Рулевое управление: назначение и виды

Рулевое управление служит для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении. Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода.

Рулевой механизм служит для увеличения и передачи на рулевой привод усилия, прилагаемого водителем к рулевому колесу. В легковых автомобилях в основном применяются рулевые механизмы червячного и реечного типа.

К достоинствам механизма «червяк-ролик» относятся: низкая склонность к передаче ударов от дорожных неровностей, большие углы поворота колес, возможность передачи больших усилий. Недостатками являются большое количество тяг и шарнирных сочленений с вечно накапливающимися люфтами, «тяжелый» и малоинформативный руль. Минусы в итоге оказались весомее плюсов. На современных автомобилях такие устройства практически не применяют.

Самый распространенный на сегодняшний день – реечный рулевой механизм. Малая масса, компактность, невысокая цена, минимальное количество тяг и шарниров – все это обусловило широкое применение. Механизм «шестерня-рейка» идеально подходит для переднеприводной компоновки и подвески McPherson, обеспечивая большую легкость и точность рулевого управления. Однако тут есть и минусы: из-за простоты конструкции любой толчок от колес передается на руль. Да и для тяжелых машин такой механизм не совсем подходит.

Рулевая трапеция

Рулевой привод предназначен для передачи усилия от рулевого механизма на управляемые колеса, обеспечивая при этом их поворот на неодинаковые углы. Если оба колеса повернуты на одинаковую величину, внутреннее колесо будет скрестись по дороге (скользить боком) что будет снижать эффективность рулевого управления. Это скольжение, которое также создает дополнительный нагрев и износ колеса, может быть устранено с помощью поворота внутреннего колеса на больший угол, чем угол поворота внешнего колеса. При движении на повороте каждое из колес описывает свою окружность отличную от другой, причем внешнее (дальнее от центра поворота) колесо движется по большему радиусу, чем внутреннее. А, так как центр поворота у них общий, то соответственно внутреннее колесо необходимо повернуть на больший угол, чем внешнее. Это обеспечивается конструкцией так называемой «рулевой трапеции», которая включает в себя поворотные рычаги и рулевые тяги с шарнирами. Необходимое соотношение углов поворота колес обеспечивается подбором угла наклона рулевых рычагов относительно продольной оси автомобиля и длины рулевых рычагов и поперечной тяги.

Рулевой механизм червячного типа

Червячный тип рулевого управления

Рулевой механизм червячного типа состоит из:
– рулевого колеса с валом,
– картера червячной пары,
– пары «червяк-ролик»,
– рулевой сошки.

В картере рулевого механизма в постоянном зацеплении находится пара «червяк-ролик». Червяк есть ни что иное, как нижний конец рулевого вала, а ролик, в свою очередь, находится на валу рулевой сошки. При вращении рулевого колеса ролик начинает перемещаться по винтовой нарезке червяка, что приводит к повороту вала рулевой сошки.

Червячная пара, как и любое другое зубчатое соединение, требует смазки, и поэтому в картер рулевого механизма заливается масло, марка которого указана в инструкции к автомобилю. Результатом взаимодействия пары «червяк-ролик» является преобразование вращения рулевого колеса в поворот рулевой сошки в ту или другую сторону. А далее усилие передается на рулевой привод и от него уже на управляемые (передние) колеса. В современных автомобилях применяется безопасный рулевой вал, который может складываться или ломаться при ударе водителя о рулевое колесо во время аварии во избежание серьезного повреждения грудной клетки.

Рулевой привод, применяемый с механизмом червячного типа включает в себя:
– правую и левую боковые тяги,
– среднюю тягу,
– маятниковый рычаг,
– правый и левый поворотные рычаги колес.

Каждая рулевая тяга на своих концах имеет шарниры, для того чтобы подвижные детали рулевого привода могли
свободно поворачиваться относительно друг друга и кузова в разных плоскостях.

Реечный рулевой механизм

Механизм реейчного типа (шестерня-рейка)

В рулевом механизме «шестерня – рейка» усилие к колесам передается с помощью прямозубой или косозубой шестерни, установленной в подшипниках, и зубчатой рейки, перемещающейся в направляющих втулках. Для обеспечения беззазорного зацепления рейка прижимается к шестерне пружинами. Шестерня рулевого механизма соединяется валом с рулевым колесом, а рейка — с двумя поперечными тягами, которые могут крепиться в середине или по концам рейки. Данные механизмы имеют небольшое передаточное число, что дает возможность быстро поворачивать управляемые колеса в требуемое положение. Полный поворот управляемых колес из одного крайнего положения в другое осуществляется за 1,75…2,5 оборота рулевого колеса.

Рулевой привод состоит из двух горизонтальных тяг и поворотных рычагов телескопических стоек передней подвески. Тяги соединяются с поворотными рычагами при помощи шаровых шарниров. Поворотные рычаги приварены к стойкам передней подвески. Тяги передают усилие на поворотные рычаги телескопических стоек подвески колес и соответственно поворачивают их вправо или влево.

Основные неисправности рулевого управления

Увеличенный люфт рулевого колеса, а также стуки могут явиться следствием ослабления крепления картера рулевого механизма, рулевой сошки или кронштейна маятникового рычага, чрезмерного износа шарниров рулевых тяг или втулок маятникового рычага, износа передающей пары («червяк-ролик» или «шестерня-рейка») или нарушения регулировки ее зацепления. Для устранения неисправности следует подтянуть все крепления, отрегулировать зацепление в передающей паре, заменить изношенные детали.

Тугое вращение рулевого колеса может быть из-за неправильной регулировки зацепления в передающей паре, отсутствия смазки в картере рулевого механизма, нарушения углов установки передних колес. Для устранения неисправности необходимо отрегулировать зацепление в передающей паре рулевого механизма, проверить уровень и при необходимости долить смазку в картер, отрегулировать углы установки передних колес в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.

Уход за рулевым управлением

Всем известно выражение: «Лучшее лечение это – профилактика». Поэтому каждый раз, общаясь со своим автомобилем снизу (на смотровой яме или эстакаде), одним из первых дел следует проверить элементы рулевого привода и механизма. Все защитные резинки должны быть целы, гайки зашплинтованы, рычаги в шарнирах не должны болтаться, элементы рулевого управления не должны иметь механических повреждений и деформаций. Люфты в шарнирах привода легко определяются, когда помощник покачивает рулевое колесо, а вы на ощупь, по взаимному перемещению сочлененных деталей, находите неисправный узел. К счастью времена всеобщего дефицита прошли, и есть возможность приобрести качественные детали, а не те многочисленные подделки, которые выходят из строя через неделю эксплуатации, как это было в недавнем прошлом.

Решающую роль в долговечности деталей и узлов автомобиля играют стиль вождения, состояние дорог и своевременное обслуживание. Все это влияет и на срок службы деталей рулевого управления. Когда водитель постоянно дергает руль, крутит его на месте, прыгает по ямам и устраивает гонки по бездорожью – происходит интенсивный износ всех шарнирных соединений привода и деталей рулевого механизма. Если после «жесткой» поездки ваш автомобиль при движении стало уводить в сторону, то в лучшем случае вы обойдетесь регулировкой углов установки передних колес, ну а в худшем – затраты будут более ощутимы, так как придется заменить поврежденные детали. После замены любой из деталей рулевого привода или при уводе автомобиля от прямолинейного движения необходимо отрегулировать «сход-развал» передних колес. Работы по этим регулировкам следует проводить на стенде автосервиса с использованием специального оборудования.

Рулевое управление автомобиля

Рулевое управление автомобиля это то, без чего не может обойтись ни один автомобиль.

И даже смотря фантастические фильмы, где показаны чудо автомобили, которые без участия водителя перемещаются по городу, мы понимаем, что мы еще долго не сможем отказаться от ручного управления автомобиля, а также влияния водителя на его управление.

Хотя можно с уверенностью сказать, что рулевое управление автомобиля постоянно совершенствуется и в одной из Западных стран уже появились экспериментальные образцы автомобилей, которые на не сложных участках дорог могут двигаться без участия водителя.

Так же можно заметить, что сама философия рулевого управления автомобиля постепенно меняется и вместо привычного рулевого колеса на некоторых экспериментальных машинах можно наблюдать обыкновенный джойстик, который так нам привычен в игровых приставках.

Но давайте из прошлого вернемся в повседневную жизнь и рассмотрим рулевое управление, которое устанавливается на современных автомобилях.

Но прежде давайте дадим ему определение.

Немного теории

Если говорить простым языком, то рулевое управление автомобиля необходимо для обеспечения его движения в направлении, которое задал водитель.

Принципиальную схему рулевого управления Вы можете наблюдать ниже,

и можно с уверенность сказать, что данная схема по основным своим моментам уже долгие годы остается неизменной.

Какое оно бывает

Вы уже, наверное, заметили, что в современном рулевом управлении в комплекте идет электро усилитель руля.

В других комплектациях может идти гидроусилитель руля, а может и вообще, никакого усилителя нет, что характерно для бюджетных автомобилей.

Так же стоит заметить, что диаметр рулевого колеса может быть разным. Для легковых автомобилей такие показатели рулевого колеса могут быть в пределах от 380 мм до 425 мм. Для грузовых автомобилей в пределах от 440 мм до 550 мм.

В некоторых автомобилей вообще предусмотрена замена рулевого колеса на «вкус» водителя.

Такая замена происходит за доли секунды и обычно это характерно для спортивных автомобилей, где руль стандартного диаметра необходимо заменить на руль меньшего диаметра.

Устройство рулевого управления автомбиля

Чтобы лучше понять устройство рулевого управления автомобиля, давайте разберем подробней назначение его основных узлов и деталей.

Рулевая колонка

Рулевая колонка предназначена для соединения рулевого механизма с рулевым колесом.

Основой рулевой колонки есть рулевой вал, в котором конструктивно предусмотрено несколько шарнирных соединений.

Рулевая колонка может регулироваться иеханическим или электрическими способами (на современных автомобилях). Регулировка может производится, как по вертикали, так и по длине.

Рулевой механизм

Рулевой механизм представляет из себя различные виды специальных редукторов, основная задача которых лежит в увеличении усилия, которое приложил водитель на рулевое колесо и передачи данного усиления основном рулевому приводу.

Самыми распространенными являются реечные рулевые механизмы, которые нашли свое применение в рулевом управлении легковых автомобилях.

Принцип работы реечного механизма заключается в передачи крутящего момента через шестерню, которая установленная на валу рулевого колеса, на зубчатую рейку. В результате этого рейка двигается в разные стороны и в зависимости от стороны вращения рулевого колеса, через установленные рулевые тяги поворачивает автомобиль в нужную сторону.

Рулевой привод

Основная задача рулевого привода, это передать усилия от рулевого механизма на колеса и обеспечить тем самым поворот автомобиля под необходимым нам углом.

А также рулевой привод не дает возможность повернуть колесу в сторону при движении по неровным участкам дорог, когда подвеска автомобиля работает на максимальных режимах и колеса отрываются от поверхности дороги.

Для обеспечения более комфортного вождения автомобиля в рулевом управлении применяются специальные усилители. Данные усилители дают возможность водителю более точно и быстро управлять автомобилем, снижает его усталость.

В разных автомобилях в рулевом управлении могут применяться следующие виды усилителей:

• гидроусилитель;
• электро усилитель;
• редко пневмо усилитель, электро гидроусилитель.

На современном этапе развития автомобилестроения в рулевых управлениях современных автомобилей больше получили распространение гидроусилители руля.

Однако в последнее время их начали заменяться электро усилителями, так как они более дешевы и не дорогие в обслуживании. А это в значительной мере влияет на общую стоимость автомобиля.

Как уже говорилось выше, в рулевом управлении современных автомобилей появляются новых возможности, которые значительно облегчают водить автомобиль.

Так в последнее время на автомобили от мировых брендов начали устанавливать адаптивные усилители рулевого управления, принцип работы которых основан на изменении усилия, которое необходимо приложить водителю к рулевому колесу в зависимости от скорости движения автомобиля.

Так же можно долго говорить про системы активного и динамического рулевого управления, которые устанавливаются на автомобили BMW и Audi.

В данных системах принцип их работы основан на изменении передаточного числа рулевого механизма в зависимости от скорости движения автомобиля.

Если продолжать тему внедрения новых технологий в рулевое управление автомобиля, то сейчас уже ни кого не удивишь возможностью машины самостоятельно припарковаться, Вам совершенно нет необходимости что-либо делать.

Так что трудно сказать какое будет рулевое управление автомобиля в ближайшие 10 – 30 лет, одно могу сказать, управлять автомобилем будет все удобней и легче.

Так же в ходе эксплуатации рулевого управления автомобиля могут возникнуть неисправности, устранить их может только своевременный ремонт рулевого управления.

Рулевое управление автомобиля с гидроусилителем — принцип работы, видео.

https://avtonov.info/rulevoe-upravlenie-naznachenie-i-vidy
https://autotopik.ru/obuchenie/302-rulevoe-upravlenie-avtomobilya-1.html