Рулевое управление автомобиль КамАЗ-43105

3.7.1. Рулевое управление

Рулевое управление автомобиля (рис. 82) состоит из рулевого механизма с встроенным гидроусилите­лем, клапана 5 управления гидроусилителем, углового редук­тора 6, колонки 2 с рулевым колесом 1, карданного вала 3, насоса 12 гидроусилителя рулевого управления в сборе с бачком 13 гидросистемы, радиатора 4, трубопроводов высо­кого 11 и низкого 10 давления, тяг рулевого привода.

Рис. 82. Рулевое управление: 1 — рулевое колесо; 2 — колонка; 3 — карданный вал; 4 —радиатор; 5 —клапан управления гидроусилителем; 6 — угловой редуктор; 7 — рулевой механизм; 8 — продольная тяга; 9 — сошка; 10 — трубопровод низкого давления; 11— трубопровод высокого давления; 12 — насос гидроусилителя руля; 13 — бачок насоса

Передаточное число рулевого механизма равно 21,7.

Привод насоса гидроусилителя рулевого управления осу­ществляется от коленчатого вала двигателя через шестерни привода агрегатов. Передаточное число равно 1,25.

Рулевой привод включает продольную и поперечную тяги с нерегулируемыми шаровыми шарнирами.

Колонка рулевого управления (рис. 83), в которой вра­щается вал с рулевым колесом, крепится в верхней части к кронштейну, установленному на внутренней панели кабины, в нижней части — к фланцу на полу кабины. Соединяется с рулевым механизмом карданным валом.

Рис. 83. Колонка рулевого управления: 1 — вал колонки; 2 — упорное кольцо: 3 — разрезное кольцо: 4 — шарикоподшипник с уплотнением; 5 — труба колонка; 6 — обойма с у плотнением; 7— стопорная шайба; 8— гайка регулировки подшипников

Карданный вал рулевого управления (рис. 84) имеет два шарнира. Каждый шарнир состоит из вилок 1 и 6, соединен­ных крестовиной 3, шипы которой снабжены игольчатыми подшипниками 4. Подшипники установлены в вилки и за­креплены от выпадания упорными кольцами 2.

Карданный вал имеет скользящее шлицевое соединение, обеспечивающее возможность изменения расстояния между шарнирами при перемещениях кабины. Шлицы перед сбор­кой смазывают тонким слоем, а во втулку закладывают 28— 32 г смазки. Уплотнительные кольца 8 служат для удержа­ния смазки и предохранения соединения от загрязнения.

В каждый игольчатый подшипник при сборке заложено 1,0—1,2 г смазки № 158. Пополнять смазку в процессе экс­плуатации нет необходимости.

Для предотвращения попадания грязи и влаги в шарнир­ное соединение служат резиновые кольца 5.

Рис. 84. Карданный вал рулевого управления: 1 — вилка; 2 и 9 — упорные кольца; 3 — крестовина: 4 — игольчатый подшипник; 5 и 8 — уплотнительные кольца; 6 — вилка со шлицевым стержнем; 7 — обойма уплотнительного кольца; 10 — вилка со шлицевой втулкой

Угловой редуктор (рис. 85) с двумя коническими шестер­нями со спиральным зубом передает вращение от карданно­го вала на винт рулевого механизма. В осевом положении ведомая шестерня фиксируется стопорным кольцом 9 и упор­ной крышкой 12.

Передаточное число угловой передачи равно 1.

Рис. 85. Угловой редуктор: 1 — ведущая шестерня; 2 — манжета; 3 — крышка корпуса; 4— корпус ведущей шестерни; 5, 7 и 10 — шарикоподшипники; 6 — регулировочные прокладки; 8, 15 и 19 — уплотнительные кольца; 9 — стопорное кольцо; 11 — ведомая шестерня; 12— упорная крышка; 13 — корпус редуктора; 14 — распорная втулка; 16 — гайка крепления подшипников; 17 — шайба; 18 — упорное кольцо; 20 — защитная крышка

Рулевой механизм со встроенным гидроусилителем (рис. 86) прикреплен к переднему кронштейну передней ле­вой рессоры.

Рис. 86. Рулевой механизм со встроенным гидроусилителем: 1 — передняя крышка; 2 — клапан управления гидроусилителем; 3 и 29 — упорные кольца; 4 — плавающая втулка; 5 и 7 — уплотнительные кольца; б и 8 — распорные кольца; 9 — установочный винт; 10 — вал сошки; 11 — перепускной клапан; 12 — защитный колпачок; 13 — задняя крышка; 14 — картер рулевого механизма; 15 — поршень-рейка; 16 — сливная магнитная пробка; 17 — винт; 18 — шариковая гайка; 19 — желоб; 20— шарик; 21 — угловой редуктор; 22 — упорный роликоподшипник; 23 — пружинная шайба; 24 и 28 — гайки; 25 — упорная шайба; 26 — регулировочная шайба; 27 — регулировочный винт; 30 — боковая крышка

Картер 14 рулевого механизма, в котором перемещается поршень-рейка, является одновременно рабочим цилиндром гидроусилителя.

Винт 17 рулевого механизма имеет шлифованную с боль­шой точностью винтовую канавку. В гайке 18 рулевого меха­низма прошлифована такая же канавка и просверлены два отверстия, выходящие в нее. Отверстия соединяются косым пазом, выфрезерованным на наружной поверхности гайки.

Два одинаковых желоба 19 полукруглого сечения, уста­новленные в упомянутые отверстия и паз, образуют обводной канал, по которому шарики 20, выкатываясь из винтового ка­нала, образованного нарезками винта и гайки, вновь посту­пают в него.

Количество циркулирующих в замкнутом винтовом канале шариков — тридцать один, восемь из них находятся в обвод­ном канале.

Гайку после сборки с винтом и шариками устанавливают в поршень-рейку 15 и фиксируют двумя установочными вин­тами 9, торцы которых закерниваются в кольцевую проточ­ку, выполненную на поршень-рейке.

Толщина зубьев сектора вала сошки и поршень-рейки пе­ременная по длине, что позволяет изменять зазор в зацеп­лении посредством осевого перемещения регулировочного винта 27, ввинченного в боковую крышку.

Осевое перемещение вала сошки после сборки рулевого механизма должно быть 0,02—0,08 мм. Это обеспечивается подбором регулировочной шайбы 26 соответствующей тол­щины.

На части винта рулевого механизма, расположенной в по­лости корпуса углового редуктора, нарезаны шлицы, которы­ми винт сопрягается с ведомой шестерней угловой передачи.

Клапан управления гидроусилителем рулевого управления (рис. 87) закреплен на торце углового редуктора четырьмя шпильками и болтом. Корпус 8 клапана имеет выполненные с большой точностью отверстия — центральное и шесть (три сквозных и три глухих) расположенных вокруг него меньших отверстий.

Рис. 87. Клапан управления гидроусилителем рулевого управления: 1 — плунжер глухого отверстия; 2 и 5 — пружины; 3 — резьбовая пробка; 4 — обратный клапан; 6 — золотник; 7 — реактивный плунжер; 8 — корпус клапана; 9 — уплотнительное кольцо; 10 — предохранительный клапан

Золотник 6 клапана управления, размещенный в цент­ральном отверстии, и упорные подшипники 22 (рис. 86) за­креплены на винте гайкой 24, буртик которой вдавлен в паз винта 17. Под гайку подложена коническая пружинная шай­ба 23, обеспечивающая постоянство затяжки упорных под­шипников. Вогнутой стороной шайба направлена к подшип­нику. Большие кольца роликоподшипников обращены к зо­лотнику.

В одном из плунжеров, находящихся в глухих отверсти­ях, встроен шариковый обратный клапан 4 (рис. 87), соединя­ющий при отказе гидросистемы рулевого управления линии высокого и низкого давления и обеспечивающий таким обра­зом возможность управления автомобилем.

В этом случае рулевое управление работает как обычная механическая система без усиления.

В корпусе клапана управления установлен также предо­хранительный клапан 10, соединяющий линии нагнетания и слива при давлении в системе, превышающем 75 — 80 кгс/см² и предохраняющим таким образом насос от перегрева, а де­тали механизма от чрезмерных нагрузок.

Предохранительный клапан размещен в отдельной бобышке, что обеспечивает возможность доступа к нему без разборки механизма в случае необходимости выполнить проверку, регулировку или замену.

От насоса к корпусу клапана управления подведены ру­кава и трубопроводы высокого и низкого давления. По пер­вым масло направляется к механизму, а по вторым возвра­щается в бачок гидросистемы.

Работа гидроусилителя рулевого управления осуществля­ется следующим образом (рис. 88).

Рис. 88. Схема работы гидроусилителя рулевого управления: I — движение прямо или нейтраль; II — поворот направо; III— поворот налево; 1— рулевое колесо; 2— пружина предохранительного клапана фильтра гидросистемы; 3— фильтр; 4— насос гидроусилителя руля; 5 — перепускной клапан; 6 — вал сошки с зубчатым сектором; 7 — задняя полость гидроусилителя; 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 механизма; 19 — клапан управления гидроусилителем; 20 — золотник; 21 — упорный подшипник; 22 — реактивный плунжер; 23 — центрирующая пружина; 24 — угловой редуктор; 25 — передняя полость гидроусилителя; 26 — линия нагнетания; 27 — карданный вал; 28 — радиатор; 29 — рулевая колонка; 30 — заливочный фильтр; 31 — бачок насоса (гидросистемы); 32 — линия слива; 33 — пружина перепускного клапана насоса; 34 — предохранительный клапан насоса; 35 — перепускной клапан; А и Б — дросселирующие отверстия

При прямолинейном движении винт 15 и золотник 20 на­ходятся в среднем положении. Линии нагнетания 26 и сли­ва 32, а также обе полости 7 к 25 гидроцилиндра соединены. Масло свободно проходит от насоса 4 через клапан 19 уп­равления и возвращается в бачок 31 гидросистемы. При вра­щении винта вследствие сопротивления, возникающего при повороте колес 12, которое удерживает поршень-рейку 8 на месте, создается сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом направлении в соответствующую сторону. Когда эта сила превысит усилие предварительного сжатия центрирующих пружин 23, винт перемещается и смещает жестко связанный с ним золотник. При этом одна полость цилиндра гидроуси­лителя сообщается с линией нагнетания и отключается от ли­нии слива, другая — наоборот, оставаясь соединенной со сли­вом, отключается от линии нагнетания.

Рабочая жидкость, поступающая из насоса в соответст­вующую полость цилиндра, оказывает давление на поршень-рейку 8 и, создавая дополнительное усилие на секторе вала 6 сошки рулевого управления, способствует повороту управля­емых колес. Давление в рабочей полости цилиндра усилителя увеличивается пропорционально повышению сопротивления повороту колес. Одновременно возрастает давление в поло­стях под реактивными плунжерами 22. Чем больше сопро­тивление повороту колес, а следовательно, и выше давление в рабочей полости цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе. Таким образом, у водителя соз­дается «чувство дороги».

При прекращении поворота рулевого колеса, если оно удерживается водителем в повернутом положении, золотник, находящийся под действием центрирующих пружин и нарас­тающего давления в реактивных полостях, сдвигается к сред­нему положению. При этом золотник не доходит до средне­го положения. Он сдвинется лишь настолько, чтобы открыть щель для прохода подаваемого насосом масла в возврат­ную линию. Размер щели установится таким, чтобы в нахо­дящейся под напором полости цилиндра поддерживалось давление, необходимое для удержания управляемых колес в повернутом положении. Если переднее колесо при прямоли­нейном движении автомобиля начнет резко поворачиваться, например, вследствие наезда на какое-либо препятствие на дороге, вал сошки, поворачиваясь, будет перемещать пор­шень-рейку. Поскольку винт не вращается (водитель удержи­вает рулевое колесо в одном положении), винт тоже перемес­тится в осевом направлении вместе с золотником. При этом по­лость цилиндра, внутрь которой движется поршень-рейка, будет соединена с линией нагнетания насоса и отделена от возвратной линии. Давление в этой полости цилиндра начнет возрастать, и удар будет уравновешен (смягчен) возрастаю­щим давлением.

Когда гидроусилитель не работает, рулевой механизм по-прежнему обеспечивает поворот колес, но на шариковинтовую пару и другие детали действуют уже полные нагрузки. По­этому при продолжительной эксплуатации с неработающей гидросистемой появляется преждевременный износ и могут иметь место поломки упомянутых деталей.

Насос гидроусилителя рулевого управления с бачком для масла (рис. 89) установлен в развале блока цилиндров и приводится в действие от коленчатого вала двигателя через шестерни привода агрегатов.

Рис. 89. Насос гидроусилителя рулевого управления: 1 — шестерня привода; 2— гайка крепления шестерни; 3—шплинт; 4 и 15 — шайбы; 5 —вал насоса; 6 — сегментная шпонка; 7 и 10 — упорные кольца; 3 —шарикоподшипник; 9 — маслоотгонное кольцо; 11 — манжета; 12 — игольчатый подшипник; 13— пробка заливной горловины; 14 — заливной фильтр; 16 — болт; 17, 36 и 38— уплотнительные кольца; 18 — труба фильтра; 19 — предохранительный клапан; 20 — крышка бачка с пружиной; 21 и 28 — уплотнительные прокладки; 22 —бачок насоса; 23 — фильтрующий элемент; 24 — коллектор; 25 — трубка бачка; 26 — штуцер; 27 — прокладка коллектора; 29 — крышка насоса; 30 — пружина перепускного клапана; 31 —седло предохранительного клапана; 32 — регулировочные прокладки; 33 — комбинированный клапан; 34 — распределительный диск; 35 — лопасть насоса; 37 — статор; 39 — корпус насоса; 40 — ротор; 41 — шарик; А и Б — дросселирующие отверстия

Насос лопастного типа, двойного действия, т. е. за один оборот вала совершаются два полных цикла всасывания и два — нагнетания.

В роторе 40 насоса имеются десять пазов, в которых пе­ремещаются лопасти 35. Положение статора относительно корпуса и распределительного диска зафиксировано штифта­ми. Стрелка на наружной поверхности статора указывает на­правление вращения вала насоса.

При вращении вала насоса лопасти прижимаются к кри­волинейной поверхности статора под действием центробеж­ной силы и давления масла, поступающего в пространство под ними из полости крышки насоса по каналам в распреде­лительном диске.

Между лопастями и торцевыми поверхностями корпуса насоса и распределительного диска образуются камеры пе­ременного объема, которые, проходя мимо зон всасывания, заполняются маслом.

При уменьшении межлопастного объема масло вытесня­ется по каналам в распределительном диске в полость крыш­ки насоса, сообщающуюся через калиброванное отверстие А с линией нагнетания.

Насос снабжен расположенным в крышке насоса комби­нированным клапаном 33, совмещающим в себе предохрани­тельный и перепускной клапаны. Первый является дополни­тельным (резервным) предохранительным клапаном в гидро­системе. Регулируется на давление открытия 85 — 90 кгс/см², т. е. на 5 кгс/см² выше, чем давление открытия клапана, расположенного в рулевом механизме. Перепускной клапан ограничивает количество масла, поступающего в систему.

Работа перепускного клапана осуществляется следующим образом. При малой частоте вращения коленчатого вала дви­гателя клапан прижат пружиной 30 к распределительному ди­ску. Масло из полости в крышке насоса через калиброван­ное отверстие А поступает в канал, соединяющийся с линией нагнетания. Полость под клапаном, где расположена пружи­на 30, сообщается с этим каналом отверстием малого диаметра.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала за счет сопротивления отверстия А образуется разность давле­ний в полости крышки (перед клапаном) и канале нагнета­ния насоса (за клапаном). Перепад давлений тем больше, чем большее количество масла проходит в единицу времени через это отверстие, и не зависит от величины давления.

Избыточное давление в полости крышки, воздействуя на левый торец перепускного клапана, преодолевает сопротивле­ние пружины. При определенной разности давлений усилие, стремящееся сдвинуть клапан, возрастает настолько, что пру­жина сжимается и клапан, перемещаясь вправо, открывает выход части масла из полости крышки в бачок. Чем больше масла подает насос, тем больше его перепускается через клапан обратно в бачок. Таким образом, увеличения подачи масла в систему свыше заданного предела почти не проис­ходит.

Работа перепускного клапана при срабатывании встроен­ного в него предохранительного клапана осуществляется ана­логичным образом. Открываясь, шариковый клапан пропу­скает небольшой поток масла в бачок через радиальные от­верстия в перепускном клапане. При этом давление на пра­вый торец перепускного клапана падает, поскольку поток масла, идущий через шариковый клапан, ограничен отверстием Б. Клапан в этом случае, перемещаясь вправо, открывает выход в бачок основной части перепускаемого масла.

Настройка предохранительного клапана должна осущест­вляться только с применением регулировочных прокладок 32, подкладываемых под седло клапана.

Для предотвращения шума и износа деталей насоса при работе его на большой частоте вращения предусмотрен кол­лектор 24, который принудительно направляет сливаемое пе­репускным клапаном масло во внутреннюю полость корпуса насоса и обеспечивает при этом избыточное давление в зонах всасывания.

Бачок 22 гидросистемы крепится непосредственно к кор­пусу и крышке насоса четырьмя болтами через уплотнитель­ные прокладки 27 и 28. В бачке размещены разборный сет­чатый фильтр, представляющий собой пакет отдельных фильтрующих элементов 23, который в случае значительного засорения отжимается вверх возросшим давлением. При этом масло непосредственно поступает в бачок. Кроме того, в бач­ке имеются заливной фильтр 14 и предохранительный кла­пан 19, препятствующий увеличению давления в полости бачка над маслом больше чем на 0,2 — 0,3 кгс/см².

Трубопроводы системы гидроусилителя рулевого управ­ления — стальные цельнотянутые трубы и резиновые рукава оплеточной конструкции. Рукава высокого давления имеют две внутренние комбинированные оплетки, состоящие из хлопчатобумажных и лавсановых нитей. Концы рукавов за­делываются в специальные наконечники, обжимаемые при сборке.

Рукава низкого давления имеют одну внутреннюю нитя­ную (лавсановую) оплетку и крепятся на трубопроводах гидросистемы с помощью хомутиков.

Радиатор 4 (рис. 82) предназначен для охлаждения мас­ла в системе гидроусилителя рулевого управления и пред­ставляет собой алюминиевую оребренную трубку, установлен­ную перед радиатором охлаждения двигателя.

Продольная тяга 1 (рис. 90) соединяет сошку рулевого управления с верхним рычагом левого поворотного кулака и представляет собой цельнокованую деталь с нерегулируемы­ми шарнирами, включающими шаровой палец 2, верхний 5 и нижний 6 вкладыши, пружину 7 и резьбовую крышку 9 со стопорной шайбой 8.

Рис. 90. Продольная рулевая тяга: 1 — продольная тяга; 2 — шаровой палец; 3 — защитная накладка; 4 — обойма накладки; 5 — верхний вкладыш; 6 — нижний вкладыш; 7 — пружина; 8—стопорная шайба; 9 — резьбовая крышка; 10 — масленка; 11 — защитная накладка

Поперечная тяга рулевой трапеции (рис. 91) трубчатая с резьбовыми концами, на которые навинчены наконечники 2 и 14 с шаровыми шарнирами. Изменяя положение наконечни­ков на тяге, можно регулировать схождение управляемых колес.

Рис. 91. Поперечная рулевая тяга: 1 — поперечная тяга; 2 и 14 — наконечники; 3 — болт крепления наконечника; 4 — уплотнительная прокладка; 5 — масленка; 6 — крышка; 7 — пружина; 8 — болт крепления крышки; 9 — защитная накладка; 10 — обойма накладки; 11 —шаровой палец; 12 — верхний вкладыш; 13 — нижний вкладыш

Шарниры тяги нерегулируемые и состоят каждый из верх­него 12 и нижнего 13 вкладышей, обжимающих шаровую головку пальца, пружины 7 и крышки 6, которая крепится к наконечнику болтами 8.

Возможные неисправности системы рулевого управления, причины и способы их устранения.

Безотказная работа рулевого управления определяется как исправностью входящих в него элементов, так и правильной работой других узлов автомобиля, поэтому при определении причин неисправностей в системе рулевого управления следу­ет иметь в виду, что причинами ухудшения устойчивости дви­жения автомобиля (автомобиль плохо «держит дорогу») мо­гут быть также:

— неправильная балансировка колес;

— свободный ход в подшипниках ступиц и неправильная за­тяжка гаек крепления колес к ступицам; неисправности амортизаторов;

— неправильная установка управляемых колес (углы уста­новки и схождение не соответствуют рекомендованным).

Причинами ухудшения самовозврата колес в нейтральное положение (водитель вынужден все время принудительно возвращать в среднее положение) могут быть:

— недостаток смазки и большое трение в шарнирах поворот­ных кулаков;

— недостаточное давление в шинах.

Причинами увеличения усилия на рулевом колесе могут быть:

— недостаточное давление в шинах;

— недостаток смазки в шкворневых узлах поворотных кула­ков (особенно в упорных подшипниках), в ступицах колес и в шарнирах рулевых тяг;

— перетяжка подшипников ступиц передних колес; перетяжка подшипников рулевой колонки.

В случае обнаружения какого-либо дефекта в системе ру­левого управления не торопитесь снимать и разбирать руле­вой механизм или насос. Постарайтесь сначала установить причину неисправности.

Не вызванные необходимостью снятие и разборка рулево­го механизма или насоса могут привести к появлению течи и к более серьезным неполадкам. Разборка и сборка рулевого механизма и насоса должны производиться только квалифи­цированным механиком в условиях полной чистоты.