Устройство и принцип работы рулевого управления. Рулевое колесо или руль описание назначение устройство фото видео Рулевое колесо — центр управления автомобилем

Рулевое колесо с извлеченной подушкой безопасности.

Рулевое колесо (штурвал, руль) - устройство для управления движением автомобиля, судна в заданном направлении .

Руль используется в большинстве современных наземных транспортных средствах, включая все автомобили массового производства, лёгкие и тяжёлые грузовики. Рулевое колесо - часть системы управления, на которую непосредственно воздействует водитель; вся остальная часть системы реагирует на подобные водителю входные воздействия. Это может быть прямой механический контакт как в механизме с шариковой гайкой или с шестернями реечной передачи , без или с помощью гидроусилителя или как в автомобилях современного производства с помощью компьютерных приводов, известных как рулевое управление с электроусилителем. С введением в Соединённых штатах федерального транспортного регулирования в 1968 году, согласно пункту 114 «Федеральных стандартов по безопасности автомобилей» требуется блокировка поворота руля, чтобы затруднить кражу автомобиля; в большинстве автомобилей блокировка происходит после извлечения ключа из замка зажигания.

На новых автомобилях в руль часто встраивают дистанционные аудиорегуляторы.

История

Первыми автомобилями управляли с помощью рукоятки, однако в 1894 году Альфред Вашерон принял участие в гонке Париж - Руан с моделью Panhard мощностью 4 л. с., которая была оснащена рулевым колесом. Это, как полагают, одно из самых ранних использований такого принципа управления.

С 1898 года автомобили компании Panhard et Levassor оснащались рулевым колесом уже как стандарт. Чарльз Стюарт Роллс представил первый в Британии автомобиль, оснащённый рулевым колесом, когда в 1898 году он импортировал из Франции Panhard мощностью 6 л. с.. Артур Константин Кребс заменил рукоятку наклонённым рулевым колесом для машины Panhard, которую он спроектировал для гонки Париж - Амстердам, проходившую с 7 по 13 июля 1898 года. В 1899 году компания Packard использовала руль на второй построенной ей машине. В течение десятилетия рулевое колесо полностью вытеснило рукоятку.

Легковые автомобили

Руль для легковых автомобилей как правило круглый и установлен на рулевую колонку во втулку, присоединенную к внешнему кольцу рулевого колеса одной или несколькими спицами (с одной спицей - довольно редкое исключение). Другие классы автомобилей могут использовать форму бабочки или еще какую-нибудь. В странах с левосторонним движением руль обычно находится на правой стороне автомобиля (праворульная компоновка); в странах с правосторонним движением наоборот (леворульная компоновка).

Помимо функции управления, на руле обычно располагается кнопка подачи звукового сигнала. В дополнении к этому, многие современные автомобили могут иметь и другие манипуляторы, встроенные в рулевое колесо, такие как круиз-контроль и кнопки аудиосистемы. Это для того, чтобы свести к минимуму расстояние на которое должен дотянуться водитель.

В 1968 году в нормы Соединённых штатов («Федеральные стандарты по безопасности автомобилей», Стандарт № 204) была внесена поправка о приемлемом смещении рулевого колеса в заднюю сторону автомобиля в случае аварии. Для реализации этого стандарта потребовались складывающиеся (энергопоглощающие) рулевые колонки.

Усилитель руля позволяет водителю легче управлять автомобилем. В основе современного усилителя почти всегда лежит гидравлическая система, хотя электрические системы неуклонно заменяют эту технологию. Изобретены и механические системы усиления (например Студебеккер, 1952 год), однако их большие сложность и вес перекрывают все преимущества.

Ни один из способов управления легковым автомобилем, получаемых в ходе различных испытаний, не был так успешно введён в действие как рулевое колесо.

Другие разработки

В некоторых спорткарах, например, в McLaren F1, и в большинстве одно посадочных гоночных автомобилях, рулевое колесо расположено в центре салона.

Так как водитель может находиться за рулем многие часы, то руль разрабатывается с учетом эргономики. Однако более важной является задача эффективной передачи крутящего момента водителем на руль, это особенно важно там, где нет усилителя руля или в тех редких случаях, когда теряется над ним контроль. Обычно руль изготавливают из стали или алюминия с пластиковой или прорезиненными местами хвата, прессованными над или вокруг них. Некоторые водители заказывают виниловые или тканевые покрытия для руля для увеличения хватки или комфорта или просто для улучшения внешнего вида. Еще одним приспособлением, служащим для облегчения руления, является дополнительная рукоятка.

Аналогичное устройство в воздушных судах называется ручкой управления. Водные суда, управляемые штурвалом, наверное, вдохновили концепцию рулевого колеса.

Рулевое колесо «Банджо»

Руль «Банджо» был дополнением к стандартной комплектации на многих ранних автомобилях. Проволочные спицы играли роль буфера или амортизатора между руками водителя и дрожью на дороге. В большинстве случаев было 3 или 4 спицы, сделанные каждая из четырёх или пяти проволок. Отсюда и названия как у музыкального инструмента: «Банджо».

Отклоняемый руль
Разработанный Эдвардом Джеймс Лобделл, отклоняемый руль с семью позициями был сделан доступным в 1963 году в нескольких продуктах General Motors. Первоначально как роскошная автомобильная опция, функция отклонения помогает настроить рулевое колесо путём смещением вверх и вниз по дуге. Отклоняемый руль основан на храповом механизме, расположенном на рулевой колонке прямо под рулевым колесом. Сняв храповую защёлку можно настроить руль, направляя его вверх или вниз, в то время как рулевая колонка остаётся неподвижной. В некоторых конструкциях ось наклона размещается немного спереди вдоль колонки, задавая большой вертикальный ход рулевого колеса с маленьким фактическим отклонением, в то время как в других конструкциях ось почти внутри рулевого колеса, позволяя регулировать угол рулевого колеса почти не изменяя его высоту.

Телескопическое рулевое колесо
Разработанное в General Motors, телескопическое рулевое колесо может настраиваться бесконечным числом положений в трех дюймовом диапазоне. Данная разработка была представлена как эксклюзивная опция к автомобилям Cadillac в 1965 году.

Регулируемая рулевая колонка
В ответ на это появились регулируемые рулевые колонки, которые позволяли регулировать высоту в небольшом диапазоне, но, что более важно, позволяли настраивать наклон руля. Большинство из этих систем работали с компрессионными замками или электрическими моторами, вместо храпового механизма. Последний позволяет запоминать настройки и использовать их, когда в машину садится водитель или отодвигать руль, когда требуется войти или выйти.

Отводное рулевое колесо
Появилось в 1961 году в Ford Thunderbird и на всем протяжении 1960-х было доступно на остальных моделях Ford. Отводное рулевое колесо позволяло в режиме парковки отодвигать его на 9 дюймов вправо, что было очень удобным для входа и выхода водителя из машины.

Использование

Рулевое колесо необходимо использовать направляющими вращающими движениями рук и быстрым вращением с помощью запястий. Чтобы гарантировать безопасность своим конечностям необходимо быть внимательным и осмотрительным. Постоянно используемые движения должны выполняться с осторожностью. Запомни правило: «Надлежащее положение рук чрезвычайно важно. Как правило запястье не должно быть согнуто, а должно оставаться прямым, чтобы избежать перенапряжения сухожилий и сдавливания нервов и кровеносных сосудов.»

Техники руления

Перехват . Заключается в том, что при повороте водитель перехватывает руль в определенных точках. Как правило, руки расположены на десять и на два часа. Эффективная техника для маневрирования в ограниченном пространстве.

Тяни-толкай . Упрощенная версия предыдущего варианта. При входе в левый поворот левая рука захватывает руль сверху и тянет его вниз, а правая скользит вниз с противоположной стороны, пока не оказывается на одном уровне с левой. При необходимости дальнейшего вращения правая рука толкает руль вверх, а левая скользит в том же направлении, до положения, в котором можно снова начать тянуть руль вниз.

Вращательная техника (перекрещивание рук) . Водитель не переставляет руки, а просто вращает руль, перекрещивая руки. Эта техника позволят постоянно надежно фиксировать рулевое колесо и контролировать автомобиль .

Поворот рулевого колеса в неподвижном автомобиле называют сухим рулением. Настоятельно рекомендуется избегать сухого руления, так как оно накладывает нагрузку на рулевой механизм и вызывает сильный износ покрышек.

Кнопки и приборы на рулевом колесе

Первой кнопкой, добавленной на рулевое колесо, был переключатель звукового сигнала. Традиционно располагавшийся на ступице рулевого колеса или на центральной пластине, переключатель был иногда расположен на рукояти или активизировался через декоративное кольцо, устраняющее потребность тянуться рукой далеко от обода руля. Дальнейшая разработка - руль «Rim Blow» (Удар по ободу), который имел переключатель звукового сигнала внутри своего обода.

Когда были введены системы контроля скорости в 1960-х годах, некоторые изготовители автомобилей располагали управляющий рычаг коробки передач на руле. В 1990-х годах распространение новых кнопок начало проявляться и на автомобильных рулях. Удаленной или альтернативной регулировкой для аудиосистемы, телефоном и звуковым управлением, акустическим повторением последнего указания навигационной системы, информационно-развлекательной системы и бортовым компьютером можно комфортно и безопасно управлять используя кнопки на руле. Это гарантирует высокий стандарт дополнительной безопасности, так как водитель может таким образом управлять многими системами даже не отнимая рук от руля и не отводя глаз от дороги.

Колеса прокрутки могут быть использованы для изменения громкости звука или выбора пункта меню.

Рулевой аудиоконтроль может использовать универсальные интерфейсы и адаптеры.

Одной из основных систем, обеспечивающих безопасность передвижения на автомобиле, является рулевое управление. Назначение рулевого управления автомобиля - возможность менять направление движения, совершать повороты и маневры при объезде препятствий или обгоне. Эта составляющая также важна, как и тормозная система. Доказательством тому является предписание ПДД, эксплуатация автомобиля с неисправными указанными механизмами категорически запрещена.

Особенности узла и конструкция

На автомобилях используется кинематический способ смены направления движения, подразумевающий, что осуществление поворота происходит за счет смены положения управляемых колес. Обычно управляемой является передняя ось, хотя существуют и авто с так называемой системой подруливания. Особенность работы в таких авто заключается в том, что колеса задней оси тоже поворачиваются при изменении направления, хоть и на меньший угол. Но пока эта система широкого распространения не получила.

Помимо кинематического способа на технике используется еще и силовой. Особенность его заключается в том, что для совершения поворота колеса одной стороны притормаживаются, в то время, как с другой стороны они продолжают двигаться с прежней скоростью. И хоть этот способ изменения направления на легковых авто распространения не получил, на них он все же используется, но в несколько ином качестве – как система курсовой устойчивости.

Этот узел автомобиля состоит из трех основных элементов:

• рулевая колонка;
• рулевой механизм;
• привод (система тяг и рычагов);

Рулевой узел

У каждой составляющей – своя задача.

Рулевая колонка

Выполняет передачу вращательного усилия, которое создает водитель для изменения направления. Состоит она из рулевого колеса, располагаемого в салоне (на него и воздействует водитель, вращая его). Оно жестко посажено на вал колонки. В устройстве этой части рулевого управления очень часто используется вал, разделенный на несколько частей, соединенных между собой карданными шарнирами.

Такая конструкция сделана не просто так. Во-первых, это позволяет менять угол положения рулевого колеса относительно механизма, смещать его в определенную сторону, что нередко необходимо при компоновке составных частей авто. В дополнение такая конструкция позволяет повысить комфортабельность салона – водитель может менять положение рулевого колеса по вылету и наклону, обеспечивая максимально удобное его положение.

Во-вторых, составная рулевая колонка имеет свойство «ломаться» в случае ДТП, снижая вероятность травмирования водителя. Суть такова – при фронтальном ударе двигатель может сместиться назад и толкнуть рулевой механизм. Если бы вал колонки был цельным, изменение положения механизма привело бы к выходу вала с рулевым колесом в салон. В случае же со составной колонкой, перемещение механизма будет сопровождаться всего лишь изменением угла одной составляющей вала относительно второй, а сама колонка остается неподвижной.

Рулевой механизм

Предназначен для преобразования вращения вала рулевой колонки в поступательные движения элементов привода.

Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили механизмы типа «шестерня-зубчатая рейка». Ранее же использовался еще один вид – «червяк-ролик», который сейчас в основном используется на грузовых авто. Еще один вариант для грузовиков – «винтовой».

«шестерня-рейка»

Распространение тип «шестерня-рейка» получил благодаря сравнительно простому устройству рулевого механизма. Состоит этот конструктивный узел из трех основных элементов – корпус, в котором размещается шестерня и перпендикулярно ей – рейка. Между двумя последними элементами имеется постоянное зубчатое зацепление.

Работает этот вид механизма так: шестерня жестко связана с рулевой колонкой, поэтому она вращается вместе с валом. Из-за зубчатого соединения вращение передается на рейку, которая при таком воздействии смещается внутри корпуса в ту или иную сторону. Если водитель вращает рулевое колесо влево, взаимодействие шестерни с рейкой приводит к тому, что последняя перемещается вправо.

Зачастую на авто применяются механизмы «шестерня-рейка» с фиксированным передаточным числом, то есть диапазон поворота рулевого колеса для изменения угла колес одинаков при всех их положениях. Для примера, предположим, что для поворота колес на угол 15° необходимо сделать 1 полный оборот руля. Так вот, неважно, в каком положении находятся управляемые колеса (крайнее, прямолинейное), для поворота на указанный угол придется сделать 1 оборот.

Но некоторые автопроизводители устанавливают на свои авто механизмы с меняющимся передаточным числом. Причем достигается это достаточно просто – изменением угла положения зубьев на рейке в определенных зонах. Эффект от этой доработки механизма такой: если колеса стоят прямо, то для изменения их положения на те же 15° (пример) требуется 1 оборот. Но если они находятся в крайнем положении, то из-за измененного передаточного числа, колеса повернуться на указанный угол уже через пол-оборота. В результате диапазон поворота руля «от края до края» значительно меньше, чем в механизме с фиксированным передаточным числом.

Рейка с переменным передаточным числом

Помимо простоты устройства тип «шестерня-рейка» используется еще потому, что в такой конструкции возможна реализация исполнительных механизмов гидроусилителя (ГУР) и электроусилителя (ЭУР), а также электрогидравлического (ЭГУР).

«червяк-ролик»

Следующий тип – «червяк-ролик», менее распространен и на легковых авто сейчас практически не используется, хотя его можно встретить на автомобилях ВАЗ классического семейства.

В основе этого механизма положена червячная передача. Представляет червяк собой винт с резьбой особого профиля. Этот винт располагается на валу, соединенном с рулевой колонкой.

С резьбой этого червяка контактирует ролик, соединенный с валом, на который посажена сошка – рычаг, взаимодействующий с элементами привода.

Червячный рулевой механизм

Суть работы механизма такова: при вращении вала, винт вращается, что приводит к продольному перемещению ролика по его резьбе. А поскольку ролик установлен на валу, то это смещение сопровождается поворотом последнего вокруг своей оси. Это в свою очередь приводит к полукруговому движению сошки, которая и воздействует на привод.

От механизма типа «червяк-ролик» на легковых авто отказались в пользу «шестерни-рейки» из-за невозможности интегрировать в него гидроусилитель (на грузовых авто он все же имелся, но исполнительный механизм был вынесенным), а также достаточно сложной конструкции привода.

Винтовой тип

Конструкция винтового механизма – еще сложнее. В ней также имеется винт с резьбой, но контактирует он не с роликом, а со специальной гайкой, на внешней стороне которой нанесен зубчатый сектор, взаимодействующий с таким же, но сделанным на валу сошки. Также существуют механизмы с промежуточными роликами между гайкой и зубчатым сектором. Принцип же действия такого механизма практически идентичен червячному – в результате взаимодействия вал проворачивается и тянет сошку, а та в свою очередь – привод.

Винтовой рулевой механизм

На винтовой механизм можно установить гидроусилитель (гайка выполняет роль поршня), но на легковых авто он не применяется из-за массивности конструкции, поэтому и используется он только на грузовиках.

Привод

Привод в конструкции рулевого управления используется для передачи перемещения рейки или сошки на управляемые колеса. Причем в задачу этой составляющей входит изменение положения колес на разные углы. Обусловлено это тем, что колеса при повороте движутся по разным радиусам. Поэтому колесо с внутренней стороны при изменении траектории движения должно поворачиваться на больший угол, чем внешнее.

Конструкция привода зависит от используемого механизма. Так, если на авто используется «шестерня-рейка», то привод состоит всего лишь из двух тяг, соединенных с поворотным кулаком (роль которого выполняет амортизационная стойка) посредством шарового наконечника.

К рейке эти тяги могут крепиться двумя способами. Менее распространенным является жесткая фиксация их болтовым соединением (в некоторых случаях соединение осуществляется через сайлент-блок). Для такого соединения в корпусе механизма проделано продольное окно.

Более распространенный метод соединения тяг – жесткое, но подвижное соединение с концами рейки. Для обеспечения такого соединения на конце обеих тяг сделан шариковый наконечник. Посредством гайки этот шар прижимается к рейке. При передвижении последней тяга меняет свое положение, что и обеспечивает имеющееся соединение.

В приводах, где используется механизм «червяк-ролик», конструкция значительно сложнее и представляет собой целую систему рычагов и тяг, получивших называние рулевой трапеции. Так, к примеру, на ВАЗ-2101 привод состоит из двух боковых тяг, одной средней, маятникового рычага и поворотных кулаков с рычагами. При этом для обеспечения возможности изменения угла положения колеса поворотный кулак крепиться к рычагам подвески при помощи двух шаровых опор (верхней и нижней).

Большое количество составных элементов, а также соединений между ними делает такой тип привода более подверженным износу и возникновению люфтов. Этот факт - еще одна причина отказа от червячного механизма в пользу реечного.

«Обратная связь»

Стоит отметить, что в рулевом механизме существует еще и так называемая «обратная связь». Водитель не только воздействует на колеса, а посредством ее же получает информацию об особенностях движения колес по дороге. Проявляется это в виде вибраций, рывков, создания определенно направленных усилий на руле. Эта информация считается очень важной для правильной оценки поведения авто. Доказательством тому является тот факт, что в авто, оснащаемых ГУР и ЭУР, конструкторы сохранили «обратную связь».

Передовые разработки

Этот узел продолжают совершенствовать, так самыми последними достижениями являются системы:

• Активного (динамического) рулевого управления. Она позволяет изменять передаточное число механизма в зависимости от скорости автомобиля. Также выполняет и дополнительную функцию – корректировка угла передних колес в поворотах и при торможении на скользкой дороге.
• Адаптивного рулевого управления (управление по проводам). Это самая новая и перспективная система. В ней отсутствует прямая связь между рулем и колесами, всё работает за счёт датчиков и исполнительных устройств (сервоприводов). Большое распространение система ещё не получила по причине психологического и экономического факторов.

Система «рули по проводам»

Заключение

В целом механизм является достаточно надежным узлом, не требующим никакого обслуживания. Но при этом эксплуатация рулевого управления автомобиля подразумевает проведение своевременной диагностики для выявления неисправностей.

Конструкция этого узла состоит из множества элементов с подвижными соединениями. А где такие соединения есть, со временем из-за износа контактирующих элементов, в них появляются люфты, которые в значительной мере могут повлиять на управляемость авто.

Сложность диагностики рулевого управления зависит от его конструктивного исполнения. Так в узлах с механизмом «шестерня-рейка» соединений, которые необходимо проверять не так уж и много: наконечники, зацепление шестерни с рейкой, карданы рулевой колонки.

А вот с червячным механизмом из-за сложной конструкции привода точек диагностики значительно больше.

Что касается ремонтных работ при нарушении работоспособности узла, то наконечники при сильном износе просто заменяются. В рулевом механизме на начальном этапе люфт удается убрать регулировкой зацепления, а если это не помогло – переборкой узла с использованием ремкомплектов. Карданы колонки, как и наконечники – просто заменяются.

Общее устройство и принцип работы системы рулевого управления автомобиля, как и многих других современных транспортных средств, можно описать следующим образом. Рулевое управление имеет рулевые тяги, рулевой механизм с реечной или червячной передачей и рулевую колонку, оканчивающуюся рулевым колесом. Функционирует система довольно просто: при воздействии на руль усилие через рулевой механизм передается на рулевые тяги, которые шарнирно связаны с рычагами подвески, что приводит к изменению траектории движения авто. Кроме того, рулевое колесо информирует водителя о состоянии дорожного покрытия, определяемое по величине усилия, приложенных к рулю. Если не брать во внимание размер рулевого колеса у спорткаров, диаметр руля для большинства автомобилей находится в пределах 38-42,5 см.

Рулевое колесо соединяется с рулевым механизмом посредством травмобезопасной рулевой колонки, которая имеет несколько карданных соединений. Травмобезопасность заключается в том, что при лобовом столкновении на большой скорости она (колонка) складывается, снижая таким образом степень тяжести нанесенных водителю травм. Современные автомобили снабжены электрической или механической регулировкой адаптации рулевой колонки под рост водителя. Изменение осуществляется как в вертикальном направлении, так и по длине, либо в двух направлениях. Также предусмотрена противоугонная защита путем блокирования рулевой колонки электрическим или механическим способом.

Рулевой механизм выполняет роль множителя усилий, приложенных водителем к рулевому колесу с последующим распространением нагрузки на рулевой привод. Самым применяемым типом редуктора рулевого механизма в автомобилях является червячная и реечная его конструкции, причем первый вариант чаще использовался в автомобилях прошлого столетия. Реечный вариант представляет собой цилиндрическую шестерню, составляющую одно целое с валом и перемещающуюся по зубчатой рейке, которая шарнирно связана с рулевыми тягами. При изменении положения руля на определенный угол рейка совершает движение в горизонтальной плоскости и через тяги поворачивает колеса. Пара шестерня-рейка находится в корпусе редуктора, который расположен в подрамнике подвески.

Некоторые автомобили снабжены рулевым механизмом с переменным передаточным отношением, где применена зубчатая рейка с различным профилем зубьев: в околонулевой зоне зубья имеют форму треугольника, а ближе к краям – вид трапеции. Конструкция рейки с различной геометрией зубьев способствует изменению передаточного числа в паре шестерня-рейка, уменьшая угол поворота рулевого колеса. Благодаря этой схеме управлять автомобилем намного удобнее, динамичнее, и требуется меньше усилий, прилагаемых к рулевому колесу.

Отдельные производители авто используют на автомобилях рулевые механизмы с управлением на четыре колеса. Конструкция позволяет добиться более эффективного управления и обеспечивает стабильность машины при движении на высокой скорости. Благодаря такому техническому решению передние и задние колеса авто получили синхронизацию при повороте в ту или иную сторону. Кроме того, улучшилась маневренность в случае, когда автомобиль движется с малой скоростью: передние и задние колеса могут быть повернуты в разном направлении. Это достигается за счет того, что при большой скорости автомобиля сайлентблоки, установленные на задней подвеске, под воздействием сил во время поворота авто деформируются, не давая колесам существенно изменить угол поворота.

Рулевой привод представляет собой шарнирно-рычажную конструкцию, посредством которой усилия, прилагаемые к рулю, передаются напрямую колесам, обеспечивая при этом устойчивость автомобиля при повороте. Кроме этого, конструкция удерживает колеса при работе подвески, тип которой зависит от устройства рулевого привода.

Наиболее популярна механическая конструкция рулевого привода, включающая в себя рулевые тяги и шаровые опоры (рулевые шарниры). В свою очередь, шаровой шарнир, защищенный от износа вкладышами, находится в корпусе с закрытым резиновым пыльником, который препятствует проникновению пыли и грязи в шарнирное соединение. Шаровой шарнир изготовлен как одно целое с шаровым пальцем, который служит наконечником для рулевых тяг и составляет с ними дополнительный рычаг подвески.

Для регулировки рулевого управления существует несколько параметров, влияющих на устойчивость автомобиля во время движения, и на усилие, прилагаемое к рулю. Четыре наиболее важных из них касаются угловых регулировок: развал, схождение, угол продольного и поперечного наклона поворотной ступицы колеса, а также две регулировки плеча (стабилизация и обкатка). Стоит заметить, что все регулировки связаны между собой и оказывают важное влияние на работу всего рулевого управления.

Современные автомобили уже не обходятся без усилителя рулевого управления, которое значительно уменьшает усилие, приложенное к рулю, позволяет точно и быстро реагировать на окружающую обстановку при движении. Благодаря усилителю руля водитель меньше утомляется, да и передаточное число шестерен в редукторе можно уменьшить, что делает его более компактным. По своему типу привод усилителя делится на электрический, гидравлический или пневматический. Последний больше относится к автомобилям грузового класса.

В большинстве своем автомобили нынешнего поколения снабжены гидравлическим усилителем рулевого управления, называемым для простоты «гидроусилитель руля». Кроме этого, существует его вариант – электрогидравлический усилитель, в котором жидкость нагнетается насосом с приводом от электродвигателя. Однако прогрессивным считается применяемый сегодня электрический усилитель руля, в котором крутящий момент вала электродвигателя подается непосредственно на карданный вал рулевого колеса или прямо на рулевой редуктор. А использование электроники делает возможным применение электроусилителя при парковке в автоматическом режиме или в системе, которая помогает удерживать автомобиль на полосе движения.

Инновационным усилителем руля можно считать адаптивный усилитель рулевого управления, благодаря которому усилие, прилагаемое при повороте колеса, зависит от скорости движения. Как пример подобной конструкции можно привести известный адаптивный гидравлический усилитель Servotronic. К новинке можно отнести и систему активного рулевого управления BMW, а также систему динамического рулевого управления от Audi, в котором передаточное число редуктора рулевого механизма зависит от скорости движения автомобиля.

Задача рулевого механизма состоит в том, чтобы изменять направление движения автомобиля. В большинстве автомобилей можно изменить лишь направление передних колес, но существуют современные модели, управление которыми происходит путем изменения направления всех четырех колес.

Система рулевого управления состоит из рулевого устройства и привода. В результате вращения рулевого колеса двигатель начинает поступательное движение. Затем управляемые колеса поворачиваются, и автомобиль меняет свое направление.

В ходе этого процесса изначальное движение водителя усиливается в несколько раз. Схема рулевого устройства показывает, какие детали и механизмы задействуются в процессе управления автомобилем. На современные автомобили и грузовые автомобили, предназначенные для перевозки больших грузов, дополнительно устанавливаются гидроусилители. Гидроусилители облегчают управление автомобилем и повышают безопасность движения.

Устройство рулевого управления

Червячный тип рулевого механизма

Это самый древний тип рулевого управления. Система состоит из картера со встроенным винтом, получившим название «червяк». «Червяк» напрямую соединяется с рулевым валом. Помимо винта, в системе присутствует еще один вал с роликом-сектором. Вращение руля приводит к вращению «червяка» и последующему вращению ролика-сектора. К ролику-сектору присоединена рулевая сошка, связанная посредством шарнирного управления с системой тяг.

В результате работы этой системы тяг управляемые колеса поворачиваются, и автомобиль изменяет направление движения. Червячный тип рулевого механизма имеет ряд недостатков. Во-первых, это большая потеря энергии за счет большого трения внутри механизма. Во-вторых, отсутствует жесткая связь между колесами и рулем. В-третьих, для того, чтобы изменить направление движения, нужно обернуть руль несколько раз, что не только выглядит несовременно, но и не соответствует существующим в мире стандартам управления. В настоящее время устройства червячного типа используются только в российских УАЗах, ВАЗах с задним приводом и ГАЗах.

Винтовой тип рулевого механизма

Винтовой механизм по-другому называют «винт-шариковая гайка». Разрабатывая эту систему, конструкторы заменили «червяка» специальным винтом с присоединенной к нему шариковой гайкой. На внешней стороне гайки располагаются зубья, которые и входят в контакт с таким же, как и в предыдущей системе, роликом-сектором.

Для того чтобы уменьшить трение, разработчики предложили разместить между роликом-сектором и гайкой шариковые каналы. Благодаря такому решению удалось значительно уменьшить трение, увеличить отдачу и облегчить управление. Однако наличие все той же сложной системы тяг, большие размеры и неудобная форма винтового механизма привели к тому, что винтовая система была признана также неприспособленной к современным условиям. Однако некоторые известные автопроизводители до сих пор используют механизм «винт-шариковая гайка» при изготовлении машин с продольным двигателем. Подобные механизмы имеют автомобили Nissan Patrol, Mitsubishi Pajero и другие.

Реечный тип рулевого механизма

1. наконечник рулевой тяги;
2. шаровой шарнир наконечника;
3. поворотный рычаг;
4. контргайка;
5. тяга;
6. болты крепления рулевых тяг к рейке;
7. внутренние наконечники рулевых тяг;
8. скоба крепления рулевого механизма;
9. опора рулевого механизма;
10. защитный чехол;
11. соединительная пластина;
12. стопорная пластина;
13. демпфирующее кольцо;
14. опорная втулка рейки;
15. рейка;
16. картер рулевого механизма;
17. стяжной болт муфты;
18. нижний фланец эластичной муфты;
19. верхняя часть облицовочного кожуха;
20. демпфер;
21. рулевое колесо;
22. шариковый подшипник;
23. вал рулевого управления;
24. нижняя часть облицовочного кожуха;
25. кронштейн крепления вала рулевого управления;
26. защитный колпачок;
27. роликовый подшипник;
28. приводная шестерня;
29. шариковый подшипник;
30. стопорное кольцо;
31. защитная шайба;
32. уплотнительное кольцо;
33. гайка подшипника;
34. пыльник;
35. уплотнительное кольцо упора;
36. стопорное кольцо гайки упора;
37. упор рейки;
38. пружина;
39. гайка упора;
40. палец шарового шарнира;
41. защитный колпачок;
42. вкладыш шарового пальца;

А. метка на пыльнике;
В. метка на картере рулевого механизма;
С. поверхность шарового шарнира;
D. поверхность поворотного рычага

Реечная конструкция – самое распространенное устройство рулевого управления. Сила этой конструкции заключается в ее простоте. Этот простой и прогрессивный механизм используется при производстве 90% автомобилей. В основе устройства рулевой рейки лежит основной элемент – вал-рейка. Вал-рейка оснащена поперечными зубьями. На рулевом валу располагается шестерня, которая зацепляется за зубья рулевого вала и перемещает рейку.

Благодаря использованию этой системы удалось добиться минимизации количества шарнирных соединений и значительного сохранения энергии. Каждому колесу «полагается» по два шарнира и по одной тяге. Для сравнения: в системе «винт-шариковая гайка» колесу соответствует три тяги, в «червячном» механизме – пять тяг. Рулевая рейка обеспечила практически прямую связь между рулем и колесами, а значит, в несколько раз увеличила легкость управления автомобилем. Такое рулевое устройство автомобиля сделало возможным изменять направление движения минимальным количеством оборотов руля.

Еще одно преимущество реечной конструкции – размер и форма картера. При своем небольшом размере и продолговатой форме, картер способен разместиться в автомобиле где угодно. Автопроизводители размещают картер над двигателем, под двигателем, впереди или сзади, исходя из модели автомобиля. Реечный механизм позволил добиться практически мгновенной реакции колес на поворот руля. Эта система позволила создавать скоростные автомобили с современной, усовершенствованной системой управления.

Усилитель

Усилитель используется для облегчения управления. Благодаря усилителю, удается достичь большей точности управления, увеличить скорость передачи движения от руля к колесу. Автомобиль с усилителем управляется проще, легче, быстрее. Усилитель может быть электрическим, пневматическим или гидравлическим. В большинстве современных автомобилей используется гидравлический усилитель, получающий питание от электродвигателя.

Гидроусилитель состоит из поворотного клапана и лопастного насоса. За счет движения лопастного насоса гидравлическая энергия поступает в рулевой механизм. Насос работает за счет электрического двигателя автомобиля. Он перемещает гидравлическую жидкость. Величина давления регулируется при помощи встроенного в насос предохранительного клапана. Нетрудно догадаться, что чем больше скорость движения двигателя, тем большее количество жидкости поступает в насосный механизм.

Новые технологии

В последнее время автопроизводители стали выпускать модели с электрическим усилителем. Такие автомобили управляются «бортовым компьютером», то есть электронной системой, работающей в автоматическом режиме. Больше всего эта система напоминает компьютерную игру, в которой специальные датчики, установленные на руле, подают на центральный компьютер сведения обо всех изменениях и изменяют положение механизмов.

«Слабые звенья» рулевого управления

Как и любой другой механизм, рулевое управление время от времени ломается. Опытный водитель прислушивается к своему автомобилю и может определить наличие той или иной неисправности по характерным звукам.

Например, стуки или увеличение люфта рулевого колеса могут свидетельствовать о том, что в рулевом механизме ослаблено крепление картера, кронштейна маятникового рычага или рулевой сошки. Также это может быть признаком того, что шарниры рулевых тяг, передающая пара или втулка маятникового рычага пришли в негодность. Эти неисправности можно устранить при помощи нехитрых манипуляций: замены износившихся деталей, регулировки зацеплений или креплений.

В том случае, если при вращении руля ощущается чрезмерное сопротивление, можно говорить о том, что нарушилось соотношение углов установки передних колес или зацепление передающей пары. Также руль может туго двигаться при отсутствии смазки в картере. Следует устранить данные недостатки: долить смазку, сбалансировать углы установки, отрегулировать зацепление.

Профилактика

Чтобы устройство рулевого управления автомобиля служило долго, необходимо уделять внимание его профилактике. Тщательная проверка деталей и механизмов рулевого управления сможет уберечь от поломок, требующих длительного и дорогостоящего ремонта. Помимо профилактики, большое значение имеет стиль вождения.

Предупредить возникновение неисправностей может своевременное техническое обслуживание, включающее в себя диагностику состояния рулевого механизма и других важных деталей и элементов автомобиля.

• Новости
• Практикум

Российскому автопрому снова выделили миллиарды рублей

Премьер-министр России Дмитрий Медведев подписал постановление, которое предусматривает выделение 3,3 млрд рублей бюджетных средств для российских производителей автомобилей. Соответствующий документ размещен на сайте правительства. Отмечается, что бюджетные ассигнования были изначально предусмотрены федеральным бюджетом на 2016 год. В свою очередь, подписанное премьером постановление утверждает правила предоставления...

Новый бортовой КамАЗ: с автоматом и подъемной осью (фото)

Новый бортовой магистральный грузовик - из флагманской серии 6520. Ноинка укомплектована кабиной от Mercedes-Benz Axor первого поколения, двигателем Daimler, автоматической коробкой передач ZF, и ведущим мостом Daimler. При этом последняя ось - подъемная (так называемый «ленивец»), что позволяет «значительно сократить затраты энергоресурсов и в конечном счёте...

Объявлены цены на спортивную версию седана Volkswagen Polo

Автомобиль, оснащенный 1,4-литровым 125-сильным мотором будет предлагаться по цене от 819 900 рублей за версию с 6-ступенчатой механической трансмиссией. Помимо 6-ступенчатой механики, покупателям будет доступна также версия, оснащенная 7-ступенчатым «роботом» DSG. За такой Volkswagen Polo GT попросят от 889 900 рублей. Как уже рассказывал «Авто Mail.Ru», от обычного седана...

Лимузин для президента: раскрыты очередные подробности

Сайт Федеральной патентной службой продолжает оставаться единственным открытым источником информации об «автомобиле для президента». Сначала НАМИ запатентовал промышленные модели двух автомобилей - лимузина и кроссовера, которые являются частью проекта «Кортеж». Затем намишники зарегистрировали промышленный образец под названием «Панель приборов автомобиля» (скорее всего, именно...

Названы регионы России с самыми старыми автомобилями

При этом самый молодой автопарк числится в Республике Татарстан (средний возраст - 9,3 года), а самый старый - в Камчатском крае (20,9 года). Такие данные в своем исследовании приводит аналитическое агентство «Автостат». Как оказалось, помимо Татарстана, лишь в двух российских регионах средний возраст легковых автомобилей менее...

Внедорожник GMC превратили в спорткар

телье Hennessey Performance всегда славилось своим умением щедро добавлять дополнительных скакунов «прокачиваемому» автомобилю, но в этот раз американцы явно поскромничали. GMC Yukon Denali мог бы превратиться в настоящего монстра, благо, что 6,2-литровая «восьмерка» позволяет это сделать, но мотористы Hennessey ограничились достаточно скромным «бонусом», увеличив мощность мотора...

Фото дня: гигантская утка против водителей

Путь автомобилистам на одной из местных автотрасс преграждала… огромная резиновая утка! Фотографии утки моментально разошлись по соцсетям, где у них нашлось немало поклонников. Как сообщает The Daily Mail, гигантская резиновая утка принадлежала одному из местных автомобильных дилеров. Судя по всему, на дорогу надувную фигуру снес...

Mercedes выпустит мини-Гелендеваген: новые подробности

Новая модель, призванная стать альтернативой изящному Mercedes-Benz GLA, получит брутальную внешность в стилистике «Гелендевагена» - Mercedes-Benz G-класса. Немецкому изданию Auto Bild удалось разузнать новые подробности об этой модели. Итак, если верить инсайдерской информации, то Mercedes-Benz GLB будет отличаться угловатым дизайном. С другой стороны, полного...

Владельцы Mercedes забудут, что такое проблемы с парковкой

По словам Цетше, которые приводит Autocar, в ближайшем будущем автомобили станут не просто транспортными средствами, а персональными помощниками, которые здорово упросят жизнь людям, перестав провоцировать стрессы. В частности, гендиректор Daimler заявил, что вскоре на автомобилях Mercedes появятся специальные датчики, которые «будут отслеживать параметры организма пассажиров и корректировать ситуацию...

Названа средняя цена нового автомобиля в России

Если в 2006 году средневзвешенная цена машины составляла примерно 450 тыс. рублей, то в 2016 - уже 1,36 млн рублей. Такие данные приводит аналитическое агентство «Автостат», изучившее ситуацию на рынке. Как и 10 лет назад, самыми дорогими на российском рынке остаются иномарки. Сейчас средняя цена нового автомобиля...

КАК выбрать цвет автомобиля, выбрать цвет машины.

Как выбрать цвет автомобиля Не секрет, что цвет автомобиля в первую очередь влияет на безопасность дорожного движения. Более того, от цвета машины зависит и его практичность. Автомобили выпускаются всех цветов радуги и десятки ее оттенков, но как выбрать «свой» цвет? ...

Многие автовладельцы думают, что им никогда в жизни не придется сталкиваться с такой проблемой, как замена рулевого колеса в автомобиле — данный узел кажется непоколебимым и надежным. Но достаточно часто встречаются неисправности, связанные с износом креплений, подшипника либо электронных компонентов, которые установлены внутри руля. Помимо этого, многие автомобилисты меняют рулевое колесо на нестандартное изделие с целью повышения комфортабельности транспортного средства или улучшения управляемости. Так или иначе замена рулевого колеса является довольно непростым мероприятием. Чтобы не допустить поломок и сделать все правильно, необходимо в точности придерживаться инструкции. Об этом далее в статье.

Рулевое управление современного автомобиля с гидроусилителем:

Рулевая сошка (1), продольная рулевая тяга (2), рулевой механизм (3), всасывающий шланг (4), сливной шланг (5), бачок (6), правая боковая рулевая тяга (7), правый маятниковый рычаг (8), поперечная рулевая тяга (9), входной вал рулевого механизма (10), нижний карданный шарнир (11), карданный вал (12), верхний карданный шарнир (13), вал рулевой колонки (14), рулевое колесо (15), левый маятниковый рычаг (16), наконечник левой боковой тяги (17), хомут регулировочной трубки (18), левый рычаг рулевой трапеции (19), чехол шарнира (20), наконечник левой боковой тяги (21), шарнир (22), нагнетательный шланг (23), насос гидроусилителя (24).

Большинство современных автомобилей оборудуются усилителями рулевого управления — электрическими или гидравлическими. Усилитель рулевого колеса предназначен для комфортного управления транспортным средством, а также для уменьшения усилия на руле и удержания автомобиля после резкого маневра. Усилитель рулевого управления входит в базовую комплектацию практически каждого современного автомобиля.

Основой рулевого управления является рулевой механизм, который выполняет следующие функции:

• Самопроизвольно возвращает руль в нейтральное положение в условиях снятия нагрузки.
• Передает усилие рулевому приводу.
• Увеличивает усилие, приложенное к рулевому колесу.

Собственно говоря, рулевой механизм является редуктором (механической передачей), поэтому основной его параметр — передаточное число. Зависимо от вида механической передачи существуют такие типы рулевых механизмов: винтовой, червячный, реечный.

Рассмотрим принцип работы реечного рулевого механизма (именно его чаще всего и устанавливают на легковые автомобили): при вращении руля рейка перемещается влево или вправо, а во время движения рейки происходит перемещение присоединенных к ней тяг рулевого привода, которые и поворачивают управляемые колеса.

Конструктивные особенности авторулей

Реечный рулевой механизм отличается простотой конструкции, соответственно высоким КПД, а также высокой жесткостью. Однако вместе с этим этот тип рулевого механизма склонный к вибрациям и чувствительный к ударным нагрузкам от неровностей на дорогах. Из-за особенностей своей конструкции реечный рулевой механизм монтируется на автомобили с передним приводом и независимой подвеской управляемых колес.

Винтовой рулевой механизм состоит из таких конструктивных элементов: рулевая сошка, расположенная на валу сектора, винт на валу руля, гайка, перемещаемая по винту, зубчатая рейка, нарезанная на гайке, и зубчатый сектор, который соединен с рейкой. Особенность винтового механизма — соединение гайки и винта при помощи шариков, что позволяет достигнуть меньшего трения и износа пары. Этот тип рулевого механизма монтируется на некоторые легковые автомобили представительского класса, тяжелые грузовые автомобили и автобусы.

Червячный рулевой механизм объединяет следующие конструктивные компоненты: глобоидный червяк (червяк с переменным диаметром), соединенный с рулевым валом, и ролик. На валу ролика за пределами корпуса рулевого механизма вмонтирован рычаг (сошка), который связан с тягами рулевого привода. Червячный рулевой механизм менее чувствителен к ударным нагрузкам и обеспечивает лучшую маневренность автомобиля. Но стоит он недешево из-за сложности в изготовлении. Рулевое управление с подобным механизмом обладает большим числом соединений, поэтому требует систематической регулировки.

Червячный рулевой механизм используется на легковом транспорте с повышенной проходимостью и зависимой подвеской, легком грузовом транспорте и на автобусах. Ранее данный тип рулевого механизма монтировался на «отечественную » классику.

Для всех моделей руля характерны общие особенности конструкции:

1. В середине рулевого колеса, в его внутренней части есть ступица, с помощью которой данное устройство крепится к рулевой колонке.
2. Внешний обод — управляющая часть всего данного устройства. Водитель держится именно за него и, влияя на внешний обод, передает крутящий момент рулевой колонке, а через нее — прямо на рулевые тяги.
3. Ступица и внешний обод соединены между собой с помощью спиц, которые могут выглядеть, как штыри или пластины, а по количеству их бывает четыре, три или две.

Размер руля, от чего зависит размер рулевого колеса

Размер руля, устанавливаемого на транспортное средство, в существенной степени зависит от того, вмонтирован ли на автомобиле гидравлический либо электрический усилитель рулевого управления. Кроме того, размер рулевого колеса во многом зависит от усилия на нем. Существуют определенные требования по предельному усилию на руле в условиях отказа усилителя. Крутящий момент, который требуется, чтобы повернуть рулевой вал, равен произведению силы (которую прилагает автомобилист) на плечо (радиус руля). Поэтому чем меньше рулевое колесо, тем сложнее будет его поворачивать. У автобусов и грузовиков тяжелее поворачивать колеса, поэтому рулевое колесо большое и стоит более горизонтально. В легковых автомобилях его можно сделать меньше.

Современный руль современного автомобиля, что выведено на рулевое колесо

На современные рулевые колеса многих автомобилей выводятся кнопки управления разными автомобильными системами. Неотъемлемым атрибутом данного устройства является звуковой сигнал, разным бывает лишь размещение управления данным сигналом. Фактически во всех моделях автомобилей вместе с рулем монтируются переключатели поворотов, управления стеклоочистителями и света. Поэтому при замене рулевого колеса возникает потребность в демонтаже и данных приспособлений. Стоит отметить, что на старых моделях транспортных средств, особенно американских, фактически прямо в руле устанавливался рычаг переключения передач.

Кроме того, в наше время существуют так называемые многофункциональные рулевые колеса (мульти-руль), на которые может выводится управление аудиосистемой, телефоном, бортовым компьютером, навигационной системой, системой голосового управления, круиз-контролем, рециркуляцией воздуха.

Как купить новый руль, на что следует обратить внимание

Прежде чем менять руль, автовладелец должен серьезно подумать, какой тип рулевого колеса нужен автомобилю. Многие водители отдают предпочтение спортивным рулям. Конечно, внешний вид подобного устройства привлекает внимание. Утолщенный, небольшой по диаметру, с фигурными выемками, которые делают захват руля удобным. Чаще всего он выполнен из упругих материалов и приятных на ощупь. Тем не менее не всегда это мудрое решение.

На автомобиле без гидроусилителя во время езды по городу наиболее удобно использовать рулевое колесо большого диаметра. Как уже было сказано выше, вращая такой руль, автомобилисту приходится прилагать гораздо меньше усилий при совершении сложного маневра.

Помимо этого, существует важное условие, которое следует соблюдать при приобретении нового рулевого колеса. Нужно проверить место, где на ступице новое устройство крепится к рулевой колонке транспортного средства, на котором осуществляется замена руля. Данная конструкция не редко бывает изготовлена только для определенной модели транспортного средства и не обладает унифицированным соединением.

Что касается автомобилей с многофункциональными рулевыми колесами, о которых вспоминалось выше, то для них подходят лишь уникальные устройства, поскольку очень сложно переделать схему управления автомобильными системами. При выборе нового руля следует представить, насколько удобно он будет располагаться в салоне и не станет ли водителю помехой. Идеальный вариант — подбор рулевого колеса по рекомендации производителя — подобные рули обладают сертификатами соответствия и имеют соответствующие отметки на упаковке.

Выбор рабочего места

Все работы по замене рулевого колеса должны проводиться на ровной горизонтальной поверхности. Транспортное средство, при этом, фиксируется с помощью ручного тормоза и включенной первой передачи при неработающем моторе.

Техника безопасности

Для страховки под колеса лучше установить механические упоры. В обязательном порядке обесточьте автомобильные системы, сняв с аккумуляторной батареи клеммы.

Инструменты, приспособления, расходные материалы

1. Крестовая и плоская отвертки.
2. Гаечные ключи.
3. Механические упоры.
4. Вороток для центральной гайки.
5. Непосредственно само рулевое колесо.

Подготовительные работы (пошагово)

Как снять руль и установить новый (пошагово)

На последнем этапе следует произвести проверку, для чего необходимо покачать рулевое колесо в стороны и потянуть его на себя. Помимо этого, следует внимательно прислушиваться к своим ощущениям при проезде первых нескольких километров. Если вы заметите, что установили рулевое колесо неверно, сразу обратитесь в сервисный центр, во избежание проблем в дальнейшем.

На первый взгляд, в этом нет ничего сложного. Но стоит приступить к самой процедуре замены рулевого колеса, чтобы понять, что каждое действие требует аккуратности и внимательности. На всю процедуру у опытных мастеров уходит не меньше часа, а неподготовленные новички могут потратить на это аж до нескольких часов.

Как на Алиэкспресс найти и заказать новый руль по сходной цене и бесплатной доставкой

• Чтобы заказать на новое рулевое колесо, для начала необходимо пройти регистрацию. Для этого нажмите на надпись «Регистрация» в правом верхнем углу сайта.
  
  
• После этого вы будете перенаправлены на специальную форму, которую следует заполнить. Здесь необходимо ввести свой emeil, фамилию и имя, а также придумать пароль. Адрес электронной почты нужно подтвердить в течение суток.
  
  
• Далее желательно сразу заполнить адрес доставки, но делать это нужно исключительно английскими буквами. Делается это в своем профиле. Можно указывать не только свой адрес, но и адреса своих родных, знакомых, друзей. Всего может быть до пяти адресов.
  
  
• Затем вбиваем в поисковую строку ключевые слова, желательно на английском языке: рулевое колесо — steering wheel.
  
  
• Как видите, результатов очень много. Наиболее лучшим вариантом будет отсортировать результаты по рейтингу продавца.
  
  
• Так как нам нужны товары с бесплатной доставкой, ставим галочку напротив «Бесплатная доставка».
  
  
• Чтобы отсеять оптовиков, выберите только поштучные товары.
  
  
• Далее переходим на страницу описания продукции и выбираем требуемый цвет, размер, количество.
  
  
• После этого нажимаем на ссылку «Купить сейчас», чтобы сразу оплатить заказ. Если вы желаете произвести оплату позже, добавьте товар в корзину.