6.1.1. Рулевое управление автомобилей КамАЗ со встроенным гидроусилителем.

Механизм рулевой со встроенным гидроусилителем (рис.275) прикреплен к переднему кронштейну передней левой рессоры. Кронштейн закреплен на раме автомобиля.
Картер 14 рулевого механизма, в котором перемещается поршень-рейка, служит одновременно рабочим цилиндром гидроусилителя.
Винт 17 рулевого механизма имеет шлифованную винтовую канавку. В гайке 18 прошлифована такая же канавка и просверлены два отверстия, выходящие в нее. Отверстия соединяются косым пазом, выфрезерованным на наружной поверхности гайки.
Два одинаковых желоба 19 полукруглого сечения, установленные в упомянутые отверстия, и паз образуют обводный канал, по которому шарики 20, выкатываясь из винтового канала, образованного нарезками винта и гайки, вновь поступают в него.
Для предотвращения выпадения шариков из винтового канала наружу в каждом желобе предусмотрен язычок, входящий в винтовую канавку винта и изменяющий направление движения шариков. Количество циркулируюших шариков в замкнутом винтовом канале тридцать один, восемь из которых находятся в обводном каналс. Винтовая канавка на винте в ее средней зоне выполнена так, что между винтом, гайкой и шариками образуется небольшой натяг. Это необходимо для обеспечения беззазорного сопряжения деталей в этой зоне.
При перемещении гайки вследствие того, что глубина канавки на винте от середины к концам несколько увеличивается, в сопряжении винта и гайки появляется небольшой зазор. Указанный зазор необходим для обеспечения большей долговечности средней части винта, а также для облегчения возврата управляемых колес в среднее положение после поворота и лучшей стабилизации движения автомобиля.
Кроме того, ослабление посадки шариковой гайки на винте к краям его винтовой канавки облегчает подбор шариков и сборку шарико-винтовой пары.
Поскольку передача осевого усилия от винта к гайке осуществляется посредством шариков, потери на трение в винтовой паре минимальны.
Гайку после сборки с винтом и шариками устанавливают в поршень-рейку 15 и фиксируют двумя установочными винтами 9, которые закернивают в кольцевую проточку, выполненную на поршне-рейке.
Поршень-рейка зацепляется с зубчатым сектором вала 10 сошки. Вал сошки вращается в бронзовой втулке, запрессованной в картер рулевого механизма и в алюминиевой боковой крышке 30.
Толщина зубьев сектора вала сошки и поршня-рейки переменная по длине, что позволяет изменять зазор в зацеплении перемещением регулировочного винта 27, ввернутого в боковую крышку. Головка регулировочного винта, на которую опирается упорная шайба 25, входит в гнездо вала сошки. Осевое перемещение регулировочного винта в вале сошки, выдерживаемое при сборке равным 0,02 - 0,08мм, обеспечивается подбором регулировочной шайбы 26 соответствующей толщины.
Детали 27, 26, 25 удерживаются в гнезде вала сошки стопорным кольцом 29. Средняя впадина между зубьями рейки, входящая в зацепление со средним зубом зубчатого сектора вала сошки, выполнена несколько меньшей ширины, чем остальные. Это необходимо для того, чтобы избежать заклинивания изношенного механизма после его регулирования при повороте вала сошки.
На части винта рулевого механизма, расположенной в полости корпуса углового редуктора нарезаны шлицы, которыми винт сопрягается с ведомой шестерней угловой передачи.

Клапан управления гидроусилителем рулевого управления (рис.276) крепится к корпусу углового редуктора с помощью болта и четырех шпилек (или пяти шпилек — одной длинной и четырех коротких). Корпус 8 клапана имеет выполненные с большой точностью центральное отверстие и шесть (три сквозных и три глухих) расположенных вокруг него меньших отверстий.
Золотник 6 клапана управления, размещённый в центральном отверстии, и упорные подшипники 22 (см.рис.275) закреплены на винте гайкой 24, буртик которой вдавлен в паз винта 17. Под гайку подложена коническая пружинная шайба 23, обеспечивающая возможность регулирования силы затяжки упорных подшипников. Вогнутой стороной шайба направлена к подшипнику. Большие кольца подшипников обращены к золотнику.
Винт рулевого механизма и жестко связанный с ними золотник могут перемещаться в каждую сторону от среднего положения на 1 - 1,2мм. Величина перемещения определяется глубиной выточек на торцах корпуса клапана и ограничивается большими кольцами подшипников, которые упираются в торцы упомянутых выточек.
В каждое из трех сквозных отверстий корпуса клапана вставлены по два реактивных плунжера 7 (см.рис.276) с центрирующими пружинами между ними.
Чтобы обеспечить одинаковое реактивное усилие на рулевом колесе от давления масла и необходимые для этого равные активные площади плунжеров при поворотах как направо, так и налево, в каждое из трех глухих отверстий, обращенных в сторону углового редуктора, установлено по плунжеру 1. Общая площадь этих трех реактивных элементов по величине равняется площади сечения винта в месте его уплотнения в упорной крышке углового редуктора.
В одном из плунжеров, находящихся в глухих отверстиях, встроен шариковый обратный клапан 4, соединяющий при отказе гидросистемы рулевого управления линии высокого и низкого давления и обеспечивающий, таким образом, возможность управления автомобилем. В этом случае, рулевое управление работает как обычная механическая система без усиления.
В корпусе клапана управления установлен также предохранительный клапан 10, соединяющий линии нагнетания и слива при давлении в системе. превышающем 7357,5 - 7848 кПа (75 - 80 кгс/см²), и предохраняющий, таким образом, насос от перегрева, а детали механизма от чрезмерных нагрузок.
Предохранительный клапан размещен в отдельной бобышке, что дает возможность произвести проверку, регулировку или замену его деталей при необходимости.
Полости, находящиеся под передней крышкой 1 (см.рис.275) и в угловом редукторе, соединены отверстиями в корпусе клапана управления со сливной магистралью и уплотнены по торцам резиновыми кольцами круглого сечения. Аналогичными кольцами уплотнены все неподвижные соединения деталей рулевого механизма и гидроусилителя.
Вал сошки уплотнен манжетой со специальным упорным кольцом, предотвращающим выворачивание рабочей кромки манжеты при высоком давлении. Внешняя манжета защищает вал сошки от попадания пыли и грязи. Уплотнения поршня в цилиндре и винта рулевого механизма в крышке корпуса углового редуктора осуществляются фторопластовыми кольцами 5 и 7 в комбинации с распорными резиновыми кольцами 6, 8. Регулировочный винт вала сошки уплотнен резиновым кольцом.
Уплотнение вала ведущей шестерни углового редуктора комбинированное и состоит из двух манжет, которые фиксируются разрезным упорным кольцом.
В картере рулевого механизма имеются сливная пробка 16 с магнитом, служащая для улавливания стальных и чугунных частиц, и перепускной клапан 11, использующийся при заправке и прокачке гидросистемы рулевого управления.
От насоса к корпусу клапана управления подведены рукава и трубопроводы высокого и низкого давления. По первым масло направляется к механизму, а по вторым возвращается в бачок гидросистемы.

Работа гидроусилителя рулевого управления осуществляется следующим образом. При прямолинейном движении винт 15 (рис.277) и золотник 20 находятся в среднем положении. Линии нагнетания 26 и слива 32, а также обе полости 7 и 25 гидроцилиндра соединены. Масло свободно проходит от насоса 4 через клапан 19 управления и возвращается в бачок 31 гидросистемы. При поворачивании водителем рулевого колеса 1 винт 15 вращается. Вследствие сопротивления повороту колес, первоначально удерживающего колеса 12 и поршень-рейку 8 на месте, возникает сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом направлении в соответствующую сторону. Когда эта сила превысит усилие предварительного сжатия центрирующих пружин 23, винт перемещается и смещает жестко связанный с ним золотник. При этом одна полость цилиндра гидроусилителя сообщается с линией нагнетания и отключается от линии слива, другая — наоборот, оставаясь соединенной со сливом, отключается от линии нагнетания. Рабочая жидкость, поступающая от насоса в соответствующую полость цилиндра, оказывает давление на поршень-рейку 8 и, создавая дополнительное усилие на секторе вала 6 сошки рулевого управления, способствует повороту управляемых колес. Давление в рабочей полости цилиндра устанавливается пропорциональным величине сопротивления повороту колес. Одновременно возрастает давление в полостях под реактивными плунжерами 22. Чем больше сопротивление повороту колес, а следовательно, выше давление в рабочей полости цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе. Таким образом, у водителя создается "чувство дороги".
При прекращении поворота рулевого колеса, если оно удерживается водителем в повернутом положении, золотник, находящийся под действием центрирующих пружин и нарастающего давления в реактивных полостях, сдвигается к среднему положению. При этом золотник не доходит до среднего положения. Размер щели для прохода масла в возвратную линию установится таким, чтобы в находящейся под напором полости цилиндра, поддерживалось давление, необходимое для удерживания управляемых колес в повернутом положении.
Если переднее колесо при прямолинейном движении автомобиля начнет резко поворачиваться, например вследствие наезда на какое-либо препятствие на дороге, вал сошки, поворачиваясь, будет перемещать поршень-рейку. Поскольку винт не может вращаться (водитель удерживает рулевое колесо в одном положении), он тоже переместится в осевом направлении вместе с золотником. При этом полость цилиндра, внутрь которой движется поршень-рейка, будет соединена с линией нагнетания насоса и отделена от возвратной линии. Давление в этой полости цилиндра начнет возрастать, и удар будет уравновешен (смягчен) возрастающим давлением.
Винт, гайка, шарики, упорные подшипники, а также угловая передача, карданный вал и колонка рулевого управления при работе гидроусилителя нагружены относительно небольшими силами. В те же время зубчатое зацепление рулевого механизма, вал сошки и картер воспринимают основное усилие, создаваемое давлением масла на поршень-рейку.
Предупреждение. Когда гидроусилитель не работает, рулевой механизм по-прежнему обеспечивает поворот колес, но на шарико-винтовую пару и другие детали действуют уже полные нагрузки. Поэтому при продолжительной эксплуатации с неработающей гидросистемой появляется преждевременный износ и могут иметь место поломки упомянутых деталей. Движение с неработающим гидроусилителем руля, включая буксирование автомобиля, должно быть сведено к минимуму.

Насос гидроусилителя рулевого управления с бачком для масла (рис.278) установлен в развале блока цилиндров и приводится в действие от коленчатого вала двигателя. Шестерня 1 зафиксирована на вале 5 насоса шпонкой 6 и закреплена гайкой 2 со шплинтом 3.
Насос пластинчатого типа, двойного действия, то есть за один оборот вала совершаются два полных цикла всасывания и два — нагнетания.
В роторе 88 насоса, который размещен внутри статора 37 и приводится в движение шлицованным концом вала насоса, имеются десять пазов, в которых перемещаются пластины 85.
Статор с одной стороны прижимается к точно обработанному торцу корпуса 40 насоса, с другой стороны к статору прилегает распределительный диск 84. Положение статора относительно корпуса и распределительного диска зафиксировано штифтами. Стрелка на наружной поверхности статора указывает направление вращения вала насоса.
При вращении вала насоса пластины прижимаются к криволинейной поверхности статора под действием центробежной силы и давления масла, поступающего в пространство под ними из полости крышки насоса по каналам в распределительном диске.
Между внешней поверхностью ротора, пластинами и внутренней поверхностью статора образуется камеры переменного объема. Объем указанных камер при прохождении зон всасывания увеличивается, и они заполняются маслом. Для более полного заполнения камер масло подводится как со стороны корпуса насоса через два окна, так и со стороны углублений в распределительном диске через шесть отверстий, выполненных в статоре и расположенных по три против окон всасывания. При прохождении зон нагнетания объем между пластинами уменьшается, масло вытесняется по каналам в распределительном диске в полость крышки насоса, сообщающуюся через калиброванное отверстие А с линией нагнетания. На участках поверхности статора с постоянным радиусом (между зонами всасывания и нагнетания) объем камер не изменяется. Эти участки необходимы для того, чтобы обеспечить минимальные утечки рабочей жидкости (перетекание масла между зонами).
Во избежание «запирания» масла, которое препятствовало бы перемещению пластин, пространство под ними связано посредством дополнительных малых каналов в распределительном диске с полостью в крышке 29 насоса. Вал насоса вращается в корпусе на игольчатом 12 и шариковом 8 подшипниках, которые в принятой конструкции качающей сборочной единицы насоса разгружены от радиальных сил.
Насос снабжен расположенным в крышке насоса комбинированным клапаном 33, совмещающим в себе предохранительный и перепускной клапаны. Первый в данном случае является дополнительным (резервным) предохранительным клапаном в гидросистеме. Регулируется на давление 8336 - 8826кПа (85 - 90 кгс/см²). Второй ограничивает количество масла, поступающего в систему.
Работа перепускного клапана осуществляется следующим образом. При минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя клапан прижат пружиной 30 (см.рис.209) к распределительному диску. Масло из полости в крышке насоса через калиброванное отверстие А поступает в линию нагнетания. Полость под клапаном, где расположена пружина 30, сообщается с линией нагнетания отверстием малого диаметра.
С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, а значит и подачи насоса, за счет сопротивления отверстия А образуется разность давлений в полости крышки (перед клапаном) и канале нагнетания насоса (за клапаном). Перепад давлений тем больше, чем большее количество масла проходит в единицу времени через это отверстие, и не зависит от величины давления.
Избыточное давление в полости крышки, воздействуя на левый торец перепускного клапана, преодолевает сопротивление пружины. При определенной разности давлений усилие, стремящееся сдвинуть клапан, возрастает настолько, что пружина сжимается, и клапан, перемещаясь вправо, открывает выход части масла из полости крышки в бачок. Чем больше масла подает насос, тем больше его перепускается через клапан обратно в бачок. Таким образом, увеличения подачи масла в систему свыше заданного предела почти не происходит.
Работа перепускного клапана при срабатывании встроенного в него предохранительного клапана осуществляется аналогичным образом.
Открываясь, шариковый клапан пропускает небольшой поток масла в бачок через радиальные отверстия в перепускном клапане. При этом давление на правый торец перепускного клапана падает, поскольку поток масла, идущий через шариковый клапан, ограничен отверстием В. Клапан в этом случае, перемещаясь вправо, открывает выход в бачок большей части перепускаемого масла.
Настройка предохранительного клапана должна осуществляться только с применением регулировочных шайб 32, подкладываемых под седло 31 клапана.
Для предотвращения шума и уменьшения износа деталей насоса при повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя предусмотрен коллектор 24, который принудительно направляет сливаемое перепускным клапаном масло во внутреннюю полость корпуса насоса, обеспечивая таким образом, избыточное давление в зонах всасывания. Это необходимо во избежание образования чрезмерного разряжения и, как следствие, появления кавитации.
Специально подобранное переменное сечение внутренней полости коллектора до и после отверстий в нем способствует тому, что потоком масла в коллекторе одновременно в нужном количестве захватывается масло из бачка гидросистемы.
Бачок 22 гидросистемы, отштампованный из листовой стали, крепится непосредственно к корпусу и крышке насоса с помощью четырех болтов через промежуточные резиновые прокладки 28. В бачке размещены разборный сетчатый фильтр 23, представляющий собой пакет отдельных фильтрующих элементов, который при значительном засорении отжимается вверх возросшим давлением. При этом масло непосредственно поступает в бачок. Кроме того, в бачке имеется заливной фильтр 14 и предохранительный клапан 19, препятствующий увеличению давления в полости бачка над маслом больше чем на 19,6 - 29,4кПа (0,2 - 0,3кгс/см²).
Для модернизированных автомобилей
Фильтр, расположенный в бачке насоса гидроусилителя руля, выполнен в виде неразборной конструкции, состоящей из бумажной шторы, размещенной между двумя металлическими обечайками, которые приклеены к верхней и нижней крышкам фильтра (см. рис. 279).
Крышка 20 бачка уплотняется резиновыми прокладками 21 и кольцом 17. Уплотнение торцовых поверхностей корпуса и крышки со статором обеспечивается резиновыми кольцами 36 и 39 круглого сечения.

Трубопроводы системы гидроусилителя рулевого управления. Для трубопроводов в системе гидроусилителя применяют стальные цельнотянутые трубы и резиновые рукава оплеточной конструкции. Рукава высокого давления имеют две внутренние комбинированные оплетки, состоящие из хлопчатобумажных и лавсановых нитей. Концы рукава заделываются в специальные наконечники, обжимаемые при сборке.
Рукава низкого давления имеют одну внутреннюю нитяную (лавсановую) оплетку и крепятся на трубопроводах гидросистемы с помощью хомутиков.
Соединение труб между собой и крепление их к насосу и клапану управления гидроусилителем осуществляется накидными гайками и штуцерами с наружной резьбой. Уплотнение трубопроводов обеспечивается тем, что концы труб, выполненные с двойной развальцовкой, прижимаются к коническим поверхностям соответствующих деталей. Момент затяжки гаек в соединениях трубопроводов должен быть в пределах 78,5 - 98,1Н.м (8 - 10кгс.м).

Радиатор 4 (см.рис.270) предназначен для охлаждения масла в системе гидроусилителя рулевого управления и представляет собой алюминиевую оребренную трубу, установленную перед радиатором охлаждения двигателя. Масло от рулевого механизма к радиатору и от радиатора к насосу подводится по резиновым рукавам.

Привод рулевой включает продольную и поперечную рулевые тяги.
Продольная тяга (рис. 280) соединяет сошку рулевого механизма с верхним рычагом левого поворотного кулака и представляет собой цельнокованую деталь с нерегулируемыми шарнирами, включающими шаровой палец 1, верхний 4 и нижний 5 вкладыши, пружину и резьбовую крышку 8 со стопорной шайбой 7.
Поперечная тяга рулевой трапеции (рис.281), входящая в технологическую сборочную единицу "передняя ось в сборе", — трубчатая с резьбовыми концами, на которые навинчены наконечники 2 с шаровыми шарнирами.
Изменяя положение наконечников на тяге, можно регулировать схождение управляемых колес. Каждый наконечник фиксируется двумя болтами 3. Шарниры поперечной тяги также нерегулируемые, состоят из шарового пальца 11. верхнего 12 и нижнего 13 вкладышей, пружины 7 и крышки 6, прикрепленной с уплотнительной паронитовой прокладкой 4 к наконечнику тяги болтами 8.
Смазывание шарниров производится через масленки 5. Для предохранения шарниров от попадания в них пыли и грязи служат резиновые накладки.