Рулевой механизм — какие виды рулевых механизмов бывают и как они устроены
Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Не напрасно самым главным символом автомобиля и всего, что с ним связано, является руль. Рулевое управление – это единственно возможный на сегодняшний день способ управления направлением движения автомобиля.
В процессе автоэволюции из банального кольца с эбонитовой отделкой, руль превратился в электронный блок, позволяющий управлять большим количеством функций. Из которых, всё же самая главная – это изменение движения автомобиля, в заданном водителем направлении. Управлением транспортным средством, у которого не исправно или не отрегулировано рулевое управление не допускается. Это правило должно неукоснительно соблюдаться всеми водителями.
В этой связи любой человек, садящийся за руль, должен досконально знать устройство рулевого управления, иметь представление о признаках неисправности и владеть методами их устранения.
Как известно, любое рулевое управление состоит из двух составных частей:
- рулевой механизм;
- рулевой привод.
Содержание
- Виды рулевых механизмов, используемые в автомобилях
- Регулировка рулевого механизма – основные параметры
- Ремонт рулевого механизма – основные требования
Виды рулевых механизмов, используемые в автомобилях
Рулевой механизм – один из самых важных узлов системы рулевого управления. Вращательные движения рулевого колеса каким-то образом необходимо преобразовать в возвратно-поступательные движения: рычагов, поворачивающих в разные стороны ступицы колёс. Именно для этого создан рулевой механизм. На современных машинах, как легковых, так и грузовых, используются два вида рулевых механизмов: червячный и реечный.
Червячный рулевой механизм – одно из самых старых устройств, которое используется, к примеру, во всех моделях ВАЗовской классики. Представляя собой продолжение рулевого вала, червяк, находящийся в картере, передает вращательные движения на ролик, с которым находится в постоянном зацеплении. Ролик прочно закреплён на валу рулевой сошки, которая передаёт движение на тяги.
Червячная конструкция рулевого механизма имеет свои преимущества:
- возможность поворота колёс на большой угол;
- гашение ударов и вибрации подвески;
- возможность передачи больших усилий.
Реечный рулевой механизм достаточно часто стал использоваться в новых моделях автомашин. Шестерня, которая установлена на конце рулевого вала, плотно приживается к зубчатой рейке, которой и передаёт вращение, преобразуя его в продольное движение. Тяги, прикреплённые к рейке, передают усилие на поворотные кулаки ступиц.
Реечный рулевой механизм отличается от червячного:
- более простым и надёжным устройством;
- меньшим количеством рулевых тяг;
- компактностью и небольшой стоимостью.
Регулировка рулевого механизма – основные параметры
Для любой системы рулевого управления предусмотрено большое количество настроек. Регулировка рулевого механизма заключается в установлении тесного соприкосновения элементов «червяк-ролик» и «шестерня-рейка».
Усилие, с которым прижимаются рабочие части элементов должно быть умеренным и обеспечивать тесное соприкосновение, без каких-либо зазоров. С другой стороны, если сильно прижать червяк к ролику или шестерню к рейке, вращать руль будет очень трудно, а при значительном усилии даже невозможно. Это приводит к утомлению при вождении и быстрому износу деталей рулевого механизма.
Регулировка рулевого механизма производится с помощью специальных регулировочных устройств. Для червяного предусмотрен специальный болт в крышке картера, а речные устройства имеют прижимную пружину в нижней части в проекции рулевой шестерни. От этой процедуры зависит не только комфорт, но и безопасное управление авто. В этой связи, для осуществления регулировок следует привлечь специалиста, обладающего необходимой квалификацией.
Ремонт рулевого механизма – основные требования
Как и в любом другом узле, в рулевом механизме активно работают, а значит, изнашиваются трущиеся детали. По условиям эксплуатации червяк с роликом и шестерня с рейкой должны находить в смазочной среде, которая позволяет значительно увеличить срок эксплуатации деталей, но рано или поздно приходит момент, когда необходим ремонт рулевого механизма.
О необходимости обратиться к специалистам могут указывать такие признаки как: увеличение свободного хода рулевого колеса, появление люфта в разных плоскостях, «закусывания» или появление холостых вращений руля, когда колёса на них не реагируют. В любом из указанных случаев следует незамедлительно проводить глубокую диагностику ремонт рулевого механизма. А для того, чтобы оградить себя от неприятностей, следует проводить осмотр и своеобразное тестирование системы рулевого управления каждый раз при выезде из гаража.
Рулевые механизмы.
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 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 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.
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:
- Червячный рулевой механизм
- Винтовой рулевой механизм
- Реечный рулевой механизм
***
Независимая подвеска автомобилей
Главная страница
- Страничка абитуриента
Дистанционное образование
- Группа ТО-81
- Группа ТО-71
Специальности
- Ветеринария
- Механизация сельского хозяйства
- Коммерция
- Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
Учебные дисциплины
- Инженерная графика
- МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
- Карта раздела
- Общее устройство автомобиля
- Автомобильный двигатель
- Трансмиссия автомобиля
- Рулевое управление
- Тормозная система
- Подвеска
- Колеса
- Кузов
- Электрооборудование автомобиля
- Основы теории автомобиля
- Основы технической диагностики
- Основы гидравлики и теплотехники
- Метрология и стандартизация
- Сельскохозяйственные машины
- Основы агрономии
- Перевозка опасных грузов
- Материаловедение
- Менеджмент
- Техническая механика
- Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
- «Инженерная графика»
- «Техническая механика»
- «Двигатель и его системы»
- «Шасси автомобиля»
- «Электрооборудование автомобиля»
Типы автомобильных рулевых механизмов
Кузов/шасси и компоненты
2 августа 2017 г.
Автомобильные технологии
Автомобильное рулевое управление составляет основу управления движением любого транспортного средства. Он включает в себя все компоненты, шарниры и соединения, необходимые для передачи мощности от двигателя к колесам.
Рулевое управление также контролирует углы поворота колес по двум осям для обеспечения направленности.
Два традиционных механизма, которые используются до настоящего времени, — это зубчатая рейка и рулевое управление с рециркуляцией шариков.
1. Реечный механизм
Реечный механизм рулевого управления является наиболее распространенным механизмом управления движением в легковых автомобилях, небольших грузовиках и внедорожниках.
Конструкция
- Зубчатая рейка заключена в металлическую трубу, каждый конец которой направлен наружу из трубы.
- Стержень — тяга или осевой стержень — соединяется с каждым концом стойки.
- Шестерня крепится к рулевому валу.
Механизм
При повороте руля шестерня будет вращаться, перемещая рейку. Рулевая тяга соединяется с рулевым рычагом, который прикреплен к шпинделю.
Реечная передача предназначена для преобразования кругового движения рулевого колеса в линейное движение. Это позволяет уменьшить передачу, облегчая поворот колес.
Два типа реечных рулевых систем:
- Концевой отвод
- Центральный взлет
Рулевое управление с переменным передаточным отношением
Подтипом реечного рулевого управления является рулевое управление с переменным передаточным отношением.
Эта система рулевого управления имеет разный шаг зубьев в центре и на концах.
Это делает рулевое управление менее чувствительным, когда рулевое колесо находится близко к центральному положению.
А при повороте в сторону блокировки колеса становятся более чувствительными к круговым движениям руля.
2. Рециркуляционный шар/рулевой механизм
Рулевое управление с рециркуляцией шариков является наиболее часто используемой системой рулевого управления в тяжелых автомобилях.
Работает на параллелограммной системе, в которой:
- Вилка и натяжной рычаг остаются параллельными
- Механизм поглощает большие ударные нагрузки и вибрации
Конструкция
- Рулевое колесо крепится к рулевому валу, на конце которого имеется резьбовой стержень. Резьбовой стержень является фиксированным, в отличие от реечного типа.
- На поверхности блока обработаны зубья шестерни.
- Резьба в стержне заполнена шарикоподшипниками.
- Эти шарикоподшипники выполняют две функции: уменьшают трение и износ шестерни; Фиксация зубьев шестерни для предотвращения разрыва контакта первых друг с другом при изменении направления руля.
Механизм
- При вращении руля тяга поворачивается.
- Когда колесо вращается, блок перемещается.
- Блок перемещает другую шестерню, которая, в свою очередь, приводит в движение манипулятор.
- Шариковые подшипники в резьбе рециркулируют через шестерню при ее вращении.
Система рулевого управления: определение, типы, функции и компоненты [Полная информация]
Система рулевого управления: типы, функции и компоненты Что такое система рулевого управления?Система рулевого управления: типы, функции и компоненты: — Установлено, что идеальное управление автомобилем делает ваше путешествие безопасным и утомительным, поэтому в автомобильной промышленности используется рулевое управление. Более плавное касание руля должно происходить непосредственно с системой рулевого управления, чтобы сделать его более легким и точным. Помимо этого подвеска также играет очень важную роль в автомобильной промышленности. Для достижения отличной управляемости требуется очень качественная система рулевого управления и детали рулевого управления. Прокрутите вниз, чтобы узнать больше о системе рулевого управления и обо всем, что с ней связано.
Функция системы рулевого управленияПосле поворота рулевого колеса автомобиль реагирует на эту систему. Система рулевого управления отвечает за обеспечение довольно гладкого маршрута, который включает в себя группу частей, называемых системой рулевого управления, которая передает движение рулевого колеса вниз по рулевому валу, чтобы перемещать колесо влево или вправо.
Система рулевого управления с реечной передачей PopularВ большинстве легковых автомобилей и внедорожников сегодня дорога состоит из реечной системы рулевого управления. Эта система отвечает за преобразование вращательного движения рулевого колеса в линейное движение, которое поворачивает колеса и направляет траекторию. Эта система включает в себя круглую шестерню, которая фиксирует зубья на стержне. Это превращает большие обороты рулевого колеса в маленькие, точные повороты колес, что придает рулевому управлению твердое и прямое ощущение.
Влияние усилителя рулевого управления на реечную шестернюПоследние модели легковых и грузовых автомобилей имеют функцию системы рулевого управления с усилителем, которую также называют усилителем рулевого управления. Это используется для придания дополнительной энергии для помощи при повороте колес и означает парковку, которая требует гораздо меньших усилий по сравнению с простым ручным усилием. По сравнению с рулевым управлением с усилителем система рулевого управления с реечной передачей сильно отличается, поскольку в нее добавляется насос с приводом от двигателя или электродвигатель для помощи рулевому узлу.
Система помогает управлять более высокой передачей, что означает, что вам нужно меньше крутить руль, чтобы дальше крутить колеса. Следовательно, у него увеличено время отклика, что делает рулевое управление еще более точным. На таких оживленных дорогах и в пробках водители транспортных средств могут более безопасно маневрировать в непосредственной близости от других транспортных средств. Сохранение жесткого управления на различных скоростях, в любых условиях, в критических ситуациях, что помогает избежать аварий.
Компоненты системы рулевого управления в автомобилеВсе рейки и шестерни являются одной из наиболее важных частей, которые в основном производятся MOOG, а также осевые тяги, наконечники рулевых тяг, тяги, подшипники колес. Это детали рулевого управления, прочные и износостойкие, которых достаточно, чтобы обеспечить как прочность, так и долговечность. Выбор деталей, соответствующих спецификациям производителя, означает, что вся сборка будет надежной и долговечной.
1. Возврат рулевого управления четырьмя колесамиПод шарниром передних колес находится система рулевого управления некоторых автомобилей, которая воздействует на все четыре колеса. Это было обнаружено исключительно в спортивных и роскошных моделях, где наблюдается растущая тенденция к использованию этой функции в более доступных автомобилях.
За задней осью автомобиля устанавливается блок управления всеми колесами, который по требованию воздействует на задние колеса. Колеса автомобиля вращаются в противоположном направлении со сравнительно меньшей скоростью, в то время как совместное вращение всех четырех колес помогает поддерживать устойчивость и предотвращает «рыбий хвост».
Наличие технического полного рулевого управления означает лучшую управляемость, так как рулевое управление контролируется только в экстренных ситуациях, когда обнаруживается, что автомобиль реагирует с оптимальной реакцией. Этот тип системы рулевого управления используется в таких брендах, как Renault, Honda, Nissan, Mazda и т. д., чтобы дать новым водителям новые высоты управляемости и отзывчивости, а также сделать нас более безопасными на дорогах.
2. Рулевой механизмВ нижней части рулевой колонки находится червячный редуктор, который устанавливается внутри корпуса. Червяк представляет собой цилиндр с резьбой, похожий на короткий болт, который вращает болт, удерживающий на нем гайку. После этого гайка движется вдоль болта. Точно так же при вращении червяка перемещается все, что находится внутри его резьбы.
Рулевое управление с усилителемВ случае тяжелого автомобиля рулевое управление слишком тяжелое или неудобно низкое, так что рулевому колесу может потребоваться много оборотов от упора до упора. Тяжелая передача иногда может быть довольно проблематичной при парковке в ограниченном пространстве, тогда как система рулевого управления с усилителем может решить такие проблемы. Двигатель приводит в действие насос, который подает масло под очень высоким давлением к рейке или рулевому механизму.
Клапаны в рулевой рейке или коробке открываются всякий раз, когда водитель поворачивает руль, что позволяет маслу попасть в цилиндр. Масло работает как поршень, который помогает толкать рулевое управление в нужном направлении. Как только водитель перестает крутить руль, клапан закрывается и толкающее действие поршня прекращается. Мощность полезна для помощи рулевому управлению и колесу, которое по-прежнему связано с опорными катками обычным образом.
Работа системы рулевого управленияПри вращении рулевого колеса присоединенный к нему вал также вращается вместе с ним. Это приводит к вращению шестерни, расположенной в верхней части рейки. Вращение шестерни позволяет рейке двигаться линейно, также перемещая рулевую тягу.
Когда рулевая тяга соединена с рулевым рычагом, она позволяет колесу вращаться. Размер шестерни отвечает за ее вращение. Если шестерня большого размера, это означает, что вы будете получать больше оборотов за счет меньшего вращения рулевого колеса, что затрудняет управление.
Принимая во внимание, что, с другой стороны, маленькая шестерня называется тем, что означает, что будет легче контролировать то, что требуется для многократного поворота рулевого колеса, чтобы сделать поворот автомобиля.
Вот как эффективно работает система реечной передачи. Тем не менее, это довольно простое устройство, которое можно использовать несколько раз, и как продвинутую систему, которая может сделать его еще лучше в использовании.
Система рулевого управления с рециркуляцией шариковЭта система известна под несколькими названиями, такими как «червяк и сектор» и «шар и гайка с рециркуляцией». Эта система рулевого управления чаще всего встречается в старых автомобилях и большегрузных транспортных средствах, таких как грузовики. Эта работа сильно отличается от реечной передачи.
Конструкция системы рулевого управленияШаровая система рулевого управления с рециркуляцией имеет две разные передачи: червячную и секторную. Рулевое колесо соединяется через вал с резьбой, который затем соединяется с блоком. Червячная передача довольно большая и проходит через блок с резьбой таким образом, что позволяет червячной передаче войти внутрь. Этот блок имеет зубья шестерни на внешней стороне, которая соединена с секторной шестерней. Секторная шестерня остается соединенной с рычагом сошки, который дополнительно прикреплен к рулевой тяге. Работа также довольно проста, как рейка и шестерня.
Система рулевого управления с усилителемСистема рулевого управления с усилителем дополнена некоторыми дополнительными деталями и компонентами реечной системы, что упрощает ее использование. В большинстве случаев насос, напорные трубки, поворотный регулирующий клапан, трубопроводы для жидкости и гидравлический поршень являются общими частями системы рулевого управления с усилителем.
Основная работа насоса заключается в перекачке жидкости в нужное место. Поворотный регулирующий клапан — это клапан, который обеспечивает движение жидкости только тогда, когда водитель фактически управляет автомобилем. Гидравлический поршень продолжает двигаться в зависимости от линии жидкости, которая подает жидкость под высоким давлением. Это движение поршня на рейке облегчает работу водителя, поскольку обычно оно прикладывает усилие, необходимое для управления автомобилем.
Рулевое управление, чувствительное к скоростиСистему рулевого управления с усилителем обычно называют рулевым управлением, чувствительным к скорости, при котором рулевое управление сильно усиливается на очень низкой скорости и незначительно на высокой скорости. У автопроизводителей есть представления о том, что при маневрировании для парковки должны быть необходимы большие усилия руля, тогда как при высокой скорости движения это не обязательно.
Новейшие системы рулевого управления с усилителем, чувствительные к скорости, отвечают за уменьшение механического или электрического усиления по мере увеличения скорости автомобиля, что придает ему более прямое ощущение. Именно по этой причине эта функция постепенно становится все более распространенной в наши дни.
Детали системы рулевого управления 1. Общие функции системыВ современной системе рулевого управления с гидроусилителем насос используется для подачи жидкости гидроусилителя рулевого управления под давлением к рейке и шестерне. Всякий раз, когда водитель обеспечивает рулевое управление, поворачивая рулевое колесо, клапан управления усилителем рулевого управления подвергается давлению жидкости с одной стороны поршня, что помогает водителю поворачивать колесо.
2. Насос гидроусилителя рулевого управленияНасос гидроусилителя рулевого управления используется для поворота ремня привода вспомогательных агрегатов или поликлинового ремня для создания давления жидкости в верхней части шланга гидроусилителя рулевого управления, чтобы входная сторона гидроусилителя рулевого управления могла управлять клапаном .
3. Муфта рулевого управленияУказывает на то, что позволяет рулевому колесу вращаться без зацепления с колонкой из-за того, что первичный вал и рулевая колонка не находятся в идеальное выравнивание вместо этого находятся под небольшим углом друг к другу.
4. Наконечники поперечной рулевой тягиЭто компонент, который крепится к концу рулевой рейки, где поворотные кулаки и позволяют движению рейки преобразовываться в поворот передних колес. Это части, которые вращаются по горизонтали для управления входным перемещением и поворачиваются как по вертикали, так и по диагонали, когда транспортное средство сталкивается с неровностями на дороге и колеса подпрыгивают.
5. Шланги гидроусилителя руляВажно знать, что есть два основных шланга гидроусилителя рулевого управления, один — верхний, а другой — нижний. Оба шланга прикреплены к рейке и шестерне с помощью резьбового латунного фитинга. Шланг высокого давления крепится к насосу гидроусилителя руля с помощью латунного фитинга с резьбой, тогда как направляющие шланга нижнего шланга представляют собой небольшую трубку, которая надежно фиксируется хомутом.
Шланг высокого давления переносит жидкость гидроусилителя рулевого управления под давлением рейки, которая снабжена усилителем рулевого управления, тогда как нижний шланг отвечает за перекачку жидкости низкого давления обратно к насосу .
Типы рулевого управленияСуществует три типа рулевого управления:
1. Велосипедное рулевое управлениеЭтот тип рулевого управления редко фиксируется, тогда как переднее колесо управляемое.