Типы рулевых управлений современного автомобиля
Сообщение от: MSG equipment мар 21, 2016 0 комментариев
Наверняка каждому, даже начинающему автолюбителю, известен механизм и особенности работы рулевого управления. Если же нет, мы поможем Вам разобраться в типах рулевых управлений, которые устанавливаются на современные автомобили.
Достаточно длительный период ни конструкторы, ни автолюбители и не мечтали об усилителях руля. Первоначально они были установлены на тяжелую технику – самосвалы. Это произошло в 1938-1939 годах. Правда сначала использовали пневмоусилители – они были простыми в техническом плане и присоединялись к компрессору тормозной системы. В 1951 году легковые авто были впервые оснащены гидроусилителями рулевого управления.
Механизмы рулевого управления
Основные функции механизма рулевого управления:
- передача и постепенное увеличение усилия, которое прилагается к рулевому автоколесу;
- самопроизвольный возврат рулевого колеса в нейтральное положение после снятия нагрузки.
На сегодняшний день легковые автомобили оснащены такими видами рулевого механизма: червячным, реечным, типа шестерня-рейка. Червячный механизм обладает рядом недостатков, среди которых «тяжелый» и «неинформативный» руль. Именно поэтому в современных автомобилях такой тип управления не используется. Рулевое управление реечного типа – самый распространенный тип рулевой системы. Его преимущества: небольшая масса, невысокая стоимость, компактность и минимальное число тяг и шарниров.
Рулевое управление типа шестерня-рейка отлично подходит для переднеприводной компановки и обеспечивает наибольшую легкость и точность управления.
Высокотехнологичные и ультрасовременные усилители руля
Исходя из того факта, что насос рулевого механизма с гидроусилителем постоянно подает и перемещает большой объем жидкости, таким образом расходуется много топлива. Конструкторы работают над рядом нововведений, которые повысят экономию топлива.
В сущности, рулевая установка работает так же, как и руль для игр на компьютере. Однако в этом случае руль еще оснащен датчиками для подачи сигналов о направлении движения колес и моторами, которые обеспечивают отклик на действия авто. Исходные данные этих датчиков в дальнейшем используются для управления рулевым автомеханизмом с электроприводом. Таким образом, устраняется надобность установки рулевого вала и появляется свободное пространство в мотоотсеке.
General Motors уже продемонстрировала концепт-кар GM Hy-Wire. Hy-Wire╶ самодвижущийся прототип авто на топливных ячейках, который оборудован и полностью управляется при помощи электроники. Отличительная особенность электронной системы управления – возможность самостоятельной настройки управляемости авто при помощи компьютерного программного обеспечения.
За последние десятилетия система рулевого автоуправления не сильно изменилась. Однако в следующем десятилетии наступит эра более экономичных и удобных в управлении авто.
ᐉ Назначение и устройство рулевого управления автомобиля
Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля. Изменяют направление при помощи поворота передних направляющих колес.
В рулевое управление входят рулевой механизм и рулевой привод.
Рулевой механизм
Рулевой механизм служит для передачи усилия от рулевого колеса к рулевой сошке.
Рулевой механизм состоит из рулевого колеса 9, рулевого вала 10, рулевой колонки 8, картера 6 с рулевой передачей и вала 5 рулевой сошки 4.
Рис. Схема рулевого управления: 1 — поворотный кулак; 2 — верхний рычаг левого поворотного кулака; 3 — продольная рулевая тяга; 4 — рулевая сошка; 5 — вал рулевой сошки; 6 — картер рулевого механизма; 7 — червяк; 8 — рулевая колонка; 9 — рулевое колесо; 10 — рулевой вал; 11 — ролик; 12 — поперечная рулевая тяга; 13 — наконечник поперечной тяги; 14 — нижняя тяга
На автомобилях применяются главным образом следующие типы рулевых передач: глобоидальный червяк с двух- или с трехгребневым роликом и червяк с боковым сектором.
Рулевая передача, состоящая из глобоидального червяка и ролика, устроена следующим образом. На нижнем конце рулевого вала 8 напрессован глобоидальный червяк 5 (червяк со специальной резьбой). Опорами для червяка служат два роликоподшипника 3. С червяком зацепляется своими гребнями ролик 10, сидящий на шариковых 14 или на игольчатых подшипниках на оси 15, смонтированной в прорези головки 16 вала 11 рулевой сошки 17.
Рис. Рулевая передача с глобоидальным червяком и двухгребневым роликом (автомобили ГАЗ-63 и ГАЗ-51 А): 1 — нижняя крышка картера; 2 — регулировочные прокладки; 3 — роликоподшипник червяка; 4 — картер; 5 — глобоидальный червяк; 6 — пробка заливного отверстия; 7 — верхняя крышка картера; 8 — рулевой вал; 9 — роликоподшипник вала сошки; 10 — двухгребневый ролик; 11 — вал рулевой сошки; 12 — бронзовая втулка; 13 — сальниковое уплотнение; 14 — шарикоподшипник ролика; 15 — ось ролика; 16 — головка вала сошки; 17 — рулевая сошка
При вращении рулевого колеса червяк заставляет находящийся с ним в зацеплении ролик вместе с рулевой сошкой поворачиваться относительно оси вала сошки.
Вогнутая форма червяка обеспечивает правильное зацепление пары червяк — ролик в различных положениях рулевой сошки. Установка ролика на подшипниках качения уменьшает потери на трение и износ (при вращении червяка ролик не скользит по поверхности его резьбы, а перекатывается).
Рис. Рулевая передача с цилиндрическим червяком и боковым сектором (автомобили КрАЗ-214 и КрАЗ-219): 1 — сальниковое уплотнение подшипников червяка; 2 — роликоподшипник червяка; 3 — цилиндрический червяк; 4 — рулевой вал; 5 — пробка заливного отверстия; 6 — регулировочные прокладки; 7 — картер; 8 — боковой сектор; 9 — игольчатые подшипники; 10 — пробка сливного отверстия; 11 — сальник; 12 — рулевая сошка
Рулевая передача, состоящая из червяка и бокового сектора, показана на рисунке. Для этой передачи применяется цилиндрический червяк 3. Червяк напрессован на рулевой вал 4 и опирается на два роликоподшипника 2. Червяк находится в зацеплении со спиральными зубьями бокового сектора 8, который выполнен заодно с валом рулевой сошки и вращается в картере 7 на двух игольчатых подшипниках 9.
Такого типа передачи применяются на автомобилях большой грузоподъемности, где через рулевое управление передаются большие усилия.
Рулевые передачи размещаются в литом картере, заполненном, маслом. В картере имеются обычно два отверстия: верхнее, закрытое пробкой 5, для заливки масла и нижнее, закрытое пробкой 10, для слива масла. Картер рулевого механизма крепится при помощи болтов к раме автомобиля.
Для обеспечения нормальной работы рулевой передачи в ней регулируются осевой зазор червяка в подшипниках и правильность зацепления передаточной пары.
Рулевая передача значительно облегчает работу водителя. Однако на автомобилях большой грузоподъемности усилие, которое должен прикладывать водитель к рулевому колесу, бывает настолько велико, что уменьшить его, только увеличив передаточное число в рулевой передаче, не удается. Поэтому на автомобилях типа КрАЗ-214 применяются специальные устройства — усилители рулевого управления, которые облегчают управление автомобилем и резко снижают усилие, необходимое для поворота рулевого колеса.
Рулевой привод
Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам. Он состоит из рулевой сошки 1, продольной рулевой тяги 7, верхнего рычага 11 левого поворотного кулака, правого и левого нижних рычагов 24 поворотных кулаков 25 и поперечной рулевой тяги 14. Перечисленные детали соединены между собой шарнирно.
Рулевая сошка одним концом жестко связана с наружным концом вала, а другим через продольную рулевую тягу 7 шарнирно соединена с верхним рычагом 11 поворотного кулака 25 левого колеса. Крепление рулевой сошки к валу осуществляется на мелких конусных шлицах при помощи гайки.
Продольная рулевая тяга соединяется с рулевой сошкой и рычагом поворотного кулака при помощи шаровых пальцев 2, закрепленных на концах сошки и рычага. Шаровые пальцы входят в наконечники 5 продольной рулевой тяги, в которых установлены сухари 8. Сухари охватывают шаровые пальцы, под действием сжимающих пружин 4. Пробки 9, ввернутые в наконечники продольной рулевой тяги, дают возможность регулировать затяжку пружин и предохраняют пружины и сухари от выпадания из наконечников тяги.
Чтобы пробки не могли самопроизвольно отвертываться, их шплинтуют. Ограничители 3 ограничивают предельное сжатие пружин сухарей при их регулировке. Наличие пружин в соединениях тяг способствует смягчению ударов, передающихся от колес автомобиля. Для защиты шаровых пальцев и сухарей от пыли и грязи места прохода шаровых пальцев в. наконечники тяг закрываются уплотнительными кольцами 10. Смазка к шаровым пальцам и сухарям подводится через масленки 6, установленные на наконечниках продольной рулевой тяги.
Рис. Рулевой привод (автомобиль ГАЗ-51А): 1 — рулевая сошка; 2 — шаровой палец; 3 — ограничитель пружин; 4 — пружина; 5 — наконечник продольной рулевой тяги; 6 и 19 — масленки; 7 — продольная рулевая тяга; 8 — сухари шарового пальца; 9 — пробка; 10 — уплотнительное кольцо; 11 — верхний рычаг поворотного кулака; 12 — гайка крепления рычага поворотного кулака; 13 — ограничитель поворота колес; 14 — поперечная рулевая тяга; 15 — наконечник поперечной рулевой тяги 16 — козырек уплотнительного кольца; 17 — стяжные болты; 18 — конический палец; 20 — пружина; 21 — шайба; 22 — пята конического пальца; 23 — вкладыш конического пальца; 24 — нижний рычаг поворотного кулака; 25 — поворотный кулак
Рычаги поворотных кулаков устанавливаются в отверстиях вилок кулаков на шпонках и крепятся гайками 12, которые затем шплинтуются.
Рычаги поворотных кулаков автомобилей с ведущим передним мостом выполняются заодно с крышками подшипников шкворней. Соединение поперечной рулевой тяги с рулевыми рычагами выполнено также шарнирно. Наконечники крепятся на поперечной рулевой тяге при помощи резьбы (с одной стороны правая, с другой — левая) и стяжными болтами 17. Вращением этих наконечников можно изменять длину тяги и тем самым регулировать схождение передних колес.
Для соединения поперечной рулевой тяги с рычагами поворотных кулаков колес используются обычно саморегулирующиеся конические шарнирные соединения. Палец 18 поворотного рычага конической поверхностью прижимается к вкладышу 23 усилием пружины. 20. Вкладыш устанавливается в наконечник поперечной рулевой тяги и от повертывания стопорится винтом, входящим в паз вкладыша. Прижимная пружина верхним концом упирается в пяту 22 пальца, а нижним — в шайбу 21, закрепленную в наконечнике стопорным кольцом. По мере износа конических поверхностей пальца и вкладыша зазор между трущимися поверхностями выбирается перемещением пальца в осевом направлении под действием прижимной пружины.
На автомобилях повышенной проходимости шарнирное соединение поперечной рулевой тяги осуществляется с помощью пальцев и бронзовых втулок. Поперечная рулевая тяга таких автомобилей имеет вильчатые наконечники.
Правильным поворотом направляющих колес является только такой поворот автомобиля, при котором его колеса будут катиться по дороге без скольжения. А это возможно лишь в том случае, если направляющие колеса при повороте автомобиля будут поворачиваться на различные углы, причем внутреннее по отношению к центру поворота колесо должно поворачиваться на больший угол, чем наружное.
Одновременность поворота направляющих колес на необходимые углы обеспечивается рулевой трапецией, которую составляют передняя ось, рулевые рычаги и поперечная рулевая тяга. Правильные соотношения сторон и углов рулевой трапеции выбираются при конструировании автомобиля.
AutoInfoMe: Типы рулевых тяг
Типы рулевых тяг:
Существует три основных типа рулевых тяг, используемых в легковых автомобилях и легких грузовиках.
К ним относятся реечная передача, параллельная связь и рулевая система Haltenberg. Существуют вариации этих связей, но это три основных типа. Параллельные рычаги и рычаги Хальтенбурга используются с рулевым механизмом. Реечный механизм используется с реечным рулевым механизмом.
| Рис. 1: Реечная тяга |
Реечная тяга, которая на сегодняшний день является наиболее распространенной рулевой тягой, состоит из внутренних и внешних концов рулевых тяг. и поворотные кулаки или рычаги. Преимущества этого соединения включают точную геометрию рулевого управления, простую конструкцию и относительно небольшой вес и стоимость. Недостатки включают относительно низкую грузоподъемность и негибкость, когда дело доходит до установки вокруг других компонентов автомобиля. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, вал, идущий от рулевого колеса к ведущей шестерне (1), заставляет ведущую шестерню вращаться.
При вращении ведущей шестерни рейка (2) перемещается из стороны в сторону. Когда рейка перемещается из стороны в сторону, она толкает концы рулевой тяги (3) и рулевой вал (4) в нужном направлении, тем самым убаюкивая колеса.
| Рис. 2: Параллельная навеска |
Параллельная навеска состоит из сошки, промежуточного рычага, центрального звена, рулевых тяг, наконечников рулевых тяг, рычагов и, возможно, поворотных кулаков. рулевой стабилизатор. Преимущества этой связи включают точную геометрию, высокую прочность, и она может быть сконструирована так, чтобы соответствовать другим компонентам автомобиля. Основными недостатками являются стоимость, относительно более высокий вес и большее количество изнашиваемых компонентов.
Когда водитель поворачивает рулевое колесо, вал, идущий от рулевого колеса к рулевому механизму (1), вращается, вызывая вращение сошки (2).
Рычаг сошки соединен с центральным звеном (3), которое будет перемещаться из стороны в сторону. Это движение из стороны в сторону приведет к перемещению узла наконечника рулевой тяги/втулки (4) и рулевых рычагов (5), что приведет к повороту колес в соответствующем направлении. Промежуточный рычаг (6) соединяет рулевую тягу с рамой и удерживает все параллельно и правильно.
| Рис. 3: Рычажный механизм Халтенберга |
Рычажный механизм Хальтенберга состоит из сошки, тяги, рулевых тяг, наружных наконечников рулевых тяг, рычагов, поворотных кулаков и, возможно, поворотного кулака. стабилизатор. Преимущества этой связи включают в себя очень высокую прочность, более низкую стоимость, чем параллельная связь, и может быть спроектирована так, чтобы соответствовать другим компонентам автомобиля. Главный недостаток — неточная геометрия рулевого управления. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, вал, соединяющий рулевое колесо с рулевым механизмом (1), вращается, вызывая вращение сошки (2).
Рычаг сошки соединен с тяговым звеном (3), которое будет перемещаться из стороны в сторону. Это движение из стороны в сторону (или волочение) заставит конец поперечной рулевой тяги (4) и рулевые рычаги (5) двигаться, поворачивая колеса в соответствующем направлении.
Другие типы рулевых связей: (в соответствии с соглашением)
1.
Обычная рулевая связь
2.
Прямая рулевая связь с поперечным типом
3.
Центральный рычаг рулевой тяги
5.
Релейная рулевая тяга.
Эти типы геометрических связей широко используются для решения проблемы внутренних и внешних колес при повороте для начертания окружностей разных радиусов.
Рынок систем рулевых колонок: анализ мировых тенденций в отрасли с 2012 по 2017 год и прогноз на 2017 год
Глобальный рынок систем рулевых колонок: обзор
Система рулевых колонок — это устройство, которое в основном используется для соединения всего механизма и передачи ответного вращения водителя. через руль. Система рулевой колонки состоит из подвижного корпуса, в котором находится складной вращающийся вал. Система рулевой колонки соединена с валом рулевого механизма гибкой точкой, что позволяет уменьшить положение и передачу водителя от дорожных толчков.
Некоторые рулевые колонки состоят из промежуточного вала, который проходит под наклоном от рулевой колонки к шестерне. Некоторые производители систем рулевых колонок производят датчики, управляющие рулевой колонкой, которые предоставляют всю информацию модулям управления электроусилителя или любой другой системы рулевого управления.
Глобальный рынок систем рулевых колонок: сегментация
| На основе типа систем рулевого управления |
|
| На основе типов столбцов |
|
| В зависимости от типа автомобиля |
|
| На основе оси вращения |
|
Глобальный рынок рулевых колонок: обзор сегмента
Ожидается, что среди типов рулевого управления сегмент рулевого управления с электроусилителем будет расти быстрыми темпами в прогнозируемый период, поскольку топливная экономичность и совершенствование технологии рулевого управления с электроусилителем являются основным драйвером для этого сегмента.
Почти все легковые и легковые автомобили имеют электронные системы рулевого управления с усилителем, которые приводятся в действие электродвигателем, который не подключен к основному двигателю и работает только тогда, когда это необходимо.
Исходя из типов транспортных средств, сегмент легковых автомобилей, как ожидается, будет расширяться с относительно высоким среднегодовым темпом роста в течение прогнозируемого периода, этот сегмент обусловлен увеличением спроса на автомобили с энергопотреблением. Кроме того, в сегменте коммерческих автомобилей будут наблюдаться высокие темпы роста.
Глобальный рынок систем рулевых колонок: региональный обзор
В зависимости от географического сегмента рынка он разделен на семь различных регионов: Северная Америка, Латинская Америка и Восточная Европа, Западная Европа и Азиатско-Тихоокеанский регион, Япония и Ближний Восток и Африка.
В региональных сегментах Азиатско-Тихоокеанский регион является ведущим рынком глобальных систем рулевых колонок и, как ожидается, сохранит свои позиции в течение прогнозируемого периода.
Расширение в основном связано с увеличением автомобильной промышленности в развивающихся странах, таких как Индия и Китай.
Глобальный рынок систем рулевых колонок: драйверы и средства защиты
Ожидается, что в течение прогнозируемого периода на мировом рынке систем рулевых колонок будет наблюдаться устойчивый рост. Рост рынка систем рулевых колонок обусловлен тем, что благоприятный рост в автомобильной промышленности является основным фактором, который будет способствовать росту рынка систем рулевых колонок.
Более того, растущая покупательная способность потребителей также оказывает влияние на рынок рулевых колонок. Поскольку увеличение производства автомобилей во всех регионах мира также влияет на спрос на рынок систем рулевых колонок.
Огромный капитал и высокие затраты на исследования и разработки, связанные с производством и развитием рынка систем рулевых колонок, являются основными ограничениями рынка.
Глобальный рынок систем рулевых колонок: ключевые игроки
Некоторые игроки, работающие в области систем рулевых колонок, включают Bosch, Nexteer Automotive, Pailton Engineering Ltd, TRW Automotive, Kostal of America Inc.