Указывающие приборы имеют шкалу и стрелку. Они передают водителю информацию о контролируемом параметре. К этим приборам относятся: приборы для контроля давления массла и воздуха, температуры охлаждающей жидкости и воздуха, указатели уровня топлива, спидометры, тахометры, эконометры и др. Они обычно состоят из приемников, расположенных на щитке приборов в кабине водителя и датчиков, установленных на соответствующих агрегатах и механизмах автомобиля или автобуса.
Сигнализирующие приборы в основном предназначены для предупреждения водителя о неисправности того или иного механизма или агрегата. Они информируют водителя световым или звуковым сигналом об аварийном значении измеряемого параметра.
Датчики этих приборов работают как выключатели, замыкающие цепь при определенных условиях. К таким приборам относятся сигнализаторы аварийного давления масла или воздуха, сигнализаторы аварийной температуры охлаждающей жидкости и др.
Приборы для контроля давления.
Приборы для контроля давления масла или воздуха можно разделить на указатели давления масла или воздуха и сигнализаторы аварийного давления, показывающие обычно включением или выключением лампочки понижение давления масла ниже допустимого предела. ^ ТТо конструкции указатели делятся на указатели электрического действия (магнитоэлектрические и электротепловые) и с трубчатой пружиной.
Наибольшее распространение получили указатели электрического действия как наиболее точные и надежные в работе.
Магнитоэлектрические указатели давления масла или воздуха (рис. 12.6) состоят из реостатного датчика и магнитоэлектрического приемника, а указатели давления воздуха в тормозной системе автомобилей или автобусов, имеющей пневматический привод, состоят из такого же датчика и приемника.
Датчик и приемник соединены между собой последовательно и включены в электрическую цепь выключателя зажигания.
Датчик изменяет силу тока в цепи приемника в зависимости от давления масла в смазочной системе двигателя или давления воздуха в тормозной системе.
Приемник показывает величину давления масла или воздуха. Шкалы приемников отличаются друг от друга надписями «Масло» или «Воздух». Между корпусом 5 (рис. 12.6, а) датчика и крышкой 9 помешена гофрированная диафрагма 4 со штырем 2. Рычажок 6 свободно качается на оси и отводится в исходное положение пружиной 13, действующей на двойной ползунок 8. Регулировочными винтами 3 и 7 рычажка обеспечивается установка стрелки 18 приемника в исходное положение.
Обмотка 10 реостата соединена с контактной пластиной 11. Для лучшего контакта ползунок соединен с массой мягким медным проводником 12. В зависимости от давления масла или воздуха в камере 1 изменяются прогиб диафрагмы 4 и положение ползунков 8 на обмотке реостата датчика. В приемнике на основании, состоящем из двух пластмассовых колодок 17, намотаны три неподвижные катушки К, / Сг, Кз (рис. 12.6, б), начала которых соединены между собой в точке Д Резистор температурной компенсации Л!тк и добавочный резистор /? д, включенные в цепь катушек К, Къ Кз приемника, служат для поддержания постоянного сопротивления этой цепи независимо от температуры обмоток. Кроме того, добавочный резистор ограничивает силу тока в цепи приемника при выключенном реостате датчика. В кольцевом пространстве между колодками 17 (см. рис. 12.6, а) установлен диско-образный магнит 16 и ограничитель 14 угла поворота стрелки 18. Отогнутый конец ограничителя входит в прорезь 15 одной из колодок 17. В канавку одной из колодок заложен магнит 20. Ось алюминиевой стрелки 18 вращается в двух подшипниках. Стальной магнитный экран 19 защищает приемник от влияния посторонних магнитных полей. При отсутствии тока в цепи стрелка приемника отклонена до упора влево, что обусловливается взаимодействием постоянных дискообразных магнитов 16 и 20 и ограничителем 14. При работе прибора токи в катушках, а следовательно, и магнитные потоки их зависят от положения ползунков 8 на обмотке 10 реостата датчика. Когда в камере / датчика нет избыточного давления, то ползунки 8 под действием пружины 13 находятся в крайнем левом положении, что обусловливает включение максимального сопротивления датчика в цепь приемника. В этом случае сила тока в катушке К будет максимальной, а в катушках /С2 и Кз — минимальной. При включенной цепи и отсутствии давления масла или воздуха на диафрагму 4 ползунки 8 датчика включают большую часть сопротивления реостата в цепь приемника. Когда давление масла или воздуха возрастает, то диафрагма 4 прогибается вверх и через штырь 2 перемещает рычажок 6 вокруг оси.
Рычажок через регулировочный винт 7 действует на ползунок 8 и перемещает его вправо.
Сопротивление реостата датчика выключается, в результате чего увеличиваются токи в катушках Лг и /(з приемника. При этом изменяется положение магнита 16 и жестко связанная с ним стрелка отклоняется вправо в сторону большего значения.
Парожидкостный указатель давления масла с трубчатой пружиной в гидромеханической передаче автомобилей БелАЗ-540 (рис. 12.7) представляет собой дистанционный указатель с трубчатой пружиной и пределами измерений от 0 до 1,5 МПа (от 0 до 15 кгс/см2). Указатель давления масла состоит из датчика 1 (рис. 12.7, а), установленного на картере гидротрансформатора с правой стороны, приемника 3, расположенного на щитке приборов, и капиллярного трубопровода 2, которые образуют замкнутую систему, заполненную лигроином.
Принцип действия прибора основан на упругой деформации трубчатой пружины под влиянием давления жидкости, заключенной в закрытом сосуде и изменяющей свое давление в зависимости от давления измеряемой среды.
Трубчатая пружина 7 (рис. 12.7, б) изогнута по дуге окружности таким образом, что кривизна ее может изменяться, если возникнет разница давлений между внешней поверхностью трубки и ее внутренней полостью. Один конец трубчатой пружины 7 впаян в штуцер 4, через отверстие в котором жидкость под давлением поступает внутрь пружины/Другой конец пружины соединен с тягой 6, которая через секторы 5 и 8 приводит в движение стрелку 9 прибора. Это движение происходит, когда.пружина деформируется под действием разности давления. Сигнализатор аварийного давления масла или воздуха предупреждает водителя о чрезмерном снижении давления масла в смазочной системе двигателя или воздуха в пневмосистеме тормозов автомобиля.
Датчик сигнализатора (рис. 12.8) ввертывается в масляную магистраль двигателя, а сигнальная лампа 3 расположена на щитке приборов.
Сигнализатор соединен с источником тока выключателем / зажигания. При неработающем двигателе (или когда давление масла ниже допустимого — 0,04—0,08 МПа) диафрагма 6 находится в исходном положении, контакты 4 замкнуты и сигнальная лампа 3 включена в цепь (горит). При работающем двигателе масло из магистрали поступает через штуцер 8 в камеру 7 под диафрагмой. При повышении давления масла диафрагма 6, прогибаясь, поднимает упругую пластину верхнего контакта, контакты размыкаются и выключают сигнальную лампу 3. Сигнализатор регулируется на заданное давление подгибанием вверх или вниз пластины нижнего контакта 4. Второй конец пластины соединен с кронштейном 5 и с зажимным винтом, изолированным от крышки датчика сигнализатора.
Регулировку зазора между контактами осуществляют стержнем, вводимым в отверстие 2 крышки. Сигнализатор давления воздуха в тормозной системе работает аналогично.
Включение сигнальной лампы происходит при снижении давления ниже 0,45—0,50 МПа.
Приборы для контроля температуры.
Правильный режим работы двигателя возможен только при определенной температуре охлаждающей жидкости. На автомобилях и автобусах применяют термометры, принцип действия которых основан на изменении зависимости давления насыщенных паров жидкости от температуры, и термометры электрического действия.
Термометры электрического действия получили наибольшее распространение, так как обладают большей точностью измерения и повышенной надежностью в работе. Они могут быть магнитоэлектрическими и электротепловыми.
Магнитоэлектрический указатель температуры охлаждающей жидкости (рис. 12.9) по сравнению с электротепловым импульсным указателем более точен, надежен в работе и не создает помех радиоприему. Он состоит из датчика с полупроводниковым терморезистором и магнитоэлектрического приемника. В латунный корпус 4 (рис. 12.9, а) датчика установлен тонкий круглый диск — термистер 1. Термистер 1 является полупроводником, сопротивление которого уменьшается с повышением температуры и увеличивается при его охлаждении.
Термистер 1 соединен с массой через корпус 4 датчика.
Пружина 3 соединяет термистер с выводным зажимом датчика, укрепленным в изоляторе 5. Бумажный патрон 2 изолирует пружину и боковую поверхность термистера от корпуса датчика. В приемнике на основании, состоящем из двух капроновых колодок 9, намотаны три катушки К, К% Кз, включенные в две параллельные ветви. В одну из ветвей последовательно включены катушка К и термистер /. В другую ветвь последовательно включены катушки К2 и Кз и резистор 13 температурной компенсации. В канавку одной из колодок заложен постоянный магнит 12, обеспечиваю щии удержание стрелки в нулевом положении при выключении прибора. На оси стрелки 6 приемника жестко укреплены постоянный магнит 8, выполненный в виде диска, и ограничитель 11 угла поворота стрелки.
Отогнутой конец ограничителя входит в прорезь 10 верхней колодки 9. Магнит и ограничитель поворота стрелки устанавливают в кольцевом пространстве между обеими колодками.
Стальной экран 7 защищает приемник от влияния посторонних магнитных полей. При отсутствии тока в цепи стрелка приемника отклоняется до упора влево. Это положение стрелки обусловливается взаимодействием постоянных магнитов 8 и 12 и ограничителем //. При работе прибора сила тока в цепи катушек Кг и Кз не изменяется, а поэтому и магнитные потоки, создаваемые этими катушками, остаются практически постоянными. Сила тока в катушке К, а следовательно, и создаваемый ею магнитный поток зависят от температуры датчика. Так как магнитные потоки катушек К и Кг действуют навстречу, то величина и направление суммарного потока будут зависеть от тока, устанавливаемого датчиком в катушке Кх. При температуре +40 °С сопротивление датчика велико, поэтому ток в катушке Кл и ее магнитный поток будут малы. В этот момент магнитный поток, создаваемый катушкой Кг, будет превышать магнитный поток катушки К. Результирующий магнитный поток (всех трех катушек), действуя на постоянный магнит 8, повернет его и стрелка прибора установится против деления +40°С. При температуре + 80 °С сопротивление термистера снижается, в результате чего увеличиваются сила тока в катушке К и создаваемый ею магнитный поток, который в этот момент будет равен магнитному потоку катушки КгЭти потоки, направленные навстречу друг другу, взаимно уничтожаются и результирующий магнитный поток трех катушек будет равен магнитному потоку катушки Кз, который, воздействуя на постоянный магнит, повернет его так, что стрелка прибора установится против деления +80 °С шкалы. При температуре +110°С сопротивление термистера понижается, поэтому сила тока в катушке К увеличивается и ее магнитный поток будет в несколько раз больше магнитного потока катушки Кч. В это время результирующий поток трех катушек, воздействуя на магнит 8, устанавливает стрелку против деления 110 °С шкалы.
Сигнализатор аварийной температуры предупреждает водителя о недопустимом повышении температуры охлаждающей жидкости.
Датчик 2 сигнализатора (рис. 12.10) ввернут в верхний бачок радиатора, а его сигнальная лампа 4 расположена на щитке приборов. При низкой температуре жидкости контакты / сигнализатора разомкнуты и цепь сигнальной лампы выключена. При повышении температуры увеличивается нагрев баллона, а следовательно, и биметаллической пластины 3, которая деформируется и при температуре +(107 +10) °С, в зависимости от типа датчика замыкает контакты /, включая сигнальную лампу 4. Приборы для контроля уровня топлива. При помощи указателей уровня топлива водитель может в любой момент определить количество топлива в баке и, следовательно, определить, какое расстояние автомобиль может проехать без дополнительной заправки. Эти приборы пригодны только для приблизительного контроля расхода топлива, так как точность их показаний невысока. Указатели уровня топлива можно разделить на указатели уровня топлива с непосредственным отсчетом показаний (линейкой) и дистанционные (магнитоэлектрические, электромагнитные и др.). Магнитоэлектрические дистанционные указатели уровня топлива более точны и надежны в работе по сравнению с электромагнитными и в последнее время получают все более широкое распространение. Устройство приемника указателя уровня топлива аналогично устройству приемника магнитоэлектрического указателя температуры охлаждающей жидкости (см. рис. 12.9), за исключением следующей особенности. В цепь катушки К (рис. 12.11, б) включен добавочный резистор /? д, предназначенный для ограничения тока в катушке при полностью выключенном реостате датчика, что предотвращает перегрев изоляции обмотки катушки.
Температурную компенсацию осуществляет резистор Атк - При отсутствии тока в цепи стрелка приемника отклоняется до упора влево. Это положение стрелки обусловливается взаимодействием постоянного магнита / (рис. 12.11, а), вмонтированного в колодку 4, магнита 2, жестко укрепленного на оси стрелки 3, и ограничителя. Сила тока в катушке К и ее магнитный поток изменяются в зависимости от положения ползунка 6 на обмотке 5 реостата датчика. При работе прибора сила тока в катушках К2 и Кз, а следовательно, и их магнитные потоки остаются неизменными.
Магнитные потоки катушек К и Лг действуют навстречу, а поэтому направление и величина их суммарного магнитного потока будут зависеть от силы тока в катушке К]. Если топливный бак заполнен полностью, обмотка 5 реостата будет полностью включена, поэтому ток в катушке К и магнитный поток, созданный им, будут малы. В этот момент результирующий магнитный поток, созданный тремя катушками, повернет магнит 2 и вместе с ним и стрелку 3 в положение полного уровня топлива в баке. При уменьшении уровня топлива поплавок 7 датчика опускается и перемещает ползунок 6, включая сопротивление реостата. Сила тока в катушке К увеличивается, магнитный поток становится больше, и результирующий магнитный поток трех катушек поворачивает магнит 2, а вместе с ним стрелку 3 по шкале приемника в сторону меньшего деления шкалы.
Приборы для контроля зарядного режима аккумуляторной батареи. Для контроля зарядного режима аккумуляторной батареи применяют амперметры, вольтметры и световые сигнализаторы.
Контроль зарядного режима аккумуляторной батареи одновременно обеспечивает и контроль исправности генератора и реле регулятора (регулятора напряжения). По зарядному току можно судить о степени заряженности аккумуляторной батареи.
Применение светового сигнализатора (лампы) позволяет водителю быстро заметить сигнал о неожиданной неисправности в системе электроснабжения.
Однако информативность светового сигнализатора меньше, чем амперметра и вольтметра.
Амперметры показывают зарядный или разрядный ток аккумуляторной батареи, поэтому нуль отсчета показаний расположен всегда посередине шкалы.
Пределы измерения (в А) установлены следующие: —15-*--т- + 15/ —20 -г- + 20; —30 -г- + 30; —504- +50. На шкалах поставлены знаки «--» с одной стороны и «—» с другой, чтобы отклонение стрелки в сторону знака «—» показывало разряд аккумуляторной батареи, а в сторону «+ »—ее заряд. В схеме электрооборудования автомобиля и автобуса амперметр включается последовательно с аккумуляторной батареей. Через него не проходят только токи стартера и звуковых сигналов. При выборе амперметра для системы электрооборудования следует учитывать, что пределы измерения амперметра должны соответствовать току полной нагрузки генератора.
Амперметры независимо от пределов измерения имеют одну и т,у же конструкцию и отличаются друг от друга шкалами, наличием незначительных дополнительных устройств, габаритными, установочными размерами и способами крепления. По конструкции различают амперметры с подвижным и неподвижным магнитом.
Магнитоэлектрический амперметр с подвижным магнитом (рис. 12.12, а) имеет две соединенные пластмассовые колодки 3, на которых намотана катушка 5 из тонкого медного провода.
Параллельно катушке включен резистор /. На оси алюминиевой стрелки 7 жестко укреплены дисковый магнит 6 и ограничитель При отсутствии тока в катушке 5 в результате взаимодействия разноименных полюсов неподвижного магнита 2 и дискового подвижного магнита 6 стрелка 7 устанавливается на нулевое деление шкалы. При прохождении тока по катушке 5 вокруг нее создается магнитное поле, действующее под углом 90° к полю неподвижного магнита 2. В результате взаимодействия двух полей создается пара сил, образующих вращающий момент. Под действием этого момента поворачивается дисковый магнит 6 со стрелкой 7. При увеличении силы тока в катушке увеличивается магнитное поле, что вызывает отклонение стрелки на большой угол.
Изменение направления тока в катушке вызывает изменение направления действия магнитного поля и тогда стрелка отклоняется в другую сторону. При зарядке аккумуляторной батареи стрелка отклоняется вправо, а при ее разряде — влево.
Магнитоэлектрический амперметр с неподвижным магнитом (рис. 12.12, б) состоит из шинки 13, неподвижного магнита 12, якорька // и стрелки 10 с противовесом. Гашение колебаний стрелки при включении и выключении тока в цепи и при толчках автомобиля осуществляется применением специальной смазки опор оси стрелки. Когда ток через амперметр не проходит, якорек 11 под действием притяжения полюсов магнита 12 находится в равновесии и стрелка прибора устанавливается на нулевое деление шкалы. Во время прохождения тока (от генератора к аккумуляторной батарее, т. е. при зарядке аккумуляторной батареи по шинке 13 вокруг нее создается магнитный поток, который, воздействуя на якорек Приборы для измерения скорости движения автомобиля и частоты вращения коленчатого вала двигателя. К этим приборам относятся спидометры и тахометры. Во время движения автомобилей и автобусов необходимо определять скорость движения и пройденный путь. Для этого служит прибор, называемый спидометром.
Спидометр состоит из скоростного узла, показывающего скорость движения в данный момент, и счетного узла, отсчитывающего пройденный путь. Оба узла имеют общее основание и работают от одного приводного валика.
Помимо указанных основных узлов, некоторые типы спидометров имеют дополнительные устройства: суточный счетчик пробега, световую сигнализацию диапазонов скоростей и др. По приводу спидометры разделяют на приборы с приводом от гибкого вала и с электроприводом. Почти все современные автомобильные спидометры (рис. 12.13) имеют магнитные скоростные узлы.
Спидометр с приводом от гибкого вала имеет следующее устройство. Валик / привода постоянного магнита 4 приводится во вращение при помощи гибкого вала. При вращении магнита 4 его магнитный поток пронизывает алюминиевую картушку 6 и индуктирует в ней вихревые токи, создающие свое магнитное поле. В результате взаимодействия этих полей картушка поворачивается в сторону вращения магнита и вызывает перемещение стрелки 9 по шкале прибора.
Круговому вращению картушки препятствует спиральная пружина 8, закрепленная на рычаге 10. Для повышения точности показаний магнит и картушка защищены от влияния посторонних магнитных полей стальным экраном 7. Для предупреждения искажении в показаниях прибора при изменении температуры устанавливают магнитный шунт 5 (термокомпенсатор). От червячной шестерни валика / в спидометрах осуществляется привод валов 12 я 11 счетного узла. Валик смазывается маслом через фитиль 2. Отверстие под фитиль закрыто заглушкой 3. Автомобильные спидометры обычно приводятся в действие при помощи гибких валов. Один конец вала присоединяют к прибору, а другой — к вторичному валу коробки передач.
Гибкие валы обеспечивают надежную работу спидометров в течение длительного времени. Это, однако, справедливо только при условии, если длина гибкого вала не превышает 3—3,5 м.
Поэтому на тяжелых грузовых автомобилях и автобусах, где длина гибкого вала получается большой, применяют электропривод спидометра. Спидометр с электроприводо состоит из двух синхронно работающих узлов — датчика и приемника,— соединенных экранированным проводом и включенных в цепь электрооборудования автомобиля.
Датчик электропривода устанавливают непосредственно на коробке передач. Он представляет собой 'контактный прерыватель, преобразующий постоянный ток в трехфазный переменный, частота которого изменяется пропорционально частоте вращения коллектора датчика.
Основными элементами датчика являются: вращающийся коллектор с двумя токоведущими сегментами а, изолированными один от другого сегментами б из изоляционного материала; три неподвижные токосъемные щетки 6, 2 и 3, смещенные относительно друг друга на 120° и соединенные с обмотками фаз приемного двигателя.
Постоянный ток подводится к сегментам через токоподводящие щетки 5 и /, лежащие на контактных кольцах 4. Сегменты а занимают по окружности коллектора углы, равные 120°, а изолированные сегменты б — углы 60°; токосъемные щетки занимают углы по 30°. Приемник представляет собой трехфазный синхронный двигатель с вращающимся двухполюсным постоянным магнитом.
Обмотка статера трехфазная катушечная с тремя явно выраженными полюсами, а ротор 7 электродвигателя — это постоянный двухполюсный магнит. Вращение ротора передается счетному механизму спидометра. Для уменьшения искрообразования и борьбы с помехами радиоприему в электрическую цепь между датчиком и приемником по схеме треугольника включены три резистора /?/, Я2 и ЦЗ. При движении автомобиля якорек датчика вращается и ток от сети электрооборудования автомобиля поступает по двум питающим щеткам 5 и 1, расположенным по концам коллектора, к токосъемным щеткам 6, 2 и 3, находящимся в средней части коллектора в одной плоскости под углом 120° друг к другу.
Каждая токосъемная щетка через 180° поворота якорька включается в питающую цепь, подавая в соответствующую катушку приемника ток. Направление тока меняется через каждые 180° поворота якорька.
Момент изменения направления тока в токосъемниках смещен на 120° угла поворота якорька.
Изменение пульсирующего трехфазного тока в цепи приемника синхронно вращению якорька датчика.
Тахометры предназначены для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя и монтируются на приборной панели перед водителем вместе с другими контрольно-измерительными приборами. Тахометры по конструкции мало чем отличаются от спидометров, состоят из тех же узлов и в некоторых случаях имеют счетный узел, отсчитывающий суммарную частоту вращения коленчатого вала, выраженную условно в моточасах.
Привод тахометра осуществляется от распределительного вала двигателя при помощи гибкого вала на автомобилях МАЗ и КрАЗ или дистанционного электропривода на автомобилях КамАЗ, ЗИЛ-133ГЯ и др.
Прибор для указания экономического режима движения. Этим прибором является эконометр, который позволяет выбором передачи и частоты вращения коленчатого вала двигателя определить наиболее экономичный режим движения. На автомобилях ВАЗ-2108 «Спутник», АЗЛК-2141 и др. устанавливают эконометр, устройство которого аналогично указателю давления масла с трубчатой пружиной, измеряющий давление в пределах 0,01 — 0,08 МПа. При этом давлении трубчатая пружина сгибается и приводит в движение стрелку эконометра. Эконометр соединяется шлангом с впускным трубопроводом двигателя за дроссельной заслонкой. При максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и малой нагрузке давление во впускном трубопроводе минимальное и стрелка эконометра находится в левой части шкалы. Это означает, что двигатель работает с повышенным расходом топлива. При малой скорости движения и большой нагрузке давление возрастает и стрелка эконометра перемещается в правую сторону шкалы. Это означает, что необходимо переключить передачу с прямой на низшую. Шкала эконометра имеет пять цветных зон, по которым определяется условие режима движения автомобиля. РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ Понятие о повороте автомобиля. Общее устройство рулевого управления Рулевое управление служит для изменения и сохранения выбранного водителем направления движения автомобиля.
Основным способом изменения направления движения является поворот в горизонтальной плоскости передних направляющих колес относительно задних колес.
Рулевое управление должно обеспечивать правильную кинематику поворота и безопасность движения небольшие усилия на рулевом колесе, предотвращать передачу толчков от неровностей дороги на рулевое колесо.
Качение колес на повороте должно происходить без проскальзывания и бокового скольжения. Для этого передние» и задние колеса должны катиться по окружностям, описанным из одного центра поворота О (рис. 16.1), находящегося на продолжении оси задних колес автомобиля. При этом передние управляемые колеса должны поворачиваться на разные углы. Центр поворота представляет собой точку О пересечении продолжения осей всех колес. При повороте наружное колесо по отношению к центру поворота должно быть повернуто на несколько меньший угол а, а внутреннее колесо на больший угол р, в противном случае поворот будет неизбежно сопровождаться боковым проскальзыванием его передних колес.
Радиус /? поворота автомобиля зависит от его базы Ъ и углов поворота колес (наружного а и внутреннего р). Чем меньше его база и больше углы поворота колес, тем меньше радиус поворота, а чем меньше радиус поворота, тем меньше потребуется места для поворота автомобиля. Так, у автомобиля ЗИЛ-130 /?гшп=8 м, у автомобиля ВАЗ-2107 «Жигули» =5,6 м.
Рулевое управление (рис. 16.2, а) состоит из рулевого механизма, рулевого привода и может иметь усилитель.
Рулевой механизм преобразует вращение рулевого колеса в поступательное перемещение тяг привода, вызывающих поворот управляемых колес.
Рулевой механизм состоит из рулевого колеса /, рулевого вала 3, рулевой колонки 2 и червячной передачи 4, на вал которой крепится сошка 5 рулевого привода.
Рулевой привод представляет собой систему тяг и рычагов, осуществляющих в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля. Для одновременного поворота направляющих колес на различные углы служит рулевая трапеция, состоящая из балки 9 переднего моста, поперечной рулевой тяги 8, рычагов 7 и 11, соединенных с цапфами 10. Конструкция рулевого привода зависит от типа подвески управляемых колес, которая может быть зависимой и независимой. При зависимой подвеске передних колес применяют нерасчлененную поперечную тягу. При вращении рулевого колеса / от вала 3, расположенного внутри колонки 2, приводится в действие червячная передача 4 рулевого механизма.
Механизм перемещает сошку 5, которая при помощи продольной тяги 6 и рычага // поворачивает левую поворотную цапфу 10 с расположенным на ней колесом. Левый рычаг 7 через поперечную тягу 8 поворачивает на соответствующий угол правую цапфу 10 с установленным на ней колесом.
Предельный угол поворота колес в зависимости от типа автомобиля колеблется в пределах 28—35°. Ограничение угла поворота вводится для того, чтобы исключить при повороте, задевание колесами рамы, крыльев и других деталей. При независимой подвеске передних колес применяют расчлененную рулевую трапецию, которая состоит из рулевой сошки 5 (рис. 16.2, б) и маятникового рычага 12, закрепленного на раме шарнирно. Рулевая сошка и маятниковый рычаг объединены средней поперечной тягой 8. Средняя тяга 8 соединена двумя промежуточными боковыми тягами 13 с рычагами 14 поворотных цапф колес.
Боковые тяги регулируются по длине при помощи муфт 15. Рулевой механизм и привод Рулевой механизм. Для преобразования вращательного движения рулевого вала в качательное движение сошки и увеличения усиления, передаваемого от рулевого колеса к рулевой сошке, служит рулевой механизм.
Наличие в рулевых механизмах большого передаточного числа (от 15 до 30) облегчает управление автомобилем.
Передаточное число определяется отношением угла поворота рулевого колеса к углу поворота управляемых колес автомобиля Рулевые механизмы подразделяются на червячке, винтовые, комбинированные /и реечные (шестеренные). Червячные механизмы бывают с передачей червяк—ролик, червяк—сектор и червяк—кривошип. Ролик может быть двухили трехгребневой, сектор — двухи многозубый, кривошип — с одним или двумя шипами. В винтовых механизмах передача усилий производится посредством винта и гайки. В комбинированных механизмах передача усилий осуществляется через следующие узлы: винт, гайка — рейка и сектор; винт, гайка и кривошип; гайка и рычаг.
Реечные механизмы выполнены из шестерни и зубчатой рейки. Наиболее широко распространена пере-, дача глобоидальный червяк — ролик на подшипниках качения. В такой паре значительно уменьшены трение и износ и обеспечено соблюдение необходимых зазоров в зацеплении.
Рулевые механизмы такого типа применяют на большинстве автомобилей семейства ГАЗ, ВАЗ, АЗЛК и др.
Червячный рулевой механизм (рис. 16.3), установленный на автомобилях ГАЗ-53А, имеет глобоидальный червяк 1 и трехгребневой ролик 5, находящиеся в зацеплении. Червяк У напрессован на пустотелый вал 2 и установлен в картере 6 рулевого механизма на двух конических роликовых подшипниках. Ролик 5 вращается на оси 3 в игольчатых подшипниках. Ось ролика запрессована в головку вала 4 сошки, который вращается во втулке и цилиндрическом роликовом подшипнике. На мелкие конические шлицы конца вала 4 посажена сошка 12. Зацепление ролика 5 с червяком 1 зависит от положения регулировочного винта 9, который фиксируется стопорной шайбой 7, штифтом 10 и колпачковой гайкой 8, навернутой на винт 9. Рулевой вал 2 помещен в трубу (рулевую колонку), нижний конец которой крепится к верхней крышке картера. В верхней части рулевой колонки установлен радиально-упор-ный подшипник рулевого вала, который имеет мелкие конические шлицы для установки рулевого колеса. Масло в картер рулевого механизма заливают через отверстие, закрываемое резьбовой пробкой //. Такого типа рулевые механизмы устанавливаются на автомобилях ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-3102 «Волга», ГАЗ-66, автобусах ЛАЗ-695Н и др.
Винтовой рулевой механизм (рис. 16.4), устанавливаемый на автомобилях ЗИЛ-130, состоит из картера 2, представляющего одно целое с цилиндром гидроусилителя, винта 4 с шариковой гайкой 5 и рейки-поршня 3 с зубчатым сектором Сектор выполнен за одно целое с валом 15 рулевой сошки стартер 2 закрывается крышками 1, 8 и 12. Гайка 5 закреплена в рейке-поршне 3 жестко винтами 13. Винт 4 соединяется с гайкой 5 шариками 7, которые закладываются в канавке 6 гайки и винта.
Рулевой механизм с винтом и гайкой на циркулирующих шариках отличается малыми потерями на трение и повышенным сроком службы. В корпусе 10 клапана управления на винте 4 установлены два упорных шариковых подшипника, а между ними — золотник 9 клапана управления. Зазор в этих подшипниках регулируется гайкой //. Зазор в зацеплении рейки-поршня 3 и зубчатого сектора 14 регулируют, смещая вал 15 рулевой сошки винтом 17, головка которого входит в отверстие вала сошки и опирается на упорную шайбу 18. Масло в картер 2 рулевого механизма сливают через отверстие, закрываемое магнитной пробкой 16. При повороте рулевого колеса винт 4 передвигает шариковую гайку 5 с рейкой-поршнем 3, и она поворачивает зубчатый сектор 14 с валом 15 сошки. Далее усилие передается на рулевой привод, обеспечивая поворот колес автомобиля. Так работает рулевое управление без гидроусилителя, т. е. при неработающем двигателе.
Комбинированный рулевой механизм (рис. 16.5), устанавливаемый на автомобиле МАЗ-5335, состоит из винта / и шариковой гайки-рейки 4, находящихся в зацеплении с зубчатым сектором 5, вал которого является одновременно и валом сошки 6. Винт и гайка имеют полукруглые винтовые канавки, которые заполнены шариками 3. Для создания замкнутой системы для перекатывания шариков в гайку-рейку вставлены штампованные направляющие 2, предотвращающие выпадение шариков. Винт рулевого механизма установлен в картере в двух конических подшипниках, а вал сектора — в игольчатых подшипниках 7. Каждый рулевой механизм характеризуется передаточным числом, которое для рулевых механизмов грузовых автомобилей ЗИЛ-130 и КамАЗ-5320 равно 20,0, для автомобилей ГАЗ-53А — 20,5, для автомобилей МАЗ-5335—23,6, для автобусов РАФ-2203 —19,1 и автобусов ЛАЗ-695Н—23,5, а для легковых автомобилей находится в пределах от 12 до 20. На автомобилях семейства КамАЗ, рулевой механизм типа винт—гайка скомпонован совместно с угловым шестеренчатым редуктором, который передает крутящий момент от карданной передачи рулевого вала на винт рулевого механизма. На автобусах ЛиАЗ-677М и ЛАЗ-4202 угловой редуктор служит для передачи крутящего момента под прямым углом от рулевого колеса через карданный вал к рулевому механизму типа червяк—сектор.
Реечный рулевой механизм (рис. 16.6) получил широкое применение на переднеприводных легковых автомобилях ВАЗ-2108 «Спутник» и. АЗЛК-2141 «Москвич». Он сравнительно прост в изготовлении и позволяет уменьшить количество шарниров рулевых тяг.
Основными деталями такого рулевого механизма является шестерня 2, нарезанная на валу 4, и рейка 3, находящиеся в зацеплении и помещенные в картер /. При вращении вала 4 рулевого колеса шестерня 2, вращаясь, передвигает в продольном направлении рейку 3, которая посредством шарниров 8 передает усилие на рулевые тяги 7 и 9. Рулевые тяги через наконечник 5 рулевой тяги и поворотные рычаги 6 поворачивают управляемые колеса.
Рулевой привод. Для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и для правильного взаимного расположения колес при повороте служит рулевой привод.
Рулевые привода бывают с цельной трапецией (при зависимой подвеске колес) и с расчлененной трапецией (при независимой подвеске). Кроме того, рулевая трапеция может быть задней или передней, т. е. с поперечной тягой, расположенной сзади передней балки или перед ней. К деталям рулевого привода с зависимой установкой колес относятся (см. рис. 16.2, а) рулевая сошка 5, продольная тяга 6, рычаг 11 продольной тяги, поперечная тяга 8 и рулевые рычаги 7 поворотных цапф 10. Рулевая сошка 5 может качаться по дуге окружности, расположенной в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля, или в плоскости, параллельной балке переднего моста. В последнем случае продольная тяга (см. рис. 16.2, б) отсутствует, а усилие от сошки 5 передается через среднюю тягу 8 и две боковые 13 рулевые тяги поворотным цапфам. Сошка крепится к валу на конусных шлицах при помощи гайки на всех автомобилях. Для правильной установки сошки при сборке на валу и сошке делают специальные метки. В нижнем конце рулевой сошки, имеющем конусное отверстие, закреплен палец с поперечной тягой 8. Продольная рулевая тяга 6 (см. рис. 16.2, а) изготовляется из трубы с утолщениями по краям для монтажа деталей двух шарниров.
Каждый шарнир (рис. 16.7, а) состоит из пальца 2, вкладышей 1 и 3, охватывающих сферическими поверхностями шаровую головку пальца, пружины 4, ограничителя 5 и резьбовой пробки 6. При заворачивании пробки 6 головка пальца 2 зажимается вкладышами / и 3 благодаря пружине 4. Пружи на смягчает удары от колес на рулевую сошку и устраняет зазор при износе деталей.
Ограничитель 5 предотвращает чрезмерное сжатие пружины, а в случае ее поломки не позволяет пальцу выйти из шарнира.
Рулевые рычаги 7 и 14 (см. рис. 16.2, а, б) соединяются с тягами шарнирно.
Шарниры имеют различную конструкцию и тщательно защищены от попадания грязи.
Смазка попадает в них через масленки. В некоторых моделях автомобилей в шарнирах тяг применяют пластмассовые вкладыши, не требующие смазки в процессе эксплуатации автомобиля.
Поперечная рулевая тяга Я (см.