Рулевое управление с гидроусилителем:
1 — рулевая сошка;
2 — продольная рулевая тяга;
3 — рулевой механизм;
4 — всасывающий шланг;
5 — сливной шланг;
6 — бачок;
7 — правая боковая рулевая тяга;
8 — правый маятниковый рычаг;
9 — поперечная рулевая тяга;
10 — входной вал рулевого механизма;
11 — нижний карданный шарнир;
12 — карданный вал;
13 — верхний карданный шарнир;
14 — вал рулевой колонки;
15 — рулевое колесо;
16 — левый маятниковый рычаг;
17, 21 — наконечники левой боковой тяги;
18 — хомут регулировочной трубки;
19 — левый рычаг рулевой трапеции;
20 — чехол шарнира;
22 — шарнир;
23 — нагнетательный шланг;
24 — насос гидроусилителя
Рулевое управление современных автомобилей с поворотными колесами включает в себя следующие элементы:
—рулевое колесо с рулевым валом (рулевой колонкой);
— рулевой механизм;
— рулевой привод (может содержать усилитель и (или) амортизаторы).
Рулевое колесо находится в кабине водителя и расположено под таким углом к вертикали, который обеспечивает наиболее удобный охват его обода руками водителя. Чем больше диаметр рулевого колеса, тем при прочих равных условиях меньше усилия на ободе рулевого колеса, но при этом уменьшается возможность быстрого поворота руля при выполнении резких маневров. Диаметр рулевого колеса современных легковых автомобилей лежит впределах 380–425 мм, тяжелых грузовых и автобусов — 440–550 мм, наименьшие диаметры имеют рулевые колеса спортивныхавтомобилей.
Рулевой механизм представляет собой механический редуктор, его основная задача — увеличение приложенного к рулевому колесу усилия водителя, необходимого для поворота управляемых колес. Рулевые управления без рулевых механизмов, когда водитель непосредственно поворачивает управляемое колесо, сохранились лишь на очень легких транспортных средствах, например, на мотоциклах. Рулевой механизм имеет достаточно большое передаточное число, поэтому для поворота управляемых колес на максимальный угол 30–45°необходимо сделать несколько оборотов рулевого колеса.
Шарнирный рулевой вал грузового автомобиля
Рулевой вал соединяет рулевое колесо с рулевым механизмом и часто выполняется шарнирным, что позволяет более рационально компоновать элементы рулевого управления, а для грузовых автомобилей применять откидывающуюся кабину.
Кроме того, шарнирный рулевой вал повышает травмобезопасность рулевого колеса при авариях, уменьшая перемещение рулевого колеса внутрь салона и возможность травмирования грудной клетки водителя.
Рулевой вал со сминаемыми при ударе элементами:
1 — вал до удара;
2 — вал в процессе смятия;
3 — полностью «сложенный» вал;
4 — максимальный ход рулевого вала
С этой же целью в рулевой вал иногда встраивают сминаемые элементы, а рулевое колесо покрывают относительно мягким материалом, не дающим при разрушении острых осколков.
Рулевой привод представляет собой систему тяг и шарниров, связывающих рулевой механизм с управляемыми колесами. Поскольку рулевой механизм закреплен на несущей системе автомобиля, а управляемые колеса при движении перемещаются на подвеске вверх и вниз относительно несущей системы, рулевой привод обязан обеспечить необходимый угол поворота колес независимо от вертикальных перемещений подвески (согласованность кинематики рулевого привода и подвески). В связи с этим конструкция рулевого привода, а именно количество и расположение рулевых тяг и шарниров, зависит от типа применяемой подвески автомобиля. Наиболее сложным рулевой привод имеют автомобили с несколькими управляемыми мостами.
Для дополнительного уменьшения усилий, необходимых для поворота рулевого колеса, в рулевом приводе применяют усилители рулевого управления. Источником энергии для работы усилителя является, как правило, двигатель автомобиля. Первоначально усилители применялись лишь на тяжелых грузовых автомобилях и автобусах, в настоящее время используются и на легковых.
Для смягчения рывков и ударов, которые передаются на рулевое колесо при движении по неровной дороге, в рулевой привод иногда встраивают гасящие элементы — амортизаторы рулевого управления. Конструкция указанных амортизаторов принципиально не отличается от конструкции амортизаторов подвески.
Назад
Устройство рулевой колонки автомобиля
Рулевая колонка является частью системы рулевого управления автомобиля. Ее функция в общем устройстве заключается в передаче крутящего момента от рулевого колеса на рулевой механизм. Кроме того, она служит для крепления различных элементов, таких как: замок зажигания, подрулевой переключатель указателей поворота, переключатели освещения и другие. К важным функциям также относят обеспечение комфорта, безопасности и противоугонных свойств. Именно они являются предметом постоянного совершенствования и модернизации конструкций рулевых колонок.
Содержание
- Конструкция рулевой колонки
- Значение использования рулевого демпфера
- Регулировка рулевой колонки
- Функционал рулевой колонки
Конструкция рулевой колонки
Устройство рулевой колонки представляет собой вал с шарнирами, находящийся в кожухе. Остальные элементы являются вспомогательными и обеспечивают дополнительный функционал:
- корпусы крепления переключателей и замка зажигания;
- крестовина, соединяющая руль с колонкой;
- монтажная втулка;
- контактная группа;
- крепежные элементы;
- демпфер рулевой;
- механизмы блокировки, регулировки и проч.
В устройстве рулевой колонки применяются энергопоглощающие материалы. За счет чего вся конструкция может складываться при сильном фронтальном ударе. Это способствует снижению риска травмирования водителя, а также создает дополнительную безопасность при лобовом столкновении.
Комфортная и безопасная рулевая колонка может включать в себя такие элементы, как:
- Промежуточный вал рулевой колонки с демпфером – смягчает удары, воспринимаемые рулевым колесом от управляемых колес при попадании автомобиля в ямы и ухабы на дороге. По сути, рулевой демпфер – это амортизатор, отвечающий за комфортное управление.
- Блокиратор рулевого вала. Это внешнее устройство, устанавливаемое на рулевую колонку, полностью исключающее возможность управления автомобилем. Блокировка используется в качестве противоугонной системы и состоит из стопора, фиксирующегося дисковым замком, не поддающимся демонтажу. Машину с заблокированным рулем можно транспортировать только с помощью эвакуатора.
- Кардан рулевой колонки относится к элементам, позволяющим не только передавать вращательное движение, но и обеспечивающим безопасность: способность карданчика сложить нижний вал с верхним уменьшает степень повреждений водителя при лобовом столкновении. Безопасная рулевая колонка может быть также оснащена вставками, легко поддающимися деформации или работающими на срез.
- Механизмы регулировки длины и наклона рулевой колонки. Они могут быть механическими и электрическими. Последние оснащают функцией памяти, что делает эксплуатацию автомобиля еще более комфортной: при выключении зажигания руль уходит в базовое положение, не мешая свободно выйти из машины, а перед началом движения возвращается в исходную точку с сохранением всех настроек. При этом функция памяти связана с настройками регулировки зеркал заднего вида и водительского сидения.
Значение использования рулевого демпфера
Рулевой демпфер не является обязательным элементом конструкции рулевого управления и относится к дополнительному оборудованию. Его использование более всего оправданно на внедорожниках, то есть автомобилях, предназначенных для перемещения в тяжелых дорожных условиях, так как рулевой демпфер гасит колебания рулевых тяг при наезде автомобиля на ухабы и при попадании колес в ямы.
В то же время его устанавливают и на обычные легковые автомобили. Во-первых, даже городской автомобиль не застрахован от внезапных встреч с неровностями на дорогах. Во-вторых, ряд явных преимуществ использования демпфера оправдывает затраты на его установку:
- Улучшение управляемости. Автомобиль хорошо «держит» дорогу: нет необходимости в постоянной борьбе с вибрациями и удержанием траектории при прямолинейном движении.
- Сохранение установочных углов колес длительное время без корректировки. Регулировка развала-схождения должна осуществляться каждые 15-30 тысяч километров пробега. С демпфером это значение можно увеличить в несколько раз.
Наибольший недостаток в применении демпфера – снижение информативности рулевого управления, которое выражается в невозможности определить состояние дорожного покрытия за счет вибраций рулевого колеса (тк вибраций попросту нет). Но это дело привычки и не является решающим фактором в принятии решения об установке устройства.
Регулировка рулевой колонки
Регулируемая рулевая колонка подлежит настройке в следующих случаях:
- ремонт узлов рулевого управления;
- прохождение технического обслуживания;
- регулировка положения водительского сидения;
- появление люфта в рулевом колесе, превышающего норму.
В автомобилях, не имеющих электропривода, для настройки углов наклона и высоты рулевой колонки регулировку производят механическим путем, ослабляя натяжку фиксирующих шпилек и выставляя необходимые параметры.
При регулировке важно соблюдать несколько общих правил в отношении автомобиля:
- расположение на ровной поверхности без уклонов;
- неподвижное состояние;
- пустой салон и багажник (без груза и пассажиров).
Функционал рулевой колонки
Такой простой элемент конструкции рулевого управления автомобиля, как рулевая колонка, по мере усложнения и утяжеления машин приобрел множество различных функций, некоторые из которых не имеют непосредственного отношения к способности изменять направление движения. В основе дополнительного функционала колонки лежит:
- безопасность;
- комфорт;
- упрощение работы водителя;
- увеличение срока службы.
(10 оценок, среднее: 4,10 из 5)
Загрузка…
Существует несколько типов рулевого механизма Вам известно, что при повороте руля поворачиваются колеса автомобиля. Но между поворотом руля и поворотом колес происходят определенные действия.
В этой статье мы рассмотрим особенности двух наиболее распространенных типов рулевого механизма: реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой. Также мы расскажем о рулевом управлении с гидроусилителем и узнаем об интересных технологиях развития систем рулевого управления, позволяющих сократить расход топлива. Но, прежде всего, мы рассмотрим, как происходит поворот. Не все так просто, как может показаться.
Поворот автомобиля
Возможно, Вы удивитесь, узнав, что при повороте колеса на передней оси проходят по различной траектории.
Для обеспечения плавного поворота, каждое колесо должно описать разную окружность. В связи с тем, что внутреннее колесо описывает колесо меньшего радиуса, оно совершает более крутой поворот, чем внешнее. Если провести перпендикуляр к каждому колесу, линии будут пересекаться в центральной точке поворота. Геометрия поворота заставляет внутреннее колесо поворачиваться сильнее, чем внешнее.
Существует несколько типов рулевого механизма. Наиболее распространенными являются реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой.
Реечный рулевой механизм
Реечный рулевой механизм широко используется в легковых автомобилях, грузовиках малой грузоподъемности и внедорожниках. Фактически, этот механизм довольно прост. Реечные шестерни расположены в металлической трубке, с каждой стороны которой выступает рейка. Рулевой наконечник соединяется с каждой стороной рейки.
Ведущая шестерня сопряжена с валом рулевого механизма. Когда Вы поворачиваете руль, шестерня начинает вращаться и приводит рейку в движение. Рулевой наконечник на конце рейки соединяется с рулевой сошкой на шпинделе (см. рисунок).
Функции зубчатой рейки с шестерней заключаются в следующем:
- Она преобразует вращательное движение рулевого колеса в прямолинейное движение, необходимое для поворота колес.
- Она обеспечивает передаточное отношение для облегчения поворота колес.
Большинство автомобилей устроены так, что потребуется от трех до четырех полных оборотов руля, чтобы развернуть колеса от упора до упора.
Передаточное отношение рулевого механизма — это отношение градуса поворота руля к градусу поворота колес. Например, если один полный оборот руля (360 градусов) поворачивает колесо на 20 градусов, тогда передаточное отношение рулевого механизма составляет 18:1 (360 разделить на 20). Чем выше отношение, тем больше градус поворота руля. При этом, чем выше отношение, тем меньше усилий требуется приложить.
Как правило, у легких спортивных автомобилей передаточное отношение рулевого механизма ниже, чем у крупных автомобилей и грузовиков. При низком передаточном отношении у рулевого механизма более быстрый отклик, поэтому Вам не нужно с усилием крутить руль чтобы выполнить поворот. Чем меньше автомобиль, тем меньше его масса, и, даже при низком передаточном отношении, не требует прилагать дополнительное усилие для поворота.
Также существуют автомобили с переменным передаточным отношением рулевого механизма. В этом случае у зубчатой рейки с шестерней разный шаг зубьев (число зубьев на дюйм) в центре и по бокам. В результате, автомобиль реагирует на поворот руля быстрее (рейка расположена ближе к центру), а также снижается усилие при повороте руля до упора.
Реечный рулевой механизм с усилителем
При наличии реечного рулевого механизма с усилителем, рейка имеет немного другую конструкцию. 
Часть рейки включает цилиндр с поршнем посередине. Поршень соединен с рейкой. С обеих сторон поршня имеются два отверстия. Подача жидкости под высоким давлением на одну из сторон поршня приводит поршень в движение, он поворачивает рейку, обеспечивая усиление рулевого механизма.
Далее в статье мы рассмотрим компоненты усилителя. Но прежде мы расскажем о другом типе рулевого механизма.
Рулевой механизм с шариковой гайкой
Рулевой механизм с шариковой гайкой можно встретить на многих грузовиках и внедорожниках. Данная система немного отличается от реечного механизма.
Рулевой механизм с шариковой гайкой включает червячную передачу. Условно червячную передачу можно разделить на две части. Первая часть представляет собой металлически блок с резьбовым отверстием. Данный блок имеет зубья с наружной стороны, которые сопрягаются с шестерней, которая приводит в движение рулевую сошку (см. рисунок). Рулевое колесо соединено с резьбовым стержнем, похожим на болт, установленным в резьбовое отверстие блока. Когда рулевое колесо вращается, болт поворачивается вместе с ним. Вместо того, чтобы вкручиваться в блок, как обычные болты, этот болт закреплен так, что, когда он вращается, он приводит в движение блок, который, в свою очередь, приводит в движение червячную передачу.
Болт не соприкасается резьбой с блоком, поскольку она заполнена шарикоподшипниками, циркулирующими по механизму. Шариковые подшипники используются для двух целей: Они снижают трение и износ передачи, а также снижают загрязнение механизма. Если в рулевом механизме не будет шариков, на какое-то время зубья не будут соприкасаться друг с другом и Вы почувствуете что руль потерял жесткость.
Гидроусилитель в рулевом механизме с шариковой гайкой функционирует точно так же, как и в реечном рулевом механизме. Усиление обеспечивается подачей жидкости под высоким давлением на одну из сторон блока.
Далее мы рассмотрим компоненты гидроусилителя.
Гидроусилитель руля
Помимо самого рулевого механизма, гидроусилитель включает несколько основных компонентов.
Насос
Пластинчатый насос снабжает рулевой механизм гидравлической энергией (см. рисунок). Двигатель приводит насос в действие при помощи ремня и шкива. Насос включает утапливаемые лопатки, вращающиеся в камере овальной формы.
При вращении лопатки выталкивают гидравлическую жидкость низкого давления из обратной магистрали в выпускное отверстие под высоким давлением. Сила потока зависит от количества оборотов двигателя автомобиля. Конструкция насоса обеспечивает необходимый напор даже на холостых оборотах. В результате, насос перемещает большее количество жидкости при работе двигателя на более высоких оборотах.
Насос имеет предохранительный клапан, обеспечивающий надлежащее давление, что особенно важно при высоких оборотах двигателя, когда подается большой объем жидкости.
Поворотный клапан
Гидроусилитель должен помогать водителю только при приложении силы к рулевому колесу (при повороте). При отсутствии усилия (например, при движении по прямой), система не должна обеспечивать помощь. Устройство, определяющее приложение силы к рулевому колесу, называется поворотный клапан.
Основным компонентом поворотного клапана является торсион. Торсион представляет собой тонкий металлический стержень, который поворачивается под действием крутящего момента. Верхний конец торсиона соединен с рулевым колесом, а нижний с шестерней или червячной передачей (которая поворачивает колеса), при этом крутящий момент торсиона равен крутящему моменту, прилагаемого водителем для поворота колес. Чем выше прилагаемый крутящий момент, тем больше поворот торсиона. Входная часть вала рулевого механизма формирует внутреннюю часть поворотного клапана. Также он соединен с верхней частью торсиона. Нижняя часть торсиона соединена с внешней частью поворотного клапана. Торсион также вращает шестерню рулевого механизма, соединяясь с ведущей шестерней или червячной передачей, в зависимости от типа рулевого механизма.
При повороте торсион вращает внутреннюю часть поворотного клапана, внешняя часть при этом остается неподвижной. В связи с тем, что внутренняя часть клапана также соединена с рулевым валом (и, следовательно, с рулевым колесом), количество оборотов внутренней части клапана зависит от крутящего момента, прилагаемого водителем.
Когда руль неподвижен, обе гидравлические трубки обеспечивают равное значение давления на шестерню. Но при повороте клапана каналы открываются для подачи жидкости под высоким давлением к соответствующей трубке.
Практика показала не самую высокую эффективность такого типа усилителя рулевого управления.
Инновационные усилители руля
В связи с тем, что насос рулевого механизма с гидроусилителем на большинстве автомобилей непрерывно перекачивает жидкость, он расходует мощность и топливо. Логично рассчитывать на ряд нововведений, которые позволят повысить экономию топлива. Одной из самых удачных идей является система с компьютерным управлением. Эта система полностью исключает механическую связь между рулевым колесом и рулевым механизмом, заменяя ее электронной системой управления.
Фактически руль работает так же, как руль для компьютерных игр. Руль будет оснащен датчиками для подачи автомобилю сигналов о направлении движения колес и моторами, обеспечивающими отклик на действия автомобиля. Выходные данные таких датчиков будут использоваться для управления рулевым механизмом с электроприводом. В этом случае устраняется необходимость наличия рулевого вала, что увеличивает свободное пространство в моторном отсеке.
General Motors представила концепт-кар Hy-wire, на котором уже установлена такая система. Отличительной особенностью такой системы с электронным управлением от GM является то, что Вы можете сами настроить управляемость автомобиля с помощью нового компьютерного программного обеспечения без замены механических компонентов. В автомобилях с электронным управлением будущего Вы сможете подстроить систему контроля под себя нажатием лишь нескольких кнопок. Все очень просто! За последние пятьдесят лет система рулевого управления не сильно изменились. Но в следующем десятилетии наступит эпоха более экономичных автомобилей
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.
Тема 1.6. Механизмы управления автомобиля
Лекция 1. Устройство рулевого
управления.
Назначение. Рулевое
управление предназначено для изменения направления движения автомобиля
посредством поворота передних управляемых колес.
Общее устройство. Основными
элементами рулевого управления современного автомобиля являются рулевое колесо
с рулевой колонкой, рулевой механизм и рулевой привод (рисунок 1). В
конструкции рулевого управления многих автомобилей применяют усилители рулевого
управления (гидравлические, электрические).
Рисунок
1-Схема рулевого управления: 1
– рулевое колесо; 2 – рулевая колонка; 3 – карданный вал; 4 – датчик крутящего
момента на рулевом колесе; 5 – электроусилитель руля; 6 – рулевой механизм; 7 –
рулевая тяга; 8 – наконечник рулевой тяги с шаровым шарниром
Рулевое колесо воспринимает
от водителя усилия, необходимые для изменения направления движения, и передает
их через рулевую колонку рулевому механизму. Диаметр рулевого колеса легковых
автомобилей находится в диапазоне 380…425 мм, грузовых автомобилей – 440…550
мм. Рулевое колесо спортивных автомобилей имеет меньший диаметр.
Рулевая колонка обеспечивает
соединение рулевого колеса с рулевым механизмом. Рулевая колонка представлена
рулевым валом, имеющим несколько шарнирных соединений. На современных
автомобилях предусмотрено механическое или электрическое регулирование
положения рулевой колонки. Регулировка может производиться по вертикали, по
длине или в обоих направлениях. В целях защиты от угона осуществляется
механическая или электрическая блокировка рулевой колонки.
Рулевой механизм предназначен
для увеличения усилия, приложенного к рулевому колесу, и передачи его рулевому
приводу. В качестве рулевого механизма используются различные типы редукторов.
Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили реечные рулевые механизмы.
Рулевой привод предназначен для передачи усилия от рулевого механизма на
управляемые колеса. Он обеспечивает оптимальное соотношение углов поворота
управляемых ко- лес, а также препятствует их повороту при работе подвески.
Усилитель рулевого управления предназначен для уменьшения необходимого
усилия на рулевом колесе при повороте автомобиля.
На рисунке 2
представлено устройство рулевого управления без усилителя (на примере
автомобиля ВАЗ 2107).
Рисунок. 2. Рулевое управление автомобилей
ВАЗ 2107: 1 – боковая тяга; 2 – сошка; 3 – средняя тяга; 4 – маятниковый
рычаг; 5 – регулировочная муфта; 6 – нижний шаровой шарнир передней под- вески;
7 – правый поворотный кулак; 8 – верхний шаровой шарнир передней подвески; 9 –
правый рычаг поворотного кулака; 10 – кронштейн маятникового рычага; 11 –
подшипник верхнего вала ру- левого управления; 12, 19 – кронштейны крепления
вала рулевого управления; 13 – труба кронштей- на крепления вала рулевого
управления; 14 – верхний вал рулевого управления; 15 – картер рулевого
механизма; 16 – промежуточный вал рулевого управления; 17 – облицовочный кожух
вала рулевого управления; 18 – рулевое колесо; 20 – фиксирующая пластина
передка кронштейна; 21 – стяжной болт крепления карданного шарнира; 22 –
лонжерон кузова
Принцип действия. При
вращении рулевого колеса воздействие через рулевой вал передается на рулевой
механизм. Рулевой механизм за счет своего передаточного отношения усиливает это
воздействие и через рулевую сошку смещает тяги рулевого привода, которые
посредством поворотных рычагов поворачивают управляемые колеса.
Повороты автомобиля
Изменение направления движения автомобиля
достигается поворачиванием передних колес влево или вправо при помощи рулевого
управления.
Поворот будет совершен технически правильно,
если задние колеса при повороте в правую сторону пройдут на одинаковом
расстоянии от закругления дороги, а при повороте в левую сторону — от центра
поворота.
В целях безопасности движения нужно
заблаговременно (за 100—120 м) предупреждать о повороте включением указателей
поворота, а при отсутствии указателей — рукой или открыванием дверцы кабины.
Рулевое управление служит для обеспечения
(изменения или поддержания выбранного) заданного водителем направления движения
автомобиля.
Контрольные вопросы:
1.
Каково назначение рулевого управления?
2.
Опишите общее устройство рулевого управления.
3. Опишите общий принцип действия рулевого
Один из элементов системы рулевого управления – рулевая колонка, на которой, собственно, и закреплен руль. Деталь это достаточно живучая, ломается редко, так что вполне может проработать столько же, сколько ездит сам автомобиль. Однако иногда и она выходит из строя, и тогда для адекватного ремонта нужно точно знать ее устройство и принцип работы.
Срок службы рулевой колонки во многом зависит от состояния смежных узлов. Поэтому лучшей профилактикой проблем будет поддержание автомобиля в технически исправном состоянии и своевременное устранение поломок.
Содержание
- Устройство, схема и принцип работы рулевой колонки
- Регулировка рулевой колонки
- Основные неисправности рулевой колонки, ремонт
Устройство, схема и принцип работы рулевой колонки
Назначение рулевой колонки – передавать поворот (крутящий момент) от рулевого колеса на рулевой механизм (рейку и редуктор либо датчик угла поворота). В принципе, изначально это довольно простое устройство, которое со временем усложнилось и получило дополнительные опции.
Функции рулевой колонки в современном автомобиле:
- Основная – передача угла поворота от руля на рулевую рейку;
- Демпфирование ударов и вибрации, которые не погасила подвеска;
- Фиксация дополнительного оборудования – замка зажигания, устройства блокировки и т.д.;
- Обеспечение безопасности при ДТП – рулевая колонка складывается при фронтальном столкновении, минимизируя возможные травмы водителя;
- Регулировка положения для дополнительного удобства.
1 – муфта соединения; 2 – нижний крестовидный (карданный) шарнир; 3 – промежуточный вал; 4 – верхний крестовидный (карданный) шарнир; 5 – вал; 6 – передний (нижний) кронштейн крепления колонки; 7 – труба колонки; 8 – задний (верхний) кронштейн крепления колонки; 9 – посадочное гнездо замка зажигания.
Схема устройства рулевой колонки включает в себя несколько элементов:
- Рулевой вал с карданным шарниром – основной несущий элемент. Благодаря шарниру вал может изменять положение без потери функциональности, он же служит дополнительным элементом безопасности;
- Рулевой демпфер – небольшой амортизатор, гасящий колебания от дорожных неровностей. Помимо удобства он обеспечивает еще и лучшую управляемость;
- Кожух – защитный пластиковый чехол, соединяющийся с рулевым валом с помощью подшипника;
- Дополнительные элементы – замок зажигания, подрулевые переключатели, электрические контакты для них;
- Противоугонный блокиратор;
- Устройства регулировки положения;
- Крепежные элементы.
Принцип работы очень прост:
- При повороте руля основной вал рулевой колонки поворачивается на тот же угол;
- Дополнительный вал, с которым рулевая колонка соединена карданным шарниром, поворачивается вместе с ней;
- Далее крутящий момент переходит на рулевой механизм (шестерня-рейка) или считывается датчиком угла поворота;
- Поворот передается на рулевую рейку, дополнительно усиливается ГУР или ЭУР;
- От рейки через тяги поворачиваются колёса автомобиля.
Дополнительные функции – это, в основном, различные конструкторские решения для безопасности. Рулевая колонка может складываться за счет карданного шарнира, а также благодаря специально спроектированным точкам излома и деформации.
Регулировка рулевой колонки
Регулировка – это изменение положения руля, чтобы обеспечить максимальное удобство водителю. Колонку можно регулировать благодаря дополнительному валу: если бы она соединялась с рулевым механизмом напрямую, ее положение уже было бы невозможно изменить. Собственно, именно так и проектировались первые автомобили, и только спустя некоторое время конструкторы придумали, как обеспечить комфорт людям разного телосложения.
Основное, что нужно помнить — рулевую колонку нельзя регулировать во время движения. Даже совсем чуть-чуть. Автомобиль нужно остановить, и только тогда подгонять руль. Желательно, чтобы машина была максимально разгружена, без пассажиров в салоне и вещей в багажнике. И, конечно, стояла на ровной поверхности, не на горке. Тогда не придется еще десять раз регулировать руль.
Регулировка может включать как настройку «вылета» рулевой колонки так и устранение люфта, когда при повороте руля до определенного угла колёса не двигаются. Небольшой люфт выставляется специально, но при слишком неотзывчивом руле нужно провести регулировку.
- Для регулировки «вылета» нужно найти рычаг фиксатора, он находится снизу под рулем. Нажатие на рычаг снимает фиксацию рулевой колонки, и ее можно подвинуть в удобное положение. После этого рычаг поставить на место и убедиться, что он действительно встал как надо.
Регулировка вылета рулевой колонки (1 -рулевое колесо; 2 — рулевая колонка; 3 — рукоятка регулировки)
Рекомендуемое расстояние от человека до рулевого колеса
- Регулировка люфта делается с помощью затяжки винта на рулевом редукторе. Регулировочный винт нужно затягивать или отпускать, пока угол холостого (свободного) хода руля не будет около 10-15 градусов. Эта работа вполне под силу самому автовладельцу, для нее не нужно ни подъемника, ни специального оборудования, хватит отвертки и пары гаечных ключей.
На видео, ниже, подробно показано как сделать регулировку люфта рулевой колонки.
Регулировка рулевой колонки делается обычно после ТО (если нужно), ремонта каких-либо деталей рулевого управления, после изменения положения водительского сиденья, а также как необходимая мера при появлении сильного люфта.
Основные неисправности рулевой колонки, ремонт
Если не учитывать повреждения при ДТП, серьезных поломок у рулевой колонки практически не бывает. Основные неисправности – износ подшипников, сальников, втулок, крепежных элементов кронштейна, шлицевых соединений, карданных шарниров. Может расшататься защитный кожух, а также износиться резьба на верхнем валу, на которую крепится руль.
Неисправности обычно проявляются так: появляется стук, вибрация, люфт, иногда неприятный скрип и хруст при повороте. Часто стук и биение в рулевой колонке путают с поломкой рейки, но на самом деле можно обойтись более дешевым ремонтом.
В каких случаях рулевую колонку можно отремонтировать:
- Износ подшипников. В этом случае подшипники можно заменить: разобрать колонку, снять (выбить) старый, запрессовать новый. Если есть инструменты и навык, сделать это можно самостоятельно;
- Износ кардана (он же «крестовина»). Тут без вариантов – под замену идет вся колонка. Попутно необходимо выяснить, что привело к проблеме, и устранить причину;
- Ржавчина на шлицевом соединении. Речь идет о шлицах карданного вала, который еще называют травмобезопасным. Причина появления ржавчины – влага на коврике под ногами водителя, которая протекает прямо на карданный вал. Если ржавчины немного, ее можно сошлифовать, если коррозия зашла далеко – придется менять весь узел.
- Износ резьбы крепления руля. Причина чаще всего – ржавчина из-за повышенной влажности и слишком резкая манера вождения. В этом случае меняют вал, резьбу восстановить невозможно.
Разборка и самостоятельный ремонт рулевой колонки – задача не самая простая. Для этого нужны инструменты и оборудование, а далеко не у каждого автовладельца есть персональный гараж со всем необходимым. Так что если нет возможности менять запчасти на рулевой колонке самостоятельно, лучше обратиться в сервис. Работа «на коленке» себя не оправдывает ни затратами времени и сил, ни надежностью результата.
Как и любая другая деталь автомобиля, рулевая колонка будет работать долго, но для этого ей нужен нормальный сервис. Соблюдение простых правил эксплуатации позволит ей служить без каких-либо проблем. Сама конструкция колонки настолько простая и надежная, что сломать ее довольно сложно.