Система рулевого управления — механизмы, виды, регулировка, неисправности

Система рулевого управления (CРУ) — это комплекс механизмов, которые позволяют водителю поворачивать колёса в нужную сторону и управлять направлением движения авто. Вместе с тормозной системой образуют систему управления автомобилем. Конструктивные особенности, состояние СРУ напрямую влияют на управляемость транспортного средства.

Устройство рулевого управления 

CРУ базируется на следующих элементах:

• Руль (рулевое колесо) — устройство в форме круга, позволяющее задать транспортному средству направление движения автомобиля. Также в руль транспортных средств встраивают передние подушки безопасности, мультимедийные устройства, аудиорегуляторы, регуляторы круиз-контроля, рециркуляции воздуха. Рули на авто устанавливаются с 1984 года (в первых авто вместо них были рычаги). Руль через ступицу присоединен к колонке. Работа руля может осуществляться разными способами — механически (с помощью рейки, от пары “винт-гайка” — на этих аспектах мы ещё остановимся при рассмотрении типов СРУ), гидравлически (на моделях с гидроусилителями), посредством электроники.
• Рулевая колонка – механизм в виде вала, предназначенный, в первую очередь для передачи крутящего момента от руля на рулевой механизм. Также среди функций колонки — предотвращение риска угона транспортного средства.  На колонке же крепятся замок зажигания, указатели поворота, механизмы управления светотехникой и стеклоочистителем, подрулевой переключатель указателей поворота, демпфер для ударов при езде по неровному дорожному полотну. 
• Рулевой механизм (редуктор). Выполняет сразу несколько важных  задач: увеличивает усилие, которое водитель прилагает к рулю и возвращает его при снятии нагрузки в нейтральное положение, передает усилие к приводу.
• Рулевой привод. Нужен для того, чтобы передать усилие от рулевого механизма к поворотным кулакам колес. Компоненты узла,  рулевые тяги, рычаги и наконечники. Тяга выполняет роль связующей между рулем, колонкой, колёсами. Благодаря ей воздействие на руль превращается непосредственно в повороты колёс.
  Наконечник тяги (подшипник + шаровой палец + пыльник) ответственен за правильный угол поворота ведущих колес, маневренность транспортного средства.
• Датчик крутящего момента. Позволяет высокоточно и объективно измерить крутящий момент.
• Усилитель. Позволяет снизить мышечное усилие водителя, прикладываемое к колесу. Относится к факультативным  устройствам рулевого управления легкового автомобиля. А вот в тракторах, грузовиках  – обязательный компонент.

На рисунке вы также видите карданный вал. Схема рулевого управления не может быть рассмотрена в его “отрыве”. Но важно понимать что это уже элемент трансмиссии.

Модернизация СРУ

СРУ постоянно совершенствуется. Особенно продуктивно идёт работа над совершенствованием колонок, усилителей. Очень активно совершенствованием рулевых колонок занимается, например, компания Bosch. Постоянно идёт работа над улучшением эргономических показателей, функций устройства.

В частности, производитель смог обеспечить водителю возможность плавно регулировать положение рулевого колеса по наклону и высоте. Среди существенных достоинств современных колонок компании — и нулевой люфт, а также специальный механизм управления деформацией при аварии (это существенно увеличивает ремонтопригодность колонки, восстановить узел можно без серьёзных затрат и потерь времени).

Огромное внимание уделяется электрически регулируемым решениям, ориентированным на серьёзные нагрузки (особенно актуально для коммерческого транспорта). При этом у устройств постоянно появляются доп. функции. Начиная от автокалибровки до памяти положения колонки.

;

Виды рулевого управления

Самая распространенная классификация – по типам редуктора, установленного на авто:

1. Реечный. Популярен у легковых авто с независимой подвеской. Впечатляет владельца транспортного средства высоким КПД, низкой ценой, малыми габаритами, несложной конструкцией (сам руль + рулевая рейка, приводящая рейку в движение, средняя и боковые тяги, наконечник). При этом если езда – по неровной дороге, удары легко «отчеканивать» прямо на рулевом колесе. Среди частых неисправностей – появление стуков в рейке. Частично (но не полностью) проблема решается у реечных моделей с демпферами, монтируемыми между корпусами рулевой рейки и тягами. Таким образом, удаётся погасить вибрации. Усиление рулевого колеса может происходить механическим путём (у старых авто) или с помощью гидравлики и электроники (актуально для современного транспорта).

2. Червячный. В конструкции объединены вал, сошка (рычаг), картер. На сошке закреплён ролик. В нижней области вала вмонтирован червяк. Пара «червяк-ролик»  всегда находится в зацеплении. Когда водитель поворачивает руль, ролик начинает двигаться по зубцам червяка, в этот момент вал сошки также совершает поворот. На колёса и привод направляется передача поступательных движений. Автомобили, оснащенные червячными механизмами, маневренны, нет проблем при езде по плохим дорогам. Чаще всего это решение встречается у старых грузовиков, автобусов, а также у ряда легковых авто с зависимой подвеской. Так как РУ имеет большое число соединений, нужна периодическая регулировка. Это не очень удобно. При этом речение недёшево, так сложно в производстве.

  

3. Винтовой.

Фактически это более усовершенствованный вариант червячного. Здесь также есть рейка. Но для запуска механизма требуется отлаженная командная работа «винт-гайка». В резьбе находятся шарики. Поэтому физически вместо трения при запуске механизма начинается качение. При изменении направления винт сдвигает гайку, рейка отклоняет сектор, также отклоняются сошка и рулевые тяги.  
 

СРУ с механизмом типа «винт-шариковая гайка» долгое время монтировались, преимущественно, на автомобилях представительского класса, а также автобусах и грузовых автомобилях. Но современные производители существенно расширили спектр применения такого механизма. Он функциональный, удобный и при этом неприхотливый в обслуживании.

В зависимости от решаемых задач рулевое управление легкового автомобиля, грузовика  может быть:

• Активным (AFS или Active Front Steering) и динамическим.
  Решение позволяет  учитывать текущую скорость, угол поворота на скользкой дороге и корректировать в зависимости от них величину передаточного отношения. У AFS корректировка осуществляется  с помощью  планетарного редуктора, у динамической СРУ  – посредством волновой передачи. Динамическое РУ легко встретить на Audi, активное РУ – на BMW.

    

• Адаптивным (DAS или Direct Adaptive Steering). Решение позволяет легко маневрировать на низких скоростях (очень ценно, когда водитель паркуется), а на более высоких скоростях – ехать мягко, не ощущая  жесткую связь между рулем автомобиля и его колесами. СРУ фактически подстраивается под индивидуальные запросы и условия движения. Достигнуть результата помогают датчики усилия на колеса и датчик угла поворота рулевого колеса. Система активно ставится на Infiniti.

    

• Servotwin. Интегрированное электрогидравлическое решение. Направлено на целенаправленное управление задней осью. Ориентировано на улучшение маневрирования тяжёлого транспорта (грузовиков, автобусов с широкой колесной базой).
  Крутящий момент СРУ подстраивается к скорости движения транспортного средства, при внезапных порывах ветра корректируется положение руля. Разработчиком решения является компания Bosch. При этом оно адаптивно для транспортных средств разных производителей. В том числе, можно модернизировать ранее выпущенные автобусы, грузовики. Servotwin располагает ассистентом движения в выбранной полосе. Этот помощник уберегает от риска отклонения от своей полосы движения, а  при медленном трафике с такой системой РУ легко поддержать безопасное расстояние до впереди идущего транспортного средства.

Иногда Servotwin также называют адаптивным СРУ. Но всё-таки чаще, когда говорят просто про адаптивное рулевое управление, имеют в виду популярное решение DAS для легковых авто, а Servotwin для коммерческого транспорта выделяют в отдельную категорию.

Виды усилителей руля

СРУ может оснащаться гидравлическими, электрическими усилителями:

• Гидравлические. Состоят из редуктора, силового гидроцилиндра и золотника. Проверенные десятилетиями конструкции. Обеспечивают оперативный отклик. При этом требуют внимания при обслуживании: важно постоянно держать под контролем уровень рабочей жидкости.
• Электрические. Наиболее прогрессивный вариант и наиболее точная регулировка настроек. Отсутствует необходимость контролировать жидкость, как в случае использования гидравлических конструкций. Особенно на практике хорошо себя зарекомендовали электроусилители с сервоприводом. Такие решения позволяют не просто снизить мышечное усилие, но и снизить потребляемое топливо. Наиболее подходящий вариант для внедорожников, небольших грузовиков.
• Электрогидравлические усилители. Это комбинированные системы. Задействована гидравлика, но приводятся действием, а не ДВС. Подходящий вариант для коммерческого транспорта, включая крупногабаритный транспорт.

Левый или правый руль?

В странах с правосторонним движением (таких большинство) руль монтируется слева, с левосторонним (Великобритания, Кипр, Мальта, Ирландия, Япония, Сингапур, Япония, Индия, Шри-Ланка, Индонезия, Таиланд, Малайзия, Мальдивы, Восточный Тимор, Бангладеш, Бруней, Макао, Пакистан и некоторых других) — справа.

При этом есть отдельная категория автовладельцев, которые, несмотря на то, что живут в странах с правосторонним движением, предпочитают только машины с правым рулем (и наоборот).

Плюсы правого руля (при езде в странах с правосторонним движением) и левого руля (при езде с левосторонним движением) такие:

• Комфортнее сделать поворот в плотном потоке.
• Лучше виден бордюр, когда водитель паркуется.
• Специфическая особенность рулевого управления легкового автомобиля в этом случае обеспечивает идеальные условия для выхода водителя на тротуар.

Но высаживать пассажиров при руле с другой стороны очень сложно. Поэтому, если человек ездит один — проблем нет, если постоянно  с пассажирами, то им постоянно нужно напоминать, чтобы они были внимательными.

Существенная “загвоздка” —  и фары. Если вы покупаете машину с правым рулем для страны с правосторонним движением, то  фары нужно обязательно заменять, отрегулировать. Иначе то, что вы будете при ночной езде “слепить” других водителей —  это неоспоримый факт. В принципе, и ТО в большинстве стран в этом случае вы не пройдете.

Также переставлять придётся и дворники. Они изначально производителями “заточены” на левое и правое направление, исключение только отдельные транспортные средства со симметричными “дворниками” (например, некоторые модели Mercedes-Benz).

Регулировка

Для того, чтобы повысить безопасность при движении, снизить нагрузку на руки и спину водителя  механизмы рулевого управления автомобиля требуют регулировки. Регулировка может быть механической и электронной.

Чаще всего регулируется наклон рулевого колеса. Регулировка позволяет обеспечить водителю наиболее эргономичное и комфортное положение.

Самый популярный вариант — механический регулирующий механизм регулирования угла наклона рулевого колеса с нижним расположением шарнира. Он состоит из стопоров, кронштейна и блокировочного болта.

Стопоры поворачиваются. При положении рычага в заблокированном положении, выступы стопоров оказываются друг напротив друга, возникает осевое усилие, кронштейн колонки фиксируется. При положении рычага в разблокированном положении, выступы одного из стопоров оказываются в положении ровно напротив впадин другого стопора.

Очень популярен и механический механизм регулировки высоты руля. Регулировка осуществляется за счёт совместной работы скользящего вала, блокировочного болта, стопорных клиньев.

Стопорные клинья во время поворота рычага меняют положение. При блокировке рычага стопорные клинья фиксируют скользящий вал в нужном положении. При разблокировке рычага, возникает свободное пространство между скользящим валом и стопорными клиньями, создаются идеальные условия для перемещения вала по оси.

Что же касается электрорегулировки, то самый выигрышный вариант — комбинированные решения для одновременной регулировки угла наклона и высоты посредством сервопривода.

Для водителя регулировка очень проста. Требуется просто нажимать клавиши “Вверх”, “Вниз”.  Поэтому хоть решение и не самое дешёвое, очень востребованное.

Основные неисправности

Распространённые неисправности СРУ:

• износ шарнира наконечника тяги,
• пробуксовка ремня привода насоса гидроусилителя,
• потеря герметичности РМ,
• разрушение подшипника вала,
• ослабление крепежа.

О неполадках свидетельствуют стуки, биение или увеличенный люфт руля, шум в усилителе, течь рабочей жидкости (с РСУ с гидравликой).

Самые распространённые меры, предпринимаемыми мастерами на СТО в случае обнаружения проблем с СРУ, — замена наконечника тяги (либо тяги полностью), пыльника, жидкости гидроусилителя. Также часто может требоваться ремонт насоса гидроусилителя, рейки, редуктора.

Специальная электронная обучающая программа, которая посвящена системе рулевого управления доступна на базе платформы ELECTUDE. Учебные модули ориентированы на базовый уровень подготовки и позволяют усвоить принципы работы системы, ознакомиться с трапецией рулевого управления, гидравлическими и электрическими усилителями, разобраться, чем отличаются системы прямого и непрямого управления.

Как работает рулевая система автомобиля: простой справочник

Как усилитель рулевого управления влияет на механизм реечной передачи?

Скорее всего, когда вы управляли сегодня автомобилем, вы пользовались усилителем рулевого управления. В современных автомобилях, и особенно в грузовых и грузопассажирских автомобилях, есть усилитель рулевого управления. Он дает дополнительное усилие (с помощью гидравлического или электрического привода), помогающее повернуть колеса. Это означает, что на парковку и маневрирование водитель тратит меньше сил, чем в рулевой системе без усилителя. Реечный механизм рулевого управления несколько отличается при наличии усилителя рулевого управления — к нему добавляется работающий от двигателя насос или электродвигатель, помогающий при рулении.

Так что, легкость — это единственное преимущество усилителя рулевого управления? Эта система дает возможность рулевого управления на более высокой передаче, то есть вам нужно поворачивать рулевое колесо меньше, а колеса поворачиваются сильнее (меньше полных оборотов руля от упора до упора). Таким образом, уменьшается время отклика, а рулевое управление становится более точным. В условиях сильной загруженности дорог, плотного трафика и пробок это означает, что водитель может маневрировать более безопасно рядом с другими автомобилями. Четкий контроль на любой скорости, в любых условиях и в сложных ситуациях поможет вам избежать аварий. 

Каковы компоненты рулевой системы автомобиля?

Независимо от модели и производителя автомобиля высококачественные компоненты рулевой системы обеспечивают безукоризненную управляемость. Среди деталей реечного механизма рулевого управления MOOG — осевые шарниры, наконечники рулевых тяг, продольные рулевые тяги, центральные рулевые тяги, комплекты пыльников рулевой рейки, рулевые тяги в сборе и ступичные подшипники.

Эти компоненты рулевой системы отличаются надежностью и устойчивостью к износу, что гарантирует их прочность и долговечность. Если вы выбираете детали, которые соответствуют спецификациям оригинальных комплектующих производителя, это означает, что весь узел в сборе будет работать максимально эффективно и прослужит долго.

Принцип работы системы адаптивного рулевого управления: преимущества и недостатки

Система адаптивного управления появились относительно недавно и сегодня благодаря своей функциональности и универсальности использования пользуется большой популярностью у ведущих автопроизводителей. Такая система рулевого управления подразумевает изменение передаточного числа руля в зависимости от скорости движения автомобиля. То есть, на парковке и маневрировании на низкой скорости хватает буквально половины оборота руля, чтобы колеса полностью вывернулись, а на высокой скорости рулевое управление распускается, соответственно необходимо несколько оборотов руля для поворота колес на больший угол.

Первоначально такое электронное адаптивное управление появилось на автомобилях марки Nissan, и в последующем стало с успехом пользоваться всеми мировыми автопроизводителями. Многие водители по достоинству оценили преимущества таких адаптивных систем рулевого управления, которые позволяют одновременно повысить безопасность управления автомобилем, упрощая маневрирование на низкой скорости.

Электронные системы адаптивного управления включают электронный блок, входящие датчики и исполнительные устройства. В такой системе используется два электронных датчика, которые считывают усилия на колесе и углы поворота руля. Информация с этих датчиков используется главным блоком управления для расчёта поворота передних колес.

Различные производители автомобилей при исполнении такой электронной адаптивной системы рулевого управления могут использовать сразу несколько датчиков, которые получают необходимую для работы рулевого управления информацию. Использование мощного основного блока позволяет получать информацию одновременно от нескольких датчиков, причём данные поступают в компьютер в режиме онлайн, и система постоянно контролирует скорость с углом поворота колес, что позволяет в режиме реального времени вносить корректировки в работу рулевого управления.

Особенностью такой адаптивной системы рулевого управления является отсутствие прямой связи между рулевой колонкой и колесами. Отдельные модели автомобилей не имеют даже рулевой рейки, которая раньше считалась слабым звеном и достаточно часто выходила из строя, приводя к увеличению расходов автовладельца.

Все сигналы от рулевой колонки поступают в блок управления, где принимается решение о повороте колеса на нужный водителю угол. Далее соответствующие сигналы отправляются на сервопривод, который имеет каждое переднее колесо. Такой привод поворачивает колеса на необходимый угол. Причём угол поворота может изменяться в зависимости от скорости автомобиля. Чем меньше скорость, тем сильнее поворачиваются колеса при даже минимальном изменении положения рулевой колонки. Тем самым обеспечивается существенное упрощение маневрирования на небольшой скорости.

Первоначально используемые сервоприводы колёс не обеспечивали должную обратную связь с водителем, что существенно усложнило управление автомобилем. Однако сегодня технологии адаптивного рулевого управления существенно улучшились, сервоприводы рулевого колеса могут обеспечить электронную симуляцию сопротивления на рулевой колонке, а водитель может получать нужную ему информацию о состоянии дорожного полотна, что в свою очередь обеспечивает максимально безопасное управление автомобилем.

Современные системы адаптивного управления позволяют водителю с легкостью изменять характер управляемости автомобиля. Во многих моделях предусмотрено три режима работы: лёгкий, стандартный и тяжёлый. То есть, можно выбрать как мягкий отклик на действия водителя, так и максимально острое рулевое управление, которое будет актуально для скоростного управления или спортивного быстрого пилотажа.

Если говорить о преимуществах такого адаптивного рулевого управления в сравнении с классическим механизмом с рулевой рейкой и непосредственной связью с колесами автомобиля, то отметим следующее:

1. Отсутствие вибрации на рулевой колонке.

2. Точность управления.

3. Быстродействие.

4. Возможность настройки пользователем управления автомобилем.

Если говорить о преимуществах использования цифрового канала для передачи данных для сервопривода система рулевого управления, то отметим максимально быструю реакцию и точность движения автомобиля по заданной водителем траектории. Управление автомобилем становится более комфортным, безопасным и информативным. Подобные системы адаптивного рулевого управления позволяют машине двигаться прямолинейно даже при сильном боковом ветре, а на высокой скорости отсутствует необходимость в постоянном подруливании, что также повышает безопасность управления транспортного средства.

Недостаток у подобного электронного адаптивного рулевого управления лишь один. Водителю на психологическом уровне сложно свыкнуться с мыслью, что автоматика сама управляет автомобилем, и при этом отсутствует прямая связь рулевой колонки с передними колёсами. Фактически в таком автомобиле, оснащенном адаптивным рулем, за управление машины отвечает автоматика, а водитель является лишь своеобразным помощником такой интеллектуальной автоматической системы.

Без использования таких систем адаптивного рулевого управления было бы невозможным реализовать функцию автопилота и удержание автомобиля в своей полосе движения. Используемые этой системой датчики были дополнены видеокамерами и соответствующими блоками управления, что позволяет автомобилю удерживаться в своей полосе движения, не пересекая разметку. Также такие адаптивные системы рулевого управления активно используются на автомобилях марки Тесла, где внедрен автопилот, полностью управляющий автомобилем на высокой скорости.

29.12.2017

Как это работает: система активного рулевого управления. Видео.

    Рулевое управление — система управления направлением движения транспортных средств с помощью рулевого колеса. Состоит из механизмов, преобразующих положение (угол поворота) руля в пропорциональное изменение положения колёс или аналогичных управляющих направлением движения элементов.

 

    Обычно различают три типа систем рулевого управления: система активного рулевого управления, гидроусилитель руля, электроусилитель руля. Сегодня мы расскажем о  системе активного рулевого управления.

 

 

 

 

 

    Система активного рулевого управления (Active Front Steering, AFS) предназначена для:

•    изменения передаточного отношения рулевого механизма в зависимости от скорости движения
•   корректирования угла поворота передних колес при прохождении поворотов и торможении на скользком покрытии

    Система AFS является совместной разработкой фирм Bosch и ZF. В настоящее время система устанавливается на большинство моделей автомобилей BMW в качестве опции и является фирменным атрибутом данной марки. Конкурентными преимуществами данной системы являются повышение комфорта и безопасности при эксплуатации автомобиля.

    Система активного рулевого управления в своей работе взаимодействует с другими системами, с гидроусилителем руля Servotronic, системой динамической стабилизации DSC.

    Система AFS имеет следующее общее устройство:

•     планетарный редуктор
•     система управления

 

 

 

 

 

    1. насос гидроусилителя руля
    2. шланги
    3. бачок для рабочей жидкости
    4. электронный блок управления
    5. шина обмена данными
    6. электродвигатель
    7. датчик угла поворота электродвигателя
    8. клапан системы Servotronic
    9. планетарный редуктор
    10. аварийный фиксатор
    11. датчик суммарного угла поворота
    12. рулевой механизм

 

 

    Планетарный редуктор служит для изменения скорости вращения рулевого вала. Он устанавливается на рулевом валу. Планетарный редуктор включает солнечную шестерню, блок сателлитов и коронную (эпициклическую) шестерню. На входе рулевой вал соединен с солнечной шестерней, на выходе – с блоком сателлитов.

    Эпициклическая шестерня имеет возможность вращения. При неподвижной шестерне передаточное число планетарного редуктора равно единице и рулевой вал передает вращение напрямую. Вращение эпициклической шестерни в одну или другую сторону позволяет увеличить или уменьшить передаточное число планетарной передачи, чем достигается изменение передаточного отношения рулевого механизма. Вращение шестерни обеспечивает электродвигатель, соединенный с ее внешней стороной посредством червячной передачи.

    Для реализации функций системы активного рулевого управления создана система управления. Электронная система управления включает следующие элементы:

•     входные датчики
•     электронный блок управления
•     исполнительные устройства

    Входные датчики предназначены для измерения параметров работы системы и преобразования их в электрические сигналы. Система AFS в своей работе использует следующие датчики:

•     датчик положения электродвигателя;
•     датчик суммарного угла поворота;
•     датчик угла поворота рулевого колеса;
•    датчики системы динамической стабилизации (скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси и вертикального ускорения)

    Датчик суммарного угла поворота рулевого механизма может не устанавливаться, в этом случае угол рассчитывается виртуально на основании сигналов других датчиков.

    Электронный блок управления принимает сигналы от датчиков, обрабатывает их и в соответствии с заложенным алгоритмом формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства. Электронный блок управления имеет соединение и осуществляет взаимодействие с блоками управления других систем автомобиля:

•     системы Servotronic
•     системы динамической стабилизации DSC
•     системы управления двигателем
•     системы доступа в автомобиль

   Исполнительными механизмами системы AFS являются:

•     электродвигатель
•     сигнальная лампа на панели приборов

    Электродвигатель обеспечивает вращение эпициклической шестерни планетарного редуктора. Электродвигатель оборудован аварийным электромагнитным фиксатором, блокирующим червячную передачу. В исходном положении передача заблокирована. При подаче тока на электродвигатель, срабатывает электромагнит, и фиксатор, преодолевая усилие пружины, освобождает ротор электродвигателя. При возникновении неисправности в системе AFS, прекращается подача тока на электродвигатель, фиксатор блокирует червячную передачу.

    Возникновение неисправностей в системе сопровождается срабатыванием сигнальной лампы на панели приборов. При этом на информационном дисплее появляется сообщение системы самодиагностики.

 

 

 

 

 

    Принцип работы системы активного рулевого управления

    Система AFS активируется при запуске двигателя. Работа системы заключается в изменении передаточного отношения рулевого механизма в зависимости от скорости и условий движения.

    При совершении маневров на низкой скорости в соответствии с сигналом датчика угла поворота рулевого колеса включается электродвигатель. Электродвигатель через червячную пару передает вращение на эпициклическую шестерню планетарного редуктора. Вращение шестерни в определенном направлении с максимальной скоростью обеспечивает наименьшее передаточное отношение рулевого механизма, которое достигает значения 1:10. При этом руль становиться острым, уменьшается число оборотов рулевого колеса от упора до упора, чем достигается высокий комфорт в управлении.

    С ростом скорости движения выполнение поворотов сопровождается уменьшением частоты вращения электродвигателя, соответственно увеличивается передаточное отношение рулевого механизма. На скорости 180-200 км/ч передаточное отношение достигает оптимального значения 1:18. Электродвигатель при этом перестает вращаться, а усилие от рулевого колеса передается на рулевой механизм напрямую.

    С дальнейшим ростом скорости электродвигатель снова включается, при этом вращение производится в противоположную сторону. Передаточное отношение рулевого механизма может достигать величины 1:20. При данном передаточном отношении рулевое управление обладает наименьшей остротой, увеличивается число оборотов рулевого колеса от упора до упора, тем самым обеспечивается безопасность маневрирования на высоких скоростях.

    Если при прохождении поворота фиксируется избыточная поворачиваемость автомобиля (потеря сцепления задних колес с дорогой) система AFS на основании сигналов датчиков системы DSC самостоятельно корректирует угол поворота передних колес. В результате чего сохраняется курсовая устойчивость автомобиля. В случае, когда система активного рулевого управления не может полностью обеспечить устойчивость автомобиля, подключается система динамической стабилизации.

 

 

 

 

    Аналогичным образом система активного рулевого управления стабилизирует движение автомобиля при торможении на скользком покрытии, чем достигается повышение эффективности антиблокировочной системы тормозов ABS и сокращение тормозного пути.

   Система активного рулевого управления постоянно включена и не имеет возможности отключения.

 

 

 

 

Рулевое управление автомобиля. Рулевые механизмы

Знаете, как называется рулевое колесо у гоночного болида? Штурвал! А в наших автомобилях всего то – руль. … Чувствуете разницу? Но оставим Шумахеру шумахерово, и поговорим что же такое рулевое управление, или рулевой механизм.

Система рулевого управления служит для управления автомобилем и обеспечения его движения в заданном направлении по команде водителя. Система включает в себя рулевой механизм и ру­левой привод. Что бы представить себе работу рулевых механизмов разных поколений, мы разделим объяснение на три части, именно столько их насчитывается в автомобилестроении.

 

Червячный рулевой механизм

Свое название получил из-за системы привода рулевой колонки, а именно червячной шестерни. В состав рулевой системы входят:

• руль (думается объяснять не надо?)
• рулевой вал с крестовиной, представляет собой металлический стержень, у которого с одной стороны расположены шлицы для фиксации руля, а с другой внутренние шлицы для крепления к рулевой колонке. Полная фиксация производится стяжной муфтой, которая обжимает место стыка вала и «червяка» привода колонки. В месте изгиба вала устанавливается кардан, при помощи которого передается боковое усилие вращения.
• рулевая колонка, устройство, собранное в одном литом корпусе, в состав которой входят червячная ведущая шестерня и ведомая. Ведомая шестерня соединена жестко с рулевой сошкой.
• рулевые тяги, наконечники и «маятник», совокупность этих деталей соединённых между собой при помощи шаровых и резьбовых соединений.

Работа рулевого механизма выглядит следующим образом: при вращении рулевого колеса, усилие вращения передается на червячный механизм колонки, «червяк» вращает ведомую шестерню, которая в свою очередь приводит в действие рулевую сошку. Сошка соединена со средней рулевой тягой, второй конец тяги крепится к маятниковому рычагу. Рычаг устанавливается на опоре и жестко крепится к кузову автомобиля. От сошки и «маятника» отходят боковые тяги, которые при помощи обжимных муфт соединены с рулевыми наконечниками. Наконечники соединяются со ступицей. Рулевая сошка, поворачиваясь, передает усилие одновременно на боковую тягу и на средний рычаг. Средний рычаг приводит в действие вторую боковую тягу и ступицы поворачиваются, соответственно колеса тоже.

Такая система была распространена на старых моделях «Жигулей» и «BMW».

 

Реечный рулевой механизм

Самая распространенная система в настоящее время. Основные узлы это:

• рулевое колесо (руль)
• рулевой вал (то же что и в червячном механизме)
• рулевая рейка – это узел, состоящий из зубчатой рейки, в движение которую приводит рулевая шестерня. Собранная в одном корпусе, чаще из легкого сплава, крепится непосредственно к кузову авто. На концах зубчатой рейки изготовлены резьбовые отверстия для крепления рулевых тяг.
• рулевые тяги представляют собой металлический стержень, с одного конца у которого резьба, а со второй, шарнирное шаровое устройство с резьбой.
• рулевой наконечник, это корпус с шаровым шарниром и внутренней резьбой, для вкручивания рулевой тяги.

При вращении рулевого колеса, усилие передается на шестерню, которая приводит в действие рулевую рейку. Рейка «выезжает» из корпуса влево или вправо. Усилие передается на рулевой рычаг с наконечником. Наконечник вставлен в ступицу, которую и поворачивает в дальнейшем.

Для уменьшения усилия водителя при вращении рулевого колеса, в реечное рулевое устройство были введены усилители руля, на них остановимся более подробно

Усилитель руля является вспомогательным устройством для вращения рулевого колеса. Различают несколько типов усилителей руля. Это гидроусилитель, гидроэлектроусилитель, электроусилитель и пневмоусилитель.

1. Гидроусилитель состоит из гидравлического насоса, в действие который приводит двигатель, системы шлангов высокого давления, и бачка для жидкости. Корпус рейки выполнен герметически, так как в нем находится жидкость гидроусилителя.  Принцип действия гидроусилителя следующий: насос нагнетает давление в системе, но если руль стоит на месте, то насос просто создает циркуляцию жидкости. Стоит только водителю начать поворачивать руль, как перекрывается циркуляция, и жидкость начинает давить на рейку, «помогая» водителю. Давление направлено в ту сторону, в которую вращается «баранка».
2. В гидроэлектроусилителе система точно такая же, только насос вращает электромотор.
3. В электроусилителе применяется так же электромотор, но соединяется он непосредственно с рейкой или с рулевым валом. Управляется электронным блоком управления. Электроусилитель еще называют адаптивным усилителем из-за возможности прикладывания разного усилия к вращению рулевого колеса, в зависимости от скорости движения. Известная система Servotronic.
4. Пневмоусилитель это близкая «родня» гидроусилителя, только жидкость заменена на сжатый воздух.

 

Активная рулевая система

Самая «продвинутая» система управления в настоящее время, в состав входит:

• рулевая рейка с планетарным механизмом и электродвигателем
• блок электронного управления
• рулевые тяги, наконечники
• рулевое колесо (ну а как же без него?)

Принцип работы рулевой системы чем-то напоминает работу АКПП. При вращении рулевого колеса, вращается планетарный механизм, который и приводит в действие рейку, но вот только передаточное число всегда разное, в зависимости от скорости движения автомобиля. Дело в том, что солнечную шестерню снаружи вращает электродвигатель, поэтому в зависимости от скорости вращения изменяется передаточное число. На небольшой скорости коэффициент передачи составляет единицу. Но при большем разгоне, когда малейшее движение руля может привести к негативным последствиям, включается электромотор, вращает солнечную шестерню, соответственно необходимо руль довернуть больше при повороте. На маленькой скорости автомобиля электродвигатель вращается в обратную сторону, создавая более комфортное управление.

Весь остальной процесс выглядит, как и у простой реечной системы.

Ничего не забыли? Забыли, конечно! Забыли еще одну систему – винтовую. Правда, эта система больше похожа на червячный механизм. Итак – на валу проточена винтовая резьба, по которой «ползает» своеобразная гайка, представляет собой зубчатую рейку с резьбой внутри. Зубья рейки приводят в действие рулевой сектор, в свою очередь он предает движение сошке, ну а дальше как в червячной системе. Для уменьшения трения, внутри «гайки» расположены шарики, которые «циркулируют» во время вращения.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

​Bosch: новые системы рулевого управления для коммерческого транспорта

Электрическое рулевое управление становится все более популярным. Это незаменимый элемент в системах помощи водителю, таких как поддержка движения в полосе или ассистент при парковке, и стандартная функция во все большем количестве современных автомобилей. Bosch использует всесторонний опыт создания электрических систем рулевого управления для легковых автомобилей в разработке систем для коммерческого транспорта и автобусов. Компания постоянно работает над технологическими решениями для новой эры мобильности: без несчастных случаев, стресса и выбросов в атмосферу.

Электронные системы делают управление коммерческим транспортом безопаснее и проще

Система рулевого управления Servotwin от Bosch — первая в мире интегрированная электрогидравлическая система рулевого управления для коммерческих автомобилей, в частности для тяжелых грузовиков и автобусов. Servotwin более эффективна по сравнению с предыдущими системами рулевого управления благодаря активному изменению крутящего момента усилителя в зависимости от условий движения транспортного средства. Она также имеет функции помощи водителю, которые делают управление более безопасным и легким. Одна из таких функций — ассистент движения в выбранной полосе, который предупреждает водителя в случае начала непреднамеренного съезда в сторону со своей полосы движения. Если он не реагирует, система вмешивается и возвращает транспортное средство на свою полосу. Также данная система помогает в заторах и при медленном трафике, пока другие электронные ассистенты автоматически поддерживают оптимальное расстояние до впереди идущего автомобиля. При этом водитель в любой момент может взять контроль в свои руки. Другая ситуация, где Servotwin помогает водителю – это внезапные боковые порывы ветра, которые могут быть опасны для грузовых автомобилей из-за большой площади боковой поверхности. Система определяет, насколько сильно нужно изменить положение руля, чтобы компенсировать порыв ветра, и активирует электрический двигатель для помощи при маневрировании.

Система управления задним мостом делает грузовые автомобили более маневренными

Bosch переработал электрогидравлическое рулевое управление задней осью, чтобы упростить маневрирование тяжелых коммерческих транспортных средств. Это преимущество по достоинству оценят водители автобусов с длинной колесной базой, так как измененная система делает радиус поворота меньше. Увеличение маневренности особенно полезно при движении по городу. Кроме того, управление задней осью транспортного средства улучшает устойчивость автомобиля на высоких скоростях, позволяя менять полосу движения легче и безопаснее.

Вот как это работает: электрогидравлическая система рулевого управления для ведущих или ведомых задних осей тяжелых грузовиков и автобусов действует независимо от передних колес. Ее особенность — инновационная комбинация гидравлических цилиндров и электронного блока управления. Это означает, что рулевое управление контролируется электронным способом, управляется электрически и не требует механического или гидравлического соединения между передней и задней осями. Благодаря функции активации по требованию энергия требуется только тогда, когда рулевое управление приводится в действие. Электродвигатель питает насос, который использует рабочий цилиндр для создания гидравлического давления и передачи его на заднюю ось. По сравнению с обычными системами рулевого управления это решение экономит до 0,6 литра топлива на каждые 100 километров.

Система электрогидравлического рулевого управления задней осью от Bosch подходит как для интеграции в транспортные средства при их производстве, так и для модернизации коммерческого транспорта. Все геометрические параметры транспортного средства, такие как колесная база и угол поворота рулевого колеса, программируются индивидуально в электронном блоке управления.

На полвека опередив Infiniti: французская система рулевого управления DIRAVI

В 2013 году компания Infiniti презентовала модель Q50, которую преподносили как первую легковую машину, лишенную механической связи между рулем и колесами. Современная электроника позволила реализовать «управление по проводам» — drive—by—wire, полностью избавившись от всех ударов и шумов, приходящих на рулевое колесо от дороги. И вроде бы опять «японка» впереди всех. Но погодите! Ведь в 1970 году компания Citroen выпустила рулевое управление DIRAVI — сокращение от Direction à rappel asservi, то есть рулевое управление с контролируемым возвратом. И в нем тоже не было механической связи между рулем и колесами, только гидравлика!

Современные системы гидроусилителя рулевого управления основываются на удачной идее Фрэнсиса Дэвиса, который в 1925 году создал первую систему усилителя. В 1936-м он устроился на работу в компанию Bendix, где и разработал первые коммерческие образцы продукта, которые в 1939 году были проданы концерну GM, а после Второй мировой войны на машинах Chrysler появился первый массовый гидроусилитель для легковых машин.

С тех пор конструкция усилителя по сути изменилась мало. Насос создает постоянный поток гидравлической жидкости, а золотниковая система, использующая в качестве датчика момента торсион, при возникновении момента подает жидкость к исполнительному цилиндру, помогая вращать руль. Попытки реализовать другие принципы работы предпринимались, но не получили распространения в автомобилях.

Системы по образцу корабельных и авиационных сервоприводов с гидроаккумуляторами в массовом производстве не приживались, хотя имели и свои достоинства в виде возможности тонкой настройки усилия и чувствительности по внешним параметрам, отсутствия вибраций, ударов и обратной связи вообще, что для внедорожников и тяжелых машин — благо. Особенно привлекательной казалась идея по увеличению усилия на руле при повышении скорости машины, что с обычным ГУР на тот момент было сложно реализуемо.

Небольшая революция случилась в 1970 году, когда компания Citroen предложила для модели Citroen SM новейшую разработку — рулевое управление DIRAVI. Это была недешевая опция для топ-модели компании. На тот момент Citroen также владел компанией Maserati, и на моделях Maserati Khamsin и Quattroporte II, вышедших чуть позже, тоже применялась система DIRAVI. Разумеется, ее же ставили и на более поздние модели самого Citroen — CX, а затем и XM. Причем на CX этот тип рулевого управления оказался основным.

Это был не усилитель, а настоящий сервопривод. На первый взгляд просто реечный рулевой механизм, но с громоздкой проставкой между валом руля и самой рейкой. Там-то и скрывалось маленькое чудо. Наверное, не секрет, что машины Citroen оснащались и оснащаются гидропневматической подвеской. А такие конструкции обязательно имеют в своем составе гидроаккумуляторы и гидронасос высокого давления. Конструкторская идея пошла по оригинальному пути. Вместо установки объемного гидронасоса использовали систему высокого давления. Золотник, в зависимости от разницы между положением рулевого колеса и управляемых колес, подает необходимое количество жидкости в один из гидроцилиндров рулевой рейки. Механической связи между рулевым колесом и рейкой в нормальном состоянии нет, она появляется только при отсутствии давления в гидросистеме. Ну а реактивное усилие на руле полностью искусственное. Оно формируется отдельным эксцентриком с гидравлическим приводом и зависит от скорости автомобиля, определяемой центробежным гидравлическим регулятором, и угла поворота руля.

Собственно, отсюда и название — «рулевое управление с контролируемым возвратом». Система полностью подавляет все возмущения со стороны дороги, стабилизирует автомобиль на траектории, имеет очень небольшое передаточное число рулевого механизма (всего 2–2,5 оборота руля от упора до упора), и, разумеется, усилие на рулевом колесе зависит от скорости. На малой скорости руль очень легкий, а на высокой он ощутимо стабилизируется гидравликой, что улучшает устойчивость движения и повышает комфорт водителя.

Система просуществовала в производстве до 1993 года, что можно считать отличным результатом для столь неординарной конструкции. Критика в основном сводилась к высокой стоимости, излишней резкости механизма для новичков, полному отсутствию обратной связи, что важно для активного движения, и, наконец, к излишне высокому усилию на руле при отказе гидравлической системы, что могло привести к дополнительной поломке рулевого механизма и даже аварии.

Современная электронная система на Infiniti Q50 по функциональности немногим отличается от «старичка». Да, место гидравлики заняла электроника. А алгоритмы формирования реактивного усилия на рулевом колесе стали многократно сложнее, позволяя даже отслеживать занос и снос, заодно корректируя поведение машины, помогать системе ESP и информировать об этом водителя. Но по сути основные достоинства и основные претензии к системе остались на уровне 1970 года.

Рулевое управление без реальной обратной связи все так же получается более комфортным, но требует привыкания, а в критической ситуации искусственность усилия не позволяет тонко чувствовать машину. Правда, для сверхкомфортных гидропневматических Citroen пятидесятилетней (!) давности с их передним приводом и очень спокойным характером это было меньшим недостатком, чем для заднеприводной, претендующей на спортивность поведения японской машины. И все так же цена подобного решения остается излишне высокой, а в случае поломки электросистем аварийная блокировка работает с излишне высоким усилием на руле. Похоже, на данном уровне развития технологий альтернативы механической связи в рулевом управлении нет, да и электроусилители руля (ЭУР) обеспечивают отличные настраиваемые характеристики усиления, достаточные для большинства применений.

Как работает рулевая система автомобиля: простой справочник

Как усилитель рулевого управления влияет на механизм реечной передачи?

Скорее всего, когда вы управляли сегодня автомобилем, вы пользовались усилителем рулевого управления. В современных автомобилях, особенно грузовых и грузопассажирских автомобилей, есть усилитель рулевого управления. Он дает дополнительный усилие (с помощью гидравлического или электрического привода), помогающее повернуть колеса.Это означает, что на парковку и маневрирование водитель тратит меньше сил, чем в рулевой системе без усилителя. Реечный механизм рулевого управления несколько отличается при наличии усилителя рулевого управления — к нему добавляется работающий от двигателя насос или электродвигатель, помогающий при рулевом управлении.

Так что, легкость — это единственное преимущество усилителя рулевого управления? Эта система дает возможность рулевого управления на более высокой передаче, что вам нужно поворачивать рулевое колесо меньше, а колеса поворачиваются сильнее (меньше полных оборотов руля от упора до упора). Таким образом, уменьшается время отклика, а рулевое управление становится более точным. В сильной загруженности дорог, плотного трафика и пробок это означает, что водитель может маневрировать более безопасно рядом с другими автомобилями. Четкий контроль на любой скорости, в любых условиях и в сложных ситуациях поможет вам избежать аварий.

Каковы компоненты рулевой системы автомобиля?

от модели и производителя автомобиля высококачественные компоненты рулевой системы безукоризненную управляемую систему.Среди реечного механизма рулевого управления MOOG — осевые шарниры, наконечники рулевых тяг, продольные рулевые тяги, центральные рулевые тяги, комплекты пыльников рулевой рейки, рулевые тяги в сборе и ступичные подшипники.

Эти компоненты рулевой системы отличаются надежностью и устойчивостью к износу, что их прочность и долговечность. Если вы выбираете детали, соответствующие спецификациям оригинальных комплектующих производителей, это означает, что весь узел в сборе будет работать максимально эффективно и прослужит долго.

Рулевое управление автомобиля | Автомобильный справочник

Рулевое управление автомобилем, это система управления направлением движения с помощью рулевого колеса. Рулевое управление представляет собой совокупность узлов и механизмов предназначенных для синхронизации положения рулевого колеса и угла поворота управляемых колес. Вот о том, из каких узлов состоит современное рулевое управление автомобиля, мы и поговорим в этой статье.

Содержание

Классификация системы рулевого управления

Системы рулевого управления можно классифицировать следующим образом:

Мускульная система рулевого управления

Необходимые усилия рулевого управления генерируются исключительно мускульной энергией водителя.Эти системы рулевого управления в настоящее время используются в самых маленьких легковых автомобилях.

Система рулевого управления с усилителем

Усилия рулевого управления генерируются мускульной энергией водителя и вспомогательной силой, реализуемой гидравлически и в последнее время все чаще электрически. Эта система рулевого управления в настоящее время используется в легковых и грузовых автомобилях.

Система автоматизированного рулевого управления

Усилия рулевого управления генерируются исключительно не мускульной (внешней) энергией (например, в машинах).

Фрикционная система рулевого управления

Усилия рулевого управления силами, воздействующими на контактное пятно шины. Примером такой системы могут служить поддерживающие мосты в грузовиках. Передача рулевых и вспомогательных сил происходит механически, гидравлически или электрически либо сочетания этих трех компонентов.

Требования к системе рулевого управления

Система рулевого управления преобразует движения вращающимися вращающимися колесами рулевого колеса в изменение угла поворота управляемых колес автомобиля.Конструкция и схема системы обеспечения удобное и безопасное рулевое управление автомобиля во всех ситуациях и на всех скоростях. Вся система рулевого управления, от рулевого колеса и до управляемых колес, должна в этих целях обладать свойствами.

Передача запускруемых водителем рулящих движений на рулевом колесе без люфта особенно важна при движении по прямому. Это гарантирует безопасное управление автомобилем.

Поэтому рулевой механизм должен быть очень жестким. Это необходимо для обеспечения управляемой работы и преодоления отклонения от заданного угла поворота рулевого колеса под изменяющихся возвратных сил, например, при изменении бокового ускорения.

Слабое трение в рулевом механизме позволяет водителю получать через реактивные силы тактильную обратную связь, соответствующую коэффициенте сцепления между дорогой и шинами. Слабое трение также помогает колесам выровняться для движения по прямой.Система рулевого управления с мускульной энергией слабое трение обеспечивает небольшие движущие силы. В системах рулевого управления с усилителем повышает эффективность управления.

Кинематические параметры рулевого управления и конструкция управляемой оси автомобиля должны быть такими, чтобы водитель мог установить сцепление между шинами и дорогой.

Требования к рулевому управлению

Требования к функционированию системы рулевого управления являются:

Легкое, безопасное рулевое управление автомобилем.Сюда, к примеру, относится тенденция рулевого управления автоматически возвращаться в положение прямолинейного движения при отпускании руля.

Максимально возможное демпфирование колебаний, передаваемое от колес автомобиля на рулевое колесо при движении по неровным дорогам. Этот процесс не должен приводить к потере обратной связи в рулевом управлении.

Для обеспечения чистого качения колес и, соответственно, предотвращение их избыточного износа вся рулевая кинематика должна удовлетворять условию Аккермана.Это означает, что оси управляемых колес должны пересекаться в одной точке с осью задних колес (рис. « Условие Аккермана »).

Достаточно жесткая схема всех компонентов рулевого механизма означает, что даже малые инициируемые водителем рулевые движения преобразуются в изменение направления управляемых колес, безопасную и точную управляемость автомобиля.

Угол поворота рулевого колеса от упора до упора по соображениям комфорта должен быть как можно меньше при парковке и движении с небольшой скоростью.Однако на средних и высоких скоростях рулевое управление не должно быть столь чувствительным.

Требования законодательства, предъявляемые к системам рулевого управления автомобилями

Требования предъявляемые к системам рулевого управления автомобилей, стандарты в международных правилах ECE-R79. К этим требованиям, наряду с базовыми функциональными требованиями, максимально допустимые управляющие силы для исправной и неисправной систем рулевого управления.Эти требования регламентируют прежде всего поведение автомобиля и рулевого управления при въезде на круг и выезде с круга. Для автомобилей всех категорий: после отпускания рулевого колеса при движении автомобиля по окружности на скорости 10 км / ч, радиус поворота автомобиля должен увеличиться или как минимум тем же.

Для автомобилей категории М1 (легковые автомобили с посадочными местами до 8): когда автомобиль в тангенциальном направлении выезжает из круга с радиусом 50 м на скорости 50 км / ч, в системе рулевого управления не должно возникать никаких необычных вибраций. В автомобилях категорий М2, М3, N1, N2 и N3 это поведение должно демонстрироваться на скорости 40 км / ч или, если это значение не достигается, то на максимальной скорости.

Это поведение также предписывается в случае неисправности у гидро- или электроусилителем рулевого управления. У автомобилей категории М1 это должно быть возможно в случае отказа сервопривода рулевого управления для въезда со скоростью 10 км / ч в течение 4 секунд в круг радиусом 20 м.Управляющее усилие на рулевом колесе не должно быть 30 даН (табл. « Нормы рабочих нагрузок в системе рулевого управления »).

Типы рулевых механизмов автомобиля

Требования к системе рулевого управления предназначены для развития всего двух фундаментальным типом рулевых механизмов. Оба типа можно использовать в системах с чисто мускульной энергией или (в сочетании с сервосистемами) в системах с усилителем рулевого управления.

Реечный рулевой механизм

В принципе, как следует из названия, реечный рулевой механизм из шестерни и зубчатой ​​рейки (рис. « Реечный рулевой механизм »). Передаточное отношение механизма определения числа оборотов шестерни, равного числа оборотов рулевого колеса, к перемещению рейки.

В качестве альтернативы постоянному передаточному механизму рейки на счетчике нарезки зубьев имеется возможность использовать это число в зависимости от длины хода.Таким образом, устойчивость при движении по прямой можно улучшить непрямого передаточного числа вокруг центра рулевого управления. В то же время, это возможно с реализацией передаточного числа в среднем и большом диапазоне поворота (например, при парковке) для уменьшения необходимого угла поворота при повороте рулевого колеса от упора до упора.

Рулевой механизм типа «винт-шариковая гайка-сектор»

Усилия, развивающие между винтом и гайкой рулевой передачи, передаются через ряд рециркулирующих шариков, снижающих трение (рис. « Рулевой механизм с шариковой гайкой »). Гайка воздействует на вал сошки через зубчатый сектор. Этот рулевой механизм также позволяет получать переменное передаточное отношение.

Повышение эффективности рулевого управления с зубчатой ​​рейкой означает, что рулевой механизм с шариковой гайкой практически больше не используется в легковых автомобилях.

Рулевое управление с усилителем для легковых автомобилей

Увеличение размеров и массы автомобилей и повышение требований к комфорту и безопасности в последние годы достигло того, что произошло на всех категориях легковых автомобилей, вплоть до компактных.Эти системы, за редким исключением, устанавливаются в стандартной комплектации. Усилия водителя по рулению поддерживаются гидравлической или электрической сервосистемой. Эта сервосистема должна быть такая, чтобы водитель получал четкую обратную связь о сцеплении шин с дорогими и эффективными воздействиями, вызываемыми неровностями дороги.

Системы рулевого управления с гидравлическим усилителем

Сочетание механической конструкции рулевого механизма с гидравлической сервосистемой к созданию реечного рулевого механизма с усилителем (рис.« Схема системы рулевого управления с усилителем ») и рулевой механизм с шариковой гайкой с усилителем.

Распределительный клапан рулевой системы

Служба нагнетания в силовой цилиндр гидравлической жидкости под таким давлением, углов поворота рулевого колеса (рис. « Принцип действия управляющего клапана рулевого управления с гидроусилителем »).Упругий датчик крутящего момента, обычно торсион (« Схема системы рулевого управления с усилителем ») обеспечивает преобразование момента на рулевом колесе при отсутствии люфта в пропорциональное моменту прецизионное управляющее перемещение золотника. Перемещение золотника вызывается поворотным скольжением относительно управляющей втулки. Каналы золотника, которые выполнены в форме паза, в результате управляющего перемещения образуют отверстия поперечного сечения для пропуска жидкости.

Распределительные клапаны обычно работают в соответствии с так называемым принципом «открытого центра», т.е. когда распределительный клапан не действует, жидкость, подаваемая насосом, перепускается обратно в бачок при нулевом давлении.

Характеристики рулевого управления с усилителем

Растущие требования к удобству и безопасности к появлению управляемых систем рулевого управления с усилителем.Одним из примеров является управляемая электроника реечная система рулевого управления с усилителем (рис. « Схема управления системой рулевого управления с гидроусилителем »). В зависимости от скорости движения автомобиля, замеряемой кривой электронного электронного спидометра, изменяется сила, воздействующая на рулевое управление (рис. « Характеристики системы рулевого управления с усилителем »). ЭБУ анализирует скорость и определяет уровень гидравлической обратной связи и, соответственно, необходимое рабочее давление на рулевом колесе.Этот уровень гидравлической реакции передается на распределительный клапан системы рулевого управления через электрогидравлический конвертер, который модифицирует гидравлическую реакцию относительно скорости автомобиля.

Определенные характеристики усилителя рулевого управления позволяют поворачивать рулевое колесо с минимальным усилием при стоящем автомобиле или вовремя его движения с небольшой скоростью. Степень усиления снижается с повышением скорости движения.Таким образом, возможность управления поворотами автомобиля в оптимальном режиме.

При такой системе важно, что давление и расход гидравлической жидкости никогда не снижаются и поэтому эти параметры должны быть немедленно востребованы в критических ситуациях управления.

Рабочий цилиндр рулевой системы

Силовой цилиндр двойного действия преобразует давление гидравлической жидкости во вспомогательное усилие, воздействующее на рейку и усиливающее воздействие на водителя рулевое колесо.Этот цилиндр обычно размещается внутри картера рулевого механизма и характеризуется низким трением. Цилиндр должен иметь низкое низкое трение, то особо высокие требования предъявляются к поршню и уплотнениям штока.

Подача жидкости гидроусилителя руля

Подача жидкости осуществляется насосом (обычно приводимым от двигателя автомобиля), который соединен с бачком посредством шлангов и трубок. Насос должен быть рассчитан на нагнетание необходимого давления и гидравлической жидкости для выполнения парковки даже на холостых оборотах двигателя.

Для защиты от перегрузок в системе рулевого управления требуется клапан ограничения давления. Этот клапан обычно встраивается в насос. Конструкция насоса должна быть такой режим работы, чтобы рабочая температура гидравлической жидкости не была выше предельного уровня, отсутствовал шум при работе насоса и не образовывалась пена в текущей жидкости.

Насос для усиления рулевого управления может также иметь привод от электродвигателя. Здесь обычно используется шестеренчатый или роторный насос.Из-за ограниченной мощности системы автомобиля эти системы используются в основном в автомобилях классов А и В. Требование в ременном приводе от ДВС отпадает, то есть возможность установки произвольно, что благоприятствует модульной конструкции автомобиля. Управляющая электроника и анализ сигналов, например, скорости автомобиля и скорости руления, позволяют адаптировать частоту вращения вала насоса к текущему энергопотреблению рулевого управления и ситуации на дороге в целях экономии энергии.

Системы рулевого управления с электроусилителем

Системы рулевого управления с электромеханическим усилителем также используются в легковых автомобилях среднего и малого классов. Такие системы имеют электродвигатель, работающий от бортовой сети. Механическое соединение электродвигателя и рулевого механизма может быть реализовано в виде рулевой колонки и привода. Система состоит из следующих компонентов (рис. «Схема рулевого управления с электроусилителем»):

• Рулевая колонка, соединяющая шестеренку рулевого механизма с рулевым колесом автомобиля;
• Шестерня, преобразующая вращательное рулевое движение в линейное перемещение зубчатой ​​рейки;
• Зубчатая рейка, соединенная с колесами через тяги и рычаги;
• Датчики, регистрирующие информацию для вычисления необходимого дополнительного крутящего момента на шестерне;
• Серво-блок, состоящий из ЭБУ и серводвигателя (электродвигателя), генерирующего дополнительный крутящий момент на шестерне.

Когда водитель поворачивает рулевое колесо, датчик регистрирует прилагаемый крутящий момент и отправляет эту информацию в виде электрического сигнала (аналогового или цифрового) на ЭБУ. ЭБУ вычисляет дополнительный крутящий момент и на основании вычисленного значения активирует серводвигатель. В настоящее время в качестве серводвигателей используются коллекторные или бесщеточные электродвигатели постоянного тока или трехфазные асинхронные двигатели. В зависимости от необходимых характеристик рулевого управления создаваемым этим электродвигателями крутящий момент составляет 3-6 Н-м.

Направление вращения двигателя зависит от вращения рулевого колеса. Возвратное движение рулевого колеса также может быть усилено. Это происходит, когда водитель выходит из поворота. В этой ситуации серводвигатель создает крутящий момент, поддерживающий обратное вращение рулевого колеса в положение по движению по.

Серводвигатель передает этот поддерживающий крутящий момент через червячную передачу или механизм типа «винт-шариковая гайка-сектор».В зависимости от варианта рулевого управления он передается на рулевую колонку, шестерню и зубчатую рейку реечного механизма.

Управляющая электроника учитывает различные сигналы и параметры, например, скорость, угол поворота рулевого колеса, крутящий момент на рулевой колонке и скорость руления. С помощью других средств в автомобиле датчиков и благодаря объединению в сеть ЭБУ рулевого управления с другими ЭБУ, эту систему рулевого управления можно использовать для реализации вспомогательных функций, повышающих комфорт и безопасность движения.

Ориентированное на потребление управление электродвигателем позволяет достичь экономии топлива, в среднем на 0,3 л / 100 км по сравнению с гидроусилителем, насос которого работает от ДВС. В городском цикле экономия топлива возрастает до 0,7 л / 100 км.

В случае сбоя энергоснабжения или усиления рулевого управления водитель может продолжить руление чисто механически, но с большими мускульными затратами.

Рулевое управление с наложением угла поворота рулевого колеса

В системе рулевого управления с наложением угла поворота рулевого колеса может увеличиваться или увеличиваться на определенное значение. Эта система обычно комбинирует с управляемой системой рулевого управления с электро- или гидроусилителем. Рулевое управление с наложением угла поворота рулевого колеса не обеспечивает автономной езды, но оптимально адаптирует характеристики рулевого управления к ситуации движения, обеспечивает максимальный комфорт и курсовую устойчивость. При этом повысить безопасность в критических ситуациях дорожного движения посредством не зависящих от водителя регулировок рулевого управления.Такие системы рулевого управления уже производятся серийно под торговыми марками Активное рулевое управление (BMW) и Динамическое рулевое управление (Audi).

Угловое наложение, не зависящее от задаваемого водителем угла поворота рулевого колеса, в настоящее время реализуется двумя техническими решениями.

Планетарный механизм рулевой системы

Двойной планетарный механизм с различными передаточными числами встроенный в общее водило планетарной передачи в рулевом механизме (рис. « Планетарный механизм, рулевое управление с наложением »). Это означает наличие механической связи между рулевым колесом и управляемыми колесами.

Разные передаточные числа означают, что при повороте планетарной передачи задается дополнительный угол поворота. Угол задается электродвигателем, вращающим червячное колесо-водило планетарной передачи.

Волновая зубчатая передача с гибким звеном

Блок наложения угла поворота (рис.« Схема рулевого управления с наложением угла поворота с волновой передачей ») в этом случае включает волновой зубчатой ​​передачи с гибким звеном и электродвигателем с полым валом (рис. « Актуатор рулевого управления с наложением угла поворота с волновой передачей »). Очень компактная конструкция позволяет встроить этот блок в рулевую колонку без ущерба таким параметрам, как монтажное пространство и поведение при столкновении. Вал на конце с рулевым колесом положительно соединен с гибким шлицем.Поворотное движение рулевого колеса через зубчатое зацепление передается на внутреннюю шестерню (круговой шлиц) для выходного вала. Эллиптический внутренний ротор (валогенератор), размещенный в гибком шлице, приводимый электродвигатель, генерирует наложенный угол поворота через разное количество зубьев между гибким и круговым шлицами. Здесь также имеется постоянная механическая связь между рулевым колесом и управляемыми колесами через зубчатое зацепление волновой передачи.

В пассивном состоянии электродвигатель блокируется электромеханическойировкой, прямым механическим блоком сквозной привод для рулящего движения.

Концепция активации рулевого управления автомобилем

ЭБУ рулевого управления с наложением угла поворота проверяет правдоподобность необходимой информации датчика и анализирует. Он вычисляет заданный угол для электродвигателя и через встроенный задающий каскад генерирует сигналы широтно-импульсной модуляции для активации электродвигателя, который представляет собой бесщеточный электродвигатель постоянного тока со встроенным датчиком положения ротора. Максимальный ток электродвигателя составляет 40 А при напряжении бортовой сети 12 В. Датчик ротора позволяет блоку управления регулировать электронную коммутацию и положения, соответственно, направления вращения ротора. Он также вычисляет и проверяет суммарный поворот заданный дополнительный угол с помощью алгоритма суммирования в программном блоке управления.

Эффективный угол поворота, сумма угла поворота рулевого колеса и наложенного угла поворота электродвигателя вычисляются блоком управления и передаются по автомобильной шине связи на соответствующие ЭБУ.

Заданное значение эффективного угла поворота

Заданное значение эффективного угла поворота, формируемое в ЭБУ рулевого управления с наложением угла поворота, основанное на частичном заданном значении для комфортабельности рулевого управления и частичного заданного значения для стабилизации автомобиля. Сигналы, необходимые для вычисления этих чисел, считываются блоком управления по шине CAN.

Частичное заданное значение для комфортабельности рулевого управления представляет собой зависимое от скорости переменное передаточное отношение рулевого управления.Это значение вычисляется из скорости движения автомобиля и угла поворота рулевого колеса. Когда автомобиль неподвижен или движется с небольшой скоростью, к задаваемому водителю угла поворота добавляется определенный угол. Это делает передаточное отношение более чувствительным. Водитель может полностью повернуть колеса менее чем за один полный оборот рулевого колеса. Этот добавочный угол поворота непрерывно уменьшается с ростом скорости движения. Начиная со скорости порядка 80-90 км / ч из задаваемого водителем угла поворота вычитается определенный угол, и рулевое управление становится менее чувствительным.Это обеспечивает устойчивость автомобиля при движении по прямой на высокой скорости и в то же время предотвращает потерю управления автомобилем из-за слишком резкого руления.

Для вычисления заданного значения для стабилизации автомобиля — в дополнении к углу поворота и скорости перемещение автомобиля измеряется с помощью датчиков угловой скорости поворота вокруг вертикальной оси и бокового ускорения. В системе рулевого управления с наложением используются датчики системы курсовой устойчивости.Как же, как и ESP, запускаемая в ЭБУ вычислительная модель рассчитывает эталонное движение автомобиля. В случае отклонения фактического движения автомобиля от эталонного активируется рулевое управление для стабилизации автомобиля. Обе системы непрерывно обмениваются информацией, чтобы эффект взаимодействия контроллеров ESP и системы рулевого управления с наложением угла поворота был оптимальным.

Концепция безопасности рулевого управления

Все контролирует внутренние и внешние сигналы непрерывно блоком управления, проверяется их правдоподобность.Если сигнал датчика больше не кажется правдоподобным, то дополнительная функция рулевого управления, на базе которой работает датчик, деактивируется. Например, при отказе датчика поворота автомобиля вокруг вертикальной оси отключается измерение угла поворота автомобиля вокруг вертикальной оси системы рулевого управления с наложением угла поворота. Переменное передаточное отношение остается активным.

Если безопасная активация электродвигателя больше невозможна из-за сбоя, то система полностью выключается, и обеспечивается непосредственный сквозной привод рулевого колеса от рулевого механизма самоторможения шестеренчатой ​​ступени и электромеханической блокировки.Этот переход на аварийный режим также активируется при остановке ДВС или отключении электропитания, что позволяет, к примеру, отбуксировать автомобиль.

Рулевое управление с усилителем для грузовых автомобилей

Рулевое управление полностью гидравлического типа

Гидростатические системы рулевого управления обеспечивают собой систему рулевого управления с гидроусилителем. Рулящее усилие водителя гидравлически усиливается и исключительно гидравлически передается на управляемые колеса.Предлагаемая механическая связь отсутствует, максимально допустимая скорость ограничивается региональным законодательством. В Германии она составляет 25 км / ч. В зависимости от конфигурации системы и свойств аварийного рулевого управления возможно увеличение скорости до 62 км / ч. Поэтому использование этих систем ограничивается спецтехникой.

Рулевое управление с одноконтурным гидроусилителем для грузовых автомобилей

Грузовые автомобили обычно оснащаются рулевым управлением с шариковой гайкой (рис.« Рулевой механизм с шариковой гайкой с усилителем »). Управляющий клапан встроен в рулевой механизм и вместе с червячной передачей образует единый блок. Вращающее движение рулевого колеса передается по бесконечной цепи рециркулирующих шариков на шариковую гайку. Короткие зубья на шариковой гайке входят в зацепление с зубьями сектора. Создаваемое вращающееся движение сектора через рулевой рычаг передается на рулевой привод управляемых колес.

Сервоусилие прилагается так же, как и в реечном рулевом механизме с усилителем — поворотным золотниковым клапаном. Рабочий цилиндр образует уплотняющую поверхность между корпусом шариковой гайки и рулевым блоком. Установка снаружи корпуса не требуется трубопроводов, прочный и компактный рулевой блок с высокой выходной мощностью.

Двухконтурная система рулевого управления, предназначенная для большегрузных грузовых автомобилей

Двухконтурные системы рулевого управления (рис. « Двухконтурная система рулевого управления с помощью ») требуются тогда, когда необходимые движущие силы на рулевом колесе превышают регламентируемые правила ECE-R79 при отказе усилителя рулевого управления.Эти системы рулевого управления отличаются гидравлической избыточностью. Оба контура рулевого управления в этих системах испытываются с помощью индикаторов расхода, и водителю сигнализируется состояние сбоя. Насосы для запитывания независимых контуров рулевого управления должны иметь разные приводы (например, от двигателя, от устройства, работа которого зависит от скорости движения автомобиля или электропривода). При отказе одного контура, к примеру, из-за сбоя в системе рулевого управления или остановки ДВС, автомобилем можно управлять с помощью рабочего хранилища контура в соответствии с требованиями законодательства.

Двухконтурные системы обычно принимают форму рулевого управления с шариковой гайкой с усилителем со встроенным вторым клапаном рулевого управления. Этот второй клапан управляет дополнительно установленным рабочим цилиндром и обеспечивает дублирование существующей сервосистемы в рулевом управлении с шариковой гайкой.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Конструкция рулевого управления автомобиля

Управляемость автомобиля напрямую зависит от конструкции и состояния узлов рулевого управления.Практически все современные автомобили оснащаются гидроусилителем руля. Но не все автолюбители представьте принцип работы гидроусилителя руля. В связи с этим, когда машину начинает уводить в сторону, основная масса водителей пытается решить проблемы неправильной работы рулевого управления на «сход-развале». Конечно опытный развальщик может выставить углы установки колес таким образом, что бы они «сопротивлялись» уводу автомобиля в сторону из-за неправильной работы гидроусилителя.

Например, если неправильно работает золотниковый механизм, то давление в силовом цилиндре при повороте вправо и влево будет разным, а значит и усилие на руле будет разным.Другой пример, при отсутствии усилий на руле (прямолинейное движение автомобиля) рабочая жидкость все равно попадает в цилиндр под давлением по одной магистрали высокого давления, при этом руль, а самое главное и колеса, будет поворачиваться в сторону, при этой машине начинает тянуть. Бывали случаи, когда на стенде сход-развала (на пятаках) на заведенной машине, при отпущеном руле, колеса поворачивались сами до упора.

В золотниковом механизме (роторный управляющий клапан) совмещены маслопровод подачи и стока.Гидравлическая жидкость перетекает из трубопровода высокого давления в масляный резервуар, не выполняя никакой работы.

Конструкция и принцип функционирования элементов гидроусилителя рулевого управления — схема работы

Принцип действия реечного механизма с гидроусилителем. В корпусе рейки — торсионный стержень, связанный с рулевым валом. При повороте рулевого вала (колеса), стержень, поворачиваясь, перемещает золотник. Золотник приоткрывает каналы, идущие к силовому цилиндру.Цилиндр передвегает рейку, сниженная усилие на руле. При отсутствии усилий на руле ротор возвращается в исходное положение, а жидкость перепускается обратно в бачок.

Функциональная схема системы гидросусилителя руля

1 — Силовой цилиндр
2 — Поршень рулевой рейки
3 — Шток рулевой рейки
4 — Вал ведущей шестерни
5 — Трубка А
6 — Трубка В
7 — Роторный управляющий клапан
8 — Рулевой вал
9 — Рулевое колесо
10 — Чувствительный к изменениям давления клапан
11 — Резервуар гидравлической жидкости
12 — Шиберный насос
13 — Редукционный клапан
14 — Шланг В
15 — Клапан регулировки расхода
16 — Двигатель
17 — Насосная сборка
18 — Шланг А
19 — Камера А
20 — Камера В

Общая информация

Привод рулевого насоса осуществляется непосредственно от двигателя с помощью ремня.

При прямолинейном движении автомобиля чувствительный к изменениям давления клапан-переключатель насосной сборки остается открытым, сброс гидравлической жидкости обратно в резервуар системы гидроусилителя руля ..

За счет клапана регулировки расхода гидравлической жидкости поддерживается постоянным при любых оборотах двигателя. Под регулируемым напором гидравлическая жидкость подается по шлангу А к роторному управляющему клапану.

Приорачивания рулевого колеса соединенный с валом ведущей шестерни роторный клапан открывает гидравлический контур в направлении, соответствующем направлению поворота колес и гидравлическая жидкость по трубке А или В соответствующей (А или В) рабочей камере.
Иерусалим рулевой вал через роторный управляющий клапан механически соединяется с валом ведущей шестерни, потери управления не происходит даже в случае системы гидроусиления.

Конструкция и принцип функционирования рулевого механизма

Основу гидравлической части рулевого механизма составляют объединенные в общую сборку роторный управляющий клапан и силовой цилиндр реечной передачи. Шток рулевой рейки в используемой конструкции играет роль поршня в силовом цилиндре, сквозь роторный клапан проходит вал ведущей шестерни.Рабочие камеры цилиндра и роторного клапана соединены между собой посредством двух гидравлических трубок.

Конструкция роторного управляющего клапана (золотниковый механизм)

1 — Торсионный стержень
2 — Муфта
3 — Ротор
4 — Ведущая шестерня
5 — Аварийное зацепление шестерни с ротором

Схема функционирования роторного клапана при отпущенном рулевом колесе

1 — Камера А
2 — Камера В
3 — V1
4 — V2
5 — V3
6 — V4
7 — От рулевого насоса
8 — К А
9 — К В

Управляющий клапан, вращающийся вместе с рулевым валом ротора, введенной в зацепление с ротором посредством торсионного стержня и вращающейся вместе с шестерней муфты.Конструкция клапана представлена ​​на рисунке. В роторе и муфте клапанной сборки канавки С и D, образующие проходные каналы с V1 по V4 для потока гидравлической жидкости.

Нарушение исправности функционирования системы гидроусиления (например, в результате обрыва ремня) приводит к отказу повышения гидравлического давления, в результате чего прикладываемый к рулевому колесу крутящий момент начинает механически передаваться от ротора управляющего клапана непосредственно на ведущую шестерню рулевого механизма.Но при этом усилие не руле значительно увеличивается.

Принцип работы системы адаптивного рулевого управления: преимущества и недостатки

Система адаптивного управления появились недавно благодаря своей функциональности и универсальности использования пользуется большой популярностью у ведущих автопроизводителей.Такая система рулевого управления подразумевает изменение передаточного числа руля в зависимости от скорости движения автомобиля. То есть, на парковке и маневрировании на низкой скорости хватает половины оборота руля, чтобы колеса полностью вывернулись, а на высокой скорости рулевого управления распускается, соответственно, необходимо несколько оборотов руля для поворота колес на больший угол.

Первоначально такое электронное адаптивное управление появилось на автомобилях марки Nissan, и в последующем стало с успехом пользоваться всеми мировыми автопроизводителями.Многие водители по достоинству оценили преимущества таких адаптивных систем рулевого управления, которые позволяют одновременно повысить безопасность управления автомобилем, упрощенное маневрирование на низкой скорости.

Электронные системы адаптивного управления включают электронный блок, входящие датчики и исполнительные устройства. В такой системе используется два электронных датчика, которые считывают усилия на колесе и углы поворота руля. Информация с этих датчиков используется главным образом блоком управления для расчёта поворота передних колес.

Различные производители автомобилей при использовании такой электронной адаптивной системы рулевого управления могут использовать сразу несколько датчиков, предназначенных для использования для работы рулевого управления информацией. Использование мощного основного блока позволяет получать информацию одновременно от нескольких датчиков, причём данные поступают в компьютер в режиме онлайн, и система постоянно контролирует скорость с углом поворота колес, что позволяет в режиме реального времени вносить корректировки в работу рулевого управления.

Особенности такой адаптивной системы рулевого управления отсутствие прямой связи между рулевой колонкой и колесами. Отдельные модели автомобилей не имеют даже рулевой рейки, которая раньше считалась слабым звеном и достаточно часто выходила из строя, приводя к увеличению расходов автовладельца.

Все сигналы от рулевой колонки поступают в блок управления, где принимается решение о повороте колеса на нужный водителю угол. Далее соответствующие сигналы отправляются на сервопривод, который имеет каждое переднее колесо.Такой привод поворачивает колеса на необходимый угол. Причём угла поворота может изменяться в зависимости от скорости автомобиля. Чем меньше скорость, тем сильнее поворачиваются колеса при даже минимальном изменении положения рулевой колонки. Тем самым обеспечивается упрощенное упрощение маневрирования на небольшую скорость.

Первоначально использованное сервоприводы колёс не предоставли должную обратную обратную связь с водителем. Тем не менее, водитель может получить нужную ему информацию о состоянии дорожного полотна, что в свою очередь обеспечивает максимально безопасное управление автомобилем.

Современные системы адаптивного управления позволяют водителю с легкостью характер управляемости автомобиля. Во многих моделях предусмотрены три режима работы: лёгкий, стандартный и тяжёлый. То есть, можно выбрать как мягкий отклик на действия водителя, так и максимально быстрое рулевое управление, которое будет актуально для скоростного управления или спортивного быстрого пилотажа.

Если говорить о преимуществах такого адаптивного рулевого управления в сравнении с классическим механизмом с рулевой рейкой и непосредственной связью с колесами автомобиля, то отметим следующее:

1. Отсутствие вибрации на рулевой колонке.

2. Точность управления.

3. Быстродействие.

4. Возможность настройки пользователя автомобилем.

Если говорить о преимуществах использования цифрового канала передачи данных для сервопривода система рулевого управления, то отметим максимально быструю реакцию и точность движения автомобиля по заданной водителем траектории. Управление автомобилем становится более комфортным, безопасным и информативным.Подобная система адаптивного рулевого управления позволяет машине двигаться прямолинейно даже при сильном боковом ветре, а на высокой скорости отсутствует необходимость в постоянном подруливании, что также повышает безопасность управления транспортными средствами.

Недостаток у подобного электронного адаптивного рулевого управления лишь один. Водителю на психологическом уровне сложно свыкнуться с мыслью, что автоматика сама управляет автомобилем, и это при этом отсутствует прямая связь рулевой колонки с передними колёсами. Фактически в таком автомобиле, оснащенном адаптивным рулем, за управление машиной отвечает автоматика, а водитель является лишь своеобразным помощником такой автоматической системы.

Без использования таких систем адаптивного рулевого управления было бы невозможным реализовать функцию автопилота и удержание автомобиля в своей полосе движения. Используемые этой системой датчики были дополнены видеокамерами и блоками управления, что позволяет автомобилю удерживаться в своей полосе движения, не пересекая разметку.Также такие адаптивные системы рулевого управления активно используются на автомобилях марки Тесла, где внедрен автопилот, полностью управляющий автомобилем на высокой скорости.

29.12.2017

схема, назначение и принцип работы, типы систем и основные элементы, фото и описание

Рулевое управление — это одна из самых важных систем автомобиля. Она относится к «ходовой» части машины и от её безупречной работы зависит не только удобство вождения, но функционирование многих других техузлов. В статье пойдёт речь о механизме рулевого управления, его описании и показании.

Что такое рулевое управление

Рулевое управление имеет конкретное определение — это конструкция из нескольких узлов, основное требование которого является потенциальным движением транспортных средств в направлении, заданном заранее шофёром. Легковые машины обладают кинематическим способом поворотов, то есть траекторию движения задаёт вращение передних колёс.

В автомобилях присутствует регулирование задних колёс.Это значит, что на большой скорости они автоматически меняют угол поворота на тот, который задают передние колёса. На низкой скорости происходит так, что задние колёса занимают противоположное передним положение. Это помогает сделать машину устойчивой приких поворотах и ​​других манёврах, придать поворотный радиус.

Знаете ли вы? Первый чертёж авто приписывают Леонардо да Винчи.

Механизм управления эффективными функциями:

1. Преобразование усилий, заданным движением (вращением) руля.
2. Передача нового значения упомянутого на рулевой привод.

Система рулевого управления

Целостную конструкцию вышеупомянутого агрегата составляют следующие компоненты:

1. Руль для выбора и удержания траектории движения машины. Рулевое колесо в современных автомобилях оборудовано дополнительными клавишами, каждая из которых используется для определенных технических действий, например, осуществление контроля за функционалом мультимедийного проигрывателя, «дворников», поворотных сигналов и др.Подушка безопасности встроена в переднюю часть руля.
2. Рулевой механизм задаёт направление движения колёсам. Основная составляющая узла — это редуктор.
3. Колонка в виде вала с шарнирами. Она служит для перенаправления действий, исходящих от водителя, непосредственно к механизму. Колонку можно дополнительно оснащать системами защиты от кражи и угона.
4. На корпусе колонки размещаются датчики зажигания, светотехники, и другие приборы.
5. Привод, элементы которого являются тяги, наконечники и рычаги.
6. Усилитель используется с целью приумножить силу, которую водитель прикладывает посредством рулевого колеса.
7. Дополнительные компоненты.

Вал рулевого управления

Вал управления — это элемент рулевой колонки. На нём крепится специальная сошка. Именно её движение действует на рулевые тяги, тем самым поворачивая колёса автомобиля.

Принципы работы различных видов рулевого управления

Рулевое управление, по сути, является механическим редуктором.Существуют реечный, винтовой и червячный виды механизмов. Принцип работы левостороннего и правостороннего механизма аналогичен. Все виды функционирующего по следующим принципам:

1. Направление усилий на привод.
2. Увеличение сил, назначение которых — это движение колёс.
3. Возврат колеса на начальную позицию при сбросе нагрузки.

Знаете ли вы? Марка Mercedes получила свое название в честь имени дочери основателя концерна — Мерседес Бенц.

Реечный

Реечный механизм устанавливается на новых моделях автомобилей и шестерни. Последняя установленная на валу колеса. Она постоянно состыкована с так называемой «шестернёй-рейкой». Принцип работы во вращении руля вправо и влево.

Механизм востребован из-за своих превосходных характеристик: жёсткости и высокому КПД. Но данный вид управления плохо переносит нагрузку, находящие во время передвижения транспортные средства по неровным дорогам, вибрации.Реечный тип оптимально устанавливаемые на переднеприводные машины, у которых независимая подвеска колёсного управления.

Червячный

Червячная конструкция имеет в своей комплектации так называемого червяка, которого можно встретить под наименованием «глобоидный», рулевой вал и ролик. Благодаря вращению руля происходит движение ролика по периметру червяка, происходит колебания сошки и изменение положения тяг.

1 — ролик; 2 — червяк

Червячный вид управления более стойким к ударным силам. Это обеспечивает лучшую приспособленность машин к манёврам. Конструкция механизма — сложная, что определяет ее стоимость. Червячный механизм нуждается в периодических проверках и регулировках. Этот вариант подходит автомобилям с высокой проходимостью и зависимой подвеской, грузовым машинам и автобусам.

Важно! При сборке подавляющего популярного отечественных средств передвижения зачастую в комплект входит такой «классический» механизм.

Винтовой

Винтовой механизм состоит из следующих элементов:

• винта на рулевом колесе;
• гайки, которая двигается по винту;
• зубчатой ​​рейки и такого же сектора;
• сошки.

Функционирование механизма очень похоже на метод действия червячного вида. Сравнивая две технические системы, можно прийти к выводу, что винтовая устойчива, нежели червячная, и обладает меньшим КПД. Его предпочитают устанавливать на легковых машинах класса люкс и на «тяжёлом» транспорте.

Важно! Особенная черта винтового вида — это крепление гайки и винта с помощью шариков, предотвращает избыточное трение и преждевременный износ деталей.

Усилители руля

Выделяют три разновидности усилителей, они имеют огромную отличию между собой и уникальные особенности:

1. ГУР (гидравлический). Конструкция механизма очень простая, что позволяет с лёгкостью его ремонтировать. Существенный недостаток ГУР в том, что водитель должен регулярно проверять уровень масла в бачке.
2. ЭУР (электрический). Более современная система приумножения прилагаемых шофёром усилий.Она позволяет регулировать многие настройки управления и гарантирует длительную продолжительность работы, экономию в расходе горючего.
3. ЭГУР (электро-гидравлический или гибридный). Механизм работает подобно ГУР, но отличается тем, что именно электродвигатель приводит в действие нагнетательный насос, который создает давление рабочей жидкости.

Распространённые неисправности

Поломки рулевого управления являются очень серьёзными и затратными.

Среди неисправностей можно выделить самые распространённые:

• отсутствие герметичности механизма;
• износ подшипника или передающей пары;
• поломка шарниров.

Рекомендуем для прочтения:

Последняя проблема встречается чаще всего. На механизм управления состояние и режим работы усилителя. Неполадки в ГУР могут быть связаны с насосом, приводным ремнём, уровнем и качеством жидкости.Причины для износа и неисправности деталей могут быть неровности на дорогах, агрессивное вождение и неправильная эксплуатация транспортных средств.

Распознать неисправность можно простым способом:

• стукам и другим характерным звукам;
• биению или сильной вибрации в одном из колёс;
• расширению люфта рулевого колеса;
• утечке масла.

Профилактика поломок

Чтобы уберечь систему управления транспортом, нужно исключить агрессивное вождение и не убрать плановых осмотров авто.

Опытные автомобилисты делятся советами по профилактике поломок системы рулевого управления:

1. Использовать качественную рабочую жидкость, вовремя её менять и доливать.
2. Не перегружать машину.
3. Проводить диагностику узлов на СТО.
4. Производить регулярно ремонтные работы и замену изношенных деталей.
5. Самостоятельно проверять состояние креплений, зазоров и шасси.

Последствия неисправности автомобильных механизмов могут быть разными, в том числе, нарушение безопасности пассажиров и других участников автомобильного движения.Крупные поломки ДТП. Чем раньше будет обнаружена неисправность, тем легче ее устранить.

Подписывайтесь на наши ленты в социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Яндекс Дзен, Twitter и Телеграмма: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Рулевое управление — система рулевого управления Renault Logan / Рено Логан

Система рулевого управления с гидроусилителем руля: 1 — рулевое колесо; 2 — рулевая колонка; 3 — левый поворотный кулак в сборе со ступицей; 4 — левый наконечник рулевой тяги; 5 — промежуточный вал; 6 — болты крепления картера рулевого механизма к подрамнику; 7 — картер рулевого механизма; 8 — сливная магистраль гидроусилителя; 9 — бачок гидроусилителя; 10 — наполнительная магистраль гидроусилителя; 11 — нагнетательная магистраль гидроусилителя; 12 — датчик давления жидкости гидроусилителя; 13 — насос гидроусилителя; 14 — подрамник; 15 — правый наконечник рулевой тяги; 16 — правый поворотный кулак в сборе со ступицей

Рулевое управление автомобиля — с травмобезопасной рулевой колонкой.Рулевой механизм типа «шестерня-рейка» 1. Картер рулевого механизма крепится к подрамнику двумя болтами. В картере рулевого механизма рейка поджимается к приводной шестерне через упор. Регулировка бокового зазора между шестерней и рейкой выполняет вращение регулировочной пробки. Регулировку проводят только при сборке рулевого механизма на заводе-изготовителе. В эксплуатации зазор регулировке не подлежит.

Рулевой механизм автомобиля с гидроусилителем руля: 1 — правый наконечник рулевой тяги; 2 — рулевая тяга; 3 — чехол тяги; 4 — картер рулевого механизма; 5 — соединительные трубки гидроусилителя; 6 — приводная шестерня; 7 — левый наконечник рулевой тяги

Регулировочная пробка 2 зафиксирована на картере рулевого механизма 1 стопорной шайбой 3, приклепанной к пробке.Буртик шайбы в двух местах вдавлен в пазы картера

Рулевая тяга в сборе с рейкой рулевого механизма:
1 — рейка; 2 — шаровой шарнир таги; 3 — рулевая тяга

Наконечник рулевой тяги

На правом наконечнике рулевой тяги нанесена одна метка ..
.
… а на левом — две метки

Рулевой привод состоит из двух рулевых тяг, соединенных с рейкой рулевого механизма и рычагов поворотных кулаков. Каждая тяга крепится внутренним концом к рулевой рейке через неразборный шаровой шарнир — резьбовой наконечник шарнира вворачивается в отверстие рейки.В средней части рулевой тяги выполнен шестигранник под ключ «на 13», а на наружном конце — резьба (правая), на которую наворачивается наконечник тяги. В наконечнике рулевой тяги имеется неразборный шаровой шарнир, не требующий пополнения запаса смазки, заложенной внутри него на весь срок службы. Правая и левая рулевые тяги одинаковые, а наконечники — разные. Соединение рейки рулевого механизма и шарового шарнира рулевой тяги защищено от грязи и влаги гофрированным резиновым чехлом. Чехол закреплен пластмассовым хомутом на картере рулевого механизма, а на рулевой тяге держится за счет упругости резины — при этом узкий поясок чехла должен совпасть с проточкой, выполненной на рулевой тяге.

При сборке рулевого механизма на заводе резьбовое соединение наконечника шарнира рулевой тяги рейкой законтрено от отворачивания

. .. обжатие конца рейки.

При обжатии конца рейки геометрия резьбового соединения нарушается.

Для замены рулевой тяги необхоходимо вывернуть наконечники шарнира из отверстия в рейке (шестигранник на корпусе шарнира под ключ «на 32» и лыска на конце рейки под ключ «на 18»). В этом случае резьба в отверстии рулевой рейки, скорее всего, будет повреждена.Если повреждение резьбы в отверстии рулевой рейки будет незначительным, ее можно «прогнать» метчиком — в случае повреждения лучше заменить рулевой механизм в сборе. Вал рулевой колонки крепится к приводной шестерне рулевого механизма через промежуточный вал — 2 с двумя карданными шарнирами. На шлицах верхней части вала рулевой колонки установлено рулевое колесо, закрепленное винтом. Рулевая колонка прикрелена к кронштейну поперечной балки, расположенной под панелью приборов. На часть автомобилей устанавливается гидравлический усилитель (гидроусилитель) рулевого управления — 3.В систему гидроусилителя входят: рулевой механизм, насос, бачок для рабочей жидкости и соединительные трубки магистралей. В нагнетательной магистрали установлен датчик давления жидкости для выдачи сигнала на электронный блок управления двигателем.
Концы рулевых тяг привинчены к наконечникам и крепятся посредством контргаек. Ослабляя контргайки и поворачивая рулевые тяги на левой и (или) правой стороне автомобиля, можно регулировать угол положительного схождения колёс. Каждый наконечник крепится к поворотному кулаку ступицы посредством зажимной гайки.Внутренние концы рулевых тяг неразборным соединением.

На Рено Логан реализовано рулевое управление с гидравлическим усилителем . Основными компонентами гидравлического привода являются: регулирующий клапан, гидравлический сервопривод, управляющий гидравлический цилиндр, гидравлический насос и резервуар для гидравлической жидкости.
Гидравлическая жидкость из резервуара нагнетается насосом в система и поступает в регулирующий клапан.В зависимости от того, в каком положении находится руль, гидравлическая жидкость поступает в левую, или в правую часть гидравлического ского сервопривода (цилиндра). Жидкость, нах одящаяся под давлением давит на поршень, расположенный внутри гидравлического цилиндра, тем самым обеспечивает дополнительное усилие на рулевую передачу, облегчая водителю управление автомобилем. Все механические (движущиеся) компоненты рулевой системы Маслами высокой вязкости (смазаны, солидол и т.п.) и защищены резиновыми уплотнителями (пыльниками, гофрами и т.д.).
Рулевая установлена ​​передача на переднюю нижнюю раму и соединена двумя поперечными рулевыми тягами с рулевыми наконечниками. Рулевые наконечники соединяются шарнирно с поворотным кулаком передней ступицы. Рулевые тяги имеют на конце резьбу для регулировки углов установки колёс. Рулевые тяги соединены шаровыми шарнирами с реечной рулевой передачей. Давление, необходимое для управления гидравлической системой, обеспечивается гидравлическим насосом, управляемым ременным приводом.Ременный привод в свою очередь управляется шкивом коленвала. Рулевая колонка имеет на конце универсальный шарнир карданного типа. Через карданный шарнир и промежуточный вал, рулевая колонка соединяется с регулирующим клапаном.
Посадочное место на оси регулирующего клапана является шлицевым соединением. Промежуточный вал крепится к шлицевому соединению зажимным болтом.

Справка

1. Рулевой механизм типа «шестерня-рейка» .В картере рулевого механизма на двух подшипниках установлена приводная шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатой ​​рейкой. При повороте рулевого колеса поворачивается вал рулевой колонки, который через промежуточный вал (на концах которого имеются карданные шарниры) соединен с приводной шестерней. Шестерня перемещает рейку, которая через рулевые тяги с наконечниками и соединенные с ними рычаги поворотных кулаков поворачивает управпяемые колеса автомобиля.

2. Промежуточный вал. Для обеспечения травмобезопасности выполнен составным. При фронтальном ударе автомобиля во время аварии рулевая колонка не должна перемещаться к водителю. Это достигается за счет шлицевого соединения в средней части вала.

3. Гидроусилитель рулевого управления. Устройство, создающее за счет разницы давлений рабочей жидкости дополнительный усилие на рулевой привод. Служит для облегчения управления автомобилем, повышения его маневренности и безопасности движения.

4. Распределительное устройство. Предназначено следить за рассогласованием углов поворота рулевого колеса и вала приводной шестерни рулевого механизм и строго дозированно внимательно давление жидкости в камерех испопнительного механизм.

Возможные неисправности рулевого управления
(без гидроусилителя)

(с гидроусилителем)

Системы рулевого управления

09.06.2010

Система рулевого управления

Расположение системы рулевого управления

Система рулевого управления позволяет водителю задавать направление движения автомобили. Рулевое колесо посредством системы рычагов и тяг соединяется с колесами в сборе с шинами.

Работа системы рулевого управления

Когда водитель поворачивает рулевое колесо, рулевой вал приводит во вращение входной вал рулевого механизма. Рулевой механизм посредством рулевого привода передает движение от рулевого колеса к передним колесам. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, направление движения автомобиля изменяется.

Чтобы облегчить водителю процесс изменения направления движения многие новые автомобили оснащены усилителем рулевого управления.В усилителе рулевого управления для эффекта усиления используется давление рабочей жидкости. Эта система особенно полезна при выполнении парковочных маневров или при быстром выполнении поворотов. Усилитель рулевого управления используется в двух наиболее распространенных системах рулевого управления: с рулевым механизмом типа «рейка-шестерня» и рулевым механизмом с циркуляцией шариков.

Рулевое колесо

Когда водитель поворачивает рулевое колесо в системе рулевого управления независимо от их типа (с рулевым механизмом типа «рейка-шестерня», с рулевым механизмом с циркуляцией шариков и т. д.) происходят две вещи:

1. Т.к. рулевое колесо соединено с рулевым валом, когда водитель поворачивает рулевое колесо, поворачивается оба элемента.
2. Это вращение преобразовывается рулевым механизмом в возвратно-поступательное (прямолинейное) движение. Прямолинейное движение, создаваемое рулевым механизмом толкает или тянет тяги рулевого привода (рулевые тяги), имеет поворот колес.

Рулевое колесо — это связующий элемент между водителем и всей системой рулевого управления.Рулевое колесо имеет форму окружности и формуется из достаточно прочного материала. Обод рулевого колеса посредством спиц соединяется с внутренней ступицей, которая надежно закреплена сверху на рулевой колонке.

Рулевая колонка

Рулевая колонка в сборе поддерживает рулевое колесо. В ее состав входят три основных элемента:

• Кожух в сборе
• Подшипники в сборе
• Рулевой вал и электропроводка для электрических устройств, размещенных на рулевой колонке и рулевом колесе

Рулевой механизм

Рулевой механизм преобразователя вращающего движения рулевого колеса в возвратно-поступательное движение, которое позволяет управлять передними колесами. Кроме того, рулевой механизм, используя усилитель рулевого управления, увеличивает усилие, прикладываемое водителем к рулевому колесу для поворота передних колес. Передаточные числа в рулевом механизме определяют, как быстро поворачиваются колеса в зависимости от манипуляций с рулевым колесом со стороны водителя. Два наиболее распространенных типа рулевого механизма — это рулевой механизм с циркуляцией шариков и рулевой механизм типа «рейка-шестерня».

Рулевой механизм с циркуляцией шариков

Рулевой механизм с циркуляцией шариков преобразовывает вращательное движение в прямолинейное движение.Внутри картера рулевого механизма своего рода «червячный» вал, имеющий винтовую резьбу, во многом похожую на резьбу винта, имеющий специальный специальный профиль. В этой резьбе располагаются несколько стальных шариков, заключенных между «червячным» валом и шариковой гайкой. Когда рулевое колесо поворачивается, стальные шарики обкатываются по резьбовой канавке вала, перемещая шариковую гайку в том или ином вдоль вдоль вала. Наружные зубья на шариковой гайке, находящиеся в зацеплении с секторным валом, при перемещении гайки поворачивают этот вал влево или вправо, и таким образом реализуется рулевое управление колесами.

Важным преимуществом рулевого механизма с циркуляцией шариков является низкое усилие на рулевом колесе. Эта система хорошо подходит для тяжелых грузовых автомобилей. Такая конструкция рулевого механизма позволяет водителю воспринимать неровности дорожного полотна через рулевое колесо.

Рулевой механизм «рейка-шестерня»

Рулевой механизм типа «рейка-шестерня» преобразовывает вращательное движение в прямолинейное движение.Шестерня — это зубчатое колесо, которое, когда во вращающемся колесе (посредством рулевого колеса через рулевой вал), толкает или тянет зубчатую рейку, перемещая ее влево — вправо. Когда рейка перемещается в ту или иную сторону, рычажный привод перемещает передние колеса в желаемое положение для задания направления движения. Рулевой механизм типа «рейка-шестерня» компактен, прост по конструкции и очень популярен на современных автомобилях.

Рулевой привод

Рулевой привод обеспечивает соединение между рулевым механизмом и колесами автомобиля.Обычно рычаги и тяги изготавливаются из стали, что гарантирует особую прочность. Рулевой привод транспортный механизм от рулевого механизма к колесам. Рулевой привод скомпонован таким образом, что имеет всякого рода углы и «изгибы», которые позволяют элементам привода работать в условиях ограниченного пространства и не задевая при этом двигателе или других элементах днища моторного отделения.

Маятниковый рычаг помогает стабилизировать рулевой привод и обеспечить необходимую шарнирную точку опоры.Обычно маятниковый рычаг действует с той стороны средней тяги, которая противоположна рулевой сошке. Маятниковые рычаги крепятся в определенном месте к раме автомобиля и среднюю тягу на правильной высоте. Шарнир того или иного типа, встроенный в рычаг, позволяет ему перемещаться в поперечном направлении, но контролирует все перемещение вверх и вниз.

Рулевая сошка имеет шлицевое или шпоночное соединение с секторным валом рулевого механизма. Когда секторный вал вращается, рулевая сошка начинает совершать качательные движения по дуге (подобно маятнику) и перемещает среднюю тягу.Средняя тяга преобразовывает маятниковое движение рулевой сошки в прямолинейное движение.

Рулевой привод при использовании рулевого механизма типа «рейка-шестерня»

Средняя тяга перемещается слева направо рулевой сошкой. Эта тяга используется для передачи прямолинейного движения клевой и правым рулевым тягам. Крайние рулевые тяги — это сборные элементы, являющиеся последним соединительным звеном между рулевым механизмом с циркуляцией шариков и колесами.

В случае рулевого механизма типа «рейка-шестерня» для связи рулевого механизма с колесами также используются рулевые тяги.

Ось поворотного кулака

Ось поворотного кулака (или ось колеса) — это деталь из закаленной стали, которая или крепится к поворотному кулаку или является его неотъемлемой частью. Эта ось позволяет колесу свободно вращаться, при этом контролирует любые перемещения колеса вверх и вниз.