Рулевой механизм

Рулевой механизм обеспечивает поворот управляемых
колес с небольшим усилием на рулевом колесе, что достига-
ется за счет увеличения передаточного числа рулевого меха-
низма. Рулевой механизм включает в себя:
• рулевую пару (иногда называют рулевой передачей),
размещенную в картере;
• рулевой вал, исходя из условий компоновки рулевого
механизма, может состоять из двух или трех частей,
соединяемых карданными шарнирами;
• рулевое колесо.
Рулевые механизмы в зависимости от типа рулевой пе-
редачи разделяют на:
• шестеренные;
• червячные:
• винтовые;
• кривошипные.
Шестеренные рулевые механизмы выполняются в виде
редуктора зубчатых колес (применяются редко) или в виде
пары из шестерни и рейки. Реечные рулевые механизмы
получают все более широкое применение на легковых авто-
мобилях малого класса (ВАЗ-2108, ЗАЗ-1102, ВАЗ-1111), сред-
него и даже большего классов. Достоинствами реечных ру-
левых механизмов являются простота и компактность кон-
струкции. Такой механизм без усилителя целесообразно ус-
танавливать только на легковых автомобилях малого клас-
са, так как в этом случае толчки со стороны дороги на руле-
вое колесо в некоторой степени поглощаются в результате
трения рейки и металлокерамического упора. На легковых
автомобилях более высокого класса необходим рулевой уси-
литель, который поглощает толчки.
Червячные рулевые механизмы применяют как на легко-
вых, так и на грузовых автомобилях и автобусах. Наиболь-
шее распространение получили червячно-роликовые механиз-
мы (заднеприводные модели ВАЗ, A3ЛK-2140,ГА3-3102,
ГА3-53, УАЗ и др.). На некоторых автомобилях («Урал-
4320») устанавливают червячно-спироидальные рулевые ме-
ханизмы с боковым сектором. В рулевой паре этого типа
обеспечивается достаточно малое давление на зубья при пе-
редаче больших усилий.
Винтовые рулевые механизмы имеют различное конст-
руктивное исполнение:
• винторычажные («винт — гайка — рычаг», «качающа-
яся винт и гайка», «винт и качающаяся гайка»);
• винтореечные.
Винторычажные рулевые механизмы в настоящее время
применяются редко, так как износ деталей пары компенси-
ровать регулировкой невозможно.
Широко применяются на грузовых автомобилях всех ти-
пов (ЗИЛ, КамАЗ, КАЗ и др.) и автобусах винтореечные
рулевые механизмы, включающие в себя винт, шариковую
гайку-рейку и сектор, выполненный за одно целое с валом
сошки. На ряде автомобилей (ГАЗ, КрАЗ) в настоящее вре-
мя применяют винтореечные механизмы, в которых зубья
нарезаны параллельно оси вала сошки, то есть не имеют
клиновидной формы.
Кривошипные рулевые механизмы применяются сравни-
тельно редко. Одношиповые рулевые механизмы до середи-
ны 40-х годов устанавливали на грузовых автомобилях ЗИС.
Двухшиповые рулевые механизмы позволяют увеличить угол
поворота вала сошки и снизить давление на шип. Рулевые
механизмы этого типа могут быть регулируемыми.
Травмобезопасные рулевые механизмы являются одним
из элементов пассивной безопасности автомобиля. Рулевой
механизм может быть причиной серьезной травмы водите-
ля при лобовом столкновении автомобиля с препятствием.
При смятии передней части автомобиля весь рулевой меха-
низм перемещается в сторону водителя. Водитель может
получить травму даже при разном перемещении вперед при
столкновении. Поэтому картер рулевого механизма распо-
лагают в таком месте, где деформация при столкновении
будет наименьшая.
Существуют различные конструкции травмобезопасных
рулевых механизмов. Основное требование к ним — погло-
щение удара, наносящего травму водителю. Для придания
рулевым механизмам травмобезопасных свойств уста-
навливают рулевое колесо с утопленной ступицей и с двумя
спицами, что позволяет значительно снизить тяжесть нано-
симых повреждений при ударе. Кроме этого устанавливается
специальный энергопоглощающий элемент.
Рулевой механизм автомобиля ВАЗ-2121 (рис. 97, а) со-
стоит из трех частей, связанных карданными шарнирами. При
любом ударе рулевой вал складывается. При этом перемеще-
ние верхней части рулевого механизма внутрь салона незна-
чительно и сопровождается некоторым поглощением энергии
удара на деформацию кронштейна крепления рулевого вала.
На автомобиле ГА3-3102 энергопоглощающий элемент
травмобезопасного рулевого механизма представляет собой
резиновую муфту, установленную между верхней и нижней
частями рулевого вала.
В ряде зарубежных конструкций энергопоглощающим
элементом рулевого механизма служит сильфон,
соединяющий рулевое колесо с рулевым валом, или сам вал
в верхней части представляет собой перфорированную тру-
бу.
Некоторое применение находят энергопоглощающие эле-
менты рулевых механизмов («японский фонарь»), в которых
две части рулевого вала соединяются при помощи несколь-
ких продольных пластин, привариваемых к концам соеди-
няемых валов и деформируемых при ударе.
Рулевой привод включает в себя:
• рулевую трансмиссию;
• рычаги и тяги, связывающие рулевой механизм с ру-
левой трансмиссией;
• рулевой усилитель.

Травмобезопасный рулевой механизм имеет автомобиль ВАЗ-2121
Травмобезопасный рулевой механизм имеет автомобиль ГА3-3102:
1 — фланец;
2 — предохранительная пластина;
3 — резиновая муфта
Травмобезопасные рулевые механизмы
Травмобезопасные рулевые механизмы:
а — с энергопоглощающим сильфоном;
б — с перфорированным трубчатым рулевым валом

Поперечная тяга изготовляется из бесшовной стальной
трубы, на резьбовые концы которой навертываются нако-
нечники с шаровыми кольцами. Длина поперечной тяги
должна быть регулируемой, так как она определяет схож-
дение колес. При независимой подвеске регулирование осу-
ществляют поворотом поперечной тяги относительно нако-
нечников.
Наличие зазоров в шарнирах поперечной тяги недопус-
тимо. Поэтому предпочтительно применение шарниров с
автоматическим регулированием зазора в процессе эксплуа-
тации автомобиля, что обеспечивается усилием пружины по
оси шарового кольца. Регулируемые шаровые наконечники
поперечной тяги (рис. 99, а), где зазор, образовавшийся в
результате изнашивания, выбирается вращением пробки,
сжимающей пружину.

Продольная тяга, связывающая сошку с поворотным
рычагом, применяется главным образом при зависимой под-
веске. Шаровые шарниры, размещенные по концам тяги,
поджимаются жесткими пружинами. Причем расположе-
ние шарниров и пружин дает возможность несколько амор-
тизировать удары, воспринимаемые управляемыми коле-
сами.
Рулевые усилители устанавливают на легковых автомо-
билях высокого класса, грузовых автомобилях средней и
большой грузоподъемности, а также на автобусах. При этом
облегчается управление автомобилем, повышается его ма-
невренность, увеличивается безопасность при разрыве шины
(автомобиль можно удержать на заданной траектории). Од-
нако при применении усилителя несколько повышается из-
нос шин и ухудшается стабилизация управляемых колес.
Усилитель имеет следующие составные части:
• источник питания, в пневмоусилителе — компрессор,
в гидроусилителе — гидронасос;
• распределительное устройство;
• исполнительное устройство, пневмо- или гидроци-
линдр, создающий необходимое усилие.
Пневмоусилители в настоящее время применяются ред-
ко. Их применяли на грузовых автомобилях большой гру-
зоподъемности, имевших тормозное пневмоборудование.
Рулевое управление автомобиля с реечным механизмом
 распространено на переднеприводных автомоби-
лях. Реечный рулевой механизм располагается в алюмини-
евом картере, где на подшипниках установлен вал-шестер-
ня, находящийся в зацеплении с рейкой. Рейка прижимает-
ся к шестерне металлокерамическим упором, который под-
жат размещенной в пробке пружиной. За счет этого обеспе-
чивается беззазорное зацепление шестерни с рейкой по все-
му ее ходу. Ход рейки в одну сторону ограничивается на-
прессованным на нее кольцом, а в другую — втулкой рези-
нометаллического шарнира тяги. Полость картера защище-
на от грязи резиновым гофрированным чехлом.
Вал рулевого управления соединен с валом-шестерней
через упругую муфту. На верхней части вала, вращающей-
ся в подшипнике качения, на шлицах крепится рулевое ко-
лесо через демпфер, который служит для повышения пас-
сивной безопасности.
Рулевой привод включает в себя составные рулевые
тяги, которые при помощи шаровых шарниров соединены
с поворотными рычагами стоек. Длина рулевой тяги из-
меняется при помощи регулировочной тяги с внутренней
резьбой, которая навертывается на наконечники тяги и кон-
трится гайками. Изменение длины рулевых тяг позволяет
регулировать схождение колес. Поворотный рычаг прива-
рен к телескопической стойке и имеет отверстие, в кото-
рое вмонтирована втулка для установки пальца шарового
шарнира.