Рулевое колесо: описание,назначение,устройство,фото,видео
Nevada 1976Рулевое колесо: описание,назначение,устройство,фото,видео 0 Comment
Содержание статьи
Изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом относительно его продольной оси управляемых колес, которыми, как правило, являются передние колеса.
Вследствие поворота управляемых колес вектор скорости каждого из них, параллельный продольной оси автомобиля, перестает совпадать с плоскостью вращения колес. В результате в контакте колес с дорогой возникают боковые силы, перпендикулярные плоскости вращения колес. Эти боковые силы заставляют управляемые колеса и автомобиль в целом отклоняться от прямолинейного движения и совершать поворот.
Рулевое управление обеспечивает необходимое направление движения автомобиля путем раздельного и согласованного поворота его управляемых колес.
Совокупность механизмов, служащих для поворота управляемых колес, называется рулевым управлением.
Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля. При неподвижной передней оси изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом передних управляемых колес.
Рулевое управление состоит из рулевого колеса, соединенного валом с рулевым механизмом, и рулевого привода. Иногда в рулевое управление включен усилитель.
Рулевым механизмом называют замедляющую передачу, преобразующую вращение вала рулевого колеса во вращение вала сошки. Этот механизм увеличивает прикладываемое к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу.
Рулевым приводом называют систему тяг и рычагов, осуществляющую в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля.
Для того чтобы при движении автомобиль совершил поворот без бокового скольжения колес, все они должны катиться по дугам разной длины, описанным из центра поворота “ О ” (рис.
1). При этом передние управляемые колеса должны поворачиваться на разные углы. Внутреннее по отношению к центру поворота колесо должно поворачиваться на угол альфа-В, наружное — на меньший угол альфа-Н. Это обеспечивается соединением тяг и рычагов рулевого привода в форме трапеции. Основанием трапеции служит балка переднего моста автомобиля, боковыми сторонами являются левый и правый поворотные рычаги, а вершину трапеции образует поперечная тяга, которая соединяется с рычагами шарнирно. К рычагам жестко присоединены поворотные цапфы колес.
Рулевая колонка
Промежуточным звеном между рулевым колесом и механизмом является рулевая колонка, представленная рулевым валом. Часто он является шарнирным, что позволяет рациональнее использовать рулевое управление автомобиля и применять откидывающуюся кабину для грузовых автомобилей. Более того, шарнирный вал уменьшает травмоопасность колонки, уменьшая смещение рулевого колеса внутрь салона при аварии, не допуская сильного травмирования грудной клетки водителя.
Также в него могут быть встроены сминаемые элементы, складывающиеся при фронтальном ударе. А для защиты от угона может использоваться механическая или электрическая блокировка. Однако она не только защищает, но и порождает весьма неприятные неисправности рулевого управления. При окислении контактов в блоке elv возможно возникновение ложных сигналов блокировки. Самостоятельно производить замену не рекомендуется, поскольку происходит полная перепрошивка системы безопасности (даже для ключей, поэтому их надо будет принести с собой).
Рулевой механизм
От колонки усилие передается рулевому механизму (червячному, винтовому или реечному), который усилие увеличивает и передает приводу. Самый распространенный из них – реечный, т. к. большинство легковых автомобилей оборудовано именно им. Он состоит из:
1. Рулевой рейки.
2. Рулевых тяг.
3. Рулевого наконечника.
При вращении рулевого колеса усилие передается на шестерню, приводящую в действие рейку. Она, в свою очередь, поворачивается направо или налево, в зависимости от направления поворота рулевого колеса.
При движении рейки поворачиваются и рулевые тяги и поворачивают колеса.
Реечный механизм отличает простота, надежность, жесткость и высокий КПД. В то же время он очень чувствителен к ударным нагрузкам от неровных поверхностей и склонен к вибрациям. Из-за вышеописанных особенностей подобная схема используется в основном на легковых автомобилях с передним приводом и независимой подвеской.
Существует и другая система рулевого управления, а именно – с червячным механизмом. Она состоит из глобоидного червяка (стержня с резьбой и переменным диаметром), соединенного с валом, и ролика. При вращении руля ролик обкатывает червяк, который вращает ведомую шестерню, приводящую в движение сошку. Она же, в свою очередь, перемещает рулевые тяги и с их помощью происходит поворот колес.
Червячный механизм намного сложнее реечного (и, естественно, дороже в производстве), наличие большого количества соединений требует периодической регулировки, однако он менее чувствителен к ударным нагрузкам и обеспечивает большие углы поворота управляемых колес.
Как следствие, заметно возрастает маневренность. Он применяется на легковых автомобилях повышенной проходимости, автобусах и небольших грузовых автомобилях. Также червячные механизмы устанавливались на старых отечественных автомобилях (подобное рулевое управление «ВАЗ» использовал при создании модели «Жигули»).
И, наконец, последний вид рулевых механизмов – винтовой. В его конструкцию входят:
— винт на валу рулевого колеса;
— перемещающаяся по винту гайка;
— нарезанная на гайке зубчатая рейка;
— соединенный с гайкой зубчатый сектор;
— рулевая сошка.
Винт и гайка соединяются с помощью шариков, что ведет к заметно меньшему износу.
При повороте руля винт вращается, перемещая гайку, шарики начинают циркулировать, в то время как гайка (с помощью рейки) перемещает зубчатый сектор. Вследствие этого перемещается сошка, и, как вы уже успели догадаться, с помощью тяг осуществляется поворот колес.
Этот механизм рулевого управления устанавливается на тяжелые грузовые автомобили и машины представительского класса.
ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА РУЛЕВОГО КОЛЕСА – ПРИЗНАК «УМНОГО» АВТОМОБИЛЯ
Одним из ярких примеров возложения на рулевое управление множества дополнительных функций является установка датчика угла поворота рулевого колеса. Для серийных автомашин практически всех именитых зарубежных марок, такой девайс стал очень необходимым. Ведь вращение руля связано с огромным количеством электронных устройств.
Устанавливается датчик в блоке подрулевого управления, иногда инсталлируется в рулевой механизм. Это устройство помогает получить информацию о направлении движения автомобиля, скорости вращения вала и так далее.
Сведения от датчика угла поворота, помогают в работе:
- системе курсовой устойчивости;
- круиз-контролю;
- электрогидравлическому и электромеханическому усилителю руля;
- активной подвеске;
- активному рулевому управлению.
Конструкторами разработано множество совершенно разных по устройству и принципу работы, датчиков угла поворота рулевого колеса.
Червячный тип рулевого механизма
Это самый древний тип рулевого управления. Система состоит из картера со встроенным винтом, получившим название «червяк». «Червяк» напрямую соединяется с рулевым валом. Помимо винта, в системе присутствует еще один вал с роликом-сектором. Вращение руля приводит к вращению «червяка» и последующему вращению ролика-сектора. К ролику-сектору присоединена рулевая сошка, связанная посредством шарнирного управления с системой тяг.
В результате работы этой системы тяг управляемые колеса поворачиваются, и автомобиль изменяет направление движения. Червячный тип рулевого механизма имеет ряд недостатков. Во-первых, это большая потеря энергии за счет большого трения внутри механизма. Во-вторых, отсутствует жесткая связь между колесами и рулем. В-третьих, для того, чтобы изменить направление движения, нужно обернуть руль несколько раз, что не только выглядит несовременно, но и не соответствует существующим в мире стандартам управления.
- рулевой механизм;
- уплотнитель;
- карданный шарнир;
- рулевой вал;
- труба рулевой колонки;
- контактное кольцо;
- гайка;
- рулевое колесо;
- подшипник;
- рулевая сошка;
- шарнир наконечника боковой тяги;
- поворотный рычаг;
- стяжной хомут;
- регулировочная трубка;
- шарнир тяги сошки;
- боковая тяга;
- шарнир боковой тяги;
- тяга сошки;
- наконечник рулевой тяги;
- шарнир маятникового рычага;
- маятниковый рычаг;
- кронштейн маятникового рычага;
- резьбовая заглушка;
- коническая пружина;
- опорная пята;
- проушина тяги;
- корпус шарнира;
- пластмассовая распорная втулка;
- резиновый уплотнитель шарнира боковой тяги;
- проушина поворотного рычага или тяги сошки;
- шаровой палец;
- гайка пальца шарнира;
- шплинт резьбовой заглушки;
- пластмассовый сухарь;
- резиновый уплотнитель шарнира тяги сошки;
- металлическая распорная втулка;
- палец маятникового рычага;
- гайка пальца маятникового рычага;
- втулка;
- резиновая защитная втулка;
- резиновая защитная втулка.
Винтовой механизм по-другому называют «винт-шариковая гайка». Разрабатывая эту систему, конструкторы заменили «червяка» специальным винтом с присоединенной к нему шариковой гайкой. На внешней стороне гайки располагаются зубья, которые и входят в контакт с таким же, как и в предыдущей системе, роликом-сектором.
Для того чтобы уменьшить трение, разработчики предложили разместить между роликом-сектором и гайкой шариковые каналы. Благодаря такому решению удалось значительно уменьшить трение, увеличить отдачу и облегчить управление. Однако наличие все той же сложной системы тяг, большие размеры и неудобная форма винтового механизма привели к тому, что винтовая система была признана также неприспособленной к современным условиям. Однако некоторые известные автопроизводители до сих пор используют механизм «винт-шариковая гайка» при изготовлении машин с продольным двигателем. Подобные механизмы имеют автомобили Nissan Patrol, Mitsubishi Pajero и другие.
«Слабые звенья» рулевого управления
Как и любой другой механизм, рулевое управление время от времени ломается. Опытный водитель прислушивается к своему автомобилю и может определить наличие той или иной неисправности по характерным звукам.
Например, стуки или увеличение люфта рулевого колеса могут свидетельствовать о том, что в рулевом механизме ослаблено крепление картера, кронштейна маятникового рычага или рулевой сошки. Также это может быть признаком того, что шарниры рулевых тяг, передающая пара или втулка маятникового рычага пришли в негодность. Эти неисправности можно устранить при помощи нехитрых манипуляций: замены износившихся деталей, регулировки зацеплений или креплений.
В том случае, если при вращении руля ощущается чрезмерное сопротивление, можно говорить о том, что нарушилось соотношение углов установки передних колес или зацепление передающей пары. Также руль может туго двигаться при отсутствии смазки в картере. Следует устранить данные недостатки: долить смазку, сбалансировать углы установки, отрегулировать зацепление.
Измерение и регулировка люфта
Под рулевым люфтом имеется в виду расстояние, преодолеваемое рулем «свободно» (т. е. без отклика системы – поворачивания колес). Обычно для его измерения используется специальный прибор – люфтометр, но можно это сделать и с помощью обычного штангенциркуля.
Ход работы:
1. Установите машину на ровную и не скользкую площадку.
2. Выставляем колеса так, как будто машина движется по прямой
3. Поворачиваем руль до тех пор, пока колеса не начнут двигаться.
4. Делаем на рулевом колесе пометку (мелом, изолентой и т. д.)
5. Затем вращаем в другую сторону и делаем еще одну пометку
6. Измеряем расстояние между метками штангенциркулем
Для каждого автомобиля существует свое предельное значение люфта, при превышении которого следует провести немедленную регулировку, иначе вскоре вас ждет ремонт рулевого управления.
Рулевое управление автомобиля: устройство, требования
Система рулевого управления является одной из самых основных в устройстве автомобиля.
Это совокупность механизмов, синхронизирующих положение руля и угол поворота передних управляемых колес. Главная функция для любого транспортного средства – обеспечение возможности поворота и поддержание заданного водителем направления.
Устройство
Конструктивно рулевое управление автомобиля состоит из пары основных узлов. Что касается механизмов, то они могут быть реализованы по-разному.
Рулевое колесо необходимо для осуществления управления. Водитель посредством него указывает направление, по которому осуществляется движение автомобиля. В современных машинах рулевое колесо может быть дополнительно оснащено клавишами и регуляторами для управления мультимедийными, навигационными системами. Если водитель в будущем заменит мультимедийную систему, то для настраивания магнитолы с рулевого колеса необходимо приобрести адаптер рулевого управления. Также внутри элемента имеется подушка безопасности.
Далее в системе идет рулевая колонка. Для чего она служит? Она необходима для передачи усилия, которое водитель прикладывает к рулевому колесу на механизм.
Деталь представляет собой вал с шарниром. Чаще это небольшой кардан. Нередко рулевые колонки обеспечивают безопасность в случае угона. Так, конструкция оснащается механическими или электрическими блокировочными системами. Также на колонке находится замок зажигания, рычаги переключения поворотов, включения света, очистителей лобового стекла.
Рулевой механизм получает усилие от вала колонки и затем трансформирует его в поворот колес. Конструкция механизма рулевого управления – это редуктор с определенным передаточным числом.
Также в системе имеется привод. Это система из тяг и наконечников, которые принимают усилие от вала и затем передают его на наконечники и поворотную систему управляемых колес.
Еще в большинстве конструкций систем рулевого управления имеется усилитель. Может быть гидравлическим или электрическим. Он необходим для повышения вращательных усилий, что идут от руля на колеса. Можно выделить и дополнительные элементы – это амортизаторы или демпферы, а также различные элементарные системы.
Рулевые механизмы: типы
В зависимости от того, какой редуктор установлен в том или ином автомобиле, рулевой механизм может быть реечным, червячным или винтовым. Каждый из них мы и рассмотрим отдельно.
Реечный
Это широко распространенное устройство, которым комплектуют большинство современных автомобилей. Главным элементом является рейка и шестеренка. Последняя постоянно зацеплена с зубчатой рейкой, а находится она на рулевом валу.
Принцип работы данного механизма следующий. При повороте руля зубчатая рейка двигается влево или вправо. Вместе с ней двигаются и рулевые тяги, которые соединены с наконечниками, а те, в свою очередь, с поворотными кулаками. Таким образом колеса автомобиля могут поворачиваться на нужный водителю угол.
Реечный механизм достаточно прост, при этом отличается высоким КПД и жесткостью. Но при всех достоинствах рулевая рейка очень чувствительна к нагрузкам, в особенности к ударным нагрузкам от езды по дорожным неровностям. Также в силу конструкции она склонна к вибрациям.
Рулевую рейку чаще всего можно встретить на переднеприводных машинах, где передняя подвеска независимого типа.
Червячный
В основе этого механизма рулевого управления лежит глобоидный червяк. Это червячный вал, имеющий переменный диаметр. Он соединен с рулевым валом. Также в конструкции имеется ролик. На валу ролика установлена рулевая сошка, которая механически связана с рулевыми тягами.
В процессе вращения руля ролик обкатывает по червяку, приводя тем самым в движение рулевую сошку. Последняя в результате перемещает тяги привода. За счет этого достигается поворот управляемых колес в нужную водителю сторону.
Данный вариант менее восприимчив к любым нагрузкам, в том числе и к ударным. Кроме того, обеспечиваются большие углы поворота и лучшая маневренность для автомобиля. Но здесь также имеются недостатки. Так, червячный механизм более сложный в плане изготовления, а значит, более дорогой. Для нормального функционирования механизма нужно много соединений, что требует периодической и сложной регулировки.
Такую конструкцию можно встретить на автомобилях с повышенными характеристиками проходимости, а также с зависимой подвеской пары управляемых колес. Еще механизм встречается на небольших грузовиках и автобусах. Устанавливалось червячное рулевое управление на ВАЗах классических моделей.
Винтовой механизм
В этом решении объединены следующие элементы. Это винт, который установлен на рулевом валу, гайка, которая перемещается по винту, зубчатая рейка на гайке, сектор, соединенный с рейкой, а также сошка. Последняя находится на валу зубчатого сектора. Из особенностей можно выделить соединение гайка-винт. Здесь оно выполнено при помощи большого количества небольших шариков. Шарики позволяют значительно снизить силу трения между подвижными деталями и тем самым снизить интенсивность износа.
Принцип действия механизма напоминает работу червячной системы. Когда водитель воздействует на рулевое колесо, то приводится в движение вал, а вместе с ним вращается винт, перемещающий гайку.
При этом шарики двигаются внутри механизма. Гайка при воздействии рейки перемещает зубчатый сектор. Вместе с сектором двигается и рулевая сошка.
Это рулевое управление отличается большим КПД по сравнению с червячным. Система устанавливается на машины представительского класса, тяжелые грузовики и различные модели автобусов.
Усилители рулевого управления
Все вышеперечисленные системы требовали приложения определенных усилий. Чтобы облегчить процесс эксплуатации автомобилей, а также для того, чтобы езда приносила эмоции и хорошее настроение, инженеры создали устройство, позволяющее управлять автомобилем практически без каких-либо усилий. Это устройство называется усилитель. Сегодня большинство автомобилей оснащается такой системой.
Различают гидравлический, электрический, гидроэлектрический усилитель рулевого управления. Также можно выделить пневматические механизмы.
Гидроусилитель
Это один из конструктивных элементов системы управления. Здесь при вращении рулевого колеса основное усилие создается при помощи гидравлического привода.
Самый простой усилитель представляет собой насос, приводящийся в действие от коленчатого вала. Такое решение имеет производительность, прямо пропорциональную оборотам двигателя. Это соответствует потребностям управления автомобилем. Если скорость максимальная, то требуется минимальное усиление и наоборот.
Работает данная система следующим образом. При движении прямо насос рулевого управления заставляет циркулировать рабочую гидравлическую жидкость. Когда руль поворачивается, закручивается торсион. Процесс сопровождается поворотом золотника относительно гильзы распределителя. Открываются каналы, и жидкость попадает в одну из полостей в силовом цилиндре. Жидкость из другой полости уходит в бачок. Поршень, имеющийся в силовом механизме, перемещает рейку. Усилие передается к рулевым тягам, что и ведет к повороту управляемых колес.
Когда повороты осуществляются на небольших скоростях, усилитель работает с максимальной производительностью. Основываясь на сигналах датчиков, ЭБУ повышает обороты насоса.
В цилиндр силового механизма более интенсивно поступает рабочая жидкость. За счет этого снижается усилие, нужное для поворота руля.
Электроусилитель: особенности
Устройство рулевого управления этого типа сложнее. Здесь имеется масса датчиков. Система состоит из электромотора и механических элементов. Наиболее распространены конструкции с двумя шестеренками, а также с параллельным приводом. Этот усилитель зачастую находится в одном блоке с механизмом рулевой системы.
Когда водитель поворачивает руль, закручивается или откручивается торсион. Это измеряется датчиком – учитывается текущий крутящий момент и угол поворота. Также учитывается скорость движения. Все эти цифры отправляются на ЭБУ, который рассчитывает нужное усилие. Путем изменения силы тока изменяется усилие на рейку механизма.
Заключение
Это все существующие на сегодня рулевые системы современных автомобилей. Возможно, инженеры придумают в будущем более эффективные решения. А пока достаточно рулевой рейки с усилителем.
Рулевые шестерни Red-Head
Дуг Лено из Turbo Diesel Register написал интересную и информативную статью о наших передачах под названием «ВЫБОР ВОССТАНОВЛЕННОГО РУЛЕВОГО ПРИВОДА». Проверьте это здесь.
Восстановленные рулевые механизмы
Мы являемся семейным предприятием по восстановлению рулевых механизмов. Мы восстанавливаем рулевые механизмы в районе Сиэтла с 1980 года. Наш специализированный процесс восстановления производит проверенный восстановленный продукт высочайшего качества. На наши работы по восстановлению предоставляется полная 12-месячная гарантия без ограничения пробега.
Коробка передач с механическим приводом и рулевым управлением
Обслуживание Ford, Jeep, Chrysler, GM, Dodge
Мы отправляем восстановленные рулевые механизмы клиентам во все 50 штатов и 28 зарубежных стран.
Типичное время выполнения индивидуальной переборки рулевого механизма – 24 часа.
Если вы восстанавливаете свой классический автомобиль мечты или ваш грузовик бродит по дороге, возможно, пришло время заменить рулевой механизм. RedHead Steering Gears может отремонтировать ваш рулевой механизм или предоставить восстановленную замену в течение нескольких дней, что быстро вернет вас на дорогу. Наш семейный бизнес с 19 лет с гордостью поставляет восстановленные рулевые механизмы и изготовленные по индивидуальному заказу рулевые механизмы, которые лучше, чем новые.80. Пожалуйста, позвоните по номеру (800) 808-1148 для получения дополнительной информации.
Огромный ассортимент для домашнего механика
RedHead Steering Gears предлагает все необходимое, от восстановления рулевых механизмов до ремонта на заказ. Охватывая более 500 моделей, наш ассортимент включает рулевые механизмы для:
- Отечественных автомобилей
- Фургоны
- Пикапы и внедорожники
- Среднетоннажные грузовики
- Внедорожники
Мы специализируемся на восстановлении нестандартных рулевых редукторов QUICK RATIO для пикапов и внедорожников, включая:
- GM Pickup ’88 и новее
- Suburban и Tahoe ’92 и новее
- Пикап Chevy S-10 и S-10 Blazer ’82 и новее
- Джип 70-х годов и старше
- Dodge Dakota ’86 и новее
- Легковые автомобили GM середины 60-х годов и старше
- и более…
Качество рулевого механизма выше ожиданий
Ремонт и модернизация рулевых механизмов по индивидуальному заказу
для GM, Ford, Jeep, Dodge, Chrysler и др.
Что такое рулевой механизм? (с картинками)
В автомобиле рулевое колесо управляет направлением движения автомобиля. Это колесо соединено со специальной тягой, которая с помощью рулевого механизма поворачивает оси автомобиля. При повороте руля шток вращает шестерню, которая затем тянет или толкает ось в нужном направлении.
Конструкция рулевого механизма была впервые создана с использованием геометрии рулевого управления Аккермана, которая заставляет колеса вращаться на основе конструкции штока и шестерни. Такая конструкция необходима для того, чтобы оба колеса поворачивались одновременно на равном расстоянии. Шестерня, которая находится в коробке передач, перемещает тягу оси горизонтально в зависимости от вращения рулевого колеса.
К ним относятся реечное рулевое управление, ручное рулевое управление и рулевое управление с усилителем. Каждая форма рулевого управления требует рулевого механизма для управления изменением направления движения автомобиля. Эта шестерня обычно заключена в коробку передач, которая обеспечивает смазку области рулевого рычага. Ручное рулевое управление было первой формой рулевого управления в автомобилях. Этот тип рулевого управления требовал большого рулевого колеса, чтобы помочь водителю вручную перемещать рулевой механизм и передние колеса автомобиля. Ручное рулевое управление было утомительной задачей для многих людей, потому что в тяжелых автомобилях было трудно крутить колеса.
Усилитель руля был впервые представлен в автомобиле Chrysler 1951 года. В этой системе рулевого управления используется специальный насос гидроусилителя рулевого управления, который помогает водителю поворачивать колеса с помощью рулевого механизма. Гидроусилитель руля основан на шкивной передаче, прикрепленной к двигателю автомобиля. Этот ремень помогает перемещать рулевую тягу, когда водитель поворачивает руль.
Реечное рулевое управление обычно используется в спортивных автомобилях.