Рулевое управление – устройство и принцип работы. Рулевое управление автомобиля

Рулевое управление автомобиля - назначение и устройство

Назначение рулевого управления

Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля. Обычно управляемыми являются колеса передней оси, но это преимущественно на легковых автомобилях. Иногда для улучшения управляемости автомобиля и сохранения над ним полного контроля его делают полноуправляемым, то есть управляемыми являются не только основные передние колеса – задние также имеют возможность отклоняться на определенный угол.

Рулевое управление может быть с усилителем или без него, может устанавливаться на поперечине кузова в моторном отсеке или на подрамнике (практически на всех современных автомобилях).

 Устройство рулевого управления

Рисунок 8.1 Пример рулевого механизма.1 – рулевое колесо; 2 – гайка крепления рулевого колеса; 3 – верхний кожух рулевой колонки; 4 – шестерня рулевого редуктора; 5 – фланец рулевого вала; 6 – рулевой вал; 7 – труба рулевого вала; 8 – нижний кожух рулевой колонки; 9 – шаровой шарнир; 10 – наконечник рулевой тяги; 11 – пыльник; 12 – рейка рулевого редуктора; 13 – болт крепления рулевой тяги; 14 – стопорная пластина; 15 – рулевая тяга; 16 – поворотный рычаг передней стойки.

 Рулевое колесо и рулевая колонка

Садясь в автомобиль на место водителя, первое, что вы видите, — это рулевое колесо. Вращая его в ту или иную сторону, вы направляете автомобиль. Ничего в рулевом колесе (или руле) сложного нет… если это, конечно, руль автомобиля самой простой комплектации. В современных автомобилях руль — это и место для установки подушки безопасности, и пульт управления аудиосистемой вместе с телефоном, также это контроллер для управления бортовым компьютером. Рулевое колесо современного автомобиля иногда бывает попросту перегружено всяческими переключателями и кнопками, которые имеют различное назначение.

Рулевая колонка, это, по сути, два вала (реже один), соединенных между собой универсальными шарнирами (похожими на карданные). Она призвана передавать вращение от рулевого колеса к рулевому механизму. На многих нынешних автомобилях предусмотрена регулировка угла наклона рулевого колеса и расстояния его вылета. Другими словами, вы можете, перемещая рулевое колесо вверх/вниз и на себя/от себя, установить то положение, которое наиболее близко к идеальному, согласно вашим пожеланиям.

ПримечаниеДля обеспечения высоких показателей пассивной безопасности, к проектированию рулевой колонки относятся так же серьезно, как и, например, к проектированию сиденья. Это связано с тем, что при фронтальном столкновении рулевое колесо не должно смещаться более, чем это допустимо. Поэтому при столкновении рулевая колонка должна складываться или ломаться в определенных местах.

 Рулевой механизм

На современных легковых автомобилях применяются два самых распространенных типа рулевых механизмов: червячный и реечный.

ИнтересноОгромное значение имеет место расположения на подрамнике рулевого механизма относительно воображаемой оси управляемых колес. Так, установка рулевого механизма за передней осью или перед ней в итоге может кардинально изменить поведение автомобиля на дороге, поэтому конструкторы при проектировании автомобиля подходят к этому вопросу очень серьезно.

 Червячный рулевой механизм

Если рулевой механизм червячный, то он состоит из глобоидного червяка и углового сектора, на который установлен ролик. К угловому сектору подсоединен вал, а на валу закреплена сошка. Перемещение сошки передается на рулевую трапецию, которая состоит из рулевых тяг. Тяги, перемещаясь, поворачивают колеса в ту или иную сторону. Устройство рулевого механизма показано на рисунке 8.2. Сейчас автомобили с червячным рулевым механизмом встречаются все реже.

Рисунок 8.2 Червячный рулевой механизм.

Червячная передача – это такой тип передачи, в которой имеется червяк, представляющий собой резьбовую часть болта, но только с увеличенными во много раз витками, и шестерня, входящая в зацепление с этим червяком.

Глобоидным червяк называется из-за своей формы: его профиль вогнутый, как показано на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3 Внешний вид глобоидного червяка.

 Реечный рулевой механизм

Теперь опишем реечный рулевой механизм (рисунок 8.4). Он состоит из шестерни и зубчатой рейки. Шестерня соединена с валом рулевой колонки, а рейка через тяги – с поворотными кулаками колес.

Рисунок 8.4 Реечный рулевой механизм.

ИнтересноИногда зубья на рейке наносят с переменным шагом (рисунок 8.5). Делают это для того, чтобы получить подобие активного рулевого управления для получения сочетания таких противоречивых показателей, как управляемость и комфорт. Так, для того чтобы при парковке водитель не вращал рулевое колесо на 5—10 оборотов в угоду легкости, желательно, чтобы число оборотов от упора до упора составляло как можно меньше – один, а то и пол-оборота. Но если от правого крайнего положения руля до левого будет всего один оборот, то рулевое управление будет довольно чувствительным к каждому движению, что опасно при движении на высоких скоростях, так как плавно выполнить все маневры не удастся, а это чревато последствиями. Вот и пришли к такому довольно простому компромиссному решению: шаг центральных зубьев рулевой рейки небольшой, а передаточное отношение чуть выше, а, следовательно, и чувствительность к отклонению рулевого колеса небольшая. Но от центра шаг зубьев увеличивается, чтобы уменьшить передаточное отношение и общее число оборотов рулевого колеса.

Рисунок 8.5 Пример зубчатой рейки рулевого механизма с переменным шагом зубьев.

ПримечаниеШаг зубьев – это расстояние между центрами вершин зубьев.

ИнтересноКстати, может быть и обратная ситуация, когда шаг зубьев рейки уменьшается ближе к концам рейки.

Реечный рулевой механизм занял место червячного и основательно закрепился как наиболее актуальная конструкция, так как его преимущества говорят сами за себя: управление автомобилем, даже не оборудованным усилителем рулевого управления, несложное, небольшое количество звеньев всего рулевого механизма, простота монтажа на автомобиль и сведение к минимуму операций по обслуживанию.

 Рулевой привод

Рулевой привод — это набор тяг и шарниров, связывающих и передающих перемещения от рулевого механизма к поворотным кулакам управляемых колес.

Если вернуться к червячному рулевому механизму, то в классической схеме имеются три тяги — одна центральная и две боковые, они соединяются через шарниры. Тяги рулевого привода в данном случае называют рулевой трапецией. Конструкция рулевой трапеции в геометрическом плане такова, что она обеспечивает поворот управляемых колес на разные углы (смотрите главу «Ходовая часть»).

При условии установки реечного рулевого механизма все немного проще. К рулевой рейке крепятся рулевые тяги с обеих сторон, которые передают перемещение на поворотные кулаки колес. Преимущества очевидны, ведь чем меньше различных промежуточных звеньев, тем надежнее и точнее весь механизм.

ПримечаниеЧтобы исключить попадание грязи и пыли в корпус реечного рулевого механизма, с обеих его сторон установлены так называемые пыльники (гофрированные резиновые чехлы).

 Углы поворота управляемых колес

При повороте управляемые колеса автомобиля проходят различные расстояния. И если оба колеса будут поворачиваться на одинаковый угол, автомобиль будет смещаться с заданной траектории, при этом шины колес будут значительно быстрее изнашиваться.

Рисунок 8.6 Поворот управляемых колес на разные углы.

Для того чтобы избежать этого, рулевое управление проектируют таким образом, чтобы обеспечить поворот внутреннего колеса на больший угол относительно наружного.

Рисунок 8.7 Поворот управляемых колес на различные углы.

monolith.in.ua

Рулевое управление автомобилей

Рулевое управление автомобиля, предназначено для изменения направления движения автомобиля поворотом управляемых колес и состоит из рулевого механизма, рулевого привода и рулевого усилителя для некоторых моделей автомобилей. Так как от рулевого управления в значительной степени зависит безопасность движения, оно должно удовлетворять следующим требованиям: быть легким в управлении, обеспечивать хорошую маневренность автомобиля с минимальным радиусом поворота, иметь минимальное боковое скольжение колес при повороте, исключать возможности возникновения автоколебаний управляемых колес, иметь минимальную передачу толчков на рулевое колесо, быть очень надежным, так как выход его из строя приводит к аварии. Кроме того, рулевое управление должно исключать самопроизвольный поворот управляемых колес.

Рулевое управление автомобилей

Управление с помощью поворота управляемых колес применяется на легковых автомобилях, грузовых автомобилях общего назначения и автобусах. На специальных внедорожных автомобилях большой грузоподъемности используют иные конструкторские решения. В автомобилях с двумя мостами, за исключением специальных автотранспортных средств, как правило, управляемыми являются передние колеса.

Поворот управляемых колес с небольшим усилием на рулевом колесе обеспечивает рулевой механизм, который состоит из рулевой передачи или рулевой пары, размещенной в картере рулевого вала, который может состоять из двух или трех частей, соединяемых карданными шарнирами, и рулевого колеса. В зависимости от типа рулевой передачи рулевые механизмы могут быть червячными, шестеренчатыми, кривошипными, винтовыми. Червячные рулевые механизмы применяют на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распространение получили червячно-роликовые механизмы, например в заднеприводных моделях ВАЗ, АЗЛК-2140, ГАЗ-3102, УАЗ и др. Шестеренчатые рулевые механизмы изготовляют в виде редуктора зубчатых колес или в виде пары из шестерни и рейки.

Из-за простоты и компактности реечные рулевые механизмы широко применяют на легковых автомобилях ВАЗ-2108, ВАЗ-1111, ЗАЗ-1102, а также на легковых автомобилях среднего и даже большого классов. Винтовые рулевые механизмы по конструкции могут быть винторычажными и винтореечными. На грузовых автомобилях и автобусах используют винтореечные механизмы без клиновидной формы, зубья в них нарезаны параллельно оси вала сошки.

При лобовом столкновении автомобиля с препятствием рулевой механизм может стать причиной травмы водителя. Поэтому картер рулевого механизма располагают в таком месте, где деформация при столкновении будет наименьшей. Основным требованием к травмобезопасным рулевым механизмам является требование поглощения удара, наносящего травму водителю. Чтобы придать рулевым механизмам травмобезопасные свойства, устанавливают рулевое колесо с утопленной ступицей и двумя спицами, а также специальный энергопоглощающий элемент. Такая конструкция позволяет намного снизить тяжесть наносимых повреждений при ударе.

Рулевой механизм ВАЗ-2121 состоит из трех частей, связанных карданными шарнирами. При любом ударе рулевой вал складывается. На моделях некоторых других автомобилей энергопоглощающий элемент травмобезопасного рулевого механизма представляет собой резиновую муфту, которую устанавливают между верхней и нижней частями рулевого вала. В некоторых зарубежных конструкциях энергопоглощающим элементом рулевого механизма служит сильфон, который соединяет рулевое колесо с рулевым валом, или сам вал в верхней части представляет собой перфорированную трубу. Существуют и другие конструкции травмобезопасных рулевых механизмов.

Рулевой привод состоит из рулевой трансмиссии, рычагов и тяг, связывающих рулевой механизм с рулевой трансмиссией, и рулевого усилителя. Рулевую трапецию в зависимости от компоновки располагают перед осью или за ней. При зависимой подвеске колес применяют трапеции с цельной поперечной тягой, при независимой подвеске – только трапеции с рычажной поперечной тягой, что необходимо для того, чтобы избежать самопроизвольного поворота управляемых колес при их колебаниях на подвеске.

При зависимой и независимой подвесках могут применять как переднюю трапецию, так и заднюю. Поперечную тягу изготовляют из бесшовной стальной трубы, на резьбовые концы которой навертывают наконечники с шаровыми кольцами. Длина поперечной тяги должна быть регулируемой, так как она определяет схождение колес. При независимой подвеске регулирование осуществляют поворотом поперечной тяги относительно наконечников.

Сошку с поворотным рычагом связывает продольная тяга, которая в основном применяется при зависимой подвеске. Шаровые шарниры, размещенные по концам тяги, поджимаются жесткими пружинами. Шарниры и пружины расположены таким образом, что это дает возможность немного амортизировать удары, воспринимаемые управляемыми колесами.

На переднеприводных автомобилях часто применяют рулевое управление с реечным механизмом. Реечный рулевой механизм располагается в алюминиевом кратере, где на подшипниках установлен вал-шестерня, находящаяся в зацеплении с рейкой. Рейка прижимается к шестерне металлокерамическим упором, который поджат размещенной в пробке пружиной. Таким образом, обеспечивается беззазорное зацепление шестерни с рейкой по всему ее ходу. Ход рейки в одну сторону ограничивается напрессованным на нее кольцом, в другую сторону – втулкой резинометаллического шарнира тяги.

Полость картера защищена от грязи резиновым гофрированным чехлом. Вал рулевого управления соединен с валом шестерней упругой муфтой. На верхней части вала, которая вращается в подшипнике качения, на шлицах крепится рулевое колесо через демпфер, служащий для повышения безопасности.

Рулевой привод включает в себя составные рулевые тяги. Они при помощи шаровых шарниров соединены с поворотными рычагами стоек. Длина рулевой тяги изменяется при помощи регулировочной тяги с внутренней резьбой, которая навертывается на наконечники тяги и контрится гайками. Изменение рулевых тяг позволяют регулировать схождение колес.

Поворотный рычаг приварен к телескопической стойке и имеет отверстие, в нем вмонтирована втулка для установки пальца шарового шарнира. На легковых и грузовых заднеприводных автомобилях распространено рулевое управление с механизмом передачи типа «червяк—ролик». Верхний рулевой вал в некоторых моделях автомобилей вращается в радиально-упорных шариковых подшипниках и соединен с нижним через промежуточный вал, карданные шары которого изготовлены неразборными.

Редуктор рулевого механизма закреплен на лонжероне кузова и представляет собой червячную пару. Напрессованный на вал червяк вращается в радиально-упорных подшипниках. Зазоры в подшипниках регулируют подбором прокладок. Ролик, который находится в зацеплении с червяком, установлен на ось и вращается в подшипнике качения. Рулевой привод включает в себя рулевую сошку, шарнирно соединенную с ней среднюю тягу и левую боковую тягу, поворотные рычаги, маятниковый рычаг и шарнирно соединенную с ним правую боковую тягу.

Боковые тяги состоят из двух наконечников, соединенных разрезной регулировочной муфтой. Для крепления тяг к рычагам и сошке используют однотипные шаровые шарниры, состоящие из шарового кольца, вкладыша с пружиной и опорной шайбы пружины. Палец своей шаровой головкой вместе с вкладышем вставлен в конусную расточку головки наконечника тяги, а вкладыш поджат пружиной, что автоматически устраняет зазор, который возникает по мере износа вкладыша и пальца. Шарнир защищен резиновым чехлом и в процессе эксплуатации не требует смазки. Ось маятникового рычага вращается во втулках, вставленных в кронштейне оси. Он крепится к правому лонжерону пола кузова.

   Гидравлический усилитель рулевого привода.

В некоторых моделях автомобилей рулевое управление облегчается гидравлическим усилителем. Гидравлический усилитель обеспечивает поворот рулевого колеса с минимальными затратами сил. Состоит он из масляного насоса, бачка и напорного трубопровода. Его масляный насос приводится в действие двигателем с помощью клинового ремня. Насос закачивает гидравлическое масло из бачка и подает его под высоким давлением на соответствующую сторону рабочего цилиндра. Там масло давит на поршень зубчатой рейки, облегчая тем самым управление. Одновременно с другой стороны цилиндра поршень выдавливает масло по сливной гидролинии назад в бачок.

В статье использованы материалы из открытых источников:(Виктор Барановский. Автомобиль. 1001 совет)

По материалам: avto-opel.com

 Загрузка ...

Поделиться "Рулевое управление автомобилей"

Рулевое управление автомобилей

5 (100%) проголосовало 2

avto-opel.com

Как развивалось рулевое управление автомобиля — этапы, детали, новинки механизмов

Регулярное рождение на свет различных инженерных новинок транспортных механизмов позволяет сделать жизнь водителя более безопасной и комфортной. Причем за долгие годы развития машиностроения изменения коснулись абсолютно всех составляющих авто. Не миновала такая участь и рулевое управление, как систему. О нем и пойдет речь в этой статье. Но для начала давайте вспомним, что же это, собственно, такое и для чего оно нужно.

Что же такое система управления авто?

Итак, рулевое управление — это одна из важнейших систем автомобиля, предназначенная для задания нужного направления. Рулевой механизм и привод являются единственными элементами системы, на которых строится вся ее работа. Упомянутые составляющие, в свою очередь, также включают в себя некоторые детали, но о них поговорим немного позже. А пока немного истории.

История развития технологий

История автомобилестроения насчитывает три периода, в которых отмечалось скачкообразное развитие рулевого управления.

Самым первым типом автомобильного управления было червячное, получившее такое название благодаря шестерне червячной, входящей в состав рулевой колонки. А выглядело это так: усилия, прилагаемые для совершения оборота рулем, передавались на червячный механизм колонки, он, в свою очередь, заставлял вращаться шестерню, а та воздействовала на рулевую сошку. Сама же сошка влияла на работу ступиц и рычагов, что в итоге направляло колеса в нужном направлении. Раньше этот механизм был довольно распространен, и чаще всего такое рулевое управление использовалось в моделях ВАЗ и BMW.

В список деталей, составляющих червячную систему управления, входят следующие элементы:

• руль;
• колонка;
• вал и крестовина;
• тяги.

Затем в широкие массы вышло реечное рулевое устройство. Принцип его работы заключается в следующем: вращаясь, рулевое колесо воздействует на такую деталь, как шестерня, а она приводит в движение рулевую рейку. Рейка также, в свою очередь, приводит в действие рычаг, наконечник у которого вставляется в ступицу. Вот ее он и вращает. Реечная система состоит из:

• руля;
• вала;
• тяг;
• наконечника;
• рейки.

Такое рулевое устройство требовало определенных усилий для управления в процессе езды. Но здесь история автомобилестроения приготовила новый сюрприз водителям. Дело в том, что конструкторы придумали способ, позволяющий руководить машиной практически без физических усилий. А заключался он в установке в транспортное средство различных усилителей руля. Существует несколько видов подобных устройств:

• Гидроусилители. Здесь рулевое управление состоит из гидравлического насоса (приводится в действие двигателем авто), системы шлангов, бака для жидкости. В корпус же автомобильной рейки насос закачивает жидкость, которая при недвижимом руле циркулирует по системе. Если же руль крутится, то жидкость начинает давить на рейку в сторону поворота. Таким образом, механизм помогает водителю повернуть с минимальными усилиями;
• Электроусилители. А рулевое управление с таким усилителем работает с помощью электромотора, который напрямую соединен с рулевой рейкой или валом. Управление электроусилителя, при этом совершается электронным блоком. К тому же такая система может прикладывать разные усилия к поворотам руля. За это она еще называется адаптивной;
• Гидроэлектроусилители. В этом случае рулевое управление принципом работы очень похоже на систему с гидроусилителем. Единственное, в этом случае насос вращается с помощью электромотора, а не двигателя машины;
• Пневмоусилители. Система с таким механизмом также идентична по принципу своей работы с системой с гидроусилителем. Но здесь жидкость, находящаяся в рулевой рейке, заменена на сжатый воздух;

Еще одним вариантом того, какое управление машиной (как система) было популярным в автопроме совсем недавно, можно назвать винтовой вариант. Принцип работы ее во многом похож на червячное устройство. Здесь вдоль винтовой резьбы рулевого вала спускается рейка зубчатая с резьбой внутри. Именно зубцы этой рейки заставляют работать рулевой отсек, а он — сошку. Дальше все выглядит как в червячной системе. Состоит же винтовая система из:

• руля;
• тяги;
• колонки;
• зубчатой рейки.

За этим будущее

Сегодня широко применяется активная система, с помощью которой, можно сказать, развитие рулевого управления на сегодня достигло своего апогея. Постоянное развитие технологий позволило уже сегодня получить не только технологию адаптивного рулевого управления, где усилие поворота руля зависит от скорости авто, но и другие варианты, существенно облегчающие автомобилистам жизнь. К ним относится, например, система активного управления от БМВ (Active Front Steering или AFS). И если рассматривать ее работу, то можно сказать, что, на самом деле, все гениально просто, но очень надежно.

Активная система во многом схожа с реечным механизмом управления, но при движении руля вращается планетарный механизм. Он и приводит рулевую рейку в действие. Среди составляющих такого механизма можно выделить такие:

• руль;
• рейка с электродвигателем и планетарным механизмом;
• наконечники и тяги;
• блок управления.

В случае применения активной системы автомобиль может немного «подруливать» самостоятельно. Буквально на семь-восемь градусов. Но происходит это только, если на то есть команда электроники, программу для которой можно изменять при необходимости самостоятельно. Это поможет не делать машине резких рывков в повороте на небольшой скорости и слишком плавно вести себя на высокой. Также для избежания неровного и резкого поведения машины в высоком скоростном режиме инженеры обеспечили систему возможностью постепенного снижения активности устройства электродвигателя. Помимо прочего, электронное управление с возможностью адаптирования позволяет водителю не бояться, что средство передвижения будет «мешать» езде, а не наоборот.

Массовое распространение система «активного руля» получила еще в 1997 году и до сих пор занимает одно из главных мест по безопасности среди вспомогательных механизмов и устройств автомобиля.

И понятно, что автомобилестроение и дальше не будет стоять на месте. Помимо этого, автомобиль может быть снабжен таким «умным» помощником как электронная программа стабилизации (ESP) или ее улучшенной версией ESP Premium. Срабатывает такой механизм в особо опасных дорожных ситуациях, когда управление автомобилем уже потеряно или существует такая угроза. Стабилизация движения здесь достигается путем торможения отдельных колес и снижения оборотов двигателя. Причем такая система работает при любом режиме движения и скоростном режиме.

На сегодняшний день ESP считается наиболее надежной системой безопасности, компенсирующей некоторые ошибки водителя, хотя еще в 1995 году в ней присутствовали свои недостатки, которые отодвинули выход новинки на несколько лет до полного их устранения.

В перспективе же конструкторы автопрома работают над прямой связью руля с ведущими колесами с помощью электропривода. Причем воздействие на каждое колесо при этом будет независимое. Это станет идеальным вариантом безопасной езды для любого водителя.

http://www.youtube.com/watch?v=UvJ7HMhf3Jw

Таким образом, история развития технологий управления автомобилем за долгие годы шагнула далеко вперед, достигнув небывалых высот, а также существенно облегчив водителям ежедневные задачи, повысив уровень комфорта езды и общую безопасность поездок.

365cars.ru

Рулевое управление автомобиля. Рулевые механизмы

_____________________________________________________________________________________________________________________

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

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

 

Червячный рулевой механизм

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

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

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

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

 

Реечный рулевой механизм

Самая распространенная система в настоящее время. Основные узлы это:

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

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

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

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

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

 

Активная рулевая система

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

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

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

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

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

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:   _____________________________________________________________________________________________________________________

autoustroistvo.ru

Рулевое управление автомобиля :: SYL.ru

Что может быть более привычным для автолюбителя, чем вид его баранки? Однако в самом начале автомобилестроения не было ни руля, ни гидроусилителей, ничего. Изначально автомобили управлялись рычагами (примерно, как современные моторные лодки). Скорость была небольшой, машина 19 века больше напоминала телегу, так что иное управление не требовалось. Только благодаря популярности гонок в 1895-1898 годах появилось рулевое управление. Однако об удобствах все еще говорить не приходилось. Только в 1927 году руль стал регулируемым, а в 60-х появился гидроусилитель. Поэтому привычная баранка, которую вы видите каждый день, имеет весьма насыщенную и богатую историю, наполненную великими открытиями.

Устройство

Каково устройство рулевого управления? Оно состоит из рулевого колеса, соединенного с колонкой, рулевого механизма и привода. Рассмотрим каждый компонент по отдельности

Рулевое колесо

Рулевое колесо (как раз оно и является пресловутой баранкой) воспринимает усилия от водителя и передает их рулевому механизму. Средний диаметр колеса для легковых автомобилей – 380 – 425 мм, для грузовых – 440 - 550 мм. Чем вызвана такая разница в размерах? Чем больше диаметр, тем легче осуществить поворот и тем меньше усилий на это потребуется, однако при этом пострадает скорость выполнения. Поэтому на многих спортивных автомобилях рулевое колесо небольшое, для ускорения поворота.

Рулевая колонка

Промежуточным звеном между рулевым колесом и механизмом является рулевая колонка, представленная рулевым валом. Часто он является шарнирным, что позволяет рациональнее использовать рулевое управление автомобиля и применять откидывающуюся кабину для грузовых автомобилей. Более того, шарнирный вал уменьшает травмоопасность колонки, уменьшая смещение рулевого колеса внутрь салона при аварии, не допуская сильного травмирования грудной клетки водителя.

Также в него могут быть встроены сминаемые элементы, складывающиеся при фронтальном ударе. А для защиты от угона может использоваться механическая или электрическая блокировка. Однако она не только защищает, но и порождает весьма неприятные неисправности рулевого управления. При окислении контактов в блоке elv возможно возникновение ложных сигналов блокировки. Самостоятельно производить замену не рекомендуется, поскольку происходит полная перепрошивка системы безопасности (даже для ключей, поэтому их надо будет принести с собой).

Рулевой механизм

От колонки усилие передается рулевому механизму (червячному, винтовому или реечному), который усилие увеличивает и передает приводу. Самый распространенный из них – реечный, т. к. большинство легковых автомобилей оборудовано именно им. Он состоит из:

1. Рулевой рейки.

2. Рулевых тяг.

3. Рулевого наконечника.

При вращении рулевого колеса усилие передается на шестерню, приводящую в действие рейку. Она, в свою очередь, поворачивается направо или налево, в зависимости от направления поворота рулевого колеса. При движении рейки поворачиваются и рулевые тяги и поворачивают колеса.

Реечный механизм отличает простота, надежность, жесткость и высокий КПД. В то же время он очень чувствителен к ударным нагрузкам от неровных поверхностей и склонен к вибрациям. Из-за вышеописанных особенностей подобная схема используется в основном на легковых автомобилях с передним приводом и независимой подвеской.

Существует и другая система рулевого управления, а именно – с червячным механизмом. Она состоит из глобоидного червяка (стержня с резьбой и переменным диаметром), соединенного с валом, и ролика. При вращении руля ролик обкатывает червяк, который вращает ведомую шестерню, приводящую в движение сошку. Она же, в свою очередь, перемещает рулевые тяги и с их помощью происходит поворот колес.

Червячный механизм намного сложнее реечного (и, естественно, дороже в производстве), наличие большого количества соединений требует периодической регулировки, однако он менее чувствителен к ударным нагрузкам и обеспечивает большие углы поворота управляемых колес. Как следствие, заметно возрастает маневренность. Он применяется на легковых автомобилях повышенной проходимости, автобусах и небольших грузовых автомобилях. Также червячные механизмы устанавливались на старых отечественных автомобилях (подобное рулевое управление "ВАЗ" использовал при создании модели «Жигули»).

И, наконец, последний вид рулевых механизмов – винтовой. В его конструкцию входят:

- винт на валу рулевого колеса;

- перемещающаяся по винту гайка;

- нарезанная на гайке зубчатая рейка;

- соединенный с гайкой зубчатый сектор;

- рулевая сошка.

Винт и гайка соединяются с помощью шариков, что ведет к заметно меньшему износу.

При повороте руля винт вращается, перемещая гайку, шарики начинают циркулировать, в то время как гайка (с помощью рейки) перемещает зубчатый сектор. Вследствие этого перемещается сошка, и, как вы уже успели догадаться, с помощью тяг осуществляется поворот колес.

Этот механизм рулевого управления устанавливается на тяжелые грузовые автомобили и машины представительского класса.

ГУР и пневмоусилитель

Для того чтобы упростить процесс поворота руля, в систему рулевого управления устанавливаются различные усилители. Они уменьшают нагрузку на водителя и позволяют использовать механизмы с меньшим передаточным числом. Усилители бывают гидравлическими, электрическими и пневматическими.

Гидроусилитель рулевого управления (ГУР), как правило, выполняется совместно с рулевым механизмом и в качестве рабочей жидкости использует масло, схожее с тем, что заливают в коробку передач.

Принцип работы: насос, приводимый в действие ремнем коленчатого вала, засасывает масло из бачка и нагнетает в распределитель. Он же, в свою очередь, отслеживает усилие на руле и выдает дозированную порцию масла согласно этим усилиям. К примеру, если машина движется по прямой и усилия на руле нет, каналы подачи будут перекрыты и масло будет сливаться обратно в бачок. При повороте усилие увеличивается и каналы подачи масла открываются. При повороте руля до упора открываются предохранительные клапаны, сбрасывающие излишек масла (уменьшая давление), для того чтобы предотвратить повреждение механизмов.

Пневматический усилитель рулевого управления, как можно догадаться из названия, работает на сжатом воздухе. Он состоит из цилиндра двойного действия и следящего устройства и может, в отличие от ГУР, либо работать на полную мощь, либо не работать. Пока усилие на руль не превышает определенного значения, клапаны закрыты, рулевое управление работает без усилителя. Однако при переходе этого порога включается усилитель и помогает водителю справиться с поворотом.

Это оборудование в основном устанавливается на грузовые автомобили, поскольку оно обладает рядом недостатков:

1. Колеса при переключении усилителя стремятся повернуть сильнее, чем необходимо.

2. Большая шумность усилителя.

3. Неспособность гасить удары от ям и других поверхностей.

ЭУР

Электроусилитель (ЭУР) - современный вариант усилителя, в котором работу жидкости (по такому принципу функционирует гидроусилитель рулевого управления) или воздуха выполняет электромотор, помогая водителю согласно заложенной в память зависимостью. По сравнению с вышеописанными усилителями он обладает рядом достоинств:

1. Информативен (автоматическая настройка согласно скорости автомобиля).

2. Независимость усиления от числа оборотов двигателя.

3. Экономичность.

4. Не требует обслуживания.

5. Надежность.

МТЗ

Казалось бы, управление трактором кардинально отличается от опыта вождения легкового автомобиля, однако рулевое управление "МТЗ" (продукция Минского тракторного завода) по своей компоновке весьма сходно с управлением машины.

Система состоит из гидроусилителя руля и привода рулевого механизма. Существенным отличием является возможность изменения вертикального положения руля. Для того чтобы менять его, достаточно просто потянуть рукоятку справа от руля и подать его вперед до отказа. А после того как вы сядете в сиденье, потяните руль на себя до щелчка фиксатора.

Последним отличием от автомобилей служит схема срабатывания ГУР. Поскольку трактора не отличаются завидной скоростью, ГУР срабатывает только при движении со скоростью выше 10 км/ч или при движении в тяжелых дорожных условиях.

Мы рассмотрели устройство рулевого управления, теперь переходим к возможным его дефектам и неисправностям и к методам их устранения.

Измерение и регулировка люфта

Под рулевым люфтом имеется в виду расстояние, преодолеваемое рулем «свободно» (т. е. без отклика системы – поворачивания колес). Обычно для его измерения используется специальный прибор – люфтометр, но можно это сделать и с помощью обычного штангенциркуля.

Ход работы:

1. Установите машину на ровную и не скользкую площадку.

2. Выставляем колеса так, как будто машина движется по прямой

3. Поворачиваем руль до тех пор, пока колеса не начнут двигаться.

4. Делаем на рулевом колесе пометку (мелом, изолентой и т. д.)

5. Затем вращаем в другую сторону и делаем еще одну пометку

6. Измеряем расстояние между метками штангенциркулем

Для каждого автомобиля существует свое предельное значение люфта, при превышении которого следует провести немедленную регулировку, иначе вскоре вас ждет ремонт рулевого управления.

Настройка производится с помощью винтов усиления шарниров карданчиков, которые находятся в рулевом валу.

Перед заменой рейки следует определиться, а стоит ли ее менять, в ней ли заключена проблема. Если причиной беспокойства послужил стук где-то в области рулевого механизма, то проблема может заключаться не в рейке, но плохой затяжке крепежных соединений (из-за этого возникает зазор и стук). В этом случае достаточно их подтянуть. Но если изношены опорные втулки, истерлись защитные чехлы или на рейке видны следы коррозии, то ее замена просто необходима. Иначе люфт будет становиться больше, а схема рулевого управления срабатывает хуже, что вполне может привести к аварии.

Для замены рулевой рейки не потребуется ни особое оборудование, ни выдающиеся навыки. Все, что нужно – стандартный набор инструментов, смотровая яма (подъемник, или на худой конец – колодки и домкрат) и съемник для рулевых наконечников. К слову, если с выпрессовыванием у вас возникают проблемы, а подходящего оборудования нет, то все-таки лучше сходить в сервис.

Перед началом работ следует уточнить, установлена ли рейка с гидроусилителем: если да, то перед работами необходимо высвободить трубки высокого давления и слить рабочую жидкость (к примеру, с помощью шприца).

Если гидроусилитель крепится непосредственно к рейке, то замена существенно усложнится, т. к., возможно, придется снимать подрамник автомобиля, а тут без помощи не обойтись. И если помочь некому, то лучше отправиться в сервис.

Рассмотрим «тяжелый случай», а именно с интегрированным гидроусилителем.

Приступаем к работе по ликвидации неисправности рулевого управления:

1. Снимаем защиту двигателя (при ее наличии).

2. С нового вала снимем пыльник и положим под него побольше смазки. Смазку можно использовать любую, лишь бы резину не разъедала.

3. Потребуется выполнить пару манипуляций под капотом, перед тем как спускаться ниже. Откручиваем болт в соединении рулевого вала и хвостовик на рейке.

4. Удаляем масло ГУРа, о чем говорилось выше.

5. Поднимаем автомобиль.

6. Снимаем колеса.

7. Около правого лонжерона откручиваем болт скобы, удерживающий трубку гидроусилителя руля.

8. Теперь выкручиваем из рейки два штуцера шлангов ГУР.

9. Приступаем к самой «интересной» части – будем снимать подрамник.

10. Покрываем все резьбовые соединения специальным аэрозолем WD-40.

11. Откручиваем гайки наконечников шаровых опор.

12. Откручиваем болты пальцев шаровых опор, а потом извлекаем их из соединения.

13. Выпрессовываем пальцы рулевых наконечников.

14. Разъединяем шаровые и ступицы.

15. Откручиваем пару болтов нижней опоры двигателя и снимаем ее.

16. Снимаем поперечную рейку.

17. Откручиваем гайки, которыми крепится фланец приемной трубы к катализатору.

18. Отключаем разъем лямбда – зонда под радиатором.

19. Осталось только демонтировать подрамник, и мы добрались до рейки. Ремонт рулевого управления плавно превращается в разборку автомобиля.

20. Ослабляем крепежные болты подрамника.

21. Ставим под него специальную подставку (или ту, какая есть).

22. Полностью выкручиваем болты.

23. Теперь нам нужен помощник – он разъединит хвостовик и рулевой вал на рейке с помощью отвертки.

24. Опускаем подрамник вниз. Рейка уже почти снята!

25. Выкручиваем болты крепления

26. Меняем рейку и…

Повторяем все вышеперечисленные действия, но в обратном порядке. Не забудьте вытащить заглушки из отверстий ГУРа. В итоге весь процесс займет часа 2-3.

После замены необходимо прокачать ГУР (завести машину и покрутить рулем до упора налево и направо) и провести развал-схождение. На этом замену рейки, в которую был встроен гидроусилитель рулевого управления, можно считать законченной.

Ремонт ГУР

При вращении руля появился люфт, а в системе слышен гул? Под капотом появились подтеки жидкости и видны иные неполадки? Возможно, дело в гидроусилителе руля.

Следует оговориться, что ремонт ГУР – задача не из простых, и браться за нее надо только в том случае, если вы полностью отдаете себе отчет в том, что вы делаете.

Начать ремонт следует с диагностики – если проблема в шлангах, то при всем желании визит в сервис вам обеспечен – своими руками их восстановить весьма и весьма трудно. Если же рулевое управление стало барахлить из-за насоса, то для начала его необходимо снять. Помните, что на разных марках автомобилей, тем более у разных моделей, насосы ГУР могут быть совершенно разными, а некоторые и вовсе неразборными! Все зависит от того, какое рулевое управление используется. Так что перед тем как начать что-либо откручивать, проконсультируйтесь со специалистом. Также каждому насосу требуется (в идеале) свой ремкомплект, номер которого следует узнать.

Так как статья обзорная, то можно указать лишь общее направление разборки:

1. Чистота – залог здоровья! Поэтому как следует очистите насос и шланги от грязи, если она попадет в систему, то ремонт себя не окупит.

2. Сливаем жидкость из бака с помощью шприца (так же, как при замене рейки, рулевое управление автомобиля достаточно унифицировано).

3. Откручиваем муфты рулевого вала и снимаем сошки.

4. Откручиваем болт крепления насоса (у разных марок – в разных местах).

5. Снимаем патрубки.

6. Герметизируем штуцеры.

7. И снова тщательно чистим насос.

Насос у нас в руках, и он явно разборный (иначе мы просто потратим время зря).

1. Снимаем шкивы и откручиваем 4 болта на насосе.

2. Разбираем насос на «половинки» и осматриваем резинки – если износились, меняем. Не торопитесь растаскивать детали, сделайте фотографию насоса (или раскладывайте запчасти на отдельные листы и нумеруйте), это поможет при сборке, иначе может быть нарушена схема рулевого управления.

3. Демонтируем стопорное кольцо и ротор.

4. Достаем вал.

5. Извлекаем сальник.

6. Тщательно моем детали. Новые запчасти, которые мы будем устанавливать, следует смазать жидкостью для гидроусилителя. В некоторых моделях насосов вы можете немного подшлифовать ротор вместо того, чтобы менять, но делать это всем и для всех видов оборудования крайне не рекомендуется.

7. Собираем все в обратном порядке.

После установки насоса необходимо прокачать систему. Заливаем жидкость в бачок и крутим насос, не надевая ремень. Делается это для того, чтобы убрать воздух из системы. После всех этих процедур крайне рекомендуется заехать к специалисту на диагностику – рулевое управление ошибок не прощает.

www.syl.ru

Устройство автомобиля. Принцип работы рулевого механизма

Существует несколько типов рулевого механизма Вам известно, что при повороте руля поворачиваются колеса автомобиля. Но между поворотом руля и поворотом колес происходят определенные действия.

В этой статье мы рассмотрим особенности двух наиболее распространенных типов рулевого механизма: реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой. Также мы расскажем о рулевом управлении с гидроусилителем и узнаем об интересных технологиях развития систем рулевого управления, позволяющих сократить расход топлива. Но, прежде всего, мы рассмотрим, как происходит поворот. Не все так просто, как может показаться.

Поворот автомобиля

Возможно, Вы удивитесь, узнав, что при повороте колеса на передней оси проходят по различной траектории.

Для обеспечения плавного поворота, каждое колесо должно описать разную окружность. В связи с тем, что внутреннее колесо описывает колесо меньшего радиуса, оно совершает более крутой поворот, чем внешнее. Если провести перпендикуляр к каждому колесу, линии будут пересекаться в центральной точке поворота. Геометрия поворота заставляет внутреннее колесо поворачиваться сильнее, чем внешнее.

Существует несколько типов рулевого механизма. Наиболее распространенными являются реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой.

Реечный рулевой механизм

Реечный рулевой механизм широко используется в легковых автомобилях, грузовиках малой грузоподъемности и внедорожниках. Фактически, этот механизм довольно прост. Реечные шестерни расположены в металлической трубке, с каждой стороны которой выступает рейка. Рулевой наконечник соединяется с каждой стороной рейки.

Ведущая шестерня сопряжена с валом рулевого механизма. Когда Вы поворачиваете руль, шестерня начинает вращаться и приводит рейку в движение. Рулевой наконечник на конце рейки соединяется с рулевой сошкой на шпинделе (см. рисунок).

Функции зубчатой рейки с шестерней заключаются в следующем:

• Она преобразует вращательное движение рулевого колеса в прямолинейное движение, необходимое для поворота колес.
• Она обеспечивает передаточное отношение для облегчения поворота колес.

Большинство автомобилей устроены так, что потребуется от трех до четырех полных оборотов руля, чтобы развернуть колеса от упора до упора.

Передаточное отношение рулевого механизма - это отношение градуса поворота руля к градусу поворота колес. Например, если один полный оборот руля (360 градусов) поворачивает колесо на 20 градусов, тогда передаточное отношение рулевого механизма составляет 18:1 (360 разделить на 20). Чем выше отношение, тем больше градус поворота руля. При этом, чем выше отношение, тем меньше усилий требуется приложить.

Как правило, у легких спортивных автомобилей передаточное отношение рулевого механизма ниже, чем у крупных автомобилей и грузовиков. При низком передаточном отношении у рулевого механизма более быстрый отклик, поэтому Вам не нужно с усилием крутить руль чтобы выполнить поворот. Чем меньше автомобиль, тем меньше его масса, и, даже при низком передаточном отношении, не требует прилагать дополнительное усилие для поворота.

Также существуют автомобили с переменным передаточным отношением рулевого механизма. В этом случае у зубчатой рейки с шестерней разный шаг зубьев (число зубьев на дюйм) в центре и по бокам. В результате, автомобиль реагирует на поворот руля быстрее (рейка расположена ближе к центру), а также снижается усилие при повороте руля до упора.

Реечный рулевой механизм с усилителем

При наличии реечного рулевого механизма с усилителем, рейка имеет немного другую конструкцию. Часть рейки включает цилиндр с поршнем посередине. Поршень соединен с рейкой. С обеих сторон поршня имеются два отверстия. Подача жидкости под высоким давлением на одну из сторон поршня приводит поршень в движение, он поворачивает рейку, обеспечивая усиление рулевого механизма.

Далее в статье мы рассмотрим компоненты усилителя. Но прежде мы расскажем о другом типе рулевого механизма.

Рулевой механизм с шариковой гайкой

Рулевой механизм с шариковой гайкой можно встретить на многих грузовиках и внедорожниках. Данная система немного отличается от реечного механизма.

Рулевой механизм с шариковой гайкой включает червячную передачу. Условно червячную передачу можно разделить на две части. Первая часть представляет собой металлически блок с резьбовым отверстием. Данный блок имеет зубья с наружной стороны, которые сопрягаются с шестерней, которая приводит в движение рулевую сошку (см. рисунок). Рулевое колесо соединено с резьбовым стержнем, похожим на болт, установленным в резьбовое отверстие блока. Когда рулевое колесо вращается, болт поворачивается вместе с ним. Вместо того, чтобы вкручиваться в блок, как обычные болты, этот болт закреплен так, что, когда он вращается, он приводит в движение блок, который, в свою очередь, приводит в движение червячную передачу. Болт не соприкасается резьбой с блоком, поскольку она заполнена шарикоподшипниками, циркулирующими по механизму. Шариковые подшипники используются для двух целей: Они снижают трение и износ передачи, а также снижают загрязнение механизма. Если в рулевом механизме не будет шариков, на какое-то время зубья не будут соприкасаться друг с другом и Вы почувствуете что руль потерял жесткость.

Гидроусилитель в рулевом механизме с шариковой гайкой функционирует точно так же, как и в реечном рулевом механизме. Усиление обеспечивается подачей жидкости под высоким давлением на одну из сторон блока.

Далее мы рассмотрим компоненты гидроусилителя.

Гидроусилитель руля

Помимо самого рулевого механизма, гидроусилитель включает несколько основных компонентов.

Насос

Пластинчатый насос снабжает рулевой механизм гидравлической энергией (см. рисунок). Двигатель приводит насос в действие при помощи ремня и шкива. Насос включает утапливаемые лопатки, вращающиеся в камере овальной формы.

При вращении лопатки выталкивают гидравлическую жидкость низкого давления из обратной магистрали в выпускное отверстие под высоким давлением. Сила потока зависит от количества оборотов двигателя автомобиля. Конструкция насоса обеспечивает необходимый напор даже на холостых оборотах. В результате, насос перемещает большее количество жидкости при работе двигателя на более высоких оборотах.

Насос имеет предохранительный клапан, обеспечивающий надлежащее давление, что особенно важно при высоких оборотах двигателя, когда подается большой объем жидкости.

Поворотный клапан

Гидроусилитель должен помогать водителю только при приложении силы к рулевому колесу (при повороте). При отсутствии усилия (например, при движении по прямой), система не должна обеспечивать помощь. Устройство, определяющее приложение силы к рулевому колесу, называется поворотный клапан.

Основным компонентом поворотного клапана является торсион. Торсион представляет собой тонкий металлический стержень, который поворачивается под действием крутящего момента. Верхний конец торсиона соединен с рулевым колесом, а нижний с шестерней или червячной передачей (которая поворачивает колеса), при этом крутящий момент торсиона равен крутящему моменту, прилагаемого водителем для поворота колес. Чем выше прилагаемый крутящий момент, тем больше поворот торсиона. Входная часть вала рулевого механизма формирует внутреннюю часть поворотного клапана. Также он соединен с верхней частью торсиона. Нижняя часть торсиона соединена с внешней частью поворотного клапана. Торсион также вращает шестерню рулевого механизма, соединяясь с ведущей шестерней или червячной передачей, в зависимости от типа рулевого механизма.

При повороте торсион вращает внутреннюю часть поворотного клапана, внешняя часть при этом остается неподвижной. В связи с тем, что внутренняя часть клапана также соединена с рулевым валом (и, следовательно, с рулевым колесом), количество оборотов внутренней части клапана зависит от крутящего момента, прилагаемого водителем.

Когда руль неподвижен, обе гидравлические трубки обеспечивают равное значение давления на шестерню. Но при повороте клапана каналы открываются для подачи жидкости под высоким давлением к соответствующей трубке.

Практика показала не самую высокую эффективность такого типа усилителя рулевого управления.

Инновационные усилители руля

В связи с тем, что насос рулевого механизма с гидроусилителем на большинстве автомобилей непрерывно перекачивает жидкость, он расходует мощность и топливо. Логично рассчитывать на ряд нововведений, которые позволят повысить экономию топлива. Одной из самых удачных идей является система с компьютерным управлением. Эта система полностью исключает механическую связь между рулевым колесом и рулевым механизмом, заменяя ее электронной системой управления.

Фактически руль работает так же, как руль для компьютерных игр. Руль будет оснащен датчиками для подачи автомобилю сигналов о направлении движения колес и моторами, обеспечивающими отклик на действия автомобиля. Выходные данные таких датчиков будут использоваться для управления рулевым механизмом с электроприводом. В этом случае устраняется необходимость наличия рулевого вала, что увеличивает свободное пространство в моторном отсеке.

General Motors представила концепт-кар Hy-wire, на котором уже установлена такая система. Отличительной особенностью такой системы с электронным управлением от GM является то, что Вы можете сами настроить управляемость автомобиля с помощью нового компьютерного программного обеспечения без замены механических компонентов. В автомобилях с электронным управлением будущего Вы сможете подстроить систему контроля под себя нажатием лишь нескольких кнопок. Все очень просто! За последние пятьдесят лет система рулевого управления не сильно изменились. Но в следующем десятилетии наступит эпоха более экономичных автомобилей

www.exist.ru

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.

povozcar.ru

---

• 
  Электробезопасность это
• 
  Передний мост
• 
  Каравелла фольксваген технические характеристики
• 
  Фольксваген т6 мультивен
• 
  Подшипник что такое
• 
  Мерседес вито характеристики
• 
  Форд транзит габариты
• 
  Смд 14 двигатель
• 
  Ремонт мостовых кранов
• 
  Технические характеристики хендай hd 78
• 
  Сцепление ведет