Устройство и виды рулевого управления автомобиля. Рулевое управление: неисправности, ремонт, обслуживание Винтовой тип рулевого механизма

Рулевое управление помогает водителю задавать нужный вектор движения транспортному средству. Благодаря ему вы можете поворачивать колеса. Главная задача механизма заключается в передаче и усилении той энергии, которую создаёт человек.

Устройство рулевого управления и принцип работы

Конструкция современного рулевого управления автомобиля состоит из трёх элементов:

• колес,
• колонки,
• привода,
• самого механизма.

Схема работы рулевого колеса не отличается особой сложностью, от водителя через колонку передаётся усилие механизму. Но этим функции данного устройства не ограничиваются. Дело в том, что через конструкцию водитель получает информации о характере покрытия. По характеру вибраций можно определить тип движения и согласно ему управлять автомобилем.

Диаметр рулевого колеса лежит в диапазоне от 380 до 425 мм. Правда, в грузовых автомобилях этот параметр немного больше. Он может доходить до 550 мм. Напротив, колесо спортивного автомобиля имеет маленький диаметр.

Колонка соединяет колесо и рулевой механизм. Данное устройство представляет собой обычный вал. Он имеет несколько шарнирных соединений. Конструкция рассчитана таким образом, чтобы при сильном фронтальном ударе происходило схлопывание. Это позволяет минимизировать возможность получения водителем травмы.

Рулевая колонка может иметь как механическое, так и электрическое регулирование. Регулировка делается по вертикали и по горизонтали. Чтобы защитить авто от угона возможна блокировка всей системы.

Задача рулевого механизма заключается в увеличении усилия, которое создаёт водитель своими руками. Его роль играет редуктор. Чаще всего на легковых машинах используется реечный механизм.

Сам механизм системы рулевого управления состоит из шестерней. Данная деталь монтируется на вал, который связывается с зубастой рейкой. Как только, происходит какое-либо движение рейка перемещается из стороны в сторону. Благодаря этому посредством рулевых тяг поворачиваются колёса.

Важно! В некоторых механизмах используется рейка с переменным шагом.

Переменный шаг в механизме рулевой рейки обеспечивает оптимальное маневрирование даже в самых сложных ситуациях. Данная деталь располагается в подрамнике. Он находится в подвеске.

Если же говорить про рулевое управление колёсами, то в некоторых моделях производители делают управляемыми все четыре колеса. Это обеспечивает повышенную устойчивость машины при езде на сложном рельефе.

Управление сразу четырьмя колёсами позволяет сделать машину более манёвренной при езде на больших скоростях. Данного результата удаётся добиться за счёт того, что каждое колесо поворачивается в нужную водителю сторону.

В механизме рулевого управления на четыре колеса интересно то, что эффекта «подруливания» можно добиться и при помощи пассивных средств. Данный эффект реализуется за счёт резинометаллических упругих элементов. Они крепятся в задней части подвески. Как только кузов кренится к боку благодаря воздействию механической нагрузки, меняется угол поворота колеса.

Рулевой привод управления обеспечивает также передачу усилия водителя, но при этом эффективно выбирает соотношение уголков поворота колёс. Ещё одна его задача — препятствовать повороту, когда подвеска находится в активном состоянии.

Устройство состоит из тяг и шарниров. Шарнир состоит из корпуса, шарового пальца, вкладышей и чехла. Чтобы с ним было удобнее работать, деталь делается в виде съёмного наконечника.

Система рулевого управления автомобилем имеет огромное количество кинематических параметров. Проще всего их представить в виде четырёх углов, на грани каждого находится:

• развал,
• схождение,
• поперечный и продольный наклон,
• плечи.

Последние в списке элементы отвечают за обкатку и стабилизацию. Задача системы рулевого управления создавать баланс между всеми элементами, так как они, по сути, противодействуют друг другу.

Усилитель руля не только позволяет уменьшить силу, которую водитель прикладывает для поворота, он помогает добиться большей точности. Дополнительно возрастает скорость отклика автомобиля на движение водителя.

Важно! Усилитель в системе рулевого управления позволяет монтировать в общую конструкцию детали, имеющие сравнительно небольшое придаточное число.

Какими бывают усилители руля

Усилитель системы рулевого управления исполняется в трёх вариациях:

• гидравлика,
• пневматика,
• электрика.

Сейчас автопроизводители используют гидравлические усилители руля. Они обеспечивают высокую точность работы всего механизма и плавность. Электрический вариант можно увидеть реже, но он также довольно распространён. В его основе лежит гидронасос, вот только он имеет электрический привод.

Если пронаблюдать за тенденциями последних лет — электрические усилители управления устанавливают всё чаще. Подобное легко объясняется особенностями конструкции данного агрегата. Крутящий момент передаётся сразу на вал. К тому же электроника предоставляет куда больше возможностей.

Одной из самых перспективных возможностей на взгляд современных автоэкспертов является автоматическое управление. Теперь можно с уверенностью утверждать, что вскоре автопилот из фантастических кинолент превратится в реальность. Уже сегодня машины могут выполнять много действий самостоятельно, как пример — парковка.

В адаптивном усилителе управления сила усиления меняется пропорционально скорости автотранспортного средства. Сейчас в большинстве систем, построенных на данном принципе применяется усилитель Servotronic.

Если же говорить об активной системе рулевого управления, то в качестве примера лучше всего взять автомобили BMW. Немецкая компания уже на протяжении долгого времени радует своих почитателей постоянными инновациями. Её вечный соперник Audi ни в чём не отстаёт. Мало того, динамическая система этой компании действительно имеет ряд неоспоримых преимуществ.

Инженеры-конструкторы Audi пошли на очень смелый ход в своё время. В их рулевом управлении придаточное число может уменьшаться и увеличиваться в зависимости от скорости машины. Тем не менее и здесь компания BMW нашла чем ответить. На заводах этой компании стали устанавливать сдвоенные планетарные редукторы.

Корпус планетарного редуктора сдвоенного типа поворачивается посредством электродвигателя. Как результат придаточное отношение, как и в моделях управления «Ауди» меняется в зависимости от скорости движения.

Сейчас наиболее перспективной технологией рулевого управления является система, в которой механическая связь отсутствует как таковая. Теперь связь между рулём и колёсами осуществляется посредством исключительно проводов. Это позволяет добиться гораздо большего быстродействия при минимальных затратах.

Внимание! Система начинает влиять на каждое колеса за счёт электропривода.

Единственное, что на данный момент сдерживает крупномасштабное производство рулевого управления, работающего посредством проводов — страх возможной аварии при отказе электрической системы. К сожалению, до сих пор нет никаких достоверных данных об исследованиях в данной отрасли.

Неполадки и неисправности

К сожалению, рулевому управлению, как и всем остальным основным механизмам автомобиля свойственны поломки. Иногда они могут возникнуть на ровном месте, но в большинстве случаев им предшествуют определённые симптомы, а также неправильная эксплуатация автомобиля.

Есть ряд факторов, которые наносят существенный ущерб системе рулевого управления автомобилем. К ним относят следующие:

• плохое дорожное покрытие,
• агрессивное вождение,
• отсутствие своевременного технического обслуживания,
• некачественный ремонт рулевого управления,
• установка неоригинальных запчастей,
• превышение срока эксплуатации устройства.

В результате действия всех этих факторов в системе рулевого управления возникают неполадки. Если это произойдёт прямо на дороге, то возможны серьёзные последствия вплоть до ДТП. Именно поэтому так важно «прислушиваться» к признакам, которые если и не помогут сразу же определить неисправность, то вызовут как минимум настороженность.

Какие бывают неисправности

Первое весомое обстоятельство, которое должно дать вам серьёзные основания для обращения в ТО — люфт при поворотах рулевого колеса. Если во внимание брать слова из учебника по правилам дорожного движения, то данный суммарный показатель не должен превышать 10 градусов. Вот только как его измерить, никаких указаний нет, фактически всё нужно делать на глаз.

Внимание! Каждый водитель знает, что система рулевого управления машиной настраивается с некоторой задержкой, проще говоря, колёса не сразу реагируют на действия водителя. Данный эффект в автомобильных кругах получил название свободный ход.

Чтобы понять, почему так происходит, рассмотрим более подробно схему системы рулевого управления. Основными её элементами являются червячок и ролик. В некоторых системах используется рейка и шестерни, но это уже детали.

В процессе эксплуатации описанные выше детали изнашиваются. Результат весьма предсказуем — угол холостого хода растёт. К счастью, данный недостаток довольно просто поддаётся ремонту. Мало того, в самой процедуре нет ничего сложного.

На червячно-роликовом узле есть винты. Достаточно их прикрутить и люфт станет гораздо меньше, а то и вовсе исчезнет. Для того чтобы узнать всё ли исправлено, или понять, нуждается ли система в исправлениях — возьмите люфтомер. Погрешность данного устройства практически нулевая.

Устройство крепится на рулевой колонке. Точнее, часть измерительного прибора в виде шкалы. Стрелка устанавливается на колесе. При желании вы можете сделать данное устройство самостоятельно. Но в таком случае за точность выводимых им данных вы же и будете нести всю ответственность.

Важно! При поворотах руля показания фиксируются. Разница между ними и есть люфт.

Распространённые неисправности

Есть ряд признаков, которые чётко указывают на определённые неисправности в рулевом управлении:

• стук во время движения — износ шарниров;
• пульсация рулевого колеса — нарушена настройка колёс;
• биение в рулевом колесе возможно при нарушении настроек колёс, износе деталей рулевых тяг или выходе из строя подшипника рулевой колонки;
• люфт больше чем 10 градусов — износ наконечников рулевых тяг.

Для каждой из этих неисправностей есть свой ремкомлект. Его можно приобрести в любом автомобильном сервисе.

Обслуживание

Чтобы описанных выше проблем не было, нужно периодически проводить обслуживание. Каждый день вы должны проверять люфт рулевого управления (можно довериться своими ощущениям, необязательно каждый раз использовать люфтометр). Также нужно следить, не происходит ли заеданий.

При первом техническом обслуживании нужно проверить сколько масла в гидроусилителе. Если возникнет необходимость — долейте его до приемлемого уровня. Картер рулевого управления также проверяется.

Важно! Нужно смазать рулевые тяги и проверить шплинтовку вместе с цапфами. Затяжка клиньев также подлежит проверке.

Второе ТО рулевого управления представляет собой сложный комплекс диагностики и действий, которые без дорогостоящего оборудования и определенных навыков не провести. Поэтому лучше всего обратиться в сервисный центр.

Итоги

Рулевое управление — это один из самых важных узлов автомобиля. За его состоянием необходимо постоянно следить. Каждый день нужно проверять наличие люфтов и при необходимости обращаться в ТО, или браться за ключ самостоятельно.

Многие автовладельцы думают, что им никогда в жизни не придется сталкиваться с такой проблемой, как замена рулевого колеса в автомобиле — данный узел кажется непоколебимым и надежным. Но достаточно часто встречаются неисправности, связанные с износом креплений, подшипника либо электронных компонентов, которые установлены внутри руля. Помимо этого, многие автомобилисты меняют рулевое колесо на нестандартное изделие с целью повышения комфортабельности транспортного средства или улучшения управляемости. Так или иначе замена рулевого колеса является довольно непростым мероприятием. Чтобы не допустить поломок и сделать все правильно, необходимо в точности придерживаться инструкции. Об этом далее в статье.

Рулевое управление современного автомобиля с гидроусилителем:

Рулевая сошка (1), продольная рулевая тяга (2), рулевой механизм (3), всасывающий шланг (4), сливной шланг (5), бачок (6), правая боковая рулевая тяга (7), правый маятниковый рычаг (8), поперечная рулевая тяга (9), входной вал рулевого механизма (10), нижний карданный шарнир (11), карданный вал (12), верхний карданный шарнир (13), вал рулевой колонки (14), рулевое колесо (15), левый маятниковый рычаг (16), наконечник левой боковой тяги (17), хомут регулировочной трубки (18), левый рычаг рулевой трапеции (19), чехол шарнира (20), наконечник левой боковой тяги (21), шарнир (22), нагнетательный шланг (23), насос гидроусилителя (24).

Большинство современных автомобилей оборудуются усилителями рулевого управления — электрическими или гидравлическими. Усилитель рулевого колеса предназначен для комфортного управления транспортным средством, а также для уменьшения усилия на руле и удержания автомобиля после резкого маневра. Усилитель рулевого управления входит в базовую комплектацию практически каждого современного автомобиля.

Основой рулевого управления является рулевой механизм, который выполняет следующие функции:

• Самопроизвольно возвращает руль в нейтральное положение в условиях снятия нагрузки.
• Передает усилие рулевому приводу.
• Увеличивает усилие, приложенное к рулевому колесу.

Собственно говоря, рулевой механизм является редуктором (механической передачей), поэтому основной его параметр — передаточное число. Зависимо от вида механической передачи существуют такие типы рулевых механизмов: винтовой, червячный, реечный.

Рассмотрим принцип работы реечного рулевого механизма (именно его чаще всего и устанавливают на легковые автомобили): при вращении руля рейка перемещается влево или вправо, а во время движения рейки происходит перемещение присоединенных к ней тяг рулевого привода, которые и поворачивают управляемые колеса.

Конструктивные особенности авторулей

Реечный рулевой механизм отличается простотой конструкции, соответственно высоким КПД, а также высокой жесткостью. Однако вместе с этим этот тип рулевого механизма склонный к вибрациям и чувствительный к ударным нагрузкам от неровностей на дорогах. Из-за особенностей своей конструкции реечный рулевой механизм монтируется на автомобили с передним приводом и независимой подвеской управляемых колес.

Винтовой рулевой механизм состоит из таких конструктивных элементов: рулевая сошка, расположенная на валу сектора, винт на валу руля, гайка, перемещаемая по винту, зубчатая рейка, нарезанная на гайке, и зубчатый сектор, который соединен с рейкой. Особенность винтового механизма — соединение гайки и винта при помощи шариков, что позволяет достигнуть меньшего трения и износа пары. Этот тип рулевого механизма монтируется на некоторые легковые автомобили представительского класса, тяжелые грузовые автомобили и автобусы.

Червячный рулевой механизм объединяет следующие конструктивные компоненты: глобоидный червяк (червяк с переменным диаметром), соединенный с рулевым валом, и ролик. На валу ролика за пределами корпуса рулевого механизма вмонтирован рычаг (сошка), который связан с тягами рулевого привода. Червячный рулевой механизм менее чувствителен к ударным нагрузкам и обеспечивает лучшую маневренность автомобиля. Но стоит он недешево из-за сложности в изготовлении. Рулевое управление с подобным механизмом обладает большим числом соединений, поэтому требует систематической регулировки.

Червячный рулевой механизм используется на легковом транспорте с повышенной проходимостью и зависимой подвеской, легком грузовом транспорте и на автобусах. Ранее данный тип рулевого механизма монтировался на «отечественную » классику.

Для всех моделей руля характерны общие особенности конструкции:

1. В середине рулевого колеса, в его внутренней части есть ступица, с помощью которой данное устройство крепится к рулевой колонке.
2. Внешний обод — управляющая часть всего данного устройства. Водитель держится именно за него и, влияя на внешний обод, передает крутящий момент рулевой колонке, а через нее — прямо на рулевые тяги.
3. Ступица и внешний обод соединены между собой с помощью спиц, которые могут выглядеть, как штыри или пластины, а по количеству их бывает четыре, три или две.

Размер руля, от чего зависит размер рулевого колеса

Размер руля, устанавливаемого на транспортное средство, в существенной степени зависит от того, вмонтирован ли на автомобиле гидравлический либо электрический усилитель рулевого управления. Кроме того, размер рулевого колеса во многом зависит от усилия на нем. Существуют определенные требования по предельному усилию на руле в условиях отказа усилителя. Крутящий момент, который требуется, чтобы повернуть рулевой вал, равен произведению силы (которую прилагает автомобилист) на плечо (радиус руля). Поэтому чем меньше рулевое колесо, тем сложнее будет его поворачивать. У автобусов и грузовиков тяжелее поворачивать колеса, поэтому рулевое колесо большое и стоит более горизонтально. В легковых автомобилях его можно сделать меньше.

Современный руль современного автомобиля, что выведено на рулевое колесо

На современные рулевые колеса многих автомобилей выводятся кнопки управления разными автомобильными системами. Неотъемлемым атрибутом данного устройства является звуковой сигнал, разным бывает лишь размещение управления данным сигналом. Фактически во всех моделях автомобилей вместе с рулем монтируются переключатели поворотов, управления стеклоочистителями и света. Поэтому при замене рулевого колеса возникает потребность в демонтаже и данных приспособлений. Стоит отметить, что на старых моделях транспортных средств, особенно американских, фактически прямо в руле устанавливался рычаг переключения передач.

Кроме того, в наше время существуют так называемые многофункциональные рулевые колеса (мульти-руль), на которые может выводится управление аудиосистемой, телефоном, бортовым компьютером, навигационной системой, системой голосового управления, круиз-контролем, рециркуляцией воздуха.

Как купить новый руль, на что следует обратить внимание

Прежде чем менять руль, автовладелец должен серьезно подумать, какой тип рулевого колеса нужен автомобилю. Многие водители отдают предпочтение спортивным рулям. Конечно, внешний вид подобного устройства привлекает внимание. Утолщенный, небольшой по диаметру, с фигурными выемками, которые делают захват руля удобным. Чаще всего он выполнен из упругих материалов и приятных на ощупь. Тем не менее не всегда это мудрое решение.

На автомобиле без гидроусилителя во время езды по городу наиболее удобно использовать рулевое колесо большого диаметра. Как уже было сказано выше, вращая такой руль, автомобилисту приходится прилагать гораздо меньше усилий при совершении сложного маневра.

Помимо этого, существует важное условие, которое следует соблюдать при приобретении нового рулевого колеса. Нужно проверить место, где на ступице новое устройство крепится к рулевой колонке транспортного средства, на котором осуществляется замена руля. Данная конструкция не редко бывает изготовлена только для определенной модели транспортного средства и не обладает унифицированным соединением.

Что касается автомобилей с многофункциональными рулевыми колесами, о которых вспоминалось выше, то для них подходят лишь уникальные устройства, поскольку очень сложно переделать схему управления автомобильными системами. При выборе нового руля следует представить, насколько удобно он будет располагаться в салоне и не станет ли водителю помехой. Идеальный вариант — подбор рулевого колеса по рекомендации производителя — подобные рули обладают сертификатами соответствия и имеют соответствующие отметки на упаковке.

Выбор рабочего места

Все работы по замене рулевого колеса должны проводиться на ровной горизонтальной поверхности. Транспортное средство, при этом, фиксируется с помощью ручного тормоза и включенной первой передачи при неработающем моторе.

Техника безопасности

Для страховки под колеса лучше установить механические упоры. В обязательном порядке обесточьте автомобильные системы, сняв с аккумуляторной батареи клеммы.

Инструменты, приспособления, расходные материалы

1. Крестовая и плоская отвертки.
2. Гаечные ключи.
3. Механические упоры.
4. Вороток для центральной гайки.
5. Непосредственно само рулевое колесо.

Подготовительные работы (пошагово)

Как снять руль и установить новый (пошагово)

На последнем этапе следует произвести проверку, для чего необходимо покачать рулевое колесо в стороны и потянуть его на себя. Помимо этого, следует внимательно прислушиваться к своим ощущениям при проезде первых нескольких километров. Если вы заметите, что установили рулевое колесо неверно, сразу обратитесь в сервисный центр, во избежание проблем в дальнейшем.

На первый взгляд, в этом нет ничего сложного. Но стоит приступить к самой процедуре замены рулевого колеса, чтобы понять, что каждое действие требует аккуратности и внимательности. На всю процедуру у опытных мастеров уходит не меньше часа, а неподготовленные новички могут потратить на это аж до нескольких часов.

Как на Алиэкспресс найти и заказать новый руль по сходной цене и бесплатной доставкой

• Чтобы заказать на новое рулевое колесо, для начала необходимо пройти регистрацию. Для этого нажмите на надпись «Регистрация» в правом верхнем углу сайта.
  
  
• После этого вы будете перенаправлены на специальную форму, которую следует заполнить. Здесь необходимо ввести свой emeil, фамилию и имя, а также придумать пароль. Адрес электронной почты нужно подтвердить в течение суток.
  
  
• Далее желательно сразу заполнить адрес доставки, но делать это нужно исключительно английскими буквами. Делается это в своем профиле. Можно указывать не только свой адрес, но и адреса своих родных, знакомых, друзей. Всего может быть до пяти адресов.
  
  
• Затем вбиваем в поисковую строку ключевые слова, желательно на английском языке: рулевое колесо — steering wheel.
  
  
• Как видите, результатов очень много. Наиболее лучшим вариантом будет отсортировать результаты по рейтингу продавца.
  
  
• Так как нам нужны товары с бесплатной доставкой, ставим галочку напротив «Бесплатная доставка».
  
  
• Чтобы отсеять оптовиков, выберите только поштучные товары.
  
  
• Далее переходим на страницу описания продукции и выбираем требуемый цвет, размер, количество.
  
  
• После этого нажимаем на ссылку «Купить сейчас», чтобы сразу оплатить заказ. Если вы желаете произвести оплату позже, добавьте товар в корзину.

Рулевое управление — одна из основных систем автомобиля, которая представляет собой совокупность узлов и механизмов, предназначенных для синхронизации положения рулевого колеса (руля) и угла поворота управляемых колес (в большинстве моделей автомобилей это передние колеса). Основное назначение рулевого управления для любых транспортных средств — это обеспечение поворота и поддержание заданного водителем направления движения.

Устройство системы рулевого управления

Схема рулевого управления

Конструктивно система рулевого управления состоит из следующих элементов:

• Рулевое колесо (руль) — предназначено для управления водителем с целью указания направления движения автомобиля. В современных моделях оно дополнительно оснащается кнопками управления мультимедийной системой. Также в рулевое колесо встраивается передняя подушка безопасности водителя.
• — выполняет передачу усилия от руля к рулевому механизму. Она представляет собой вал с шарнирными соединениями. Для обеспечения безопасности и защиты от угона колонка может быть оснащена электрическими или механическими системами складывания и блокировки. Дополнительно на рулевой колонке устанавливается замок зажигания, органы управления светотехникой и стеклоочистителем ветрового стекла автомобиля.
• — выполняет преобразование усилия, создаваемого водителем через поворот рулевого колеса и передает его приводу колес. Конструктивно представляет собой редуктор с некоторым передаточным отношением. Сам механизм соединяет с рулевой колонкой карданный вал рулевого управления.
• — состоит из рулевых тяг, наконечников и рычагов, выполняющих передачу усилия от рулевого механизма к поворотным кулакам ведущих колес.
• Усилитель рулевого управления — повышает усилие, которое передается от руля к приводу.
• Дополнительные элементы (амортизатор рулевого управления или «демпфер», электронные системы).

Стоит также отметить, что подвеска и рулевое управление автомобиля имеют тесную взаимосвязь. Жесткость и высота первой определяют степень отклика автомобиля на вращение рулевого колеса.

Виды рулевого управления

В зависимости от типа редуктора системы, рулевой механизм (система рулевого управления) может быть следующих видов:

• Реечный — самый распространенный вид, используемый в легковых автомобилях. Этот вид рулевого механизма имеет простую конструкцию и отличается высоким КПД. Недостатки заключаются в том, что этот тип механизма чувствителен к возникающим ударным нагрузкам при эксплуатации в сложных дорожных условиях.
• Червячный — обеспечивает хорошую маневренность автомобиля и достаточно большой угол поворота колес. Этот вид механизма меньше подвержен влиянию ударной нагрузки, но более дорогостоящий в изготовлении.
• Винтовой — принцип работы похож на червячный механизм, однако он имеет более высокий КПД и позволяет создавать большие усилия.

В зависимости от вида усилителя, который предусматривает устройство рулевого управления, различают системы:

• С . Его основным достоинством является компактность и простота конструкции. Гидравлическое рулевое управление среди современных транспортных средств является одним из наиболее распространенных. Недостатком такой системы является необходимость контроля уровня рабочей жидкости.
• С . Такая система рулевого управления с усилителем считается наиболее прогрессивной. Он обеспечивает простоту регулировки настроек управления, высокую надежность работы, экономный расход топлива и возможность управления автомобилем без участия водителя.
• С . Принцип действия данной системы аналогичен системе с гидравлическим усилителем. Главное отличие заключается в том, что насос усилителя приводится в действие электродвигателем, а не ДВС.

Рулевое управление современного автомобиля может быть дополнено следующими системами:

• — система изменяет величину передаточного отношения в зависимости от текущей скорости. Она позволяет корректировать угол поворота колес и обеспечивает более безопасное и устойчивое движение на скользких поверхностях.
• Динамического рулевого управления — работает аналогично активной системе, однако в конструкции в этом случае вместо планетарного редуктора используется электродвигатель.
• Адаптивного рулевого управления для транспортных средств — главной особенностью является отсутствие жесткой связи между рулем автомобиля и его колесами.

Требования к рулевому управлению автомобиля

Согласно стандарту, к рулевому управлению применяются следующие основные требования:

• Обеспечение заданной траектории движения с необходимыми параметрами поворотливости, поворачиваемости и устойчивости.
• Усилие на рулевом колесе для осуществления маневра не должно превышать нормированного значения.
• Суммарное число оборотов руля от среднего положения до каждого из крайних не должно превышать установленного значения.
• При выходе из строя усилителя должна сохраняться возможность управления автомобилем.

Существует еще один стандартный параметр, определяющий нормальное функционирование рулевого управления — это суммарный люфт. Данный параметр представляет собой величину угла поворота руля до начала поворота управляемых колес.

Значение допустимого суммарного люфта в рулевом управлении должно быть в пределах:

• 10° для легковых автомобилей и микроавтобусов;
• 20° для автобусов и подобных транспортных средств;
• 25° для грузовых автомобилей.

Особенности правостороннего и левостороннего руля

Левостороннее и правостороннее рулевое управление

В современных автомобилях может быть предусмотрено правостороннее или левостороннее рулевое управление, что зависит от вида транспортного средства и законодательства отдельных стран. В зависимости от этого руль может располагаться справа (при левостороннем движении) или слева (при правостороннем).

В большинстве стран левостороннее рулевое управление (или правостороннее движение). Основное отличие механизмов не только в позиции руля, но и в рулевом редукторе, который адаптирован под различные стороны подключения. С другой стороны, переоборудование правостороннего руля на левостороннее рулевое управление все же возможно.

В некоторых видах спецтехники, например, в тракторах, предусматривается гидрообъемное рулевое управление, которое обеспечивает независимость положения руля от компоновки других элементов. В этой системе отсутствует механическая связь привода и рулевого колеса. Для выполнения поворота колес гидрообъемное рулевое управление предусматривает силовой цилиндр, которым управляет насос-дозатор.

Основные достоинства, которые имеет гидрообъемное рулевое управление для транспортных средств в сравнении с классическим рулевым механизмом с гидравлическим усилителем: необходимость приложения меньших усилий для выполнения поворота, отсутствие люфта, а также возможность произвольного расположения узлов системы.

Одной из основных систем, обеспечивающих безопасность передвижения на автомобиле, является рулевое управление. Назначение рулевого управления автомобиля - возможность менять направление движения, совершать повороты и маневры при объезде препятствий или обгоне. Эта составляющая также важна, как и тормозная система. Доказательством тому является предписание ПДД, эксплуатация автомобиля с неисправными указанными механизмами категорически запрещена.

Особенности узла и конструкция

На автомобилях используется кинематический способ смены направления движения, подразумевающий, что осуществление поворота происходит за счет смены положения управляемых колес. Обычно управляемой является передняя ось, хотя существуют и авто с так называемой системой подруливания. Особенность работы в таких авто заключается в том, что колеса задней оси тоже поворачиваются при изменении направления, хоть и на меньший угол. Но пока эта система широкого распространения не получила.

Помимо кинематического способа на технике используется еще и силовой. Особенность его заключается в том, что для совершения поворота колеса одной стороны притормаживаются, в то время, как с другой стороны они продолжают двигаться с прежней скоростью. И хоть этот способ изменения направления на легковых авто распространения не получил, на них он все же используется, но в несколько ином качестве – как система курсовой устойчивости.

Этот узел автомобиля состоит из трех основных элементов:

• рулевая колонка;
• рулевой механизм;
• привод (система тяг и рычагов);

Рулевой узел

У каждой составляющей – своя задача.

Рулевая колонка

Выполняет передачу вращательного усилия, которое создает водитель для изменения направления. Состоит она из рулевого колеса, располагаемого в салоне (на него и воздействует водитель, вращая его). Оно жестко посажено на вал колонки. В устройстве этой части рулевого управления очень часто используется вал, разделенный на несколько частей, соединенных между собой карданными шарнирами.

Такая конструкция сделана не просто так. Во-первых, это позволяет менять угол положения рулевого колеса относительно механизма, смещать его в определенную сторону, что нередко необходимо при компоновке составных частей авто. В дополнение такая конструкция позволяет повысить комфортабельность салона – водитель может менять положение рулевого колеса по вылету и наклону, обеспечивая максимально удобное его положение.

Во-вторых, составная рулевая колонка имеет свойство «ломаться» в случае ДТП, снижая вероятность травмирования водителя. Суть такова – при фронтальном ударе двигатель может сместиться назад и толкнуть рулевой механизм. Если бы вал колонки был цельным, изменение положения механизма привело бы к выходу вала с рулевым колесом в салон. В случае же со составной колонкой, перемещение механизма будет сопровождаться всего лишь изменением угла одной составляющей вала относительно второй, а сама колонка остается неподвижной.

Рулевой механизм

Предназначен для преобразования вращения вала рулевой колонки в поступательные движения элементов привода.

Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили механизмы типа «шестерня-зубчатая рейка». Ранее же использовался еще один вид – «червяк-ролик», который сейчас в основном используется на грузовых авто. Еще один вариант для грузовиков – «винтовой».

«шестерня-рейка»

Распространение тип «шестерня-рейка» получил благодаря сравнительно простому устройству рулевого механизма. Состоит этот конструктивный узел из трех основных элементов – корпус, в котором размещается шестерня и перпендикулярно ей – рейка. Между двумя последними элементами имеется постоянное зубчатое зацепление.

Работает этот вид механизма так: шестерня жестко связана с рулевой колонкой, поэтому она вращается вместе с валом. Из-за зубчатого соединения вращение передается на рейку, которая при таком воздействии смещается внутри корпуса в ту или иную сторону. Если водитель вращает рулевое колесо влево, взаимодействие шестерни с рейкой приводит к тому, что последняя перемещается вправо.

Зачастую на авто применяются механизмы «шестерня-рейка» с фиксированным передаточным числом, то есть диапазон поворота рулевого колеса для изменения угла колес одинаков при всех их положениях. Для примера, предположим, что для поворота колес на угол 15° необходимо сделать 1 полный оборот руля. Так вот, неважно, в каком положении находятся управляемые колеса (крайнее, прямолинейное), для поворота на указанный угол придется сделать 1 оборот.

Но некоторые автопроизводители устанавливают на свои авто механизмы с меняющимся передаточным числом. Причем достигается это достаточно просто – изменением угла положения зубьев на рейке в определенных зонах. Эффект от этой доработки механизма такой: если колеса стоят прямо, то для изменения их положения на те же 15° (пример) требуется 1 оборот. Но если они находятся в крайнем положении, то из-за измененного передаточного числа, колеса повернуться на указанный угол уже через пол-оборота. В результате диапазон поворота руля «от края до края» значительно меньше, чем в механизме с фиксированным передаточным числом.

Рейка с переменным передаточным числом

Помимо простоты устройства тип «шестерня-рейка» используется еще потому, что в такой конструкции возможна реализация исполнительных механизмов гидроусилителя (ГУР) и электроусилителя (ЭУР), а также электрогидравлического (ЭГУР).

«червяк-ролик»

Следующий тип – «червяк-ролик», менее распространен и на легковых авто сейчас практически не используется, хотя его можно встретить на автомобилях ВАЗ классического семейства.

В основе этого механизма положена червячная передача. Представляет червяк собой винт с резьбой особого профиля. Этот винт располагается на валу, соединенном с рулевой колонкой.

С резьбой этого червяка контактирует ролик, соединенный с валом, на который посажена сошка – рычаг, взаимодействующий с элементами привода.

Червячный рулевой механизм

Суть работы механизма такова: при вращении вала, винт вращается, что приводит к продольному перемещению ролика по его резьбе. А поскольку ролик установлен на валу, то это смещение сопровождается поворотом последнего вокруг своей оси. Это в свою очередь приводит к полукруговому движению сошки, которая и воздействует на привод.

От механизма типа «червяк-ролик» на легковых авто отказались в пользу «шестерни-рейки» из-за невозможности интегрировать в него гидроусилитель (на грузовых авто он все же имелся, но исполнительный механизм был вынесенным), а также достаточно сложной конструкции привода.

Винтовой тип

Конструкция винтового механизма – еще сложнее. В ней также имеется винт с резьбой, но контактирует он не с роликом, а со специальной гайкой, на внешней стороне которой нанесен зубчатый сектор, взаимодействующий с таким же, но сделанным на валу сошки. Также существуют механизмы с промежуточными роликами между гайкой и зубчатым сектором. Принцип же действия такого механизма практически идентичен червячному – в результате взаимодействия вал проворачивается и тянет сошку, а та в свою очередь – привод.

Винтовой рулевой механизм

На винтовой механизм можно установить гидроусилитель (гайка выполняет роль поршня), но на легковых авто он не применяется из-за массивности конструкции, поэтому и используется он только на грузовиках.

Привод

Привод в конструкции рулевого управления используется для передачи перемещения рейки или сошки на управляемые колеса. Причем в задачу этой составляющей входит изменение положения колес на разные углы. Обусловлено это тем, что колеса при повороте движутся по разным радиусам. Поэтому колесо с внутренней стороны при изменении траектории движения должно поворачиваться на больший угол, чем внешнее.

Конструкция привода зависит от используемого механизма. Так, если на авто используется «шестерня-рейка», то привод состоит всего лишь из двух тяг, соединенных с поворотным кулаком (роль которого выполняет амортизационная стойка) посредством шарового наконечника.

К рейке эти тяги могут крепиться двумя способами. Менее распространенным является жесткая фиксация их болтовым соединением (в некоторых случаях соединение осуществляется через сайлент-блок). Для такого соединения в корпусе механизма проделано продольное окно.

Более распространенный метод соединения тяг – жесткое, но подвижное соединение с концами рейки. Для обеспечения такого соединения на конце обеих тяг сделан шариковый наконечник. Посредством гайки этот шар прижимается к рейке. При передвижении последней тяга меняет свое положение, что и обеспечивает имеющееся соединение.

В приводах, где используется механизм «червяк-ролик», конструкция значительно сложнее и представляет собой целую систему рычагов и тяг, получивших называние рулевой трапеции. Так, к примеру, на ВАЗ-2101 привод состоит из двух боковых тяг, одной средней, маятникового рычага и поворотных кулаков с рычагами. При этом для обеспечения возможности изменения угла положения колеса поворотный кулак крепиться к рычагам подвески при помощи двух шаровых опор (верхней и нижней).

Большое количество составных элементов, а также соединений между ними делает такой тип привода более подверженным износу и возникновению люфтов. Этот факт - еще одна причина отказа от червячного механизма в пользу реечного.

«Обратная связь»

Стоит отметить, что в рулевом механизме существует еще и так называемая «обратная связь». Водитель не только воздействует на колеса, а посредством ее же получает информацию об особенностях движения колес по дороге. Проявляется это в виде вибраций, рывков, создания определенно направленных усилий на руле. Эта информация считается очень важной для правильной оценки поведения авто. Доказательством тому является тот факт, что в авто, оснащаемых ГУР и ЭУР, конструкторы сохранили «обратную связь».

Передовые разработки

Этот узел продолжают совершенствовать, так самыми последними достижениями являются системы:

• Активного (динамического) рулевого управления. Она позволяет изменять передаточное число механизма в зависимости от скорости автомобиля. Также выполняет и дополнительную функцию – корректировка угла передних колес в поворотах и при торможении на скользкой дороге.
• Адаптивного рулевого управления (управление по проводам). Это самая новая и перспективная система. В ней отсутствует прямая связь между рулем и колесами, всё работает за счёт датчиков и исполнительных устройств (сервоприводов). Большое распространение система ещё не получила по причине психологического и экономического факторов.

Система «рули по проводам»

Заключение

В целом механизм является достаточно надежным узлом, не требующим никакого обслуживания. Но при этом эксплуатация рулевого управления автомобиля подразумевает проведение своевременной диагностики для выявления неисправностей.

Конструкция этого узла состоит из множества элементов с подвижными соединениями. А где такие соединения есть, со временем из-за износа контактирующих элементов, в них появляются люфты, которые в значительной мере могут повлиять на управляемость авто.

Сложность диагностики рулевого управления зависит от его конструктивного исполнения. Так в узлах с механизмом «шестерня-рейка» соединений, которые необходимо проверять не так уж и много: наконечники, зацепление шестерни с рейкой, карданы рулевой колонки.

А вот с червячным механизмом из-за сложной конструкции привода точек диагностики значительно больше.

Что касается ремонтных работ при нарушении работоспособности узла, то наконечники при сильном износе просто заменяются. В рулевом механизме на начальном этапе люфт удается убрать регулировкой зацепления, а если это не помогло – переборкой узла с использованием ремкомплектов. Карданы колонки, как и наконечники – просто заменяются.

Autoleek

Рулевое колесо с извлеченной подушкой безопасности.

Рулевое колесо (штурвал, руль) - устройство для управления движением автомобиля, судна в заданном направлении .

Руль используется в большинстве современных наземных транспортных средствах, включая все автомобили массового производства, лёгкие и тяжёлые грузовики. Рулевое колесо - часть системы управления, на которую непосредственно воздействует водитель; вся остальная часть системы реагирует на подобные водителю входные воздействия. Это может быть прямой механический контакт как в механизме с шариковой гайкой или с шестернями реечной передачи , без или с помощью гидроусилителя или как в автомобилях современного производства с помощью компьютерных приводов, известных как рулевое управление с электроусилителем. С введением в Соединённых штатах федерального транспортного регулирования в 1968 году, согласно пункту 114 «Федеральных стандартов по безопасности автомобилей» требуется блокировка поворота руля, чтобы затруднить кражу автомобиля; в большинстве автомобилей блокировка происходит после извлечения ключа из замка зажигания.

На новых автомобилях в руль часто встраивают дистанционные аудиорегуляторы.

История

Первыми автомобилями управляли с помощью рукоятки, однако в 1894 году Альфред Вашерон принял участие в гонке Париж - Руан с моделью Panhard мощностью 4 л. с., которая была оснащена рулевым колесом. Это, как полагают, одно из самых ранних использований такого принципа управления.

С 1898 года автомобили компании Panhard et Levassor оснащались рулевым колесом уже как стандарт. Чарльз Стюарт Роллс представил первый в Британии автомобиль, оснащённый рулевым колесом, когда в 1898 году он импортировал из Франции Panhard мощностью 6 л. с.. Артур Константин Кребс заменил рукоятку наклонённым рулевым колесом для машины Panhard, которую он спроектировал для гонки Париж - Амстердам, проходившую с 7 по 13 июля 1898 года. В 1899 году компания Packard использовала руль на второй построенной ей машине. В течение десятилетия рулевое колесо полностью вытеснило рукоятку.

Легковые автомобили

Руль для легковых автомобилей как правило круглый и установлен на рулевую колонку во втулку, присоединенную к внешнему кольцу рулевого колеса одной или несколькими спицами (с одной спицей - довольно редкое исключение). Другие классы автомобилей могут использовать форму бабочки или еще какую-нибудь. В странах с левосторонним движением руль обычно находится на правой стороне автомобиля (праворульная компоновка); в странах с правосторонним движением наоборот (леворульная компоновка).

Помимо функции управления, на руле обычно располагается кнопка подачи звукового сигнала. В дополнении к этому, многие современные автомобили могут иметь и другие манипуляторы, встроенные в рулевое колесо, такие как круиз-контроль и кнопки аудиосистемы. Это для того, чтобы свести к минимуму расстояние на которое должен дотянуться водитель.

В 1968 году в нормы Соединённых штатов («Федеральные стандарты по безопасности автомобилей», Стандарт № 204) была внесена поправка о приемлемом смещении рулевого колеса в заднюю сторону автомобиля в случае аварии. Для реализации этого стандарта потребовались складывающиеся (энергопоглощающие) рулевые колонки.

Усилитель руля позволяет водителю легче управлять автомобилем. В основе современного усилителя почти всегда лежит гидравлическая система, хотя электрические системы неуклонно заменяют эту технологию. Изобретены и механические системы усиления (например Студебеккер, 1952 год), однако их большие сложность и вес перекрывают все преимущества.

Ни один из способов управления легковым автомобилем, получаемых в ходе различных испытаний, не был так успешно введён в действие как рулевое колесо.

Другие разработки

В некоторых спорткарах, например, в McLaren F1, и в большинстве одно посадочных гоночных автомобилях, рулевое колесо расположено в центре салона.

Так как водитель может находиться за рулем многие часы, то руль разрабатывается с учетом эргономики. Однако более важной является задача эффективной передачи крутящего момента водителем на руль, это особенно важно там, где нет усилителя руля или в тех редких случаях, когда теряется над ним контроль. Обычно руль изготавливают из стали или алюминия с пластиковой или прорезиненными местами хвата, прессованными над или вокруг них. Некоторые водители заказывают виниловые или тканевые покрытия для руля для увеличения хватки или комфорта или просто для улучшения внешнего вида. Еще одним приспособлением, служащим для облегчения руления, является дополнительная рукоятка.

Аналогичное устройство в воздушных судах называется ручкой управления. Водные суда, управляемые штурвалом, наверное, вдохновили концепцию рулевого колеса.

Рулевое колесо «Банджо»

Руль «Банджо» был дополнением к стандартной комплектации на многих ранних автомобилях. Проволочные спицы играли роль буфера или амортизатора между руками водителя и дрожью на дороге. В большинстве случаев было 3 или 4 спицы, сделанные каждая из четырёх или пяти проволок. Отсюда и названия как у музыкального инструмента: «Банджо».

Отклоняемый руль
Разработанный Эдвардом Джеймс Лобделл, отклоняемый руль с семью позициями был сделан доступным в 1963 году в нескольких продуктах General Motors. Первоначально как роскошная автомобильная опция, функция отклонения помогает настроить рулевое колесо путём смещением вверх и вниз по дуге. Отклоняемый руль основан на храповом механизме, расположенном на рулевой колонке прямо под рулевым колесом. Сняв храповую защёлку можно настроить руль, направляя его вверх или вниз, в то время как рулевая колонка остаётся неподвижной. В некоторых конструкциях ось наклона размещается немного спереди вдоль колонки, задавая большой вертикальный ход рулевого колеса с маленьким фактическим отклонением, в то время как в других конструкциях ось почти внутри рулевого колеса, позволяя регулировать угол рулевого колеса почти не изменяя его высоту.

Телескопическое рулевое колесо
Разработанное в General Motors, телескопическое рулевое колесо может настраиваться бесконечным числом положений в трех дюймовом диапазоне. Данная разработка была представлена как эксклюзивная опция к автомобилям Cadillac в 1965 году.

Регулируемая рулевая колонка
В ответ на это появились регулируемые рулевые колонки, которые позволяли регулировать высоту в небольшом диапазоне, но, что более важно, позволяли настраивать наклон руля. Большинство из этих систем работали с компрессионными замками или электрическими моторами, вместо храпового механизма. Последний позволяет запоминать настройки и использовать их, когда в машину садится водитель или отодвигать руль, когда требуется войти или выйти.

Отводное рулевое колесо
Появилось в 1961 году в Ford Thunderbird и на всем протяжении 1960-х было доступно на остальных моделях Ford. Отводное рулевое колесо позволяло в режиме парковки отодвигать его на 9 дюймов вправо, что было очень удобным для входа и выхода водителя из машины.

Использование

Рулевое колесо необходимо использовать направляющими вращающими движениями рук и быстрым вращением с помощью запястий. Чтобы гарантировать безопасность своим конечностям необходимо быть внимательным и осмотрительным. Постоянно используемые движения должны выполняться с осторожностью. Запомни правило: «Надлежащее положение рук чрезвычайно важно. Как правило запястье не должно быть согнуто, а должно оставаться прямым, чтобы избежать перенапряжения сухожилий и сдавливания нервов и кровеносных сосудов.»

Техники руления

Перехват . Заключается в том, что при повороте водитель перехватывает руль в определенных точках. Как правило, руки расположены на десять и на два часа. Эффективная техника для маневрирования в ограниченном пространстве.

Тяни-толкай . Упрощенная версия предыдущего варианта. При входе в левый поворот левая рука захватывает руль сверху и тянет его вниз, а правая скользит вниз с противоположной стороны, пока не оказывается на одном уровне с левой. При необходимости дальнейшего вращения правая рука толкает руль вверх, а левая скользит в том же направлении, до положения, в котором можно снова начать тянуть руль вниз.

Вращательная техника (перекрещивание рук) . Водитель не переставляет руки, а просто вращает руль, перекрещивая руки. Эта техника позволят постоянно надежно фиксировать рулевое колесо и контролировать автомобиль .

Поворот рулевого колеса в неподвижном автомобиле называют сухим рулением. Настоятельно рекомендуется избегать сухого руления, так как оно накладывает нагрузку на рулевой механизм и вызывает сильный износ покрышек.

Кнопки и приборы на рулевом колесе

Первой кнопкой, добавленной на рулевое колесо, был переключатель звукового сигнала. Традиционно располагавшийся на ступице рулевого колеса или на центральной пластине, переключатель был иногда расположен на рукояти или активизировался через декоративное кольцо, устраняющее потребность тянуться рукой далеко от обода руля. Дальнейшая разработка - руль «Rim Blow» (Удар по ободу), который имел переключатель звукового сигнала внутри своего обода.

Когда были введены системы контроля скорости в 1960-х годах, некоторые изготовители автомобилей располагали управляющий рычаг коробки передач на руле. В 1990-х годах распространение новых кнопок начало проявляться и на автомобильных рулях. Удаленной или альтернативной регулировкой для аудиосистемы, телефоном и звуковым управлением, акустическим повторением последнего указания навигационной системы, информационно-развлекательной системы и бортовым компьютером можно комфортно и безопасно управлять используя кнопки на руле. Это гарантирует высокий стандарт дополнительной безопасности, так как водитель может таким образом управлять многими системами даже не отнимая рук от руля и не отводя глаз от дороги.

Колеса прокрутки могут быть использованы для изменения громкости звука или выбора пункта меню.

Рулевой аудиоконтроль может использовать универсальные интерфейсы и адаптеры.

← Вернуться