Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Рулевые механизмы

Механизм рулевого управления — понижающая передача, преобразующая вращение вала рулевого колеса в качание вала сошки. Механизм рулевого управления представляет собой редуктор.

Особенность  работы механизма рулевого управления заключается в следующем:

• выходное звено механизма рулевого управления — сошка не вращается, а совершает качание в пределах угла 90—100°;

• основной режим работы соответствует прямолинейному движению автомобиля;

• зазор, определяющий свободное вращение рулевого колеса, должен иметь небольшую величину.

Требования, предъявляемые к рулевым механизмам управления:

• высокий КПД в прямом направлении движения автомобиля и несколько меньше в обратном;
• нулевой зазор в среднем положении, т. е. механизм с без зазорным зацеплением.

По конструкции рулевые механизмы рулевого управления делятся на червячные, винтовые и реечные.

• основной режим работы соответствует прямолинейному движению автомобиля;
• зазор, определяющий свободное вращение рулевого колеса, должен иметь небольшую величину.

Требования, предъявляемые к механизмам рулевого управления;
• высокий КПД в прямом направлении движения автомобиля и несколько меньше в обратном;
• нулевой зазор в среднем положении, т. е. механизм с без зазорным зацеплением.

 

 

Механизм рулевого управления автомобиля ЗИЛ:

1 — нижняя крышка; 2, 14, 27, 31 и 35 — уплотнительные резиновые кольца; 3 — заглушка; 4 — картер рулевого механизма; 5— поршень-рейка; 6 — разрезное кольцо; 7— винт рулевого механизма; 8— шариковая гайка; 9 желоб; 10 — шарик; 11 — уплотнительное чугунное разрезное кольцо поршня; 12 — промежуточная крышка; 13 — упорный шарикоподшипник; 15 — шариковый клапан; 16— золотник; 17— корпус клапана управления; 18— пружинная шайба; 19 — регулировочная гайка; 20 — верхняя крышка; 21 — игольчатый подшипник; 22 и 41 — упорные кольца уплотнительной манжеты; 23 и 42 — замочные кольца; 24 и 40 — уплотнительные манжеты; 25 — реактивная пружина; 26— реактивный плунжер; 28 — установочный винт; 29 — сектор; 30— боковая крышка; 32 — упорная шайба; 33 — регулировочная шайба; 34 — стопорное кольцо; 36 — регулировочный винт; 37 — вал сошки; 38 — сливная пробка с магнитом; 39 — втулка вала сошки; 43 — сошка.

 

 

 

Механизм рулевого управления: 1 — защитный колпачок; 2 ~ картер; 3 — рейка; 4 — приводное зубчатое колесо; 5 — рулевая тяга; 6 — распорная втулка; 7— болт крепления рулевой тяги; 8 — соединительная пластина; 9 — упорная втулка; 10 — опора; 11— опорная втулка рейки; 12 — защитный чехол; 13 — хомут; 14 — упорное кольцо рейки; 15 — уплотни-тельное кольцо упора рейки; 16 — гайка; 17— упор рейки; 18 — роликовый подшипник; 19 — шариковый подшипник; 20 — стопорное кольцо; 21 — уплотнительное кольцо гайки; 22 -гайка крепления подшипника зубчатого колеса; 23 — пыльник: 24— шайба.

Рулевые механизмы.


Рулевые механизмы автомобиля



Назначение и типы рулевых механизмов

Рулевой механизм – часть рулевого управления, облегчающая управление автомобилем, благодаря применению редуктора с высоким передаточным числом. Редуктор позволяет значительно уменьшить усилие, необходимое для вращения рулевого колеса, что особенно актуально при управлении автомобилями, имеющими значительную массу и диаметр управляемых колес.

Однако, в соответствии с Золотым правилом механики, при этом выигрыш в силе оборачивается проигрышем в расстоянии, и чтобы повернуть управляемые колеса автомобиля на некоторый угол, необходимо повернуть рулевое колесо на угол, равный произведению угла поворота колес на передаточное число редуктора.

Если учесть, что передаточное число редукторов рулевого механизма современных автомобилей может достигать значения u = 20 и даже более, то, например, чтобы повернуть управляемые колеса на угол 20˚, рулевое колесо должно совершить полный оборот. По этой причине повышение передаточного числа редуктора рулевого механизма для снижения усилия на рулевом колесе нельзя увеличивать без предела – увеличивается время выполнения маневра или поворота.

Передаточные числа рулевых механизмов современных легковых автомобилей обычно находятся в пределах 16…20, грузовых автомобилей – 20…25. Так, например, у рулевого механизма автомобиля ВАЗ-2105 передаточное число u = 16,4, у автомобиля ГАЗ-66-11 – 21,3, у автомобиля КамАЗ-5320 – 20, у автобуса ЛиАЗ-5256 – 23,6.

При управлении автомобилем выгоднее использовать рулевой механизм с изменяемым передаточным числом, поскольку максимальное усилие на рулевом колесе требуется при маневрировании на малых скоростях движения и особенно – при повороте колес неподвижного автомобиля. При высокой скорости движения для поворотов требуется значительно меньшее усилие.

При работе рулевого управления детали, составляющие рулевой механизм подвергаются износу, что приводит к появлению зазоров, негативно сказывающихся управляемости автомобиля и на безопасности движения. По этой причине необходимо использовать для изготовления ответственных деталей механизма износостойкие материалы, а также предусматривать возможность проведения регулировок зазоров либо их устранение в автоматическом следящем режиме с помощью различных устройств и трансформируемых элементов конструкции.

Еще одно условие, которое необходимо учитывать в конструкции рулевого управления – обратная связь между управляемыми колесами и рулевым колесом. Удары и толчки со стороны дороги (особенно боковые) не должны ощутимо передаваться рулевому колесу, и уж тем более – не изменять его положение, поскольку это может вызвать непроизвольное изменение направления движения автомобиля.

***



Требования к рулевым механизмам автомобиля

Исходя из всего, перечисленного выше, к конструкциям рулевых механизмов предъявляются следующие основные требования:

  • высокое передаточное число и обеспечение заданного характера изменения передаточного числа рулевого механизма;
  • высокий КПД при передаче усилия от рулевого колеса сошке;
  • способность рулевого механизма воспринимать усилия от управляемых колес к рулевому колесу, что необходимо для стабилизации управляемых колес;
  • высокая надежность механизма и износостойкость его деталей;
  • минимальное число необходимых в процессе эксплуатации регулировок и простота технического обслуживания.

Рулевые механизмы современных автомобилей разделяют на червячные, винтовые, шестерные (в т. ч. — реечные) и комбинированные.
Червячные рулевые механизмы бывают с передачей червяк-ролик, червяк-сектор и червяк-кривошип. Ролик может быть двух- или трехгребневый, сектор — двух- или многозубый, кривошип с одним или двумя шипами.
К отдельной категории можно отнести гидростатические рулевые механизмы, использующие для своей работы давление масла из подведенной напорной магистрали. Такие рулевые механизмы могут оборудоваться гидравлическим усилителем, но могут работать и без него. Гидростатические усилители рулевого управления практически не применяются в конструкциях автомобилей, их чаще используют для управления колесными тракторами и другими самоходными машинами.

Наибольшее распространение получили червячно-роликовые рулевые механизмы, в которых рулевая пара состоит из глобоидного червяка (образующая такого червяка — дуга окружности) и двух- или трехгребневого ролика. Такая передача имеет высокую нагрузочную способность из-за одновременного зацепления большого числа зубьев и малые потери на трение, так как трение скольжения зубчатого колеса (сектора) в этой передаче заменено трением качения ролика, размещенного на подшипнике. В рулевом механизме такой конструкции сохраняется зацепление на большом угле поворота червяка, снижен износ деталей из-за уменьшения потерь на трение.

В комбинированном рулевом механизме передача осуществляется обычно через две передающие пары: винт, гайка-рейка и сектор; винт, гайка и кривошип; винт, гайка и рычаг. На некоторых моделях автомобилей применяются рулевой механизм с комбинированной винтовой передачей, в которую для уменьшения сил трения вводят непрерывную цепь циркулирующих стальных шариков.

В винтовом рулевом механизме «винт-гайка-рейка-сектор» вращение винта преобразуется в прямолинейное движение гайки, на которой нарезана рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором. Сектор установлен на общем валу с сошкой. Для уменьшения трения в рулевом механизме и повышения износостойкости соединение винта и гайки часто осуществляют через шарики. Передаточное число рулевого механизма обычно определяется из соотношения углов поворота рулевого колеса и вала сошки.

К шестеренным рулевым механизмам относятся механизмы с цилиндрическими или коническими шестернями, а также реечные рулевые механизмы. В реечных рулевых механизмах передаточная пара выполнена в виде ведущей шестерни и зубчатой рейки, при этом зубчатую рейку можно считать зубчатым колесом с бесконечно большим радиусом. Вращение шестерни, закрепленной на рулевом валу, вызывает линейное перемещение рейки, которая является частью составной поперечной тяги рулевого управления.

Реечные рулевые механизмы в настоящее время получили широкое применение на легковых автомобилях, особенно — переднеприводных. Такой механизм отличается простотой конструкции и высокой точностью работы, имеет малые габариты и прост в обслуживании. Однако реечный рулевой механизм не лишен и некоторых недостатков, в первую очередь – высокой чувствительностью к толчкам и ударам со стороны дороги (обратная связь с рулевым колесом), а также неудобством защиты деталей от попадания грязи.

Конструктивные особенности рулевых механизмов, применяемых на автомобилях разных марок можно ознакомиться на отдельных страницах сайта:

***

Независимая подвеска автомобилей


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

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.

Типы рулевых управлений современного автомобиля

Наверняка каждому, даже начинающему автолюбителю, известен механизм и особенности работы рулевого управления. Если же нет, мы поможем Вам разобраться в типах рулевых управлений, которые устанавливаются на современные автомобили.

Достаточно длительный период ни конструкторы, ни автолюбители и не мечтали об усилителях руля. Первоначально они были установлены на тяжелую технику – самосвалы. Это произошло в 1938-1939 годах. Правда сначала использовали пневмоусилители – они были простыми в техническом плане и присоединялись к компрессору тормозной системы. В 1951 году легковые авто были впервые оснащены гидроусилителями рулевого управления.

Механизмы рулевого управления

Основные функции механизма рулевого управления:

  • передача и постепенное увеличение усилия, которое прилагается к рулевому автоколесу;
  • самопроизвольный возврат рулевого колеса в нейтральное положение после снятия нагрузки.

На сегодняшний день легковые автомобили оснащены такими видами рулевого механизма: червячным, реечным, типа шестерня-рейка. Червячный механизм обладает рядом недостатков, среди которых «тяжелый» и «неинформативный» руль. Именно поэтому в современных автомобилях такой тип управления не используется. Рулевое управление реечного типа – самый распространенный тип рулевой системы. Его преимущества: небольшая масса, невысокая стоимость, компактность и минимальное число тяг и шарниров.

Рулевое управление типа шестерня-рейка отлично подходит для переднеприводной компановки и обеспечивает наибольшую легкость и точность управления.

Высокотехнологичные и ультрасовременные усилители руля

Исходя из того факта, что насос рулевого механизма с гидроусилителем постоянно подает и перемещает большой объем жидкости, таким образом расходуется много топлива. Конструкторы работают над рядом нововведений, которые повысят экономию топлива. Одно из них – это внедрение электронной системы управления. Таким образом полностью устраняется механический контакт между рулевым автоколесом и механизмом РУ.  

В сущности, рулевая установка работает так же, как и руль для игр на компьютере. Однако в этом случае руль еще оснащен датчиками для подачи сигналов о направлении движения колес и моторами, которые обеспечивают отклик на действия авто. Исходные данные этих датчиков в дальнейшем используются для управления рулевым автомеханизмом с электроприводом. Таким образом, устраняется надобность установки рулевого вала и появляется свободное пространство в мотоотсеке.

General Motors уже продемонстрировала концепт-кар GM Hy-Wire. Hy-Wire╶ самодвижущийся прототип авто на топливных ячейках, который оборудован и полностью управляется при помощи электроники. Отличительная особенность электронной системы управления – возможность самостоятельной настройки управляемости авто при помощи компьютерного программного обеспечения. Систему контроля в автомобилях будущего с электронным управлением можно настроить при помощи нескольких специальных кнопок. А это очень легко!

За последние десятилетия система рулевого автоуправления не сильно изменилась. Однако в следующем десятилетии наступит эра более экономичных и удобных в управлении авто.

Важнейший компонент — журнал «АБС-авто»

По сравнению с большинством других составных частей автомобилей рулевое управление совершенствуется медленно. И на то есть своя причина – оно самым непосредственным образом влияет на безопасность движения. Поэтому любые нововведения по этой части требуют тщательной отработки и длительных испытаний. Однако сие совершенно не означает, что технический прогресс проходит мимо – и здесь появляются очень интересные конструкции.

Просто и надежно

Начальный этап автомобилестроения характеризовался поиском способов изменения направления движения самодвижущихся экипажей. В тот период было предложено достаточно большое количество разнообразных технических решений. Однако довольно быстро произошел естественный отбор – выбор был сделан в пользу наиболее простой и надежной конструкции. Она включала два базовых компонента: рулевой механизм и рулевой привод. Они же остаются основными и в современном рулевом управлении.

Первый из них обеспечивает увеличение усилия, прикладываемого водителем к рулевому колесу. Кстати, неоднократные попытки заменить архаичную «баранку» на что-то другое – штурвал, джойстик и т.д. (изобретатели в обязательном порядке при этом применяют прилагательное «современное») – до сих пор не привели к успеху.

Рулевой привод состоит из рычагов и тяг и непосредственно осуществляет поворот управляемых колес автомобиля при вращении руля.

Рулевые механизмы содержат трущиеся пары, в качестве которых используются червяк и ролик, червяк и сектор, винт и гайка. Широкое распространение, причем не только на коммерческих транспортных средствах, но и на легковых автомобилях, получили рулевые механизмы с винтом и гайкой на циркулирующих шариках. Их достоинством являются малые потери на трение и длительный срок службы. В данном случае вращение рулевого вала через шарики преобразуется в продольное перемещение гайки, которая за счет зубчатого зацепления на своей внешней стороне с зубчатым сектором вызывает поворот вала сошки.

Реечный рулевой механизм с гидроусилителем: а) усилие к рулевому колесу не приложено; б) рулевое колесо вращают по часовой стрелке; 1 — корпус зубчатой рейки и гидроцилиндра; 2 — шестерня; 3 — торсион; 4 — рулевой вал; 5 — зубчатая рейка; 6 — тяга рулевой трапеции; 7 — роторный гидронасос; 8 — бачок с жидкостью; 9 — поршень; 10, 11 — полость цилиндра; 12 — клапан ограничения давления

Однако эта удачная конструкция постепенно сдает свои позиции и уступает пальму первенства реечному рулевому механизму. Он состоит из закрепленной на конце рулевого вала шестерни и зубчатой рейки, перемещающейся в специальных направляющих втулках и связанной с двумя внешними тягами рулевой трапеции. Реечный механизм заправлен смазкой и имеет на концах защитные резиновые гофрированные чехлы. Вращение рулевого колеса посредством шестерни вызывает поступательное перемещение рейки и связанных с ней тяг рулевой трапеции, что и обеспечивает поворот колес автомобиля. Устройство быстро и с высокой точностью передает задаваемую водителем команду управления.

По сравнению с другими рулевыми механизмами реечный получается легче и дешевле. Кроме того, для переднеприводных легковых автомобилей с их плотной упаковкой моторного отсека он еще предпочтительнее и по компоновочным соображениям. А если нарезку зубьев на рейке сделать с переменным шагом (меньшим в ее средней части и большим на краях), то появится рулевой механизм с переменным передаточным отношением, т.е. такой, у которого поворот рулевого колеса на один и тот же угол вызывает разное перемещение управляемых колес. Данное техническое решение позволяет сочетать пониженную чувствительность рулевого управления в районе нейтрального положения «баранки» с повышенной чувствительностью при ее максимальных отклонениях, что является благоприятным как при высокоскоростном движении (требует от водителя меньшего напряжения), так и при маневрировании на парковке (не надо слишком много крутить руль).

Рулевой механизм типа «винт — шариковая гайка» с гидроусилителем: а) усилие к рулевому колесу не приложено; б) рулевое колесо вращают по часовой стрелке; 1 — торсион; 2 — рулевой вал; 3 — винт; 4 — шарики; 5 — гайка- поршень; 6 — зубчатый сектор; 7 — бачок с жидкостью; 8 — роторный гидронасос

Усердный помощник

Усилие, которое необходимо приложить к «баранке» для изменения положения управляемых колес, зависит, среди прочего, от передаточного числа рулевого механизма и диаметра самого руля. Увеличение и того, и другого позволяет либо снижать требования к физическим способностям водителя, либо наращивать полную массу автомобилей. Поэтому неудивительно, что тяжелые грузовики и большие автобусы раннего этапа автомобилизации получали огромные рулевые колеса (например, у довоенного отечественного тяжеловоза ЯГ-6 его диаметр составлял 522 мм), которые приходилось долго крутить для разворота этих транспортных средств. Однако возможности наращивания данных параметров имеют свои пределы. Выходом из создавшейся ситуации стало создание усилителей рулевого управления.

Они не только существенно облегчили управление автомобилем и сняли все ограничения по полной массе транспортного средства (грузоподъемность карьерных самосвалов достигает нескольких сотен тонн), но и благотворно сказались на безопасности дорожного движения – в случае разрыва шины одного из передних колес у водителя имеется возможность удержать машину на дороге.

Усилители рулевого управления выполняются таким образом, чтобы в случае выхода их из строя сохранялась возможность управления автомобилем. Они подразделяются на пневматические, гидравлические и электрические. Первыми стали применять пневматические, которые включали воздухораспределитель, силовой пневматический цилиндр, систему рычагов и комплект воздухопроводов (или, попросту говоря, шлангов). Сжатый воздух, необходимый для их функционирования, брался от пневматической тормозной системы, т.е. данные полезные устройства предназначались только для тяжелых грузовиков с пневмотормозами (в противном случае требовалась еще установка компрессора с ресивером). У нас ими комплектовали ЯАЗ-214, ЯАЗ-219, КрАЗ-257.

Реечное рулевое управление ZF Servotronic 2: 1 — электронный спидометр; 2 — электронный блок управления; 3 — электрогидравлический преобразователь; 4 — зубчатая рулевая рейка с гидроприводом; 5 — гидронасос; 6 — бачок с жидкостью; 7 — расширительный шланг; 8 — регулируемая рулевая колонка

Достоинствами пневмоусилителей являются простота конструкции и невысокие требования к качеству уплотнителей (в случае небольшой утечки воздуха ничего страшного не происходит). Однако сравнительно низкое давление сжатого воздуха ведет к тому, что пневмоцилиндры получаются внушительных размеров. Имеется у них и другой существенный недостаток – малое быстродействие, так что особо не погоняешь. В результате от пневмоусилителей отказались, им на смену пришли гидроусилители.

Гидравлические усилители рулевого управления компактны и бесшумны. По сравнению с предшественниками они обладают повышенным быстродействием, но при этом чувствительны к качеству уплотнителей (даже не слишком сильные утечки ведут к потере жидкости, иначе говоря, к их отказу) и требуют более тщательного технического обслуживания. По устройству гидроусилитель близок к пневмоусилителю и также содержит распределитель (естественно, гидрораспределитель) и силовой цилиндр (гидроцилиндр). Давление жидкости создает гидронасос (приводится в действие от коленчатого вала двигателя автомобиля или собственного электромотора), а сама она поступает из бачка. Само собой, все это хозяйство соединено трубопроводами. Конструктивно гидравлический усилитель может выполняться как отдельно от рулевого механизма (такой применялся на ГАЗ-13 «Чайка», начало серийного выпуска – январь 1959 года), так и объединенным с ним в единое целое (ЗИЛ-111, ноябрь 1958 года). Между прочим, отечественный автопром освоил выпуск гидроусилителей в начале 1950-х годов – сначала им стали комплектовать 25-тонные карьерные самосвалы МАЗ-525, а затем междугородние автобусы ЗИС-127.

Реечный рулевой механизм с электроусилителем ZF Servolectric с креплением электродвигателя на корпусе рейки

Целая эпоха

Во второй половине прошлого века гидравлические усилители получили широчайшее распространение, причем не только на грузовиках и автобусах, но и на легковых автомобилях. Ныне их конструкция доведена до совершенства. На легковых автомобилях они применяются совместно с реечными рулевыми механизмами и механизмами типа «винт – шариковая гайка». В первом случае шток поршня гидроцилиндра и зубчатая рейка соединены друг с другом и могут перемещаться только вместе. Насос забирает жидкость из бачка и под давлением порядка 100 бар подает ее на золотниковый гидрораспределитель, который содержит торсион, установленный в разрыве рулевого вала. Когда к рулевому колесу не прикладывается вращающий момент (например, при прямолинейном движении), данный торсион находится в свободном состоянии и детали распределителя располагаются таким образом, что поступающая от насоса жидкость через распределитель сливается обратно в бачок.

Теперь пора поворачивать. Водитель начинает вращать руль, и это приводит к скручиванию торсиона, а компоненты распределителя занимают такое положение, при котором одна из полостей гидроцилиндра соединяется с насосом, а другая – со сливной магистралью. Поршень, а вместе с ним рейка и тяги рулевой трапеции приходят в движение. Их перемещение будет продолжаться до тех пор, пока торсион снова не выпрямится.

Так же действует и рулевое управление с механизмом типа «винт – шариковая гайка» и гидравлическим усилителем. Однако здесь самостоятельного гидроцилиндра как такового нет, а его функцию выполняет сам рулевой механизм. В качестве поршня выступает гайка – теперь это уже гайка-поршень.

Гидронасосы обоих описанных устройств могут приводиться во вращение через ременную передачу от двигателя автомобиля. Так оно и происходило ранее. И все работало безупречно, однако при этом большую часть времени жидкость гонялась впустую через распределитель, и на это расходовалась какая-то энергия. Сэкономить ее удалось, применив для привода насоса отдельный электромотор – он включается только тогда, когда необходимо, т.е. при маневрировании. Помимо снижения расхода топлива данное техническое решение позволяет легче компоновать моторный отсек – насос, электродвигатель и бачок с жидкостью объединяют в один модуль, который можно расположить в любом подходящем месте, хоть на корпусе самой зубчатой рейки. Не менее важно и то, что такое рулевое управление подходит для гибридомобилей, проходящих часть пути на электротяге с выключенным двигателем внутреннего сгорания.

Бесщеточный электродвигатель с закрепленным на нем электронным блоком управления (ZF Servolectric)

При выборе параметров усилителя конструкторам автомобилей приходится идти на компромисс, так как при маневрировании на парковке желательно иметь максимально «легкий» руль, а при скоростном движении по автомагистрали приоритет отдается «чувству дороги», которое тем лучше, чем слабее усиление. Избежать мук творчества позволяет усилитель с переменным коэффициентом усиления. Такое устройство входит в состав рулевого управления, предлагаемого компанией ZF Lenksysteme (это совместное предприятие Robert Bosch и ZF Friedrichshafen). Оно получило фирменное название Servotronic. Управление коэффициентом усиления, причем обратно пропорциональное скорости движения, осуществляет электронный блок.

Электроника. Она добралась и до рулевого управления. А ведь есть еще и электродвигатель, приводящий гидронасос. Дальнейшие действия напрашиваются сами собой – выбросить все гидравлическое и заставить электромотор напрямую «толкать» колеса. При этом сразу отпадут все проблемы, связанные с утечками, правда, появятся новые из-за электрических контактов. Но плюсов все равно будет больше. Так и поступили, и получили электроусилитель.

Блестящие перспективы

Несмотря на то что электрические усилители рулевого управления появились сравнительно недавно, уже создано огромное количество различных их вариантов. Столь пристальное внимание к ним объясняется целым рядом достоинств, присущих данным устройствам. Они экологичны, экономичны, компактны, технологичны (их легко монтировать при сборке автомобиля на конвейере), недороги (доступны для применения на бюджетных моделях). Этот список можно продолжить – электроусилители позволяют легко реализовывать сложные алгоритмы изменения коэффициента усиления (включающие координацию с действиями системы динамической стабилизации), настраивать его параметры в соответствии со вкусами водителя, служить исполнительным механизмом системы автоматической парковки.

Активное рулевое управление на основе ZF Servotronic 2: 1 — корпус зубчатой рейки и гидроцилиндра; 2 — гидрораспределитель; 3 — электродвигатель; 4 — привод сумматора; 5 — электронный блок управления; 6 — датчик угла поворота электродвигателя; 7 — электромеханический блокиратор; 8 — датчик угла поворота шестерни; 9 — гидронасос; 10 — бачок с жидкостью; 11 — трубопроводы; 12 — мультиплексная линия связи (CAN-bus)

Основными компонентами электрических усилителей рулевого управления являются датчик крутящего момента (прикладываемого водителем к рулевому колесу), электронный блок управления и электродвигатель (исполнительный механизм). Датчик содержит уже знакомый торсион, встраиваемый в разрыв рулевого вала, и задача определения момента сводится к измерению угла скручивания торсиона. Электромотор может устанавливаться или на рулевом валу, или непосредственно на рейке. Каждый из вариантов имеет свои плюсы и минусы. Между прочим, многовариантность устройства также является его достоинством, так как развязывает руки конструкторам при компоновке автомобиля.

Ранние образцы электроусилителей имели пониженное быстродействие из-за ограниченной мощности электродвигателей и по этому показателю уступали гидроусилителям, но благодаря более низкой стоимости находили применение на недорогих моделях, а в автомобилях премиум-класса продолжали использовать гидравлику. Однако в новейших разработках этот недостаток практически устранен, и можно предположить, что, по крайней мере, в легковых автомобилях по рассматриваемой теме скоро установится царство электричества.

Активное рулевое управление компании ZF Lenksysteme для BMWУстройство активного рулевого управления компании ZF Lenksysteme

Вершину совершенства среди рулевых управлений занимает активное устройство. Оно способно самостоятельно поворачивать колеса, хотя и в ограниченных пределах. Первым в 2003 году его применила компания BMW, а поставщиком данного изделия является ZF Lenksysteme. В основе – планетарная передача, благодаря которой вращение шестерни рулевого механизма может осуществлять или водитель, или специальный электродвигатель, или оба одновременно. В последнем случае в зависимости от совпадения или несовпадения направлений вращения угол поворота колес автомобиля получается больше или меньше задаваемого человеком.

В активном рулевом управлении легко реализуется переменное передаточное отношение, а взаимодействие его с другими системами автомобиля позволяет при торможении на неоднородных покрытиях типа «микст», когда транспортное средство стремится к разворачиванию в сторону поверхности с большим коэффициентом сцепления, сохранять прямолинейность движения. Кроме того, оно является одним из исполнительных механизмов (наряду с двигателем и тормозами) системы динамической стабилизации.

Базой для создания таких замечательных устройств служат обычные рулевые управления, как с гидравлическим усилителем, так и с электрическим. А вместо планетарной передачи подходит и волновая (с 1960-х годов применяется в космической технике, для которой она и создавалась). Последняя разработка компании ZF Lenksysteme как раз содержит и волновую передачу, и электроусилитель.

Поиск дальнейших путей совершенствования рулевых управлений продолжается. И новых идей предостаточно. Однако всем им предстоит пройти длительные и суровые проверки на опытных образцах, и только затем лучшие из них станут основой серийных изделий. В этом деле предпочтительнее перестраховаться, чем проявлять беспечность.

В статье использованы иллюстрации компании ZF Lenksysteme

  • Геннадий Дунин

Рулевое управление.

Рулевое управление

Рулевое управление существует для обеспечения движения автомобиля и его пассажиров в заданном водителем направлении, как и тормозная система является важнейшей системой управления автомобилем. У легковых автомобилей в большинстве случаев направление движения воспроизводится за счёт поворота передней системы колес (кинематический способ поворота). Изменить направление движения можно и за счет лёгкого торможения отдельных колес. Силовой способ поворота положен в основу работы системы динамической стабилизации.

Устройство Рулевого управления:

  • Рулевое колесо с рулевой колонкой
  • Рулевой механизм
  • Рулевой привод

Схема рулевого управления

Рулевое колесо воспринимает от водителя усилия, необходимые для изменения направления движения, и передает их через рулевую колонку рулевому механизму. Рулевое колесо выполняет также и информационную функцию. По величине усилий, характеру вибраций происходит передача водителю информации о характере движения. Диаметр рулевого колеса легковых автомобилей находится в пределе 380 — 425 мм, грузовых автомобилей – 440 – 550 мм. Рулевое колесо спортивных автомобилей имеет меньший диаметр.

Рулевая колонка обеспечивает соединение рулевого колеса с рулевым механизмом. Рулевая колонка представлена рулевым валом, имеющим несколько шарнирных соединений. В конструкции рулевой колонки предусмотрена возможность складывания при сильном фронтальном ударе, что позволяет снизить тяжесть травмирования водителя. На современных автомобилях предусмотрено механическое или электрическое регулирование положения рулевой колонки. Регулировка может производиться по вертикали, по длине или в обоих направлениях. В целях защиты от угона осуществляется механическая или электрическая блокировка рулевой колонки.

Рулевой механизм предназначен для увеличения, приложенного к рулевому колесу усилия, и передачи его рулевому приводу. В качестве рулевого механизма используются различные типы редукторов, которые характеризуются определенным передаточным числом. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получил реечный рулевой механизм.

Реечный рулевой механизм включает шестерню, установленную на валу рулевого колеса и связанную с зубчатой рейкой. При вращении рулевого колеса рейка перемещается в одну или другую сторону и через рулевые тяги поворачивает колеса. В ряде конструкций рулевого механизма применяется рейка с переменным шагом зубьев (в средней части зубья нарезаны с меньшим шагом). Это обеспечивает легкое маневрирование автомобиля при парковке. Реечный рулевой механизм располагается, как правило, в подрамнике подвески автомобиля.

Ряд автопроизводителей (BMW, Honda, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Renault, Toyota,) предлагают на некоторых легковых автомобилях рулевые механизмы с четырьмя управляемыми колесами. Данное техническое решение обеспечивает лучшую управляемость и устойчивость при движении автомобиля на высокой скорости (при этом передние и задние колеса повернуты в одну сторону), а также высокую маневренность при движении с небольшой скоростью (передние и задние колеса повернуты в разные стороны).

Необходимо отметить, что эффект «подруливания» задних колес при движении автомобиля на высокой скорости достигается и пассивными средствами. При повороте автомобиля резинометаллические упругие элементы задней подвески деформируются за счет крена кузова и воздействия боковых сил, тем самым обеспечивают незначительные углы поворота колес.

Рулевой привод предназначен для передачи усилия, необходимого для поворота, от рулевого механизма к колесам. Он обеспечивает оптимальное соотношение углов поворота управляемых колес, а также препятствует их повороту при работе подвески. Конструкция рулевого привода зависит от типа применяемой подвески.

Наибольшее распространение получил механический рулевой привод, состоящий из рулевых тяг и рулевых шарниров. Рулевой шарнир выполняется шаровым. Шаровой шарнир состоит из корпуса, вкладышей, шарового пальца и защитного чехла. Для удобства эксплуатации шаровой шарнир выполнен в виде съемного наконечника рулевой тяги. По своей сути рулевая тяга с шаровой опорой выступает дополнительным рычагом подвески.

Рулевое управление характеризуется множеством кинематических параметров, основными из которых являются четыре угла (схождения, развала, поперечного и продольного наклона оси поворота колеса) и два плеча (обкатки и стабилизации). В общем виде конструкция рулевого управления представляет собой компромисс кинематических параметров, т.к. вынуждена объединять противоречащие друг другу устойчивость движения и легкость управления.

Для уменьшения усилий, необходимых для поворота рулевого колеса, в рулевом приводе применяется усилитель рулевого управления. Применение усилителя обеспечивает точность и быстродействие рулевого управления, снижает общую физическую нагрузку на водителя, а также позволяет устанавливать рулевые механизмы с меньшим передаточным числом. В зависимости от типа привода различают следующие виды усилителей рулевого управления: гидравлический, электрический и пневматический.

Большинство современных автомобилей имеют гидравлический усилитель рулевого управления (другое название – гидроусилитель руля). Разновидностью гидроусилителя является электрогидравлический усилитель рулевого управления, в котором гидронасос имеет привод от электродвигателя. В последние годы на автомобилях все шире применяется электрический усилитель рулевого управления (другое название – электроусилитель руля). Крутящий момент от электродвигателя может передаваться непосредственно на вал рулевого колеса или на зубчатую рейку. Электроника позволяет использовать электроусилитель руля для автоматического управления автомобилем, например в системе автоматической парковки, системе помощи движению по полосе.

Усилитель рулевого управления, в котором поворотное усилие изменяется в зависимости от скорости автомобиля, называется адаптивным усилителем рулевого управления. Известной конструкцией адаптивного усилителя рулевого управления является электрогидравлический усилитель Servotronic.

Инновационными являются система активного рулевого управленияот BMW, система динамического рулевого управления от Audi, в которых передаточное число рулевого механизма изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля. Компания BMW добавила в рулевой вал сдвоенный планетарный редуктор, корпус которого может поворачиваться с помощью электродвигателя и в зависимости от скорости движения автомобиля менять передаточное отношение рулевого механизма.

Перспективной является конструкция рулевого управления, в которой отсутствует механическая связь рулевого колеса и ведущих колес, т.н. рулевое управление по проводам. Система обеспечивает независимое воздействие на каждое колесо с помощью электропривода. Серийное применение рулевого управления по проводам сдерживает скорее психологический фактор, связанный с высоким риском аварии в случае отказа системы.

Купить рулевое управление или купить запчасти для рулевого управления в Липецке можно в любом из наших магазинов.

Специалисты магазина «Руль» всегда подскажут, какие купить запчасти для рулевого управления.

Мы ценим каждого клиента, по этому предоставляем возможность купить качественные детали в Липецке для каждого автолюбителя.

Специалисты магазина «Руль» всегда подскажут, какую купить автозапчасть.

Будем рады видеть Вас в нашем магазине!

С почтением, Магазин «Руль»

Контактный телефон: 25-05-06

Общее устройство и принцип работы системы рулевого управления автомобиля

Общее устройство и принцип работы системы рулевого управления автомобиля, как и многих других современных транспортных средств, можно описать следующим образом. Рулевое управление имеет рулевые тяги, рулевой механизм с реечной или червячной передачей и рулевую колонку, оканчивающуюся рулевым колесом. Функционирует система довольно просто: при воздействии на руль усилие через рулевой механизм передается на рулевые тяги, которые шарнирно связаны с рычагами подвески, что приводит к изменению траектории движения авто. Кроме того, рулевое колесо информирует водителя о состоянии дорожного покрытия, определяемое по величине усилия, приложенных к рулю. Если не брать во внимание размер рулевого колеса у спорткаров, диаметр руля для большинства автомобилей находится в пределах 38-42,5 см.

Рулевое колесо соединяется с рулевым механизмом посредством травмобезопасной рулевой колонки, которая имеет несколько карданных соединений. Травмобезопасность заключается в том, что при лобовом столкновении на большой скорости она (колонка) складывается, снижая таким образом степень тяжести нанесенных водителю травм. Современные автомобили снабжены электрической или механической регулировкой адаптации рулевой колонки под рост водителя. Изменение осуществляется как в вертикальном направлении, так и по длине, либо в двух направлениях. Также предусмотрена противоугонная защита путем блокирования рулевой колонки электрическим или механическим способом.

Рулевой механизм выполняет роль множителя усилий, приложенных водителем к рулевому колесу с последующим распространением нагрузки на рулевой привод. Самым применяемым типом редуктора рулевого механизма в автомобилях является червячная и реечная его конструкции, причем первый вариант чаще использовался в автомобилях прошлого столетия. Реечный вариант представляет собой цилиндрическую шестерню, составляющую одно целое с валом и перемещающуюся по зубчатой рейке, которая шарнирно связана с рулевыми тягами. При изменении положения руля на определенный угол рейка совершает движение в горизонтальной плоскости и через тяги поворачивает колеса. Пара шестерня-рейка находится в корпусе редуктора, который расположен в подрамнике подвески.

Некоторые автомобили снабжены рулевым механизмом с переменным передаточным отношением, где применена зубчатая рейка с различным профилем зубьев: в околонулевой зоне зубья имеют форму треугольника, а ближе к краям – вид трапеции. Конструкция рейки с различной геометрией зубьев способствует изменению передаточного числа в паре шестерня-рейка, уменьшая угол поворота рулевого колеса. Благодаря этой схеме управлять автомобилем намного удобнее, динамичнее, и требуется меньше усилий, прилагаемых к рулевому колесу.

Отдельные производители авто используют на автомобилях рулевые механизмы с управлением на четыре колеса. Конструкция позволяет добиться более эффективного управления и обеспечивает стабильность машины при движении на высокой скорости. Благодаря такому техническому решению передние и задние колеса авто получили синхронизацию при повороте в ту или иную сторону. Кроме того, улучшилась маневренность в случае, когда автомобиль движется с малой скоростью: передние и задние колеса могут быть повернуты в разном направлении. Это достигается за счет того, что при большой скорости автомобиля сайлентблоки, установленные на задней подвеске, под воздействием сил во время поворота авто деформируются, не давая колесам существенно изменить угол поворота.

Рулевой привод представляет собой шарнирно-рычажную конструкцию, посредством которой усилия, прилагаемые к рулю, передаются напрямую колесам, обеспечивая при этом устойчивость автомобиля при повороте. Кроме этого, конструкция удерживает колеса при работе подвески, тип которой зависит от устройства рулевого привода.

Наиболее популярна механическая конструкция рулевого привода, включающая в себя рулевые тяги и шаровые опоры (рулевые шарниры). В свою очередь, шаровой шарнир, защищенный от износа вкладышами, находится в корпусе с закрытым резиновым пыльником, который препятствует проникновению пыли и грязи в шарнирное соединение. Шаровой шарнир изготовлен как одно целое с шаровым пальцем, который служит наконечником для рулевых тяг и составляет с ними дополнительный рычаг подвески.

Для регулировки рулевого управления существует несколько параметров, влияющих на устойчивость автомобиля во время движения, и на усилие, прилагаемое к рулю. Четыре наиболее важных из них касаются угловых регулировок: развал, схождение, угол продольного и поперечного наклона поворотной ступицы колеса, а также две регулировки плеча (стабилизация и обкатка). Стоит заметить, что все регулировки связаны между собой и оказывают важное влияние на работу всего рулевого управления.

Современные автомобили уже не обходятся без усилителя рулевого управления, которое значительно уменьшает усилие, приложенное к рулю, позволяет точно и быстро реагировать на окружающую обстановку при движении. Благодаря усилителю руля водитель меньше утомляется, да и передаточное число шестерен в редукторе можно уменьшить, что делает его более компактным. По своему типу привод усилителя делится на электрический, гидравлический или пневматический. Последний больше относится к автомобилям грузового класса.

В большинстве своем автомобили нынешнего поколения снабжены гидравлическим усилителем рулевого управления, называемым для простоты «гидроусилитель руля». Кроме этого, существует его вариант – электрогидравлический усилитель, в котором жидкость нагнетается насосом с приводом от электродвигателя. Однако прогрессивным считается применяемый сегодня электрический усилитель руля, в котором крутящий момент вала электродвигателя подается непосредственно на карданный вал рулевого колеса или прямо на рулевой редуктор. А использование электроники делает возможным применение электроусилителя при парковке в автоматическом режиме или в системе, которая помогает удерживать автомобиль на полосе движения.

Инновационным усилителем руля можно считать адаптивный усилитель рулевого управления, благодаря которому усилие, прилагаемое при повороте колеса, зависит от скорости движения. Как пример подобной конструкции можно привести известный адаптивный гидравлический усилитель Servotronic. К новинке можно отнести и систему активного рулевого управления BMW, а также систему динамического рулевого управления от Audi, в котором передаточное число редуктора рулевого механизма зависит от скорости движения автомобиля.

Как работает система рулевого управления автомобиля?

Колесо считается важнейшим изобретением человечества. Это сделало возможным путешествия на большие расстояния и позволило нам распространяться повсюду. Для управления колесами и облегчения передвижения была внедрена система рулевого управления. Сегодня мы объясним, как работает система рулевого управления автомобиля и как простой поворот рулевого колеса приводит к повороту автомобиля.

Подробнее: Разница между SOHC и DOHC | Объяснение конфигурации верхнего кулачка

Типы систем рулевого управления

Прежде чем мы перейдем к объяснению, в настоящее время существует два основных типа системы рулевого управления.Обычно используется система зубчатой ​​рейки и обычная система, известная как система рулевого управления с рециркуляцией . Мы кратко объясним, как работает система рулевого управления с усилителем, которую обычно называют рулевым управлением с усилителем.

Реечная система рулевого управления

Самая распространенная система рулевого управления, рейка и шестерня, получила свое название от двух используемых шестерен: рейки (линейная шестерня) и шестерни (круговая шестерня).Эта система используется в большинстве автомобилей и обычно не применяется в автомобилях большой грузоподъемности. Его работа может показаться сложной, но в ней используется довольно простая физика.

Конструкция стойки и шестерни Рейка и шестерня

К рулевому колесу прикреплен вал, а на другом конце вала находится шестерня. Шестерня расположена на верхней части рейки и перемещается при перемещении рулевого колеса. На конце стойки есть что-то, что называется рулевой тягой. Тяги соединяются с рулевым рычагом, который, в свою очередь, соединен со ступицей колеса.Вперед к работе рейки и шестерни.

Загрузите приложение GoMechanic прямо сейчас!

Рабочий

При вращении рулевого колеса вал вращается вместе с ним. Это, в свою очередь, вращает шестерню, которая находится наверху рейки. Вращение шестерни заставляет рейку двигаться линейно, перемещая рулевую тягу. Рулевая тяга, соединенная с рулевым рычагом, затем заставляет колесо поворачиваться.

Размер шестерни влияет на скорость вращения.Если шестерня большого размера, это означает, что вы получите больший поворот за счет меньшего вращения рулевого колеса, что затруднит управление. С другой стороны, меньшая шестерня означает, что ею будет легче управлять, но вам понадобится несколько оборотов рулевого колеса, чтобы автомобиль повернул.

Так работает система зубчатой ​​рейки. Это простое устройство, однако оно может использовать несколько сложных и продвинутых систем, которые могут сделать его еще лучше.

Система рулевого управления с рециркуляцией

Известная под несколькими названиями, такими как червяк и сектор и рециркулирующий шарик и гайка, эта система рулевого управления обычно используется в старых автомобилях и тяжелых транспортных средствах, таких как грузовики.Он работает иначе, чем зубчатая рейка. Прежде чем объяснять принцип работы, давайте посмотрим на конструкцию системы рулевого управления с рециркуляцией шариков.

Строительство Система рулевого управления с рециркуляцией шариков

Система рулевого управления с рециркуляцией шариков имеет две передачи: червячную и секторную. Рулевое колесо соединено с валом с резьбой, который соединен с блоком. Червячная передача довольно большая и проходит через блок, навинченный таким образом, что пропускает червячную передачу внутрь.У этого блока есть зубья шестерни снаружи, с которыми соединяется секторная шестерня. Затем эта секторная шестерня соединяется с штангой шатуна, в то время как штанга шатуна прикрепляется к рулевой тяге. Внутри блока находятся шариковые подшипники, заполняющие резьбу червячной передачи. Работа проста, как зубчатая рейка.

Подробнее: Вспоминая Fiat Petra: малоизвестный преемник Fiat Siena

Рабочий

При вращении рулевого колеса вращается и вал, связанный с рулевым управлением.Шестерня прикручена, чтобы она не двигалась вверх и вниз. Это заставляет блок и червячную передачу вращаться. Вращение заставляет блок двигаться, поскольку он ничем не удерживается. Затем подвижный блок перемещает секторную шестерню, которая, в свою очередь, перемещает штангу шатуна. Резьба червячной передачи заполнена шарикоподшипниками, которые уменьшают трение и предотвращают перекос в передаче.

Так работает система рулевого управления с рециркуляцией шариков. Сейчас он редко используется и в основном встречается в грузовиках.

После объяснения обеих систем рулевого управления мы переходим к системе рулевого управления с гидроусилителем, которая сама по себе не является системой рулевого управления, а является опцией поддержки, которая помогает обеим этим системам рулевого управления, сокращая работу, которую должен выполнять водитель.

Популярное чтение: DCT vs CVT vs AMT | Выберите лучшую трансмиссию

Система рулевого управления с усилителем

Эта система позволяет одной рукой управлять автомобилем с легкой прогулки. Мы кратко обсудим усилитель рулевого управления, используемый в реечной системе рулевого управления.

Рейка и шестерня с усилителем

Рулевое управление с усилителем добавляет некоторые детали к системе реечной передачи, что упрощает ее использование. В основном насос, напорные трубки, поворотный регулирующий клапан, трубопроводы для жидкости и гидравлический поршень.

Работа насоса заключается в том, чтобы, как вы могли догадаться, перекачивать жидкость, когда это необходимо. Поворотный регулирующий клапан обеспечивает перемещение жидкости только тогда, когда водитель фактически управляет автомобилем. Гидравлический поршень перемещается в зависимости от того, в какой трубопровод подается жидкость под высоким давлением. Это движение поршня на стойке облегчает работу водителя, поскольку он прикладывает большую часть силы, необходимой для управления автомобилем. На этом мы завершаем краткое обсуждение того, как работает система рулевого управления с гидроусилителем.

Как управляют современные автомобили?

Большинство людей, побывавших в автомобиле, знакомы с рулевым колесом и с тем, для чего оно используется. Большинство людей, которые были вне автомобиля, знакомы с передними колесами и тем фактом, что они могут поворачиваться лицом влево или вправо. Мало кто на самом деле знает, как связаны рулевое колесо и передние колеса, и еще меньше людей знают о точных технических решениях, необходимых для того, чтобы современный автомобиль управлялся так предсказуемо и единообразно.Так что же заставляет все это работать?

Сверху вниз

В современных автомобилях используется система рулевого управления, называемая реечной системой рулевого управления.

  • Рулевое колесо находится перед сиденьем водителя и отвечает за обратную связь с водителем о том, что делают колеса, а также позволяет водителю контролировать направление вращения колес, поворачивая колесо. Они бывают разных форм и размеров, а некоторые включают подушки безопасности и элементы управления другими системами в автомобиле.

  • Вал, соответственно названный рулевым валом, проходит от рулевого колеса через брандмауэр автомобиля. У многих новых автомобилей есть рулевые валы, которые разрушаются в случае аварии, предотвращая серьезную травму водителя рулем.

  • На этом этапе у автомобиля с гидроусилителем рулевого управления вал рулевого управления входит непосредственно в поворотный клапан. Поворотный клапан открывается и закрывается при его вращении, позволяя гидравлической жидкости под давлением помогать рулевому валу вращать ведущую шестерню.Это значительно упрощает управление, особенно на низких скоростях и при остановке.

    • В гидроусилителе рулевого управления используется гидравлический насос, приводимый в движение ремнем, соединенным с двигателем автомобиля. Насос нагнетает гидравлическую жидкость, и гидравлические линии проходят от насоса к поворотному клапану у основания рулевого вала. Многие водители предпочитают этот тип рулевого управления с усилителем как из-за его практичности, так и из-за того, что водитель ощущает себя на дороге. По этой причине в большинстве спортивных автомобилей уже несколько десятилетий используется рулевое управление с гидроусилителем или вообще отсутствует рулевое управление.Однако в последнее время достижения в области рулевого управления с электроусилителем открыли новую эру спортивных автомобилей с электроусилителем.
  • Если в автомобиле вместо рулевого вала установлен электродвигатель, значит, автомобиль оборудован рулевым механизмом с электроусилителем. Эта система обеспечивает большую гибкость в выборе места установки электродвигателя, что делает ее идеальной для модернизации старых автомобилей. Эта система также не требует для работы гидравлического насоса.

    • В электроусилителе рулевого управления используется электродвигатель для непосредственного вращения рулевого вала или ведущей шестерни.Датчик на рулевом валу определяет, насколько рулевое колесо поворачивается водителем, а также иногда определяет, какое усилие было использовано для поворота рулевого колеса (так называемая чувствительность к скорости). Затем автомобильный компьютер обрабатывает эти данные и применяет соответствующее количество силы к электродвигателю, чтобы помочь водителю управлять рулем в мгновение ока. Хотя эта система чище и требует меньшего обслуживания, чем гидравлическая система, многие водители говорят, что рулевое управление с электроусилителем слишком оторвано от дороги и может слишком сильно помочь во многих областях.Системы рулевого управления с электроусилителем улучшаются с каждым модельным годом, поэтому эта репутация меняется.
  • Если на конце рулевого вала нет ничего, кроме ведущей шестерни, то в автомобиле нет усилителя рулевого управления. Ведущая шестерня находится на верхней части рулевой рейки.

    • Рулевая рейка представляет собой длинную металлическую штангу, проходящую параллельно передней оси. Зубья, расположенные по прямой линии вдоль верхней части рейки, идеально совпадают с зубьями ведущей шестерни.Ведущая шестерня вращается и перемещает рулевую рейку горизонтально влево и вправо между передними колесами. Этот узел отвечает за преобразование энергии вращения рулевого колеса в движение влево и вправо, полезное для параллельного перемещения двух колес. Размер ведущей шестерни относительно рулевой рейки определяет, сколько оборотов рулевого колеса нужно, чтобы автомобиль повернул на определенную величину. Меньшая шестерня означает более легкий поворот колеса, но больше оборотов, чтобы колеса повернулись до упора.
  • На обоих концах рулевой рейки сидят тяги

    • Анкерные стержни — это длинные тонкие соединительные элементы, которые должны быть очень прочными, только когда их толкают или тянут. Сила под другим углом могла легко согнуть стержень.
  • Тяги соединяются с поворотными кулаками с обеих сторон, и поворотные кулаки управляют колесами, поворачивающимися влево и вправо в тандеме.

При работе с системой рулевого управления следует иметь в виду, что это не единственная система в автомобиле, которая должна двигаться точно на высокой скорости.Система подвески также довольно немного движется, а это означает, что у поворачивающейся машины, едущей по ухабистой поверхности, лучше было бы иметь возможность для передних колес одновременно перемещаться из стороны в сторону и вверх-вниз. Вот тут-то и пригодятся шаровые опоры. Это шарнир, который выглядит как шарнирный шарнир на человеческом скелете. Этот компонент обеспечивает свободное движение, позволяя очень динамичным системам рулевого управления и подвески работать в тандеме.

Техническое обслуживание и другие проблемы

С таким большим движением, которое необходимо контролировать под большой нагрузкой, система рулевого управления действительно выдерживает нагрузку.Детали предназначены для того, чтобы выдержать вес автомобиля, который резко поворачивает на максимальной скорости. Когда что-то в конечном итоге выходит из строя или идет не так, как правило, это связано с длительным износом. Сильные неровности или столкновения также могут привести к более заметному повреждению компонентов. Из-за сломанной поперечной рулевой тяги одно колесо может повернуться, а другое останется прямо, что является очень плохим сценарием. Изношенный шаровой шарнир может просто скрипеть и делать рулевое управление немного неуклюжим. Если возникает проблема, немедленно осмотрите ее, чтобы убедиться в безопасности и управляемости автомобиля.

Как работает система рулевого управления автомобиля?

Принцип, лежащий в основе системы рулевого управления автомобиля, к счастью, довольно прост, но его эффекты чудесны. Существует всего два основных типа, один из которых называется реечной передачей, а другой — с рециркуляционным шаром. Первые доминируют в автомобильном мире, а вторые используются в грузовиках и некоторых более тяжелых автомобилях, таких как внедорожники.

Что должна делать система рулевого управления?

Система рулевого управления должна поворачивать передние колеса в том направлении, в котором вы хотите двигаться, но при этом она должна делать это точно и без усилий.

Для достижения этой последней цели используются шестерни, в результате чего в большинстве систем требуется около четырех оборотов рулевого колеса, чтобы повернуть передние колеса всего на несколько градусов от крайнего левого угла к крайнему правому.

Точное количество оборотов рулевого колеса может быть разным для разных автомобилей: для спортивных автомобилей обычно требуется меньше, а для семейных автомобилей — больше.

Это соотношение между усилием на рулевом колесе и откликом ходового колеса называется «передаточным числом рулевого колеса». Оно рассчитывается путем деления 360 градусов или одного полного поворота рулевого колеса на количество градусов, на которые колеса поворачиваются влево или вправо.

Так, например, если они поворачиваются на 20 градусов, соотношение будет 18: 1, что выражается как «18 к одному». Чем ниже передаточное число, тем быстрее реакция рулевого управления, и наоборот.

Однако даже на автомобиле с высоким передаточным числом, требующим меньших усилий, повернуть рулевое колесо будет практически невозможно. Вот почему системы рулевого управления имеют гидроусилитель.

То, что все это вращение кажется таким связанным, объясняется конструкцией системы рулевого управления и тем фактом, что она позволяет перемещать колеса и подвеску, не мешая ей.

Как работает реечная система рулевого управления?

Реечная шестерня — наиболее распространенная система рулевого управления, которую предпочитают автопроизводители и водители, поскольку она проста и удобна.

Рулевое колесо вращает рулевую колонку, которая прикреплена муфтой (называемой универсальным шарниром), которая передает движение на другой вал, расположенный ниже. Такое расположение обеспечивает некоторую гибкость в выборе места расположения рулевого колеса.

Этот второй вал прикреплен другим концом к маленькой шестерне, называемой ведущей шестерней, которая входит в зацепление или зацепляется с зубьями шестерни на одной стороне планки, называемой «рейкой», которая проходит под прямым углом к ​​ней. по ширине автомобиля.В зависимости от того, в какую сторону вы поворачиваете рулевое колесо, шестерня заводит рейку влево или вправо.

Как реечная передача крепится к колесам?

Поперечная тяга, также называемая поперечной рулевой тягой, расположена на обоих концах стойки. Каждая рулевая тяга прикреплена к рулевому рычагу, который прикреплен к ступице колеса, к которой колесо прикручено. При движении стойки все эти соединения обеспечивают вращение колес вместе.

Тяга руля — это ключ. Он прикреплен к рулевому рычагу с помощью шара и гнезда.Это дает каждой рулевой рейке свободу передвижения с разной скоростью.

Это имеет значение, потому что, например, когда автомобиль поворачивает правый угол, его внутреннее колесо наклоняется под более крутым углом, чем внешнее, которому предстоит пройти дальше.

Если бы рулевые тяги не допускали такой разницы в углах, машина скрутила бы повороты.

Как работают системы рулевого управления автомобиля

У вас может быть очень мощный двигатель и сверхчувствительная, высокоэффективная трансмиссия, которая передает всю эту сырую энергию вашим колесам, но если у вас нет возможности управлять колесами и маневрировать ими в нужном вам направлении. , то вы все равно получите не что иное, как прославленный уличный санный спорт.Но даже у уличных санок есть возможность маневрировать. Это делает автомобиль без рулевого управления больше похожим на катящийся гигантский валун, который зависит от силы тяжести, чтобы доставить его туда, куда он хочет.

Система рулевого управления автомобиля так же важна, как двигатель и трансмиссия автомобиля. Хотя последние два — это то, что эффективно передает энергию колесам, вы должны понимать, что система рулевого управления — это то, что контролирует направление колес. Иди направо. Идите налево. Идите прямо вперед или назад.Это функция рулевого колеса, приводящего в движение колеса автомобиля, когда на колеса передается энергия. Это действительно сложная система. Но мы здесь для этого. Мы собираемся демистифицировать эту часть машины, за которую, говоря прямо, вы держитесь каждый раз, когда едете на машине.

Рулевое управление: необходимое для вождения

Как мы уже начали болтать в начале статьи, рулевое колесо — очень важный компонент вашего автомобиля.Это похоже на поводья вашей лошади, которые вы используете, чтобы направить коня в определенный курс или даже контролировать его, если вы видите впереди препятствие. Рулевое колесо также является эквивалентом руля вашей продуктовой тележки, который вы используете для маневрирования и навигации по различным разделам вашего любимого продуктового магазина или супермаркета.

Проще говоря, изменение курса или направления вашей машины будет просто невозможно без руля.Без него вы не сможете корректировать курс за доли секунды, чтобы избежать дорожно-транспортного происшествия или автомобильной аварии. Без него вы также не сможете въезжать и выезжать с дороги или на парковочное место.

Именно по этой причине система рулевого управления автомобиля является очень важным компонентом, поскольку она в основном обеспечивает более безопасное вождение, предоставляя вам максимальный контроль над колесами вашего автомобиля. Помимо ручки переключения передач или рычага переключения передач, которыми вы время от времени манипулируете, ваши руки всегда будут на рулевом колесе.Вибрация, легкое тянущее движение в одну сторону и т.п. — это ощущения, которые вы можете получить только тогда, когда ваши руки прочно опираются на рулевое колесо. Эти «впечатления» дают вам обратную связь о том, что делает ваша машина, как она ведет себя на дороге и являются ли эти «впечатления» явными признаками надвигающейся механической или даже электрической проблемы.

Короче говоря, рулевое колесо позволяет вам контролировать направление автомобиля, когда он движется по дороге.

Основные компоненты рулевого управления

Независимо от типа автомобиля, его рулевой механизм всегда будет включать от 3 до 4 основных компонентов, которые могут включать следующие.

Руль

Это часть системы рулевого управления, с которой все хорошо знакомы. Это то, что мы держим и контролируем во время вождения. Рулевые колеса прошлого были необычно большого диаметра, что наводило на мысль, что они были штурвалом корабля, специально встроенного в машину. К тому же они были относительно тоньше и в основном из твердого пластика. Сегодняшние рули, как правило, имеют мягкую подкладку, что обеспечивает комфорт при удержании за руль в течение длительного времени.Некоторые из них имеют эргономичные бороздки, которые повторяют контуры ваших ладоней и пальцев. Внутренние шлицы предотвращают соскальзывание рулевого колеса с рулевого вала.

Размер рулевого колеса важен при вождении, поскольку размер обратно пропорционален усилию, необходимому для поворота колеса. Это означает, что чем больше диаметр рулевого колеса, тем меньше усилий вам придется приложить для его поворота. И наоборот, чем меньше диаметр рулевого колеса, тем сильнее будет ощущение, будто вы боретесь с рулем.

На рулевом колесе также есть различные приспособления, такие как переключатель звукового сигнала и система подушек безопасности водителя. В более новых автомобилях здесь также установлены элементы управления аудиосистемой или музыкой, подрулевые переключатели, а также круиз-контроль. Подушка безопасности официально называется дополнительной надувной подушкой безопасности или системой SIR. Если автомобиль фигурирует в лобовом столкновении, при ударе срабатывают электронные датчики удара, которые активируют пиропатрон подушки безопасности, который, в свою очередь, воспламеняет горючее вещество, расширяя газ и раскрывая мешок.Все это происходит через одну десятую секунды после столкновения.

Вал рулевой и колонка

В совокупности называемые системой рулевого управления, рулевая колонка и вал соединяют рулевое колесо с остальной системой рулевого управления, находящейся рядом с колесами или внутри них. Большинство современных автомобилей оснащены телескопическим рулевым валом, состоящим из двух стальных труб, одна из которых сплошная, а другая полая. Твердая труба скользит внутри полой трубы, позволяя ей схлопнуться в случае столкновения.Рулевой вал также имеет расположенную внизу соединительную муфту, которая служит для поглощения вибраций, а также допускает небольшие отклонения, возникающие при выравнивании между рулевым механизмом и валом. Многие современные автомобили не имеют достаточного зазора для обеспечения прямого соединения рулевого вала и рулевого механизма. В такие автомобили включены универсальные шарниры, позволяющие валу вращаться под углом.

Рулевая колонка закрывает рулевой вал. Вы можете смотреть на рулевой вал и колонку как на шприц, причем рулевой вал является поршнем шприца, а рулевая колонка — цилиндром шприца.Колонне свободно перемещаются шариковые или роликовые подшипники вала, расположенные вверху и внизу колонны. Некоторые рулевые колонки полностью регулируются, что делает вождение более комфортным. Это могут быть наклоняемые или телескопические рулевые колонки, позволяющие регулировать положение рулевой колонки вверх и вниз или вперед и назад соответственно.

Тяги

Рулевая тяга — это часть системы рулевого управления, в которой мощность или усилие, исходящие от рулевого механизма, передаются на поворотный кулак, расположенный на каждом колесе.Эффективная передача этой силы — вот что заставляет колесо вращаться. Длину рулевой тяги также можно отрегулировать, чтобы обеспечить более точную настройку угла установки автомобиля.

Рычаги рулевые

Рулевые рычаги, а также шаровые опоры транспортного средства предназначены для передачи движения поворотным кулакам от рулевого механизма. Передача этого движения происходит через рулевую тягу. Рулевые рычаги служат для преобразования возвратно-поступательного движения, создаваемого рулевой тягой, во вращательное движение, выполняемое поворотным кулаком.Рулевые рычаги имеют такую ​​форму, что они способствуют более эффективному повороту транспортного средства без ударов шин о колеса или рулевой механизм.

Шаровые головки обеспечивают более гибкое соединение между различными частями рулевой тяги. Они также обеспечивают горизонтальное распределение нагрузки или веса, которое отличается от шарового шарнира, который распределяет нагрузку вертикально вверх и вниз. Если шаровой наконечник соединяет рулевую тягу вашего автомобиля с поворотным кулаком, это часто называют концом рулевой тяги.

Когда эти части взяты вместе, легко понять, как работает вся система.

  • Поворачиваешь руль.
  • Это поворачивает рулевой вал внутри рулевой колонки.
  • Вращение рулевого вала вращает рулевой механизм.
  • Поворотный рулевой механизм передает это движение на рулевые рычаги и поворотные кулаки через рулевую тягу.
  • Поворот колеса выполняет поворотный кулак.

Угол Аккермана

Поскольку мы, по сути, говорим о том, как автомобиль поворачивается, когда мы думаем о системе рулевого управления, важно понимать один очень важный геометрический принцип в игре — угол Аккермана или геометрию рулевого управления Аккермана. Геометрический принцип был разработан Георгом Ланкенспергером в 1817 году в Мюнхене. Однако конструкция не была запатентована примерно год спустя никем иным, как агентом Ланкенспергера, Рудольфом Акерманом в Англии.С тех пор этот принцип был известен как угол Аккермана, хотя его по праву следует называть углом Ланкенспергера. На самом деле, есть некоторые утверждения, что открытие Ланкенспергера могло произойти позже, поскольку появились сообщения о том, что Эразм Дарвин применил аналогичный принцип в 1758 году.

Ну хватит об этом. Как угол Аккермана соотносится с системами рулевого управления? Если вы заметили, каждый раз, когда вы поворачиваете колеса, два передних колеса будут наклоняться по-разному относительно друг друга, а внутреннее колесо (колесо в ту сторону, куда вы поворачиваетесь) будет иметь немного более острый угол, чем внешнее колесо (колесо в сторону, противоположную направлению поворота).Это связано с тем, что при повороте колеса движутся по дуге, которая технически является частью круга. И когда речь идет о кругах, у вас есть радиус, чтобы подумать, какое расстояние до точки поворота.

Поскольку внутреннее колесо находится ближе к оси поворота, оно имеет меньший радиус по сравнению с внешним колесом. Это означает, что внутреннее колесо будет преодолевать меньшее расстояние, в то время как внешнему колесу придется преодолевать большее расстояние. Из-за этой разницы в радиусе поворота и относительном расстоянии, пройденном передними колесами, внутренние и внешние колеса должны быть направлены под немного разными углами по отношению к центральной линии автомобиля.Это достигается за счет простой компоновки различных компонентов рулевой колонки.

Хорошая новость заключается в том, что вам больше не нужно так сильно беспокоиться об угле Аккермана, поскольку современные производители автомобилей редко придерживаются этого принципа очень строго. Это связано с тем, что необходимо учитывать и другие факторы, такие как динамические эффекты подвески и рулевого управления. Конечно, этот принцип по-прежнему работает как модель для всех систем рулевого управления.

Передаточное число

Мы знаем, что рулевое управление помогает вам направить или повернуть машину в том направлении, в котором вы хотите ехать. Мы также знаем, что рулевое колесо — это то, чем вы обычно манипулируете или поворачиваете, чтобы колеса повернулись в том направлении, куда вы хотите направиться. Теперь большинству современных автомобилей потребуется несколько оборотов рулевого колеса, чтобы повернуть колесо на максимальное отклонение или угол. Вот здесь и появляется передаточное отношение рулевого управления. Фактически, это количество оборотов, которое вам нужно сделать на рулевом колесе, чтобы вызвать определенное количество движения в колесах.Обычно эти числа измеряются в градусах и выражаются в виде отношения.

Например, если повернуть рулевое колесо примерно на 20 градусов в любом направлении, вы также сможете вызвать соответствующий 1 градус отклонения колес, тогда у вас будет передаточное число рулевого управления 20: 1. Современные автомобили обычно имеют передаточное число от 12: 1 до 24: 1. Только болиды Формулы 1 имеют передаточное число 1: 1, что позволяет им совершать молниеносные и точные повороты с легкими движениями рулевого колеса.

Поворот любого рулевого колеса от упора до упора также можно определить с помощью передаточного отношения рулевого управления. Чтобы вычислить это, вам понадобится информация о максимальном угле отклонения колес вашего автомобиля или о том, насколько далеко колеса могут быть повернуты, часто измеряемые в градусах. Допустим, у вашего автомобиля передаточное число рулевого управления 18: 1 и максимальное отклонение колес 25 градусов, тогда максимальный угол поворота в одну сторону рассчитывается как 18 x 25, что дает вам 450 градусов. Поскольку это только одна сторона, вам нужно умножить это на 2, чтобы получить угол между упорами в 900 градусов.Это означает, что вам нужно будет повернуть рулевое колесо полностью 2,5 раза, чтобы получить полный угол между упорами (так как круг имеет 360 градусов, вам нужно разделить 900 на 360, чтобы получить 2,5).

Вы также можете использовать приведенную выше формулу для определения прогиба колес вашего автомобиля, если, конечно, у вас есть угол между упорами и передаточное отношение рулевого управления. Допустим, вы думаете о покупке автомобиля с трехкратным поворотом от упора до упора и передаточным числом рулевого управления 16: 1. Сначала умножьте 3 на 360 градусов, чтобы получить 1080 градусов.Затем разделите полученное значение на два, чтобы получить угол фиксации для одной стороны автомобиля. Это дает вам 540 градусов. Затем вам нужно разделить 540 градусов на 16 из передаточного числа рулевого управления, чтобы получить частное 33,75 градуса. Это означает, что автомобиль, который вы хотите купить, имеет максимальный угол поворота 33,75 градуса.

Передаточное отношение рулевого управления влияет на множество факторов в управляемости автомобиля. Вот некоторые из них.

  • Более тяжелые автомобили обычно имеют более высокое передаточное число рулевого управления.
  • Автомобиль с усилителем рулевого управления будет иметь меньшее передаточное число, чем версия с механической коробкой передач.
  • Небольшое передаточное число рулевого колеса требует меньшего поворота рулевого колеса, но это также требует большего усилия для поворота рулевого колеса.
  • Большое передаточное отношение требует большего количества поворотов на рулевом колесе, но усилие при этом значительно меньше, чем при малом передаточном числе.
  • Большое передаточное отношение рулевого управления также помогает поглощать и рассеивать удары от поверхности дороги.

Передаточное отношение рулевого управления, простота управления и общая управляемость автомобиля в значительной степени зависят от множества факторов, включая следующие.

  • Размер руля
  • Размер шестерен рулевого механизма
  • Углы, образованные рулевой тягой
  • Форма и размер рулевых рычагов
  • Какой вес транспортного средства приходится на его два передних колеса
  • Варианты с передним или задним приводом

Круги токарные

Разве вы не удивились тому, как некоторые машины могут выполнять потрясающие повороты даже в самых узких местах? И наоборот, есть автомобили, которые потребуют от вас нескольких маневров вперед и назад, чтобы выбраться из определенного места.Это как-то связано с радиусом поворота автомобиля. Это изображается в виде круга, образованного внешними колесами автомобиля, если он делает один полный оборот на 360 градусов при полной блокировке.

Расчет диаметра поворота любого транспортного средства может быть головокружительным, поскольку на самом деле нет жесткого правила для этого. Тем не менее, если вы хорошо себя чувствуете с числами, особенно с геометрией, вы можете попробовать следующую формулу:

  • Радиус поворота = (колея, деленная на 2) плюс (деление колесной базы на синус среднего угла поворота)

Некоторые производители автомобилей проектируют свои автомобили так, чтобы они ехали по очень узкому кругу поворота.Вездесущие черные лондонские такси обычно имеют диаметр разворота всего 8 метров, что позволяет им совершать идеальные развороты в самых узких местах Лондона. Mitsubishi Mirage имеет радиус поворота 9,2 метра, а Jeep Wrangler обычно делает полный оборот за 10,6 метра. Чем больше автомобиль, тем шире радиус поворота. В общем, конечно, потому что есть некоторые большие автомобили, которые могут разворачиваться исключительно лучше, чем автомобили меньшего размера.

Конструкции системы рулевого управления

Двумя наиболее распространенными конструкциями систем рулевого управления, используемыми сегодня в транспортных средствах, являются рычаг Pitman и рейка и шестерня.В этом разделе этого руководства о том, как работают системы рулевого управления автомобиля, мы попытаемся немного подробнее изучить эти два типа конструкции систем рулевого управления.

Типы рукавов Pitman

Рычаг Питмана — это часть системы рулевого управления, которая преобразует вращательное движение, создаваемое секторной шестерней, в возвратно-поступательное или прямолинейное движение. Как только это движение было преобразовано в его линейную форму, оно передается на рулевую тягу.

Технически рычаг Pitman соединяется с центральным рычагом, поддерживаемым направляющими рычагами.Центральное звено также называется поперечной рулевой тягой, к которой крепятся рулевые тяги. Фактические механические связи, которые задействованы в механизме рычага Питмана, очень разнообразны. Они могут варьироваться от составных рычагов, которые соединяют рычаг Pitman с рулевой тягой через другие тяги или любой другой механизм на одном конце системы, до прямых рычагов, соединяющих рычаг Pitman с рулевой тягой.

Большинство механизмов рулевого механизма, приводящих в действие рычаг Pitman, имеют мертвую зону или провисание, когда рулевое колесо необходимо слегка повернуть даже до начала движения к передним колесам.Мертвая зона или провисание легко регулируются или затягиваются; К сожалению, устранить это невозможно.

Механизмы рычага

Pitman особенно полезны в тяжелом машинном оборудовании, поскольку они обеспечивают огромное механическое преимущество по сравнению с другими конструкциями систем рулевого управления. К сожалению, поскольку многие современные автомобили, в том числе для тяжелого оборудования, уже оснащены усилителями рулевого управления, это механическое преимущество считается спорным и теоретическим. Тем не менее, стоит изучить 4 основных типа рулевых механизмов, которые работают на механизмах рычагов Pitman.

Вам также может понравиться: Обзор лучших зимних шин

Червь и сектор

Червячно-секторный рулевой механизм лучше всего определяется с помощью червячной передачи, прикрепляемой к концу рулевого вала. Червячная передача полностью зацеплена с секторной шестерней. В свою очередь, секторная шестерня установлена ​​на валу, который пересекает рулевую коробку, где она проходит через нижнюю часть рулевого механизма. В этом разделе вал имеет шлицевую часть, чтобы можно было прикрепить рычаги Pitman.

Когда рулевое колесо поворачивается, рулевой вал также поворачивается, что также вызывает такое же движение в червячной передаче. Когда червячная передача вращается, секторная шестерня вращается или поворачивается вокруг своей оси. Это стало возможным благодаря фиксации зубьев червячной шестерни в определенных канавках секторной шестерни. Когда секторная шестерня поворачивается, поперечный вал также вращается, вращая при этом рычаг Питмана. Результирующее движение затем передается на рулевые тяги на рулевой тяге.

Червячно-роликовый

Рулевой механизм этого типа работает по существу так же, как червячный и секторный. Единственное отличие состоит в том, что механизм, приводящий в движение поперечный вал, представляет собой ролик, а не секторную шестерню. Ролик в этом случае установлен на валу роликоподшипника, который затем закреплен на одном конце поперечного вала.

Вращение червячной передачи заставляет ролик перемещаться по длине вала ролика вращательным движением.Из-за уникальной природы роликового механизма червячная передача должна иметь форму песочных часов. Это помогает предотвратить отсоединение ролика от вала ролика.

Червячно-гайка

Также известный как рециркуляционный шар, рулевой механизм червячно-гайки, несомненно, является наиболее распространенным из всех систем рычагов Pitman. Что отличает его от других типов систем Pitman, так это то, что червячный привод рассчитан на большее количество витков с гораздо меньшим шагом.Затем на этот червячный привод зажимается гайка перед заполнением его шарикоподшипниками. Именно эти шарикоподшипники вращаются вокруг червячной передачи или вращаются вокруг нее, направляясь к рециркуляционному каналу, расположенному с коробкой или гайкой, прежде чем шарикоподшипники снова попадут в червячную передачу. Итак, именно эти шариковые подшипники фактически перемещаются по системе червячного привода и рециркуляционных каналов.

Это движение шариковых подшипников, которое фактически перемещает гайку вдоль червячной передачи.Сразу за гайкой находится секторная шестерня. Взаимодействие между зубьями шестерни, расположенными на гайке, и зубьями секторной шестерни — это то, что связывает два механизма. Технически червяк и гайка в значительной степени похожи на червяк и сектор, за исключением того, что есть добавление гайки и рециркуляционных каналов, которые обеспечивают более жесткую систему, избегая провисания или мертвой зоны, наблюдаемой в других механизмах. По этой причине червяк с гайкой — любимый дизайн среди тех, кто до сих пор придерживается механизма рычага Pitman.

Кулачок и рычаг

Этот тип рычага Питмана аналогичен конструкции червяка и сектора, с той разницей, что червяк был заменен кулачком, а сектор заменен двумя шпильками, расположенными в каналах кулачка. Поворот кулачка сдвигает шпильки по каналам, заставляя поперечный вал вращаться.

Стойка и шестерня

Эта конструкция системы рулевого управления основана на очень простом механизме, который напрямую преобразует вращение рулевого колеса в движение по прямой.Система состоит из стойки, шестерни, опорных подшипников и соответствующих корпусов. Когда рулевое колесо поворачивается, шестерня также вращается. Это также приводит к повороту зубчатой ​​рейки, поскольку зубчатая рейка и шестерня сцепляются. Поворот стойки также поворачивает колеса, поскольку стойка технически соединена с поворотными кулаками.

Реечный механизм имеет ряд преимуществ перед рычагом Pitman. Во-первых, нет мертвых зон или провисания, поэтому вы лучше чувствуете реакцию рулевого управления.Ремонт тоже намного проще, поскольку здесь не так много механических деталей. Большее количество механиков также лучше знакомы с системой, что значительно упрощает ремонт.

Вам также могут понравиться: Обзор лучших всесезонных шин

Разъяснение типов рулевого управления

Возможно, вы слышали от комментаторов гонки, что у конкретного гонщика проблемы с недостаточной или избыточной поворачиваемостью. Что именно они означают?

Низкая поворачиваемость

Этот тип рулевого управления возникает, когда ваши передние колеса теряют сцепление с дорогой, вылетая за бордюр вместо того, чтобы следовать кривизне поворота.Если вы наблюдали за профессиональными гоночными трассами, то это когда машина выезжает за пределы трассы, обычно ударяясь о траву. Противодействие недостаточной поворачиваемости обычно включает в себя выпуск газа, если у вас передний привод, или использование дроссельной заслонки, если у вас задний привод.

Избыточная поворачиваемость

Хотя легко сказать, что избыточная поворачиваемость — это противоположность недостаточной поворачиваемости, этот тип рулевого управления возникает из-за потери сцепления с задними колесами. Это заставляет заднюю часть автомобиля мчаться вперед, так что ваша передняя часть обычно будет повернута к внутренней стороне трассы.Если вы не можете применить контршпиль, вы будете вращаться в противоположном направлении.

Контр-рулевое управление

Применяется, когда вот-вот должна произойти избыточная поворачиваемость. Это достигается поворотом рулевого колеса в обратном направлении. Поэтому, если вы поворачиваете направо и испытываете избыточную поворачиваемость, вам нужно повернуть рулевое колесо влево для компенсации, поймав избыточную поворачиваемость. Если вы видели профессиональных дрифт-гонщиков и пилотов-демонстраторов, они всегда выполняют этот маневр, чтобы скользить по тросу, и даже выкуривают задние колеса.Контррулевое управление также очень важно для раллийных гонщиков.

Рулевое управление — важная составляющая любого современного автомобиля. В основном она состоит из рулевого колеса, рулевого вала и колонки, а также рулевых рычагов, хотя нет ничего необычного в том, что в систему входят другие компоненты, в зависимости от того, какая система рулевого управления используется в вашем автомобиле. Функция рулевого управления заключается в том, чтобы убедиться, что вращательное движение рулевого колеса эффективно передается колесам и шинам вашего автомобиля.Таким образом, необходимо полностью понять такие концепции, как передаточное число рулевого управления и радиус поворота, прежде чем можно будет по-настоящему оценить важность системы рулевого управления в транспортном средстве. Несмотря на то, что в конструкции рулевого управления система реечной передачи явно взяла верх над механизмом подъемного рычага, все же стоит изучить эти механизмы в целом.

Связанное сообщение: Причины ослабления рулевого колеса

Источники:
  1. Как работает рулевое управление — Как работает автомобиль
  2. Как работает рулевое управление — howstuffworks

Как работает система рулевого управления автомобиля

В этом вся наша автомобильная система рулевого управления с головы до пят.

Что страшнее? Призраки или вампиры? Хитрый вопрос. Самое страшное — ездить без исправной системы рулевого управления. Без него вы не сможете сказать своей машине, что она движется влево или вправо. Страшно, правда?

Так что же такое автомобильная рулевая система и как она работает?

Система рулевого управления автомобиля состоит из (i) рулевого колеса, (ii) рулевой колонки в сборе и (iii) рулевой рейки. Эти 3 компонента работают вместе, чтобы дать вам возможность управлять автомобилем.В качестве дополнительного бонуса система рулевого управления также упрощает управление автомобилем с помощью того, что мы называем «понижающей передачей» (подробнее об этом позже).

В этой статье мы рассмотрим каждый отдельный компонент, составляющий нашу систему рулевого управления автомобиля. Не стесняйтесь переходить к любому разделу ниже, чтобы узнать больше о конкретной части.

Обзор системы рулевого управления автомобиля

Существует много различных типов рулевого управления автомобиля. Некоторые работают исключительно на механическом приводе, некоторые — на гидравлическом, некоторые — на электрическом, некоторые — на обоих.Но забудьте обо всем этом. Сегодня мы вернемся к основам и рассмотрим чисто механическую систему рулевого управления автомобиля, чтобы помочь вам понять систему рулевого управления на самом фундаментальном уровне.

Упрощенная (сверх) схема традиционной системы рулевого управления автомобиля.

Базовая система рулевого управления автомобиля будет состоять из 3 основных компонентов: (i) рулевое колесо, (ii) сборка рулевой колонки и (iii) рулевая рейка . Чтобы нарисовать картину в своей голове, представьте это.

Представьте, что вы сидите на сиденье водителя и держитесь за руль .Чуть ниже рулевого колеса находится корпус рулевой колонки , в котором находятся переключатели сигналов, переключатели фар и т. Д. Чего вы не видите, так это того, что он также скрывает рулевую колонку и промежуточный вал , который движется. вниз для ног и в нижнюю часть автомобиля, где он встречается с рулевой рейкой . Наконец, рулевая рейка имеет два конца, которые входят в поворотный кулак на обоих наших автомобильных колесах .

Это полная (упрощенная) система рулевого управления автомобиля.

Как видите, все эти части связаны механически. Поэтому логично, что когда вы поворачиваете рулевое колесо, остальные будут следовать за ним, и каким-то образом колеса автомобиля повернутся туда, куда мы хотим. Но как именно это сделать? Чтобы ответить на этот вопрос, было бы очень полезно разбить его по одному и выяснить, что они делают индивидуально.

Руль

Начнем с того, с чем мы все знакомы — с рулевого колеса .Эта часть не нуждается в представлении. Это круглый объект, который мы всегда держим и поворачиваем во время вождения. Если вы этого не делаете, то вам, вероятно, следует!

Рулевое колесо — это место, где мы можем ввести команду управления автомобилем.

Здесь вы найдете автомобильные звуковые сигналы, сигналы поворота и переключатель стеклоочистителя.

Мы также начинаем видеть больше функций, добавленных здесь в современных транспортных средствах, разработанных, чтобы держать руки водителя на колесах. К ним относятся аудиосистема, круиз-контроль и многое другое.

Рулевое колесо отвечает за наши действия рулевого управления, в то время как остальная часть системы рулевого управления соответственно реагирует на эти действия, изменяя траекторию движения автомобиля. Это как клавиатура нашего компьютера. Он просто принимает все, что мы делаем, потому что все это механически, а затем передает информацию (сколько мы поворачиваем, как быстро мы поворачиваем и т. Д.) Остальной части системы рулевого управления.

Интересный факт дня — Чем больше рулевые колеса, тем легче вам повернуть машину.

Это потому, что…

Крутящий момент = Сила * Расстояние

Или, другими словами,

Сила поворота = Как сильно мы поворачиваем * Насколько велико рулевое колесо.

Да, пока это правда. Наши рули с годами стали меньше. Это связано с введением рулевой рейки с усилителем . Это позволяет нам использовать рулевые колеса меньшего размера, сохраняя при этом легкость поворота. Меньшее пространство, занимаемое рулевым колесом, дает производителю автомобилей больше возможностей при проектировании и оптимизации для обеспечения комфорта и безопасности.

Затем рулевое колесо устанавливается непосредственно на рулевую колонку в сборе.

Узел рулевой колонки

Узел рулевой колонки — довольно сложная деталь и выполняет множество функций. Чтобы упростить его, мы можем разбить его на три основные части: (i) корпус рулевой колонки , (ii) рулевая колонка и (iii) промежуточный вал .

По сути, вот чем они занимаются: —

  • В корпусе рулевой колонки находится вся электрическая проводка и механизмы переключателей, которые вы найдете на рулевом колесе.
  • Рулевая колонка представляет собой прочный металлический вал, который передает усилие рулевого управления от рулевого колеса на рулевую рейку.
  • Промежуточный вал позволяет соединить рулевую колонку с рулевой рейкой под небольшим углом.

Speedkar снял на Youtube отличное видео, в котором разбирается рулевая колонка и объясняется, как она работает. Это так информативно, это лучшие 9 минут моей жизни. Попробуй!

Рулевая колонка в сборе изнутри и снаружи.

Как видите, рулевая колонка — это все. Давайте немного замедлим ход и рассмотрим их по очереди.

Корпус рулевой колонки

Корпус рулевой колонки — это верхняя часть рулевой колонки в сборе. Как следует из названия, это дом , в котором хранится вся внутренняя проводка и внутренние механизмы переключателей на рулевом колесе.

Сразу за рулем, вот и корпус рулевой колонки!

Если вы откроете его, вы найдете: —

  • Модуль подушки безопасности
  • Многофункциональный переключатель
  • Переключатель стеклоочистителя
  • Выключатель зажигания
  • Фара автомобиля
  • Сигнал поворота
  • Автомобильный гудок

Корпус рулевой колонки — одна из самых недооцененных частей нашей системы рулевого управления автомобиля, потому что обычно практически не требует обслуживания .Бедро, ура!

Рулевая колонка

Рулевая колонка — это нижняя часть рулевой колонки в сборе. Вы найдете его чуть ниже корпуса рулевой колонки, где-то рядом с подставкой для ног.

Основное назначение рулевой колонки — принимать вращательное движение от рулевого колеса и затем передавать его вниз на рулевую рейку, расположенную под ним.

Рулевая колонка соединена напрямую с рулевым колесом.

На самом деле ничего особенного, просто металлический стержень.Этот металлический вал конструктивно соединен вверху с рулевым колесом, а под ним — с рулевой рейкой. Таким образом, когда вы поворачиваете рулевое колесо, рулевая колонка поворачивается соответствующим образом, что также поворачивает рулевую рейку.

Ну, это еще не все. Я говорил вам, что рулевая колонка тоже спасает жизни?

Изобретенная Белой Бареным рулевая колонка имеет складные механизмы, которые разрушаются при сильном лобовом ударе . Он предотвращает протыкание рулевой колонки рулевым колесом и (возможно) головой водителя, как копьем.

Разборная конструкция включает внутреннюю и внешнюю втулку. Наружная втулка больше, полая трубка. Внутренняя втулка — это трубка меньшего размера, поэтому она может помещаться внутри внешней втулки . Стальные подшипники помещаются между внутренней и внешней втулками для обеспечения плотного контакта между двумя втулками . Наконец, специальная смола приклеивает стальные подшипники к втулкам.

А вот и самое интересное!

Смолы в основном представляют собой клей, поэтому они естественным образом удерживают стальные подшипники на месте, поглощая и перераспределяя любую вибрацию / силу.Но специальные клеи на основе смол рассчитаны на то, чтобы выдерживать только определенное давление. Когда давление превышает указанный уровень во время неудачного лобового столкновения, специальные смолы поглощают столько ударов, сколько могут, а затем разлетаются на крошечные кусочки . Без смол, удерживающих стальные подшипники на месте, внутренняя втулка опускается на большую полую втулку, как телескоп.

Давайте вернемся сюда. Рулевая колонка сделала две вещи очень быстро и красиво.Прежде всего, смолы сами поглощают значительную часть толкающей силы рулевой колонки, что снижает силу, которая будет воздействовать на вас. Во-вторых, когда внутренняя гильза убирается, как телескоп, это эффективно замедляет время удара. Когда все это складывается, это может означать разницу между легкой травмой и ужасной смертью.

Согласно статистике Национального управления безопасности дорожного движения, складная рулевая колонка помогает ежегодно предотвращать 1300 смертельных случаев и 23000 травм без смертельного исхода .

Довольно замечательно, не правда ли? Так или иначе, нижняя часть рулевой колонки напрямую связана с промежуточным валом.

Промежуточный вал

Хорошо, если рулевая колонка уже может передавать вращение рулевого колеса на рулевую рейку, зачем нам нужен другой вал, чтобы выполнять эту работу? Так почему же тогда у нас здесь такой сложный на вид механизм? Со всеми универсальными шарнирами и еще чем-то? Почему бы просто не использовать простой прямой вал, например рулевую колонку?

Это совершенно правильные вопросы.Простой прямой вал действительно достаточно хорош для передачи вращательного движения. Но было бы очень неудобно водить машину с рулевым колесом, лежащим на горизонтальной плоскости вместо того, чтобы стоять вертикально. Картинка ниже говорит сама за себя.

Использование универсальных шарниров позволяет лучше наклонить рулевое колесо (изображение слева) для более комфортного управления автомобилем.

Нет никаких сомнений в том, что левый руль выглядит в 10 раз комфортнее и в 20 раз круче. Чтобы достичь такого уровня совершенства, мы задействуем два универсальных шарнира, которые вы можете найти на промежуточном валу.

Универсальные шарниры — это механические шарниры, которые могут свободно вращаться, но наклоняются под углом. Используя эти свойства, мы можем соединить рулевую колонку и промежуточный вал вместе под углом, не теряя при этом энергии вращения рулевого колеса. Это беспроигрышный вариант.

Промежуточный вал затем входит в рулевую рейку.

Рулевая рейка

Рулевая рейка представляет собой закрытый металлический кожух с реечной шестерней внутри него.Он соединен с нижней частью промежуточного вала.

Это рулевая рейка с электроусилителем и присоединенным к ней электродвигателем.

Основная причина, по которой нам нужна рулевая рейка:

  • Помогает преобразовать вращательное движение в боковое
  • Облегчает рулевое управление за счет редуктора

Хорошо, так что краткий обзор.

Когда водитель поворачивает, вращательное движение передается от рулевого колеса через рулевую колонку, затем через промежуточный вал и, наконец, достигает ведущей шестерни рулевой рейки.

Рулевая рейка — это место, где вращательное движение рулевого колеса преобразуется в боковое движение (движение влево или вправо). Как? Через свою реечную шестерню . Ведущая шестерня входит в зацепление с прямым рядом зубьев, известным как реечная шестерня.

Это упрощенная схема традиционной реечной системы рулевой рейки.

Когда водитель поворачивает, ведущая шестерня заставляет реечную шестерню двигаться из стороны в сторону. Поскольку оба конца реечной передачи соединены с колесами автомобиля , колеса автомобиля также будут перемещаться из стороны в сторону.

Именно так машина меняет направление, когда мы поворачиваем руль.

Но…

Автомобиль обычно весит около 1500 кг. Управлять объектом такой величины сейчас будет легко, особенно если ваша машина стоит на месте. Как обычно, инженеры стараются сделать все удобнее и лучше.

Они придумали то, что мы называем… Рулевой механизм с усилителем , или, короче, рулевого управления с усилителем. Рулевая рейка с гидроусилителем работает так же, как реечная рулевая рейка без усилителя, но с дополнительными компонентами.Это может быть насос с приводом от двигателя (гидроусилитель руля) или электродвигатель с компьютерным управлением (электроусилитель руля) . Они обеспечивают дополнительную мощность, чтобы помочь вам повернуть машину.

Обычное рулевое управление:

Рулевое управление автомобилем = усилие рулевого управления водителя + редукция

Рулевое управление с усилителем:

Рулевое управление автомобилем = усилие рулевого управления водителя + редуктор + дополнительная поддержка (гидравлический / электрический)

2

Если вам интересно, как они работают, это будет совершенно новая глава истории, и мы не будем ее сегодня обсуждать.Но скоро мы напишем об этом статью, так что следите за обновлениями!

Финиш

Система рулевого управления автомобиля в основном состоит из рулевого колеса, рулевой колонки и рулевой рейки. Они работают вместе в гармонии, чтобы сделать поворот вашего автомобиля возможным и комфортным.

Автомобильные рулевые системы обычно очень прочные. Другими словами, они созданы, чтобы служить долго. Но если вы чувствуете, что у вас есть какие-либо проблемы с системой рулевого управления автомобиля, не бойтесь осмотреть их, потому что это может лишить вас способности управлять автомобилем.

Если вы не уверены, неисправна ли ваша система рулевого управления, мы написали статью о семи основных проблемах рулевой рейки, которые вы можете определить [с помощью видео!]. Прочтите его, может направить вас в правильном направлении.

А пока ездите безопасно и умно!

Как работает система рулевого управления в автомобиле

На первый взгляд системы рулевого управления в автомобилях кажутся простыми. Вы поворачиваете колесо машины, и колеса машины в ответ поворачиваются.Фактически, этот процесс более сложен, чем многие думают, и разработан для максимальной точности, а также гарантирует, что вам нужно лишь приложить очень небольшое давление, чтобы заставить большой автомобиль двигаться так, как вы хотите.

Как работает система рулевого управления автомобиля

Ряд шарнирных соединений используется для подачи сигнала о необходимости поворота от рулевого колеса к шинам. Усилие рулевого управления заставляет колеса двигаться вверх и вниз и позволяет внутренним передним колесам наклоняться под более острым углом.

Во многих автомобилях используется зубчатая рейка, названная так для маленькой шестерни в основании рулевой колонки.Это зубчатое колесо, известное как шестерня, находится внутри корпуса и имеет зубья, совпадающие с зубьями длинной планки, известной как рейка. Когда шестерня вращается, рейка или длинный стержень перемещаются из стороны в сторону. Тяги прикрепляют концы длинной тяги к колесам автомобиля. Таким образом, при перемещении стойки перемещаются колеса автомобиля. Эта система, несмотря на относительно небольшое количество деталей, обеспечивает точное рулевое управление.

Вторая система рулевого управления известна как система рулевого управления. В этой системе цилиндр с резьбой, известный как червячная передача, находится в коробке в основании рулевой колонки.При перемещении червяка рулевая тяга, прикрепленная к рулевому рычагу, перемещает опорные колеса. Центральная рулевая тяга соединяется с другим рулевым рычагом и рулевой тягой, достигая другой стороны автомобиля. Эта система более сложная и имеет больше движущихся частей. В некоторых из этих систем рулевого управления даже есть шарики, которые скатываются в трубу, поэтому детали легче изнашиваются. Эта система считается менее точной.

Как работает гидроусилитель руля

Некоторые автомобили имеют гидроусилитель руля, который позволяет подавать масло под высоким давлением от насоса к рулевому механизму или рейке.Для подачи этого масла в гидроусилитель руля используется двигатель, что делает рулевое управление более отзывчивым и упрощает парковку и передвижение даже в ограниченном пространстве.

По сути, даже с усилителем рулевого управления автомобили используют знакомую систему для соединения рулевого колеса с опорными колесами. По этой причине, даже если мощность автомобиля по какой-то причине пропадает, водитель с гидроусилителем руля все равно может управлять им, хотя он заметит более неуклюжие или тяжелые ощущения от вождения.

Детали систем рулевого управления автомобилей

Производство автомобилей основано на точности, поскольку даже незначительные изменения в системе могут повлиять на безопасность и производительность.W.N. SHAW & CO. Работает с производителями автомобилей и производителями систем рулевого управления, чтобы предлагать качественные и выгодные смазочные материалы для форм и обеспечивать высочайшую точность. Мы предлагаем разделительные составы для автомобильных полиуретановых деталей и полиуретановой внутренней обшивки для рулевых колес и других компонентов автомобилей. Используя новейшие технологии, мы поможем вашей компании производить более тихие и легкие автомобильные детали. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить, как наши решения могут вам помочь.

Свяжитесь с нами

Проблемы с рулевым управлением | The Lemon Lawyer

Проблемы с рулевым управлением в транспортных средствах могут быть очень опасными для водителей, пассажиров и других лиц на дороге.Предполагается, что водителям будет легко управлять рулевым колесом, но система рулевого управления может быть намного сложнее. Когда водитель теряет контроль над управлением автомобилем, это может привести к опасным авариям, которые могут привести к материальному ущербу, серьезным травмам и даже смерти.

Системы рулевого управления в транспортных средствах

Система рулевого управления передает вращение рулевого колеса рулевому валу на транспортном средстве для перемещения колес влево или вправо. В большинстве автомобилей это осуществляется с помощью реечной системы рулевого управления.Рулевое управление с усилителем или рулевое управление с усилителем обеспечивает дополнительную энергию для поворота колес, поэтому любой может легко повернуть колесо. Рулевое управление с усилителем обычно обеспечивается электрическим или гидравлическим приводом.

Общие проблемы рулевого управления

Проблемы с рулевым управлением могут со временем усугубиться или появиться внезапно. Проблемы с рулевым управлением опасны, потому что они затрудняют безопасное управление автомобилем для водителя. Общие проблемы с рулевым управлением могут включать:

  • Затруднения при повороте колеса, особенно при покое или низких скоростях.Это может быть вызвано проблемой с усилителем рулевого управления, жидкостью рулевого управления с низким усилителем, утечкой жидкости или изношенными деталями.
  • Отсутствие реакции рулевого колеса или люфт. Это может быть вызвано изношенными деталями в системе рулевого управления.
  • Вибрация или тряска рулевого колеса. Вибрация и тряска могут усиливаться со временем, при поворотах или на высокой скорости. В некоторых автомобилях сильную тряску можно назвать колебанием скорости или «смертельным колебанием». Сильная тряска может затруднить управление автомобилем и повысить риск аварии, особенно на высокой скорости.
  • Проблемы с дрейфом или отслеживанием. Когда транспортное средство имеет тенденцию поворачивать влево или вправо, не выдерживает прямого курса или жестко возвращается в центр, это может затруднить водителю контроль над управлением, увеличивая вероятность попадания в аварию.
  • Шумы шлифования. Это может быть проблема с рулевым механизмом или связана с изношенными или поврежденными деталями.

Причины этих проблем с безопасностью системы рулевого управления могут быть связаны с различными дефектными деталями, конструктивными дефектами, производственными дефектами, неправильным ремонтом или отсутствием обслуживания.Причины проблем с рулевым управлением могут включать:

  • Неисправное колесо в сборе
  • Износ деталей рулевого управления или подвески
  • Утечка жидкости
  • Короткое замыкание или неисправность в сети
  • Повреждения колесных дисков
  • Шина повреждена
  • Проблемы с подвеской
  • Не калибрована система рулевого управления
  • Жидкость рулевого управления с низким усилителем
  • Плохое выравнивание
  • Сломанные или неисправные стабилизаторы
  • Неисправны втулки подвески
  • Неисправные или поврежденные рычаги управления
  • Повреждение рулевой тяги

Несчастные случаи с проблемами рулевого управления

Основными источниками управления транспортным средством являются рулевое управление, ускорение и торможение.Повреждение любого из этих компонентов может поставить под угрозу способность водителя безопасно перемещаться по дороге. Потеря гидроусилителя рулевого управления, отсутствие реакции или непредвиденная тряска могут затруднить даже опытным водителям возможность предвидеть реакцию транспортного средства на регулировку рулевого колеса.

На более высоких скоростях проблемы с рулевым управлением могут иметь большее влияние. При движении с высокой скоростью даже небольшое изменение рулевого управления может иметь большое значение в управлении автомобилем.Проблемы с рулевым управлением на высокой скорости также мешают водителям защищаться и избегать аварии впереди.

Поворот на поворотах также может быть опасным местом, если у транспортного средства нарушена безопасность рулевого управления. Если автомобиль не повернет достаточно далеко, водитель может оказаться на полосе встречного движения или съехать с дороги. Лобовые столкновения и аварии на бездорожье могут быть одними из самых опасных. Лобовое столкновение увеличивает эффективную скорость аварии, а съезд с дороги может привести к аварии с опрокидыванием.

Примеры проблем с рулевым управлением автомобиля и отзыва

За прошедшие годы многие марки и модели автомобилей стали предметом жалоб на проблемы с рулевым управлением, расследований NHTSA и отзывов производителей. Последние исследования и отзывы о системе рулевого управления включают:

Пример предупреждения об отзыве от NHTSA включает Jeep Wrangler 2018 года, номер кампании NHTSA 18V343000. Согласно NHTSA, проблема безопасности связана с промежуточным рулевым валом, который может расколоться.«Если сварной шов расколется, рулевое колесо может потерять центральное положение, что приведет к потере отзывчивости рулевого управления и увеличению риска аварии».

Калифорнийский лимонный адвокат, помогающий владельцам с дефектами рулевого управления

Лимонный закон Калифорнии обеспечивает защиту владельцев транспортных средств с проблемами безопасности рулевого управления.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *