Реечный рулевой механизм: Рулевой механизм – назначение, устройство, типы механизмов, работа

Рулевой механизм – назначение, устройство, типы механизмов, работа

Рулевой механизм является основой рулевого управления, где он выполняет следующие функции:

• увеличение усилия, приложенного к рулевому колесу;
• передача усилия рулевому приводу;
• самопроизвольный возврат рулевого колеса в нейтральное положение при снятии нагрузки.

По своей сути рулевой механизм является механической передачей (редуктором), поэтому основным его параметром является передаточное число. В зависимости от типа механической передачи различают следующие типы рулевых механизмов: реечный, червячный, винтовой.

Реечный рулевой механизм

Реечный рулевой механизм является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Реечный рулевой механизм включает шестерню и рулевую рейку. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.

Работа реечного рулевого механизма осуществляется следующим образом.

При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево. При движении рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые колеса.

Реечный рулевой механизм отличает простота конструкции, соответственно высокий КПД, а также высокая жесткость. Вместе с тем, данный тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от дорожных неровностей, склонен к вибрациям. В силу своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм устанавливается на переднеприводных автомобилях с независимой подвеской управляемых колес.

Червячный рулевой механизм

Червячный рулевой механизм состоит из глобоидного червяка (червяка с переменным диаметром), соединенного с рулевым валом, и ролика. На валу ролика вне корпуса рулевого механизма установлен рычаг (сошка), связанный с тягами рулевого привода.

Вращение рулевого колеса обеспечивает обкатывание ролика по червяку, качание сошки и перемещение тяг рулевого привода, чем достигается поворот управляемых колес.

Червячный рулевой механизм обладает меньшей чувствительностью к ударным нагрузкам, обеспечивает большие углы поворота управляемых колес и соответственно лучшую маневренность автомобиля. С другой стороны червячный механизм сложен в изготовлении, поэтому дорог. Рулевое управление с таким механизмом имеет большое число соединений, поэтому требует периодической регулировки.

Червячный рулевой механизм применяется на легковых автомобилях повышенной проходимости с зависимой подвеской управляемых колес, легких грузовых автомобилях и автобусах. Ранее такой тип рулевого механизма устанавливался на отечественной «классике».

Винтовой рулевой механизм

Винтовой рулевой механизм объединяет следующие конструктивные элементы: винт на валу рулевого колеса; гайку, перемещаемую по винту; зубчатую рейку, нарезанную на гайке; зубчатый сектор, соединенный с рейкой; рулевую сошку, расположенную на валу сектора.

Особенностью винтового рулевого механизма является соединение винта и гайки с помощью шариков, чем достигается меньшее трение и износ пары.

Принципиально работа винтового рулевого механизма схожа с работой червячного механизма. Поворот рулевого колеса сопровождается вращением винта, который перемещает надетую на него гайку. При этом происходит циркуляция шариков. Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и с ним рулевую сошку.

Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и реализует большие усилия. Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных легковых автомобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.

 

 

Реечный рулевой механизм автомобиля.



В некоторых технических источниках информации реечные рулевые механизмы относят к шестеренным (зубчатым) рулевых механизмам, поскольку рейка является своеобразным зубчатым колесом, радиус которого бесконечно большой.
Так или иначе, этот тип рулевых механизмов в настоящее время прочно занял место в конструкциях рулевых управлений переднеприводных легковых автомобилей с независимой подвеской.

В настоящее время реечный рулевой механизм применяется на отечественных легковых автомобилях ВАЗ-2108 и последующих переднеприводных моделях этого автозавода, а также на АЗЛК-2141.

Реечные рулевые механизмы просты по конструкции и компактны, имеют высокий КПД, поэтому широко используются на легковых автомобилях. В последнее время такие механизмы применяются на грузовых автомобилях малой грузоподъемности, имеющих независимую подвеску.
Особенно удобно применение реечных рулевых механизмов в автомобилях, оснащенных независимой подвеской передних колес типа MacPherson (Макферсон), поскольку поворотный рычаг, соединяемый шаровым пальцем с поперечной тягой, при этом можно выполнить на стойке подвески, используя стойку в качестве элемента рулевого механизма.

Рабочей парой в реечном рулевом механизме является шестерня-зубчатая рейка, при нормальном профиле зубьев шестерни и рейки передаточное число механизма постоянно. Современные реечные рулевые механизмы могут иметь переменное передаточное число, что достигается нарезкой зубьев рейки специального профиля и с переменным шагом.

Повышенная чувствительность к внешним воздействиям вследствие малого трения, чувствительность к колебаниям рулевого управления вызывают необходимость установки амортизаторов или усилителей для поглощения толчков.
Устройство и принцип работы реечного рулевого механизма рассмотрим на примере переднеприводных автомобилей ВАЗ, имеющих независимую подвеску типа МакФерсон.

***



Реечный рулевой механизм автомобилей ВАЗ

На рис. 1 изображен реечный рулевой механизм автомобиля ВАЗ-2109, который состоит из картера 2

, в котором на двух подшипниках 6 и 8 установлено приводное зубчатое колесо 7, находящееся в зацеплении с рейкой 10. Рейка поджимается к зубчатому колесу пружиной 12 через металлокерамический упор 11. Регулировка в зацеплении осуществляется гайкой 13.

Рис. 1. Реечный рулевой механизм автомобиля ВАЗ-2109: 1 — защитный чехол; 2 — картер рулевого механизма; 3 — эластичная муфта; 4 — поворотный рычаг; 5 — рулевая тяга; 6 — роликовый подшипник; 7 — зубчатое колесо; 8 — шариковый подшипник; 9 — вал рулевого управления; 10 — рейка; 11 — упор рейки; 12 — пружина; 13 — гайка упора

При повороте вала 9, связанного с рулевым колесом, зубчатое колесо 7 перемещает рейку 10, от которой усилие передается на рулевые тяги и далее через поворотные рычаги 4, установленные на стойках передней подвески, управляемым колесам.

Аналогичную конструкцию имеют рулевые механизмы и других автомобилей ВАЗ с приводом на передние колеса.

***

Рулевое колесо и рулевая колонка



Главная страница

• Страничка абитуриента

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71
  

Специальности

• Ветеринария
• Механизация сельского хозяйства
• Коммерция
• Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Все, что вам нужно знать

Реечная система рулевого управления состоит из шестерни (круглая шестерня) и рейки (линейная шестерня). Система работает путем преобразования вращательного движения в линейное движение. Большинство легковых автомобилей, небольших грузовиков и внедорожников оснащены реечной системой, а не рулевым управлением с рециркуляцией шариков, которое используется в более крупных грузовиках, больших внедорожниках и других тяжелых транспортных средствах.

Рейка и шестерня

При рулевом управлении с реечной передачей вращение шестерни вызывает линейное движение рейки, которая поворачивает колеса автомобиля влево или вправо. Реечные системы являются обычным компонентом на железных дорогах. Между рельсами поезда находятся стойки, которые взаимодействуют с шестернями, прикрепленными к локомотивам и вагонам поезда, чтобы помочь поездам двигаться вверх по крутым склонам.

Хотя реечная система может показаться сложной, согласно Advance Autoparts, это просто шестерня, прикрепленная к зубчатому стержню. Штанга крепится к набору стяжек. Генераторная рейка — это контур рейки, используемый в конструкции генерирующего инструмента, такого как червячная фреза или зубодолбежная фреза, для обозначения деталей и размеров зубьев. Простые линейные приводы часто состоят из некоторой комбинации зубчатой ​​рейки и шестерни. Вращение вала шестерни приводится в действие вручную или двигателем для создания линейного движения.

В то время как система рулевого управления с реечной передачей используется производителями автомобилей в США менее 50 лет, в других странах этой концепции уже почти сто лет. Hemmings Motor News сообщает, что в 1930-х годах BMW выпустила первую реечную коробку передач. Первым американским производителем автомобилей, использовавшим реечное рулевое управление в производстве, был Ford, который использовал его для Mustang II 1974 года и Pinto 1974 года. В то время как AMC приняла систему вскоре после этого для Pacer 1975 года, GM и Chrysler не производили автомобили с реечным рулевым управлением до 1919 года. 80-е годы.

Хотя американским производителям потребовалось некоторое время, чтобы начать производить системы рулевого управления с реечной передачей, вскоре они поняли, что европейские и азиатские автомобильные компании знали на протяжении десятилетий. Реечное рулевое управление имеет более простую конструкцию по сравнению с системой рулевого управления с рециркуляцией шариков, существовавшей до нее. Эта более простая конструкция делает систему рулевого управления с реечной передачей более рентабельной.

Хеммингс также отмечает, что система рулевого управления с реечной передачей весит меньше, чем шаровой редуктор с рециркуляцией, что помогает сократить расход топлива. Системы с реечной передачей легче, поскольку для них не требуются промежуточные рычаги, рычаги соосной тяги, центральные тяги и втулки поперечной рулевой тяги, используемые в обычных системах рулевого управления. Размер и вес реечной системы делают ее более подходящей для переднеприводных автомобилей, поскольку производители могут устанавливать ее прямо рядом с поперечной трансмиссией. Производителям легче адаптировать реечные редукторы к конкретным колесным базам и пакетам обработки.

Зубчатая рейка: Применение

Хотя большинство потребителей знакомы с системами зубчатой ​​рейки для управления автомобилями и небольшими грузовиками, комбинации зубчатой ​​рейки и шестерни имеют несколько других применений. Реечные системы не только помогают поездам подниматься по крутым склонам, но и обеспечивают лучшее управление тормозами, особенно в условиях снега и льда. Stairlift.com утверждает, что реечные системы являются стандартными компонентами большинства лестничных подъемников. Реечный механизм часто работает с использованием гидравлической или электрической энергии.

В 1970-х годах Артур Эрнест Бишоп изобрел регулируемую решетку. В сочетании со стандартной шестерней его регулируемая рейка использовалась для улучшения управляемости автомобиля.

Как работает реечное рулевое управление?

Согласно статье Moog Parts, реечное рулевое управление работает за счет использования системы зубчатых передач для преобразования кругового движения рулевого колеса в линейное движение, необходимое для поворота колес. В металлической трубе находится редуктор. Трубка имеет отверстия на каждом конце, позволяющие прикрепить рейку к осевому стержню. Шестерня соединяется с рулевым валом, так что шестерня будет вращаться и перемещать рейку при повороте рулевого колеса. Осевые стержни соединяются с наконечником рулевой тяги, который крепится к шпинделю.

Реечный механизм выполняет две основные функции:

• Преобразование вращательного движения рулевого колеса в линейное движение, необходимое для вращения колес автомобиля колеса

Передаточное отношение реечной передачи

Moog Parts определяет «передаточное число рулевого управления» как отношение того, насколько далеко поворачивается рулевое колесо, к тому, насколько поворачиваются колеса. Например, если поворот руля на 360 градусов заставляет колеса автомобиля повернуться на 20 градусов, то передаточное отношение рулевого управления этого автомобиля составляет 18:1 (360 разделить на 20). Более высокое передаточное отношение требует большего количества оборотов рулевого колеса для поворота колес. Желательно более низкое передаточное отношение рулевого управления, поскольку оно указывает на более отзывчивое рулевое управление.

Легкие спортивные автомобили, как правило, имеют более низкое передаточное отношение рулевого управления по сравнению с большими автомобилями и грузовиками. Благодаря гидроусилителю рулевого управления все потребительские автомобили имеют улучшенное передаточное отношение рулевого управления.

Силовая рейка и шестерня

Hemmings Motor News отмечает, что автомобили с гидроусилителем руля имеют немного другую конструкцию рейки и шестерни. По бокам силовой рамы две стальные трубы, которые выполняют функцию левого и правого поворота, а также служат напорной и обратной линиями. Цилиндр, содержащий поршень с двумя отверстиями для жидкости, соединяется с силовой стойкой. Жидкость под высоким давлением перемещает поршень, который приводит в движение рейку. В электрических системах используется электрический насос.

Распространенные проблемы с рулевым управлением с реечной передачей

Поскольку управлять автомобилем без рулевого управления невозможно, очень важно следить за любыми проблемами, чтобы устранить их как можно скорее. Общие проблемы с рулевым управлением, как сообщают Moog и Sunglass, включают:

• Тугое рулевое колесо: Если кажется, что рулевое колесо поворачивается с трудом, это может указывать на проблему с рулевой рейкой или недостаточное давление в гидроусилителе. рулевая система. Эта проблема обычно решается путем добавления большего количества жидкости для гидроусилителя руля.
• Утечка жидкости гидроусилителя рулевого управления: Если в вашем автомобиле протекает жидкость гидроусилителя рулевого управления, вам следует отремонтировать ее, прежде чем это приведет к перегреву коробки передач или поломке шестерен.
• Скрежет: Скрежет обычно указывает на недостаточное количество смазки в редукторе рулевого управления. Коробка передач может нуждаться в замене.
• Горящее масло: Жидкость гидроусилителя руля имеет запах, похожий на запах горящего масла. Если вы заметили этот запах во время вождения, остановитесь, как только это станет безопасным. Ваша коробка передач может перегреться и загореться.

Система рулевого управления с реечной передачей привела к более экономичному производству автомобилей, уменьшению расхода топлива и упрощению управления транспортным средством. Это, безусловно, революционное достижение в автомобильной промышленности.

Информация и исследования в этой статье проверены сертифицированным ASE мастером-техником . Для любых отзывов или запросов на исправление, пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону [email protected] .

Источники:

The Stairlift.com

Хеммингс

Автомобиль и водитель

Муг

Автомобиль и водитель

9010 4 Sunglass.io

Advance Autoparts

Реечное рулевое управление — Как управлять автомобилем Работает

Реечное рулевое управление быстро становится наиболее распространенным типом рулевого управления на легковых автомобилях, небольших грузовиках и внедорожниках. На самом деле это довольно простой механизм. Реечная передача заключена в металлическую трубу, причем каждый конец рейки выступает из трубы. Стержень, называемый тяга , соединяется с каждым концом стойки.

Шестерня крепится к рулевому валу . При повороте руля шестерня крутится, перемещая рейку. Тяга на каждом конце рейки соединяется с рулевым рычагом на шпинделе (см. схему выше).

Реклама

Реечная передача выполняет две функции:

• Она преобразует вращательное движение рулевого колеса в линейное движение, необходимое для поворота колес.
• Обеспечивает понижающую передачу, облегчающую поворот колес.

В большинстве автомобилей требуется три-четыре полных оборота рулевого колеса, чтобы колеса повернулись от упора до упора (от крайнего левого до крайнего правого).

Передаточное число рулевого управления — это отношение того, насколько сильно вы поворачиваете рулевое колесо, к тому, насколько далеко поворачиваются колеса. Например, если один полный оборот (360 градусов) рулевого колеса приводит к тому, что колеса автомобиля поворачиваются на 20 градусов, то передаточное отношение составляет 360, деленное на 20, или 18:1. Более высокое передаточное отношение означает, что вам нужно больше крутить руль, чтобы колеса повернулись на заданное расстояние. Однако требуется меньше усилий из-за более высокого передаточного отношения.

Как правило, более легкие и спортивные автомобили имеют более низкие передаточные числа рулевого управления, чем более крупные легковые и грузовые автомобили. Более низкое передаточное число дает рулевому управлению более быструю реакцию — вам не нужно так сильно крутить руль, чтобы заставить колеса повернуться на заданное расстояние — что является желательной чертой в спортивных автомобилях. Эти небольшие автомобили достаточно легкие, поэтому даже при более низком передаточном отношении усилие, необходимое для поворота рулевого колеса, не является чрезмерным.

Некоторые автомобили имеют рулевое управление с переменным передаточным числом , в котором используется реечная передача с другим шагом зубьев (количество зубьев на дюйм) в центре и снаружи. Это заставляет автомобиль быстро реагировать при начале поворота (рейка находится ближе к центру), а также снижает усилие вблизи пределов поворота руля.

Зубчатая рейка с усилителем

Когда зубчатая рейка используется в системе рулевого управления с усилителем, рейка имеет немного другую конструкцию.