Типы рулевых механизмов: Рулевой механизм автомобиля: червяк, гайка, рейка

Рулевой механизм – назначение, устройство, типы механизмов, работа

Рулевой механизм является основой рулевого управления, где он выполняет следующие функции:

• увеличение усилия, приложенного к рулевому колесу;
• передача усилия рулевому приводу;
• самопроизвольный возврат рулевого колеса в нейтральное положение при снятии нагрузки.

По своей сути рулевой механизм является механической передачей (редуктором), поэтому основным его параметром является передаточное число. В зависимости от типа механической передачи различают следующие типы рулевых механизмов: реечный, червячный, винтовой.

Реечный рулевой механизм

Реечный рулевой механизм является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Реечный рулевой механизм включает шестерню и рулевую рейку. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.

Работа реечного рулевого механизма осуществляется следующим образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево. При движении рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые колеса.

Реечный рулевой механизм отличает простота конструкции, соответственно высокий КПД, а также высокая жесткость. Вместе с тем, данный тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от дорожных неровностей, склонен к вибрациям.

В силу своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм устанавливается на переднеприводных автомобилях с независимой подвеской управляемых колес.

Червячный рулевой механизм

Червячный рулевой механизм состоит из глобоидного червяка (червяка с переменным диаметром), соединенного с рулевым валом, и ролика. На валу ролика вне корпуса рулевого механизма установлен рычаг (сошка), связанный с тягами рулевого привода.

Вращение рулевого колеса обеспечивает обкатывание ролика по червяку, качание сошки и перемещение тяг рулевого привода, чем достигается поворот управляемых колес.

Червячный рулевой механизм обладает меньшей чувствительностью к ударным нагрузкам, обеспечивает большие углы поворота управляемых колес и соответственно лучшую маневренность автомобиля. С другой стороны червячный механизм сложен в изготовлении, поэтому дорог. Рулевое управление с таким механизмом имеет большое число соединений, поэтому требует периодической регулировки.

Червячный рулевой механизм применяется на легковых автомобилях повышенной проходимости с зависимой подвеской управляемых колес, легких грузовых автомобилях и автобусах. Ранее такой тип рулевого механизма устанавливался на отечественной «классике».

Винтовой рулевой механизм

Винтовой рулевой механизм объединяет следующие конструктивные элементы: винт на валу рулевого колеса; гайку, перемещаемую по винту; зубчатую рейку, нарезанную на гайке; зубчатый сектор, соединенный с рейкой; рулевую сошку, расположенную на валу сектора.

Особенностью винтового рулевого механизма является соединение винта и гайки с помощью шариков, чем достигается меньшее трение и износ пары.

Принципиально работа винтового рулевого механизма схожа с работой червячного механизма. Поворот рулевого колеса сопровождается вращением винта, который перемещает надетую на него гайку. При этом происходит циркуляция шариков. Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и с ним рулевую сошку.

Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и реализует большие усилия. Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных легковых автомобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.

Система рулевого управления — механизмы, виды, регулировка, неисправности

Механизмы системы рулевого управления. Активное и адаптивное управление. Усилители руля. Базовые неисправности.

Система рулевого управления (CРУ) — это комплекс механизмов, которые позволяют водителю поворачивать колёса в нужную сторону и управлять направлением движения авто. Вместе с тормозной системой образуют систему управления автомобилем. Конструктивные особенности, состояние СРУ напрямую влияют на управляемость транспортного средства.

Устройство рулевого управления 

CРУ базируется на следующих элементах:

• Руль (рулевое колесо) — устройство в форме круга, позволяющее задать транспортному средству направление движения автомобиля. Также в руль транспортных средств встраивают передние подушки безопасности, мультимедийные устройства, аудиорегуляторы, регуляторы круиз-контроля, рециркуляции воздуха. Рули на авто устанавливаются с 1984 года (в первых авто вместо них были рычаги). Руль через ступицу присоединен к колонке. Работа руля может осуществляться разными способами — механически (с помощью рейки, от пары “винт-гайка” — на этих аспектах мы ещё остановимся при рассмотрении типов СРУ), гидравлически (на моделях с гидроусилителями), посредством электроники.
• Рулевая колонка – механизм в виде вала, предназначенный, в первую очередь для передачи крутящего момента от руля на рулевой механизм. Также среди функций колонки — предотвращение риска угона транспортного средства.  На колонке же крепятся замок зажигания, указатели поворота, механизмы управления светотехникой и стеклоочистителем, подрулевой переключатель указателей поворота, демпфер для ударов при езде по неровному дорожному полотну. 
• 
  Рулевой механизм (редуктор). Выполняет сразу несколько важных  задач: увеличивает усилие, которое водитель прилагает к рулю и возвращает его при снятии нагрузки в нейтральное положение, передает усилие к приводу.
• Рулевой привод. Нужен для того, чтобы передать усилие от рулевого механизма к поворотным кулакам колес. Компоненты узла,  рулевые тяги, рычаги и наконечники. Тяга выполняет роль связующей между рулем, колонкой, колёсами. Благодаря ей воздействие на руль превращается непосредственно в повороты колёс. Наконечник тяги (подшипник + шаровой палец + пыльник) ответственен за правильный угол поворота ведущих колес, маневренность транспортного средства.
• Датчик крутящего момента. Позволяет высокоточно и объективно измерить крутящий момент.
• Усилитель. Позволяет снизить мышечное усилие водителя, прикладываемое к колесу. Относится к факультативным  устройствам рулевого управления легкового автомобиля. А вот в тракторах, грузовиках  – обязательный компонент.

На рисунке вы также видите карданный вал. Схема рулевого управления не может быть рассмотрена в его “отрыве”. Но важно понимать что это уже элемент трансмиссии.

Модернизация СРУ

СРУ постоянно совершенствуется. Особенно продуктивно идёт работа над совершенствованием колонок, усилителей. Очень активно совершенствованием рулевых колонок занимается, например, компания Bosch. Постоянно идёт работа над улучшением эргономических показателей, функций устройства.

В частности, производитель смог обеспечить водителю возможность плавно регулировать положение рулевого колеса по наклону и высоте. Среди существенных достоинств современных колонок компании — и нулевой люфт, а также специальный механизм управления деформацией при аварии (это существенно увеличивает ремонтопригодность колонки, восстановить узел можно без серьёзных затрат и потерь времени).

Огромное внимание уделяется электрически регулируемым решениям, ориентированным на серьёзные нагрузки (особенно актуально для коммерческого транспорта). При этом у устройств постоянно появляются доп. функции. Начиная от автокалибровки до памяти положения колонки.
;

Виды рулевого управления

Самая распространенная классификация – по типам редуктора, установленного на авто:

1. Реечный. Популярен у легковых авто с независимой подвеской. Впечатляет владельца транспортного средства высоким КПД, низкой ценой, малыми габаритами, несложной конструкцией (сам руль + рулевая рейка, приводящая рейку в движение, средняя и боковые тяги, наконечник). При этом если езда – по неровной дороге, удары легко «отчеканивать» прямо на рулевом колесе. Среди частых неисправностей – появление стуков в рейке. Частично (но не полностью) проблема решается у реечных моделей с демпферами, монтируемыми между корпусами рулевой рейки и тягами. Таким образом, удаётся погасить вибрации. Усиление рулевого колеса может происходить механическим путём (у старых авто) или с помощью гидравлики и электроники (актуально для современного транспорта).

2. Червячный. В конструкции объединены вал, сошка (рычаг), картер. На сошке закреплён ролик. В нижней области вала вмонтирован червяк. Пара «червяк-ролик»  всегда находится в зацеплении. Когда водитель поворачивает руль, ролик начинает двигаться по зубцам червяка, в этот момент вал сошки также совершает поворот. На колёса и привод направляется передача поступательных движений. Автомобили, оснащенные червячными механизмами, маневренны, нет проблем при езде по плохим дорогам. Чаще всего это решение встречается у старых грузовиков, автобусов, а также у ряда легковых авто с зависимой подвеской.Так как РУ имеет большое число соединений, нужна периодическая регулировка. Это не очень удобно. При этом речение недёшево, так сложно в производстве.

3. Винтовой. Фактически это более усовершенствованный вариант червячного. Здесь также есть рейка. Но для запуска механизма требуется отлаженная командная работа «винт-гайка». В резьбе находятся шарики. Поэтому физически вместо трения при запуске механизма начинается качение. При изменении направления винт сдвигает гайку, рейка отклоняет сектор, также отклоняются сошка и рулевые тяги.  
 

СРУ с механизмом типа «винт-шариковая гайка» долгое время монтировались, преимущественно, на автомобилях представительского класса, а также автобусах и грузовых автомобилях. Но современные производители существенно расширили спектр применения такого механизма. Он функциональный, удобный и при этом неприхотливый в обслуживании.

В зависимости от решаемых задач рулевое управление легкового автомобиля, грузовика  может быть:

• Активным (AFS или Active Front Steering) и динамическим. Решение позволяет  учитывать текущую скорость, угол поворота на скользкой дороге и корректировать в зависимости от них величину передаточного отношения. У AFS корректировка осуществляется  с помощью  планетарного редуктора, у динамической СРУ  – посредством волновой передачи. Динамическое РУ легко встретить на Audi, активное РУ – на BMW.

• Адаптивным (DAS или Direct Adaptive Steering). Решение позволяет легко маневрировать на низких скоростях (очень ценно, когда водитель паркуется), а на более высоких скоростях – ехать мягко, не ощущая  жесткую связь между рулем автомобиля и его колесами. СРУ фактически подстраивается под индивидуальные запросы и условия движения. Достигнуть результата помогают датчики усилия на колеса и датчик угла поворота рулевого колеса. Система активно ставится на Infiniti.

• Servotwin. Интегрированное электрогидравлическое решение. Направлено на целенаправленное управление задней осью. Ориентировано на улучшение маневрирования тяжёлого транспорта (грузовиков, автобусов с широкой колесной базой). Крутящий момент СРУ подстраивается к скорости движения транспортного средства, при внезапных порывах ветра корректируется положение руля. Разработчиком решения является компания Bosch. При этом оно адаптивно для транспортных средств разных производителей. В том числе, можно модернизировать ранее выпущенные автобусы, грузовики. Servotwin располагает ассистентом движения в выбранной полосе. Этот помощник уберегает от риска отклонения от своей полосы движения, а  при медленном трафике с такой системой РУ легко поддержать безопасное расстояние до впереди идущего транспортного средства.

Иногда Servotwin также называют адаптивным СРУ. Но всё-таки чаще, когда говорят просто про адаптивное рулевое управление, имеют в виду популярное решение DAS для легковых авто, а Servotwin для коммерческого транспорта выделяют в отдельную категорию.

Виды усилителей руля

СРУ может оснащаться гидравлическими, электрическими усилителями:

• Гидравлические. Состоят из редуктора, силового гидроцилиндра и золотника. Проверенные десятилетиями конструкции. Обеспечивают оперативный отклик. При этом требуют внимания при обслуживании: важно постоянно держать под контролем уровень рабочей жидкости.
• Электрические. Наиболее прогрессивный вариант и наиболее точная регулировка настроек. Отсутствует необходимость контролировать жидкость, как в случае использования гидравлических конструкций. Особенно на практике хорошо себя зарекомендовали электроусилители с сервоприводом. Такие решения позволяют не просто снизить мышечное усилие, но и снизить потребляемое топливо. Наиболее подходящий вариант для внедорожников, небольших грузовиков.
• Электрогидравлические усилители. Это комбинированные системы. Задействована гидравлика, но приводятся действием, а не ДВС. Подходящий вариант для коммерческого транспорта, включая крупногабаритный транспорт.

Левый или правый руль?

В странах с правосторонним движением (таких большинство) руль монтируется слева, с левосторонним (Великобритания, Кипр, Мальта, Ирландия, Япония, Сингапур, Япония, Индия, Шри-Ланка, Индонезия, Таиланд, Малайзия, Мальдивы, Восточный Тимор, Бангладеш, Бруней, Макао, Пакистан и некоторых других) — справа.

При этом есть отдельная категория автовладельцев, которые, несмотря на то, что живут в странах с правосторонним движением, предпочитают только машины с правым рулем (и наоборот).

Плюсы правого руля (при езде в странах с правосторонним движением) и левого руля (при езде с левосторонним движением) такие:

• Комфортнее сделать поворот в плотном потоке.
• Лучше виден бордюр, когда водитель паркуется.
• Специфическая особенность рулевого управления легкового автомобиля в этом случае обеспечивает идеальные условия для выхода водителя на тротуар.

Но высаживать пассажиров при руле с другой стороны очень сложно. Поэтому, если человек ездит один — проблем нет, если постоянно  с пассажирами, то им постоянно нужно напоминать, чтобы они были внимательными.

Существенная “загвоздка” —  и фары. Если вы покупаете машину с правым рулем для страны с правосторонним движением, то  фары нужно обязательно заменять, отрегулировать. Иначе то, что вы будете при ночной езде “слепить” других водителей —  это неоспоримый факт. В принципе, и ТО в большинстве стран в этом случае вы не пройдете.

Также переставлять придётся и дворники. Они изначально производителями “заточены” на левое и правое направление, исключение только отдельные транспортные средства со симметричными “дворниками” (например, некоторые модели Mercedes-Benz).

Регулировка

Для того, чтобы повысить безопасность при движении, снизить нагрузку на руки и спину водителя  механизмы рулевого управления автомобиля требуют регулировки. Регулировка может быть механической и электронной.

Чаще всего регулируется наклон рулевого колеса. Регулировка позволяет обеспечить водителю наиболее эргономичное и комфортное положение.

Самый популярный вариант — механический регулирующий механизм регулирования угла наклона рулевого колеса с нижним расположением шарнира. Он состоит из стопоров, кронштейна и блокировочного болта.

Стопоры поворачиваются. При положении рычага в заблокированном положении, выступы стопоров оказываются друг напротив друга, возникает осевое усилие, кронштейн колонки фиксируется. При положении рычага в разблокированном положении, выступы одного из стопоров оказываются в положении ровно напротив впадин другого стопора.

Очень популярен и механический механизм регулировки высоты руля. Регулировка осуществляется за счёт совместной работы скользящего вала, блокировочного болта, стопорных клиньев.

Стопорные клинья во время поворота рычага меняют положение. При блокировке рычага стопорные клинья фиксируют скользящий вал в нужном положении. При разблокировке рычага, возникает свободное пространство между скользящим валом и стопорными клиньями, создаются идеальные условия для перемещения вала по оси.

Что же касается электрорегулировки, то самый выигрышный вариант — комбинированные решения для одновременной регулировки угла наклона и высоты посредством сервопривода.

Для водителя регулировка очень проста. Требуется просто нажимать клавиши “Вверх”, “Вниз”.  Поэтому хоть решение и не самое дешёвое, очень востребованное.

Основные неисправности

Распространённые неисправности СРУ:

• износ шарнира наконечника тяги,
• пробуксовка ремня привода насоса гидроусилителя,
• потеря герметичности РМ,
• разрушение подшипника вала,
• ослабление крепежа.

О неполадках свидетельствуют стуки, биение или увеличенный люфт руля, шум в усилителе, течь рабочей жидкости (с РСУ с гидравликой).

Самые распространённые меры, предпринимаемыми мастерами на СТО в случае обнаружения проблем с СРУ, — замена наконечника тяги (либо тяги полностью), пыльника, жидкости гидроусилителя. Также часто может требоваться ремонт насоса гидроусилителя, рейки, редуктора.

Специальная электронная обучающая программа, которая посвящена системе рулевого управления доступна на базе платформы ELECTUDE. Учебные модули ориентированы на базовый уровень подготовки и позволяют усвоить принципы работы системы, ознакомиться с трапецией рулевого управления, гидравлическими и электрическими усилителями, разобраться, чем отличаются системы прямого и непрямого управления.

Система рулевого управления – CarAdvise

Система рулевого управления

За последние несколько лет автомобильная промышленность приблизилась к полностью беспилотным автомобилям. Тем не менее, нам, возможно, придется подождать некоторое время, пока это не станет реальностью, а пока нам придется полагаться на автомобили с системой рулевого управления.

Способы проектирования и реализации систем рулевого управления претерпели значительные изменения с годами. Давайте рассмотрим все виды систем рулевого управления и из чего они состоят, а также концепцию гидроусилителя руля и принцип работы центровки.

Основы системы рулевого управления

На самом базовом уровне система рулевого управления предназначена для преобразования силы вращения рулевого колеса в движение передних колес. Карты — отличный пример простой системы рулевого управления. От рулевого колеса вниз идет вал, который соединяется с небольшим рычагом внизу. К маленькому рычагу прикреплены наконечники рулевых тяг, по одному выходу на каждое колесо. Когда вы поворачиваете рулевое колесо, движение передается на концы рулевой тяги, которые, в свою очередь, приводят в движение колеса.

Рулевое управление вашего автомобиля работает так же, как и картинг, только немного сложнее. Рулевое колесо крепится к рулевой колонке, которая соединена с рулевым механизмом. Рулевой механизм перемещает компонент, известный как шатун, который соединяется с несколькими концами поперечной рулевой тяги. Как и в картинге, наконечники рулевой тяги соединены с каждым колесом и поворачиваются при повороте руля, передавая движение на передние колеса.

Ваши колеса установлены на металлических компонентах, называемых шпинделями. Эти шпиндели крепятся между концами рулевой тяги и колесом. Они двигаются, когда их толкает и тянет рулевая тяга, заставляя ваши колеса поворачиваться по мере необходимости. Они закреплены шаровыми шарнирами, что позволяет шпинделям перемещаться, не нарушая выравнивания автомобиля.

Типы систем рулевого управления

Рулевое управление с реечной передачей

Обычно ваш автомобиль или грузовик использует систему рулевого управления с реечной передачей. Эта простая система состоит из двух основных частей: рейки, горизонтального куска металла с зубьями на верхней стороне, и ведущей шестерни, круглой шестерни на конце рулевого вала, которая сцепляется с зубьями рейки. Эта механическая система обычно устанавливается внутри трубы. Когда вы поворачиваете руль, рулевой вал и ведущая шестерня поворачиваются вместе с ним. Это затем сдвинет рейку в ту или иную сторону, заставляя концы поперечной рулевой тяги перемещать шпиндели и колеса в нужном направлении.

Количество зубьев на ведущей шестерне также влияет на управляемость. Меньшее количество зубьев облегчит поворот руля, но для совершения крутого поворота потребуется больше оборотов. Больше зубов даст вам более быстрый крутой поворот, но потребует немного больше силы для завершения. В большинстве современных автомобилей эта система рулевого управления сочетается с системой рулевого управления с усилителем, чтобы уменьшить усилие, необходимое для выполнения поворотов.

Реечное рулевое управление с усилителем

Как уже упоминалось, многие современные автомобили с реечным рулевым управлением также оснащаются системой рулевого управления с усилителем. Эта пара известна как реечное рулевое управление с усилителем. Эта система включает в себя цилиндр и поршень, расположенный на рейке. Поршень соединен с магистралями гидроусилителя руля с обеих сторон. Трубопроводы обеспечивают путь для подачи жидкости гидроусилителя рулевого управления от насоса гидроусилителя рулевого управления, расположенного снаружи рейки. Когда вы поворачиваете руль, поворотный клапан на насосе гидроусилителя руля направляет больше жидкости гидроусилителя руля на эту конкретную сторону поршня, что помогает облегчить рулевое управление. При движении по прямой поворотный клапан обеспечивает одинаковое давление с обеих сторон поршня.

В более продвинутых системах величина давления жидкости может изменяться в зависимости от дополнительных факторов, таких как скорость автомобиля, сила поворота или вес/нагрузка автомобиля. В результате усилителя вы можете легче поворачивать при движении на низких скоростях (например, при парковке) и иметь больший контроль при движении на скоростях по шоссе.

Рулевое управление с рециркуляцией шариков

До появления рулевого управления с усилителем предпочитаемой системой рулевого управления было рулевое управление с рециркуляцией шаров. Система рециркуляции шаров выполняет те же задачи, что и реечная система, но с некоторыми ключевыми отличиями. Вместо зубьев в системе рециркуляции шариков используется червячная передача — длинная спираль, похожая на болт. Эта система по-прежнему имеет рулевой вал, который вращается при вращении рулевого колеса, только теперь вал вращает червячную передачу вместо шестерни. Червячная передача вставлена ​​внутрь металлической коробки с зубьями в ней. Затем зубья металлического блока передают движение секторной шестерне – шестерне, у которой зубья только с одной стороны.

Затем секторная шестерня поворачивает рычаг, известный как шатун, который прикрепляется к рулевой тяге. Эта связь состоит из внутренних и внешних тяг, соединенных со шпинделями, которые завершают вращательное движение. Внутри металлического блока находится множество крошечных шарикоподшипников. Шариковые подшипники уменьшают трение между червячной передачей и зубьями, а также устраняют люфт между болтами и резьбой. Отсюда и пошло название «рециркулирующий шар».

Компоненты гидроусилителя руля также можно комбинировать с системой рециркуляции шаров для усиления рулевого управления. Это работает аналогично реечной системе с усилителем, где жидкость для гидроусилителя руля под давлением подается на определенную сторону блока, чтобы облегчить рулевое управление в этом направлении.

Рулевое управление с электроусилителем

Самая экологичная и экономичная система рулевого управления из всех систем рулевого управления с электроусилителем использует электродвигатель, который заменяет насос гидроусилителя руля в традиционной системе рулевого управления с усилителем. Этот электродвигатель крепится либо к реечному узлу, либо непосредственно к рулевому валу. Используя различные датчики, внутренний компьютер определяет, в каком направлении водитель хочет повернуть, и приводит в действие двигатель, чтобы предложить помощь в этом направлении. Поскольку насос гидроусилителя рулевого управления заменяется, гидроусилитель рулевого управления доступен без какой-либо дополнительной мощности двигателя, как в стандартных системах гидроусилителя рулевого управления. Отзывчивость систем рулевого управления с электроусилителем также можно регулировать во время движения, обеспечивая оптимальное усилие рулевого управления всякий раз, когда это необходимо.

Развал-схождение

Независимо от того, какая система рулевого управления используется в вашем автомобиле, развал-схождение имеет решающее значение для функционирования вашего рулевого управления. Плохое выравнивание может вызвать множество проблем, включая, помимо прочего, увод автомобиля в одну сторону, отклонение автомобиля от центра после завершения поворота и отклонение в сторону после наезда на неровность. В системе рулевого управления различают три угла выравнивания: схождение, развал и кастер. Они взаимосвязаны и влияют на износ ваших шин и влияют на управляемость вашего автомобиля.

Схождение

Схождение регулирует и контролирует направление движения шин относительно центра автомобиля. Это наиболее распространенный угол выравнивания, который нуждается в регулировке. Если он выключен, износ шин будет неравномерным. Вы также можете заметить, что ваш автомобиль тянет в одну сторону или издается визг шин или колес.

Развал

Развал регулирует вертикальный наклон шин. Отрицательный развал означает, что верхние части шин наклонены внутрь, тогда как положительный развал означает, что верхние части шин наклонены наружу. Плохой развал может изнашивать шины, шаровые шарниры, подшипники и шпиндели.

Кастер

Вы можете увидеть кастер вашего автомобиля сбоку – это угол оси поворота рулевого колеса. Хороший угол кастера способствует устойчивости при движении по прямой. Плохой угол кастера приведет к тому, что автомобиль будет чувствовать себя неустойчиво. Кастер автомобиля обычно не регулируется. Он устанавливается при изготовлении автомобиля, и его необходимо сбросить только после аварии или в случае чрезмерного износа рулевого управления и подвески.

Техническое обслуживание системы рулевого управления

Благодаря достижениям в области автомобильных технологий требуется минимальное техническое обслуживание системы рулевого управления вашего автомобиля. Если в вашем автомобиле есть гидроусилитель руля (как и в большинстве современных автомобилей), проверка и замена жидкости гидроусилителя руля является частью вашего регулярного профилактического обслуживания. Обратитесь к руководству по эксплуатации вашего автомобиля, чтобы отметить интервал, в течение которого необходимо выполнять эти услуги.

Самое важное обслуживание системы рулевого управления, за которым нужно следить, — это регулировка углов схождения. Каждый раз, когда вы меняете шины или чувствуете тягу в одном направлении, обратитесь к специалисту по обслуживанию автомобилей для проверки развал-схождения.

Лучший способ записаться на регулировку — записаться на прием через CarAdvise. CarAdvise упрощает уход за автомобилем и гарантирует, что вы заплатите за все услуги меньше, чем в магазине!

Типы, детали, функции, схемы и рулевые механизмы

В этом посте вы узнаете о системе рулевого управления и ее работе, регулировке колес, типах системы рулевого управления с деталями, функциях, схеме, типах и из рулевых механизмов .

Система рулевого управления

Система рулевого управления автомобиля или просто система рулевого управления является наиболее важной частью системы рулевого управления автомобиля, так хорошо реагирующей на действия водителя во время вождения. Рулевое управление позволяет чувствовать себя в безопасности во время вождения.

Система рулевого управления в автомобиле представляет собой процесс управления транспортным средством в нужном направлении путем поворота, как правило, передних колес. Для эффективного и безопасного управления транспортным средством во всем диапазоне скоростей необходимо правильное рулевое управление.

Система позволяет водителю использовать только легкие силы для управления тяжелым автомобилем.

Рулевое управление также возможно за счет поворота задних колес, что обычно используется в низкоскоростных низкопольных транспортных средствах для подъема и транспортировки тяжелых предметов на короткие расстояния, например, вилочного погрузчика.

Если вы хотите узнать все о системе рулевого управления автомобиля. Например, как это работает, какие бывают типы рулевого управления, как оно поддерживает управляемость, устойчивость на дороге и управляемость, тогда, пожалуйста, продолжайте читать.

Автомобили всегда оснащены системой управления передними колесами. На рисунке показан простой эскиз системы рулевого управления автомобиля.

Основы системы рулевого управления

Управлять транспортным средством довольно просто, но знаете ли вы, как это работает? Кажется, это так просто, но на самом деле это не так. Давайте посмотрим, что на самом деле делают движущиеся части вашего автомобиля.

Когда вы поворачиваете рулевое колесо, рулевой вал вращает ведущую шестерню. Зубья шестерни и рулевой рейки сцепляются при вращении шестерни. Это вращение будет толкать рейку, когда рейка перемещает прикрепленные тяги, а поворотные кулаки действуют как точки поворота и поворачивают передние колеса.

Например, вращение рулевого колеса влево толкает багажник вправо, а передние колеса поворачиваются влево.

Чем больше вы поворачиваете руль, тем больше толкается рейка и тем круче поворот будет немного запутанным, не волнуйтесь, вам не нужно быть механиком, чтобы управлять транспортным средством, но мы хотели, чтобы вы имели наглядное представление именно то, что происходит, когда вы делаете этот поворот колеса.

Несмотря на то, что есть много движущихся частей и слов, о которых вы никогда не слышали, с небольшим усилием и помощью вашей системы рулевого управления легко управлять вашим автомобилем.

Как работает система рулевого управления автомобиля?

Система рулевого управления преобразует вращательное движение рулевого колеса в угловой поворот передних колес.

• Рулевое колесо поворачивает рулевую колонку.
• Редуктор рулевого управления установлен на конце этой стойки. Поэтому при вращении колеса поперечный вал в редукторе колеблется.
• Поперечный вал соединен с опускающимся рычагом. Этот рычаг соединен с помощью тяги с рулевыми рычагами.
• Рулевые рычаги на обоих колесах соединены стяжками с тягой.
• При повороте рулевого колеса поворотный кулак перемещается туда-сюда, при этом поворотные кулаки соединяются друг с другом.
• Один конец тяги соединен с рулевой тягой. Другой конец соединен с концом опускаемого рычага.

Назначение системы рулевого управления

Для эффективного управления автомобилем во всем его диапазоне скоростей с безопасностью и без особых усилий водителя на различных типах дорожных покрытий необходимо правильное рулевое управление.

Для правильной работы и полезной службы автомобиля необходимо, чтобы движущееся транспортное средство находилось под полным контролем водителя. Таким образом, управление автомобилем осуществляется с помощью системы рулевого управления, обеспечивающей изменение направления движения автомобиля.

Функция системы рулевого управления

Важная функция системы рулевого управления заключается в следующем :

1. С помощью системы рулевого управления водитель может управлять автомобилем так, как он хочет.
2. Рулевое управление обеспечивает устойчивость автомобиля на дороге.
3. Минимизирует износ шин.
4. Предотвращает попадание дорожных толчков на водителя.
5. Рулевое управление обеспечивает эффект самовыравнивания после поворота.

Развал-схождение

Развал-схождение определяется как правильная регулировка осей вращения, управляющих движением колес.

Таким образом, сход-развал означает правильное расположение передних колес и рулевого механизма для облегчения управления, снижения износа шин до минимума, а также обеспечения курсовой устойчивости автомобиля.

Правильная установка передних колес приводит к.

• Удобство управления.
• Равномерный износ шин.
• Минимальное потребление энергии.
• Минимальные вибрации.
• Нет биения колеса.
• Уменьшите усилие водителя при повороте автомобиля.
• Для самоцентрирования колеса после поворота.
• Для обеспечения курсовой устойчивости автомобиля во время движения.

Типы системы рулевого управления в автомобиле

Ниже приведены три типа систем рулевого управления:

1. Рулевое управление велосипеда.
2. Рулевое управление поворотной платформой или центральной поворотной осью.
3. Рулевое управление по Аккарману или боковое рулевое управление.

1.

Велосипедное рулевое управление

В этих типах систем рулевого управления переднее колесо фиксируется, а переднее — управляемым. Для безопасного поворота важно, чтобы два колеса катились вокруг одной точки. В этом случае перпендикуляр к переднему колесу при сокращении добавляется к перпендикуляру к заднему колесу, и эта точка называется мгновенным центром .

2. Поворотная платформа или рулевое управление с центральным шарниром

В четырехколесном транспортном средстве два передних колеса установлены на оси, а ось, в свою очередь, прикреплена к поворотной платформе с одним шарниром.

При повороте передних колес вся передняя ось поворачивается вокруг центральной оси. В этом случае также перпендикуляры всех колес встречаются в одной точке при любом повороте, так что поворот безопасен, а колеса катятся свободно.

Этот тип системы рулевого управления обычно используется в конных экипажах и трейлах. Это не подходит для легковых автомобилей, потому что оно нестабильно на высоких скоростях. Кроме того, рулевое управление с центральным шарниром требует много места и потому для поворота всей оси.

3. Рулевое управление Аккермана или боковое рулевое управление

Это современная схема рулевого управления почти всех автомобилей. В этом типе системы рулевого управления каждое переднее колесо поворачивается отдельно вокруг боковой оси.

Передняя ось поворачивается с обеих сторон осей. А в качестве поворотных осей установлены колеса. Поворотные цапфы поворачиваются с помощью рулевых рычагов, соединенных с поперечной рулевой тягой.

Рулевые рычаги не параллельны, а наклонены. Линия, полученная из наклонных рычагов, встретится в центре линии задней оси, образуя угол, называемый 9.0003 «Угол Аккермана» .

Чтобы добиться хорошего сход-развала, необходимо учитывать следующие факторы:

1. Развал (угол наклона колеса или угол развала).
2. Кастер.
3. Наклон шкворня.
4. Схождение.
5. Схождение.

Развал

Угол между осевой линией шины и вертикальной линией, если смотреть спереди автомобиля, называется развалом. Когда колеса наклонены наружу в верхней части, это называется положительным развалом, а если они наклонены внутрь в верхней части, это называется отрицательным развалом. Равный угол развала обеспечен на обоих передних колесах.

При положительном развале колеса становятся вертикальными под нагрузкой, шина будет иметь полный контакт с дорогой, следовательно, износ шины будет равномерным. Если положительный развал чрезмерный, то внешняя кромка шины будет изнашиваться быстрее. Если отрицательный развал чрезмерный, внутренняя кромка шины будет изнашиваться быстрее.

Неравный развал обоих передних колес приведет к вибрации колес на низкой скорости. Старые модели имеют значительный развал. В современных автомобилях используется улучшенный дизайн и материалы, у них очень маленький развал. Развал не должен превышать 2°. Развал на современных автомобилях регулируется с помощью эксцентрикового кулачка на оси поперечного рычага.

Кастер

Ось поворотного шкворня или ось рулевого управления может быть наклонена вперед или назад от вертикальной линии. Этот наклон известен как Кастер. Угол кастера: Угол кастера — это угол, образованный наклоном оси рулевого управления вперед или назад от вертикали, если смотреть сбоку от колеса.

Наклон назад известен как положительный кастер, а наклон вперед известен как отрицательный кастер. Если кастер не будет одинаковым с обеих сторон, автомобиль будет тянуть в сторону колеса с меньшим углом кастера. Угол кастера у современных автомобилей колеблется от 2° до 8°.

Назначение ролика

• Для поддержания курсовой устойчивости и контроля.
• Для повышения устойчивости рулевого управления.
• Уменьшить усилие приводов для поворота автомобиля.

Наклон шкворня

Угол между линией автомобиля и центром шкворня или оси поворота, если смотреть спереди автомобиля, называется наклоном шкворня.

Угол наклона шкворня в современных автомобилях варьируется от 7° до 8°. Он должен быть равным с обеих сторон. С одной стороны она больше, чем с другой, автомобиль будет склоняться в сторону, имеющую больший угол.

Основные функции наклона шкворня следующие:

• Помогает в самоцентровке колес после поворота.
• Для обеспечения курсовой устойчивости.
• Уменьшает усилие на рулевом колесе.

Схождение

Передние колеса слегка наклонены внутрь спереди Расстояние между передними колесами спереди (А) меньше, чем расстояние сзади (В), измеренное на высоте ступицы уровне и в центре протектора колеса.

Разница в расстоянии составляет «схождение» (B-A). обычно это 2-3 мм. Цель схождения состоит в том, чтобы преодолеть плохой эффект развала. Схождение регулируется наконечниками рулевых тяг.

Схождение

Всякий раз, когда автомобиль выполняет поворот с геометрией рулевого управления Аккермана, внутреннее колесо поворачивается на большее количество градусов, чем внешнее колесо, так что перпендикуляры всех четырех колес находятся в точке, когда они производятся. Эта точка называется мгновенным центром, так что все колеса очень легко катятся без задиров.

Типы системы рулевого управления в зависимости от рычага

Существует два типа рулевого управления в зависимости от рычага, обеспечиваемого между опорным катком и рулевым колесом, а также количества ударов и вибраций, передаваемых от опорных катков к рулевым колесам , а именно

1. Реверсивный руль.
2. Нереверсивное рулевое управление.

Реверсивное рулевое управление

Реверсивное рулевое управление — это такое, в котором передаточное число составляет 1:1. Например, управление велосипедом или скутером. В редукторе любое угловое движение рукоятки вызывает такое же угловое движение руля, а колебания или вибрации руля точно передаются на рулевую рукоятку. Такое расположение подходит только для велосипедов, мотоциклов, скутеров и т. д.

Нереверсивное рулевое управление

Здесь передаточное отношение между колесами и рулевым колесом очень высокое. Экс-В дорожных катках это примерно 40:1.

Здесь требуется очень высокая передача. Потому что нагрузка на колесо очень велика. При таком типе рулевого управления не будет передачи понятия из-за вибрации колеса от опорных колес к рулевым колесам.

Рулевые механизмы

Если рулевое колесо соединено непосредственно с рулевой тягой, для перемещения передних колес потребуется большое усилие. Поэтому в помощь водителю используется система снижения. Рулевой механизм представляет собой устройство для преобразования вращательного движения рулевого колеса в прямолинейное движение рычажного механизма с механическим преимуществом. Рулевые механизмы заключены в коробку, называемую рулевым редуктором.

Типы рулевых механизмов

Ниже перечислены восемь важных рулевых механизмов:

1. Шаровой рулевой механизм с рециркуляцией.
2. Реечный рулевой механизм.
3. Рулевой механизм червячный и секторный.
4. Червячный и роликовый рулевой механизм.
5. Червяк и гайка шарикового подшипника рулевого механизма.
6. Кулачковый и роликовый рулевой механизм.
7. Кулачковый и штифтовой рулевой механизм.
8. Кулачковый и двухрычажный рулевой механизм.

1. Шариковый рулевой механизм с рециркуляцией

Шариковый редуктор аналогичен червячному и шарикоподшипниковому, а не рулевому механизму. Шарики находятся в полугайке и переходной трубке. При вращении кулачка или червяка шарики проходят от одной стороны гайки к переходной трубке на противоположную сторону. Так как гайка не может вращаться, а движение шариков по дорожке кулачка увлекает за собой гайку, позволяющую вращать вал коромысла.

2. Реечный рулевой механизм

В рулевом механизме с реечной передачей шестерня устанавливается на конце рулевого вала. Он зацепляется со стойкой, на каждом конце которой есть шаровой шарнир, позволяющий колесам подниматься и опускаться.

Дороги соединяют шаровые опоры со стабами excels. Вращательное движение рулевого колеса поворачивает шестерню, которая перемещает рейку вбок. Это движение стойки преобразуется в колеса.

3. Червячно-секторный рулевой механизм

В червячно-секторном рулевом механизме червяк на конце рулевого вала входит в зацепление с сектором, установленным на секторном валу. При вращении червяка за счет вращения руля сектор также поворачивается, вращая секторный вал. Его движение передается на колесо через рычажный механизм.

Обратите внимание, что 6секторный вал также известен как вал шатуна, вал шатуна, вал ролика, вал рулевого рычага, поперечный вал.

4. Червячно-роликовый рулевой механизм

В червячно-роликовом рулевом механизме двухзубый ролик крепится к сектору или роликовому валу так, что он входит в зацепление с резьбой червячной передачи или вала на конце рулевой вал или трубка.

Когда червячный вал вращается, это заставляет ролик двигаться по дуге, чтобы вращать вал ролика, и в то же время поворачивать штифт, соединяющий его с валом. Ролик установлен на шарикоподшипнике.

Червячный вал установлен на подшипнике, способном выдерживать как радиальную, так и осевую нагрузку. Этот тип рулевого механизма широко используется в американских легковых автомобилях.

5.

Червяк и гайка с шариковым подшипником Рулевой механизм

В червячном с гайкой с шариковым подшипником рулевом механизме шариковая гайка устанавливается на червяк рулевого вала. Червяк и гайка имеют сопрягающиеся спиральные канавки, в которых циркулируют стальные шарики, чтобы обеспечить привод без трения между червяком и гайкой.

Используются два набора шаров, каждый из которых работает независимо от других. К внешней поверхности гайки прикреплена направляющая возврата шарика. Когда рулевой вал поворачивается влево или вправо, шариковая гайка перемещается вверх и вниз под действием шариков, которые катятся между червяком и гайкой.

Секторная шестерня, установленная на валу сектора, входит в зацепление с шариковой гайкой, так что она приводится в движение шариковой гайкой.

6. Кулачковый и роликовый рулевой механизм

В кулачковом и роликовом рулевом механизме кулачок входит в зацепление с роликом. Когда кулачок вращается, ролик вынужден следовать за кулачком и при этом заставляет вращаться вал коромысла, тем самым перемещая опускаемый рычаг.

Контур кулачка предназначен для зацепления с дугой, создаваемой роликом, что обеспечивает постоянную глубину зацепления и равномерное распределение нагрузки и износа на сопрягаемые детали.

7. Кулачковый и штифтовой рулевой механизм

В кулачковом и штифтовом рулевом механизме, прикрепленном к коромыслу, имеется конический штифт, который входит в зацепление с кулачком. Когда кулачок вращается, штифт перемещается по канавке, вызывая вращение вала коромысла.

8.

Кулачковый и двухрычажный рулевой механизм r

В кулачковом и двухрычажном рулевом механизме специальный червяк, называемый кулачком, заменяет червяк, используемый в двух типах червячного и секторного рулевого механизма и червячного и роликового рулевого механизма.