Рулевое управление
Рулевое управление — совокупность механизмов, служащих для  
поворота управляемых колес, обеспечивает движение автомобиля в заданном
направлении.
Каждое управляемое колесо установлено на поворотном кулаке,  
соединенном с передней осью посредством шкворня, который неподвижно  
крепится в передней оси. При вращении водителем рулевого колеса усилие
передается посредством тяг и рычагов на поворотные кулаки, которые  
поворачиваются на определенный угол (задает водитель), изменяя  
направление движения автомобиля.
Рулевое управление состоит из следующих механизмов :
1. Рулевой механизм.
2. Рулевой привод.
3. Усилитель рулевого привода (не на всех автомобилях).
Требования, предъявляемые к рулевым управлениям. Предъявляемые к
автомобилю требования в части управляемости, устойчивости,  
маневренности и легкости управления могут быть реализованы, если рулевым
управлением обеспечивается:
• требуемое передаточное число;
• высокая жесткость деталей;
• согласованность кинематики рулевого привода и направляющего
устройства подвески;
• минимальные зазоры в сочленениях деталей;
• правильное соотношение углов поворота внутреннего и наружного
колес;
• оптимальная величина стабилизирующего момента;
• небольшая величина крутящего момента, который необходимо  
прикладывать к рулевому колесу.

Стабилизация управляемых колес
Силы, действующие на автомобиль, стремятся отклонить управляемые
колеса от положения, соответствующего прямолинейному движению.  
Чтобы не допустить поворота колес под действием случайных сил (толчков от
наезда на неровности дороги и т. п.), управляемые колеса должны обладать
способностью, сохранять положение, соответствующее прямолинейному
движению, и возвращаться в него из любого другого положения. Эта  
способность называется стабилизацией управляемых колес.
Стабилизация обеспечивается наклонами шкворней в поперечной и
продольной плоскостях и упругими свойствами пневматической шины.
Поперечный наклон шкворня вызывает подъем центра тяжести  
автомобиля при повороте управляемых колес. Поворачиваемое колесо, опираясь на
дорогу, вызывает соответствующий подъем передней оси и центра тяжести
автомобиля. Если отпустить рулевое колесо, то передняя часть автомобиля
опустится вниз, и передние колеса возвращаются в положение,  
соответствующее прямолинейному движению. Стабилизирующий момент,  
действующий на управляемые колеса, с увеличением угла наклона шкворня и
веса, приходящего на переднюю ось, возрастает. На стабилизирующий  
момент, возникающий вследствие поперечного наклона шкворня, не влияют
скорость движения и качество дороги. Поперечный наклон шкворня
(6—10°) уменьшает плечо поворота колеса, снижая передачу ударных  
нагрузок, действующих на рулевое управление от дороги. Часто  
стабилизирующий момент от наклона шкворня вбок называют весовым  
стабилизирующим моментом.
Продольный наклон шкворня обычно выбирают таким, при котором
нижний конец шкворня смещен вперед относительно вертикали,  
проходящей через его середину. Вследствие этого точка пересечения оси с дорогой
расположена впереди центра контактной площадки колеса и дороги. При
движении автомобиля его траектория движения часто имеет  
криволинейный характер, предопределяющий возникновение центробежной силы. Эта
сила стремится сдвинуть автомобиль от центра поворота, чему  
препятствуют реакции дороги, приложенные в центре контактных площадок и  
направленные к центру поворота. Реакции управляемых колес, действуя на
плече, созданном в результате наклона шкворня назад, стремятся  
возвратить управляемые колеса в положение, соответствующее прямолинейному
движению. Стабилизирующий момент, действующий на управляемые  
колеса, в результате наклона шкворней в продольной плоскости  
пропорционален квадрату скорости и называется скоростным стабилизирующим  
моментом. Угол наклона шкворня в продольной плоскости равен 1—3,5° и в
значительной степени связан с упругим стабилизирующим моментом  
пневматической шины.
Эластичная шина соприкасается с дорогой на определенной площади,
называемой контактной площадкой. Силы, действующие в контактной
площадке, противодействуют повороту колеса. Создаваемый  
стабилизирующий момент зависит от эластичности шин. У грузовых автомобилей,
снабженных сравнительно жесткими шинами, упругий стабилизирующий
момент небольшой, у легковых автомобилей он больше и приводит иногда
к чрезмерной стабилизации управляемых колес, затрудняя управление. Для
уменьшения влияния упругого стабилизирующего момента у большинства
легковых автомобилей угол наклона шкворня в продольной плоскости  
делают равным нулю.

Рулевые механизмы
Механизм рулевого управления  — понижающая  
передача, преобразующая вращение вала рулевого колеса в качание вала сошки.
Механизм рулевого управления представляет собой редуктор. Особенность
его работы заключается в следующем:
• выходное звено механизма рулевого управления — сошка не  
вращается, а совершает качание в пределах угла 90—100°;
• основной режим работы соответствует прямолинейному движению
автомобиля;
• зазор, определяющий свободное вращение рулевого колеса, должен
иметь небольшую величину.
Требования, предъявляемые к механизмам рулевого управления:
• высокий КПД в прямом направлении движения автомобиля и  
несколько меньше в обратном;
• нулевой зазор в среднем положении, т. е. механизм с беззазорным
зацеплением.
По конструкции механизмы рулевого управления делятся на  
червячные, винтовые и реечные.

Червячные механизмы рулевого управления
До недавнего времени в грузовых автомобилях марки «ГАЗ» (рис. 139)
применялся червячный рулевой механизм. Он собран в картере, который
крепится к левому лонжерону рамы. Рулевое колесо закреплено на верхнем
конце вала. На противоположном конце вала на шлицы напрессован  
глобоидальный червяк, опирающийся на конические роликоподшипники.
В зацеплении с червяком находится трехгребневый ролик, посаженный на
двух шарикоподшипниках, между которыми помещена распорная втулка.
Ось ролика закреплена в вильчатом кривошипе вала сошки. Вал сошки
имеет сдвоенные шлицы, обеспечивающие правильность установки сошки
под необходимым углом.
1.4. Винтовые механизмы рулевого управления
В настоящее время на грузовых автомобилях распространенным  
является механизм рулевого управления с винтовой передачей с  
циркулирующими шариками и зубчатым зацеплением.
Механизм рулевого управления автомобиля МАЗ-5335 
представляет собой винт вала рулевого колеса, который проходит внутри  
гайки-рейки, находящейся в зацеплении с зубчатым сектором вала сошки.
В винтовые канавки между гайкой-рейкой и винтом при сборке заложено
два ряда шариков. Движение шариков в винтовых канавках ограничено
направляющими. Высокая точность деталей механизма обеспечивает  
легкое и плавное вращение винта в гайке-рейке. Вал сошки, изготовленный
как одно целое с зубчатым сектором, установлен на игольчатых  
подшипниках в картере механизма. Зубья сектора выполнены с переменной по
длине толщиной, что позволяет регулировать зазор в зацеплении с  
рейкой, перемещая в осевом направлении сектор регулировочным винтом.
Винт в сборе с валом сектора вворачивают в боковую крышку картера и
крепят контргайкой. Регулировочный винт упирается в опорную пластину
и удерживается гайкой. Контргайка фиксирует положение винта после  
регулировки. Винт вращается в двух роликоподшипниках и соединяется с
валом рулевого колеса карданным шарниром. Для правильной установки
сошки на торие вала сектора нанесена метка, которую при сборке  
совмещают с меткой на сошке.
У механизма рулевого управления автомобиля ЗИЛ-4314.10 
 поршень-рейка одновременно является поршнем гидроусилителя
(гидроусилитель встроен конструктивно в механизм рулевого управления)
и рейкой, которая находится в зацеплении с зубчатым сектором вала  
рулевой сошки. При воздействии водителя на рулевое колесо через вал и  
карданную передачу вращение передается винту, по которому на  
циркулирующих шариках перемещается шариковая гайка. Вместе с гайкой вдоль
винта перемещается поршень-рейка, поворачивая зубчатый сектор вала
сошки. Зазор в зацеплении зубьев рейки и сектора можно регулировать,
смещая в осевом направлении вал сошки, так как зубья имеют  
переменную по длине толщину. В картер механизма рулевого управления и в  
отверстие его боковой крышки запрессованы бронзовые втулки, в которых
вращается вал сошки.
Механизм рулевого управления автомобилей марки «КамАЗ» (рис. 141)
включает в себя угловой редуктор, ведущее и ведомое конические зубчатые
колеса которого передают вращение на винт, перемещающий гайку и  
скрепленную с ней поршень-рейку, зубья которой входят в зацепление с зубча-
тым сектором вала сошки. К корпусу углового редуктора прикреплен  
корпус клапана управления гидроусилителя.
1.5. Реечные механизмы рулевого управления
В последнее время широкое распространение на легковых автомобилях
получил реечный механизм рулевого управления. Основным  
преимуществом реечных механизмов является высокий КПД и возможность иметь в
рулевом приводе меньшее число шарниров. Передаточные отношения  
механизма определяются отношением числа оборотов зубчатого колеса,  
равное числу оборотов рулевого колеса, к расстоянию перемещения рейки. За
счет соответствующей нарезки зубьев на рейке имеется возможность  
получения переменного передаточного числа при перемещении этой рейки. Это
дает возможность уменьшить действующие в приводе силы или  
перемещение рейки для коррекции в работе рулевого привода.
Реечный механизм рулевого управления (см. рис. 138) состоит из  
картера, отлитого из алюминиевого сплава. В полости картера на шариковом и
роликовом подшипниках установлено приводное зубчатое колесо. На  
картере и на пыльнике выполнены метки для правильной сборки механизма
рулевого управления. Зубчатое колесо находится в зацеплении с зубчатой
рейкой, которая поджимается к зубчатому колесу пружиной через металло-
керамический упор. Пружина поджимается гайкой со стопорным кольцом,
создавая сопротивление отворачиванию гайки. Подпружиненным упором
облегчается беззазорное зацепление зубчатого колеса с зубчатой рейкой по
всей величине хода. Рейка одним концом опирается на упор, а другим — на
разрезную пластмассовую втулку. Ход рейки ограничивается в одну сторону
кольцом, напрессованным на рейку, а в другую сторону — втулкой резино-
металлического шарнира левой рулевой тяги. Полость картера механизма
рулевого управления защищена от загрязнения гофрированным чехлом.
Вал рулевого управления соединяется с приводным зубчатым колесом
эластичной муфтой. Верхняя часть вала опирается на шариковый  
радиальный подшипник, запрессованный в трубу кронштейна. На верхнем конце
вала на шлицах через демпфирующий элемент крепится гайкой рулевое
колесо.

Рулевой привод
Рулевой привод включает в себя систему тяг, шарниров и рычагов,  
осуществляющих с механизмом рулевого управления поворот управляемых
колес. Рулевой привод имеет рулевую трапецию, которая позволяет  
поворачивать управляемые колеса на разные углы, чем достигается их качение
без бокового проскальзывания. Рулевая трапеция может быть задней или
передней, т. е. с поперечной рулевой тягой, расположенной сзади  
переднего моста или перед ним. Различают цельную (единую) трапецию,  
применяемую при зависимой подвеске колес и расчлененную, используемую при
независимой подвеске.

Усилители рулевого привода
Если на управляемые колеса приходится большая нагрузка (грузовые
автомобили большой и средней грузоподъемности и автобусы), то  
управление автомобилем затрудняется необходимостью приложения к рулевому
колесу значительного усилия. В тех случаях, когда работа водителя не  
может быть облегчена увеличением передаточного числа механизма рулевого
управления, конструкция предусматривает применение усилителей.  
Усилители увеличивают маневренность автомобиля, повышают безопасность
движения, так как позволяют сохранить управляемость автомобилем даже в
случае разрыва шины на одном из передних колес, уменьшают усилие,  
затрачиваемое водителем при повороте управляемых колес, и смягчают  
толчки, передающиеся на рулевое колесо при движении автомобиля по  
неровной дороге. При применении усилителя несколько ухудшается  
стабилизация управляемых колес и больше изнашивается шина (из-за высокой его
чувствительности).

Насосы гидроусилителей
Насос гидроусилителя должен быть  
высокопроизводительным, чтобы уже при невысокой частоте вращения коленчатого вала  
двигателя обеспечивать повороты рулевого колеса с требуемой быстротой. Насос
имеет клиноременный привод от шкива коленчатого вала. Шкив насоса  
закреплен на наружном конце вала, установленного на игольчатом и шари-
ковом подшипниках. На валу насоса на шлицах посажен ротор, в пазы  
которого свободно вставлены лопасти. К корпусу насоса шпильками и  
болтами вместе с распределительным диском и крышкой прикреплен статор.
При вращении ротора лопасти, перемешаясь в его пазах, постоянно
плотно прижимаются к криволинейной поверхности статора под действием
центробежных сил и давления жидкости. Жидкость из корпуса попадает в
пространство между лопастями и вытесняется ими в полость нагнетания.
За один оборот ротора дважды происходит забор и нагнетание жидкости.
Из полости нагнетания через отверстия распределительного диска,  
калиброванное отверстие и канал в крышке насоса жидкость поступает в  
нагнетательный шланг (трубопровод) гидроусилителя.