Рис. 19.10. Система рулевого управления с гидроусилителем: I - поворот направо; II - поворот налево; 1 - рулевое колесо; 2 - маховичок регулировки наклона рулевой колонки; 3 - кронштейн крепления рулевой колонки к кабине; 4 - маховичок регулировки рулевого колеса по высоте; 5 - рулевая колонка; 6 - карданный вал; 7 - сошка; 8 - рулевой механизм; 9 - шланг высокого давления; 10 - насос гидроусилителя рулевого управления; 11 - радиатор; 12 - сливной маслопровод; 13 - нижняя крышка; 14 - промежуточная крышка; 15 - шариковый клапан; 16 - плунжер; 17 - золотник; 18 - упорный подшипник; 19 - верхняя крышка; 20 - клапан управления; 21 - винт; 22 - поршень-рейка; 23 - сектор вала сошки; 24 - картер
При нейтральном положении золотника жидкость подается под давлением одновременно в наружную и внутреннюю полости картера рулевого механизма 24, а также идет на слив в бачок насоса гидроусилителя 10 через сливной маслопровод 12, пройдя предварительно через масляный радиатор 11. Управляемые передние колеса также находятся в среднем нейтральном положении за счет усилий стабилизации, возникающих благодаря наличию углов установки шкворней и сил упругости шин при их поперечной деформации во время поворота.
При повороте рулевого колеса от нейтрального положения вправо или влево создается сопротивление повороту управляемых колес. Давление рулевого винта через шариковую гайку и поршень-рейку на сектор вала сошки приводит к возникновению осевого усилия, которое стремится переместить винт в осевом направлении, а вместе с ним и золотник вправо или влево в зависимости от направления поворота. Когда усилие на ободе рулевого колеса достигнет 20 Н (2 кгс), возникающее на винте осевое усилие преодолевает предварительное сжатие пружин реактивных плунжеров, и золотник 17 вместе с рулевым винтом переместится в ту или другую сторону относительно корпуса клапана управления. За счет этого движения открывается доступ масла в наружную или внутреннюю полость цилиндра гидроусилителя. Масло начинает давить на поршень-рейку, помогая водителю поворачивать управляемые колеса.
Перемещение поршня-рейки 22 вызывает поворот зубчатого сектора 23 и сошки 7, которая с помощью тяг и рычагов поворачивает управляемые колеса автомобиля. Гидроусилитель значительно снижает величину усилия, которое требуется от водителя для поворота рулевого колеса.
С увеличением сопротивления повороту колес возрастает осевое усилие на рулевом винте, что соответственно увеличивает давление на реактивные плунжеры 16. При этом возрастает усилие, с которым золотник стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе.
При прекращении подачи масла в систему гидроусилителя в случае остановки двигателя рулевой механизм может работать кратковременно и без гидроусилителя, но усилие, необходимое для поворота рулевого колеса, при этом сильно возрастает. При движении без гидроусилителя масло из линии высокого давления перетекает в линию низкого давления через открывающийся обратный шариковый клапан 15.
При повороте автомобиля вправо золотник 17 также перемещается вправо за счет реакции поршня-рейки 22. С линией высокого давления сообщается внутренняя полость цилиндра рулевого механизма. Наружная полость цилиндра сообщается с линией слива. Масло под большим давлением поступает во внутреннюю полость и создает давление на поршень-рейку, помогая водителю повернуть рулевое колесо автомобиля. Вытесняемое из наружной полости масло через золотник, сливной маслопровод 12 и радиатор 11 возвращается в бачок насоса усилителя руля 10.
При повороте автомобиля влево золотник 17 перемещается влево за счет реакции поршня-рейки 22 на усилие рулевого винта. Наружная полость цилиндра-картера 24 сообщается с линией высокого давления через шланг высокого давления 9, а внутренняя полость сообщается с бачком насоса гидроусилителя рулевого управления 10 через золотник 17, сливной маслопровод 12, радиатор 11. Масло, под большим давлением заходящее в наружную полость, помогает водителю перемещать поршень-рейку вправо, а он, в свою очередь, поворачивает сектор вала сошки 23 и сошку 7, которая через тяги и рычаги поворачивает управляемые колеса.
Усилие на ободе рулевого колеса, при котором начинает работать гидроусилитель, не должно превышать 20 Н (2 кгс), а усилие для поворота колес на месте без движения автомобиля при нормальном давлении воздуха в шинах не должно превышать 100 Н (10 кгс). В диапазоне от 20 Н (2 кгс) до 100 Н (10 кгс) гидроусилитель должен обеспечивать «следящее действие» рулевого механизма, заключающееся в увеличении усилия на рулевом колесе при увеличении радиуса поворота дороги. Благодаря этому у водителя создается «чувство дороги». Потеря «чувства дороги» у водителя может привести к аварии.
На автомобилях, оборудованных рулевым управлением с гидроусилителем, не допускается длительное движение с выключенным двигателем, так как прекращается работа насоса гидроусилителя и самого усилителя, что приводит к нарушению правильной работы рулевого управления. Движение автомобиля в этих случаях допускается кратковременно и на пониженных скоростях.