Для чего предназначено рулевое управления автомобиля

Содержание

Устройство и виды рулевого управления автомобиля

Рулевое управление – одна из основных систем автомобиля, которая представляет собой совокупность узлов и механизмов, предназначенных для синхронизации положения рулевого колеса (руля) и угла поворота управляемых колес (в большинстве моделей автомобилей это передние колеса). Основное назначение рулевого управления для любых транспортных средств – это обеспечение поворота и поддержание заданного водителем направления движения.

Устройство системы рулевого управления

Конструктивно система рулевого управления состоит из следующих элементов:

Стоит также отметить, что подвеска и рулевое управление автомобиля имеют тесную взаимосвязь. Жесткость и высота первой определяют степень отклика автомобиля на вращение рулевого колеса.

Виды рулевого управления

В зависимости от типа редуктора системы, рулевой механизм (система рулевого управления) может быть следующих видов:

В зависимости от вида усилителя, который предусматривает устройство рулевого управления, различают системы:

Рулевое управление современного автомобиля может быть дополнено следующими системами:

Требования к рулевому управлению автомобиля

Согласно стандарту, к рулевому управлению применяются следующие основные требования:

Существует еще один стандартный параметр, определяющий нормальное функционирование рулевого управления – это суммарный люфт. Данный параметр представляет собой величину угла поворота руля до начала поворота управляемых колес.

Значение допустимого суммарного люфта в рулевом управлении должно быть в пределах:

Особенности правостороннего и левостороннего руля

В современных автомобилях может быть предусмотрено правостороннее или левостороннее рулевое управление, что зависит от вида транспортного средства и законодательства отдельных стран. В зависимости от этого руль может располагаться справа (при левостороннем движении) или слева (при правостороннем).

В некоторых видах спецтехники, например, в тракторах, предусматривается гидрообъемное рулевое управление, которое обеспечивает независимость положения руля от компоновки других элементов. В этой системе отсутствует механическая связь привода и рулевого колеса. Для выполнения поворота колес гидрообъемное рулевое управление предусматривает силовой цилиндр, которым управляет насос-дозатор.

Основные достоинства, которые имеет гидрообъемное рулевое управление для транспортных средств в сравнении с классическим рулевым механизмом с гидравлическим усилителем: необходимость приложения меньших усилий для выполнения поворота, отсутствие люфта, а также возможность произвольного расположения узлов системы.

Таким образом, ГОРУ может обеспечивать и правостороннее, и левостороннее рулевое управление. Это позволяет его устанавливать в транспортных средствах с особыми режимами эксплуатации (дорожно-строительные машины, уборщики).

Источник

Рулевое управление автомобиля

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, я разделю 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.

Источник

Рулевое управление: особенности,виды,устройство,фото,видео

Рулевое управление — одна из основных систем автомобиля, которая представляет собой совокупность узлов и механизмов, предназначенных для синхронизации положения рулевого колеса (руля) и угла поворота управляемых колес (в большинстве моделей автомобилей это передние колеса). Основное назначение рулевого управления для любых транспортных средств — это обеспечение поворота и поддержание заданного водителем направления движения.

Особенности узла и конструкция

На автомобилях используется кинематический способ смены направления движения, подразумевающий, что осуществление поворота происходит за счет смены положения управляемых колес. Обычно управляемой является передняя ось, хотя существуют и авто с так называемой системой подруливания. Особенность работы в таких авто заключается в том, что колеса задней оси тоже поворачиваются при изменении направления, хоть и на меньший угол. Но пока эта система широкого распространения не получила.

Помимо кинематического способа на технике используется еще и силовой. Особенность его заключается в том, что для совершения поворота колеса одной стороны притормаживаются, в то время, как с другой стороны они продолжают двигаться с прежней скоростью. И хоть этот способ изменения направления на легковых авто распространения не получил, на них он все же используется, но в несколько ином качестве – как система курсовой устойчивости.

Этот узел автомобиля состоит из трех основных элементов:

У каждой составляющей – своя задача.

РУЛЕВАЯ КОЛОНКА

Схема рулевого управления обязательно включает в себя колонку, которая состоит из следующих деталей и узлов:

Схема действия колонки заключается в приложении водительского усилия на рулевое колесо и последующей передаче направленно-вращательных движений руля всей системе, если водитель желает изменить режим движения автомобиля.

Рулевой привод

Конструкции рулевого привода различаются расположением рычагов и тяг, составляющих рулевую трапецию, по отношению к передней оси. Если рулевая трапеция находится впереди передней оси, то такая конструкция рулевого привода называется передней рулевой трапецией, при заднем расположении — задней трапецией. Большое влияние на конструктивное исполнение и схему рулевой трапеции оказывает конструкция подвески передних колес.

При зависимой подвеске рулевой привод имеет более простую конструкцию, так как состоит из минимума деталей. Поперечная рулевая тяга в этом случае сделана цельной, а сошка качается в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля. Можно сделать привод и с сошкой, качающейся в плоскости, параллельной переднему мосту. Тогда продольная тяга будет отсутствовать, а усилие от сошки передается прямо на две поперечные тяги, связанные с цапфами колес.

Рулевой привод, являясь частью рулевого управления автомобиля, обеспечивает не только возможность поворота управляемых колес, но и допускает колебания колес при наезде ими на неровности дороги. При этом детали привода получают относительные перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на повороте передают усилия, поворачивающие колеса. Соединение деталей при любой схеме привода производят с помощью шарниров шаровых либо цилиндрических.

Гидроусилитель рулевого управления (гур)

Предназначен для облегчения работы водителя при повороте рулевого колеса. В последнее время применяется в рулевом управлении легковых автомобилей. Гидроусилитель работает по принципу шприца. Он состоит из насоса, распределительного устройства и гидроцилиндра.

ГУР представляет собой герметичный картер, внутри которого находится управляющий клапан и поршень-рейка. Этот поршень соединен винтовой передачей с рулевым валом и своей зубчатой рейкой с шестерней на валу, передающем усилие на рулевую рейку или сошку. С картером ГУР через патрубки соединен насос с расширительным бачком. В традиционных простых системах привод насоса осуществляется через ремень от коленчатого вала двигателя. В более современных насос ГУР приводится отдельным электромотором — такие усилители называют электрогидравлическими усилителями (ЭГУР). Пока руль находится в положении «прямо», управляющий клапан также пребывает в среднем положении, и рабочая жидкость перекачивается через него. При повороте же руля в ту или иную сторону клапан перемещается, и жидкость начинает давить на поршень, создавая усилие на валу.

При повороте рулевого колеса распределительное устройство направляет жидкость под давлением в одну из полостей гидроцилиндра, тем самым, помогая водителю на поворотах. При повороте налево, жидкость под давлением поступает в полость «А», а при повороте направо в полость «Б». Когда двигатель не работает, поворот руля будет осуществляться с заметным усилием, так как гидроусилитель не действует.

В обычных ГУР это усилие постоянно и не зависит от скорости движения автомобиля. Отсюда удобный на парковочных маневрах руль с ГУР оказывается недостаточно четким на скорости. Поэтому современные системы ЭГУР, кроме электромотора, имеют управляющий электронный блок, который, исходя из данных скорости автомобиля, рассчитывает нужную величину создаваемого усилия. Чем больше скорость машины, тем меньшее требуется усилие на руле. Соответственно, уменьшается давление на поршень, а при достижении определенной скорости, например 70 км/ч, гидроусилитель выключается вовсе.

При неисправности усилителя, также значительно возрастает усилие поворота рулевого колеса автомобиля. Естественно, что при этом невозможно сразу же отреагировать на изменившуюся дорожную обстановку, что может вызвать опасные последствия. Кроме того, при неработающем усилителе руля, возрастает физическая и эмоциональная усталость водителя. После непродолжительной поездки он уже не в состоянии принимать правильные решения и может явиться виновником дорожно-транспортного происшествия.

Устройство системы рулевого управления

Рулевое колесо (руль) — предназначено для управления водителем с целью указания направления движения автомобиля. В современных моделях оно дополнительно оснащается кнопками управления мультимедийной системой. Также в рулевое колесо встраивается передняя подушка безопасности водителя. Конструктивно система рулевого управления состоит из следующих элементов:

Виды рулевого управления

Рулевое управление современного автомобиля может быть дополнено следующими системами:

НЕПОЛАДКИ И НЕИСПРАВНОСТИ

К сожалению, рулевому управлению, как и всем остальным основным механизмам автомобиля свойственны поломки. Иногда они могут возникнуть на ровном месте, но в большинстве случаев им предшествуют определённые симптомы, а также неправильная эксплуатация автомобиля.

Есть ряд факторов, которые наносят существенный ущерб системе рулевого управления автомобилем. К ним относят следующие:

В результате действия всех этих факторов в системе рулевого управления возникают неполадки. Если это произойдёт прямо на дороге, то возможны серьёзные последствия вплоть до ДТП. Именно поэтому так важно «прислушиваться» к признакам, которые если и не помогут сразу же определить неисправность, то вызовут как минимум настороженность.

КАКИЕ БЫВАЮТ НЕИСПРАВНОСТИ

Первое весомое обстоятельство, которое должно дать вам серьёзные основания для обращения в ТО — люфт при поворотах рулевого колеса. Если во внимание брать слова из учебника по правилам дорожного движения, то данный суммарный показатель не должен превышать 10 градусов. Вот только как его измерить, никаких указаний нет, фактически всё нужно делать на глаз.

Чтобы понять, почему так происходит, рассмотрим более подробно схему системы рулевого управления. Основными её элементами являются червячок и ролик. В некоторых системах используется рейка и шестерни, но это уже детали.

В процессе эксплуатации описанные выше детали изнашиваются. Результат весьма предсказуем — угол холостого хода растёт. К счастью, данный недостаток довольно просто поддаётся ремонту. Мало того, в самой процедуре нет ничего сложного.

На червячно-роликовом узле есть винты. Достаточно их прикрутить и люфт станет гораздо меньше, а то и вовсе исчезнет. Для того чтобы узнать всё ли исправлено, или понять, нуждается ли система в исправлениях — возьмите люфтомер. Погрешность данного устройства практически нулевая.

Устройство крепится на рулевой колонке. Точнее, часть измерительного прибора в виде шкалы. Стрелка устанавливается на колесе. При желании вы можете сделать данное устройство самостоятельно. Но в таком случае за точность выводимых им данных вы же и будете нести всю ответственность.

РАСПРОСТРАНЁННЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

Есть ряд признаков, которые чётко указывают на определённые неисправности в рулевом управлении:

Для каждой из этих неисправностей есть свой ремкомлект. Его можно приобрести в любом автомобильном сервисе.

Травмобезопасный рулевой механизм

Технические требования к рулевому управлению по гост р 41.12-2001

6.1 Во время испытаний на столкновение порожнего транспортного средства в снаряженном состоянии и без манекена, с барьером и при скорости 48,3 км/ч (30 миль/ч) верхняя часть рулевой колонки и рулевого вала не должна перемещаться назад в горизонтальном направлении и параллельно продольной оси транспортного средства более чем на 12,7 см и в вертикальном направлении вверх более чем на 12,7 см, при этом оба размера рассматриваются по отношению к какой-либо точке транспортного средства, которая не переместилась в результате этого столкновения (под термином «по горизонтали подразумевается: в горизонтальной плоскости по отношению к салону неподвижного транспортного средства перед испытанием, а не а горизонтальной плоскости по отношению к грунту во время движения транспортного средства, а пол термином «по вертикали- подразумевается: в вертикальной плоскости, перпендикулярной горизонтальной плоскости, определенной понятием «по горизонтали» и направленной вверх).

6.1.1 Если транспортное средство приводится в движение с помощью электродвигателя, то испытание на столкновение, предписанное в пункте 6.1, проводится с установленным общим выключателем тягового аккумулятора в положение «ВКЛЮЧЕНО». Кроме того, в ходе проведения испытания и после него должно обеспечиваться выполнение нижеследующих предписаний:

6.1.1.1 моноблоки должны оставаться закрепленными в местах их установки.

6.1.1.2 жидкий электролит не должен попадать в отделение для пассажиров; допускается небольшая утечка, но за пределами транспортного средства и при условии, что объем жидкости, которая была пролита в течение первого часа после испытания, не превышает 7 % от общего объема жидкого электролита в тяговом аккумуляторе.

6.2 Если рулевая колонка сталкивается с моделью туловища, которая ударяется об эту колонку с относительной скоростью не менее 24,1 км/ч (15 миль/ч), то сила, с которой рулевая колонка воздействует на модель туловища, не должна превышать 1,111 даН (дека Ньютон) (11,11Н).

6.3 Если рулевое колесо подвергается удару со стороны ударного элемента, который сталкивается с ним с относительной скоростью 24,1 км/ч, то в соответствии с требованиями, указанными в приложении 5 ГОСТ Р 41.12-2001, замедление ударного элемента в общей сложности не должно превышать 80 g в течение более чем 3 миллисекунд. Замедление должно всегда составлять менее 120 g для КЧХ 600 Гц. (Комплексная частотная характеристика)

6.4 Рулевое управление должно быть спроектировано, сконструировано и установлено таким образом, чтобы:

6.4.1.1.1 В том случае, если имеется выступающая деталь, изготовленная из нежесткого материала твердостью менее 50 единиц по шкале Шора А и смонтированная на жесткой опоре, требования пункта 6.4.1.1 применяются лишь к жесткой опоре.

(Твердость по Шору — один из методов измерения твердости материалов. Как правило, используется для измерения твердости низкомодульных материалов. Обычно — полимеров: пластмасс, эластомеров, каучуков и продуктов их вулканизации.

Метод и шкала были предложены Альбертом Ф. Шором в 1920-х годах. Он же разработал соответствующий измерительный прибор, называемый дюрометром

Метод позволяет измерять глубину начального вдавливания, глубину вдавливания после заданных периодов времени или и то и другое вместе.

Для измерения дюрометром Шора применяется несколько шкал (в общей сложности 12 шкал), используемых для материалов с различными свойствами. Две наиболее распространенных шкалы — тип A и тип D. Шкала типа A предназначена для более мягких материалов, в то время как D для более твердых. Все шкалы делятся от 0 до 100 условных единиц, при этом высокие значения соответствуют более твердым материалам).

6.4.2 Рулевое управление должно быть спроектировано, сконструировано и смонтировано таким образом, чтобы на нем не было элементов или вспомогательных приспособлений, включая привод сигнального прибора и элементы обшивки, за которые могут зацепиться одежда или украшения водителя в обычных условиях управления транспортным средством.

6.4.3 Если рулевое управление не входит в комплектное оборудование, то оно должно отвечать спецификациям, которые проверяются в ходе испытаний в соответствии с 2.1.3 приложения 4 и 2.3 приложения 5 ГОСТ Р 41.12-2001.

Установка рулевого управления осуществляется только при подаче заявки на его официальное утверждение в качестве отдельного механизма. Рулевое управление испытывается в полностью укомплектованном виде. Рулевое колесо должно устанавливаться таким образом, чтобы минимальное ударное расстояние между ним и испытательным стендом составляло 100 мм. Рулевой вал должен быть жестко закреплен на испытательном стенде таким образом, чтобы он не перемещался от удара.

6.4.4 В случае «универсального органа рулевого управления» эти требования должны удовлетворяться в отношении:

6.4.4.1 всех возможных углов наклона рулевой колонки, причем испытание должно проводиться, по крайней мере, для максимального и минимального углов наклона рулевой колонки в отношении всех официально утвержденных типов транспортных средств, для которых предназначается это рулевое управление;

6.4.4.2 всех возможных положений ударного элемента и макета туловища по отношению к рулевому управлению, причем испытания должны проводиться, по крайней мере, для среднего положения на всех официально утвержденных типах транспортных средств, для которых предназначено это рулевое управление. В тех случаях, когда используют рулевую колонку, она должна быть такого типа, который соответствовал бы «наихудшим» условиям.

6.4.5 Если для установки единого типа органа рулевого управления на различные рулевые колонки применяются переходные устройства и если можно показать, что при использовании таких переходных устройств характеристика поглощения энергии системы является аналогичной, то все испытания можно проводить с переходным устройством одною типа. rul4 1

Особенности правостороннего и левостороннего руля

В большинстве стран левостороннее рулевое управление (или правостороннее движение). Основное отличие механизмов не только в позиции руля, но и в рулевом редукторе, который адаптирован под различные стороны подключения. С другой стороны, переоборудование правостороннего руля на левостороннее рулевое управление все же возможно. В современных автомобилях может быть предусмотрено правостороннее или левостороннее рулевое управление, что зависит от вида транспортного средства и законодательства отдельных стран. В зависимости от этого руль может располагаться справа (при левостороннем движении) или слева (при правостороннем).

Источник