Устройство, виды и принцип работы рулевого механизма

Рулевой механизм

Рулевой механизм — часть рулевого управления, преобразующая вращательное движение рулевого колеса в поступательное движение рулевых тяг. Как правило, это один из видов механического редуктора, хотя, например, в комбайнах применяется система «гидромотор-шланги-гидроцилиндр». Наиболее распространены следующие виды рулевых механизмов

• Шестерня-рейка — руль соединён с неподвижной (вращающейся) шестернёй, концы подвижной рейки через тяги поворачивают колёса. В настоящее время применяется на большинстве легковых автомобилей (переднеприводных).
• Червячная передача — рулевое колесо вращает червяк, по которому ходит вырожденный сектор зубчатого колеса — ролик (трение скольжения заменено на трение качения). Перекатываясь по сектору червяка, ролик вращает ось, с другой стороны которой закреплён рычаг, который своим движением перемещает рулевую трапецию. Эта достаточно сложная система, с большим числом деталей, широко применялась на заднеприводных автомобилях, с передней двухрычажной подвеской.
• Винт-шариковая гайка — рулевое колесо вращает винтовой вал, поступательно перемещая «гайку» — соответствующую винтовую втулку, через тяги перемещающую рулевую трапецию. Между витками вала и втулки расположены шарики, переводящие трение скольжения в трение качения. Механизм применяется в основном на грузовых автомобилях, совместно с гидроусилителем (втулка-гайка является также поршнем гидроцилиндра).

Устройство подвески

Подвеска на разных моделях автомобилей имеет разное устройство. Однако элементы, из которых она состоит, можно разделить на несколько групп в зависимости от назначения. Они будут встречаться практически на каждой модели транспортного средства. Вот эти группы.

• Упругие элементы. Включает в себя пружины, рессоры, торсионы. Главная задача этих частей конструкции – перенимать часть энергии, полученной с дорожного покрытия, на себя, а остальную часть, которую не удалось поглотить, равномерно распределять по кузову транспортного средства.
• Гасящие устройства. Представляют собой узлы, которые используют гидравлику или пневматику для гашения ударов, поступающих с дорожного покрытия. Также могут быть совмещенными (в таком случае их называют гидропневматическими).
• Направляющие элементы. К их числу относятся рычаги, тяги, балки, ограничитель хода, поворотные кулаки. Главная задача этих узлов и деталей – обеспечение правильного направления колеса при прямом движении или поворотах, благодаря которому будут обеспечены наилучшая амортизация и правильное распределение нагрузки по другим элементам подвески.
• Дополнительные элементы. К ним относят различные мелкие металлические детали, которые скрепляют между собой остальные элементы конструкции. Кроме того, в их число входят резиновые прокладки, основное назначение которых – снижение уровня шума и вибрации во время передвижения транспортного средства.
• Стабилизатор поперечной устойчивости. Устройство, которое предназначено для выравнивания движения авто при поворотах. Облегчает управление и предотвращает резкие заносы.

Принцип работы

Принцип действия рулевого управления достаточно прост и базируется на правилах работы рычагов и передаточных механизмов. Рулевое колесо крепится на верхнюю часть вала и жестко закрепляется на нем.  На нижней части вала так же жестко закрепляется шестерня. В результате вращение руля усилие и угол поворота точно передается на нижнюю часть вала, заставляя таким же образом проворачиваться и шестерню.

Шестерня через пазы, соответствующие ее зубцам, соединена с металлической рулевой рейкой. Поэтому данные механизмы рулевого управления называются реечными. С помощью болтов или резьбового соединения на рейке закрепляются рулевые тяги, представляющие собой прочные цельнометаллические валы.

На тяги наворачивается важнейший элемент, от которого зависит работа рулевого управления автомобиля – рулевые наконечники. В них установлены рулевые пальцы, которые вставляются в рычаги поворотных кулаков, закрепляясь гайкой.

В поворотные кулаки вставляются колесные ступицы, тормозные диски и управляющие колеса автомобиля. Таким образом, усилие от руля через систему рычагов передается для их поворота на нужный угол.

Особенности конструкции, обеспечивающие долговечность и безопасность работы

Чтобы исключить попадание влаги и грязи, механизм рулевой рейки и шестерни закрывается кожухом. Это позволяет избежать неисправности рулевого управления, связанной с преждевременным износом этого узла, который подвергается повышенным нагрузкам. Для его герметизации дополнительно устанавливают резиновые пыльники. Чтобы облегчить управление автомобилем, на рулевой механизм дополнительно может ставиться гидравлический или электрический усилитель.

Важная деталь системы управления — рулевой наконечник, состоящий из рулевого пальца, укрепленного между верхним и нижним вкладышем. Чтобы они обжимали палец, в верхней части наконечника устанавливается пружина и конструкция плотно затягивается. Для защиты от пыли и влаги на наконечник устанавливают резиновый пыльник.

Сам палец затягивается в рычаг поворотного кулака специальной корончатой гайкой, чтобы она была зафиксирована на пальце. Гайка сначала затягивается, потом одна из прорезей короны совмещается с отверстием на пальце и шплинтуется. В некоторых моделях вместо этой системы используются самоконтрящиеся гайки.

Такая конструкция позволяет передавать усилие с рулевого колеса на механизм синхронно. Но в результате эксплуатации, сильных динамических ударов и стандартного износа, вкладыши разбиваются пальцем, и появляется люфт рулевого управления. Это приводит к тому, что усилие с рулевого колеса передается с запаздыванием, не синхронно.

При длительной эксплуатации это явление проявляется на обоих наконечниках и реечном соединении, это называется суммарный люфт в рулевом управлении. Определить его можно по величине свободного хода руля, когда он поворачивается, а усилие на управляющие колеса не передается. Большой суммарный люфт говорит о сильном износе рулевого управления и необходимости его ремонта.

Важным моментом ухода за рулевым управлением является отслеживание цельности резиновых пыльников. Попадание пыли и грязи в защищаемые ними элементы приводит к их быстрому износу. Их своевременная замена позволяет избежать дорогостоящего ремонта.

В автомобилях рулевой вал не является цельной конструкцией, он состоит из трех частей – вал рулевого колеса, рулевого механизма и карданной передачи. Такая конструкция позволяет регулировать руль по высоте. Для фиксации настроек используется специальный фиксатор.

Требования к системе рулевого управления

Система рулевого управления преобразует соз­даваемые водителем вращательные движения рулевого колеса в изменение угла поворота управляемых колес автомобиля. Конструкция и схема системы призваны обеспечить удобное и безопасное рулевое управление автомобиля во всех ситуациях и на всех скоростях. Вся си­стема рулевого управления, от рулевого колеса и до управляемых колес, должна в этих целях обладать следующими свойствами.

Передача инициируемых водителем руля­щих движений на рулевом колесе без люфта особенно важна при движении по прямой. Это гарантирует безопасное, неутомительное для водителя управление автомобилем, пре­жде всего на средних и высоких скоростях.

Поэтому рулевой механизм должен быть очень жестким. Это необходимо для обеспе­чения точной управляемости и преодоления отклонения от заданного угла поворота ру­левого колеса под действием изменяющихся возвратных сил, возникающих, например, при изменении бокового ускорения.

Слабое трение в рулевом механизме по­зволяет водителю получать через реактивные силы тактильную обратную связь, дающую информацию о коэффициенте сцепления между дорогой и шинами. Слабое трение также помогает колесам выровняться для движения по прямой. В системах рулевого управления с мускульной энергией слабое трение обеспечивает небольшие движущие силы. В системах рулевого управления с усилителем оно повышает эффективность управления.

Кинематические параметры рулевого управления и конструкция управляемой оси автомобиля должны быть такими, чтобы во­дитель мог чувствовать величину сцепления между шинами и дорогой.

Требования к рулевому управлению

Требованиями к функционированию системы рулевого управления являются:

Легкое, безопасное рулевое управление автомобилем. Сюда, к примеру, относится тенденция рулевого управления автоматиче­ски возвращаться в положение прямолиней­ного движения при отпускании руля.

Максимально возможное демпфирование колебаний, передаваемых от колес автомо­биля на рулевое колесо при движении по не­ровным дорогам. Но этот процесс не должен приводить к потере обратной связи в рулевом управлении.

Условие Аккермана

Достаточно жесткая схема всех компонен­тов рулевого механизма означает, что даже малые инициируемые водителем рулевые движения преобразуются в изменение на­правления управляемых колес, обеспечивая безопасную и точную управляемость авто­мобиля.

Угол поворота рулевого колеса от упора до упора по соображениям комфорта дол­жен быть как можно меньше при парковке и движении с небольшой скоростью. Однако на средних и высоких скоростях рулевое управ­ление не должно быть столь чувствительным.

Требования законодательства, предъявляемые к системам рулевого управления автомобилей

Требования законодательства, предъявляе­мые к системам рулевого управления автомо­билей, описаны в международных правилах ECE-R79. К этим требованиям, наряду с базовыми функциональными требованиями, относятся максимально допустимые управ­ляющие силы для исправной и неисправной систем рулевого управления. Эти требования регламентируют прежде всего поведение ав­томобиля и рулевого управления при въезде на круг и выезде с круга. Для автомобилей всех категорий: после отпускания рулевого колеса при движении автомобиля по окруж­ности на скорости 10 км/ч, радиус поворота автомобиля должен увеличиться или как ми­нимум остаться тем же.

Для автомобилей категории М1 (легко­вые автомобили с числом посадочных мест до 8): когда автомобиль в тангенциальном направлении выезжает из круга с радиусом 50 м на скорости 50 км/ч, в системе рулевого управления не должно возникать никаких не­обычных вибраций. В автомобилях категорий М2, М3, N1, N2 и N3 это поведение должно демонстрироваться на скорости 40 км/ч или, если это значение не достигается, то на мак­симальной скорости.

Это поведение также предписывается в случае неисправности у автомобилей с гидро- или электроусилителем рулевого управления. У автомобилей категории М1 это должно быть возможно в случае отказа сер­вопривода рулевого управления для въезда со скоростью 10 км/ч в течение 4 секунд в круг радиусом 20 м. Управляющее усилие на рулевом колесе не должно превышать 30 даН (табл. «Нормы рабочих усилий в системе рулевого управления» ).

ВАЗ: тюнинг своими руками. Рулевое управление

Чтобы понять, в каком направлении можно доработать рулевое управление ВАЗ 2108-10, нужно для начала усвоить, какими же качествами пытались наделить машину инженеры на самом заводе. Для начала – автомобили переднеприводного семейства не были рассчитаны на установку усилителя руля. Это значит, что компенсировать большое усилие на руле можно было только установкой «длинной» рулевой рейки – с передаточным числом 3.9.

Что она дает? Из плюсов – достаточно «легкий» руль на низких и средних скоростях, что удобно в городе, особенно при парковке. Но если мы говорим про тюнинг ВАЗ, значит, нас интересует еще и острота рулевого управления, а она с такой рейкой невысока.

Ведущие производители тюнинг-аксесуаров предлагают компромиссное решение в виде спортивных рулей уменьшенного диаметра – 350 -320 мм. Они позволяют за один прием (без перехвата) повернуть колеса на больший угол, и не так сильно снижают «парковочные» удобства. В установочном комплекте, помимо самой баранки, должен быть предусмотрен переходник на ступицу, а сам руль должен быть с травмобезопасным стаканом.

Радикальное решение предлагают тюнинг-конторы, которые специализируются на мелкосерийном выпуске рулевых реек с меньшим передаточным числом. Такие механизмы в 3-4 раза дороже штатных, но отвечают спортивным требованиям, позволяя повернуть колеса от упора до упора за 2-2.5 оборота руля. Нужно отметить, что установка такой рейки не несет особых трудностей: места под шлицевые и крепежные соединения совпадают с заводскими. Только вот усилие на руле вырастет пропорционально снижению оборотов, что в повседневной эксплуатации обещает некоторые трудности.

После установки рулевой рейки необходимо сделать регулировку схождения, а заодно – и развала колес. И не только передних. Чтобы понять, как это повлияет на управляемость автомобиля, давайте разберемся, зачем вообще придумали эту операцию.

Довольно часто развал управляемых колес относят к стабилизирующим мероприятиям. Отчасти это так и есть – развал способствует стабилизации прямолинейного движения при одинаковых углах развала правого и левого колес.

Введение угла развала приводит к возникновению силы, которая прижимает колесо к ступице, но также он вызывает поперечную реакцию в контакте шин с дорогой – появляется угол бокового увода. Чтобы его компенсировать, инженеры предусмотрели операцию по регулировке схождения колес.

Схождение вызывает углы бокового увода, направленные в противоположную сторону в сравнении с углами бокового увода от развала колес – тем самым его компенсируя. Но какие настройки предусмотреть, если мы строим тюнинг-проект на базе ВАЗ?

Отметим, что поведение автомобиля «восьмого» семейства на дороге во многом определяет передний привод. Все мы знаем, что он удобен на скользком покрытии, позволяя интуитивно, сбрасывая газ при заносе, проходить повороты. Такое поведение автомобиля обусловлено недостаточной поворачиваемостью. Это значит, что в повороте передние колеса стремятся скользить наружу поворота, и теряют сцепление с дорогой быстрее задних. Для уверенного контроля над машиной управляемость лучше сместить в сторону нейтральной, когда колеса обеих осей в предельных режимах теряют сцепление одновременно, и машина скользит наружу поворота, не меняя своего курса. Такое поведение автомобиля можно настроить как раз отрегулировав развал-схождение колес.

Для того, чтобы снизить недостаточную поворачиваемость ВАЗ 2108-10, следует увеличить отрицательный развал и увеличить схождение передних колес, и уменьшить отрицательный развал и схождение задних колес.

Есть ряд других мер по настройке поворачиваемости, близкой к нейтральной – например, уменьшение диаметра передних колес, снижение заднего клиренса, уменьшение давления в шинах на колесах задней оси, но подробней об этом мы поговорим в следующих статьях.

Стоит ли самому приниматься за работу?

Чем дороже обслуживание автомобиля, тем дороже обходится и ремонт подвески. В принципе это понимает каждый автолюбитель. В основном это конечно относится к таким иномаркам как: Audi, Volkswagen, Mitsubishi.

Пригоняя такие автомобили, водители платят огромные деньги за ряд услуг, которые к ремонту никак не относятся. Безусловно есть тонкости, которые самому заметить сложно, но это не повод так раскошеливаться.

Если хотите сохранить значительную часть вашего бюджета, то попробуйте устранить неисправности своими руками.

Конечно абсолютно все ремонтировать не получится вовсе, но какие-то распространённые поломки устранять не так сложно, как вы думаете.

В конце концов в качество сделанной работы в автосалоне не всегда можно быть уверенным.

Устройство передней подвески

Подвеска передней части ВАЗ-2107 является независимой. Состоит она из двух рычагов, один из которых располагается вверху, второй — снизу, а также из телескопического амортизатора и винтовой пружины. Довершает конструкцию стабилизатор поперечной устойчивости.

Нижний рычаг своей осью жестко крепиться к поперечине подвески с помощью болтов. Сама также жестко крепится к передним лонжеронам.

Верхний рычаг крепится к стойке брызговика. Но своей оси рычаг не имеет, ею служит длинный болт, проходящий через стойку.

Чтобы рычаги могли проворачиваться вокруг оси, применяются резинометаллические шарниры (сайлент-блоки).

На концах обоих рычагов установлены шаровые шарниры, к которым крепится поворотный кулак, имеющий цапфу для установки ступицы колеса.

Винтовая пружина ставиться между стойкой брызговика и нижним рычагом. Чтобы пружина не сдвинулась со своего места, концы ее устанавливаются в специальные опорные чашки.

Гидравлический амортизатор устанавливается внутри пружины. Своим корпусом амортизатор крепиться к нижнему рычагу с использованием резинометаллического шарнира.

Шток же амортизатора через резиновые подушки крепиться к кузову автомобиля. Закреплен же стабилизатор поперечной устойчивости своими концами на нижних рычагах подвески, а посредине – к лонжеронам.

Чтобы исключить непосредственного контакта стабилизатора с лонжеронами, между ними устанавливаются резиновые подушки.

Как называются части машины: информация для новичков

#1

Все транспортные средства обычно делят на несколько категорий: A, B, C, D и E. Автомобили относят к категории B. Эта категория привлекает большее количество водителей, чем все остальные. Ведь автомобиль — это всегда удобно и актуально. Количество автомобилей по всему миру растет в геометрической прогрессии. Обучать автолюбителей нужно не только правилам дорожного движения, крайне необходимо знать хотя бы начальные сведения по устройству автомобиля, как называются части машины.

#2

Начинающие водители нередко становятся причиной дорожных происшествий из за недостатка опыта и незнания правил. Ведь зачастую юных автомобилистов интересуют лишь вопросы: «Какая марка у автомобиля? «. Чтобы стать гуру в знаниях об автомобилях и предотвратить неприятные истории, достаточно только узнать свою машину поближе и выучить правила дорожного движения. Уделить немного времени для освоения — вот все, что потребуется в обучении. А то, как называется машина, весьма и весьма второстепенно.

#3

Нужда в транспортных средствах, способных двигаться самостоятельно, существовала ещё с давних времен. Ведь первые повозки без лошадей использовали в качестве движущей силы силу человека, силу ветра и энергию пара, что, конечно же, было весьма неудобно. Как известно, первые автомобили были весьма и весьма громоздки и неповоротливы, они на сто процентов уступали по всем параметрам давно забытым лошадиным упряжкам и каретам. Несмотря на это в те времена уже можно было увидеть черты самодостаточных совершенных механизмов.

#4

Точкой отсчета к созданию современного автомобиля стало изобретение двигателя внутреннего сгорания. Он был гораздо мощней и компактней своих предшественников. Автомобиль с таким двигателем был создан лишь в конце девятнадцатого века. А разработанная тогда «классическая» конструкция с переднем расположением двигателя и приводом на задние колеса сохранилась в общем до настоящих дней и употребляется до сих пор. Как называется машина из «Форсажа», безусловно интересно, но главное, что внутри у неё все ещё усовершенствованный двойник двигателя, изобретенного более 100 лет назад. Разве не удивительно? !

#5

Сейчас автомобиль состоит из трех основных частей: двигателя, шасси и кузова. Двигатель — сердце машины. Он является источником энергии. Её регулятором. Шасси — комплекс конструкций, которые предназначены для передачи той самой механической энергии, вырабатываемой двигателем, к ведущим колесам. Шасси включает в себя трансмиссию, системы управления и, конечно, ходовую часть. Трансмиссия, в свою очередь, состоит из сцепления, коробки передач, карданной передачи и ведущего моста. Кузов — несущая часть любого автомобиля. На ней закреплены «сердце» автомобиля и обязательные конструкции трансмиссии, системы управления и ходовой части. Всем известно, что прямое предназначение кузова — перевозка пассажиров и багажа.

#6

Кроме основных частей автомобиля, существуют и другие, имеющие не меньшее значение в работе транспортного средства. Сцепление, например, позволяет тронуться автомобилю с места или изменить скорость. Если бы сцепление отсутствовало, машина трогалась бы с момента пуска двигателя, что весьма и весьма неудобно. Ходовая часть автомобиля обеспечивает движение автомобиля с помощью ведущих колес. Системы управления служат для изменения направления движения автомобиля. И вообще, для человека, который знает правила дорожного движения, умеет управлять автомобилем, а главное — чувствует его, вряд ли будет интересно как называется марка машины. Ведь гораздо важнее внутренний мир, и машины этому утверждению не исключение.

Основные причины неисправности

Устройство системы управления автомобиля, как и все его механизмы, подвержены поломкам.

Рекомендуем: Трос ручного тормоза: замена, регулировка

В большинстве случаев их можно предугадать заранее, по причине наличия предшествующих симптомов.

Системе могут нанести ущерб, события неблагоприятного характера , такие как:

• неправильная эксплуатация транспортного средства, выраженная в агрессивном стиле езды;
• некачественное покрытие дороги, наличие выбоин и неровностей;
• установка запчастей неоригинального производства при проведении процедуры их замены;
• некомпетентное проведение ремонтных работ ;
• несвоевременное обслуживание;
• превышение срока эксплуатации оборудования.

Возникшие неполадки с системой управления авто в процессе движения транспорта, могут стать причиной аварий. Поэтому следует прислушиваться к признакам, которые относятся к предвестникам неприятностей.

Рулевой привод с зависимой подвеской автомобиля

Рулевой привод грузовых автомобилей с зависимой подвеской включает в себя: сошку, продольную тягу, два левых поворотных рычага, поперечную тягу, правый поворотный рычаг, рулевую трапецию (шарнирный четырехугольник, образованный средней частью балки передней оси, поперечной тягой и левым и правым поворотными рычагами). При движении автомобиля по неровной дороге на детали рулевого привода (сошку, продольную и поперечную рулевые тяги, рулевые рычаги) действуют большие нагрузки. Поэтому в рулевой привод вводят пружины для смягчения толчков и для автоматического устранения зазоров, возникающих при изнашивании деталей. Поперечная рулевая тяга на одном конце имеет левую резьбу и правую на другом для навинчивания наконечников крепления шаровых шарниров. Вследствие этого можно изменять расстояние между шарнирами при регулировании схождения управляемых колес.