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.
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 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 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).
Особенности замены руля своими руками
В процессе эксплуатации автомобиля у автовладельцев может возникнуть потребность в замене руля. Часто это происходит во время работ по тюнингу салона машины. В этом случае водитель ищет рулевое колесо больше всего устраивающее его во время езды, за которое ему будет приятно держаться и удобно вращать при маневрах. В то же время бывают случаи, когда руль попросту ломается. Чаще всего трескается пластиковая или полиуретановая оболочка вокруг металлического каркаса руля.
Назначение и конструкция
Форма руля в виде колеса впервые была применена в конструкции автомобиля в 1898 году. Дизайнеры с тех пор много поработали придумывая различные решения в оформлении этой важной детали автомобиля.
Функционально руль предназначен для управления движением транспортного средства в заданном им направлении. Именно на руль, как часть системы управления, воздействует водитель, чтобы передать управляющий сигнал на рулевые тяги с целью изменения направления движения.
Для всех моделей рулевого колеса характерны общие конструктивные особенности:
Размер руля, монтируемого на автомобиль, во многом зависит от того, установлен ли на машине в системе рулевого управления усилитель, гидравлический или электрический.
На старых моделях автомобилей, особенно американских, практически непосредственно в рулевом колесе монтировался рычаг переключения передач.
На современных рулях многих автомобилей размещаются кнопки управления различными автомобильными системами. Звуковой сигнал также неотъемлемый атрибут этого устройства, разным бывает только размещение управлением этим сигналом. Практически во всех моделях автомашин переключатели поворотов, света и управления стеклоочистителями монтируются вместе с рулевым колесом. И когда нужна замена руля возникает необходимость демонтировать и эти приспособления.
Действия по замене
Прежде чем приступить к процедуре по замене руля автовладельцу надо серьезно подумать над тем какой тип этого устройства нужен для автомобиля. Многие склоняются к тому, чтобы поставить на свою машину спортивный руль. Конечно же, внешний вид такого устройства привлекает внимание. Небольшой по диаметру, утолщенный, с фигурными выемками, делающими удобным захват руля, он чаще всего выполнен из упругих, приятных на ощупь материалов. Тем не менее это не всегда мудрое решение.
На машине без гидроусилителя в системе управления во время движения по городу наиболее удобен руль большего диаметра. Вращая такое колесо, водителю приходится прилагать меньше усилий для совершения сложного маневра.
Еще одно важное условие, которое надо соблюдать при выборе и покупке руля. Необходимо проверять место крепления на ступице нового устройства к рулевой колонке автомобиля, на котором производится замена рулевого колеса. Эта конструкция часто бывает изготовлена исключительно для конкретной модели автомобиля и не имеет унифицированного соединения.
Кроме того, на многих моделях машин на рулях размещены переключатели и кнопки управления различными автомобильными системами. Такие рулевые колеса называются многофункциональными. Поэтому для таких автомобилей подходят только уникальные устройства, так как схему управления автомобильными системами переделать очень сложно.
Покупая новый руль, надо представлять насколько удобно он будет размещаться в кабине, не станет ли помехой водителю.
Подобрав подходящее по всем параметрам устройство, можно приступать к его замене. Каких-то особых условий при этом соблюдать не требуется. Обязательными требованиями будут:
Замена рулевого колеса произведена. Для проверки правильности выполненных работ надо выровнять колеса.
Первую неделю после замены руля не следует ездить с большой скоростью, чтобы привыкнуть к новым ощущения и не допустить ДТП.
Смотрите также видео по теме:
Рулевое управление автомобиля: устройство, принцип работы и виды
Рулевое управление – это узел транспортного средства, который предназначен для обеспечения выполнение поворота направо и налево. Поговорим более подробно о том, каково его устройство, каких он бывает видов, как работает и от каких неисправностей чаще всего страдает.
Устройство рулевого управления автомобиля
Вот из каких составных частей состоит система рулевого управления практически любого колесного транспортного средства:
Рулевое колесо – это привычный всем автомобильный руль, который находится в салоне автомобиля и с помощью которого водитель выполняет поворот.
Колонка – это основание руля, на котором он закреплен. Также она обеспечивает передачу усилия с рулевого колеса на кардан.
Кардан представляет собой вал, который обеспечивает передачу усилия с руля на усилитель.
Усилитель – это устройство, предназначенное для усиления усилия, которое автомобилист прилагает для выполнения поворота, а также для облегчения управления транспортным средством.
Рулевой механизм предназначен для преобразования вертикального вращения кардана в горизонтальное усилие, которое заставляет поворачиваться колеса транспорта.
Привод представляет собой систему тяг и направляющих, которые передают усилие с рулевого механизма непосредственно на колеса, тем самым обеспечивая выполнение поворота.
Похожие статьи
Все элементы конструкции, описанные выше, располагаются в передней части рамы автомобиля.
Следует отметить, что выше описано общее устройство узла. Некоторые нюансы конструкции могут отличаться в зависимости от модели машины. Однако в целом она идентична на всех автомобилях.
Главное назначение системы – обеспечения возможности выполнения транспортным средством поворота в необходимый момент.
Принцип работы системы рулевого управления
Принцип работы системы выглядит следующим образом.
В автомобилях, где отсутствует усилитель руля, схема работы системы выглядит точно так же, однако упомянутое устройство в ней участия не принимает. На этом отличия заканчиваются.
Виды усилителей рулевого управления
В зависимости от типа конструкции выделяют несколько разновидностей систем рулевого управления.
В зависимости от наличия усиления системы делят на 4 основных разновидности.
В зависимости от наличия дополнительных систем узел делят на следующие разновидности.
Особенности правостороннего и левостороннего руля
На сегодняшний день в части стран мира правостороннее движение, а в части – левостороннее. Рулевое колесо при этом располагается либо слева, либо справа. Это означает, что элементы конструкции, передающие с него усилия на колеса также расположены либо слева, либо справа.
Однако это не означает, что руль невозможно перенести на другое место. Такую процедуру выполняют во многих автосервисах. Впрочем, нужно понимать, что она достаточно сложна, так как требует:
Все это делает смену положения руля дорогим удовольствием, поэтому многие водители, которые приобрели авто в стране с другим типом движения, оставляют его на прежнем месте.
Гораздо проще в этом плане дело обстоит с колесной дизельной техникой. Многие трактора, грейдеры, уборочные машины имеют гидрообъемное рулевое управление. При использовании подобной конструкции положение руля не имеет значения, поэтому его можно установить как справа, так и слева. Некоторые модели самоходных машин даже имеют гнезда для установки рулевого колеса с обеих сторон приборной панели.
Однако на легковых автомобилях гидрообъемное управление не устанавливают. Его изредка можно встретить на вездеходах и внедорожниках.
Неисправности рулевого управления
О том, что с рулевым управлением проблемы, может свидетельствовать один из следующих «симптомов»:
Также о проблемах может говорить уменьшенный угол поворота колес при полном повороте руля.
Чаще всего встречаются следующие неисправности.
Следует отметить, что проблемы с поворотом могут быть вызваны не рулевой системой, а некорректной балансировкой колес или недостаточным давлением воздуха в шинах.
Чтобы избежать проблем с системой рулевого управления, необходим ее периодический осмотр. Особенно это касается гидроусилителя – он является одним из самых «капризных» элементов. Если своевременно устранять мелкие неприятности, более серьезных поломок не возникнет. А значит, не возникнет и проблем при эксплуатации транспортного средства.
Как установить спортивный руль
Установка спортивного руля в свой автомобиль – это один из этапов тюнинга. Спортивный руль улучшает управляемость автомобиля и уменьшает утомляемость водителя в сложных режимах движения за счет своей более продуманной, по сравнению со штатным рулем, эргономики. Но установка нового руля требует знания некоторых нюансов монтажа.
Начинаем установку с демонтажа старого рулевого колеса. Первым делом отключаем от бортовой сети аккумулятор. Затем удаляем декоративную накладку клаксона. Она может крепиться как скрытыми защелками, так и потайными винтами с тыловой части баранки. Под накладкой находится контактная группа клаксона и подушка безопасности. Отсоединяем от них коммутационные разъемы. Открутив четыре винта, аккуратно вынимаем модуль подушки безопасности из рулевого колеса. В глубине ниши становится видна центральная гайка крепления руля на рулевом валу. Фиксируем руль в неподвижном положении и торцевым ключом с удлинителем откручиваем центральную гайку. Посадка руля на валу очень плотная, руками его снять не представляется возможным. Для этого требуется специальный съемник. Устанавливаем съемник строго по инструкции и закручиваем винтовой вал до снятия баранки со шлицевого соединения. Все, демонтаж закончен.
2
Существует два вида спортивных рулей — разработанные для установки на конкретную модель автомобиля и универсальные. При установке рулей под конкретную модель автомобиля никаких сложностей не возникает. В них совпадают все посадочные места и коммутационные разъемы. Просто нужно все собрать в обратном порядке. После сборки подключаем клемму аккумулятора и проверяем работоспособность всех кнопок на руле. Обращаем внимание на индикацию неисправности подушек безопасности на приборной панели. При правильном подключении она не должна светиться.
3
Установка универсального руля более проблематична. Первое, что потребуется — это адаптер-переходник, разработанный специально для установки этого руля на вашу модель автомобиля. Желательно применять адаптеры известных производителей, таких как Momo, Sparco, Nardi. От их качества изготовления зависит ваша безопасность. При монтаже сначала на рулевой вал крепится адаптер, а уже к нему — само рулевое колесо. Все требуемые крепежные изделия должны быть в комплекте к адаптеру и рулю. Не используйте болты, шпильки и гайки общего применения – в рулевом управлении применяется усиленный крепеж. После установки подключаем разъем клаксона и вставляем декоративную заглушку. Подключаем клемму аккумулятора и проверяем работоспособность звукового сигнала. Все, можно в путь.
4
При установке универсального спортивного руля следует иметь в виду, что некоторые функции стандартного будут утеряны. Самое главное – вы лишаетесь подушки безопасности. Ее в универсальном руле просто нет. И на приборной панели светится индикатор аварии подушки. Необходимо будет изготовить специальную «обманку» для обхода контроллера. Это лучше поручить специалисту, т.к. существует риск повредить контроллер и, соответственно, заблокировать работу всех остальных подушек безопасности. Также вы теряете все функции сервисных кнопок на стандартном рулевом колесе – круиз-контроль, управление аудиосистемой, телефоном и пр. В некоторых случаях перестает работать автоматический возврат в исходное положение переключателя указателя поворотов.