Typ ślimaka przekładni kierowniczej. Układ kierowniczy samochodu - rodzaje i zasada działania przekładni kierowniczych Schemat sterowania zębatką i zębnikiem

Przekładnia kierownicza to element układu kierowniczego, który dzięki znacznemu przełożeniu w skrzyni biegów ułatwia prowadzenie samochodu. Na konstrukcję mechanizmów kierowniczych nakładane są następujące wymagania:

• zapewnienie określonego charakteru zmiany przełożenia mechanizmu kierowniczego;
• wysoka skuteczność w przenoszeniu siły z kierownicy na dwójnóg;
• zdolność mechanizmu kierowniczego do odbierania sił z kierowanych kół na kierownicę, co jest niezbędne do stabilizacji kierowanych kół.

Mechanizmy kierownicze są realizowane z wystarczająco dużymi przełożeniami. Przełożenie przekładni (mm m) określa stosunek kątów obrotu kierownicy i wału dwójnogu mechanizmu kierowniczego. Dla samochodów osobowych przełożenie wynosi od 16 do 20, a dla ciężarówek 20-25. Zwykle przełożenie mechanizmu kierowniczego jest wartością stałą (tabela 20.1).

Tabela 20.1. Przełożenia układu kierowniczego

Konstrukcje niektórych przekładni kierowniczych umożliwiają zmianę przełożenia podczas obracania kierownicy w górę (dla samochodów ciężarowych) lub w dół (dla samochodów osobowych). Ma to na celu poprawę bezpieczeństwa ruchu przy dużych prędkościach i ułatwienie jazdy podczas manewrowania.

Najczęściej stosowane są trzy rodzaje przekładni kierowniczych: ślimak, śruba I stojak. W ślimakowym i zębatkowym mechanizmie kierowniczym w przenoszeniu siły na wał dwójnogu zaangażowana jest jedna para części, a w śrubowym mechanizmie sterującym, ze względu na niską sprawność pary śrub, wprowadzana jest kolejna dodatkowa para. Dlatego takie mechanizmy kierownicze nazywane są kombinowanymi.

Przekładnie ślimakowe stosowany w samochodach, ciężarówkach i autobusach. Różnią się kształtem ślimaka i konstrukcją wbijanego elementu współpracującego ze ślimakiem. Najbardziej rozpowszechniony walec ślimakowy mechanizmy sterujące. Para kierownicza składa się z globoidalnego ślimaka i dwu- lub trzyrzędowego wałka. Robak nazywany jest globoidalnym, ponieważ ma wklęsły kształt, czyli kształt jednowarstwowej hiperboloidy obrotowej. Takie koło zębate ma dużą nośność ze względu na jednoczesne zazębienie dużej liczby zębów i małe straty tarcia, ponieważ tarcie ślizgowe w tym biegu jest zastępowane tarciem tocznym.

W zazębieniu ślimaka z rolką zapewniona jest zmienna szczelina: od prawie bezluzowego zazębienia w środkowej pozycji rolki, odpowiadającej ruchowi prostoliniowemu, do znacznie zwiększonej szczeliny w skrajnych położeniach. Taką zmianę prześwitów uzyskuje się poprzez przesunięcie środka dwójnogu w kierunku ślimaka. Niezbędne jest zapobieganie zacinaniu się mechanizmu kierowniczego w skrajnych położeniach po regulacji, wynikającego ze zużycia szczeliny w środkowej części ślimacznicy.

Na ryc. 20,5 przedstawia przekładnię ślimakową samochodu GAZ-66-11. Składa się ze skrzyni korbowej /, w której znajduje się ślimak 6, zaczepianie wałkiem trójramiennym 2. Ślimak jest wciskany na wał drążony 7 i montowany w skrzyni korbowej na dwóch łożyskach stożkowych 5 i 8. Pomiędzy dolną pokrywą 4 a obudowa kierownicy zainstalowała kilka cienkich papierowych uszczelek 3 do regulacji łożysk ślimakowych.

Ryż. 20.5. Przekładnia ślimakowa samochodu GAZ-66-11: 1 - korbowód; 2 - klip wideo; 3 - regulacja uszczelek; 4- Dolna pokrywa; 5, 8, 11, 17, 18- namiar; 6- Robak; 7 - wał; 9 - kołek; 10 - oś; 12 - śruba; 13 - Szpilka; 14 - trzon dwójnogu; 15 - mankiet uszczelniający; 16 - dwójnóg; 19 - podkładka zabezpieczająca; 20 - śruba

Rolka zamontowana na osi 10 na łożyskach 77 w policzkach głowicy dwójnogu. Wał dwójnogu obraca się w dwóch łożyskach 77 i 18. Mankiet uszczelniający jest zainstalowany w punkcie wyjścia wału dwójnogu 15. Na wielowypustowej części wału posadzono dwójnóg 16. Prawidłową instalację dwójnogu uzyskuje się dzięki obecności na nim czterech podwójnych szczelin.

Sprzężenie ślimaka z rolką reguluje się za pomocą śruby 72, która jest wkręcana w boczną pokrywę skrzyni korbowej. Śruba mocowana za pomocą podkładki zabezpieczającej /9, szpilka 13 i orzechy 20.

Wał ślimakowy z kluczem 9 połączony z dolnym widelcem wału kierownicy. Wał przekładni kierowniczej składa się z górnego wału kierownicy i wału pośredniego połączonych ze sobą oraz z reduktorem przekładni kierowniczej za pomocą przegubów Cardana. Na końcu wału kierownicy zamontowana jest piasta kierownicy.

Odmianą przekładni ślimakowej jest przekładnia kierownicza ślimakowo-piroidalna z bocznym sektorem, który jest używany w samochodzie Ural-4320 (ryc. 20.6). Para kierownicza składa się z dwukierunkowego cylindrycznego ślimaka 2 i bocznego sektora 3 ze spiralnymi zębami skośnymi. Ślimak jest zamocowany na wale 4 , który obraca się na łożyskach 7, umożliwiając niewielki ruch osiowy. Sektor 3 zintegrowane z wałem 6, w gniazdach, w których zainstalowany jest dwójnóg 5.

Kąty spiral robaka i sektora są różne. Przy trapezowym przekroju poprzecznym zwojów ślimaka i zębów sektora stykają się one wzdłuż linii, dzięki czemu zęby odbierają przenoszone obciążenie na całej długości osiowej. Zmniejsza to obciążenie zębów, zmniejsza naprężenia kontaktowe i zwiększa odporność przekładni na zużycie. wał dwójnóg 6 montowany z dużą dokładnością na wydłużonych łożyskach igiełkowych 7. Ugięcie ślimaka ograniczone jest specjalnym ogranicznikiem 8 zainstalowany w obudowie przekładni kierowniczej. Podobny nacisk 9 ogranicza ugięcie sektora po przeciwnej stronie. Za-

Ryż. 20.6. Mechanizm kierowniczy samochodu Ural-4320: 1 - łożysko; 2 - Robak; 3 - sektor; 4 - wał ślimakowy; 5 - dwójnóg; 6 - trzon dwójnogu; 7 - łożysko igiełkowe; 8, 9 - zatrzymuje się; 10 -

Podkładka

zazębienie ślimaka z sektorem regulowane jest doborem grubości podkładki z brązu 10 znajduje się między pokrywą skrzyni korbowej a sektorem. Luka w zaczepieniu zwiększa się, gdy ślimak jest obracany w obu kierunkach od położenia środkowego, aby zapobiec zakleszczeniu się mechanizmu kierowniczego w skrajnych położeniach.

Śrubowe mechanizmy sterujące są stosowane w pojazdach ciężarowych i z reguły mają dwie pary robocze: nakrętkę i sektor zębatkowy. Różnią się one od konwencjonalnej pary śrub tym, że moment nie jest przenoszony bezpośrednio ze śruby na nakrętkę, ale poprzez kulki. W tym przypadku rowki śrubowe wykonane na korpusie śruby i nakrętce służą im jako bieżnie. Podczas obracania śruby kulki krążą w nakrętce w zamkniętym okręgu, wysuwając się z kanału śruby przez otwór po jednej stronie nakrętki i powracając do nakrętki przez kanał obejściowy po przeciwnej stronie. Zastosowanie kulek krążących umożliwia zastąpienie tarcia ślizgowego w parze śruba-nakrętka tarciem tocznym, co zwiększa sprawność przekładni zarówno w kierunku do przodu, jak i do tyłu. Poprawia to warunki stabilizacji kół kierowanych, ale też sprawia, że ​​mechanizm jest dość wrażliwy na wstrząsy od strony jezdni. Dlatego należy zainstalować amortyzatory lub wspomaganie kierownicy, aby złagodzić wstrząsy. Głębokość rowka spiralnego jest zmienna, a grubość środkowego zęba sektora jest zwiększona w porównaniu z innymi zębami, aby zapobiec zakleszczeniu w skrajnych położeniach.

Szczelinę sprzęgnięcia zębatki tłoka z wycinkiem wału dwójnogu reguluje się ruchem osiowym wału dwójnogu za pomocą specjalnej śruby regulacyjnej. Szczelina w parze śruba-nakrętka nie jest regulowana, dlatego wysoką niezawodność i wymaganą żywotność w tym połączeniu zapewnia zastosowanie wysokiej jakości stali stopowych.

Mechanizm kierowniczy samochodu ZIL-431410 pokazano na ryc. 20.7. Skrzynia biegów jest połączona z wałem kierownicy za pomocą wału kardana z dwoma zawiasami. Furman 3 skrzynia biegów jest odlewana z żeliwa i posiada dolny /, pośredni 9, najlepszy 14 i boczny 19 obejmuje. Zębatka tłoka znajduje się w skrzyni korbowej 4, w którym zamocowana jest nakrętka kulkowa 6. Nakrętka kulkowa jest montowana ze śrubą w taki sposób, że powstają spiralne rowki, w które wkładane są kulki. 8. Dwa wytłoczone rowki 7 są wkładane w rowek nakrętki kulkowej, połączone dwoma otworami z jej rowkiem śrubowym, tworząc rurkę, wzdłuż której kulki, tocząc się, gdy śruba 5 jest obracana z jednego końca nakrętki, powracają do drugiego koniec.

Stojak tłokowy 4 współpracuje z sektorem przekładni 18 wał 21 dwójnóg, który obraca się na tulejach z brązu wciśniętych w skrzynię korbową. Ruch osiowy wału dwójnogu odbywa się poprzez obracanie śruby regulacyjnej 20, którego głowa wchodzi w otwór w wale dwójnogu. Podczas dokręcania śruby regulacyjnej

Ryż. 20.7. Śrubowy mechanizm kierowniczy samochodu ZIL-431410: 1 - Dolna pokrywa; 2 - końcówka; 3 - korbowód; 4 - szyna tłokowa; 5 - śruba; 6 - śruba; 7 - rynna; 8 - piłka; 9 - pokrywa pośrednia; 10 - łożysko oporowe; 11 - zawór kulowy; 12 - szpula; 13 - korpus zaworu sterującego; 14 - Górna obudowa; 15 -wiosna; 16 - tłok strumieniowy; 17 - śruba dociskowa; 18 - sektor zębaty; 19 - boczna okładka; 20 - śruba regulacyjna; 21 - dwójnóg; 22 - korek magnetyczny; 23 - smażyć

szczelina w zazębieniu sektora zębatego, która zwiększa się z tego powodu, moment oporu obrotu nie powinien przekraczać 500 N. Na zewnętrznym wielowypustowym końcu wału zainstalowany jest dwójnóg 23.

Gdy kierownica jest obracana, siła kierowcy jest przenoszona przez wał kierownicy i napęd Cardana na śrubę 5. Nakrętka kulkowa 6 porusza się wzdłuż osi śruby, ciągnie za sobą szynę tłoka 4 , który obraca sektor zębaty 18 z wałem 21 dwójnóg wokół własnej osi. siła dwójnóg 23 przekazywana jest do przekładni kierowniczej, która obraca kierowane koła.

Mechanizmy kierownicze samochodów marek KamAZ, KrAZ, MAZ działają zgodnie z podobnym schematem.

Mechanizmy kierownicze z zębatką i zębnikiem proste w konstrukcji i kompaktowe, mają wysoką sprawność, dzięki czemu znajdują szerokie zastosowanie w samochodach osobowych. Ostatnio takie mechanizmy były stosowane w lekkich ciężarówkach z niezależnym zawieszeniem. Para robocza to zębatka, o normalnym profilu zębatki i zębatki, przełożenie mechanizmu jest stałe. Nowoczesne zębatkowe mechanizmy kierownicze mogą mieć zmienne przełożenie, co uzyskuje się poprzez wycięcie zębów zębatki o specjalnym profilu.

Zwiększona wrażliwość na wpływy zewnętrzne z powodu niskiego tarcia, wrażliwość na drgania kierownicy wymusza instalację amortyzatorów lub wzmacniaczy do pochłaniania wstrząsów.

Zębatkowy mechanizm kierowniczy (rys. 20.8) składa się ze skrzyni korbowej 2, w którym na dwóch łożyskach 6 I? zainstalowane jest koło napędowe 7, które jest sprzężone z zębatką 10. Zębatka jest dociskana sprężyną do koła zębatego 12 przez stoper metalowo-ceramiczny 11. Regulacja szczeliny w zazębieniu odbywa się za pomocą nakrętki 13.

Ryż. 20.8. Zębatkowy mechanizm kierowniczy samochodu VAZ-2109: 1 - ochronny pokrowiec; 2 - obudowa przekładni kierowniczej; 3 - elastyczne sprzęgło; 4 - dźwignia obrotowa; 5 - drążek kierowniczy; 6 - łożysko rolkowe; 7 - koło zębate; 8 - łożysko kulkowe; 9 - wał kierowniczy; 10 - szyna; 11 - nacisk na kolej; 12 - wiosna; 13 - zatrzymaj nakrętkę

Podczas obracania wału 9, podłączony do kierownicy, bieg 7 porusza zębatkę 10, z którego siła przenoszona jest na drążki kierownicze i dalej przez wahacze 4 na kołach.

Kolumny i wały kierownicy. W ogólnym przypadku przeniesienie obrotu z kierownicy na mechanizm kierowniczy odbywa się za pomocą wału, który znajduje się wewnątrz kolumny. Na ciężarówkach (ryc. 20.9, a, b) kolumna kierownicy 3, montowany wewnątrz kabiny kierowcy, mocowany środkową częścią do panelu wewnętrznego i przedniej osłony kabiny. Kolumna kierownicy może być wyposażona w klaksonowy kolektor prądu i włącznik kierunkowskazów. Wał 8 zainstalowany w kolumnie 3 na łożyskach 7 i kierownicy 4 połączony z wałem za pomocą klucza lub wielowypustów i mocowany nakrętką. Dolny koniec wałka ma rowek do mocowania widelca kardana. Na środku kierownicy znajduje się urządzenie kontaktowe do przycisku sygnału.

Wał kierownicy i śruba kierownicy nie zawsze są wyrównane ze względu na układ pojazdu i konieczność prawidłowego ustawienia kierownicy. Ponadto kąt między wałem a śmigłem może się różnić, ponieważ kabina ma możliwość niewielkiego ruchu względem ramy. Dlatego wał jest połączony ze śrubą za pomocą napędu kardana 2. W niektórych pojazdach z kabiną nad silnikiem układ napędowy umożliwia podniesienie kabiny w celu zapewnienia dostępu do silnika. Przekładnia kardana mechanizmu kierowniczego ma

Ryż. 20.9. Kolumny kierownicze ciężarówek: ale- KAMAZ-5320; b- GAZ-66-11; w- reduktor kątowy; 1 - zawór sterujący wspomagania kierownicy; 2 - transmisja kardana; 3 - kolumna kierownicy; 4 - koło; 5 - Przekładnia kierownicza; 6 - reduktor kątowy; 7 - łożysko; 8 - wał kierowniczy; 9 - uchwyt montażowy; 10 - mechanizm napędowy; 11 - pokrywka; 12 - wał przekładni napędowej; 13, 14 - łożyska; 15 - napędzany bieg

Istnieją dwa zawiasy o nierównych prędkościach kątowych, zbliżone konstrukcją do tych stosowanych w skrzyni biegów samochodu.

W przypadku kabiny nad silnikiem kolumna kierownicy jest umieszczona prawie pionowo, a kątowa skrzynia biegów służy do przenoszenia obrotów pod dużym kątem na śrubę w mechanizmie kierowniczym. 6 (ryc. 20, w) z przełożeniem 1. Wał 12 z przekładnią napędową 10 montowane na łożyskach kulkowych 13, zabezpieczona nakrętką z podkładką zabezpieczającą. napędzany bieg 15 połączony ze śrubą za pomocą wielowypustów, co umożliwia przesuwanie śruby względem koła zębatego w kierunku wzdłużnym.

W samochodach osobowych (ryc. 20.10, ale) kolumna kierownicy zawiera wał 7 umieszczony w rurze, który jest przymocowany do przedniego panelu. Połączenie wału kierownicy z wałem z przekładnią napędową mechanizmu kierowniczego odbywa się za pomocą elastycznego sprzęgła. Wał obraca się na łożysku 3, na wypustach na górnym końcu wału zamontowana jest kierownica. W nowoczesnych pojazdach kolumna kierownicy może mieć kilka pozycji regulacji pionowej i wzdłużnej, co ułatwia sterowanie, co komplikuje jej konstrukcję.

Ryż. 20.10. Kolumny kierownicze samochodów osobowych: ale- kolumna kierownicy; b- odkształcalny wał kierownicy; / - wał kierowniczy; 2 - kolumna kierownicy ze wspornikiem montażowym; 3 - łożysko; 4 - perforowany rurowy wał kierowniczy

Kolumny kierownicy mogą spowodować poważne obrażenia kierowcy w wypadku. Aby zmniejszyć niebezpieczne uderzenie kolumny kierownicy w kierowcę, zastosowano kierownicę, która odkształca się pod wpływem uderzenia i pochłania część energii uderzenia. Wałek kierownicy musi zgiąć się lub odłączyć w razie wypadku, nie przesuwając się na głębokość większą niż 127 mm do kabiny pasażerskiej. Odbywa się to poprzez zamontowanie bezpiecznych kolumn kierownicy, które są elementami bezpieczeństwa biernego samochodu.

W samochodzie VAZ-2121 wał jest złożony, ponieważ ma napęd Cardana, a energię uderzenia pochłania specjalnie zaprojektowany wspornik montażowy kolumny kierownicy.

W samochodzie GAZ-3102 elementem pochłaniającym energię jest gumowe sprzęgło zainstalowane między dwiema częściami wału kierownicy.

Odkształcalny wał kierownicy może również pochłaniać energię uderzenia podczas kolizji. 4 zainstalowany w samochodach zagranicznych (ryc. 20.10, b). Taki wałek to perforowana rura, którą można znacznie skrócić, gdy zostanie na nią przyłożona siła w kierunku osiowym.

Wał kierownicy może również składać się z dwóch części i być połączony kilkoma podłużnymi płytami, które uginają się pod wpływem uderzenia, pochłaniając energię.

Każdy węzeł i mechanizm samochodu jest ważny na swój sposób. Być może nie ma takiego systemu, bez którego samochód mógłby normalnie funkcjonować. Jednym z tych systemów jest mechanizm kierowniczy. To chyba jedna z najważniejszych części samochodu. Przyjrzyjmy się układowi tego węzła, jego celom, elementom konstrukcyjnym. A także dowiedz się, jak regulować i naprawiać ten system.

Zasada działania drążka kierowniczego z zębatką i zębnikiem

Sterowanie zębatką i zębnikiem

Zębatkowy mechanizm kierowniczy jest najczęstszym rodzajem mechanizmu montowanego w samochodach. Głównymi elementami przekładni kierowniczej są przekładnia i drążek kierowniczy. Przekładnia jest zamontowana na wale kierownicy i jest stale sprzęgnięta z zębatką kierownicy.
Schemat sterowania zębatką i zębnikiem

1 - łożysko ślizgowe; 2 - mankiety wysokociśnieniowe; 3 - korpus szpul; 4 - pompa; 5 - zbiornik kompensacyjny; 6 – ciąg sterowania; 7 - wał kierowniczy; 8 - szyna; 9 - uszczelka kompresyjna; 10 - pokrowiec ochronny.
Działanie mechanizmu kierowniczego z zębatką i zębnikiem jest następujące. Gdy kierownica jest obrócona, zębatka przesuwa się w lewo lub w prawo. Podczas ruchu zębatki przymocowane do niej drążki kierownicze poruszają się i obracają kołami kierowanymi.

Zębatkowy mechanizm kierowniczy wyróżnia się prostą konstrukcją, a co za tym idzie wysoką wydajnością, a także dużą sztywnością. Ale ten typ mechanizmu kierowniczego jest wrażliwy na wstrząsy spowodowane nierównościami drogi, podatne na wibracje. Ze względu na swoje cechy konstrukcyjne, w pojazdach z napędem na przednie koła stosuje się zębatkowy układ kierowniczy.

Przekładnia ślimakowa

Ten mechanizm kierowniczy jest jednym z „przestarzałych” urządzeń. Są wyposażone w prawie wszystkie modele domowych „klasyków”. Mechanizm stosowany jest w pojazdach o zwiększonej zdolności przełajowej z zależnym zawieszeniem kół kierowanych, a także w lekkich ciężarówkach i autobusach.

Strukturalnie urządzenie składa się z następujących elementów:

• wał kierowniczy
• przekładnia ślimakowo-rolkowa
• korbowód
• ramię sterujące

Para „robaków” jest w ciągłym sprzężeniu. Ślimak globoidalny to dolna część wału kierownicy, a rolka jest zamontowana na wale dwójnogu. Gdy kierownica jest obracana, wałek porusza się wzdłuż zębów ślimaka, dzięki czemu obraca się również wałek ramienia kierownicy. Wynikiem tej interakcji jest przeniesienie ruchów translacyjnych na napęd i koła.

Sterowanie przekładnią ślimakową ma następujące zalety:

• możliwość skręcania kół pod większym kątem
• amortyzacja od wybojów drogowych
• przekazywanie wielkiego wysiłku
• zapewnienie lepszej zwrotności maszyny

Produkcja konstrukcji jest dość skomplikowana i kosztowna - to jej główna wada. Sterowanie takim mechanizmem składa się z wielu połączeń, których okresowa regulacja jest po prostu konieczna. W przeciwnym razie uszkodzone elementy będą musiały zostać wymienione.

Kolumna kierownicy

Wykonuje przenoszenie siły obrotowej, którą wytwarza sterownik, aby zmienić kierunek. Składa się z kierownicy znajdującej się w przedziale pasażerskim (kierowca działa na nią obracając ją). Jest sztywno osadzony na wale kolumny. W urządzeniu tej części układu kierowniczego często stosuje się wał, podzielony na kilka części, połączonych przegubami Cardana.

Ten projekt jest nie tylko wykonany. Po pierwsze pozwala na zmianę kąta nachylenia kierownicy względem mechanizmu, przesunięcie jej w określonym kierunku, co często jest konieczne przy montażu elementów samochodu. Dodatkowo taka konstrukcja pozwala na zwiększenie komfortu kabiny – kierowca może zmieniać położenie kierownicy pod względem wysięgu i pochylenia, zapewniając najwygodniejszą pozycję.

Po drugie, kompozytowa kolumna kierownicy ma tendencję do „pękania” w razie wypadku, zmniejszając prawdopodobieństwo odniesienia obrażeń przez kierowcę. Najważniejsze jest to, że podczas zderzenia czołowego silnik może się cofnąć i popchnąć mechanizm kierowniczy. Gdyby wał kolumny był solidny, zmiana położenia mechanizmu doprowadziłaby do wyprowadzenia wału z kierownicą do kabiny pasażerskiej. W przypadku kolumny kompozytowej ruchowi mechanizmu towarzyszyć będzie jedynie zmiana kąta nachylenia jednego elementu wału względem drugiego, a sama kolumna pozostaje nieruchoma.

Śruba przekładni kierowniczej

Śrubowy mechanizm kierowniczy łączy w sobie następujące elementy konstrukcyjne: śrubę na wale kierownicy; nakrętka, która porusza się wzdłuż śruby; zębatka, pokrojona w nakrętkę; sektor zębaty połączony z szyną; ramię sterujące umieszczone na wale sektorowym.

Cechą śrubowego mechanizmu sterującego jest połączenie śruby i nakrętki za pomocą kulek, co zapewnia mniejsze tarcie i zużycie pary.

W zasadzie działanie śrubowego mechanizmu kierowniczego jest podobne do działania przekładni ślimakowej. Obracaniu kierownicy towarzyszy obrót śruby, która porusza nałożoną na nią nakrętkę. W takim przypadku następuje krążenie kulek. Nakrętka za pomocą listwy zębatej przesuwa sektor przekładni, a wraz z nią ramię sterujące.

Ślimakowy mechanizm kierowniczy w porównaniu z przekładnią ślimakową ma większą wydajność i wykonuje większy wysiłek. Ten typ mechanizmu kierowniczego jest zainstalowany w wybranych luksusowych samochodach, ciężarówkach i autobusach.

Wniosek

Ogólnie rzecz biorąc, mechanizm jest dość niezawodną jednostką, która nie wymaga żadnej konserwacji. Ale jednocześnie działanie układu kierowniczego samochodu oznacza terminową diagnostykę w celu wykrycia usterek.

Konstrukcja tego węzła składa się z wielu elementów z ruchomymi złączami. A tam, gdzie są takie połączenia, z czasem, ze względu na zużycie elementów stykowych, pojawiają się w nich luzy, które mogą znacząco wpłynąć na prowadzenie samochodu.

Złożoność diagnostyki układu kierowniczego zależy od jego konstrukcji. Tak więc w węzłach z mechanizmem zębatki nie ma tak wielu połączeń, które należy sprawdzić: końcówki, sprzężenie zębatki z zębatką, przeguby uniwersalne kolumny kierownicy.

Ale w przypadku przekładni ślimakowej, ze względu na złożoną konstrukcję napędu, punktów diagnostycznych jest znacznie więcej.

Jeśli chodzi o prace naprawcze w przypadku wadliwego działania zespołu, końcówki są po prostu wymieniane w przypadku silnego zużycia. W mechanizmie kierowniczym na początkowym etapie luz można usunąć, regulując uzębienie, a jeśli to nie pomoże, ponownie zmontując zespół za pomocą zestawów naprawczych. Wały kardana kolumny, a także końcówki, są po prostu wymieniane.

5.3. Urządzenie i działanie układu kierowniczego

Układ kierowniczy służy do skręcania przednich kół samochodu podczas jego ruchu i składa się z napędu kierowniczego i mechanizmu kierowniczego. Aby ruch kół samochodu na zakręcie odbywał się bez poślizgu bocznego, koła kierowane muszą obracać się pod różnymi kątami: koło wewnętrzne pod większym kątem, a zewnętrzne pod mniejszym.

Mechanizm kierowniczy służy do przekształcania ruchu obrotowego kierownicy w liniowy ruch liniowy przenoszony na koła. W przypadku ruchu prostoliniowego należy przekształcić ruch obrotowy kierownicy w ruch wahadłowy ramienia kierownicy lub wykonać ruch posuwisto-zwrotny drążka kierowniczego. Ponadto mechanizm kierowniczy zapewnia przełożenie redukcyjne, dzięki czemu zmniejsza się siła, jaką kierowca wywiera na kierowanie kołami. Jest to szczególnie ważne, gdy pojazd stoi lub porusza się wolno, a kierownicą jest najtrudniej skręcić.

Stosunek kąta skrętu do kąta skrętu nazywany jest przełożeniem skrętu. Przełożenia mogą być stałe lub zmienne. Sterowanie ze stałym przełożeniem określa się mianem „liniowego”. W sterowaniu liniowym obracanie kierownicy o stałą liczbę stopni powoduje przesunięcie kierowanych kół o kąt proporcjonalny zależny od przełożenia przekładni w dowolnym położeniu sterowania.

Układ kierowniczy ze zmiennym przełożeniem określany jest jako „proporcjonalny”. W przypadku sterowania proporcjonalnego przełożenie zmienia się przy każdym obrocie kierownicy. Ogólnie rzecz biorąc, wraz ze wzrostem kąta skrętu wzrasta szybkość, z jaką zmienia się kąt skrętu kół. Przełożenie to kąt skrętu podzielony przez kąt skrętu.

Zazwyczaj redukcyjne przełożenie kierownicy wynosi od 14:1 do 22:1. Stosunki między 14:1 a 18:1 wymagają na ogół wspomagania kierownicy. Aby przesunąć koła między skrajnymi położeniami, należy obrócić kierownicą o 3-4 pełne obroty. Przekładnia kierownicza musi być wystarczająco mocna, aby wytrzymać różne obciążenia, którym jest poddawana w różnych warunkach jazdy. Kierowca nie powinien czuć wstrząsów towarzyszących ruchowi kierownicy.

5.3.1. Mechanizmy sterujące

Istnieje kilka różnych konstrukcji przekładni kierowniczych, ale istnieją dwa główne typy:

Mechanizmy kierownicze z ruchem obrotowym (ryc. 5.26);

Ryż. 5.26. Przekładnia kierownicza z ruchem obrotowym

Przekładnie kierownicze z ruchem ślizgowym (rys. 5.27).

Ryż. 5.27. Przesuwna przekładnia kierownicza

Mechanizmy sterujące z ruchem obrotowym

Mechanizmy kierownicze z ruchem obrotowym mają różne konstrukcje:

Mechanizm sterowania śrubą kulową;

Przekładnia kierownicza typu „śruba-nakrętka” z pierścieniami-suwakami;

Przekładnia sterowa ślimakowa;

Mechanizm sterowania rolkowo-ślimakowego;

Przekładnia kierownicza ze ślimakiem i sworzniem wałka.

Na ryc. 5.28 przedstawia mechanizm sterowania śrubą kulową. Wykorzystuje kilka kulek, które krążą w „ścieżkach” utworzonych przez rowki znajdujące się w nakrętce kierownicy i na wale kierownicy. Gdy wał kierownicy obraca się, kulki toczą się po „torach” i powodują ruch nakrętki kierownicy w górę lub w dół wału kierownicy. Ramię kierownicy jest obracane przez sektor zębaty, który zazębia się z zębami na nakrętce kierownicy.

Ryż. 5.28. Przekładnia kierownicza ze śrubą kulową

Przełożenie w tym mechanizmie kierowniczym jest stałe. Kulki zmniejszają tarcie pomiędzy ruchomymi częściami, dzięki czemu ten rodzaj mechanizmu kierowniczego praktycznie nie ulega zużyciu. Nadmierny luz w przekładni kierowniczej można zwykle wyeliminować, regulując położenie wału kierowniczego.

Na ryc. 5.29 przedstawia przekładnię sterową ze ślimakiem i wałkiem. Jego konstrukcja wykorzystuje cylindryczny ślimak o nierównym skoku. Gdy ślimak się obraca, stożkowy kołek porusza się osiowo wzdłuż ślimaka. Ramię sterujące jest zamontowane na odpowiednim wale połączonym ze sworzniem i może być obracane o 70°. Zużycie elementów roboczych tego mechanizmu jest stosunkowo niewielkie, luz w wale kierownicy oraz między sworzniem a ślimakiem jest regulowany. Przełożenie mechanizmu kierowniczego ze ślimakiem i sworzniem wałeczkowym zmienia się proporcjonalnie ze względu na nierówny skok ślimaka.

Ryż. 5.29. Przekładnia kierownicza ze ślimakiem i sworzniem rolkowym

Mechanizm sterowania ślimakiem pokazano na ryc. 5.30.

Ryż. 5.30. Przekładnia kierownicza z sektorem ślimakowym

W tego typu mechanizmie kierowniczym na końcu wału kierownicy znajduje się cylindryczny ślimak, który porusza sektorem przekładni. Zaletą przekładni ślimakowej jest to, że można łatwo osiągnąć wysokie przełożenia do 22:1. Sektor przekładni jest w ciągłym sprzężeniu ze ślimakiem, każdy obrót wału kierownicy powoduje obrót sektora przekładni. Ramię kierownicy jest zamontowane na sektorze przekładni i może być obracane o 70°. Zużycie tego typu mechanizmu kierowniczego jest stosunkowo duże ze względu na tarcie ślizgowe elementów roboczych. Wadą mechanizmu sterowania ślimakowego jest to, że kierowca musi przykładać znaczną siłę do kierownicy.

Na ryc. 5.31 przedstawia mechanizm kierowniczy typu „śruba-nakrętka” z pierścieniami ślizgowymi.

Ryż. 5.31. Przekładnia kierownicza typu "śruba-nakrętka" z pierścieniami-suwakami

Zgodnie z zasadą działania mechanizm ten jest podobny do mechanizmu kierowniczego z cyrkulacją kulek. Pierścienie ślizgowe umieszczone z boku nakrętki kierownicy przenoszą ruch nakrętki na widelec kierownicy. Dwójnóg kierownicy zamontowany na wale dwójnogu, który znajduje się na widelcu kierownicy, obraca się o 90 °. Zużycie tego typu mechanizmu kierowniczego na skutek tarcia jest zwykle duże. Przełożenie jest stałe.

Ryż. 5.32 reprezentuje przekładnię ślimakowo-rolkową.

Ryż. 5.32. Przekładnia kierownicza ślimakowo-rolkowa

W tym mechanizmie kierowniczym zamiast sektora przekładni zastosowano wałek do przenoszenia ruchu ze ślimaka. Ślimak w tym mechanizmie kierowniczym jest zredukowany do stożka w kierunku środka i przybiera formę przypominającą klepsydrę (globoid). Zaletą tego kształtu ślimaka jest to, że pozwala on wałkowi obracać się wokół jego środka, co zmniejsza rozmiar przekładni kierowniczej. Ramię sterujące jest przymocowane do wałka rolki i można je obracać o 90°. Przełożenie pozostaje stałe. Zwiększony luz można wyeliminować, regulując położenie wału kierownicy.

Przesuwna przekładnia kierownicza

Na ryc. Rysunek 5.33 przedstawia przekładnię sterową o stałym skoku, najczęstszy typ przekładni kierowniczej stosowany w nowoczesnych pojazdach.

Ryż. 5.33. Przekładnia kierownicza ze stałą podziałką zębów

Przekładnie kierownicze z zębatką i zębnikiem wykorzystują przekładnię obrotową do tworzenia ruchu liniowego zębatki. Zęby koła zębatego są stale zazębione z zębami zębatki, a każdy ruch wału kolumny kierownicy powoduje, że zębatka porusza się na boki. Ruch zębatki jest bezpośrednio przenoszony na drążki kierownicze zamontowane na obu końcach zębatki. Przeguby kulowe znajdujące się pomiędzy zębatką a drążkami kierowniczymi zapewniają możliwość niezależnego ruchu pionowego drążków kierowniczych. Zębatka jest utrzymywana w sprzężeniu z zębnikiem za pomocą sprężynowej podkładki dociskowej, która dostosowuje się do każdej szczeliny między zębami. Tarcie ślizgowe między zębatką a zębnikiem zapewnia efekt amortyzacji i pochłania wstrząsy generowane podczas ruchu.

Wśród zalet sterowania zębatkowego jest bezpośrednie sterowanie. Przełożenie jest stałe.

Na ryc. 5.34 przedstawia drążek kierowniczy ze zmienną podziałką zębów. Dla jasności nie pokazano obudowy i przekładni kierowniczej.

Ryż. 5.34. Przekładnia kierownicza ze zmienną podziałką zębów

Sterowanie zębatką o zmiennym skoku i zębnikiem działa w taki sam sposób, jak opisane powyżej sterowanie zębatką o stałym skoku i zębnikiem. W środku zębatki podziałka zębów jest większa niż na krawędziach. Zmienny skok umożliwia zwiększenie przełożenia podczas obracania się przekładni. Zęby na środku zębatki powodują, że zębatka porusza się bardziej z każdym obrotem zębatki, co wymaga stosunkowo dużej siły. Zęby na końcach zębatki pozwalają na mniejszy ruch zębatki, wymagając stosunkowo niewielkiej siły napędowej. Aby wyeliminować tę wadę, w nowoczesnych samochodach montuje się wspomaganie kierownicy. W rzeczywistości w tym systemie im więcej kręcisz kierownicą, tym mniejszy wysiłek. Podczas jazdy w linii prostej układ kierowniczy jest cięższy niż przy przekręceniu kierownicy do pozycji krańcowej - ułatwia to manewrowanie i parkowanie.

Układ kierowniczy z zębatką o zmiennym skoku i zębnikiem ma proporcjonalnie rosnące przełożenie.

Na ryc. 5.35 (patrz również kolorowa wkładka na rys. CV 5.35) przedstawia typowy układ hydrauliczny wspomagania kierownicy wyposażony w pompę płynu, która służy do dostarczania płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do obwodu hydraulicznego. Pompa może być napędzana elektrycznie i umieszczona w zbiorniku wspomagania kierownicy lub może być napędzana mechanicznie przez silnik.

Ryż. 5.35. Układ hydrauliczny wspomagania kierownicy

Pompy mechaniczne są zwykle wyposażone w oddzielny zbiornik na płyn roboczy. Płyn roboczy pod ciśnieniem wytworzonym przez pompę dostaje się do sterującego zaworu sterującego w przekładni kierowniczej. Gdy wał kierownicy znajduje się w pozycji prostej, płyn roboczy przepływa przez zawór sterujący i wraca do zbiornika. Gdy kierownica jest obracana, sterujący zawór sterujący kieruje płyn hydrauliczny na odpowiednią stronę tłoka, który znajduje się w cylindrze na końcu zębatkowej przekładni kierowniczej. Pręt przymocowany do tłoka jest połączony z zębatką, a każde ciśnienie płynu działające na tłok pomaga w poruszaniu zębatką. Płyn roboczy z odwrotnej strony wraca do zbiornika przez zawór suwakowy. Obracanie kierownicą w przeciwnym kierunku działa odwrotnie. Jeśli wspomaganie kierownicy ulegnie awarii, mechaniczne działanie mechanizmu kierowniczego zostanie utrzymane, ale wymagany będzie znacznie większy wysiłek.

5.3.2. Przekładnia kierownicza

Przekładnia kierownicza służy do przenoszenia wysiłku kierowcy przez kierownicę na kierowane koła samochodu. Mechanizm kierowniczy przekształca ruch obrotowy kierownicy w ruch liniowy, który pociąga za drążki kierownicze. Przetworzony ruch jest przekazywany z przekładni kierowniczej do przekładni kierowniczej. Przeguby kulowe na końcach drążków kierowniczych wzdłużnych i poprzecznych zapewniają możliwość dowolnych ruchów obrotowych i obrotowych w napędzie. Rozmieszczenie i liczba drążków kierowniczych w przekładni kierowniczej zależy od konstrukcji osi i zawieszenia.

Opcje układu przekładni kierowniczej

Najprostszą konstrukcją napędu układu kierowniczego jest jednosekcyjny drążek kierowniczy poruszany ramieniem sterującym (rys. 5.36). Ramię sterujące popycha lub ciągnie drążek kierowniczy, aby przesunąć dźwignię połączoną z przegubem obrotowym zwrotnicy. Drążek kierowniczy łączy oba przeguby obrotowe na zwrotnicach przednich kół pojazdu. Każdy ruch jednego z przegubów obrotowych jest przenoszony przez drążek kierowniczy do przegubu obrotowego na przeciwległej zwrotnicy.

Ryż. 5.36. Przekładnia kierownicza z jednoczęściowym drążkiem kierowniczym

Ten typ przekładni kierowniczej jest zwykle stosowany w pojazdach ze sztywną osią, w których odległość między wahaczami nie zmienia się. Przeguby kulowe służą do połączenia drążka kierowniczego z ramionami zwrotnicy.

Na ryc. Na rysunku 5.37 przedstawiono zmodyfikowaną wersję jednosekcyjnego drążka kierowniczego - przekładni kierowniczej z dwusekcyjnym drążkiem kierowniczym poruszanym za pomocą ramienia sterującego. Ramię sterujące ciągnie lub popycha dwa oddzielne drążki kierownicze, które są połączone z wahaczami zwrotnicy za pomocą przegubów kulowych. Przesuwanie drążków kierowniczych obraca przeguby obrotowe na zwrotnicach. Przekładnia kierownicza tego typu jest zwykle stosowana w pojazdach z niezależnym zawieszeniem, w których przeguby obrotowe mogą poruszać się niezależnie od siebie.

Ryż. 5.37. Przekładnia kierownicza z dwuczęściowym drążkiem kierowniczym

Na ryc. 5.38. Ten drążek kierowniczy ma ramię wahadła, które przenosi ruch kierowniczy na przeciwną stronę pojazdu. Ten typ przekładni kierowniczej jest stosowany w samochodach z niezależnym zawieszeniem, ale ta opcja projektowa ma wysoki koszt.

Ryż. 5.38. Przekładnia kierownicza z trzysekcyjnym drążkiem kierowniczym

Trzyczęściowy drążek kierowniczy zapewnia najwyższy stopień precyzji i maksymalną kontrolę kierowania. Podczas jazdy po nierównej drodze wstrząsy są przenoszone przez przekładnię kierowniczą i mechanizm kierowniczy na kierowcę. Aby złagodzić te wstrząsy, na przekładni kierowniczej zainstalowany jest amortyzator. Amortyzatory układu kierowniczego mogą być wbudowane w każdy rodzaj przekładni kierowniczej (rys. 5.39), ale nie są one często stosowane w samochodach z zębatkowym układem kierowniczym. Amortyzator kierownicy pomaga przeciwdziałać zwiększonym siłom kierowania i niezamierzonym ruchom kierownicy.

Ryż. 5.39. Amortyzatory układu kierowniczego

Na ryc. 5.40 przedstawia maszyny sterowe z dwusekcyjnymi drążkami kierowniczymi ruchomej zębatki. Zębatkowy układ kierowniczy wykorzystuje dwa drążki kierownicze do przekazywania sygnału sterującego do zwrotnic.

Ryż. 5.40. Przekładnie kierownicze z dwusekcyjnymi drążkami kierowniczymi

Istnieją również drążki kierownicze do podłączenia do zwrotnic. Używają przekładni kierowniczych o podobnej konstrukcji. Prostoliniowy ruch drążka kierowniczego jest przenoszony przez przegub kulowy na drążki kierownicze.

5.3.3. Diagnostyka i konserwacja przedniego, tylnego zawieszenia i układu kierowniczego

Błędy i rozwiązania

Wielkość luzu kierownicy podana jest w instrukcji obsługi pojazdu. Zwiększony luz wykrywany jest przez potrząsanie kierownicą. Przyczyn jego wystąpienia może być kilka:

Poluzowanie nakrętek do mocowania przegubów kulowych drążków kierowniczych;

Zwiększony prześwit przegubów kulistych drążków kierowniczych;

Zwiększony prześwit przegubów kulowych przednich wahaczy;

Luz w wyniku zużycia łożysk kół przednich;

Luz w wyniku zużycia zębów przekładni kierowniczej;

Luz w elastycznym sprzęgle łączącym przekładnię kierowniczą z wałem kierownicy;

Luz w łożyskach wału kierownicy.

Aby wyeliminować awarię, należy sprawdzić dokręcenie wszystkich elementów złącznych i wymienić zużyte części.

Hałas (stukanie) w kierownicy może mieć następujące przyczyny:

Poluzowanie nakrętek mocowania przegubów kulowych drążków kierowniczych;

Zwiększenie szczeliny między ogranicznikiem szyny a nakrętką;

Poluzowane nakrętki przekładni kierowniczej, a także wszystkie powyższe usterki.

Kierownica ciasna:

Uszkodzenie łożyska górnej podpory wału kierownicy;

Obniżenie ciśnienia powietrza w oponach przednich kół;

Uszkodzenia części stelaża teleskopowego i zawieszenia kół;

Naruszenie pompy wspomagania kierownicy;

Dostanie się obcych cząstek do hydraulicznego układu kierowniczego;

Podwyższony poziom oleju w zbiorniku pompy układu kierowniczego;

Zużycie lub uszkodzenie mankietów przekładni kierowniczej i pompy;

Pogorszenie stanu węży hydraulicznych.

Aby wyeliminować usterki, należy sprawdzić dokręcenie wszystkich elementów złącznych i wymienić zużyte komponenty i części, a także sprawdzić poziom płynu wspomagania kierownicy oraz wymienić zużyte i uszkodzone części wspomagania kierownicy.