Принцип действия рулевого механизма с зубчатой рейкой и гидравлическим усилителем (сверху – поворотный кольцевой клапан в нейтральном положении, снизу – поворотный кольцевой клапан в рабочем положении – руль повернут)
А – зубчатая рейка; В – шестерня рулевого механизма; С – рабочий цилиндр; D – уравнительный резервуар масла; Е – крыльчатый насос; F – возвратный трубопровод; G – клапан с ограничителем потока масла; Н – трубопровод высокого давления; I – внутренняя часть коробки управления; J – вращающийся стержень; К – радиальная канавка I; L – радиальная канавка II; М – вращающаяся втулка; N – направляющая втулка; О – впускная канавка; Р – впускная канавка; 0 – осевая канавка; R – осевая канавка; S – возвратный зазор; Т – возвратная канавка; U – возвратный зазор; V – перегородка; W – управляющий зазор
Принцип работы пластинчатого насоса (масло под давлением для усилителя руля)
Материал заимствован у портала Autoinstruction.ru
Эффект усиления рулевого управления зависит от крутящего момента крутильного элемента на шестерне рулевого управления. Чем больше сила необходимая для разворота руля, тем больше скручивание крутильного элемента, и чем больше данная упругая деформация, тем больше эффект усиления.
Принцип усилителя руля состоит в перепуске специального масла на левую или правую сторону поршня, соединенного с зубчатой рейкой рулевой тяги. Масло помогает двигать поршень, а следовательно и зубчатую рейку, надавливая на соответствующую сторону пропорциональным количеством масла, которое проходит по системе перепускных радиальных и осевых каналов – канавок – отверстия открываются за счет скручивания крутильного элемента рулевого управления.
Распределительное устройство и дозатор масла представляет собой весьма точную систему, находящуюся в коробке управления в области шестерни. Оттуда масло попадает по трубопроводу высокого давления в рабочий цилиндр образованный в полости горизонтальной части рулевого управления. По середине цилиндра проходит шток, переходящий на левой стороне в зубчатую рейку рулевого управления. Посредине штока находится узкий поршень. Он хорошо герметизирован с рабочей поверхностью цилиндра. По бокам шток скользит в подшипниках скольжения, так же хорошо герметизированных. На выступающих концах рейки расположены горизонтальные шаровые шарниры с тягами рулевого управления (см. рис. Принцип действия рулевого механизма с зубчатой рейкой и гидравлическим усилителем).
Кроме самого рулевого управления к системе относится и самостоятельный масляный насос и уравнительный резервуар масла. Соединение между насосом и рулевым управлением осуществляется двумя трубопроводами, являющихся комбинацией стальных трубок и шлангов высокого давления. Трубопроводы не разбираются. Соединение между уравнительным резервуаром и насосом, стало быть всасывающий и возвратный трубопроводы (это значит между резервуаром и рулевым управлением), являются трубопроводами низкого давления.
Масляный насос для усилителя руля так называемый пластинчатый. В принципе – это полость овального сечения, в которой вращается вал с несколькими вложенными аксиально подпружиненными герметизирующими пластинами. При повороте изменяется объем камер, образуемых всегда двумя соседними пластинами и сегментом рабочей поверхности полости. Таким образом, масло при вращении вала на одной стороне засасывается, а на другой стороне выдавливается (см. рис. Принцип работы пластинчатого насоса (масло под давлением для усилителя руля)). Насос выдает в минуту количество масла в диапазоне 0,3–1,7 куб. дм при давлении от 7 до 13 МПа (максимальное давление 20 МПа) согласно оборотам. Насос работает в диапазоне оборотов от 500 до 7000 1/мин. Он приводится в движение многоручьевым ремнем вместе с генератором, а иногда и с компрессором кондиционера, от внешнего шкива коленчатого вала.
Рулевое управление с усилителем действует и тогда, когда масляный насос для рулевого управления не работает, т.е. при выключенном двигателе. Конечно, потом сила, необходимая для поворота руля значительно повышается, т.к. усилитель не работает. Аналогично, как и в тормозной системе с усилителем.