Рулевое управление современного автомобиля — автошкола Реал в Ногинске
Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля посредством поворота передних колес. В настоящее время рулевое управление современного автомобиля стало сложным, ведь механику заменила гидравлика и даже электроника.
В данной статье мы рассмотрим принцип работы всех современных типов рулевого управления автомобиля.
Усилители рулевого управления
Большинство современных автомобилей оснащаются усилителями рулевого управления — ЭУР и ГУР. Усилители рулевого управления предназначены для комфортного управления автомобилем, а также чтобы уменьшить усилие на рулевом колесе и удержать автомобиль после резкого маневра. Сегодня даже в базовой комплектации автомобиль получает усилитель рулевого управления.
До недавнего времени существовали два варианта рулевых механизмов со встроенными гидроусилителями: реечные и ‘винт — шариковая гайка — сектор’.
Сегодня всё чаще на машинах появляются компактные ‘рейки’.
Вспомним принцип действия реечного механизма с гидроусилителем. В корпусе — распределительный клапан с чувствительным элементом — торсионом, связанным с рулевым валом. Водитель поворачивает баранку, торсион, закручиваясь, перемещает золотник. Тот приоткрывает отверстия масляных каналов, идущих к силовому цилиндру гидроусилителя. Последний подталкивает рейку, снижая усилие на руле. Едва водитель перестает крутить штурвал, торсион возвращается в исходное положение, а жидкость перепускается обратно в бачок.
Производительность насоса, приводимого ремнем от коленвала, должна быть такова, чтобы при работе мотора на холостом ходу водитель мог крутить руль без ‘закусываний’ со скоростью не меньше 1,5 оборота в секунду. Избыточное давление стравливает перепускной клапан.
Сделать управление комфортным как при парковках, так и на скоростной трассе, помогают рулевые механизмы с переменным передаточным отношением: в центре рейки зубья нарезаны с маленьким шагом, на концах — шаг больше.
При незначительных углах поворота машина не так остро реагирует на действия рулем, что очень важно на больших скоростях, зато, разворачиваясь, крутить баранку приходится меньше.
Сервотроник
Дополнительный комфорт и безопасность привнесли системы, регулирующие усилие на руле в зависимости от скорости. Пример — рулевое управление ‘Сервотроник’.
Представим, что водитель поворачивает направо. Золотник открывает путь жидкости к силовому цилиндру, помогающему рейке поворачивать колеса. Одновременно масло через электромагнитный клапан начинает поступать в камеру обратного действия. Один из перепускных клапанов открывается, возникает разница давлений, и поршень, опускаясь, ограничивает ход золотника. Давление в силовом цилиндре гидроусилителя падает, а усилие на руле, напротив, возрастает. Когда водитель перестает крутить баранку — золотник и обратный клапан закрываются.
При повороте влево открывается другой перепускной клапан, а поршень поднимается, вновь корректируя передвижение золотника, давление стравливается в другой части силового цилиндра.
При парковке и движении черепашьим шагом (примерно до 20 км/ч) электромагнитный клапан, ограничивающий подачу жидкости в камеру обратного действия, закрыт — руль можно повернуть одним пальцем. С ростом скорости клапан постепенно открывается и усилие на штурвале возрастает.
Устройство работает эффективно и надежно. Но гидравлический насос забирает силы у двигателя, а значит, тот съедает лишнее топливо. Особенно нежелателен такой ‘нахлебник’ маломощным моторам. Конструкторы нашли иное решение: давление рабочей жидкости нагнетает электрический насос. Блок управления получает информацию от датчиков вращения руля и скорости автомобиля.
Производители скрупулезно подсчитали, что благодаря электрогидравлическим усилителям автомобиль экономит около 0,2 л/100 км.
Активное рулевое управление
Следующий шаг — активное управление (Active Steering). Главное преимущество — возможность изменять передаточное отношение между рулем и колесами.
На пути от баранки к рулевому механизму с гидроусилителем встроена планетарная передача с электромотором.
Когда вы отъезжаете от тротуара, передаточное отношение минимально, а количество полных оборотов руля не более двух. С ростом скорости машины управление становится менее чувствительным, а стоит вырваться на загородную трассу — электромотор, подкручивая водило планетарного редуктора, увеличит передаточное отношение.
Активное рулевое управление, сотрудничая с другими системами, способно помочь и в сложных ситуациях. Например, машину занесло. Компьютер, опросив датчики угла поворота руля и скорости вращения колес, включит электромотор. Тот уменьшит передаточное отношение, чтобы водителю было легче удержать автомобиль на нужной траектории. Активный руль полезен и при экстренном торможении с системой АБС: если остановиться вовремя не удается, будет проще уйти от столкновения.
Вероятно, вскоре системы активного рулевого управления пропишутся на многих автомобилях, пока им на смену не придет так называемое управление по проводам.
Управление по проводам
И все-таки будущее не за хитрой механикой или гидравликой, усложненными электроникой. Гранды автомобилестроения вовсю работают над системами без механической связи между рулем и колесами — управление по проводам (steering by wire).
Вращение руля отслеживает специальный датчик. Электронный блок, получая информацию о скорости, боковых и вертикальных ускорениях, посылает сигнал на актуаторы — электромоторы, поворачивающие колеса.
Преимущества такой системы очевидны. В критической ситуации автомобиль сможет самостоятельно (причем быстрее человека!) повернуть колеса на нужный угол. Допустим, системе стабилизации не удалось предотвратить занос, и машина, как волчок, закрутилась на обледеневшем шоссе. Быстродействующая электроника, опросив датчики, повернет руль, куда и на сколько нужно, и притормозит одно или пару колес.
Самостоятельность автомобиля намного упростит жизнь водителю: например, компьютер ловко припаркуется.
А когда машины научат хорошо ‘видеть’, они смогут даже объезжать препятствия.
Такие системы выгодны и технологически: протянуть провода куда проще, чем вал с шарнирами. Рулевая трапеция получает отставку — разные углы поворота колес задают сами электромоторы. Кстати, и с точки зрения пассивной безопасности такая конструкция лучше.
Концептов без традиционного управления немало. А потом, глядишь, привычный руль заменит многофункциональный джойстик — им водитель будет корректировать не только направление, но и скорость.
Обзор и анализ рулевых управлений. Уход и обслуживание узлов рулевого управления
Введение.
Обзор и анализ рулевых управлений
Рулевое управление — это совокупность устройств, обеспечивающих поворот управляемых колес автомобиля при воздействии водителя на рулевое колесо.
Рулевой механизм предназначен для передачи усилия от водителя к
рулевому приводу и для увеличения крутящего момента, приложенного к рулевому
колесу.
Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам автомобиля и для обеспечения необходимого соотношения между углами их поворота.
Конструкция рулевого управления должна обеспечивать:
1.Легкость управления, оцениваемую усилием на рулевом колесе. Для грузовых автомобилей усилие на рулевом колесе регламентируется ГОСТ 23398-75.
2.Качение управляемых колес с минимальным боковым уводом и скольжением при повороте автомобиля.
3.Стабилизацию управляемых колес, обеспечивающих их возвращение в положение соответствующее прямолинейному движению, при отпущенном рулевом колесе.
4.Предотвращение передачи ударов на рулевое колесо со стороны дороги при наезде управляемых колес на препятствие.
5.Минимальные зазоры в соединениях. Оцениваются углом свободного поворота рулевого колеса (15˚- при наличии усилителя; 5˚ — без усилителя).
Унифицированное рулевое управление предназначено для установки на всех грузовых
автомобилях, автобусах, троллейбусах, автопогрузчика и др.
транспортных
машинах, имеющих нагрузку на переднюю управляемую ось от 3,5 до 9т.
В настоящее время на транспортных средствах автомобильной промышленности применяются все четыре схемы компановок рулевого управления:
Компановка по схеме N1
Рулевой механизм, распределитель и силовой цилиндр совмещены в одном агрегате.
Применяется на легковом автомобиле ЗИЛ-111 и грузовых автомобилях ЗИЛ-130, КамАЗ-5320, Цанрадфабрик (ZF).
Преимущества:
компактность, минимальное кол-во трубопроводов, сведены до минимума склонности усилителя к возбуждению колебаний управляемых колес, выполнены следующие требования к расположению узлов гидросистемы рулевого управления:
— Распределительное устройство должно раполагаться ближе к исполнительному органу (рулевому колесу).
— Чтобы расстояние между распределителем и силовым цилиндром было наименьшм.
К недостаткам можно отнести:
необходимость изотовления специального сложного агрегата, полное нагружение
зубчатой пары рулевого механизма и деталей рулевой трапеции.
— Силовой цилиндр — к исполняющему органу (управляемым колесам).
Компановка по схеме N2
Рулевой механизм и распределитель выполнены в одном агрегате, а силовой цилиндр отдельно. Применяется на автомобилях УралАЗ-375, МоАЗ-5424, БелАЗ-531, Росс, Саигинау, Мерседес-Бенц.
Преимущества:
возможность установки силового цилиндра в любом месте в цепи элементов рулевого привода, силовой цилиндр не нагружает все детали рулевого привода, возможность болшей унификации, прменеиния рулевого механизма с распределителем на автомобилях, автобусах, троллейбусах и автопогрузчиках с различными силовыми цилиндрами. Выполнены следующие требования к расположению узлов гидросистемы рулевого управления:
- Распределительное устройство должно располагаться ближе к исполнительному органу (рулевому колесу).
— Силовой цилиндр
— к исполняющему органу (управляемым колесам).
К недостаткам можно отнести:
увеличенное кол-во трубопроводов, некоторая склонность к автоколебаниям, не выполнено следующее требование к расположению узлов гидросистемы:
— Чтобы расстояние между распределителем и силовым цилиндром было наименьшим.
Компановка по схеме N3
Распределитель и силовой цилиндр выполнены в одном агрегате и устанавливаются отдельно от рулевого механизма.
Данная схема компановки устанавливается наавтомобилях семейства МАЗ-5363, БелАЗ-540, КрАЗ-256.
Преимущества:
возможность использования любого рулевого механизма, незначительное увеличение трубопроводов по сравнению со схемой компановки N1, сведены до минимума склонности усилителя к возбуждению колебаний управляемых колес, разгружено зубчатое зацепление рулевого мехаизма и сошки, выполнено следующее требование по расположению узлов гидросистемы рулевого управления:
— Чтобы расстояние
между распределителем и силовым цилиндром было наименьшим.
К недостаткам можно отнести:
необходимость расположения усилителя в определенном месте в цепи звеньев рулевого привода, нагружены детали рулевой трапеции, не выполнено следующие требование по расположению узлов гидросистемы:
- Распределительное устройство должно располагаться ближе к исполнительному органу (рулевому колесу).
Компановка по схеме N4
Все узлы рулевого управления: рулевой механизм, распределитель и силовой цилиндр расположены в цепи рулевого привода раздельно.
Все, что нужно знать о рулевых колесах
На первый взгляд рулевые колеса кажутся простыми, но в них гораздо больше, чем кажется на первый взгляд. Узнайте больше о функциях и опциях здесь.
Функция рулевого колеса очевидна с первого взгляда, но рулевые колеса и рулевые системы — это нечто большее, чем кажется на первый взгляд. Они являются частью машины, которая из простого способа добраться из пункта А в пункт Б превратилась в нечто, предлагающее развлечения, навигацию, престиж и даже возможность самостоятельного вождения.
По мере того, как сложность транспортных средств увеличивалась, в них помещались рулевые колеса.
На этой странице
Какова функция рулевого колеса?
Очевидно, что рулевое колесо и система, к которой оно подключено, в первую очередь контролируют направление движения автомобиля. Он преобразует вращательные команды водителя в поворотные движения передних колес автомобиля. Движение водителя проходит через ряд соединений и гидравлических линий в системе рулевого управления, в конечном итоге достигая резины, когда она ударяется о дорогу.
Современные рулевые колеса также часто имеют встроенные дополнительные функции, такие как круиз-контроль, выбор аудиосистемы и громкость. Некоторые рули имеют даже электрический подогрев.
Основные части системы рулевого управления
Хотя не все автомобильные системы рулевого управления одинаковы, реечная система является одной из наиболее распространенных. В этой конструкции рулевое колесо крепится к валу (называемому рулевой колонкой), который соединяется со стойкой (длинный металлический компонент с зазубренными зубьями, соединяющий два передних колеса вместе).
Рулевая колонка и рейка соединены зубчатым колесом, называемым шестерней.
Большинство систем рулевого управления автомобилей также включают в себя какой-либо усилитель рулевого управления, облегчающий водителю поворот рулевого колеса, т. е. усилитель рулевого управления (любой, кто водил автомобиль до 19Автомобиль 70-х знает, насколько это полезно!).
В гидроусилителе рулевого управления используется гидравлический насос с ременным приводом, который создает давление жидкости гидроусилителя рулевого управления. Давление в конечном итоге помогает механизмам и позволяет шинам легче поворачиваться, когда водитель направляет руль.
Рулевое колесо может сломаться или порваться, а элементы управления на руле иногда могут перестать работать. Если вы слышите какие-либо необычные звуки при повороте рулевого колеса или чувствуете необычное сопротивление, немедленно доставьте свой автомобиль к лицензированному механику.
Системы регулировки рулевого колеса
На протяжении многих лет использовались различные подходы к регулировке положения и угла поворота рулевого колеса.
Хотя все рулевые колеса делают одно и то же, существуют различия в комфорте, регулируемости и стиле.
Наклоняемые рулевые колеса
Впервые представленные General Motors в 1963 году наклоняемые рулевые колеса обеспечивают различные угловые положения по широкой дуге. Регулируемый шарнир прямо под рулевым колесом позволяет использовать эту функцию, не влияя на расположение рулевой колонки. Хотя изначально этот тип колес был доступен только в роскошных автомобилях, сегодня он стал обычным явлением во всех моделях. В наши дни многие автомобили имеют наклоняемый руль.
Телескопические рулевые колеса
Телескопические рулевые колеса аналогичны регулируемым по наклону колесам, за исключением того, что телескопические системы предлагают диапазон высоты. В отличие от широкой многопозиционной дуги наклоняемого колеса, телескопы можно настроить на бесконечное количество положений в пределах трехдюймового диапазона. Хотя это звучит немного, большинству водителей большего и не нужно.
Телескопический руль вы увидите не во всех современных автомобилях, но и не редкость.
Откидное рулевое колесо
Представленное компанией Ford в 1961 году в его классическом Thunderbird откидное рулевое колесо предлагало дополнительный комфорт при вождении в инновационной упаковке. Это позволяло перемещать рулевое колесо на девять дюймов вправо, когда автомобиль находился в парке, что облегчало водителям вход и выход из автомобиля. Хотя вы не увидите их в новых автомобилях, поворотный механизм стал своего рода легендарной особенностью, высоко ценимой коллекционерами.
Стив Максвелл
Стив Максвелл — отмеченный наградами создатель контента, который опубликовал более 5000 статей, снял бесчисленное количество фотографий и снял видео с 1988 года. Используя свой опыт плотника, строителя, каменщика и краснодеревщика, он создал контент для Mother Earth News, Reader’s Digest, Family Handyman, Cottage Life, Canadian Contractor, Canadian Home Workshop и многие другие.
Стив живет на острове Манитулин в Канаде с женой и детьми в построенном им каменном доме. Его веб-сайт получает более 180 000 просмотров каждый месяц, его канал на YouTube имеет более 58 000 подписчиков, а его еженедельный информационный бюллетень получает 31 000 подписчиков каждое субботнее утро.
Когда нужно проверить рулевое управление и подвеску
Для чего нужны мои системы рулевого управления и подвески?
Ваша система рулевого управления и система подвески — это две отдельные системы, которые работают в тандеме, чтобы держать ваш автомобиль под контролем.
Система подвески поддерживает вес вашего автомобиля, обеспечивает плавность хода и обеспечивает стабильный контроль над дорогой, управляемость и управляемость.
Система рулевого управления обеспечивает курсовое управление автомобилем. В некотором смысле, ваша система рулевого управления выбирает направление системы подвески, и автомобиль просто следует за ней, пока он едет поверх системы подвески.
Зачем мне проверять рулевое управление и подвеску?
Нормальное вождение и условия приводят к износу систем подвески и рулевого управления. Все компоненты, входящие в состав этих систем, такие как стойки, амортизаторы, втулки рычагов управления, шаровые шарниры, винтовые пружины и рулевые тяги, со временем изнашиваются и ослабевают. Этот износ создает нестабильность при управлении автомобилем, чрезмерный износ шин и потерю комфорта при езде, управляемости и управляемости.
Проверка систем рулевого управления и подвески у доверенного механика предупредит вас о проблемах до того, как они станут серьезной проблемой, из-за которой вы окажетесь на обочине дороги.
Когда следует проверить рулевое управление и подвеску?
Ваша система рулевого управления и подвески должна периодически пересматриваться по мере прохождения основных этапов. Как и все другие системы вашего автомобиля, системы рулевого управления и подвески нуждаются в периодическом обслуживании.
- Большинство производителей автомобилей рекомендуют проверять каждую систему каждые 50 000 миль.
- Ежегодно, вне зависимости от пробега, изнашиваются резиновые и гидравлические детали.
- При замене шин изношенные детали могут сократить срок службы шин.
- Когда ваша тормозная система обслуживается.
- При замене масла и фильтра необходимо провести визуальный осмотр.
- Если вы заметили утечку жидкости в месте парковки.
- В любое время, когда ваш автомобиль находится на плановом обслуживании, а рулевое управление и подвеска доступны.
Как я узнаю, что мой автомобиль плохо управляется и его следует проверить?
Если ваш автомобиль испытывает какие-либо из следующих симптомов, механик должен осмотреть ваши системы рулевого управления и подвески:
- Необычно упругая или резкая езда.
- Вибрация на любой скорости.
- Необычный шум в передней части автомобиля при проезде неровностей.
- Неожиданный шум при повороте руля.
- Рулевое колесо больше не выровнено прямо.
- Автомобиль сносит влево или вправо при движении по прямой.
- Неравномерный износ шин.
- Вы наблюдаете утечку жидкости под передней частью автомобиля.
- Автомобиль раскачивается, болтается или шатается во время движения.
Кто должен проверять мое рулевое управление и подвеску?
Если вы считаете, что ваш автомобиль нуждается в осмотре или просто пришло время для планового осмотра, вы должны доставить свой автомобиль к механику, который имеет надлежащее диагностическое оборудование и опыт. Системы рулевого управления и подвески являются такой же частью безопасной эксплуатации вашего автомобиля, как и тормозная система. Убедитесь, что тот, кто работает с вашим автомобилем, обладает знаниями и опытом, необходимыми для работы с системами рулевого управления и подвески.