5 Усилители рулевого привода

Усилители являются частью привода и позволяет уменьшить усилие на рулевом колесе со стороны водителя в 2-3 раза. В зависимости от используемой энергии для создания дополнительного усилия они подразделяются на пневматические, гидравлические, электрические и электрогидравлические. Наибольшее применение нашли гидравлические усилители, в которых гидравлический насос подаёт масло под давлением в силовой цилиндр через распределительное устройство (рисунок 12).

Б- бачок; ГН- гидравлический насос; 1 – золотник; 2, 3, 11 – маслопроводы; 4 – центрирующая пружина; 5 – управляемое колесо; 6, 9 – продольная и поперечная рулевые тяги; 7, 8 – рычаги; 10 – поршень гидроцилиндра

Рисунок 12 - Схема гидроусилителя

Такие усилители осуществляют следящее действие по усилию (обеспечивают пропорциональность между усилием на рулевом колесе и сопротивлением повороту управляемых колёс) и по углу поворота (обеспечивают пропорциональность углов поворота рулевого колеса и управляемых колёс). Рабочее давление, создаваемое насосом, составляет 6-10 МПа, перемещение золотника распределителя- 1-2 мм. РУ с гидроусилителем имеют различные компоновочные схемы (рисунок 13).

РМ, совмещённый с силовым цилиндром и распределителем, показан на рисунке 14 и рисунке 15, а конструкция с раздельным расположением РМ и силового цилиндра с распределителем – на рисунке 16.

а, в- соответственно совместное и раздельное расположение рулевого механизма, распределителя и силового цилиндра; б, г– соответственно раздельное расположение рулевого механизма и силового цилиндра

Рисунок 13- Компоновочные схемы гидроусилителей

а – насос гидроусилителя; б – схема работы гидроусилителя; 1, 9, 19 – клапаны; 2 – диск; 3 – ротор; 4 – статор; 5, 13 – валы; 6,16 – корпусы; 7 – шкив; 8 – бачок; 10, – крышка; 11 – лопасть; 12 – сектор; 14 – поршень-рейка; 15 – винт; 17 – золотник; 18 – плунжер; А, Б- полости силового цилиндра

Рисунок 14 – Гидроусилитель рулевого управления грузового автомобиля ЗИЛ

1 – крышка цилиндра; 2 – силовой цилиндр – картер; 3 – поршень-рейка; 4 – винт рулевого механизма; 5 – шариковая гайка; 6 – желоб для перекрывания шариков; 7 – шарики; 8 – промежуточная крышка; 9 – золотник; 10 – корпус клапана управления; 11 – гайка крепления винта; 12 – верхняя крышка; 13 – пружина плунжера; 14 – плунжер; 15 – стопорный винт; 16 – зубчатый сектор; 17 – вал сектора; 18 – сошка; 19 – боковая крышка; 20 – стопорное кольцо регулировочного винта; 21 – регулировочный винт; 22 – шаровой палец

Рисунок 15 – Рулевой механизм типа винт – шариковая гайка – рейка-сектор

Рисунок 15а- Рулевое управление автомобиля МАЗ

1—рулевой механизм; 2— карданный шарнир; 3- рулевой вал; 4- кронштейн крепления рулевой колонки; 5—рулевое колесо; 6 — нижние рычаги пово­ротных цапф; 7 — поперечная тяга; 8—насос гидроусилителя; 9— верхний рычаг поворотной цапфы; 10—головка штока;11—продольная тяга; 12—силовой цилиндр гидроусилителя; 13— распределитель гидроусилителя; 14— рулевая сошка

Рисунок 15б- Схема рулевого управления автомобиля МАЗ

а – принцип действия; б – взаимодействие элементов привода; в – положение узлов при повороте на лево; 1 – реактивная камера; 2 – золотник; 3 – канала; 4 – корпус распределителя; 5,6 – трубопроводы; 7 – поршень; 8 – гидроцилиндр; 9 – рулевое колесо; 10 – бачок; 11 – насос; 12 – сливная магистраль; 13 – нагнетательная магистраль; 14 – продольная рулевая тяга; 15 – гидроусилитель; 16 – рулевая сошка; 17 – шток поршня; 18,19 – шаровые пальцы; 20 – нагнетательная полость; 21 – обратный клапан; 22 – кольцевая полость; А,Б – соответственно подпоршневая и надпоршневая полости гидроцилиндра

Рисунок 16 – Схема работы гидроусилителя автомобиля МАЗ-5335

Гидроусилители рулевого управления могут иметь электронное управление.

Рисунок 16а- Схема рулевого управления, оборудованного гидроусилителем с электронным управлением: а — нейтральное положение; б — поворот влево; в — поворот вправо; 1,7 — поворотный золотник; 2, 5 — торсион; 3 — электронный блок управления; 4 — датчик сигнала скорости; 6 — штифт; 8 — гидравлический насос; 9 — резервуар; 10 — предохранительный и перепускной клапан; 11 — реактив­ный поршень; 12 — электромагнитный клапан; 13, 18 — распределитель­ная втулка; 14 — правая полость силового цилиндра; 15 — левая полость силового цилиндра; 16 — подвод жидкости к правой полости; 17 — подвод жидкости к левой полости; 19 — поршень

Схема электрогидравлического усилителя приведена на рисунке 17. В нем насос приводится в работу при помощи электродвигателя. В электрическом усилителе ( рисунок18) электродвигатель непосредственно воздействует на рулевой привод.

1-реечный рулевой механизм; 2- распределитель; 3- силовой цилиндр; 4 –насос с электродвигателем

Рисунок 17-Электрогидравлический усилитель

Электрический усилитель может воздействовать: на рейку (рисунок 18); на вал рейки; на шестерню рейки.

1-электродвигатель; 2- рулевой механизм

Рисунок 18- Электрический усилитель с воздействием на рейку

Следящее действие обеспечивается электронным блоком управления в зависимости от момента на рулевом колесе, угла его поворота и др.

Рисунок 19- Схема электроусилителя с двумя шестернями: 1 — датчик момента на рулевом колесе; 2 — электронный блок управления; 3 — электродвигатель усилителя; 4 — шестерня усилителя; 5 — рей­ка; 6 — датчик угла поворота рулевого колеса; 7 — торсион вала рулевого управления; 8 — шестерня рулевого механизма

Устройство электроусилителя рулевого управления показано на рисунке 20.

Рисунок 20- Электроусилитель рулевого управления автомобиля Ореl Согsа:

1 — электродвигатель; 2 — червяк; 3 — червячное колесо; 4 — скользящая

муфта; 5 — потенциометр; 6 — кожух; 7 — рулевой вал; 8 — разъем датчика

момента на рулевом валу; 9 — разъем питания электродвигателя

Рисунок 20а- Электроусилитель рулевого управления в разрезе: 1 — трехфазный синхронный электродвигатель; 2 — якорь; 3 — обмотка статора; 4 — датчик положения якоря; 5 — червячное колесо; 6 — рулевой

вал; 7— червяк; 8 — муфта

Рисунок 21- Общее расположение агрегатов рулевого управления

с электроусилителем: 1 — электроусилитель; 2 — карданный вал рулевого управления; 3 — рейка привода рулевого управления

Система управления четырьмя колесами повышает маневрирование. При этом задние колеса могут поворачиваться в разные стороны в зависимости от скорости движения (рисунок 22).

Рисунок 22- Радиус поворота обычного автомобиля (МЦП — мгновенный центр поворота) и автомобиля со всеми управляемыми колесами (4WS)

При этом управление задними колесами может быть механическим или электронным (рисунок 23), а привод- гидравлическим или электрическим.

Рисунок 23а- Механическое управление задней осью:1- масляный насос; 2 — ресивер; 3 — рулевой механизм с гидроусилитем 4 — рулевое колесо; 5 — золотник; 6 — редукционный клапан; 7 — масляный насос задней оси; 8 — силовой цилиндр

Рисунок 23б- Общий вид управляемой задней оси с электромеханическим исполнительным механизмом

Рисунок 23в- Рулевой привод задних управляемых колес грузового автомобиля: 1 — рулевой механизм; 2 — датчик угла поворота колес; 3 — датчик частоты вращения коленчатого вала; 4 — аварийная лампа; 5 — датчик частоты вращения колеса; 6 — электронный блок управле­ния; 7 — гидроцилиндр; 8 — управляющий клапан; 9 — фильтр; 10 — насос; 11 — масляный бак

Находят применение электронные системы стабилизации траектории (ESP). В ней задействованы агрегаты АБС и управления ДВС. Назначением таких систем является предотвращение заноса при повороте путем притормаживания колес соответствующей стороны автомобиля (рисунок 24). Она включает различные датчики (угол поворота рулевого колеса, скорость вращения кузова относительно вертикальной оси и др.)

Рисунок 24- Поворот в критической ситуации: а — при сносе; б — при заносе