Рулевое устройство автомобиля: ᐉ Рулевое управление. Назначение и устройство

Содержание

Устройство, виды и принцип работы рулевого управления автомобиля

Для поворота автомобиля необходимо изменить угол плоскости вращения управляемых колёс (в подавляющем большинстве случаев передних) относительно продольной оси кузова. Если колесо не проскальзывает на дорожном покрытие, то траектория движения изменится, машина впишется в поворот или изменит своё положение в полосе. Выполняют отклонение узлы и детали, входящие в систему рулевого управления.

Содержание

Функциональные узлы системы рулевого управления
Различные используемые схемы
Выполняемые технические задачи
Правый и левый руль

Функциональные узлы системы рулевого управления

Каждое колесо вращается в ступице, снабжённой подшипником качения. Его внутренняя обойма связана с осью колеса, обычно это цапфа – отрезок оси с резьбой, на которую накручивается удерживающая ступицу центральная гайка. Цапфа закреплена на поворотном кулаке. Наружная же обойма вращается вместе с колесом, зафиксированном на ступице колёсными болтами или шпильками с гайками.

Поворотный кулак так назван за свою способность изменять тот самый угол, для чего он закреплён в двух опорах, образующих ось поворота. Для передачи на него поворачивающего усилия служит жёстко закреплённый на нём рычаг с шаровым шарниром. На этом по схеме заканчиваются узлы подвески и начинается система рулевого управления. В неё входят:

рулевые наконечники и соединённые с ними тяги, в случае использования определённого типа механизмов эта система снабжается дополнительными сошками и рычагами, образуя рулевую трапецию;
рулевой механизм, преобразующий вращательные движения руля в поступательные рулевых тяг и трапеции;
усилители и демпферы рулевого управления, обеспечивающие необходимую лёгкость и комфорт водителю в процессе управления;
рулевая колонка, содержащая рулевой вал с узлами, обеспечивающими травмобезопасность и регулировку положения руля;
рулевое колесо, часто с установленными на нём дополнительными устройствами, к рулевому управлению отношения не имеющими.

Конструкторы стремятся связать все узлы между собой максимально жёстко для повышения точности управления, но вместе с тем обеспечить минимальное трение в подшипниках и шарнирах для хорошей обратной связи. Даже усилители и демпферы, назначение которых, казалось бы, состоит в максимальной развязке рук водителя от управляемых колёс по прикладываемому усилию, должны пропускать силовые сигналы обратной связи. Водителю всегда надо знать состояние пятна контакта с дорогой, чтобы вовремя отреагировать на начинающийся опасный срыв оси в скольжение.

Различные используемые схемы

Тип рулевого управления в основном определяется способом преобразования в рулевом механизме. Выделяются три основных варианта:

Реечное управление встречается наиболее часто и практически на всех легковых автомобилях. В силу своей конфигурации оно хорошо компонуется и обеспечивает высокую точность управления. Возможно использование переменного передаточного числа в зависимости от угла поворота (прогрессивная характеристика). Удобно сочетается со всеми видами усилителей и демпферов. Они же максимально парируют основной недостаток в виде излишней прозрачности – удары могут передаваться на руки водителя с большой травмирующей силой. Конструкция также минимизирует состав набора рулевых тяг и наконечников.
Рулевое управление типа «червяк-глобоидальный ролик». Повсеместно применялось в прошлом, пока не было вытеснено реечным механизмом. Отличалось компактностью, хорошим блокированием обратных ударов и высокой прочностью. Вместе с тем создавало трудности с точностью управления и стабильностью характеристик во времени. Сохраняется на грузовиках и вездеходах.
Механизм типа «винт-шариковая гайка» характеризуется пониженным трением и способностью выдерживать высокие нагрузки. Представляет собой значительно усовершенствованный предыдущий вариант, но работает гораздо лучше и широко используется на дорогих и тяжёлых автомобилях престижного класса, а также на больших грузовиках.

Все данные механизмы снабжаются усилителями. Они в своей работе могут использовать электрические, гидравлические и смешанные принципы.

Электрический усилитель руля (ЭУР) находит всё большее применение на легковых автомобилях. Здесь важны такие его свойства, как компактность, быстродействие и точность. В последнее время стало особенно важным лёгкое подключение рулевого управления через ЭУР к компьютерам автомобиля, осуществляющим помощь водителю с элементами полностью автономного управления. Машины уже умеют самостоятельно парковаться, отслеживать разметку и следовать потоку без вмешательства человека. Через изменение усилия на руле также возможно передавать водителю информацию о его ошибках и рекомендации.
Гидроусилитель руля (ГУР) был самым массовым и до сих пор ещё применяется по разным причинам, хотя в целом уступает по функциональности электрическим. Отличается высокой мощностью благодаря прямому приводу от двигателя и надёжностью, поскольку применялся давно и широко. Недостатки связаны с наличием текучей жидкости и многочисленных уплотнений. Управлять им от компьютеров сложно, но один выход всё же есть.
Электрогидравлический гибридный усилитель (ЭГУР) частично избавляет от этого недостатка, поскольку в нём рабочее давление создаётся электрическим насосом, которым достаточно легко управлять. Но некоторая инертность всё же остаётся, также сохраняются все недостатки гидравлики.

Усовершенствование рулевых механизмов идёт по пути максимального внедрения в них принципов автоматического управления. Существуют системы типа AFS, где по команде компьютера можно оперативно менять суммарное передаточное число рулевого редуктора. Для этого используется дополнительная передача планетарного типа, где венец можно вращать отдельным электродвигателем. Электромоторы могут выполнять и иные функции, вплоть до полного устранения жёсткой связи между рулевым колесом и управляемыми колёсами. Подобно тому, как электричество и гидравлика берут на себя перемещение управляющих элементов в авиации и тяжёлой грузовой технике. Уровень надёжности и дублирование вполне это позволяют. При этом руление становится полностью адаптивным и помощь водителю максимальна.

Выполняемые технические задачи

Общие требования, предъявляемые к рулевому управлению задачами обеспечения безопасности движения и максимального удобства для водителя, вполне конкретны:

автомобиль всегда должен следовать оптимальной траектории движения независимо от мешающих факторов;
водитель не должен прилагать больших усилий к рулевому колесу, поскольку при этом он быстро утомляется и не может действовать с требуемой точностью;
руль выполняет свои функции в пределах ограниченного числа оборотов в обе стороны, при этом управление не должно быть и чрезмерно острым;
надёжность системы требует сохранения возможности управления при отказах дополнительных устройств, включая усилители и внешнюю электронику.

Люфт в управлении сводится к минимуму, несмотря на то, что законодательно установлены границы, измеряемые десятками градусов по углу поворота рулевого колеса. Это предельно допустимые значения, на самом деле в современной технике люфты практически отсутствуют, особенно в реечном механизме.

Правый и левый руль

В некоторых странах сохраняется левостороннее движение, поэтому многие модели машин имеют исполнения с расположением рулевого управления слева или справа в салоне. Переоборудование возможно, но затратно и запрещено законом, как и любое вмешательство в конструкцию данной системы. На некоторых видах транспортных средств используются сразу оба типа управления, что связано с удобством их применения и особым характером выполняемых задач, например, погрузчики, уборщики и прочая подобная техника.

Назначение и устройство рулевого управления

Назначение и устройство рулевого управления

Назначение рулевого управления. Рулевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля по заданному водителем направлению. Оно состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Конструкция рулевого механизма и рулевого привода должна обеспечить точность управления автомобилем, надежность работы всех узлов и деталей* не требовать от водителя затраты больших усилий и не передавать на рулевое колесо толчки, воспринимаемые колесами автомобиля.

Чтобы автомобиль двигался на повороте без бокового скольжения колес, все колеса должны совершать качение по дугам, описанным из одного центра, лежащего на продолжении задней оси автомобиля. При этом передние управляемые колеса автомобиля необходимо поворачивать на разные углы. Внутреннее (по отношению к центру поворота) колесо должно быть повернуто на больший угол, наружное колесо — на меньший угол. Такая схема поворота достигается применением в рулевом приводе трапеции с шарнирными соединениями.

Рулевой механизм. Существует несколько типов рулевого механизма. Наиболее распространенными из них являются червяк — ролик, червяк — сектор и винт — шариковая гайка.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рулевой механизм типа червяк — ролик применяется на большинстве легковых автомобилей и многих грузовых автомобилях. На рис. 1 показано устройство рулевого механизма этого типа автомобиля ГАЗ-53А. В картере рулевого механизма на двух конических роликовых подшипниках вращается глобоидальный червяк, установленный на конце вала руля.

Рис. 1. Схема поворота управляемых колес автомобиля: а — угол поворота внешнего колеса, Р — угол поворота внутреннего колеса; 1 — поперечная рулевая тяга, 2 — передний мост, 3 — рычаги поворотных цапф

В зацепление с червяком входит трехгребневый ролик, вращающийся на двух игольчатых подшипниках. Между подшипниками установлена распорная втулка. Ось ролика закреплена в головке вала рулевой сошки. Опорами вала рулевой сошки служат с одной стороны роликовый подшипник, а с другой — бронзовая втулка. Рулевая сошка соединена со своим валом мелкими шлицами и закреплена гайкой 15. Конец вала рулевой сошки уплотнен сальником. Для регулировки затяжки подшипников рулевого вала под нижней крышкой картера установлены прокладки.

Зацепление рабочей пары рулевого механизма выполнено таким образом, что при положении, соответствующем прямолинейному движению автомобиля, свободный ход рулевого колеса должен отсутствовать. По мере поворота руля в ту или иную сторону зазор между червяком и роликом и свободный ход I рулевого колеса возрастают. Регулировку зацепления червяка с роликом осуществляют смещением вала рулевой сошки в осевом на- I правлении при помощи регулировочного винта. Винт установлен в боковой крышке ! картера рулевого механизма, снаружи закрыт колпачковой гайкой 8 и фиксируется стопорной шайбой, закрепленной штифтом.

Рулевой механизм типа червяк — ролик обеспечивает наименьшие потери на трение.

Благодаря этому требуется меньшее усилие водителя на управление автомобилем и снижается износ деталей.

У автомобилей большой грузоподъемности рулевой механизм имеет большее передаточное число для облегчения управления, при этом не допускается возникновения значительных удельных давлений между поверхностями рабочей пары.

В связи с этим на таких автомобилях применяют рулевой механизм типа червяк — сектор с большой поверхностью зацепления или механизм с двумя рабочими парами типа винт — гайка и рейка — сектор.

Рулевой механизм типа червяк — сектор наиболее прост по конструкции. В зацепление с глобоидальным червяком входит боковой сектор в виде части шестерни со спиральными зубьями, выполненный заодно целое с валом сошки. Зазор в зацеплении червяка с сектором не является постоянным. Наименьшее значение зазора соответствует среднему положению рулевого колеса.

Рис. 2. Рулевой механизм типа червяк—ролик: 1 — картер механизма, 2 — вал сошки, 3 —- трехгребневый ролик, 4 — прокладка. 5 — червяк, б — пробка, 7 — стопорная шайба, 8 — колпачковая гайка, 9 —- ось ролика, 10 — вал руля, 11 — регулировочный винт, 12 — стопорный штифт, 13 — сальник, 14 — рулевая сошка, 15 — гайка, 16 — бронзовая втулка

При повороте рулевого колеса в ту или другую сторону величина зазора увеличивается в зависимости от угла поворота, достигая максимального значения в крайних положениях. Такое распределение зазора облегчает маневрирование с большими углами поворота руля и достигается постепенным понижением высоты зубьев сектора от середины к крайним точкам. При сборке правильность установки механизма проверяют по меткам, имеющимся на червяке и секторе.

Сошка посажена на вал, вращающийся в двух игольчатых подшипниках, между которыми установлена распорная втулка. При этом зазор в зацеплении червяк — сектор легко регулируется изменением толщины упорной шайбы, расположенной между боковой поверхностью сектора и крышкой картера рулевого механизма.

Рис. 3. Рулевой механизм со встроенным гидроусилителем: 1 — шкив привода насоса, 2 — насос гидроусилителя, 3 — бачок насоса, 4 — фильтр, 5 — предохранительный клапан фильтра, б—линия слива, перепускной клапан, 8 предохранительный клапан, 9 – трубопровод высокого давления, 10 — поршень-рейка. 11 — картер рулевого механизма. 12 — винт, 13 — шарик, 14 — шариковая гайка, 15 — упорный шарикоподшипник, 16 — корпус клапана управления, 17 — обратный клапан, 18 —золотник, 19 — регулировочная гайка, 20 – пружинная шайба, 21 — пружина реактивного плунжера, 22 — реактивный плунжер, 23 — зубчатый сектор, 4 — сошка, 25 — статор насоса, 26 — ротор насоса, 27 — полость всасывания, 28 — полость нагнетания, 29 — лопасти

Рулевой механизм типа винт — гайка и рейка — сектор применяется на многих грузовых автомобилях (ЗИЛ-130, КамАЗ всех моделей и др.), устройство его показано на рис. 3.

Вал рулевого механизма, установленный в шариковых подшипниках, имеет на конце винт. На винте закреплена шариковая гайка, входящая в поршень-рейку. При повороте рулевого вала рейка-поршень перемещается вдоль его оси. Осевое перемещение рейки-поршня, имеющей на наружной поверхности зубья, вызывает поворот зубчатого сектора, установленного на валу сошки. Сошка через рулевой привод осуществляет поворот передних колес.

В гайке и винте выполнены полукруглые винтовые канавки. В них свободно перекатываются шарики. Чтобы шарики не выпадали из винтовых канавок, в пазы гаики вставлены штампованные направляющие, представляющие собой замкнутый желоб. Поворот винта вызывает перекатывание шариков по желобу. При этом они выходят с одной стороны гайки и возвращаются в нее с противоположной стороны. Наличие шариков значительно облегчает поворачивание вала рулевого механизма.

Рулевой механизм соединен с валом рулевой колонки при помощи карданного вала с двумя шарнирами. Это вызвано трудностью размещения рулевого управления обычной конструкции на автомобиле, имеющем V-образный двигатель и максимально приближенную к нему кабину.

Травмобезопасная рулевая колонка. При фронтальных ударах автомобиля, в случае аварии, водитель может быть травмирован рулевым колесом. Чтобы максимально уменьшить опасность удара водителя о рулевое колесо, на легковых автомобилях последних моделей устанавливают трав-мобезопасную рулевую колонку. Так, на автомобиле «Москвич-1500» рулевая колонка телескопического типа состоит из трубчатых частей, которые могут входить одна в другую.

При ударе о рулевое колесо нижняя часть рулевого вала получает осевое перемещение в упругой с прорезями шлицевой втулке, а верхняя и нижняя части трубы рулевой колонки входят в среднюю часть трубы. Энергия удара поглощается трением между перемещающимися деталями.

Само рулевое колесо с утопленной ступицей и мягкой накладкой снижает опасность удара о него.

—

Водитель, наблюдая за дорогой, управляет автомобилем при помощи рулевого управления. Назначение рулевого управления — изменять направление движения автомобиля так, чтобы при повороте автомобиля качение его колес по дороге происходило по возможности без проскальзывания. Последнее очень важно, так как боковое скольжение шин вызывает их повышенный износ и ухудшает устойчивость движения автомобиля.

Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Иногда в рулевое управление включен усилитель.

Рулевым механизмом называют замедляющую передачу, преобразующую вращение вала рулевого колеса во Вращение вала сошки. Этот механизм увеличивает приложенное к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу.

Рулевым приводом называют систему тяг и рычагов, осуществляющую в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля. Рулевой привод (или рулевая трапеция) служит для поворота управляемых колес автомобиля на разные углы, что необходимо для качения колес без бокового проскальзывания. Рулевая трапеция представляет собой шарнирный четырехугольник, образуемый центральной частью передней оси, поперечной рулевой тягой и поворотными рычагами. Последние соединены с поворотными цапфами, на которых насажены управляемые колеса.

Рис. 4. Схема поворота автомобиля и рулевая трапеция: а — схема поворота; б — схема рулевой трапеции; R — радиусы поворота колес; 1 к 8 — поворотные цапфы; 2 и 6 — поворотные рычаги; 3 — передняя ось; 4 — поперечная рулевая тяга; 5 — рычаг

Рулевой механизм соединен с левой поворотной цапфой, продольной рулевой тягой и рычагом. Сошкой рулевого механизма перемещают продольную рулевую тягу вперед или назад, вызывая этим поворот управляемых колес влево или вправо.

Благодаря наличию рулевой трапеции управляемые колеса повертываются на разные углы: внутреннее (ближайшее к центру поворота) колесо на больший угол, чем внешнее. Разница в углах поворота определяется величиной угла наклона поворотных рычагов трапеции.

Схема рулевого привода передних управляемых колес, показанная на рис. 4, соответствует принятому на отечественных автомобилях расположению рулевого колеса при правостороннем движении.

Рулевое управление автомобиля: устройство, виды и требования

Каждый узел и механизм автомобиля по-своему важен. Пожалуй, нет такой системы, без которой автомобиль мог бы нормально функционировать. Одна из таких систем – рулевой механизм. Наверное, это одна из самых важных частей машины. Давайте рассмотрим, как устроен этот узел, назначение его, элементы конструкции. А также научимся регулировать и ремонтировать эту систему.

Принцип работы реечной рулевой тяги

Реечный рулевой механизм

Реечный рулевой механизм — является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Основными элементами рулевого механизма являются шестерня и рулевая рейка. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой. Схема реечного рулевого механизма

1 – подшипник скольжения; 2 – манжеты высокого давления; 3 – корпус золотников; 4 – насос; 5 – компенсационный бачок; 6 – рулевая тяга; 7 – рулевой вал; 8 – рейка; 9 – компрессионный уплотнитель; 10 – защитный чехол. Работа реечного рулевого механизма происходит следующим образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается влево или вправо. Во время движения рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и совершают поворот управляемых колес.

Реечный рулевой механизм отличается простотой конструкции и как следствие, высоким КПД, а также имеет высокую жесткость. Но такой тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от неровностей дороги, склонен к вибрациям. По причине своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм применяется на переднеприводных автомобилях

Червячный рулевой механизм

Схема червячного редуктора
Этот рулевой механизм является одним из «устаревших» устройств. Им оснащены практически все модели отечественной «классики». Механизм применяется на автомобилях с повышенной проходимостью с зависимой подвеской управляемых колес, а также в легких грузовых автомобилях и автобусах.

Конструктивно устройство состоит из следующих элементов:

рулевой вал
передача «червяк-ролик»
картер
рулевая сошка

Пара «червяк-ролик» находится в постоянном зацеплении. Глобоидальный червяк представляет собой нижнюю часть рулевого вала, а ролик закреплен на валу сошки. При вращении руля ролик перемещается по зубьям червяка, благодаря чему вал рулевой сошки также поворачивается. Результатом такого взаимодействия является передача поступательных движений на привод и колеса.

Рулевой механизм червячного типа имеет следующие преимущества:

возможность поворота колес на больший угол
гашение ударов от дорожных неровностей
передача больших усилий
обеспечение лучшей маневренности машины

Изготовление конструкции достаточно сложное и дорогое – в этом главный ее минус. Рулевое управление с таким механизмом состоит из множества соединений, периодическая регулировка которых просто необходима. В противном случае придется заменять поврежденные элементы.

Устройство системы рулевого управления

Схема рулевого управления
Конструктивно система рулевого управления состоит из следующих элементов:

Рулевое колесо (руль) – предназначено для управления водителем с целью указания направления движения автомобиля. В современных моделях оно дополнительно оснащается кнопками управления мультимедийной системой. Также в рулевое колесо встраивается передняя подушка безопасности водителя.
Рулевая колонка – выполняет передачу усилия от руля к рулевому механизму. Она представляет собой вал с шарнирными соединениями. Для обеспечения безопасности и защиты от угона колонка может быть оснащена электрическими или механическими системами складывания и блокировки. Дополнительно на рулевой колонке устанавливается замок зажигания, органы управления светотехникой и стеклоочистителем ветрового стекла автомобиля.
Рулевой механизм – выполняет преобразование усилия, создаваемого водителем через поворот рулевого колеса и передает его приводу колес. Конструктивно представляет собой редуктор с некоторым передаточным отношением. Сам механизм соединяет с рулевой колонкой карданный вал рулевого управления.
Рулевой привод – состоит из рулевых тяг, наконечников и рычагов, выполняющих передачу усилия от рулевого механизма к поворотным кулакам ведущих колес.
Усилитель рулевого управления – повышает усилие, которое передается от руля к приводу.
Дополнительные элементы (амортизатор рулевого управления или “демпфер”, электронные системы).

Стоит также отметить, что подвеска и рулевое управление автомобиля имеют тесную взаимосвязь. Жесткость и высота первой определяют степень отклика автомобиля на вращение рулевого колеса.

Конструкция гидроусилителя автомобиля МАЗ

1 — гидроцилиндр; 2 — шток; 3 — нагнетательный трубопровод; 4 — поршень; 5, 31 и 32 — пробки; 6— корпус шаровых шарниров; 7 — регулировочная гайка зазора шарового шарнира продольной тяги; 8 — толкатель; 9 — шаровой палец продольной рулевой тяги; 10 — шаровой палец сошки; 11 — сливной трубопровод; 12 — крышка; 13 — корпус распределителя; 14 — фланец; 15 и 17 — трубопроводы; 16 — хомут крепления уплотнителя; 18 — масленка; 19— сухарь; 20 — стопорный винт; 21 — крышка гидроцилиндра; 22— винт; 23— внутренняя шайба крепления чехла; 24 — головка штока; 25 — шплинт; 26 — штуцер сливного трубопровода; 27— штуцер нагнетательного трубопровода; 28 — держатель шлангов; 29 — регулировочная пробка зазора шарового шарнира сошки; 30 — золотник; 33 — стяжной болт; 34 — соединительный канал; 35 —стакан; 36 — обратный клапан.

Жидкость, подаваемая насосом по магистрали нагнетания в распределитель, заполняет две крайние кольцевые полости и в прямолинейном движении автомобиля, проходя между кромками золотника в центральную кольцевую полость, по трубопроводу возвращается в бачок насоса. При повороте рулевого колеса шаровой палец сошки перемещает золотник в сторону от нейтрального (среднего) положения. Вследствие этого крайняя и центральная кольцевые полости разъединяются буртиком золотника и жидкость насосом подается в одну из полостей силового цилиндра, а из другой сливается в бачок. Под действием давления жидкости силовой цилиндр перемещает шаровой палец продольной рулевой тяги и весь золотниковый механизм. Через каналы в золотнике жидкость под давлением всегда передается в реактивные камеры, поэтому золотник стремится вернуться в нейтральное положение.

Виды рулевого управления

В зависимости от типа редуктора системы, рулевой механизм (система рулевого управления) может быть следующих видов:

Реечный – самый распространенный вид, используемый в легковых автомобилях. Этот вид рулевого механизма имеет простую конструкцию и отличается высоким КПД. Недостатки заключаются в том, что этот тип механизма чувствителен к возникающим ударным нагрузкам при эксплуатации в сложных дорожных условиях.
Червячный – обеспечивает хорошую маневренность автомобиля и достаточно большой угол поворота колес. Этот вид механизма меньше подвержен влиянию ударной нагрузки, но более дорогостоящий в изготовлении.
Винтовой – принцип работы похож на червячный механизм, однако он имеет более высокий КПД и позволяет создавать большие усилия.

В зависимости от вида усилителя, который предусматривает устройство рулевого управления, различают системы:

С гидравлическим усилителем (ГУР). Его основным достоинством является компактность и простота конструкции. Гидравлическое рулевое управление среди современных транспортных средств является одним из наиболее распространенных. Недостатком такой системы является необходимость контроля уровня рабочей жидкости.
С электрическим усилителем (ЭУР). Такая система рулевого управления с усилителем считается наиболее прогрессивной. Он обеспечивает простоту регулировки настроек управления, высокую надежность работы, экономный расход топлива и возможность управления автомобилем без участия водителя.
С электрогидравлическим усилителем (ЭГУР). Принцип действия данной системы аналогичен системе с гидравлическим усилителем. Главное отличие заключается в том, что насос усилителя приводится в действие электродвигателем, а не ДВС.

Рулевое управление современного автомобиля может быть дополнено следующими системами:

Активного рулевого управления (AFS) – система изменяет величину передаточного отношения в зависимости от текущей скорости. Она позволяет корректировать угол поворота колес и обеспечивает более безопасное и устойчивое движение на скользких поверхностях.
Динамического рулевого управления – работает аналогично активной системе, однако в конструкции в этом случае вместо планетарного редуктора используется электродвигатель.
Адаптивного рулевого управления для транспортных средств – главной особенностью является отсутствие жесткой связи между рулем автомобиля и его колесами.

Привод

Привод в конструкции рулевого управления используется для передачи перемещения рейки или сошки на управляемые колеса. Причем в задачу этой составляющей входит изменение положения колес на разные углы. Обусловлено это тем, что колеса при повороте движутся по разным радиусам. Поэтому колесо с внутренней стороны при изменении траектории движения должно поворачиваться на больший угол, чем внешнее.

Конструкция привода зависит от используемого механизма. Так, если на авто используется «шестерня-рейка», то привод состоит всего лишь из двух тяг, соединенных с поворотным кулаком (роль которого выполняет амортизационная стойка) посредством шарового наконечника.

К рейке эти тяги могут крепиться двумя способами. Менее распространенным является жесткая фиксация их болтовым соединением (в некоторых случаях соединение осуществляется через сайлент-блок). Для такого соединения в корпусе механизма проделано продольное окно.

Более распространенный метод соединения тяг – жесткое, но подвижное соединение с концами рейки. Для обеспечения такого соединения на конце обеих тяг сделан шариковый наконечник. Посредством гайки этот шар прижимается к рейке. При передвижении последней тяга меняет свое положение, что и обеспечивает имеющееся соединение.

В приводах, где используется механизм «червяк-ролик», конструкция значительно сложнее и представляет собой целую систему рычагов и тяг, получивших называние рулевой трапеции. Так, к примеру, на ВАЗ-2101 привод состоит из двух боковых тяг, одной средней, маятникового рычага и поворотных кулаков с рычагами. При этом для обеспечения возможности изменения угла положения колеса поворотный кулак крепиться к рычагам подвески при помощи двух шаровых опор (верхней и нижней).

Большое количество составных элементов, а также соединений между ними делает такой тип привода более подверженным износу и возникновению люфтов. Этот факт — еще одна причина отказа от червячного механизма в пользу реечного.

Требования к рулевому управлению автомобиля

Согласно стандарту, к рулевому управлению применяются следующие основные требования:

Обеспечение заданной траектории движения с необходимыми параметрами поворотливости, поворачиваемости и устойчивости.
Усилие на рулевом колесе для осуществления маневра не должно превышать нормированного значения.
Суммарное число оборотов руля от среднего положения до каждого из крайних не должно превышать установленного значения.
При выходе из строя усилителя должна сохраняться возможность управления автомобилем.

Существует еще один стандартный параметр, определяющий нормальное функционирование рулевого управления – это суммарный люфт. Данный параметр представляет собой величину угла поворота руля до начала поворота управляемых колес.

Значение допустимого суммарного люфта в рулевом управлении должно быть в пределах:

10° для легковых автомобилей и микроавтобусов;
20° для автобусов и подобных транспортных средств;
25° для грузовых автомобилей.

Регулировка устройства

Регулировка рулевого механизма применяется для компенсации зазоров в механизмах «червяк-ролик» и «шестерня-рейка». В процессе эксплуатации в данных механизмах может появиться люфт, который может привести к быстрому износу элементов. Регулировать рулевой механизм необходимо только в соответствии с рекомендациями производителя и на специализированных СТО. Избыточное “зажатие” механизма может привести к его заклиниванию при повороте руля в крайние положения, что чревато потерей управления автомобилем с соответствующими последствиями.

Особенности правостороннего и левостороннего руля

Левостороннее и правостороннее рулевое управление
В современных автомобилях может быть предусмотрено правостороннее или левостороннее рулевое управление, что зависит от вида транспортного средства и законодательства отдельных стран. В зависимости от этого руль может располагаться справа (при левостороннем движении) или слева (при правостороннем).

В большинстве стран левостороннее рулевое управление (или правостороннее движение). Основное отличие механизмов не только в позиции руля, но и в рулевом редукторе, который адаптирован под различные стороны подключения. С другой стороны, переоборудование правостороннего руля на левостороннее рулевое управление все же возможно.

В некоторых видах спецтехники, например, в тракторах, предусматривается гидрообъемное рулевое управление, которое обеспечивает независимость положения руля от компоновки других элементов. В этой системе отсутствует механическая связь привода и рулевого колеса. Для выполнения поворота колес гидрообъемное рулевое управление предусматривает силовой цилиндр, которым управляет насос-дозатор.

Основные достоинства, которые имеет гидрообъемное рулевое управление для транспортных средств в сравнении с классическим рулевым механизмом с гидравлическим усилителем: необходимость приложения меньших усилий для выполнения поворота, отсутствие люфта, а также возможность произвольного расположения узлов системы.

Таким образом, ГОРУ может обеспечивать и правостороннее, и левостороннее рулевое управление. Это позволяет его устанавливать в транспортных средствах с особыми режимами эксплуатации (дорожно-строительные машины, уборщики).

Основные причины неисправности

Устройство системы управления автомобиля, как и все его механизмы, подвержены поломкам.

Рекомендуем: Когда целесообразно делать геометрию (сход-развал)?

В большинстве случаев их можно предугадать заранее, по причине наличия предшествующих симптомов.

Системе могут нанести ущерб, события неблагоприятного характера , такие как:

неправильная эксплуатация транспортного средства, выраженная в агрессивном стиле езды;
некачественное покрытие дороги, наличие выбоин и неровностей;
установка запчастей неоригинального производства при проведении процедуры их замены;
некомпетентное проведение ремонтных работ ;
несвоевременное обслуживание;
превышение срока эксплуатации оборудования.

Возникшие неполадки с системой управления авто в процессе движения транспорта, могут стать причиной аварий. Поэтому следует прислушиваться к признакам, которые относятся к предвестникам неприятностей.

В деталях

Внутри корпуса рулевой в ВАЗ-2105 спрятана карданная передача, которая идет к редуктору. Для того чтобы соединить вал кардан, применяется крестовина. Вся конструкция довольна надежная и ее хватает очень надолго. Все узлы и детали производятся из качественных стальных сплавов. Вот почему так мало ДТП с неполадками рулевого.

Одна из самых сложных деталей в рулевой – это редуктор. Он работает по принципу червячной передачи. Червяк известен своими зазорами и быстрым износом. Поэтому инженеры предусмотрительно оснастили корпус редуктора регулировочным болтом. Он регулирует зазоры между сошкой и червяком. Так, нет зазоров – не будет биений в колесах.

Способы поворота

Маневрирование поворотом управляемых колес — наиболее распространенный способ поворота автотранспортных средств. Рулевое управление с поворачиваемыми колесами достаточно полно удовлетворяет требованиям к рулевому управлению. Во всех случаях, когда это допустимо, число пар управляемых колес стремятся выбрать наименьшим. Это упрощает конструкцию рулевого управления, повышает устойчивость движения.

Однако, если число пар управляемых колес меньше, чем п-1, где п — общее число осей автомобиля, то при повороте неизбежно боковое скольжение неуправляемых колес. Расположение управляемых колес при таком способе поворота зависит от типа и назначения транспортного средства (рис. 1).

Рис. 1. Расположение управляемых колес: НП — направление поворота

Качение колес без бокового скольжения для двухосного автомобиля обеспечивается при передних управляемых колесах. Поворот автомобиля (рис. 1, а) происходит относительно т. О — центра поворота автомобиля, расположенного в точке пересечения оси задних колес и осей обоих управляемых колес. Управляемые колеса при этом повёрнуты на различные углы, и угол поворота внутреннего колеса Θв больше угла поворота наружного колеса Θн, Θв>Θн. Требуемое соотношение между углами зависит от расстояния между осями поворотных цапф В и колесной базы автомобиля L и определяется зависимостью ctg Θн= ctg Θв+B/L.

Показателем поворачиваемости автомобиля считают минимальный радиус поворота Rmin, равный Rmin = L/sinΘнmax. Для большинства автомобилей значение Θнmax составляет (30… 35)° и минимальный радиус приблизительно в два раза больше базы автомобиля. Предельный угол поворота управляемых колес может быть увеличен для автомобилей высокой проходимости до 45°.

Для улучшения поворачиваемости управляемыми могут как передние, так и задние колеса (рис. 1, б). Для такой схемы минимальный радиус поворота равен Rmin = L/(2sinΘнmax), т.е. при одинаковых базах радиус поворота может быть уменьшен в два раза.

Поворот трехосных автомобилей с передними управляемыми колесами (рис. 1, в) отличается тем, что качение колес среднего и заднего мостов без бокового скольжения невозможно. Поэтому колеса осей тележки стремятся расположить как можно ближе друг к другу, для этого сделать по возможности меньшими расстояния L и l. Для таких автомобилей дополнительным критерием поворачиваемости является «габаритный коридор» Вг — ширина полосы, за которую не выходит автомобиль при повороте.

Маневрирование при помощи поворота осей (рис. 2, а) или тележек (рис. 2, б), применяется в тех случаях, когда сделать колеса поворотными трудно по компоновочным соображениям из-за их ширины (пневмокатки, широкопрофильные колеса). Боковое скольжение колес по дороге с таким способом поворота неизбежно.

Поворот складыванием звеньев ТТМ (рис. 2, в) обеспечивает повышенную маневренность и может использоваться для специальных или длиннобазных машин. Угол складывания может достигать 90°.

Бортовый способ поворота (рис. 2, г) производится отключением от ДВС, при помощи фрикционов Ф1 , Ф2, приводов колес одного из бортов машины и торможении отключенного привода с помощью тормозных механизмов Т1 или Т2. Таким образом, поворот осуществляется практически на месте.

Рис. 2. Способы поворота колесных машин

Это наименее рациональный способ поворота, но при его использовании удается существенно упростить конструкцию машины. Способ больше всего подходит для короткобазных машин. На мягком грунте поворот сопровождается деформацией и сдвигом грунта, что ещё больше увеличивает сопротивление движению.

Рулевое управление автомобиля — устройство и виды

Дискаунтер автозапчастей AVD.BY>Новости, статьи и обзоры>Рулевое управление автомобиля — устройство и виды

Follow @avdbybelarus

Система рулевого управления автомобиля обеспечивает изменение положения передних колес, преобразуя вращательную энергию руля в линейную. Включает в себя рулевое колесо, рулевую колонку, рулевой механизм и усилитель руля.

Рулевое управление дает возможность менять направление движения, входить в повороты, маневрировать, разворачиваться. В классических системах поворачиваются только передние колеса, однако набирают популярность системы с подруливанием задними колесами.

Значимость системы рулевого управления

Важна для обеспечения безопасности движения, любая неисправность может привести к ухудшению управляемости и даже ДТП.
Является одним из самых сложных компонентов автомобиля, связана с большим количеством систем, требовательна к качеству комплектующих.
Все элементы настраиваются индивидуально под каждую модель, для замены применяются только идентичные запчасти.

Виды систем рулевого управления

В легковых и грузовых автомобилях используется одна из следующих конструкций:

Реечный механизм. Руль приводит в движение рейку с зубцами, которая и осуществляет поворот колес под нужным углом. Эффективная и простая конструкция, используется в недорогих машинах с передним приводом. Чувствительна к ударным нагрузкам.

Червячный механизм. Руль воздействует на винт со специальной резьбой (червяк), приводящий в движение зубчатое колесо, смещающее рулевую трапецию – тяги разной длины, поворачивающие колеса под определенными углами. Усложненная, но менее чувствительная к качеству дорожного полотна система. Обеспечивает больший по сравнению с рейкой угол поворота ведущих колес.

Винтовой механизм. Вращательное движение руля передается на винтовой вал, а затем на «гайку» (винтовую втулку). Колеса поворачиваются рулевой трапецией. Механизм чаще всего используется на грузовых автомобилях, поскольку обладает повышенным КПД.

Каждая из перечисленных систем также может дополнительно оснащаться усилителем, снижающим прикладываемое водителем усилие («облегчая» руль и упрощая маневрирование):

Гидроусилитель – распространен в легковых и грузовых машинах еще с середины прошлого века. Состоит из гидронасоса, бачка с гидравлической жидкостью, регулятора давления, силового гидроцилиндра и управляющего золотника. Насос приводится в движение работающим двигателем авто, для безопасной эксплуатации необходимо регулярно проверять и поддерживать уровень гидравлической жидкости.

Электроусилитель – современная разработка, основанная на использовании электромотора. Команды на мотор подает электронный блок управления, анализирующий повороты руля водителем и показания датчиков. Среди преимуществ – высокий уровень отзывчивости рулевого управления, простота обслуживания, компактность, сниженный расход топлива по сравнению с гидравликой, возможность настройки под стиль вождения и дорожные условия. Недостатки: дает нагрузку на генератор, подходит только для автомобилей с небольшой массой.

Электрогидроусилитель (гибридная система). Для снижения усилия водителя используется гидравлический усилитель, при этом насос работает от электросети автомобиля.

Производители компонентов рулевого управления

Оптимальным решением будет покупка оригинальных запчастей от завода-изготовителя вашего автомобиля, например, BMW, AUDI, FORD или OPEL. Также производством элементов систем рулевого управления для разных марок занимаются крупные международные компании: Bosch (Германия), TRW (Германия), Delphi (США), Meyle (Германия) и другие. Выбранная запчасть должна быть совместима именно с вашей моделью автомобиля.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе самых выгодных акционных предложений

Заказы на сайте принимаем круглосуточно

Зарегистрировано решением Минского горисполкома №193084737 от 28. 05.2021г.
Юридический адрес: 220019, РБ, г.Минск, ул. Лобанка 93, помещение 34.
ООО «БигВал», УНП 193084737
Адрес для почтовых отправлений: 220019, РБ, г.Минск, ул. Лобанка 93, помещение 34.
Цены на сайте являются приблизительными — цену уточняйте у менеджера в день покупки
Представленные на сайте фотографии являются лишь иллюстрациями, описание носит справочный характер и может отличаться от действительного.
Контактный телефон, адрес электронной почты лица, уполномоченного рассматривать обращения покупателей о нарушении их прав, предусмотренных законодательством о защите прав потребителей: e-mail: [email protected] телефон: +375 44 764 56 45
Контакты специалистов местных исполнительных и распорядительных органов, уполномоченных рассматривать обращения граждан по защите прав потребителей

Отзывов: 58

Рейтинг магазина:

4. 8

Рулевое управление автомобиля: устройство, требования

Система рулевого управления является одной из самых основных в устройстве автомобиля. Это совокупность механизмов, синхронизирующих положение руля и угол поворота передних управляемых колес. Главная функция для любого транспортного средства – обеспечение возможности поворота и поддержание заданного водителем направления.

Устройство

Конструктивно рулевое управление автомобиля состоит из пары основных узлов. Что касается механизмов, то они могут быть реализованы по-разному.

Рулевое колесо необходимо для осуществления управления. Водитель посредством него указывает направление, по которому осуществляется движение автомобиля. В современных машинах рулевое колесо может быть дополнительно оснащено клавишами и регуляторами для управления мультимедийными, навигационными системами. Если водитель в будущем заменит мультимедийную систему, то для настраивания магнитолы с рулевого колеса необходимо приобрести адаптер рулевого управления. Также внутри элемента имеется подушка безопасности.

Далее в системе идет рулевая колонка. Для чего она служит? Она необходима для передачи усилия, которое водитель прикладывает к рулевому колесу на механизм. Деталь представляет собой вал с шарниром. Чаще это небольшой кардан. Нередко рулевые колонки обеспечивают безопасность в случае угона. Так, конструкция оснащается механическими или электрическими блокировочными системами. Также на колонке находится замок зажигания, рычаги переключения поворотов, включения света, очистителей лобового стекла.

Рулевой механизм получает усилие от вала колонки и затем трансформирует его в поворот колес. Конструкция механизма рулевого управления – это редуктор с определенным передаточным числом.

Также в системе имеется привод. Это система из тяг и наконечников, которые принимают усилие от вала и затем передают его на наконечники и поворотную систему управляемых колес.

Еще в большинстве конструкций систем рулевого управления имеется усилитель. Может быть гидравлическим или электрическим. Он необходим для повышения вращательных усилий, что идут от руля на колеса. Можно выделить и дополнительные элементы – это амортизаторы или демпферы, а также различные элементарные системы.

Рулевые механизмы: типы

В зависимости от того, какой редуктор установлен в том или ином автомобиле, рулевой механизм может быть реечным, червячным или винтовым. Каждый из них мы и рассмотрим отдельно.

Реечный

Это широко распространенное устройство, которым комплектуют большинство современных автомобилей. Главным элементом является рейка и шестеренка. Последняя постоянно зацеплена с зубчатой рейкой, а находится она на рулевом валу.

Принцип работы данного механизма следующий. При повороте руля зубчатая рейка двигается влево или вправо. Вместе с ней двигаются и рулевые тяги, которые соединены с наконечниками, а те, в свою очередь, с поворотными кулаками. Таким образом колеса автомобиля могут поворачиваться на нужный водителю угол.

Реечный механизм достаточно прост, при этом отличается высоким КПД и жесткостью. Но при всех достоинствах рулевая рейка очень чувствительна к нагрузкам, в особенности к ударным нагрузкам от езды по дорожным неровностям. Также в силу конструкции она склонна к вибрациям. Рулевую рейку чаще всего можно встретить на переднеприводных машинах, где передняя подвеска независимого типа.

Червячный

В основе этого механизма рулевого управления лежит глобоидный червяк. Это червячный вал, имеющий переменный диаметр. Он соединен с рулевым валом. Также в конструкции имеется ролик. На валу ролика установлена рулевая сошка, которая механически связана с рулевыми тягами.

В процессе вращения руля ролик обкатывает по червяку, приводя тем самым в движение рулевую сошку. Последняя в результате перемещает тяги привода. За счет этого достигается поворот управляемых колес в нужную водителю сторону.

Данный вариант менее восприимчив к любым нагрузкам, в том числе и к ударным. Кроме того, обеспечиваются большие углы поворота и лучшая маневренность для автомобиля. Но здесь также имеются недостатки. Так, червячный механизм более сложный в плане изготовления, а значит, более дорогой. Для нормального функционирования механизма нужно много соединений, что требует периодической и сложной регулировки.

Такую конструкцию можно встретить на автомобилях с повышенными характеристиками проходимости, а также с зависимой подвеской пары управляемых колес. Еще механизм встречается на небольших грузовиках и автобусах. Устанавливалось червячное рулевое управление на ВАЗах классических моделей.

Винтовой механизм

В этом решении объединены следующие элементы. Это винт, который установлен на рулевом валу, гайка, которая перемещается по винту, зубчатая рейка на гайке, сектор, соединенный с рейкой, а также сошка. Последняя находится на валу зубчатого сектора. Из особенностей можно выделить соединение гайка-винт. Здесь оно выполнено при помощи большого количества небольших шариков. Шарики позволяют значительно снизить силу трения между подвижными деталями и тем самым снизить интенсивность износа.

Принцип действия механизма напоминает работу червячной системы. Когда водитель воздействует на рулевое колесо, то приводится в движение вал, а вместе с ним вращается винт, перемещающий гайку. При этом шарики двигаются внутри механизма. Гайка при воздействии рейки перемещает зубчатый сектор. Вместе с сектором двигается и рулевая сошка.

Это рулевое управление отличается большим КПД по сравнению с червячным. Система устанавливается на машины представительского класса, тяжелые грузовики и различные модели автобусов.

Усилители рулевого управления

Все вышеперечисленные системы требовали приложения определенных усилий. Чтобы облегчить процесс эксплуатации автомобилей, а также для того, чтобы езда приносила эмоции и хорошее настроение, инженеры создали устройство, позволяющее управлять автомобилем практически без каких-либо усилий. Это устройство называется усилитель. Сегодня большинство автомобилей оснащается такой системой.

Различают гидравлический, электрический, гидроэлектрический усилитель рулевого управления. Также можно выделить пневматические механизмы.

Гидроусилитель

Это один из конструктивных элементов системы управления. Здесь при вращении рулевого колеса основное усилие создается при помощи гидравлического привода.

Самый простой усилитель представляет собой насос, приводящийся в действие от коленчатого вала. Такое решение имеет производительность, прямо пропорциональную оборотам двигателя. Это соответствует потребностям управления автомобилем. Если скорость максимальная, то требуется минимальное усиление и наоборот.

Работает данная система следующим образом. При движении прямо насос рулевого управления заставляет циркулировать рабочую гидравлическую жидкость. Когда руль поворачивается, закручивается торсион. Процесс сопровождается поворотом золотника относительно гильзы распределителя. Открываются каналы, и жидкость попадает в одну из полостей в силовом цилиндре. Жидкость из другой полости уходит в бачок. Поршень, имеющийся в силовом механизме, перемещает рейку. Усилие передается к рулевым тягам, что и ведет к повороту управляемых колес.

Когда повороты осуществляются на небольших скоростях, усилитель работает с максимальной производительностью. Основываясь на сигналах датчиков, ЭБУ повышает обороты насоса. В цилиндр силового механизма более интенсивно поступает рабочая жидкость. За счет этого снижается усилие, нужное для поворота руля.

Электроусилитель: особенности

Устройство рулевого управления этого типа сложнее. Здесь имеется масса датчиков. Система состоит из электромотора и механических элементов. Наиболее распространены конструкции с двумя шестеренками, а также с параллельным приводом. Этот усилитель зачастую находится в одном блоке с механизмом рулевой системы.

Когда водитель поворачивает руль, закручивается или откручивается торсион. Это измеряется датчиком – учитывается текущий крутящий момент и угол поворота. Также учитывается скорость движения. Все эти цифры отправляются на ЭБУ, который рассчитывает нужное усилие. Путем изменения силы тока изменяется усилие на рейку механизма.

Заключение

Это все существующие на сегодня рулевые системы современных автомобилей. Возможно, инженеры придумают в будущем более эффективные решения. А пока достаточно рулевой рейки с усилителем.