Рулевой механизм: описание,виды,назначение,принцип работы ,устройство.

Nevada 1976Рулевой механизм: описание,виды,назначение,принцип работы ,устройство. 0 Comment

Содержание статьи

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

Принцип работы реечной рулевой тяги

Реечный рулевой механизм

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

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

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

Червячный рулевой механизм

Схема червячного редуктора

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

Конструктивно устройство состоит из следующих элементов:

• рулевой вал
• передача «червяк-ролик»
• картер
• рулевая сошка

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

Рулевой механизм червячного типа имеет следующие преимущества:

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

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

Рулевая колонка

Выполняет передачу вращательного усилия, которое создает водитель для изменения направления. Состоит она из рулевого колеса, располагаемого в салоне (на него и воздействует водитель, вращая его). Оно жестко посажено на вал колонки. В устройстве этой части рулевого управления очень часто используется вал, разделенный на несколько частей, соединенных между собой карданными шарнирами.

Такая конструкция сделана не просто так. Во-первых, это позволяет менять угол положения рулевого колеса относительно механизма, смещать его в определенную сторону, что нередко необходимо при компоновке составных частей авто. В дополнение такая конструкция позволяет повысить комфортабельность салона – водитель может менять положение рулевого колеса по вылету и наклону, обеспечивая максимально удобное его положение.

Во-вторых, составная рулевая колонка имеет свойство «ломаться» в случае ДТП, снижая вероятность травмирования водителя. Суть такова – при фронтальном ударе двигатель может сместиться назад и толкнуть рулевой механизм. Если бы вал колонки был цельным, изменение положения механизма привело бы к выходу вала с рулевым колесом в салон. В случае же со составной колонкой, перемещение механизма будет сопровождаться всего лишь изменением угла одной составляющей вала относительно второй, а сама колонка остается неподвижной.

Винтовой рулевой механизм

Винтовой рулевой механизм объединяет следующие конструктивные элементы: винт на валу рулевого колеса; гайку, перемещаемую по винту; зубчатую рейку, нарезанную на гайке; зубчатый сектор, соединенный с рейкой; рулевую сошку, расположенную на валу сектора.

Особенностью винтового рулевого механизма является соединение винта и гайки с помощью шариков, чем достигается меньшее трение и износ пары.

Принципиально работа винтового рулевого механизма схожа с работой червячного механизма. Поворот рулевого колеса сопровождается вращением винта, который перемещает надетую на него гайку. При этом происходит циркуляция шариков. Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и с ним рулевую сошку.

Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и реализует большие усилия. Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных легковых автомобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.

Заключение

В целом механизм является достаточно надежным узлом, не требующим никакого обслуживания. Но при этом эксплуатация рулевого управления автомобиля подразумевает проведение своевременной диагностики для выявления неисправностей.

Конструкция этого узла состоит из множества элементов с подвижными соединениями. А где такие соединения есть, со временем из-за износа контактирующих элементов, в них появляются люфты, которые в значительной мере могут повлиять на управляемость авто.

Сложность диагностики рулевого управления зависит от его конструктивного исполнения. Так в узлах с механизмом «шестерня-рейка» соединений, которые необходимо проверять не так уж и много: наконечники, зацепление шестерни с рейкой, карданы рулевой колонки.

А вот с червячным механизмом из-за сложной конструкции привода точек диагностики значительно больше.

Механизмы управления автомобилем

Механизмы управления автомобилем включают рулевое управление и тормозную систему. Рулевое управление (рис. 2) служит для изменения направления движения автомобилем, что осуществляется поворотом передних колёс вместе с цапфами, на которых они установлены, посредством рулевого механизма (червячная, винтовая, кривошипная или реечная передачи), связанного валом с рулевым колесом (штурвалом) и системой привода с цапфами передних колёс.

Рис. 2. Рулевое управление : 1 — рулевое колесоКолесо — деталь машин и механизмов; имеет форму диска или обода со спицами, вставленными в ступицу. Колесо может свободно вращаться на оси или быть закрепленным на ней. Служит для передачи или преобразования вращательного движения.; 2 — рулевой вал; 3 — рулевой механизм; 4 — рулевая сошка; 5 — продольная рулевая тяга; 6 — поворотная цапфаЦапфа (от немецкого Zapfen) — участок вала или оси, поддерживаемый опорой. Концевая цапфа называется шипом, расположенная в средней части вала, — шейкой, торцевая — пятой. Шипы и шейки выполняются цилиндрическими, коническими, иногда сферическими; пяты — кольцевыми (с одной опорной плоскостью) и иногда гребенчатыми (с несколькими плоскостями).; 7 — рулевой рычаг; 8 — поперечная рулевая тяга.

Для облегчения управления автомобилем в рулевой приводПривод — устройство для приведения в действие машин. Состоит из двигателя, силовой передачи и системы управления. Различают приводы групповой (для нескольких машин или рабочих органов) и индивидуальный (для отдельной машины или для каждого рабочего органа). вводятся гидравлические, пневматические или гидропневматические усилителиУсилитель в технике — устройство, в котором осуществляется увеличение энергетических параметров сигнала (воздействия) за счет использования энергии вспомогательного источника. В соответствии с физической природой усиливаемых сигналов различают усилители механические, пневматические, гидравлические и электрические. Усилитель — один из основных элементов устройств автоматики, телемеханики, радиотехники и др.. В России и других странах, где принято правостороннее движение, применяют левое рулевое управление, и наоборот. Это улучшает обзорность дорогиДороги — общее наименование всех разновидностей наземных путей сообщения, предназначенных для передвижения людей, транспорта и грузов., что особенно важно при обгоне. Рулевое управление должно обеспечивать хорошую поворотливость автомобиля без бокового скольжения управляемых колёс на повороте при минимальном усилии на рулевом колесе, а также стабилизацию колёс при прямолинейном движении.

Лёгкость управления создаётся необходимым передаточным числом рулевого механизма и рулевого привода (силовое передаточное числоПередаточное число — отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни в зубчатой передаче, числа зубьев колеса к числу заходов червяка в червячной передаче, числа зубьев большой звездочки к числу зубьев малой в цепной передаче; диаметра большого шкива или катка к диаметру меньшего в ременной или фрикционной передаче (нерегулируемой). Всегда больше или равно 1. находится в пределах 100 — 300), причём передаточное число рулевого механизма часто бывает переменным. Рулевой привод осуществляет одновременный поворот управляемых колёс на различные углы с качением их без бокового скольжения. Стабилизация управляемых колёс, т. е. их способность сохранять положение, занимаемое при прямолинейном движении, и автоматически возвращаться в это положение, когда рулевое колесо будет отпущено, достигается поперечным и продольным наклоном шкворней поворотных цапф колёс.

Для повышения маневренности автомобиля, особенно повышенной проходимости, делают управляемыми все колёса (2-осные автомобили) или колёса двух передних осей (4-осные автомобили). Для этой же цели выполняют поворотными колёса прицепов-роспусков или полуприцепов у автопоездов.

« Предыдущая запись

Следующая запись »

Как работает система рулевого управления автомобиля? Подробнее

Правильный механизм рулевого управления необходим для эффективного и безопасного управления транспортным средством во всем диапазоне скоростей без особых усилий. Он также должен иметь возможность справляться с широким спектром дорожных покрытий, а также ударами и подпрыгиваниями автомобиля.

Кроме того, основным свойством транспортного средства является прямолинейное управление и удержание в этом положении или повороты по желанию водителя без особых усилий для этого. Также необходимо, чтобы движущееся транспортное средство находилось под полным контролем водителя, чтобы избежать аварии.

Система рулевого управления грузовых автомобилей

Для правильного управления транспортным средством водитель должен уметь:

• Поворачивать
  транспортное средство в разные стороны, чтобы оно не сбилось с курса.
• Управление
  его скорость, чтобы при необходимости переместить транспортное средство.
• Медленно
  его вниз или остановить его медленно или внезапно без дрейфа.

Акселератор, коробка передач и тормоз управляют движением автомобиля, а система рулевого управления обеспечивает изменение направления движения автомобиля. Помимо направления автомобиля в определенном направлении, система рулевого управления должна быть устроена геометрически. Колеса должны свободно катиться без проскальзывания и трения. Кроме того, рулевое управление должно быть легким, устойчивым и с некоторой степенью саморегулируемости.

Рулевой механизм должен предотвращать проскальзывание шин при повороте автомобиля. Для этого каждое колесо должно катиться по дуге, имеющей общий центр с дугами других колес транспортного средства. Чтобы заставить каждое переднее колесо двигаться вокруг своей оси (вокруг шкворня или шаровых шарниров), необходимо повернуть внутреннее колесо на больший угол, чем внешнее колесо. Такое расположение делает два передних колеса слегка «схождением наружу» при выполнении поворота, что известно как «принцип Акермана» или «система Акермана».

Функция:

Функция системы рулевого управления заключается в преобразовании вращательного движения рулевого колеса в угловой поворот передних колес. Это также умножает усилие водителя за счет рычага или механического преимущества, что облегчает поворот колес. Поворотные кулаки несут передние колеса, которые вращаются на шариковых или конических роликоподшипниках. Следовательно, система рулевого управления также должна поглощать часть дорожных толчков и не допускать их передачи водителю.

Система рулевого управления в автомобилях

Когда водитель поворачивает рулевое колесо, оно передает результирующее движение на рулевую колонку. Эта труба вращается внутри рулевой колонки и передает движение дальше на рулевой механизм, установленный на конце рулевой трубы. Рулевой механизм изменяет направление движения и увеличивает крутящую силу в соответствии с передаточным числом. Выходной или роликовый вал вращается и перемещает манипулятор. Далее он передает движение поворотному кулаку через тягу реле, промежуточный рычаг, рулевые тяги и рулевые рычаги.

Компоненты:

Обычная система рулевого управления имеет следующие компоненты:

1. Рулея передачи
2. ARM
3. Руководящая колонна
4. рулевое колесо
5. Дир. Система рулевого управления Эксплуатация:

   система рулевого управления автомобиля работает следующим образом. Когда водитель поворачивает направо,

   • Оба
     руль и рулевая колонка поворачиваются по часовой стрелке; приводит к тому, что рулевой механизм
     повернуть вал ролика
   • Это
     действие перемещает нижний конец сошки вперед и толкает тягу.
   • промежуточный рулевой рычаг, который получает толчок от тяги, перемещает галстук
     штанги слева.
   • правая рулевая тяга тянет правый рулевой рычаг и поворачивает правый поворотный кулак
     и правое колесо вправо.
   • левая рулевая тяга давит на левый рулевой рычаг и поворачивает левый поворотный кулак
     и колесо вправо.

   Аналогично,
   для поворота налево вышеуказанное действие будет обратным.

   Типы рулевого управления Системы:

   Разные автомобили имеют разные типы рулевого управления. Типы рулевых механизмов зависят от способа соединения рулевой трубы с поперечным валом. Они —

   1. Рециркулирующий мяч и гайки
   2. червя и роллер
   3. стойка и шестерня
   4. Червяк и сектор
   5. CAM & Roller
   6. Worm & Ball Watching
   7. CAM & PEG
   8. VINT & NUT

   99

   9. Кулачково-поворотный рычаг

   Кроме того, система рулевого управления с усилителем представляет собой усовершенствованный тип механизма рулевого управления, в котором для управления рулевым механизмом используется либо гидравлическое давление, либо электроусилитель (EPAS). ZF является одним из ведущих производителей компонентов рулевого механизма в мире.

   Часы
   система рулевого управления в действии здесь:

   Подробнее: Какие бывают типы независимой подвески в автомобилях?>>

   сообщить об объявлении

   О команде CarBikeTech

   CarBikeTech — это технический блог. Члены команды CarBikeTech имеют более чем 20-летний опыт работы в автомобильной сфере. Команда CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи об автомобильных технологиях.

   Усилитель руля — Как работает автомобильное рулевое управление

   В усилителе рулевого управления есть несколько ключевых компонентов в дополнение к реечному механизму или рециркуляционному шаровому механизму.

   «»

   Насос

   Гидравлический привод рулевого управления обеспечивается пластинчато-роторным насосом (см. схему ниже). Этот насос приводится в движение двигателем автомобиля через ремень и шкив. Он содержит набор выдвижных лопастей, которые вращаются внутри овальной камеры.

   Реклама

   Когда лопасти вращаются, они вытягивают гидравлическую жидкость из обратного трубопровода под низким давлением и нагнетают ее в выпускное отверстие под высоким давлением. Количество потока, обеспечиваемого насосом, зависит от частоты вращения двигателя автомобиля. Насос должен быть спроектирован таким образом, чтобы обеспечить достаточный поток при работе двигателя на холостом ходу. В результате насос перекачивает намного больше жидкости, чем необходимо, когда двигатель работает на более высоких оборотах.

   В насосе имеется клапан сброса давления, чтобы гарантировать, что давление не станет слишком высоким, особенно при высоких оборотах двигателя, когда перекачивается очень много жидкости.

   «»

   Поворотный клапан

   Система рулевого управления с усилителем должна помогать водителю только тогда, когда он прилагает усилие к рулевому колесу (например, при начале поворота). Когда водитель не прилагает усилий (например, при движении по прямой), система не должна оказывать никакой помощи. Устройство, воспринимающее усилие на руле, называется 9.0107 поворотный клапан .

   Шпонка поворотного клапана — торсион . Торсион представляет собой тонкий металлический стержень, который скручивается при приложении к нему крутящего момента. Верхняя часть стержня соединена с рулевым колесом, а нижняя часть стержня соединена с шестерней или червячной передачей (которая вращает колеса), поэтому величина крутящего момента в торсионе равна величине крутящего момента, водитель использует для поворота колес. Чем больший крутящий момент использует водитель для поворота колес, тем сильнее закручивается руль.

   Вход от вала рулевого управления образует внутреннюю часть узла золотник-клапан . Он также соединяется с верхним концом торсиона . Нижняя часть торсиона соединяется с внешней частью золотника. Торсион также поворачивает выход рулевого механизма, соединяясь либо с шестерней, либо с червячной передачей, в зависимости от типа рулевого управления автомобиля.