2015-03-08
578
4.1 Устройство гидравлического усилителя рулевого управления
Гидроусилитель (рисунок 1) имеет следующие основные элементы: источник питания (гидронасос ГН с бачком Б), распределительное устройство (гидрораспределитель ГР) и исполнительное устройство (гидроцилиндр ГЦ).
Гидронасос ГН, приводимый в действие от двигателя автомобиля, соединен нагнетательным 2 и сливным 3 маслопроводами с гидрораспределителем ГР, 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 РМ. Золотник имеет три пояска, а корпус гидроусилителя — три окна. Внутри корпуса между поясками золотника образуются две камеры а и б. Кроме того, в корпусе имеются еще и реактивные камеры в и г, соединенные с камерами а и б осевыми каналами, выполненными в крайних поясках золотника.
Рисунок 1 – Гидравлический усилитель
В реактивных камерах размещены предварительно сжатые центрирующие пружины 4.
Гидрораспределитель соединен маслопроводами 11 с гидроцилиндром ГЦ, который установлен на несущей системе (раме, кузове) автомобиля. Поршень 10 гидроцилиндра через шток связан с 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 гидрораспределителя и маслопроводы заполнены маслом (турбинное, веретенное).
4.2 Принцип работы гидравлического усилителя рулевого управления
При прямолинейном движении автомобиля (рисунок 1) золотник 7 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 поступает от гидронасоса через нагнетательный маслопровод 2 в камеры а и б гидрораспределителя, из них по сливному маслопроводу 3 в бачок Б, а из него в гидронасос. Давление масла, установившееся в камерах а и б, передается по маслопроводам 11 в полости А и В гидроцилиндра, где оно одинаково.
При повороте автомобиля усилие от рулевого механизма передается на золотник. После преодоления сопротивления центрирующих пружин 4 усилие переместит 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 — 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 повернет управляемое колесо 5, а масло из гидроцилиндра по сливному маслопроводу 3 поступит в бачок Б и из него в гидронасос.
Одновременно из-за наличия связи через рычаг 7 и тягу 6 (обратная связь) корпус гидрораспределителя переместится в ту же сторону, в которую был смещен золотник. При этом давление масла в полостях А и В гидроцилиндра уравновесится, и поворот управляемого колеса прекратится. Угол поворота управляемого колеса будет точно соответствовать углу поворота рулевого колеса. В этом заключается следящее действие гидроусилителя по перемещению (кинематическое следящее действие).
В рулевом управлении без гидроусилителя водитель чувствует дорогу по прилагаемому к рулевому колесу усилию, возрастающему при увеличении сопротивления повороту управляемых колес, и наоборот. При гидроусилителе водитель чувствует дорогу за счет следящего действия гидроусилителя по силе изменения прилагаемого усилия на рулевом колесе. Для этого предназначены реактивные камеры в и г в гидрораспределителе, в каждой из которых давление масла такое же, как и в камерах а и б.
При увеличении сопротивления повороту управляемых колес автомобиля возрастает давление масла в одной из реактивных камер. Давление передается на золотник и от него через рулевой механизм РМ на рулевое колесо. При этом усилие для поворота рулевого колеса увеличивается пропорционально сопротивлению повороту управляемых колес. Таким образом, гидроусилитель следит за необходимым для поворота управляемых колес усилием.
4.3 Виды гидравлических усилителей рулевого управления
Гидроусилители, применяемые на автомобилях, выполняются по следующим четырем вариантам:
- рулевой механизм, гидрораспределитель и гидроцилиндр находятся в агрегате, который называется гидрорулем (рисунок 2). Конструкция гидроруля сложная, но компактная, имеет малую длину маслопроводов и время срабатывания. К недостаткам можно отнести нагружение всех деталей управления усилием гидроцилиндра и нагружение места крепления картера гидроруля к раме или кузову.
Рисунок 2 – Схема гидроруля
- гидрораспределитель и гидроцилиндр расположены в одном агрегате и установлены отдельно от рулевого механизма (рисунок 3). Вариант менее сложный, чем гидроруль, но имеет большую длину маслопроводов и время срабатывания. Зато обеспечивается возможность использования рулевого механизма любого типа и несколько меньшее число нагруженных гидроусилителем деталей;
Рисунок 3 – Схема гидроусилителя, в котором гидрораспределитель и гидроцилиндр расположены в одном агрегате и установлены отдельно от рулевого механизма
- гидрораспределитель располагается перед рулевым механизмом, а гидроцилиндр— отдельно (рисунок 4). При установке гидрораспределителя перед рулевым механизмом увеличивается чувствительность гидроусилителя. Недостатком схемы является большая длина трубопроводов, особенно если гидроцилиндр располагается на удалении от рулевого механизма.
Рисунок 4 – Схема гидроусилителя, в котором гидрораспределитель располагается перед рулевым механизмом, а гидроцилиндя – отдельно
- рулевой механизм, гидрораспределитель и гидроцилиндр размещены раздельно (рисунок 5). При таком варианте обеспечивается свободное расположение элементов гидроусилителя на автомобиле и применение рулевого механизма любого типа. Однако длина маслопроводов и время срабатывания большие. Следует отметить, что большая длина трубопроводов между гидрораспределителем и гидроцилиндром в любой конструкции гидроусилителя часто приводит к пульсации давления в системе и возбуждению колебаний управляемых колес.
Рисунок 5 – Схема гидроусилителя, в котором рулевой механизм, гидрораспределитель и гидроцилиндр размещены раздельно
