Автомобильный руль: удивительные факты, которые вы не знали
Рулевое колесо, в отличие от прочих элементов рулевого управления, находится в непосредственном контакте с водителем. Требования, предъявляемые к нему, затрагивают как функциональную сторону, так и эстетическую. Так какой же руль лучше?
Привычный, круглый руль, пришедший на смену рычагам управления, появился в конце девятнадцатого века. Он, как показала практика, оказался наиболее эффективным средством для передачи мускульной силы человека к колесам автомобиля с целью изменения направления движения. Неудивительно поэтому, что через каких-то десять лет сомнений по этому вопросу ни у кого из автопроизводителей не осталось. Примитивная поначалу металлическая или деревянная «баранка» постепенно совершенствовалась и к сегодняшнему дню достигла статуса сложного многофункционального устройства.
Bugatti 57SC Atlantic
Прежде всего, руль призван обеспечить простоту и удобство управления. И как следствие — безопасность пассажиров. Вот почему стоит обращать внимание на диаметр рулевого колеса и на сечение его обода. Правда, сейчас размер «штурвала» не столь важен. С тех пор, как в 30‑е годы прошлого столетия появился усилитель рулевого управления, диаметр руля стал постепенно уменьшаться, вплотную приблизившись к «игрушечным» показателям.
Edsel, 1950 г.
С миниатюрным рулем машина становится «острее» при скоростных маневрах, требуя меньше вращательных движений. Однако, слишком маленькое рулевое колесо неудобно в пользовании, особенно на парковке. И усилие на нем, несмотря на помощь усилителя, довольно высоко. Плюс к тому в маленьком руле трудно размещать подушку безопасности, которая появилась в 1972 году и стала атрибутом почти всех (даже бюджетных) автомобилей. Вот поэтому у современных машин используются рули примерно одного («плюс-минус») компромиссно-оптимального диаметра.
Chevrolet Project X
Что касается сечения обода рулевого колеса, то в процессе эволюции данный показатель у большинства тоже приблизился к «золотой середине» в 30‑40 мм. Такой руль действительно гораздо лучше лежит в руках, чем, например, тонкий скользкий кругляк вазовской «копейки». Не говоря о штурвалах еще более пожилых автомобилей. Кстати, материал, из которого выполнен обод, тоже имеет существенное значение. Слов нет, рули из полированных дерева или кости смотрелись изыскано и богато, но удержать их в объятиях было сложно. Скользкие обода канули в лету, уступив место гораздо более практичным и удобным полиуретановым и кожаным рулям. Однако в качестве компромисса и с целью подчеркнуть благородство автомобиля, порой используются комбинированные рули, скажем, кожаные с деревянными вставками. Или замшевые. Если кожаный руль выполнен с перфорацией, руки потеют значительно меньше. А вот замша хороша во всем, кроме практичности: уж очень быстро пачкается.
Maserati Boomerang
Некоторые из «баранок» в верхней части, на 10 часов и на 2 часа, снабжены специальными приливами, которые оптимизируют хват и косвенно определяют правильное положение рук на руле. Правда, когда инженерам изменяет чувство меры, приливы на руле получаются чересчур большими и, соответственно, неудобными.
Nissan Cima
Отдельная тема — рулевые спицы. В экспериментах с их количеством автопроизводители доходили до крайностей. Примерами тому могут служить рули французкой фирмы Ситроен — односпицевый руль фантомасовского ДС или бесспицевый концепта Осмос. А японцы, со своим «Субару» ХТ, удивили асимметричным двухспицевым рулем-пистолетом. Оригинальность оригинальностью, но практичность берет свое. Сейчас подавляющее большинство машин оснащены трех- или четырехспицевыми рулями. Два этих «типоразмера» наилучшим образом подходят под нужды водителя. А что до формы и расположения спиц, это дело индивидуальное. Скажем, некоторые любят расслабиться на трассе, держась одной рукой за нижнюю часть «бублика», что возможно при четырехспицевом варианте и невозможно при трехспицевом. Кстати, в 20‑30 годах прошлого века в фаворе у водителей тоже было три или четыре спицы, что определялось технологией. Причем, у штурвалов дорогих автомобилей, для гашения вибраций, они делались составными из 4‑5 раздельных металлических «нитей».
Subaru XT 
ВАЗ-2101
С развитием автомобилизации руль стал превращаться в многофункциональное устройство. И если прежде на ступице руля можно было встретить лишь несколько кнопок управления автоматической коробкой передач, как например у Эдсел 50‑го года, то впоследствии началась кнопочная «вакханалия», как у Лянча Медуза. Более того, предлагался вариант, при котором центр рулевого колеса был вообще превращен в щиток приборов (концепт Мазератти Бумеранг). В конце концов, разум взял верх. Сверхсложные рули, представляющие собой мощный информационно — вычислительный комплекс, стали уделом болидов гоночных серий, типа Формулы 1. А в быту снова нашелся компромисс. Кнопки на руле современных автомобилей, отвечающие за музыку, климат, телефон, борткомпьютер, дорожные «асситенты» и пр., обосновались на верхних спицах и (или) на дополнительных секциях чуть ниже.
Lancia Medusa 
Bentley Arnage
С месторасположением каждой конкретной кнопки со временем можно сжиться, а вот к их форме приноровиться сложнее. Очень удобно, когда кнопки имеют индивидуальные отличия друг от друга — по размеру, стилистике, принципу качания-нажимания… Тогда их легко распознать на ощупь, не отвлекаясь от управления. Зачастую, на обратной стороне спиц у машин с автоматической трансмиссией находятся клавиши или «лепестки» переключения передач в ручном режиме. Насколько вообще востребован данный режим это вопрос, но в принципе данный вид «переключалок» довольно удобен. Особенно «лепестковый».
Ford Interceptor 
Cadillac Escalade
Еще удобство манипуляций с рулевым колесом обусловлено углом его наклона. «Игра» этим параметром доступна в большинстве современных автомобилей. А вот такая «вкусность» как подогрев руля пока еще не стала повседневной нормой. Хотя пользу от этой опции в зимнюю стужу трудно переоценить.
Mitsubishi Pajero Sport 
Citroen C4 Picasso 
Kia Optima
Было бы странно, если бы руль развивался только технически и не удостоился внимания со стороны дизайнеров. Тон в этом вопросе задает форма. Как ни крути, она остается круглой. Было немало попыток внедрить в жизнь овальные или оквадраченные модели, а так же самолетные штурвалы и джойстики. Но дерзкие решения не прижились. Зато вошло в моду рулевое колесо с усеченной нижней частью. И это оправдано не столько с эстетической точки зрения, сколько с практической. Особенно для тесных автомобилей, где подобная конфигурация помогает разжиться дополнительными сантиметрами пространства. Но поскольку тесно преимущественно в спортивных автомобилях, усеченный руль стал модным ориентиром для остальных.
Citroen Osmose 
Audi R8
А вообще, вариантов оформления, разумеется, множество. В основном культивируются два направления: эксклюзивность и спортивность. Для первого свойственны четырехспицевость, обилие кнопок, отделка благородными материалами. Для второго — трехспицевость, кнопочный минимализм, карбоновые вставки, контрастные прострочки. «Баранки» большинства бюджетных моделей в той или иной степени тяготеют к обозначенным тенденциям. Хотя, конечно, среднестатистический водитель больше предпочитает комфорт.
Mercedes AMG GT
В любом случае, руль очень значимое устройство, которое всегда перед глазами и все время в руках, поэтому очень важно найти именно свой персональный вариант.
Рулевое колесо: описание,назначение,устройство,фото,видео
Изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом относительно его продольной оси управляемых колес, которыми, как правило, являются передние колеса.
Вследствие поворота управляемых колес вектор скорости каждого из них, параллельный продольной оси автомобиля, перестает совпадать с плоскостью вращения колес. В результате в контакте колес с дорогой возникают боковые силы, перпендикулярные плоскости вращения колес. Эти боковые силы заставляют управляемые колеса и автомобиль в целом отклоняться от прямолинейного движения и совершать поворот.
Рулевое управление обеспечивает необходимое направление движения автомобиля путем раздельного и согласованного поворота его управляемых колес. Совокупность механизмов, служащих для поворота управляемых колес, называется рулевым управлением.
Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля. При неподвижной передней оси изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом передних управляемых колес.
Рулевое управление состоит из рулевого колеса, соединенного валом с рулевым механизмом, и рулевого привода. Иногда в рулевое управление включен усилитель.
Рулевым механизмом называют замедляющую передачу, преобразующую вращение вала рулевого колеса во вращение вала сошки. Этот механизм увеличивает прикладываемое к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу.
Рулевым приводом называют систему тяг и рычагов, осуществляющую в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля.
Для того чтобы при движении автомобиль совершил поворот без бокового скольжения колес, все они должны катиться по дугам разной длины, описанным из центра поворота “ О ” (рис.1). При этом передние управляемые колеса должны поворачиваться на разные углы. Внутреннее по отношению к центру поворота колесо должно поворачиваться на угол альфа-В, наружное — на меньший угол альфа-Н. Это обеспечивается соединением тяг и рычагов рулевого привода в форме трапеции. Основанием трапеции служит балка переднего моста автомобиля, боковыми сторонами являются левый и правый поворотные рычаги, а вершину трапеции образует поперечная тяга, которая соединяется с рычагами шарнирно. К рычагам жестко присоединены поворотные цапфы колес.
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:
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;
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.
ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА РУЛЕВОГО КОЛЕСА – ПРИЗНАК «УМНОГО» АВТОМОБИЛЯ
Одним из ярких примеров возложения на рулевое управление множества дополнительных функций является установка датчика угла поворота рулевого колеса. Для серийных автомашин практически всех именитых зарубежных марок, такой девайс стал очень необходимым. Ведь вращение руля связано с огромным количеством электронных устройств.
Устанавливается датчик в блоке подрулевого управления, иногда инсталлируется в рулевой механизм. Это устройство помогает получить информацию о направлении движения автомобиля, скорости вращения вала и так далее.
Сведения от датчика угла поворота, помогают в работе:
Конструкторами разработано множество совершенно разных по устройству и принципу работы, датчиков угла поворота рулевого колеса. Независимо от конструкции от этого устройства в значительной степени зависит комфорт и безопасность водителя и пассажиров.
Червячный тип рулевого механизма
Это самый древний тип рулевого управления. Система состоит из картера со встроенным винтом, получившим название «червяк». «Червяк» напрямую соединяется с рулевым валом. Помимо винта, в системе присутствует еще один вал с роликом-сектором. Вращение руля приводит к вращению «червяка» и последующему вращению ролика-сектора. К ролику-сектору присоединена рулевая сошка, связанная посредством шарнирного управления с системой тяг.
В результате работы этой системы тяг управляемые колеса поворачиваются, и автомобиль изменяет направление движения. Червячный тип рулевого механизма имеет ряд недостатков. Во-первых, это большая потеря энергии за счет большого трения внутри механизма. Во-вторых, отсутствует жесткая связь между колесами и рулем. В-третьих, для того, чтобы изменить направление движения, нужно обернуть руль несколько раз, что не только выглядит несовременно, но и не соответствует существующим в мире стандартам управления. В настоящее время устройства червячного типа используются только в российских УАЗах, ВАЗах с задним приводом и ГАЗах.
Винтовой механизм по-другому называют «винт-шариковая гайка». Разрабатывая эту систему, конструкторы заменили «червяка» специальным винтом с присоединенной к нему шариковой гайкой. На внешней стороне гайки располагаются зубья, которые и входят в контакт с таким же, как и в предыдущей системе, роликом-сектором.
Для того чтобы уменьшить трение, разработчики предложили разместить между роликом-сектором и гайкой шариковые каналы. Благодаря такому решению удалось значительно уменьшить трение, увеличить отдачу и облегчить управление. Однако наличие все той же сложной системы тяг, большие размеры и неудобная форма винтового механизма привели к тому, что винтовая система была признана также неприспособленной к современным условиям. Однако некоторые известные автопроизводители до сих пор используют механизм «винт-шариковая гайка» при изготовлении машин с продольным двигателем. Подобные механизмы имеют автомобили Nissan Patrol, Mitsubishi Pajero и другие.
«Слабые звенья» рулевого управления
Как и любой другой механизм, рулевое управление время от времени ломается. Опытный водитель прислушивается к своему автомобилю и может определить наличие той или иной неисправности по характерным звукам.
Например, стуки или увеличение люфта рулевого колеса могут свидетельствовать о том, что в рулевом механизме ослаблено крепление картера, кронштейна маятникового рычага или рулевой сошки. Также это может быть признаком того, что шарниры рулевых тяг, передающая пара или втулка маятникового рычага пришли в негодность. Эти неисправности можно устранить при помощи нехитрых манипуляций: замены износившихся деталей, регулировки зацеплений или креплений.
В том случае, если при вращении руля ощущается чрезмерное сопротивление, можно говорить о том, что нарушилось соотношение углов установки передних колес или зацепление передающей пары. Также руль может туго двигаться при отсутствии смазки в картере. Следует устранить данные недостатки: долить смазку, сбалансировать углы установки, отрегулировать зацепление.
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.
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.
История руля на автомобиле.
И так, начиная с самого первого автомобиля с мотором отто, моторизированные повозки оснащались румпелями (рычагом управления), как на этом Бенце 1885 года
В 1898 году Артур Кребс установил руль под наклоном, так что рулить стало удобнее и с того же года все Паннары стали выпускаться с круглыми рулями установленными на рулевую колонку с наклоном, но я уже писал об этом в статье про Панары. Кстати в Британии, первый автомобиль с круглым рулём был представлен всё в том же 1898м году, когда Чарльз Ройс продемонстрировал британской публике Панар 6ХП.
В США первым кто установил баранку была фирма Паккард.
В 1898 году Томас Джефри (основатель фирмы Рамблер), строит автомобиль с передним расположением двигателя и оснащает его рулём, причём руль расположен слева. В 1902м году Рамблер начинает массово выпускать автомобили, но он, как и многие автомобили того времени оснащен не рулём, а румпелем. Но уже в 1903м году Рамблер начинает продавать машины с рулевой баранкой.
Так что, первым кто установил руль слева был американец (иммигрант из Англии) — Джефри.
Про право и леворульное движение я потом напишу, так что не будем отвлекаться 🙂 Но где-то к 1910 году большинство американских автомобилей стало выпускать с левым расположением руля.
Руль как вы знаете одет на рулевую колонку, причём раньше одет был жёстко, так что водители при аварии получали серьёзные травмы, в 1934 году продемонстрировали первую энергопоглощаемую рулевую колонку. Но в серию изобретение не пошло, и только в 1959м году первым автомобилем с такой
колонкой стал Мерседес W111
А в 1968м американские законы потребовали внести поправки в законы о безопасности ТП, о приемлемом смещении рулевой колонки назад.
Первые рули имели как правило четыре спицы
но так как вибрация передаваемая через руль была очень ощутимой, то вскоре появились рули, которые называли Банджо, из-за сходства с этим инструментом. В каждой спице было по 4 — 5 тонких спиц, которые были призваны гасить вибрации от дороги.
Эдвард Лодбелл изобрёл первый регулируемый руль, но тогда он остался ну удел. В интернете написано везде и во всех источниках, что он изобрёл его в начале 1900х годов, в интернете ничего точного про это нету, но я нашёл один сайтик, где кто-то (какая-то женщина) распрашивает про историю своего родственника, который носит тоже имя и фамилию, что и Эдвард Лодбелл, и который запатентовал в 1927м году какой-то руль. Так что я склонен считать, что в карпедии, википедии и т.д. неточные данные, и что на самом деле регулируемый руль изобрели именно в 1927м году. Так вот, в 1963м Кадиллаки стали оснащаться такой опцией, фишка заключалась в том, что рулевая колонка была зафиксирована не подвижно, но сам руль можно было с помощью храповика менять в 7 позициях. На многих американских машинах до сих пор существует такая регулировка.
В 1955м году на Форд Тандебёд появился телескопическая регулировка руля, в диапазоне 8см можно было регулировать глубину руля, это было сделано, для удобства посадки.
С 1965 года по заказу Кадиллаки стали оснащаться телескопической регулировкой руля и регулировкой по наклону.
В 1961м на Тандебёде появляется опция — откидной руль, руль при положении коробки передач в положении Паркинг, можно было отодвинуть вправо рулевую колонку, для облегчения посадки-высадки водителя. Опция стала настолько популярной, что с 1962 года Тандебёды стали оснащаться её базово.
C 1968 года, когда законодательство США пересмотрело законы об безопасности, запретили использование откидных рулевых колонок, так что Форд использовал свою фишку всего 6 лет.
Что бы соответствовать стандартам безопасности на Форде изобрели механизм который, откидывал вверх и вправо сам руль, но не всю рулевую колонку, так что в 1968 году Тандебёды, потом и остальные Форды и Меркьюри получили такую опцию. Но к 1970му году, после очередного ужесточения, отказались и от неё. Система работала автоматически, если коробка передач была в положении Паркинг, и зажигание было выключено, при открывании дверей.
В 1970х появились противоугонные системы, руль блокировался при вытаскивании ключа.
В те же 50-60е годы появляется и регулируемая рулевая колонка, которую можно было регулировать по наклону и глубине, в основном такой опцией сейчас оснащаются европейские автомобили.
В 1910м году первой кнопкой на руле появилась — бибикалка, её изобрёл Оливер Лукас, и она была электрической, к сожалению я не смог найти, что за машина это была. Позже кнопка клаксона перенесли на отдельное кольцо (что бы не отрывать руки от руля), а в 1970х появилась так называемая система Rim Blow, фишка была в том, что можно было нажать на любую часть спицы колеса, и сигнал работал.
В 1972м году появляются первые подушки безопасности в руле, на Олдсмобиль Торонадо.
В 1960х на рулях появляются кнопки автопилота. В 1990х появились кнопки отвечающие за регулировки аудио системы, телефона, борт-компа и т.д. Сегодня мы уже ездя на современных машинах, не можем представить себе руль без этих опций, а всё начиналось с палки 🙂