Рулевое управление легковых автомобилей: Рулевое управление автомобиля: устройство, виды и требования |

Содержание

Рулевое управление автомобиля — назначение и устройство

Главная / Учебник по устройству автомобиля / Глава 8. Рулевое управление » Подраздел 8.1 Назначение и устройство 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.

Примечание
Для 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.

Интересно
Огромное 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.

Интересно
Иногда 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.

Примечание
Шаг зубьев – это расстояние между центрами вершин зубьев.

Интересно
Кстати, 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.

Примечание
Чтобы 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.

Глава 8. Рулевое управление

Аэродинамика автомобиля

Общие сведения о электрооборудовании автомобиля

Подраздел 8.2 Назначение и типы усилителей рулевого управления

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.
comments powered by Disqus

Рулевое управление

Рулевое управление, как и тормозная система, является важнейшей системой управления транспортным средством. Оно необходимо для обеспечения движения машины в определенном направлении. На легковом автотранспорте изменение направления движения, как правило, выполняется за счет поворота передних колес (кинематический способ поворота). Направление движения можно изменить и другим способом – подтормаживанием отдельных колес. В основу функционирования системы курсовой устойчивости положен силовой способ поворота.

На современных авто рулевое управление объединяет рулевое колесо с рулевой колонкой, рулевой механизм и рулевой привод.

На рулевое колесо воздействуют усилия водителя, требуемые для изменения направления движения. Далее эти усилия проходят через рулевую колонку и передаются рулевому механизму. Рулевое колесо также осуществляет информационную функцию. Водитель получает информацию о движении автомобиля по характеру вибраций, величине усилий. На легковых машинах диаметр рулевого колеса составляет 380–425 мм, на грузовых – 440–550 мм. На спортивных авто диаметр рулевого колеса меньше, нежели на легковом автотранспорте.

Рулевая колонка являет собой рулевой вал с несколькими шарнирными соединениями. Этот элемент отвечает за соединение рулевого колеса с рулевым механизмом. При значительном фронтальном ударе колонка может складываться – это позволяет снизить риск травмирования водителя. Современные модели автомобилей оснащены функцией регулирования (электрическое либо механическое) положения рулевой колонки. Настройка может выполняться по длине, в вертикальной плоскости либо в двух направлениях. В качестве средства защиты от угона предусмотрена электрическая либо механическая блокировка рулевой колонки, причем оба метода считаются достаточно эффективными.

Рулевой механизм отвечает за увеличение усилий, приложенных к рулевому колесу, и их дальнейшую передачу рулевому приводу. Роль рулевого механизма выполняют всевозможные типы редукторов, характеризующиеся определенным передаточным числом. Механизм получил более широкое распространение на легковом автотранспорте.

Конструкция реечного рулевого механизма подразумевает наличие шестерни, которая установлена на валу рулевого колеса и связана с зубчатой рейкой. При повороте рулевого колеса рейка передвигается в ту либо иную сторону и посредством рулевых тяг поворачивает колеса. Традиционно реечный рулевой механизм расположен в подрамнике подвески машины.

На некоторых моделях Volkswagen, Porsche, Mercedes-Benz и BMW применяется рулевой механизм с переменным передаточным отношением, который предусматривает наличие зубчатой рейки с разными зонами зубьев. Форма зубьев такой рейки существенно изменяется по мере удаления от зоны прямолинейного движения. Используется косой наклон зубьев, что обеспечивает существенное уменьшение передаточного отношения, а значит, и меньший диапазон поворота рулевого колеса. Таким образом, управление автотранспортом становится более динамичным и удобным, а руль – острым и тяжелым.

Такие автопроизводители, как Renault, BMW, Toyota, Honda, Mitsubishi, Mazda, Nissan предлагают на отдельные модели легковых машин рулевые механизмы с 4 управляемыми колесами. Такое решение позволяет улучшить устойчивость и управляемость при движении авто на значительной скорости (задние и передние колеса повернуты в одну сторону), хорошую маневренность при движении на низких скоростях (задние и передние колеса повернуты в разные стороны).

Следует отметить, что эффект «подруливания» задних колес во время движения транспортного средства на значительной скорости достигается и пассивными методами. В процессе поворота машины из-за крена кузова и воздействия боковых сил деформируются резино-маталлические упругие элементы задней подвески, что, обеспечивает небольшие углы поворота колес.

Рулевой привод выполняет функции по передаче усилий, требуемых для выполнения поворота, от рулевого механизма к колесам. Этот элемент обеспечивает оптимальное соотношение углов поворота управляемых колес и препятствует их повороту в процессе работы подвески. От типа используемой подвески напрямую зависит конструкция рулевого привода.

Механический рулевой привод считается наиболее распространенным. Состоит он из рулевых шарниров и рулевых тяг. Рулевой шарнир выполняется шаровым. Конструкция шарового шарнира включает несколько элементов: корпус, шаровой палец, вкладыш и чехол, оберегающий деталь от проникновения пыли, влаги, песка. Шаровой шарнир изготовлен в виде съемного наконечника рулевой тяги, что обеспечивает его более удобную эксплуатацию. По сути, рулевая тяга с шаровой опорой является дополнительным рычагом подвески.

Рулевое управление имеет множество кинематических параметров. Из основных можно назвать четыре угла (развала, схождения, продольного и поперечного наклона оси поворота колеса) и два плеча (стабилизации и обкатки). Конструкция рулевого управления являет собой некий компромисс кинематических параметров, поскольку приходится объединять противоречащие друг другу легкость управления и устойчивость движения.

Чтобы уменьшить усилия, необходимые для поворота рулевого колеса, рулевой привод оснащается усилителем рулевого управления. Благодаря использованию усилителя можно добиться нескольких преимуществ, например, снижение физической нагрузки на водителя, быстродействие и точность рулевого управления, возможность установки рулевых механизмов с меньшим передаточным числом. Различают несколько видов усилителей: пневматический, электрический, гидравлический.

Широкое применение получил гидроусилитель руля (гидравлический усилитель рулевого управления). Существует также электрогидравлический усилитель рулевого управления – является разновидностью гидроусилителя. В этом случае привод гидронасоса осуществляется от электродвигателя. Однако, в последнее время на современные модели автомобилей все чаще устанавливают электроусилитель руля (электрический усилитель рулевого управления). От электродвигателя крутящий момент предается на зубчатую рейку либо непосредственно на вал рулевого колеса. Электроусилитель с помощью электроники может использоваться для автоматического управления машиной: в системе помощи движению по полосе, в системе автоматической парковки.

Существует также адаптивный усилитель рулевого управления. Это усилитель рулевого управления, в котором поворотное усилие изменяется в зависимости от скорости транспортного средства. Электрогидравлический усилитель Servotronic является известной конструкцией адаптивного усилителя.

Система динамического рулевого управления от Ауди и система активного рулевого управления от BMW считаются инновационными технологиями. Передаточное число рулевого механизма в этих система изменяется в зависимости от скорости автотранспорта. Компания BMW добавила в рулевой вал сдвоенный планетарный редуктор – его корпус может поворачиваться посредством электродвигателя и в зависимости от скорости машины изменять передаточное отношение рулевого механизма.

Существует перспективная конструкция рулевого управления – т.н. рулевое управление по проводам. Она подразумевает отсутствие механической связи между ведущими колесами и рулевым колесом. Благодаря данной системе обеспечивается независимое воздействие на каждое колесо посредством электропривода. Стоит отметить, что серийное применение данной системы отложено на данный момент. Обусловлено это скорее психологическим фактором, который связан с высоким риском попадания в ДТП в случае сбоя системы.

Carsteering и детали рулевого управления от Carsteering

ГАРАНТИЯ КАЧЕСТВАМы не продаем ничего, кроме качества

БЫСТРАЯ ДОСТАВКАБыстрая и бесплатная доставка

БЕЗОПАСНАЯ ОПЛАТА100% безопасный магазин

Мы ваш поставщик №1 высококачественных деталей рулевого управления. Если вы ищете замену рулевой рейке или рулевому редуктору, вы пришли в нужное место! Когда вы просмотрите наш онлайн-каталог рулевого управления, вы найдете отличные предложения — мы продаем продукцию премиум-класса по оптовым ценам!

У нас есть детали рулевого управления для всех марок и моделей. Все, что вам нужно сделать, это ввести правильный год, марку и модель вашего автомобиля, и мы покажем вам подходящие детали рулевого управления для вашего автомобиля. Мы отправим вам те же детали рулевого управления, которые были установлены на заводе при первоначальной покупке автомобиля. Это те же самые детали рулевого управления, которые вы могли бы приобрести у своего дилера или у механика, но мы продаем их за полцены!

О Carsteering.

com

Учебный центр
Наши продукты

Отдел обслуживания клиентов
Свяжитесь с нами
О нас
Доставка

Справочный центр

Моя учетная запись
Политики

Свяжитесь с нами

5 Причины вибрации рулевого колеса

Испытывали ли вы когда-нибудь неприятное чувство, когда рулевое колесо движется само по себе? Возможно, он вибрирует, трясется или тянет на дороге? Если у вас нет нового «самоуправляемого» автомобиля, движение рулевого колеса часто является признаком проблемы с вашим автомобилем, часто связанной с вашими шинами или тормозами. Игнорирование вибрации рулевого колеса может привести к тому, что эти основные проблемы перерастут в более серьезные проблемы для вашего автомобиля. Так почему трясется руль? Эксперты Chapel Hill Tire предлагают 5 возможных причин и пути их решения.

Вибрация рулевого колеса Проблема 1: Деформированные тормозные диски

Замечали ли вы, что руль трясется, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль? Это может быть признаком деформации тормозных дисков. Ваши тормозные диски — это гладкая плоская поверхность, на которую давят тормозные колодки, чтобы замедлить или остановить ваше движение. Трение между тормозными колодками и тормозными дисками приводит к выделению тепла, что делает металл ваших дисков податливым. Со временем это давление может погнуть ваши роторы, особенно без надлежащей замены тормозных колодок.

Когда ваши тормозные диски согнуты, тормозные колодки при торможении будут давить на неровную поверхность, что вызывает тряску рулевого колеса. К счастью, это можно исправить с помощью замены тормозного диска. Если вы обнаружите эту проблему достаточно рано, ваш механик может даже восстановить поверхность ваших роторов, чтобы сделать их снова гладкими и ровными. Однако, если вы уже заметили признаки изгиба, такие как тряска рулевого колеса, этот ремонт маловероятен.

Вибрация рулевого колеса Проблема 2: Проблемы с развал-схождением шин

Система подвески вашего автомобиля предназначена для выравнивания шин, помогая им равномерно прилегать к дорожному покрытию. Со временем дорожная турбулентность, резкое вождение и другие опасности могут нарушить это выравнивание, в результате чего одно или несколько ваших колес будут стоять под перекошенным углом. Даже небольшие проблемы с развалом могут вызвать тряску или вибрацию рулевого колеса.

Помимо тряски рулевого колеса, проблемы со схождением колес могут вызвать неравномерный и ускоренный износ шин. Быстрая служба сход-развала может решить эту проблему и ее симптомы. Если вы не уверены, нужна ли вам услуга развал-схождения, принесите свой автомобиль для бесплатной проверки развала-схождения.

Вибрация рулевого колеса Проблема 3: Проблемы с балансировкой шин

Все четыре колеса должны вращаться с одинаковой скоростью, что возможно благодаря сохранению их баланса. Однако шины становятся несбалансированными из-за сезонных изменений, неровных схем вождения, плохих дорожных условий, перепадов давления и т. д. Несбалансированные шины могут воздействовать на подвеску и ось, что приводит к вибрации рулевого колеса. Эту проблему можно устранить (или предотвратить) с помощью обычной услуги по балансировке шин. В среднем ваши шины следует балансировать каждые 10 000-12 000 миль.

Тряска рулевого колеса Проблема 4: Заедание тормозного суппорта

Одной из необычных причин тряски рулевого колеса является заедание тормозных суппортов. Ваши тормозные суппорты удерживают тормозные колодки, опуская их каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль. Хотя это редкость, тормозные суппорты могут заклинить (также называемые «залипающими» или «застрявшими»). Заклинившие тормозные суппорты могут вызвать проблемы с управлением — часто из-за тряски или вытягивания рулевого колеса. В отличие от деформированных роторов, вы заметите эту проблему во время движения, а не при торможении.

Что такое заклинивший тормозной суппорт? Как следует из названия, это когда ваш суппорт «прилипает» к ротору. Вместо того, чтобы подниматься, когда вы убираете ногу с тормоза, ваш тормоз остается прижатым к ротору — почти как если бы вы слегка нажали на тормоз во время движения. Естественно, вождение с застрявшими суппортами может быть сложным, не говоря уже о вреде для двигателя вашего автомобиля, тормозной системы, экономии топлива, шин и многого другого.

Заедание тормозных суппортов обычно происходит из-за изношенных шлангов, скопления мусора и самостоятельной установки тормозов, а также других потенциальных причин. Если вы подозреваете, что у вас застрял тормозной суппорт, как можно скорее доставьте свой автомобиль к механику.

Трясущийся руль Проблема 5: Проблемы с подвеской

Подвеска вашего автомобиля представляет собой сеть систем, соединяющих ваш автомобиль с его шинами, включая амортизаторы, витки/пружины, шарниры, втулки и многое другое. Любой из этих компонентов может столкнуться с проблемой, которая ухудшает управляемость вашего автомобиля. Как вы могли догадаться, проблемы с подвеской могут вызывать тряску руля.

Если вы исключили все другие потенциальные источники вибраций рулевого колеса, скорее всего, это проблемы с подвеской.

Рулевое управление легковых автомобилей: Рулевое управление автомобиля: устройство, виды и требования