка зацепления шестерня-рейка обеспечивается поджимным устройством.

 

Рисунок 5.1.2 – Реечный рулевой механизм с гидроусилителем

Рисунок 5.1.3- Распределитель с роторным золотником и центрирующим торсионом

Распределитель, представленный на рисунке 2.3, состоит  из корпуса 2, внутри которого размещена  гильза 4 и золотник-ротор 6 с отверстием 7, соединенные между собой центрирующим торсионом 5. Гильза и ротор могут заворачиваться относительно друг друга при закручивании торсиона 5 в пределах зазора Д между пальцем 3 и ротором 6. Гильза 4 изготовлена как одно целое с шестерней 1 реечной рулевой передачи. Золотник ротор 6 соединен с рулевым колесом. На золотнике-роторе 6 выполнены продольные пазы 8, кромки которых вместе кромками 9 в гильзе 4 создают переменное сечение. Четыре полости распределителя, образованные кольцевыми уплотнениями 10, соединены с двумя полостями Ц, нагнетанием Н и сливом С.

Распределения потоков жидкости происходит при  относительных поворотах золотника-ротора 6 и гильзы 4. Точность управления обеспечивается торсионом 5. Соответствующую эффективность  усилителя регулируют подбором жесткости  торсиона 5.

4.2 Работа гидроусилителя

 

Исполнительный  механизм гидроусилителя легкового автомобиля, как правило, выполнен заодно с рулевым механизмом - такие усилители называются интегральными. В качестве рабочей жидкости в гидроусилителях иномарок используется масло ATF- то же, что и в автоматических коробках передач. А отечественные агрегаты работают на масле марки Р, по своим свойствам близком к обычной "веретенке".

 

Рисунок 5.2.1-Реечный рулевой механизм с гидроусилителем

1 — рулевая рейка; 2 — поршень; 3 — сальники; 4 — шарниры рулевых  тяг; 5 — распределитель с золотником; 6 — шестерня; 7 — торсион; 8 — роторный  гидронасос

 

Роторный  или аксиально-поршневой насос, приводимый ремнем от коленчатого вала, засасывает из бачка масло и нагнетает  под высоким давлением в 50-100 атм в золотниковый распределитель. Задача распределителя - отслеживать усилие на руле и строго дозировано помогать поворачивать управляемые колеса. Для этого используют следящее устройство - чаще всего это торсион, встроенный в разрез рулевого вала. Когда машина стоит или едет по прямой, то усилия на рулевом валу нет, и торсион не закручен — соответственно, перекрыты дозирующие каналы распределителя, а масло сливается обратно в бачок. Водитель поворачивает руль, колеса сопротивляются - торсион закручивается тем сильнее, чем больше усилие на руле. Золотник открывает каналы и направляет масло в исполнительное устройство. В механизме типа "винт-шариковая гайка" большее давление подается или за поршень, или до него, помогая тому перемещаться вдоль рулевого вала. А в реечном механизме масло подается в корпус рейки — в ту или иную сторону от поршня, связанного с рейкой, и подталкивает ее вправо или влево. Когда баранка уже повернута до упора, срабатывают предохранительные клапаны, сбрасывая давление масла и сохраняя детали механизма от повреждения.

4.3 Регулировки

Проверка и регулировка рейки:

Установите передние колеса в положение  прямолинейного движения и измерьте расстояние, на которое рулевое колесо может быть повернуто при неподвижных  передних колесах.

Люфт: (0 - 10) мм

Если люфт превышает предельное значение, выполните регулировку  прижима рулевой рейки. Если люфт после регулировки все еще  чрезмерный, проверьте привод рулевого механизма и механизм, как описано  ниже.

 

Проверка вспомогательного усилия на неподвижном автомобиле:

1. Проверьте уровень жидкости  гидроусилителя и натяжение ремня  насоса.

2. Запустите двигатель на холостом  ходу, поверните рулевое колесо  от упора до упора несколько  раз, чтобы прогреть жидкость.

3. Прикрепите динамометр к рулевому  колесу. При работающем двигателе  на холостом ходу и автомобиле  установленном на чистой, сухой  поверхности, натяните динамометр, как показано, и запомните показания  при которых колеса только  начинают поворачиваться.

 

4. Показания не должны превышать  29Н (3.0 кгс).

Если показания больше, проверьте  механизм и насос.

 

Регулировка рулевой рейки:

1. Ослабляйте контргайку винта  прижима рулевой рейки специальным  инструментом, затем ослабьте винт  прижима рулевой рейки. 

2 Затяните винт направляющего  прижима рулевой рейки до 25 Нм (2.5 кгс-м), затем ослабьте его. 

3. Затяните еще раз винт направляющего  прижима рулевой рейки до 3.9 Н-м  (0.4 кгс-м), затем поверните его  обратно на установленный угол.

Установленный угол поворота : 20° max.

4. Затяните контргайку удерживая  винт прижима рулевой рейки. 

5. Проверьте на затягивание или  ослабление рулевое управление, выполнив полный поворот руля.

6. Выполните следующие проверки:

Работу рулевого управления

Измерьте вспомогательное усилие на неподвижном автомобиле.

 

Снятие реечного рулевого механизма:

ПРИМЕЧАНИЕ: смойте грязь и масло  с корпуса клапанного узла, магистралей  и редуктора, применяя растворитель и щетку. Высушите сжатым воздухом.

1. Слейте жидкость гидроусилителя.

2. Поднимите перед автомобиля  и закрепите на подставках  безопасности в соответствующих  местах.

3. Снимите передние колеса.

4. Автомобили с SRS: Перед разъединением  крестовины рулевого управления, снимите рулевое колесо.

5. Снимите кожух рулевого узла.

 

6. Снимите нижний болт рулевой  крестовины, и отсоедините рулевую  крестовину, двигая ее по направлению  к колонке

 

7. Вытащите шплинт из стопорной  гайки и снимите гайку.

 

8. Установите 10мм шестигранную  гайку на шаровый шарнир. Убедитесь  что 10 мм шестигранная гайка  совпадает с концом рулевого  пальца, в противном случае, резьбовая  часть рулевого пальца может  быть повреждена специальным  инструментом.

ПРИМЕЧАНИЕ: снимите рулевой шарнир, применяя съемник 28 мм (07МАС SI00200).

9. Разъедините рулевую тягу и  шарнир, применяя специальный инструмент.

ВНИМАНИЕ.Избегайте повреждения  пыльника рулевого шарнира.

10. Снимите левый наконечник  рулевой тяги (для автомобилей  с правым рулем-правый), затем  поверните рулевую рейку на  право (для автомобилей с правым  рулем-налево).

11. Разъедините выхлопную трубу  А или TWC.

12.Отсоедините тягу переключения  коробки передач. 

13. Ослабьте14 мм штуцер и отсоедините  питающую магистраль.

14. Ослабьте регулируемый хомут  и разъедините обратный шланг. 

15. Ослабьте 16 мм штуцер и снимите  возвратный шланг с корпуса  клапанного узла.

ВНИМАНИЕ.После отсоединения шланга и магистрали, закройте отверстия  шланга и магистрали клейкой лентой или заменителем для предотвращения попадания посторонних материалов из корпуса клапанного узла.

ПРИМЕЧАНИЕ: не ослабляете магистрали А и В между корпусом клапанного узла и цилиндром.

 

16. Снимите ребро жесткости. 

ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые соединительные болты ребра жесткости используются как болты крепления рулевого механизма. При снятии этих болтов, рулевой механизм наклонится в сторону.

 

17. Снимите кронштейны крепления. 

 

18. Оттяните реечный механизм  вниз, чтобы высвободить ведущий  вал-шестерню из перегородки и  снимите предохранительную втулку  вала- шестерни.

19. Сдвиньте реечный механизм  вправо так, чтобы высвободить  левый конец рулевой рейки  и наклоните левую сторону  вниз, чтобы удалить из автомобиля.

ВНИМАНИЕ:будьте осторожны, чтобы  не погнуть или не повредить питающую магистраль и магистраль цилиндра во время снятия рулевого механизма.

 

ПРИМЕЧАНИЕ:

Помойте, разобранные части в  растворе и высушите их сжатым воздухом. Не погружайте резиновые сальники в  раствор. Перед сборкой всегда заменяйте  уплотнительные кольца и резиновые  сальники новыми. Наносите жидкость гидроусилителя или смазку на детали, обозначенные в схеме сборки. Не допускайте попадания  пыли или других посторонних материалов в систему гидроусилителя. Используйте  соответствующие специальные инструменты, где необходимо.

 

 

 

Установка реечного рулевого механизма:

ВНИМАНИЕ.Будьте осторожны, чтобы  не погнуть или не повредить питающую магистраль и магистрали цилиндра, во время установки механизма.

1. Перед установкой механизма,  сдвиньте рулевая рейку на  право (для RHD налево).

2. Установите протектор крепления  на рулевой механизм.

3. Установите кожух вала шестерни, и установите вал шестерни  через перегородку. 

ПРИМЕЧАНИЕ: совместите прорезь на ведущем вале шестерни с выступом на корпусе клапана.

 

4. Установите кронштейны крепления  двумя болтами крепления механизма  на протекторе.

 

 

 

ПРИМЕЧАНИЕ:стрелка на кронштейне показывает прямо 

5. Укрепите подрамник рулевого  механизма двумя болтами крепления  механизма и соединительными  болтами. 

ВНИМАНИЕ.Убедитесь воздухопровод  не зацеплен или не защемлен подрамником  рулевого механизма.

ПРИМЕЧАНИЕ: установите болты сначала  свободно, затем прочно затяните их для надежности.

 

6. Установите шарнир возвратного  шланга, закручивая 16 мм накидную  гайку. 

7. Надежно закрепите возвратный  шланг , и затяните болтовой  хомут из отделения двигателя  .

8. Соединяйте питающую магистраль  и затяните 14 мм накидную гайку. 

ПРИМЕЧАНИЕ: убедитесь, что магистрали жидкости , задняя перекладина и  другие части не переплелись.

 

ПРИМЕЧАНИЕ: показан LHD тип, RHD тип- симметричен.

9. Отцентруйте рулевую рейку  во время ее движения.

10. Перед соединением рулевой  крестовины выполните следующее. 

Для SRS:

Отцентруйте кабельную катушку, вращая ее сначала по часовой стрелке (примерно два оборота) пока стрелка не займет положение "прямо".

Без SRS (обычное рулевое колесо)

Установите рулевое колесо в  строго прямом положении, поворачивая  колесо от упора до упора.

11. Надвиньте нижний конец рулевой  крестовины на вал шестерни (совместив  на одной линии отверстие для  болта и паз вала), и затяните  нижний болт.

ПРИМЕЧАНИЕ: Соединяйте рулевой вал  и вал-шестерню при отцентрованной рейке и кабельной катушке SRS. Убедитесь, что нижний болт рулевой  крестовины попал в паз на вале-шестерне. Если рулевое колесо и рейка оказались  не отцентрованными после сборки. пересоедините нижний конец крестовины.

 

12. Закрепите кожух рулевой крестовины  зажимом и скобами. 

13. Автомобили с SRS: установите  рулевое колесо и подушку безопасности.

 

14. Присоедините наконечники рулевой  тяги к поворотным кулакам,  затяните контргайку на указанный  момент и установите новые  шплинты. 

ПРИМЕЧАНИЕ:перед присоединением наконечников рулевой тяги проверьте  резьбовую часть рулевого пальца на загрязнение смазкой, удалите  ее при необходимости.

ВНИМАНИЕ.Закрутите контргайку на меньший требуемый крутящий момент, затем подтяните ее так, чтобы  совместить паз с отверстие пальца. Не добивайтесь совмещения по одной  линии ослаблением гайки.

 

15. Установите выхлопную трубу  или TWC.

16. Соедините тягу переключения  скоростей. 

17. Установите колеса в положение  прямолинейного движения.

18. Наполняйте систему жидкостью  гидроусилителя, и прокачайте воздух  из системы. 

19. После установки, выполните  следующие проверки.

Запустите двигатель, пусть работает на холостом ходу, и поворачивайте  рулевое колесо от упора к упору  некоторое время, чтобы разогреть  жидкость. Осмотрите корпус рулевого механизма на утечки. Проконтролируйте угол спицы рулевого колеса. Регулируйте, поворачивая правую и левую рулевые тяги, при необходимости.

5. Кинематический расчёт рулевого управления

Исходные данные Мазда 6:

Нагрузка на управляемую ось: G₁ = 998,25 (кг);

База: L = 2,675 (м);

Минимальный радиус поворота: R_min = 5,45 (м);

Шины: 195/65R15;

Свободный радиус: R_св= 0,3175 (м);

Статический радиус: R_ст= 0,29 (м);

 

Выбор параметров:

Исходя из компоновки автомобиля, принимаем следующие размеры:

радиус обката r_f = 0,0048 м;

расстояние между осями шкворней l₀ = 1,540 м;

радиус вращения поворотного рычага R_р = 0,18 м;

радиус рулевого колеса R_рк = 0,15 м;

Принимаем передаточное число рулевого механизма u_pм = 16,72

      Кинематический расчет заключается в определении углов поворота управляемых колес, выбора параметров рулевой трапеции.

Рисунок 5.1 – Схема поворота

Как следует из рисунка 5.1:

 

где q_e, q_i – углы поворота наружного и внутреннего колес,

l₀-колея передних колёс

Находим необходимые  максимальные углы поворота колес при  заданном R_min=5,45 м:

 

 

 

Наружный угол поворота :

 

Подбор  параметров трапеции при жёстких  в боковом направлении управляемых  колёсах начинается с определения  угла наклона боковых рычагов трапеции:

Рисунок 6.2 – Схема расположения задней 1 и передней 2 рулевых трапеций

 

Боковые рычаги находятся в таком положении, чтобы а ≈ 0,7…0,8L при заднем положении поперечной тяги (т.е. соответственно сзади управляемых колёс).

Угол находим по формуле:

 

Для выполненных конструкция отношение  длины бокового рычага к длине  поперечной тяги . Длину принимают возможно большей по условиям компоновки:

 

Принимаем

Тогда длина поперечной тяги n:

 

Общее кинематическое передаточное число  рулевого управления, определяемое передаточными  числами механизма  и привода :

 

где - полный угол поворота рулевого колеса

Для легковых автомобилей (3..3,5 оборота рулевого колеса)

Принимаем (3 оборота рулевого):

 

 

 

=16..20;  =15..20;

 

Принимаем =16

Следовательно: