Назначение расположение общее устройство и работа рулевого управления грузового авто

Устройство автомобилей

Рулевое управление автомобиля

Назначение и классификация рулевого управления

Рулевое управление автомобиля – совокупность устройств, служащих для изменения направления движения автомобиля и обеспечивающих его движение в заданном направлении.

Колесные машины могут управляться двумя основными способами – поворотом управляемых колес и поворотом управляемых осей.

Поворот управляемых осей в качестве способа управления автомобилями не нашел широкого применения и может применяться лишь для управления особо тяжелыми автотранспортными средствами. Такое техническое решение обычно используется на некоторых колесных тракторах, имеющих колеса большого диаметра и на гусеничных сочлененных машинах.
Сочлененная машина состоит, как правило, из двух активных звеньев. В качестве первого звена используется одноосная тележка, на которой установлен двигатель и кабина водителя. Вторым звеном является полуприцеп. Между звеньями располагают гидравлические силовые цилиндры в качестве управляющего механизма.
Управление гидроцилиндрами производится рулевым управляющим органом золотникового или клапанного типа из кабины водителя. При повороте руля поршни и тяги перемещаются во взаимно противоположных направлениях, и звенья машины складываются относительно друг друга, осуществляя поворот.

Наиболее распространенным способом изменения направления движения автомобилей является управление поворотом управляемых колес. При этом надо учитывать следующие особенности передвижения внутренних и наружных колес при повороте. Так как внутренние и внешние колеса одной оси перекатываются при повороте автомобиля по окружностям разного радиуса (наружное – по большему радиусу, чем внутреннее), то и управляемые колеса должны быть повернуты на разные углы – внутренние на больший угол (т. е. круче), чем наружные (рис. 1 ).
Если углы поворота управляемых колес будут одинаковы, то наружное колесо, перемещающееся по дуге большего радиуса, будет двигаться с проскальзыванием. Чтобы исключить это негативное явление, оси управляемых колес при повороте поворачиваются таким образом, чтобы в плоскости поворота они пересекались в одной точке, являющейся общим центром окружностей, по которым перекатываются колеса. Эту точку называют центром поворота.

Поворот колес на разные углы обеспечивается рулевой трапецией, образованной балкой моста, поперечной рулевой тягой и поворотными рычагами, прикрепленными к ступицам колес.

Таблица 1. Классификация рулевых управлений автомобилей

Классификация по признакам

Типы узлов и механизмов рулевого управления

По расположению рулевого колеса

Рулевое управление с левым расположением (правостороннее движение); рулевое управление с правым расположением (левостороннее движение).

По способу поворота автомобиля

Поворотом управляемых колес; складыванием элементов (одноосный тягач и одноосный прицеп); вращением колес одного борта в сторону обратную движению; торможением колес одного борта.

По расположению управляемых колес

Двухосные автомобили: первой оси, второй оси, первой и второй осей.

Трехосные автомобили: первой оси, первой и третьей осей.

Четырехосные автомобили: первой и второй осей, первой и третьей осей, всех осей.

По конструкции рулевого механизма

Червячные (с сектором или роликом); кривошипно-винтовые (с шипом у кривошипа, с гайкой у кривошипа и др.); комбинированные (винт-гайка-рейка-сектор); реечные и шестеренные.

По конструктивным особенностям рулевого привода

Привод к управляемым колесам; привод к управляемым осям (тележкам); привод к складывающимся звеньям.

По типу применяемых усилителей

Гидравлические (с открытым и закрытым центром); пневматические (включая вакуумные); комбинированные (электрогидравлические и др.).

Требования к рулевому управлению

Основные требования к рулевым управлениям связаны с обеспечением безопасности дорожного движения. Автомобиль не должен терять управляемости и маневренности при любых дорожных условиях и обстоятельствах, поскольку это может привести к дорожно-транспортным происшествиям, авариям и даже катастрофам.
В соответствии с этим рулевое управление автомобиля должно соответствовать следующим требованиям:

Общее устройство и работа рулевого управления

При повороте происходит изменение положения поперечной тяги относительно передней оси, вследствие чего внутреннее к центру поворота колесо поворачивается на угол α, больший, чем угол β поворота наружного колеса.

В двухосных и трехосных автомобилях, имеющих сближенные оси задней тележки, управление осуществляется, как правило, поворотом передних колес ( рис. 3, а, в ).

Для улучшения маневренности и проходимости по пересеченной местности со сложной геометрией иногда в трехосных автомобилях управляемыми выполняют колеса передней и задней осей ( рис. 3, б ). В этом случае промежуточную ось размещают посередине базы автомобиля.
В большинстве четырехосных автомобилей с колесной формулой 8×8 с учетом конкретного назначения управляемыми делают колеса двух передних осей ( рис. 3, г ).

Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода, а также усилителя рулевого управления ( рис. 4 ).
Рулевой механизм служит для увеличения вращающего момента, прикладываемого к рулевому колесу, и передачи его к рулевому приводу.
Рулевой привод передает усилие от рулевого механизма к управляемым колесам, обеспечивая при этом их поворот на неодинаковые углы.
Усилитель (если он применяется) служит для снижения усилия на рулевом колесе, уменьшения обратной связи от колес к рулевому колесу, и, в конечном итоге, для повышения безопасности движения и удобства управления автомобилем.
Применение рулевого управления без усилителя или с усилителем зависит от типа и назначения автомобиля. Рулевые управления без усилителя обычно устанавливаются на легковых автомобилях особо малого и малого классов, а также грузовых автомобилях малой грузоподъемности. На остальных автомобилях и автобусах обычно используют усилители рулевого управления.

Рулевой механизм автомобиля включает в себя рулевое колесо 1, рулевую колонку 2 и исполнительный рулевой механизм 3. Рулевой привод представляет собой кинематическую систему, состоящую из рулевых тяг и рычагов: сошки 11, продольной тяги 10, поворотных рычагов 7, 9 и поперечной тяги 8.

При повороте рулевого колеса вращение передается посредством рулевой колонки редуктору рулевого механизма 3. Последующее перемещение сошки 11 через продольную тягу и поворотный рычаг поворачивают левую цапфу (для автомобилей с левым расположением руля) с поворотным кулаком 6, а вместе с ней и левое колесо и далее через поворотные рычаги 7 и поперечную тягу 8 правую цапфу вместе с правым колесом.

В зависимости от принятых компоновочных и технических решений при конструировании автомобилей разных типов, общее устройство и составные элементы рулевого механизма и рулевого привода могут отличаться. Конструкция рулевого управления во многом зависит от типа подвески управляемых колес автомобиля.

Источник

Рулевое управление. Назначение и устройство

Назначение рулевого управления

Для осуществления движения транспортного средства (ТС) по выбираемой водителем траектории служит рулевое управление (РУ), конструкция которого во многом определяет безопасность движения и утомляемость водителя. К рулевому управлению ТС предъявляются специфические требования, основными из которых являются:

Рис. Рулевое управление:
1 — масляный радиатор; 2, 4 — валы; 3 — рулевая колонка; 5 — рулевое колесо; 6 — насос гидроусилителя руля; 7 — рулевой механизм; 8 — сошка

Система рулевого управления представляет собой совокупность устройств, служащих для поворота управляемых колес автомобиля при воздействии водителя на рулевой управляющий орган (рулевое колесо).

Устройство рулевого управления

Рассмотрим устройство рулевого управления колесных машин с управляемыми колесами. Конструктивно рулевое управление состоит из:

Компоновка рулевого управления грузового автомобиля с управляемыми колесами первой оси (КамАЗ, МАЗ) показана на рисунке. Использование регулируемых рулевых колонок позволяет менять угол наклона ступенчато, как правило, с шагом 5° в пределах до 40°. Рулевое управление с передними управляемыми колесами применяется у двух- и трехосных автомобилей. Компоновка и конструкция рулевого управления сравнительно просты и принципиально могут быть сведены к схемам, приведенным на рисунке.

Рис. Схемы рулевого управления автомобилей с управляемыми колесами передней оси:
а — с задней неразрезной трапецией; б — с разрезной трапецией и маятниковым рычагом; в — с реечным рулевым механизмом; г — с разрезной трапецией и двумя маятниковыми рычагами; д — с расчлененным рулевым валом; е — с передней неразрезной трапецией; ж — с разрезной трапецией и двумя маятниковыми рычагами, направленными назад; з — с неразрезной трапецией и одним маятниковым рычагом; и — с неразрезной трапецией и объединенным рулевым усилителем; к — с неразрезной трапецией и раздельным рулевым усилителем

На четырехосных автомобилях чаще всего устанавливают рулевое управление с поворотом колес первой и второй осей, первой и четвертой, либо всех осей.

Для многоосных (шестиосных) шасси большой грузоподъемности используют рулевое управление с поворотом колес первых трех осей (в последних схемах для повышения маневренности применяют поворотные колеса самоустанавливающегося типа на шестой оси). При прямолинейном движении автомобиля самоустанавливающиеся колеса, связанные друг с другом приводом, блокируются специальным устройством. При движении в повороте с повышенной кривизной траектории эти колеса разблокируются и свободно поворачиваются в режиме слежения.

Источник

Механизм рулевого управления автомобиля: типы и устройство

Рассмотрим устройство рулевого управления, принцип работы, разновидность элементов. Наведены цены ремонта и деталей, а так же основные поломки деталей. В конце статьи видео-обзор механизма рулевого управления. Рассмотрим устройство рулевого управления, принцип работы, разновидность элементов. Наведены цены ремонта и деталей, а так же основные поломки деталей. В конце статьи видео-обзор механизма рулевого управления.

Рулевое управление автомобиля можно считать основным механизмов всей конструкции, по сути, без него нельзя управлять машиной. Учитывая прогресс технологий и автомобильной промышленности, на сегодня выделяют несколько вариантов устройства, а так же разное расположение в салоне автомобиля (слева или справа).

Если объяснить в нескольких словах, то это передаточных механизм, от рулевого колеса и на колеса автомобиля. Чтоб понять, как устроено управление автомобиля, рассмотрим принцип работы, устройство и основные нюансы, которые чаще всего встречаются.

Что такое механизм рулевого управления авто

Сам рулевой механизм считается основой для управления автомобилем. Это не отдельный элемент, а совокупность деталей, механизмов и узлов, которые передают положение руля на угол поворота передних колес автомобиля. Независимо от транспортного средства, основной задачей такого набора считается обеспечение поворота, а так же поддержание заданного водителем направления движения транспорта.

В момент поворота руля, угол наклона передается с помощью механизмов на рейку, после чего колеса меняют положение, соответственно и направление движения автомобиля меняется. По строению специалисты выделяют несколько видов поворотного механизма колес автомобиля, при этом результат работы будет одинаковым.

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:

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.

Схема механизма рулевого управления авто

Принцип работы и виды механизмов рулевого управления

Как уже говорили, выделяют три основные виды механизма рулевого управления: реечный, червячный и винтовой. Самым распространенным видом на легковых автомобилях считается реечный. Конструкция достаточно простая и отличается неплохим КПД передачи крутящего момента руля (устанавливают на авто с независимой подвеской). Основой служит рулевая рейки с шестерней, сама же шестерня устанавливается на вал и постоянно находится в сцеплении с рейкой.

Второй вид механизма – червячный. Считается самым старым видом среди существующих вариантов. Чаще всего встречается на классических, отечественных автомобилях, а так же на машинах с повышенной проходимостью. Как правило, подвеска таких автомобилей зависимая. От предыдущего вида червячный механизм отличается наличием червячного ролика, вместо шестерни, картера, а так же рулевой сошки.В таком механизме управления «червяк» располагается на нижней части рулевого вала и находится в постоянном сцеплении с роликом. За счет такой конструкции вал проворачивается, передавая усилие на колеса автомобиля. С основным преимуществ можно отметить передачу большого усилия, лучшая маневренность машины, минимальная передача удара колес на руль, а так же поворот колес на большой угол, чего не могут другие механизмы. Все же есть и минусы, конструкция весьма сложная, а обслуживание стоит денег. К тому же в состав входить множество соединений, которые со временем приходят в негодность и требуют периодической регулировки.

Последний из видов рулевого управления – винтовой. В отличие от двух предыдущих видов, механизм соединяется с помощью гайки и шариков специального винта. Как показывает практика, износ такого механизма минимальный, а детали ломаются очень редко.

Чаще всего винтовой механизм применяют на грузовых автомобилях, автобусах и легковых автомобилях представительского класса с повышенным комфортом и безопасностью. По принципу работы винтовой подвид работает так же, как и червячный, передавая момент прокручивания руля через червячную передачу.

Виды усилителей механизма рулевого управления

Чтоб облегчить управление автомобилем и улучшить комфорт, в пару к механизму рулевого управления машиной инженеры добавили усилитель руля. Выделяют три основных вида усилителей руля: гидравлический усилитель, с электрическим усилителем и с электрогидравлическим.

Гидравлический усилитель руля (так же известен как ГУР) считается самым распространенным, среди всех существующих. Главным преимуществом считается компактность, ремонтопригодность и простота конструкции. Есть и минус, постоянно необходимо контролировать уровень рабочей жидкости.

Второй вариант усилителя руля – электрический (ЭУР). На сегодня это самый прогрессивный механизм, за счет своего устройства обеспечивает простую настройку, надежность в работе и экономный по расходу топлива (нагрузки на двигатель). Основной и огромный плюс – возможность управления автомобилем без участия водителя.

Последний, третий вариант усилителя руля – электрогидравлический (ЭГУР). В основе лежит принцип работы обычного гидравлического усилителя, но в данном варианте насос в действие привод электродвигатель, а не двигатель внутреннего сгорания, как в первом варианте усилителя.

За счет строения и разнообразных возможностей, механизм управления производитель может доукомплектовать системой активного рулевого управления (AFS), динамического или же адаптивного управления.

Особенности левого и правого руля

Ни для кого не будет удивлением, что руль в автомобиле может находиться справа или слева. На данный фактор влияет страна производства автомобилей и место его эксплуатации. Как показывает статистика, в большей части стран мира движение правостороннее, соответственно руль располагается в автомобиле слева.

Помимо внешнего расположения руля, под него адаптируют редуктор руля. С другой же стороны, практика показывает, что переоборудовать руль с одной стороны на другую абсолютно можно. Особенно это удобно на транспортных средствах, где есть так званая система гидрообъемного механизма управления. Тогда попросту необходимо переставить сам руль, рулевой кардан и заменить переднюю панель, поворотный набор под капотом не требует доработок или изменений.

Нужно ли регулировать механизм рулевого управления

Начинающий автолюбитель может спросить, нужно ли регулировать элементы рулевого управления, ответ однозначный – да. Зачастую в регулировке нуждается шестерня-рейка и червячный элемент. Именно в этих деталях в момент эксплуатации может появиться люфт, что повлечет за собой быстрый износ других элементов, чаще всего поломку рейки или ближайших механизмов.

Как правило, регулировку рулевого механизма необходимо проводить только на специализированных СТО и точно по регламенту производителя. Если больше чем нужно поджать детали механизма, это может привести к частичному или полному заклиниванию, в момент поворота руля, в одно из крайних положений. Такой «ремонт» может привести к потере управляемости и непредсказуемым последствиям.

Стоимость ремонта и деталей механизма

Так как основа рулевого управления автомобиля имеет подвижные элементы, соответственно со временем они выходят из строя, несмотря на качество и изначальную стоимость элементов. Прежде чем приступить к ремонту, необходимо пройти диагностику и чем сложней конструкция автомобиля, тем дороже обойдутся необходимые процедуры. В среднем диагностика элементов механизма обойдется от 400-700 рублей.

Что касается стоимости деталей механизма, то многое зависит от марки, модели автомобиля, устройства элементов и других факторов.

Основные неисправности и причины

Вариантов поломки рулевого управления может быть много, и предсказать каждый практически невозможно. Все же специалисты выделяют основные детали, которые чаще всего выходят из строя:

Причиной поломки или быстрого износа данных деталей чаще всего бывают плохие дороги, несвоевременное обслуживание и ремонт механизма. Намного реже приходит предельный срок эксплуатации деталей. Основными признаками таких неисправностей считают стук в рулевом управлении, биение по рулю, люфт руля, шум в гидроусилителе и подтекание жидкости гидроусилителя. В зависимости от поломки, нужно искать не только неисправную деталь, но и очаг причины поломки. Обычно это одна или серия деталей, которые тянут за собой последующее повреждение новых и замененных деталей.

Как видим, существует множество видов и разное устройство рулевого управления. Но, несмотря на это, оно выполняет одинаковую задачу – выбор направления передвижения транспортного средства. С прогрессом автомобилей, основа управления только усовершенствуется, пример тому электромобили, где все чаще начинают использовать механизм на основе электроники. Это значит перспектива развития за тем видом, где отсутствует или минимизирован набор механических связей и деталей.

Видео-обзор принципа работы рулевого управления:

Источник