Рулевая колонка: определение, устройство, виды и принципы работы

Диагностика и техническое обслуживание

Проверка люфта должна проводиться регулярно. При этом водитель может довериться своим ощущениям или воспользоваться возможностями люфтометра. Рекомендуется проверять систему на предмет отсутствия заеданий.

• Фейсбук
• Гугл+
• ЖЖ
• Blogger

В процессе технического осмотра, проводимого на транспортном средстве впервые, необходимо оценить состояние гидроусилителя. Если масло в системе не достигает регламентируемого уровня, то его необходимо до него долить до него. Подлежит проверке картер рулевого управления. Проводиться диагностика затяжки клиньев. Чтобы проверить шплинтовку и цапф, следует смазать рулевые тяги.

Второй и последующий технический осмотр включает в себя сложный диагностический комплекс, который сложно реализовать без специализированного оборудования, а также профессиональных навыков. Поэтому, объективным решением будет для этих целей обратиться за помощью в сервисный центр.

Проверка допустимого суммарного люфта

• Фейсбук
• Гугл+
• ЖЖ
• Blogger

Суммарным люфтом автомобиля называется угол рулевого управления, на которое оно отклоняется при повороте руля до момента поворота колёс.

Параметр проверяется люфтометром. Для легковых авто он соответствует 10 градусам, тогда как для грузовиков, его нормативное значение должно быть равным 25 градусам.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Как это работает?

Гидроусилитель руля (ГУР)

Что такое гидроусилитель руля? Это — система, состоящая из трубопроводов высокого и низкого давления, в которых благодаря насосу циркулирует специальная жидкость. Для жидкости ГУР предусмотрен бачок, соединенный с насосом. Когда вы поворачиваете руль в системе гидроусилителя происходит целый ряд реакций. Жидкость подается в рулевой механизм через распределитель под высоким давлением. Нагнетаясь в гидроцилиндр, она создает давление на поршень, под воздействием которого тот смещается, снижая степень усилия прилагаемого водителем при повороте рулевого колеса. Во время движения по прямой траектории жидкость ГУР стекает из рулевого механизма в бачок системы.

Электроусилитель — это набор механизмов, среди которых главная роль отведена электромотору, кроме того в состав ЭУР входит электронный блок управления (ЭБУ), а также два датчика (датчик угла поворота и датчик крутящего момента). По сравнению с гидроусилителем, ЭУР устанавливается непосредственно на саму рулевую рейку или колонку, при этом передача крутящего момента осуществляется посредством торсионного вала, встроенного в систему рулевого управления. В то время как ГУР меняет усилие прилагаемое к рулю при помощи давления и жидкости, которая циркулирует в системе, электроусилитель осуществляет все при помощи тока. При повороте руля крутящее усилие передается рулевому механизму по торсионному валу. Датчик крутящего момента ЭУР «понимает» это действие и сообщает о нем в ЭБУ. Электронный блок анализирует полученные данные и определяет, сколько именно тока необходимо “дать” электромотору, чтобы вращение руля было легким и приятным. Следует отметить, что расчет усилия происходит в зависимости от скорости, с которой движется автомобиль, а также угла поворота руля. Когда водитель крутит рулем на месте во время парковки или других маневрах, привод электроусилителя нагружен максимально, поскольку необходимо обеспечить легкое вращение рулевого колеса в сложных условиях. Когда авто движется на высоких скоростях управление рулем становится более острым, так как электроусилитель значительно уменьшает силу крутящего момента, то есть меньше помогает водителю.

Теперь когда мы разобрались в принципах работы предлагаю выяснить, что лучше: ГУР или ЭУР, учитывая плюсы и минусы каждой из систем.

Преимущества ГУР

1. Гидроусилитель рулевого управления имеет более громоздкие габариты, однако плюс в его относительно невысокой стоимости и менее затратном производстве. Это в свою очередь так или иначе сказывается на стоимости транспортного средства.
2. Потенциал мощности. ГУРы сегодня устанавливают преимущественно на автомобили бюджетного класса, а также грузовые микроавтобусы и большие внедорожники. В случае с внедорожниками и микроавтобусами применение гидроуслителя руля можно объяснить тем, что эта система более мощная и способна выдержать большие нагрузки. Это, по сути, главное преимущество ГУР.
3. Вышеупомянутая невысокая стоимость.

Недостатки ГУР

Что до недостатков, то их у гидроусилителя намного больше по сравнению с ЭУР:

1. В автомобиле с ГУР не рекомендуется держать руль в крайнем положении дольше пяти секунд, так как это может привести к перегреву масла в системе и выхода гидроусилителя руля из строя.
2. ГУР требует регулярного обслуживания, не реже чем раз в два года. Владелец автомобиля с такой системой постоянно обязан производить замену жидкости в системе, контролировать ее уровень, проверять привод, шланги и насос на предмет подтеканий и трещин.
3. Третий недостаток — прямая зависимость от работы двигателя. Когда насос включается в работу, он так или иначе отбирает часть мощности у двигателя, а во время движения на высокой скорости по трассе это можно считать пустой тратой мощности, так как в данном случае ГУР практически не нужен.
4. В гидроусилителе нельзя настроить режимы работы в зависимости от скорости движения и условий.
5. Гидроусилитель хорошо выполняет свою работу на малых и средних скоростях, однако на высоких скоростях управление теряет “остроту” и водителю сложно выполнить резкий короткий маневр. Проще говоря, ГУР дольше реагирует из-за применения в нем дополнительных узлов, увеличивающих время отклика.

Рулевой механизм

Рулевой механизм представляет из себя различные виды специальных редукторов, основная задача которых лежит в увеличении усилия, которое приложил водитель на рулевое колесо и передачи данного усиления основном рулевому приводу.

Самыми распространенными являются реечные рулевые механизмы, которые нашли свое применение в рулевом управлении легковых автомобилях.

Принцип работы реечного механизма заключается в передачи крутящего момента через шестерню, которая установленная на валу рулевого колеса, на зубчатую рейку. В результате этого рейка двигается в разные стороны и в зависимости от стороны вращения рулевого колеса, через установленные рулевые тяги поворачивает автомобиль в нужную сторону.

Стоимость ремонта мультируля

Сказать, что многофункциональное рулевого колесо часто выходит из строя – скорей неправда. Большая часть производителей делает кнопки мультируля надежными, и, несмотря на свое строение, они ходят десятками лет. Все же, как и любой механизм в любой момент определенные кнопки попросту могут престать работать. Причин поломки мультируля может быть много, от элементарного обрыва шлейфа, до выхода из строя самих кнопок.

Стоит понимать, чем дороже автомобиль и функциональней рулевое колесо, тем дороже обойдется ремонт или полная замена блока кнопок на руле. Чтоб понять, сколько потянет с кошелька средний ремонт мультируля, рассмотрим на примере нескольких моделей, стоимость блока кнопок и других деталей.

Стоимость деталей на мультируль автомобиля
Наименование	Марка, модель	Цена от, руб.
Блок кнопок (левая и правая сторона)	Suzuki Grand Vitara 2006+	8400
Блок кнопок (левая сторона)	Mercedes-Benz W211	2710
Блок кнопок (левая или правая сторона)	Mercedes-Benz W212	3388
Лента руля	Suzuki Grand Vitara 2006+	5372

Даже с такого небольшого списка, становится понятно, что детали для мультируля стоят не дешево, но и не столь дорого. Конечно, цена во многом зависит от модели и комплектации, но, чтоб вывести из строя кнопки, нужно постараться, хотя скорей их можно протереть, нежели поломать.

Начинающие водители зачастую боятся пользоваться подобными функциями мультируля, думая, что могут нарушить механизм управления или запрограммировать одну из систем машины. Как показывает статистика, со временем каждый водитель минимум пользуется управлением мобильной связи и настройкой громкости. Если же стоит выбор устанавливать многофункциональное рулевое управление (мультируль) в новый автомобиль в момент покупки или нет, однозначный ответ – да! Такая функция никогда не будет лишней и принесет только дополнительный комфорт и безопасность в управлении.

Видео-обзор мультируля автомобиля:

Устройство механизма рулевого управления авто

В зависимости от способа преобразования крутящего момента и поворота руля, различают несколько вариантов механизма. Соответственно и строения будет отличаться. Среди основных видов выделяют реечный и червячный механизм, так же есть еще винтовой механизм, но по строению он многих напоминает червячную передачу. С другой же стороны винтовой тип рулевого управления показывает больший КПД, а значит и усилие больше.

Независимо от механизма управления автомобиля, большая часть деталей одинаковая. В перечне числится:

• руль;

колонка для передачи угла наклона руля;

механизм рулевой;

усилитель управления;

привод;

другие дополнительные элементы (в зависимости от типа рулевого управления).

Чтоб понять, за что отвечает каждая из наведенных деталей, рассмотрим их более подробно. Руль неизменная деталь, без которой не может обойтись любое транспортное средство, в автомобилях оно чаще всего круглой формы. В зависимости от страны, где в дальнейшем будет эксплуатироваться автомобиль, руль могут расположить слева или справа. Основное назначение руля – указание направления автомобиля, за счет поворота в одну или другую сторону. Для комфорта и безопасности руль может быть с подогревом, возможностью регулировки по вертикали и глубине и с функциональными кнопками. Как дополнение за рулем могут добавить подруливые лепестки для переключения передач (только автоматические трансмиссии).

Рулевая колонка играет не менее важную роль, основная задача – передать угол наклона руля на механизм поворота колес. Как правило, это вал с шарнирными соединениями, но учитывая прогресс, передачу управления может производить электродвигатель, за счет электроники. Для обеспечения дополнительной защиты автомобиля от угона и дополнительной безопасности, в состав рулевой колонки может входить механическая или электронная система блокировки. Так же на колонку многие производители устанавливают замок зажигания, рычаги управления поворотами, стеклоочистителями и другими необходимыми функциями.

За поворот колес и дальнейшую обработку крутящего момента от колонки отвечает рулевой механизм. Именно эта часть в зависимости от производителя может иметь разную внутреннюю конструкцию. Если брать поверхностный осмотр, то конструкция состоит из редуктора и передаточного механизма, который соединяет рулевую рейку и колонку.

Для комфорта водителя и сохранения рулевого механизма, инженеры добавили усилитель руля. Именно он позволяет не только повысить КПД передачи усилия поворота от руля к приводу, но и смягчить этот процесс, убирая рывки и нагрузку на детали всего механизма поворота колес. Еще одним важным элементом всего механизма можно считать рулевой привод. По устройству это не одна деталь, а совокупность нескольких элементов, как правило, в него входят рулевые тяги, наконечники и рычаги. Что касается дополнительных элементов, то здесь все зависит от самого производителя и устройства подвески.

Некоторые особенности работы рулевого управления автомобиля

Большинство современных моделей автомобильного транспорта имеют инновационную систему управления всеми четырьмя колесами. Благодаря этому значительно улучшается динамика движения транспортного средства на местности со сложным рельефом. Помимо этого, рулевое управление автомобиля адаптированное на все колеса позволяет добиться большей маневренности при скоростной езде. Это возможно благодаря повороту каждого из колес.

Примечательно, что в рулевом управлении подруливание колес может осуществляться системой в пассивном режиме. Это возможно благодаря наличию в конструкции задней части подвески специальных упругих резинометаллических деталей. При возникновении крена кузова за счет изменения величины и направления нагрузки осуществляется изменение направления движения. Рулевое управление с функцией подруливания задних колес позволяет эффективно распределить усилие для поворота всех колес. Помимо этого, такая система не позволяет осуществить поворот колес при активном состоянии подвески.

В конструкцию адаптивной системы подруливания входят шарниры и тяги. Шарнир имеет несколько элементов в своем составе, для удобства использования его конструкция представлена в виде снимающегося наконечника. Кинематическую схему рулевого управления автомобиля удобнее всего представить в идее прямоугольника, на каждой из сторон которого находятся:

• плечи;
• угол схождения;
• развал;
• продольный и поперечный наклон.

Плечи, продольный и поперечный наклон обеспечивают стабилизацию движения, в то время как остальные параметры находятся в постоянном противодействии. Поэтому еще одной задачей рулевого управления является стабилизация всех возникающих в процессе движения сил.

Особенности правостороннего и левостороннего руля

Левостороннее и правостороннее рулевое управление

В современных автомобилях может быть предусмотрено правостороннее или левостороннее рулевое управление, что зависит от вида транспортного средства и законодательства отдельных стран. В зависимости от этого руль может располагаться справа (при левостороннем движении) или слева (при правостороннем).

В большинстве стран левостороннее рулевое управление (или правостороннее движение). Основное отличие механизмов не только в позиции руля, но и в рулевом редукторе, который адаптирован под различные стороны подключения. С другой стороны, переоборудование правостороннего руля на левостороннее рулевое управление все же возможно.

В некоторых видах спецтехники, например, в тракторах, предусматривается гидрообъемное рулевое управление, которое обеспечивает независимость положения руля от компоновки других элементов. В этой системе отсутствует механическая связь привода и рулевого колеса. Для выполнения поворота колес гидрообъемное рулевое управление предусматривает силовой цилиндр, которым управляет насос-дозатор.

Основные достоинства, которые имеет гидрообъемное рулевое управление для транспортных средств в сравнении с классическим рулевым механизмом с гидравлическим усилителем: необходимость приложения меньших усилий для выполнения поворота, отсутствие люфта, а также возможность произвольного расположения узлов системы.

Таким образом, ГОРУ может обеспечивать и правостороннее, и левостороннее рулевое управление. Это позволяет его устанавливать в транспортных средствах с особыми режимами эксплуатации (дорожно-строительные машины, уборщики).

Принцип работы многофункционального руля автомобиля

Разобравшись с устройством и основным предназначением мультируля, стоит понять, как будет все это взаимодействовать между собой. Механизм не сложный и основной принцип работы понятен даже не опытному авто владельцу. Стоит сразу отметить, чем сложней устроен и дороже автомобиль, тем сложней и будет мультируль.

Каждая кнопка может выполнять несколько функций, а их комбинация вовсе управлять десятком функций машины, от складывания сидений, до открытия крышки багажника и переключения передач. Итак, рассмотрим принцип работы основных функций: управление мобильной связью, управление громкостью аудиосистемы или же поиск необходимой радиостанции. Такие функции можно встретить даже на самой базовой версии мультируля. Так же смотрите сенсорное управление на рулевом колесе Hyundai i30.

Как правило, каждая кнопка на мультирулю имеет свою маркировку и отвечает за определенную функцию. Для управления громкостью «+» и «-» соответственно, за мобильную связь отвечают две трубки (принять и отклонить звонок). Аналогично и для поиска радиостанции кнопка «Seek». Нажав на определенную кнопку, она посылает соответственный сигнал на электронный блок управления, в новых автомобилях он может быть отдельным или же вмонтированным в мультимедийную систему. Блок управления в свою очередь обрабатывает полученный сигнал и отправляет сигнал на исполнительное устройство.

Если же функция важна, зачастую изменения её параметров дублируют на панель приборов или сопровождают характерным звуковым сигналом. Популярней всего на мультируле сегодня считается управление мобильным телефоном, так как он является неотъемлемым атрибутом современного водителя. Поднять трубку телефона, поговорить и положить трубку не отрывая рук от руля и взгляд от дороги это не только комфорт, но и безопасность. Основные кнопки зачастую располагают вверху мультируля, что позволяет без особых движений заметить любую из кнопок, а так же дотянутся пальцами к ним.

Как утверждают специалисты и представители современных автомобилей, сложилась такая тенденция, что по стандарту и чаще всего на мультируле располагается 12 кнопок, по 6 с каждой стороны. Не исключено, что их может быть больше или меньше, но стандартная схема такова. Помимо основного предназначения кнопок мультируля, они позволяют показывать информацию бортового компьютера, выводить расход топлива на 100 км, а так же настраивать необходимые параметры, вплоть до информирования, когда нужно пройти технический осмотр автомобиля.Если рассматривать мультируль премиальных автомобилей, то здесь фантазия инженеров не ограничилась 12-ю кнопками. Как показывает практика, на рулю таких автомобилях можно найти сканер отпечатков для идентификации водителя, сенсорные кнопки управления, в новых моделях Range Rover инженеры установили небольшие дисплеи с отображением функций. В общем, другим словом есть начало и стандарт мультируля, а максимального предела не существует.

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.

Функциональные узлы системы рулевого управления

Каждое колесо вращается в ступице, снабжённой подшипником качения. Его внутренняя обойма связана с осью колеса, обычно это цапфа – отрезок оси с резьбой, на которую накручивается удерживающая ступицу центральная гайка. Цапфа закреплена на поворотном кулаке. Наружная же обойма вращается вместе с колесом, зафиксированном на ступице колёсными болтами или шпильками с гайками.

Поворотный кулак так назван за свою способность изменять тот самый угол, для чего он закреплён в двух опорах, образующих ось поворота. Для передачи на него поворачивающего усилия служит жёстко закреплённый на нём рычаг с шаровым шарниром. На этом по схеме заканчиваются узлы подвески и начинается система рулевого управления. В неё входят:

• рулевые наконечники и соединённые с ними тяги, в случае использования определённого типа механизмов эта система снабжается дополнительными сошками и рычагами, образуя рулевую трапецию;
• рулевой механизм, преобразующий вращательные движения руля в поступательные рулевых тяг и трапеции;
• усилители и демпферы рулевого управления, обеспечивающие необходимую лёгкость и комфорт водителю в процессе управления;
• рулевая колонка, содержащая рулевой вал с узлами, обеспечивающими травмобезопасность и регулировку положения руля;
• рулевое колесо, часто с установленными на нём дополнительными устройствами, к рулевому управлению отношения не имеющими.

Конструкторы стремятся связать все узлы между собой максимально жёстко для повышения точности управления, но вместе с тем обеспечить минимальное трение в подшипниках и шарнирах для хорошей обратной связи. Даже усилители и демпферы, назначение которых, казалось бы, состоит в максимальной развязке рук водителя от управляемых колёс по прикладываемому усилию, должны пропускать силовые сигналы обратной связи. Водителю всегда надо знать состояние пятна контакта с дорогой, чтобы вовремя отреагировать на начинающийся опасный срыв оси в скольжение.