Рулевой усилитель

Рулевым усилителем называется механизм, создающий под давлением жидкости или сжатого воздуха дополнительное усилие на рулевой привод.

Он служит для облегчения управления автомобилем, повышения его маневренности и безопасности движения, а также смягчает толчки и удары дорожных неровностей, передаваемых от управляемых колес на рулевое колесо. Усилитель значительно облегчает работу водителя. При его наличии водитель прикладывает к рулевому колесу усилие в 2... 3 раза меньшее, чем без усилителя, что особенно ощутимо при управлении грузовыми автомобилями средней и большой грузоподъ­емности и автобусами, когда требуется усилие до 400 Н и более. Это весьма существенно, так как из всей затрачиваемой водителем энергии на управление автомобилем до 50% приходится на рулевое управление. Кроме того, улучшается маневренность автомобиля с рулевым усилителем вследствие быстроты и точности его действия, повышается безопасность движения, потому что в случае резкого понижения давления воздуха в шине переднего управляемого колеса из-за ее прокола или разрыва усилитель помогает водителю удержать рулевое колесо в руках и сохранить направление движения автомобиля.

Однако наличие усилителя приводит к усложнению конструкции рулевого управления и повышению стоимости, увеличению износа шин, более сильному нагружению деталей рулевого привода и ухудшению стабилизации управляемых колес автомобиля. Кроме того, наличие усилителя на автомобиле требует адаптации водителя.

На легковых автомобилях, грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности и на автобусах применяют пневматические и гидравлические усилители. Принцип их действия аналогичен, но в них используются разные рабочие вещества: в пневматических - сжатый воздух пневматической тормозной системы автомобиля, а в гидравлических - масло (турбинное, веретенное).

Наиболее широко распространены гидравлические усилители (гидроусилители) - 90 % всех автомобилей оборудованы усилителями этого типа. Они очень компактны, имеют малое время срабатывания (0,2... 2,4 с), работают при давлении 6... 10 МПа, требуют тщательного ухода и особо надежных уплотнений, так как течь жидкости приводит к выходу их из строя.

Гидроусилитель (рис. 3.5) устроен и работает следующим образом.

Рис. 3.5 Схема гидроусилителя:

1 - золотник; 2, 3 и 11 - маслопроводы; 4 - пружина; 5 - колесо; 6 и 9 - тяги; 7 и 8 - рычаги; 10 - поршень; а.., г - камеры; А и В - полости; Б - бачок; ГН - гидронасос; РМ - рулевой механизм; ГР - гидрораспределитель; ГЦ ­ гидроцилиндр.

Гидронасос (ГН) является источником питания,

гидрораспределитель (ГР) - распределительным устройством, а гидроцилиндр (ГЦ) - исполнительным.

Гидронасос, приводимый в действие от двигателя автомобиля, соединен нагнетательным и сливным маслопроводами с гидрораспределителем, который установлен на продольной рулевой тяге 6, прикрепленной к поворотному рычагу 7 управляемого колеса 5. Внутри корпуса гидрораспределителя находится золотник 1, связанный с рулевым механизмом.Золотник имеет три пояска, а корпус гидроусилителя - три окна. Внутри корпуса между поясками золотника образуются камеры а и б. Кроме того, в корпусе имеются еще две реактивные камеры – в и г,соединенные с камерами а и б осевыми каналами, выполненными в крайних поясках золотника.

В реактивных камерах размещены предварительно сжатые центрирующие пружины 4.

Гидрораспределитель соединен маслопроводами 11 с гидроцилиндром, который установлен на несущей системе (рама, кузов) автомобиля. Поршень 10 гидроцилиндра через шток связан поперечной рулевой тягой 9, соединенной с рычагом 8 поворотной цапфы управляемого колеса. Поршень делит внутренний объем гидроцилиндра на две полости А и В, которые соединены маслопроводами соответственно с камерами а и б гидрораспределителя. Обе полости гидроцилиндра, все камеры гидрораспределителей и маслопроводы заполнены маслом (турбинным, веретенным).

При прямолинейном движении автомобиля золотник 1 под действием центрирующих пружин 4 и давления масла в реактивных камерах в и г удерживается в нейтральном положении, при котором все три окна гидрораспределителя открыты. Масло попадает от гидронасоса через нагнетательный маслопровод 2 в камеры а и б гидрораспределителя, из них по сливному маслопроводу 3 в бачок Б и затем в гидронасос.

Давление масла, установившееся в камерах а и б, передается по маслопроводам 11 в полости А и В гидроцилиндра, где давление одинаково.

При повороте автомобиля усилие от рулевого механизма передается на золотник. После преодоления сопротивления центрирующих пружин 4 усилие перемещает золотник 1 из нейтрального положения на 1... 2 мм в одну или другую сторону в зависимости от направления поворота автомобиля. Нагнетательный маслопровод через гидрораспределитель соединяется с одной из полостей гидроцилиндра, а другая его полость соединяется со сливным маслопроводом. Масло из гидронасоса по нагнетательному маслопроводу 2 поступает в гидрораспределитель, затем в гидроцилиндр и воздействует на поршень 10. Перемещающийся поршень через тягу 9 и рычаг 8 поворачивает управляемое колесо 5, а масло из цилиндра по сливному маслопроводу 3 поступает в бачок Б и изнего в гидронасос.

Одновременно из-за наличия связи через рычаг 7 и тягу 6 (обратная связь) корпус гидрораспределителя перемещается в сторону, в которую был смещен золотник. При этом давление масла в полостях А и В гидроцилиндра уравновешивается, и поворот управляемого колеса прекращается. Угол поворота управляемого колеса будет точно соответствовать углу поворота рулевого колеса - в этом заключается следящее действие гидроусилителя по перемещению. Таким образом, гидроусилитель следит за поворотом рулевого колеса. И если водитель останавливает рулевое колесо, то гидрораспределитель обеспечивает благодаря обратной связи фиксацию поршня гидроцилиндра в соответствующем положении. При этом дополнительная подача масла в гидроцилиндр прекращается.

Дата добавления: 2015-04-29