Рулевое управление автомобиля

Порядок диагностики рулевого управления автомобиля

При диагностике рулевого механизма сначала проводят первичную проверку. Специалист оценивает ход руля, слушает звуки работы рейки и ГУР, проверяет масло, оценивает износ ремня ГРМ, наконечников, тяг и пыльников. По результатам первичной проверки выбирают один из трех вариантов дальнейших шагов:

1. При неисправности узла его демонтируют и продолжают работу на стенде для диагностики и ремонта рулевого управления. Затем снова подвергают стендовым испытаниям, чтобы убедиться в устранении проблемы. После чего возвращают на штатное место и проверяют работу всей системы в сборе.
2. Если неисправен только один элемент, к примеру наконечник либо тяга, ремень ГРМ, то просто происходит замена детали. Затем проверяют работу рулевого механизма с новыми комплектующими.
3. Если не удалось выяснить первопричину неисправности при первой проверке, прибегают к комплексной диагностике системы целиком.

Конструкция рулевого управления автомобиля

Рулевое управление автомобиля состоит из трех компонентов:

1. Колонки.
2. Механизма.
3. Привода.

За счет взаимодействия этих компонентов между собой осуществляется передача действий водителя на колеса управляемой оси, что и обеспечивает их поворот.

Дополнительно в конструкцию авто входит вспомогательный механизм – усилитель рулевого управления, частично компенсирующий усилие водителя,тем самым упрощая управление машиной.

Колонка

Рулевая колонка представляет собой вал, посредством которого усилие водителя передается на механизм. Один конец этого вала заведен в салон, и на него посажен руль (шлицевым соединением), посредством которого водитель и осуществляет действия для изменения направления движения (вращает его).

В современных авто рулевой вал является составным – состоящим из нескольких частей, соединенных между собой карданными шарнирами. Достоинства этой конструкции:

1. Возможность регулировки. Составное устройство позволяет водителю настроить для себя удобное положение руля (изменить вылет и угол наклона колонки);
2. Повышение безопасности. Составная конструкция является травмобезопасной — за счет карданных шарниров при фронтальном ударе авто о препятствие, колонка «ломается», а не выходит в салон навстречу водителю;

Вал рулевой колонки пустотелый, что позволяет протянуть внутри него проводку для питания  элементов – клавиши звукового сигнала, пиропатрона подушки безопасности, системы подогрева рулевого колеса.

На колонку устанавливается ряд органов управления оборудованием авто:

• переключатель поворотников;
• рычаг установки режима работы головного света (ближний, дальний свет);
• переключатель стеклоочистителей и системы омыва лобового и заднего стекла;
• переключатели передач КПП (в авто, оснащенных АКПП, РКПП, вариатором);
• клавиши управления мультимедийной системой, круиз-контролем (непосредственно на руле);
• замок зажигания;

Расположение указанных элементов на рулевой колонке обеспечивает удобный доступ к ним водителю.

Механизм

Рулевой механизм червячного типа

Рулевой механизм ключевой в системе. Этот узел обеспечивает увеличение усилия, приложенного водителем к рулю, и передачу его на привод.

Чаще всего используется рулевой механизм двух видов: червячный и реечный.

В червячном рулевом механизме основными элементами являются червячок и ролик. На легковых авто распространение получил механизм типа «шестерня-рейка». В узле этой конструкции вращательное движение шестерни преобразуется в возвратно-поступательное перемещение рейки с зубчатым сектором. Именно шестерня и рейка — ключевые элементы механизма. Эти составляющие размещаются в корпусе, закрепляемом в подкапотном пространстве на моторном щите или подрамнике.

Косозубая шестерня жестко посажена на второй конец вала рулевой колонки, поэтому воздействие на руль приводит к вращению шестеренки.

Благодаря зубьям шестеренка имеет постоянное зацепление с зубчатым сектором на рейке. Сама рейка представляет собой  шток, поэтому вращение шестерни приводит к смещению рейки по продольной оси (к примеру, при вращении руля влево, рейка уходит вправо). Рулевая рейка связана с рулевым приводом, воздействующим на колеса.

За счет такой конструкции механизма и обеспечивается передача усилия (и его увеличение благодаря заданному передаточному соотношению) от руля к приводу.

Статья в тему:

• Гидроусилитель руля: устройство и принцип работы
• Что такое демпфер в автомобиле и для чего он нужен?
• Как отрегулировать развал-схождение своими руками?

Привод

Рулевой привод включает в себя систему тяг, соединяющих рейку с поворотными кулаками колес. К рейке тяги закрепляются жестко, а вот с поворотными кулаками они соединяются через рулевые шаровые наконечники.

В зависимости от конструкции подвески, в роли поворотного кулака может выступать амортизационная стойка (подвеска МакФерсона) или ступица колеса (в рычажных подвесках).

В подвеске МакФерсона возможность вращаться стойке вокруг оси обеспечивается опорным подшипником и шаровой опорой. В рычажных же подвесках вращение ступицы осуществляется за счет использования двух шаровых опор (верхней и нижней). Опоры и опорные подшипники хоть и являются составными элементами подвески, но от них зависит и работа рулевого управления.

Классификация рулевого управления

Принципиальных отличий между разными типами рулевого управления нет, но часто его классифицируют по типу редуктора рулевого механизма:

Тип редуктора «шестерня-рейка».

Устройство рулевого управления с редуктором типа «шестерня-рейка» 1 — руль; 2 — рулевой вал с шестерней; 3 — рейка; 4 — рулевые тяги; 5 — поворотные рычаги; 6 — колеса.

Это самая распространенная разновидность рулевого редуктора, которая за годы использования показала свою надежность.

Принцип действия очень простой: на рулевом валу (который отходит от рулевой колонки) закреплена продолговатая шестерня. Рулевая рейка имеет зубчатый участок, который входит в зацепление с этой шестерней. При вращении руля шестерня вращается на месте и толкает зубчатую рейку в одну или другую сторону. Соответственно приходят в действие и рулевые тяги.

Передаточное число на рейке может быть неизменным, а может меняться ближе к краям. Получить такой эффект просто: нужно изменить наклон зубьев на рейке. Благодаря этому для поворота на большой угол не нужно «крутить баранку» до посинения, количество оборотов руля для маневра сокращается.

Тип редуктора «червяк-ролик».

Устройство рулевого управления с редуктором типа «червяк-ролик»: 1 — руль; 2 — рулевой вал с червяком; 3 — ролик с валом сошки; 4 — рулевая сошка; 5 — средняя тяга; 6 — боковые тяги; 7 — поворотные рычаги; 8 — колеса; 9 — маятниковый рычаг; 10 — шарниры рулевых тяг.

Этот тип редуктора можно назвать устаревшим, поскольку его давно перестали устанавливать на автомобили. Тем не менее, он еще встречается на старых машинах.

В основе заложена червячная передача, в которой червяк закреплен на дополнительном валу рулевой колонки. При повороте руля вращается червяк и приводит в движение ролик, стоящий с ним в зацеплении.

Сдвигаясь по нарезке червяка, ролик заставляет вращаться вал, на который он установлен и к которому присоединен рычаг рулевой сошки. Вал вращается, рулевая сошка описывает полукруг, приводит в действие остальные элементы рулевого привода (среднюю тягу, маятниковый рычаг, боковую тягу, поворотные кулаки колес).

Винтовой тип редуктора.

Устройство редуктора рулевого управления винтового типа

По принципу действия он очень похож на червячный редуктор. Однако на дополнительном валу рулевой колонки установлен не червяк, а винт. Он входит в зацепление с гайкой, на наружную сторону которой нанесен зубчатый обод. Когда вращается винт, гайка поворачивается в одну или другую сторону и поворачивает рулевую сошку, а она уже направляет остальные компоненты рулевого привода.

В усовершенствованных моделях на винт ставится шариковая шайба, которая служит промежуточным элементом между ним и гайкой. При вращении винта шарики сдвигают шайбу, а она поворачивает гайку. Когда на легковые автомобили начали массово устанавливать гидроусилитель руля (ГУР), червячный редуктор вышел из обихода – к нему ГУР не поставишь. На его место пришел реечный привод, а винтовой «перекочевал» на тяжелые автомобили.

Кроме редуктора, в рулевом механизме могут отличаться типы передачи усилия на управляемые колёса. Более простой считается конструкция с реечным редуктором: от рулевой рейки отходят две рулевые тяги, которые крепятся к поворотным кулакам колес. Для того, чтобы соединение было подвижным, но без люфтов, используются шаровые наконечники.

На редуктор с червячной или винтовой передачей подходит другой тип рулевого механизма. Его называют рулевой трапецией и состоит он из довольно сложной системы рычагов. Сложность конструкции оправдывается большей мощностью, так что рулевая трапеция с винтовым редуктором ставится на грузовые автомобили, в то время как рулевая рейка лучше подходит для легковых.

И, наконец, систему рулевого управления классифицируют по типу усилителя: ГУР, ЭГУР и ЭУР.

1. ГУР – гидравлический усилитель, классический тип. Он и сегодня ставится на автомобили, но постепенно уступает дорогу более современным видам усилителя;
2. ЭГУР – электрогидравлический усилитель руля. В нём электромотор выполняет вспомогательную функцию, в то время как основная работа выполняется гидравликой;
3. ЭУР – электроусилитель, современный способ управлять автомобилем. Электромотор умножает усилие, которое водитель прикладывает к рулю, то есть работает без каких-либо гидравлических элементов.

Принцип работы

Каждое ведущее колесо базируется на поворотном кулаке, который соединен с передней осью с помощью так называемого шкворня. Когда водитель крутит руль, усилие от этого при участии рычагов и тяг передается на поворотные кулаки. Они оборачиваются под требуемым углом и таким образом влияют на направление движения. 

Для исключения риска бокового скольжения колес в процессе поворота важно, чтобы у описываемых ими окружностей был общий центр, где пересекаются продолжения осей всех приборов транспортного средства. Его называют центром поворота

По этой причине ведущие колеса поворачиваются на разные углы: внешние – на меньший, внутренние – на больший. 

Поворачивая руль, водитель поворачивает колеса, то есть посредством рулевого механизма он передает усилие на тяги и рычаги рулевого привода, которые оказывают прямое воздействие на угол поворота ведущих колес. Учитывая тот факт, что рулевой механизм представляет собой устройство, которое повышает крутящий момент и при этом снижает обороты, он, помимо всего прочего, в разы увеличивает усилие воздействия. 

Фактически значение рулевого управления сводится к выполнению им следующих функций:

•  Увеличение приложенного к рулю усилия.
•  Передача этого усилия на рулевой привод.
•  Самостоятельный возврат руля в исходное положение после снятия нагрузки.

По сути, рулевой механизм представляет собой механическую передачу, основным параметром которой следует считать передаточное число. 

Работа гидроусилителя рулевого привода автомобиля ЗИЛ-4331:

a — нейтральное положение; б — перемещение золотника вправо; в — перемещение золотника влево; 1 и 7 — перепускные клапаны; 2 — сапун; 3 и 4 — сетчатые фильтры; 5 — коллектор; 6 — насос; 8 — предохранительный клапан; 9 и 10 — демпфирующие отверстия; 11 — калиброванное отверстие; 12 — шариковый клапан; 13 — реактивный плунжер; 14 — золотник; 15 — винт механизма рулевого управления; 16 — вал сошки; 17 — картер механизма рулевого управления.

Устройство рулевого привода

Если водитель перестает поворачивать рулевое колесо, то прекращается и поворот управляемых колес, так как винт перестает вращаться и поступающая в картер механизма рулевого управления жидкость перемешает поршень-рейку с винтом и золотником в исходное среднее положение, при котором прекращается действие жидкости на поршень-рейку. В работе гидроусилителей автомобилей марок «ЗИЛ» и «КамАЗ» много общего, но конструкция гидроусилителя автомобилей марки «КамАЗ» имеет некоторые особенности. Распределитель расположен впереди углового редуктора. В центральном отверстии распределителя размещен золотник, вокруг которого в трех сквозных отверстиях расположено по два цилиндра с центрирующей пружиной между ними, а в трех глухих отверстиях расположено по одному плунжеру с пружиной. Наличие трех плунжеров в глухих отверстиях объясняется следующим. Жидкость, находящаяся в корпусе углового редуктора, действует на три торца реактивных плунжеров, находящихся в сквозных отверстиях, а также на кромку сечения винта по месту его уплотнения, а в полости слева под передней крышкой действуют лишь на торцы трех плунжеров. Чтобы обеспечить одинаковое реактивное усилие на рулевом колесе от давления жидкости при повороте как направо, так и налево со стороны углового редуктора расположены три дополнительных плунжера, общая площадь которых равна площади кромки сечения винта. В одном из плунжеров встроен обратный клапан, который при отказе гидросистемы соединяет между собой магистрали высокого и низкого давления, обеспечивая работу рулевого управления без усилителя. Предохранительный клапан соединяет магистрали нагнетания и слива при давлении жидкости свыше 8 МПа, предохраняя насос от перегрева, а детали от перегрузок. Размещение предохранительного клапана в отдельной бобышке облегчает его регулировку и ремонт. Отдельный гидроусилитель автомобиля МАЗ. Распределитель крепится к корпусу шаровых шарниров и силового цилиндра. Внутри корпуса распределителя имеются три кольцевых канавки: две крайние соединены между собой каналом и с магистралью нагнетания, средняя сообщает магистраль слива с бачком насоса. Две кольцевые канавки золотника соединяются каналами (Одна — с левой, другая — с правой стороны) с реактивными камерами, представляющими собой замкнутую полость. Шаровые пальцы сошки и продольной рулевой тяги закреплены в корпусе шаровых шарниров. Этот корпус фланцем скреплен с корпусом золотника. Шаровые пальцы зажаты пружинами между сферическими сухарями пробкой и регулировочной гайкой. Сухари удерживаются от вращения штифтами, а шаровые пальцы в сухарях могут поворачиваться в некоторых пределах. Внутри корпуса шаровых шарниров в осевом направлении может перемещаться стакан с закрепленным в нем шаровым пальцем сошки. Со стаканом перемещается и золотник, жестко соединенный с ним болтами. На корпус шаровых шарниров навернут силовой цилиндр, в котором помещен поршень со штоком. С одной стороны полость цилиндра закрыта пробкой, а с другой — крышкой. На конце штока имеется головка для его крепления в кронштейне рамы. Полости цилиндра, разделенные поршнем, соединены трубопроводами с каналами в корпусе распределителя, выходящими в полость между кольцевыми проточками.

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.

Для обеспечения чистого качения колес и, соответственно, предотвращения их из­быточного износа вся рулевая кинематика должна удовлетворять условию Аккермана. Это означает, что оси управляемых колес должны пересекаться в одной точке с осью задних колес (рис. «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» ).

Гидравлический усилитель руля

Поэтому в середине столетия воздух сменила жидкость. Гидравлические усилители лишены недостатков предшественника. Приводимый двигателем насос создает необходимое давление. Распределитель, связанный с рулевым валом, отслеживает угол поворота «баранки» и сопротивление на ней, дозируя количество масла, направляемого в дополнительное устройство, которое и поворачивает колеса. Оно может стоять отдельно от рулевого механизма или составлять с ним единое целое. В последнем случае гидроусилитель называют интегральным. Его-то в основном и применяют на легковых автомобилях — от «Лады» до «Мерседеса».

Гидроусилитель еще и сглаживает толчки от неровностей дороги, приходящие на «баранку». При этом «гидравлика» настолько эффективна, что позволяет удержать машину на дороге, даже если вдруг лопнет покрышка и сопротивление на рулевом колесе резко многократно возрастет. Улучшается маневренность — от упора до упора «баранку» крутить надо меньше.

Минусы гидроусилителя вытекают из его сложности. В нем необходимо контролировать уровень жидкости, следить за герметичностью магистралей, менять масло и т.п. Насос усилителя работает постоянно, независимо от того, поворачивает водитель руль или нет. Значит, двигатель теряет впустую ни много ни мало около 7% мощности (для городской микролитражки — существенная цифра). Давление в системе напрямую зависит от оборотов коленвала. Поэтому при маневрах на малых скоростях или при быстром вращении «баранки» производительности насоса не хватает. Руль, как говорится, «закусывает». А на трассе он, наоборот, становится «пустым», теряется «чувство дороги» — ведь при высоких оборотах мотора усилитель работает по максимуму, чтобы решить эту проблему применяют специальные устройства (насос с переменной производительностью, различные клапаны, модуляторы и т.д.), усложняя и удорожая и без того сложный механизм. Кроме того, вся система очень тяжелая. Покупателю это не принципиально, а вот конструктор для сохранения заданных параметров автомобиля (ресурс, максимальная скорость и т.д.) вынужден увеличивать мощность двигателя, усиливать другие элементы, что в свою очередь удорожает машину.

Регулировка

Однозначно можно сказать, что рулевое управление нуждается в регулировке. Как правило, это касается черявичого элемента или шестерни-рейки. Именно в этих механизмах появляется люфт, что влияет на износ остальных деталей устройства. Если вовремя не регулировать РУ, то это может привести к полому рейки и большим денежным потерям. Для того, чтобы выполнить данную процедуру, необходимо обратиться к специалистам на СТО, которые проведут ее точно по регламенту производителя. Самостоятельно же, при наличии соответствующих навыков, можно менять лишь ряд деталей, например, подшипники.

Типы рулевых механизмов автомобиля

Требования к системе рулевого управления дали развитие прежде всего двум фундаментальным типам рулевых механизмов. Оба типа можно использовать в системах с чисто мускульной энергией или (в сочетании с со­ответствующими сервосистемами) в систе­мах с усилителем рулевого управления.

Реечный рулевой механизм

В принципе, как следует из названия, рееч­ный рулевой механизм состоит из шестерни и зубчатой рейки (рис. «Реечный рулевой механизм» ). Передаточное отно­шение механизма определяется отношением числа оборотов шестерни, равного числу оборотов рулевого колеса, к перемещению рейки.

В качестве альтернативы постоянному передаточному числу рейки на рейке за счет соответствующей нарезке зубьев имеется возможность изменять это число в зависи­мости от длины хода. Таким образом, устой­чивость при движении автомобиля по прямой можно улучшить посредством непрямого передаточного числа вокруг центра рулевого управления. В то же время, это возможно с реализацией прямого передаточного числа в диапазоне средних и больших углов поворота (например, при парковке) для уменьшения необходимого угла поворота при повороте рулевого колеса от упора до упора.

Рулевой механизм типа «винт-шариковая гайка-сектор»

Усилия, возникающие между винтом и гай­кой рулевой передачи, передаются через ряд рециркулирующих шариков, снижающих тре­ние (рис. «Рулевой механизм с шариковой гайкой» ). Гайка воздействует на вал сошки через зубчатый сектор. Этот рулевой меха­низм также позволяет получать переменное передаточное отношение.

Повышение эффективности рулевого управления с зубчатой рейкой означает, что рулевой механизм с шариковой гайкой прак­тически больше не используется в легковых автомобилях.

Как держать руль

Если понаблюдать за проезжающими машинами, можно обратить внимание на то, как рулят разные водители. В первую очередь глаза отмечают позу, в которой они сидят, т.е

это посадка за рулем.

Среди прочего, взгляд замечает, что один может держать руль двумя руками, другой рулит одной рукой, при этом вальяжно «раскинувшись» в кресле.

Еще один, когда рулит, держит сигарету, а кто-то на ходу разговаривает по телефону, вращая руль одной рукой. Некоторые во время движения умудряются одной рукой рулить, а второй рукой печатать смс-ки в телефоне.

Увиденное может создать впечатление некой «крутости» водителя, и даже стать примером для подражания. Все это имеет место быть. Техническое оснащение современного автомобиля позволяет крутить руль не то, что одной рукой, а всего-лишь одним прикосновением ладони — настолько физически легко вращается руль.

Но в экстренной ситуации подобный способ руления не позволит удержать автомобиль на нужной траектории. Причем, экстренная ситуация может возникнуть не только во время движения в гололед, но и в обычных условиях на сухой летней дороге.

Один из примеров потери управления по причине запоздалой реакции рулевым колесом в летних условиях рассмотрен в статье Его подрезали, а он не справился. Это, так сказать, для общего понимания того, о чем сейчас идет речь.

В процессе управления автомобилем руль следует держать двумя руками. Почему это так, ответ простой — потому что быстро вращать рулевое колесо можно только двумя руками

Поверьте, есть немало ситуаций, когда быстрая работа рулевым колесом является важной необходимостью

К тому же, вращая руль одной рукой, не всегда сразу удается определить, куда «смотрят» передние колеса вашей машины, если точнее — в каком положении в данный момент они находятся

А знать это важно, потому что куда направлены передние колеса — туда машина и едет

Разумеется, руление одной рукой не возбраняется, например, на спокойном участке дороги. А в некоторых ситуациях руление в принципе возможно только одной рукой (об этом — в конце статьи), например, при переключении передач. Просто нужно отдавать себе отчет, какие могут быть последствия.

Оптимальное положение рук на рулевом колесе — примерно в позиции 10-2 (ориентир по циферблату часов). О том, как удобно разместить свои руки на руле, рассмотрено в статье Управление автомобилем. Часть 1. Посадка.

Ниже описаны следующие способы руления: без отрыва кистей рук, руление перехватом, руление с предварительным захватом, а также вращение руля одной рукой.

Рулевое управление с усилителем для грузовых автомобилей

Рулевое управление полностью гидравлического типа

Гидростатические системы рулевого управ­ления представляют собой системы рулевого управления с гидроусилителем. Рулящее усилие водителя гидравлически усиливается и исключительно гидравлически передается на управляемые колеса. Поскольку механи­ческая связь отсутствует, то максимально допустимая скорость ограничивается регио­нальным законодательством. В Германии она составляет 25 км/ч. В зависимости от кон­фигурации системы и свойств аварийного рулевого управления возможно увеличение скорости до 62 км/ч. Поэтому использование этих систем ограничивается спецтехникой.

Рулевое управление с одноконтурным гидроусилителем для грузовых автомобилей

Грузовые автомобили обычно оснащаются ру­левым управлением с шариковой гайкой (рис. «Рулевой механизм с шариковой гайкой с усилителем» ). Управляющий клапан встроен в рулевой механизм и вместе с червячной передачей об­разует единый блок. Вращающее движение рулевого колеса передается по бесконечной цепи рециркулирующих шариков на шарико­вую гайку. Короткие зубья на шариковой гайке входят в зацепление с зубьями сектора. Созда­ваемое вращательное движение сектора через рулевой рычаг передается на рулевой привод управляемых колес.

Сервоусилие прилагается так же, как и в ре­ечном рулевом механизме с усилителем — по­воротным золотниковым клапаном. Рабочий цилиндр образуется уплотняющей поверх­ностью между корпусом шариковой гайки и рулевым блоком. Поскольку снаружи корпуса не требуется дополнительных трубопроводов, создается прочный и компактный рулевой блок с высокой выходной мощностью.

Рулевые механизмы

Рулевые механизмы по конструкции делят: на винтовые, червячные и шестеренчатые. Требования, предъявляемые к конструкции рулевых механизмов, достаточно противоречивы. Для легкого поворота управляемых колес необходимо иметь большое передаточное отношение рулевого механизма, но при этом увеличивается время поворота управляемых колес. Поэтому, при постоянном значении передаточного числа Uрм редуктора рулевого механизма его величину для легковых автомобилей ограничивают в пределах Uрм = 12 … 20, для грузовых автомобилей Uрм = 15 … 25.

Рулевой механизм с глобоидным червяком и роликом (рис. 7) отличается малым внутренним трением и вследствие этого высокой долговечностью незначительным износом контактирующих поверхностей. Условия зацепления червяка и ролика практически не изменяются при больших углах поворота червяка.

Рис. 7. Рулевой механизм с глобоидным червяком и роликом

Глобоидальный червяк (глобоида — образующая червяка) позволяет выполнять регулировку зацепления даже при относительно больших износах. В картере 1 рулевого механизма на роликовом подшипнике 2 и подшипнике скольжения 3 установлен вал 4 сошки 5. В проушине вала 4 неподвижно закреплена ось 6 трехгребневого ролика 8. Ролик вращается на игольчатых подшипниках 7. Гребни ролика входят в зацепление с винтом глобоидного червяка 9, неподвижно закрепленного на рулевом валу 10, вращающемся на роликовых подшипниках 11. При повороте рулевого колеса поворачивается червяк 9 и вал 4 сошки вместе с роликом 8.

Ось 6 ролика сдвинута по отношению к оси червяка на величину Δ, равную примерно (5… 7) мм, что позволяет устранить зазор в зацеплении в случае износа деталей. Зазор устраняется смещением вала сошки вправо с помощью регулировочного винта 12, фиксируемого контргайкой 13. Регулировка зазора производится при положении прямолинейного движения управляемых колес. Зазоры в конических подшипниках 11 устраняются уменьшением количества прокладок 14.

Рулевой механизм винт — гайка — рейка — сектор (рис. 8) является комбинированным рулевым механизмом с двухступенчатым редуктором, отличающимся повышенным ресурсом. Первоначально применялся для грузовых автомобилей с большой полной массой.

Рис. 8. Рулевой механизм винт — гайка — рейка — сектор

В первой ступени комбинированного рулевого механизма, вращение винта 1, жестко соединенного с валом рулевого колеса, преобразуется в поступательное движение шариковой гайки 2, на наружной поверхности которой нарезаны зубья рейки 3. Вторая ступень редуктора состоит из зубчатой рейки 3, находящейся в зацеплении с зубчатым сектором 4, закрепленном на валу сошки 5. Для увеличения КПД механизма, трение скольжения в гайке заменяют трением качения с помощью шариков 6.

Винт 1 установлен в картере 9 рулевого механизма на двух конических подшипников 10, натяг которых регулируется количеством прокладок между картером 9 и крышкой 11. Регулировка зазора в зацеплении рейка — сектор выполняется смещением вала 5 сошки вдоль оси вращения с помощью регулировочного вина 7, фиксируемого контргайкой 8. регулировка обеспечивается за счет конической формы и переменной толщины зубьев рейки и сектора.

Шестеренчатый (реечный) рулевой механизм (рис. 9) отличается простотой конструкции и в основном применяется на легковых автомобилях категории Ml. Редуктор состоит из шестерни 3, закрепленной на ведущем валу 2 и зубчатой рейки 4. При повороте рулевого колеса шестерня 3 перемещает рейку 4, с которой соединяются боковые тяги 8 и 9 привода рулевого управления. Боковые тяги шарнирно соединены с поворотными рычагами 11, жестко закрепленными на поворотных цапфах управляемых колес. Картер рулевого механизма 5 крепится к кузову автомобиля 17. Рулевой вал 2 с неподвижно закрепленной на нем шестерней 3 вращается в упорных шариковых подшипниках 12, установленных в картере 5.

Рис. 9. Реечный рулевой механизм

Предварительный натяг (зазор) в подшипниках регулируется с помощью регулировочного кольца 6. Рейка поджимается к шестерне упором 14 с пружиной 15. Угол схождения колес регулируется длиной боковых тяг с помощью резьбовых соединений 10 тяг 8 и 9 с шарнирами 16.