С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Из чего состоит рулевое управление

Из чего состоит рулевое управление


Рулевое управление автомобиля и гидроусилитель руля

Рулевое управление ⭐ — одна из систем управления механического транспортного средства, с помощью которой осуществляется его движение в заданном направлении. Рулевое управление состоит из двух основных групп элементов — рулевого механизма и рулевого привода.

В состав рулевого механизма входят следующие элементы:

  • рулевое колесо
  • рулевая колонка
  • рулевая передача (рулевой механизм)

В состав рулевого привода входят:

  • рулевые тяги
  • маятниковые рычаги
  • рычаги поворотных цапф

Рис. Карданный шарнир рулевой колонки: 1 — рулевой механизм; 2 — вал рулевой колонки; 3 — шарнир

Конструкция рулевого колеса как элемента рулевого управления за многие годы существования автомобильного транспорта не претерпела существенных изменений, за исключением количества и расположения спиц, покрытия рабочей поверхности, а также размещения на нем некоторых элементов управления другими системами (звуком в салоне, кондиционером и т.п.).

Рулевая колонка, напротив, постоянно совершенствуется в плане обеспечения комфортности на рабочем месте водителя, а также травмобезопасности и защиты от несанкционированного использования. Так, рулевые колонки современных автомобилей могут иметь механизм регулирования по высоте, углу наклона рулевого колеса, легкодеформируемые или срезаемые элементы в их креплении. При этом вал рулевой колонки состоит из нескольких элементов, соединенных, как правило, карданными шарнирами или эластичными муфтами. Кроме того, вал может иметь телескопическую конструкцию для обеспечения возможности регулирования положения рулевого колеса по высоте и травмобезопасности. Травмобезопасность может быть обеспечена также путем изготовления вала с деформируемыми вставками или вала, состоящего из двух отдельных частей, имеющих поводковую связь.

Основными видами рулевых передач, применяемых на современных автомобилях, являются передачи с вращательным и поступательным движением выходного звена. Передачей с поступательным движением выходного звена является реечная рулевая передача. Передача с вращательным движением выходного звена (кривошипная) изготавливается, как правило, двух типов: глобоидальный червяк—ролик и винт—гайка—рейка—сектор.

Рис. Типы рулевых механизмов: а — реечный; б — глобоидальный червяк—ролик; в — винт—гайка—рейка—сектор

Тип рулевого привода зависит в основном от вида применяемой рулевой передачи и конструктивных особенностей подвески. В случае применения реечных рулевых передач привод состоит из рулевых тяг, непосредственно воздействующих на рычаги поворотных цапф. При применении кривошипных передач и зависимых подвесок колес управляемой оси используется привод, состоящий из продольной и поперечной рулевых тяг и двух рычагов поворотных цапф. При независимой подвеске в системе привода используют маятниковый рычаг, связанный тягой с рулевой сошкой, а также отдельные рулевые тяги для управляемых колес по обоим бортам транспортного средства.

Если в транспортном средстве имеется значительное расстояние между рулевой передачей и рычагом поворотной цапфы (например, в автобусах с большим передним свесом, а также в автомобилях, оборудованных несколькими управляемыми осями), в систему привода вводят промежуточный маятниковый рычаг, позволяющий уменьшить общую длину рулевой тяги и таким образом увеличить ее жесткость и устойчивость при восприятии сжимающих усилий.

Рис. Схема рулевого привода транспортного средства, имеющего более одной управляемой оси: 1 — поперечная рулевая тяга; 2 — рулевая сошка; 3 — продольные рулевые тяги; 4 — дополнительные маятниковые рычаги; 5 — рычаг поворотной цапфы; 6 — промежуточный маятниковый рычаг

Гидроусилитель руля

Для уменьшения усилия на рулевом колесе при повороте управляемых колес в настоящее время широко применяются гидроусилители. В состав гидроусилителя входят следующие основные элементы: насос, гидрораспределительный клапан и исполнительный гидроцилиндр. Гидравлическая схема усилителя показана на рисунке.

Рис. Принципиальная гидравлическая схема усилителя рулевого управления: 1 — резервуар (бачок); 2 — фильтр; 3 — насос; 4 — предохранительный клапан; 5 — золотниковый клапан; 6 — силовой цилиндр

Насос гидроусилителя служит для нагнетания рабочей жидкости и подачи ее к другим элементам системы. Вспомогательными элементами насоса гидроусилителя являются резервуар (бачок) для хранения запаса жидкости, фильтр для ее очистки и предохранительный клапан для предотвращения чрезмерного роста давления в системе. Гидрораспределительный (золотниковый) клапан служит для распределения потоков жидкости в зависимости от направления поворота рулевого колеса. Указанный клапан выполняет также функцию кинематического слежения в системе рулевого управления. При прекращении поворота рулевого колеса происходит соответствующее ему смещение исполнительных элементов и управляемых колес, приводящее к смещению клапана (золотника) в среднее положение, при котором система гидроусилителя не создает усилия. Силовой гидроцилиндр воздействует на элементы рулевого привода, создавая при этом эффект усиления воздействия от рулевого колеса.

Насос гидроусилителя имеет, как правило, ременной или шестеренчатый привод, причем ременной (от шкива коленчатого вала) применяется на легковых и легких грузовых автомобилях и микроавтобусах. Тяжелые грузовые автомобили и автобусы имеют в основном шестеренчатый привод насоса от газораспределительной шестерни коленчатого вала.

Многие современные автомобили имеют гидрораспределительный клапан и силовой цилиндр, расположенные в рулевом механизме. Это характерно для реечных механизмов, а также большинства механизмов винт—гайка—рейка—сектор. При этом усилие от исполнительного органа передается непосредственно на выходное звено.

Однако есть транспортные средства, в которых гидрораспределитель и силовой цилиндр находятся отдельно друг от друга, причем клапан устанавливается на рулевую тягу, а силовой цилиндр крепится неподвижным концом к балке моста. Шток при этом воздействует на один из элементов рулевого привода (рулевую тягу).

Видео: Рулевое управление

3 важных элементов рулевого управления автомобилем, принцип работы

Рулевое управление предназначено для обеспечения маневров транспортным средством. Его конструкция определяет безопасность движения, а также влияет на степень утомляемости водителя. Система позволяет осуществлять движение по выбранной водителем траектории.

Назначение рулевого управления автомобиля

Управляя транспортным средством, водитель должен контролировать положение своего транспортного средстваотносительно дороги и других участников дорожного движения.

Чтобы изменить направление маршрута, совершить манёвры или заехать на парковочное место, необходимо сменить режим или тенденцию движения, что обеспечивает устройство рулевого управления.

Система является важнейшей частью любого транспортного средства.

Рулевой привод служит также для исключения бокового скольжения всех колёс при повороте, а также помогает стабилизации управляемых колёс, выражаемой в возврате прямолинейного движения транспортного средства после прекращения приложения водителем усилия.

Устройство

Схема рулевого управления, несмотря на кажущуюся сложность, отличается простотой. Оптимальность конструкции, объединяющей несколько узлов и агрегатов, обеспечивает надёжное функционирование системы управления.

Система состоит из трёх основных элементов:

  1. Специальный механизм, который преобразует вращательные движения в поступательные перемещения приводных деталей.
  2. Колонка, идентифицирующая передачу сигнала, поступающего от руля в результате его вращения.
  3. Привод, доводящий управляющие функции до управляемых колёс.

Разобравшись с рулевой колонкой, можно понять, что она состоит из нескольких шарнирных соединений, элементы которых изготовлены из высокопрочной стали. Они размещены в пластиковом корпусе.

Применяемые виды устройств для различных моделей авто

Рулевой механизм обеспечивает управление колёс, без чего невозможно управлять транспортным средством. На легковых автомобилях элементы рулевого механизма отвечают за управление колёс передней оси.

Для обеспечения лучшей управляемости машины за счёт полного контроля над ней применяются полноуправляемые системы, в которых передние и задние колеса за счёт подсоединения к механизмам отклоняются на нужный угол.

Расположение рулевого управления может быть с правой или с левой стороны. Система также классифицируется по способу поворота транспортного средства, который может быть представлен поворотом колёс, складыванием элементов, торможением или вращением колес одного борта. Управляемые колёса могут быть расположен на одной или на обеих осях.

Принцип работы

Различают несколько видов рулевых механизмов: реечный, червячный и винтовой.

Червячный вал рулевой рейки применяется для транспортных средств, характеристики которых предусматривают повышенную проходимость. Обычно у таких авто зависимая подвеска управляемых колёс.

Принцип работы рулевого управления заключается в воздействие на руль усилия, которое способствует изменению траектории движения. Баранкой называют рулевое колесо автомобиля по народному. Её поворот вызывает изменение положений рулевых тяг, и рычагов подвески, которые связаны между собой шарнирами.

С помощью рулевого вала происходит соединение колеса с механизмом. На практике часто используются шарнирные механизмы по причине обеспечения сохранности водителя в случае аварии.

Диаметры рулевых валов следует учитывать при проведении замены составляющих системы управления.

Система рулевого управления с гидроусилителями

Рулевые приводы с гидроусилителями предназначены для мобильного управления транспортным средством. Механизм позволяет оперативно среагировать на распоряжение водителя сменить траекторию движения.

Основным элементом механизма гидроусилителя является насос, активация которого происходит от коленчатого вала. Распределитель нагнетает под высоким давлением масло, нагнетаемое из бачка. Он чувствителен к применяемому усилию водителя на руле, и в результате этой идентификации дозированно помогает управлять колёсами.

В червячный вал встраивается следящее устройство. Рулевое управление автомобиля с усилителем системы бывает нескольких видов, отличающихся принципом активации и функционирования все системы.

В настоящее время, большинство современного транспорта оборудуется гидравлической системой. Рабочая жидкость в ней представлена гидравлическим маслом. Оно сохраняет свои рабочие параметры при различных температурных значениях. Небольшой насос, функциональность которого активируется от коленвала двигателя через ременную передачу, качает масло в замкнутом круге, что упрощает процедуры маневрирования автомобиля по дорожному полотну.

Основные причины неисправности

Устройство системы управления автомобиля, как и все его механизмы, подвержены поломкам.

Системе могут нанести ущерб, события неблагоприятного характера , такие как:

  • неправильная эксплуатация транспортного средства, выраженная в агрессивном стиле езды;
  • некачественное покрытие дороги, наличие выбоин и неровностей;
  • установка запчастей неоригинального производства при проведении процедуры их замены;
  • некомпетентное проведение ремонтных работ ;
  • несвоевременное обслуживание;
  • превышение срока эксплуатации оборудования.

Возникшие неполадки с системой управления авто в процессе движения транспорта, могут стать причиной аварий. Поэтому следует прислушиваться к признакам, которые относятся к предвестникам неприятностей.

Виды поломок и их признаки

Для системы управления транспорта характерны определённые поломки, каждой из которых предшествуют определённые признаки. Необходимо:

  1. Менять шарнир рулевого механизма, если во время движения слышен стук.
  2. Настраивать колёса, если ощущается пульсация рулевого колеса.
  3. Менять настройки колёс, производить замену составляющих элементов рулевой тяги или подшипника колонки при биении в колесе.
  4. Производить замену наконечников тяги, если люфт превышает величину в 10 градусов.

Диагностика и техническое обслуживание

Чтобы исключить проблемы с системой управления авто, следует кроме запланированного технического обслуживания проводить регулярный осмотр автомобиля на предмет выявления неполадок в системе управления.

Проверка люфта должна проводиться регулярно. При этом водитель может довериться своим ощущениям или воспользоваться возможностями люфтометра. Рекомендуется проверять систему на предмет отсутствия заеданий.

В процессе технического осмотра, проводимого на транспортном средстве впервые, необходимо оценить состояние гидроусилителя. Если масло в системе не достигает регламентируемого уровня, то его необходимо до него долить до него. Подлежит проверке картер рулевого управления. Проводиться диагностика затяжки клиньев. Чтобы проверить шплинтовку и цапф, следует смазать рулевые тяги.

Второй и последующий технический осмотр включает в себя сложный диагностический комплекс, который сложно реализовать без специализированного оборудования, а также профессиональных навыков. Поэтому, объективным решением будет для этих целей обратиться за помощью в сервисный центр.

Проверка допустимого суммарного люфта

Суммарным люфтом автомобиля называется угол рулевого управления, на которое оно отклоняется при повороте руля до момента поворота колёс.

Параметр проверяется люфтометром. Для легковых авто он соответствует 10 градусам, тогда как для грузовиков, его нормативное значение должно быть равным 25 градусам.

Важность исправного рулевого управления

Любое транспортное средство относится к категории источника повышенной опасности, поэтому, чтобы предотвратить неприятности, связанные с авариями и их последствиями, рекомендуется его содержать в исправности и постоянно контролировать техническое состояние.

Поскольку, основное назначение рулевого управления заключается в предоставлении водителю возможности маневрированного управления машиной, то исправное состояние системы обеспечит водителю уверенность и безопасность, которая, кстати, важна не только для него, но и для пассажиров.

Безопасное рулевое управление упомянуто и в правилах дорожного движения, которые запрещают эксплуатировать авто при выявлении неисправности системы управления, люфтов, при подтекании масла в рейке из-под пересохших сальников, а также наличия постоянных шумов.

Стоит отметить, что исправность системы управления авто оказывает немаловажное влияние на состояние шин, которые в идеальном случае должны изнашиваться равномерно, чтобы избежать впоследствии кидания транспортного средства по дороге и возникших сложностей в управлении даже после устранения проблем в системе управления.

Рулевой привод

Рулевой привод ⭐ — это устройство предназначенное для передачи от рулевого механизма усилия, необходимого для поворота управляемых колес обоих бортов автомобиля.

Рулевой привод обеспечивает поворот колес на разные углы и тем самым — их качение без проскальзывания по концентрическим окружностям с общим центром, являющимся центром поворота автомобиля.

Движение автомобиля не сопровождается боковым скольжением его колес, если траектории качения всех колес имеют единый центр поворота.

Рулевой привод автомобиля состоит из рулевых рычагов и рулевых тяг, образующих рулевую трапецию, которая и обеспечивает одновременный поворот управляемых колес на неодинаковые углы.

Правильное соотношение углов поворота управляемых колес устанавливается при повороте автомобиля за счет разных длин рычагов, входящих в рулевую трапецию.

Различают цельную (единую) трапецию, применяемую при наличии зависимой подвески управляемых колес, и расчлененную, используемую в сочетании независимой подвеской. В первом случае левое и правое управляемые колеса 3 связаны жесткой балкой 7 управляемого моста. Сошка 11 шарнирно соединена с продольной тягой 10, жестко связанной с левым поворотным кулаком, рычаг 9 которого, в свою очередь, шарнирно соединен с поперечной тягой 8. Во втором случае сошка 5 шарнирно связана с левым концом средней поперечной тяги б. Правый конец тяги также шарнирно соединен с маятниковым рычагом 7, имеющим опору на раме (кузове) автомобиля и в точности имитирующим перемещение сошки в процессе поворота. Тяга 6 шарнирно связана с боковыми тягами 4, соединенными посредством поворотных рычагов 1 трапеции с поворотными кулаками, на оси которых установлены управляемые колеса.

Рис. Рулевой привод с цельной трапецией: 1 — рулевая колонка; 2 — рулевой вал; 3 — управляемые колеса; 4,9 — рычаги левого поворотного кулака; 5 — правый поворотный кулак; 6 — рычаг правого поворотного кулака; 7 — балка управляемого моста; 8 — поперечная рулевая тяга; 10 — продольная тяга; 11 — сошка; 12 — червячный механизм; 13 — рулевое колесо; стрелками показано направление движения элементов рулевого управления

Рис. Расчлененная трапеция: 1 — поворотные рычага; 2 — наконечник; 3 — регулировочные втулки; 4 — боковые тяги; 5 — сошка; 6 — средняя поперечная тяга; 7 — маятниковый рычаг; 8 — стяжные болты; 9 — хомутик втулки; 10 — шаровой палец; 11 — вкладыш; 12 — пресс-масленка; 13 — заглушка; 14 — пружина; 15 — опорная пята; 16 — уплотнитель

В процессе эксплуатации автомобиля на детали рулевой трапеции (сошка, тяги) действуют значительные нагрузки, вызывающие износ этих деталей. Поэтому шарнирные соединения деталей трапеции обычно выполняют шаровыми и саморегулирующимися. Саморегулирование заключается в автоматическом устранении зазоров, возникающих по мере изнашивания деталей. Излишние зазоры в приводе вызывают увеличение свободного хода рулевого колеса.

Шаровой наконечник сошки зажат между двумя полусферическими вкладышами и регулировочной пробкой для устранения зазора в соединении по мере изнашивания деталей.

Шаровые пальцы защищены от попадания грязи специальным резиновым уплотнителем 16. Поверхность вкладыша (сухарей) 11 прижимается к шаровой поверхности пальца пружиной 14. При сборке шарнира поджатие пружины к опорной пяте 15 обеспечивается установкой заглушки 13. В некоторых случаях применяют винтовые пробки, которые после регулирования зазоров в шарнире шплинтуются в наконечнике. Трущиеся поверхности шарниров обычно смазываются консистентной смазкой с помощью специальных пресс-масленок 12.

История рулевого управления автомобилем

Регулярное рождение на свет различных инженерных новинок транспортных механизмов позволяет сделать жизнь водителя более безопасной и комфортной. Причем за долгие годы развития машиностроения изменения коснулись абсолютно всех составляющих авто. Не миновала такая участь и рулевое управление, как систему. О нем и пойдет речь в этой статье. Но для начала давайте вспомним, что же это, собственно, такое и для чего оно нужно.

Что же такое система управления авто?

Итак, рулевое управление — это одна из важнейших систем автомобиля, предназначенная для задания нужного направления. Рулевой механизм и привод являются единственными элементами системы, на которых строится вся ее работа. Упомянутые составляющие, в свою очередь, также включают в себя некоторые детали, но о них поговорим немного позже. А пока немного истории.

Содержание

  • История развития технологий
  • За этим будущее

История развития технологий

История автомобилестроения насчитывает три периода, в которых отмечалось скачкообразное развитие рулевого управления.

Самым первым типом автомобильного управления было червячное, получившее такое название благодаря шестерне червячной, входящей в состав рулевой колонки. А выглядело это так: усилия, прилагаемые для совершения оборота рулем, передавались на червячный механизм колонки, он, в свою очередь, заставлял вращаться шестерню, а та воздействовала на рулевую сошку. Сама же сошка влияла на работу ступиц и рычагов, что в итоге направляло колеса в нужном направлении. Раньше этот механизм был довольно распространен, и чаще всего такое рулевое управление использовалось в моделях ВАЗ и BMW.

В список деталей, составляющих червячную систему управления, входят следующие элементы:

  • руль;
  • колонка;
  • вал и крестовина;
  • тяги.

Затем в широкие массы вышло реечное рулевое устройство. Принцип его работы заключается в следующем: вращаясь, рулевое колесо воздействует на такую деталь, как шестерня, а она приводит в движение рулевую рейку. Рейка также, в свою очередь, приводит в действие рычаг, наконечник у которого вставляется в ступицу. Вот ее он и вращает. Реечная система состоит из:

  • руля;
  • вала;
  • тяг;
  • наконечника;
  • рейки.

Такое рулевое устройство требовало определенных усилий для управления в процессе езды. Но здесь история автомобилестроения приготовила новый сюрприз водителям. Дело в том, что конструкторы придумали способ, позволяющий руководить машиной практически без физических усилий. А заключался он в установке в транспортное средство различных усилителей руля. Существует несколько видов подобных устройств:

  • Гидроусилители. Здесь рулевое управление состоит из гидравлического насоса (приводится в действие двигателем авто), системы шлангов, бака для жидкости. В корпус же автомобильной рейки насос закачивает жидкость, которая при недвижимом руле циркулирует по системе. Если же руль крутится, то жидкость начинает давить на рейку в сторону поворота. Таким образом, механизм помогает водителю повернуть с минимальными усилиями;
  • Электроусилители. А рулевое управление с таким усилителем работает с помощью электромотора, который напрямую соединен с рулевой рейкой или валом. Управление электроусилителя, при этом совершается электронным блоком. К тому же такая система может прикладывать разные усилия к поворотам руля. За это она еще называется адаптивной;
  • Гидроэлектроусилители. В этом случае рулевое управление принципом работы очень похоже на систему с гидроусилителем. Единственное, в этом случае насос вращается с помощью электромотора, а не двигателя машины;
  • Пневмоусилители. Система с таким механизмом также идентична по принципу своей работы с системой с гидроусилителем. Но здесь жидкость, находящаяся в рулевой рейке, заменена на сжатый воздух;

Еще одним вариантом того, какое управление машиной (как система) было популярным в автопроме совсем недавно, можно назвать винтовой вариант. Принцип работы ее во многом похож на червячное устройство. Здесь вдоль винтовой резьбы рулевого вала спускается рейка зубчатая с резьбой внутри. Именно зубцы этой рейки заставляют работать рулевой отсек, а он — сошку. Дальше все выглядит как в червячной системе. Состоит же винтовая система из:

  • руля;
  • тяги;
  • колонки;
  • зубчатой рейки.

За этим будущее

Сегодня широко применяется активная система, с помощью которой, можно сказать, развитие рулевого управления на сегодня достигло своего апогея. Постоянное развитие технологий позволило уже сегодня получить не только технологию адаптивного рулевого управления, где усилие поворота руля зависит от скорости авто, но и другие варианты, существенно облегчающие автомобилистам жизнь. К ним относится, например, система активного управления от БМВ (Active Front Steering или AFS). И если рассматривать ее работу, то можно сказать, что, на самом деле, все гениально просто, но очень надежно.

Активная система во многом схожа с реечным механизмом управления, но при движении руля вращается планетарный механизм. Он и приводит рулевую рейку в действие. Среди составляющих такого механизма можно выделить такие:

  • руль;
  • рейка с электродвигателем и планетарным механизмом;
  • наконечники и тяги;
  • блок управления.

В случае применения активной системы автомобиль может немного «подруливать» самостоятельно. Буквально на семь-восемь градусов. Но происходит это только, если на то есть команда электроники, программу для которой можно изменять при необходимости самостоятельно. Это поможет не делать машине резких рывков в повороте на небольшой скорости и слишком плавно вести себя на высокой. Также для избежания неровного и резкого поведения машины в высоком скоростном режиме инженеры обеспечили систему возможностью постепенного снижения активности устройства электродвигателя. Помимо прочего, электронное управление с возможностью адаптирования позволяет водителю не бояться, что средство передвижения будет «мешать» езде, а не наоборот.

Массовое распространение система «активного руля» получила еще в 1997 году и до сих пор занимает одно из главных мест по безопасности среди вспомогательных механизмов и устройств автомобиля.

И понятно, что автомобилестроение и дальше не будет стоять на месте. Помимо этого, автомобиль может быть снабжен таким «умным» помощником как электронная программа стабилизации (ESP) или ее улучшенной версией ESP Premium. Срабатывает такой механизм в особо опасных дорожных ситуациях, когда управление автомобилем уже потеряно или существует такая угроза. Стабилизация движения здесь достигается путем торможения отдельных колес и снижения оборотов двигателя. Причем такая система работает при любом режиме движения и скоростном режиме.

На сегодняшний день ESP считается наиболее надежной системой безопасности, компенсирующей некоторые ошибки водителя, хотя еще в 1995 году в ней присутствовали свои недостатки, которые отодвинули выход новинки на несколько лет до полного их устранения.

В перспективе же конструкторы автопрома работают над прямой связью руля с ведущими колесами с помощью электропривода. Причем воздействие на каждое колесо при этом будет независимое. Это станет идеальным вариантом безопасной езды для любого водителя.

http://www.youtube.com/watch?v=UvJ7HMhf3Jw

Таким образом, история развития технологий управления автомобилем за долгие годы шагнула далеко вперед, достигнув небывалых высот, а также существенно облегчив водителям ежедневные задачи, повысив уровень комфорта езды и общую безопасность поездок.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости