Механизм рулевого управления: Рулевое управление автомобиля: устройство, виды и требования

Содержание

Механизм рулевого управления — Мир авто

Механизм рулевого управления
Тип механизма, используемого для связи рулевого колеса водителя с ведущими колесами автомобиля, зависит от типа системы подвески. Современные конструкции являются в основном усовершенствованиями базовой системы, изображенной на рис. 15.7. В настоящее время использование такой системы ограничивается легкими грузовиками.

 

Система рулевого управления легкого грузовика

Рулевая колонка, установленная под углом, чтобы водителю было удобно пользоваться рулевым колесом, содержит в себе рулевой вал, который соединен с рулевым колесом со спицами при помощи клина, шпонки или шлицев. В нижней части колонки установлен рулевой механизм, который перемещает рулевую сошку. Шаровой шарнир в нижней части сошки соединяет ее с продольной рулевой тягой, которая толкает или тянет рычаг поворотного кулака, располагающийся на поворотной цапфе. Конструкции поворотных цапф могут быть различными: в изображенной конструкции изображен тип, называемый «обратный Эллиот». Втулки из фосфористой бронзы в поворотной цапфе обеспечивают поворотное перемещение колес вокруг поворотного шкворня, который закреплен в балке моста.

В автомобилях, предназначенных для левостороннего движения, рулевой механизм управляет правым колесом, а перемещение другого колеса обеспечивается рычажным механизмом рулевых тяг.

Рулевое управление легкового автомобиля

На рис. 15.8 изображена типичная конструкция рулевого управления легкового автомобиля. В таких автомобилях обычно применяется независимая подвеска, поэтому необходима разрезная поперечная рулевая тяга, состоящая из двух или трех отдельных частей, чтобы избежать изменения геометрии колес, когда одно или оба колеса наезжают на препятствие на дороге. Вместо среднего рычага трехэлементной продольной рулевой тяги обычно устанавливается рулевой механизм с шестерней и рейкой, что также исключает необходимость использования продольной рулевой тяги. Это, а также тот факт, что такое устройство обеспечивает непосредственное действие, делает этот тип рулевого механизма особенно привлекательным для использования в легковых автомобилях.

Поворотное перемещение колес обычно обеспечивается широко расположенными поворотными шаровыми шарнирами, которые находятся у внешних точек подсоединения рычагов подвески.

Рулевой механизм автомобиля. Назначение рулевого управления.

Назначение рулевого управления. Рулевое управление — совокупность механизмов автомобиля, обеспечивающих его движение в заданном направлении.

Рулевое управление (рис. 1) состоит из рулевого колеса, соединенного валом с рулевым механизмом, и рулевого привода. Иногда в рулевое управление включен усилитель.

Рулевым механизмом называют замедляющую передачу, преобразующую вращение вала рулевого колеса во вращение вала сошки. Этот механизм увеличивает прикладываемое к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу.

Рулевым приводом называют систему тяг и рычагов, осуществляющую в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля, В результате работы рулевого механизма продольная тяга перемещается сошкой вперед или назад, вызывая этим поворот одного колеса влево или вправо, а рулевая трапеция передает поворачивающий момент на другое колесо. Рулевая трапеция представляет собой шарнирный четырехзвенник, образуемый балкой переднего моста (или картером переднего ведущего моста), поперечной рулевой тягой 1, левым 2 и правым 10 рычагами рулевой трапеции. Последние соединены с поворотными кулаками, на которых насажены управляемые колеса.

Рис.1. Рулевое управление автомобиля: 1— поперечная тяга; 2 — левый рычаг рулевой трапеции; 3 — поворотный кулак; 4 — поворотный рычаг; 5 — продольная тяга; 6 — сошка; 7 — рулевой механизм; 8 — вал рулевого колеса; 9 — рулевое колесо; 10 — правый рычаг рулевой трапеции

Благодаря наличию рулевой трапеции управляемые колеса поворачиваются на разные углы: внутреннее (ближайшее к центру поворота) колесо на больший угол, чем внешнее, что обеспечивает качение колес при повороте без существенного скольжения. Разница в углах поворота определяется величиной угла наклона левого и правого рычагов рулевой трапеции.

Рулевой механизм. Рулевой механизм представляет собой или червячную, или винтовую, или кривошипную, или зубчатую передачи, или комбинацию таких передач. Большее распространение получил рулевой механизм в виде червячной передачи с червяком глобоидальной формы. К этому типу относят рулевые механизмы легковых и многих грузовых автомобилей семейства ГАЗ.

Рулевые механизмы с двухгребневым роликом на шарикоподшипниках имеют автомобили УАЗ-469. Рулевым механизмом с трехгребневым роликом снабжены грузовые автомобили ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12 и ГАЗ-66. В рулевом механизме автомобиля ГАЗ-53А (рис. 2) рулевое колесо закреплено на верхнем конце вала 10. На противоположном конце вала на шлицы напрессован глобоидальный червяк 13, опирающийся на конические роликоподшипники 12 и 21. В зацеплении с червяком находится трехгребневой ролик 16, посаженньий на двух шарикоподшипниках 15 и 20, между которыми помещена распорная втулка 17. Ось 14 закреплена в вильчатом кривошипе 18 вала 7 сошки 8. Картер 19 рулевого механизма прикреплен болтами к левому лонжерону рамыВал 7 сошки уплотнен сальником 6. Вал имеет сдвоенные шлицы, обеспечивающие правильность установки сошки под необходимым углом. На картере рулевого механизма сделаны выступы, служащие упорами для ролика при поворотах сошки из среднего положения в крайние на угол 45°.

Рис.2. Рулевой механизм автомобиля ГАЗ-53А: 1 — стопорная шайба; 2 — хвостовик вала сошки; 3 — винт; 4 и 9 — гайки; 5 — штифт; 6 и 22 — сальники; 7 — вал сошки; 8 — сошка; 10 — вал; 11 — трубка; 12, 15, 20 и 21 — подшипники; 13 — глобоидальный червяк; 14 — ось ролика; 16 — ролик; 17 — распорная втулка; 18 — кривошип;19 — картер; 23 — пружина; 24 — прокладка

Другим распространенным типом рулевого механизма является винтовая передача с циркулирующими шариками и зубчатым зацеплением.

Комбинированный рулевой механизм автомобиля МАЗ-5335 (рис. 3) представляет собой винт 12, который проходит внутри гайки-рейки 6, находящейся в зацеплении с зубчатым сектором 7. В винтовые канавки между гайкой-рейкой 6 и винтом 12 при сборке заложено два ряда шариков.

Рис.3.Рулевой механизм автомобиля МАЗ-5335: 1 — сошка; 2 и 77 — сальники; 3 — упорное кольцо; 4 — подшипник вала сектора; 5 — картер; б — гайка-рейка; 7 — зубчатый сектор; 8 — регулировочные прокладки; 9 — болт крепления крышки; 10 — нижняя крышка; 11 — подшипник винта; 12 — винт; 13 и 75 — направляющие шариков; 14 — шарики; 16 — пробка отверстия для заливки масла; 18 — опорная пластина; 19 — гайка регулировочного винта; 20 — боковая крышка картера; 21 — контргайка; 22 — регулировочный винт.

Движение шариков в винтовых канавках ограничено направляющими 13 и 15. Высокая точность деталей механизма обеспечивает легкое и плавное вращение винта в гайке-рейке. Сектор 7 рулевого механизма, изготовленный как одно целое с валом сошки, установлен на игольчатых подшипниках 4. Зубья сектора выполнены с переменной по длине толщиной, что позволяет регулировать зазор в зацеплении с рейкой, перемещая в осевом направлении сектор регулировочным винтом 22. Винт 12 вращается в двух роликоподшипниках 11 и соединяется с рулевым валом карданным шарниром. Привод рулевого управления снабжен гидроусилителем 2 (рис. 4).

Рис.4. Рулевое управление автомобиля МАЗ-5335: 1 — продольная рулевая тяга; 2 — гидроусилитель рулевого привода; 3 — сошка; 4 — рулевой механизм; 5 — карданный шарнир привода рулевого управления; 6 — рулевой вал; 7 — рулевое колесо; 8 — поперечная рулевая тяга; 9 — левый рычаг поперечной рулевой тяги; 10 — поворотный рычаг

Рулевое управление автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 5) включает рулевой механизм 10 с гидроусилителем рулевого привода, масло к которому подается насосом 1. движение от рулевого колеса к рулевому механизму передается через два карданных шарнира 8, карданный вал 9 и вал рулевого колеса, проходящего внутри рулевой колонки 5.

Рис.5. Рулевое управление автомобиля ЗИЛ-130: 1— насос гидроусилителя; 2 — бачок насоса; 3 — шланг низкого давления; 4 — шланг высокого давления; 5 — колонка; б — контактное устройство сигнала; 7 — переключатель указателей поворота; 8 — карданный шарнир; 9 — карданный вал; 10 — рулевой механизм; 11 — сошка

У рулевого механизма автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 6) поршень-рейка 5 одновременно является поршнем гидроусилителя и рейкой рулевого механизма, которая находится в зацеплении с зубчатым сектором 29 вала 37 рулевой сошки. Водитель с помощью рулевого колеса через вал и карданную передачу вращает винт 7, по которому на циркулирующих шариках 10 перемещается шариковая гайка 8. Вместе с гайкой вдоль винта перемещается поршень рейка 5, поворачивающая зубчатый сектор 29 вала сошки. Зазор в зацеплении зубьев рейки и сектора можно регулировать, смещая в осевом направлении вал сошки, так как зубья имеют переменную по длине толщину.

Рис. 6. Рулевой механизм автомобиля ЗИЛ-130: 1-нижняя крышка; 2, 14, 27, 31 и35-уплотнительные резиновые кольца; 3-заглушка; 4-картер рулевого механизма; 5 — поршень-рейка; 6-разрезное кольцо; 7- винт рулевого механизма; 8- шариковая гайка; 9- желоб; 10- шарик; 11-уплотнительное чугунное разрезное кольцо поршня; 12- промежуточная крышка; 13- упорный шарикоподшипник; 15- шариковый клапан; 16- золотник; 17-корпус клапана управления; 18 — пружинная шайба; 19 — регулировочная гайка; 20 — верхняя крышка; 21 — игольчатый подшипник; 22 и 41 — упорные кольца сальника; 23 и 42 — замочные кольца; 24 и 40 -сальники; 25- реактивная пружина; 26- реактивный плунжер; 28- установочный винт; 29 —сектор; 30 -боковая крышка; 32 -упорная шайба; 33 -регулировочная шайба; 34 -стопорное кольцо; 36 -регулировочный винт; 37 -вал сошки; 38 -сливная пробка с магнитом; 39 -втулка вала сошки; 43 — сошка

При сборке рулевого механизма вначале в винтовые канавки шариковой гайки 8 и винта 7, в желоба 9 закладывают шарики 10, а затем гайку закрепляют установочными винтами 28, которые раскернивают. Шарики, выкатывающиеся при повороте винта с одного конца гайки, возвращаются к другому ее концу по двум штампованным желобам 9, вставленным в отверстия паза винтовой канавки шариковой гайки 8.

Металлические частицы, попадающие в масло, залитое в картер рулевого механизма, улавливаются магнитом пробки 38.

Реечный рулевой механизм (рис. 7) получил широкое применёние на переднеприводных легковых автомобилях ВАЗ2 108 Спутник и АЗЛК-2141 Москвич. Он сравнительно прост в изготовлении и позволяет уменьшить количество шарниров рулевых тяг.

 

 

Реечное рулевое управление: 1-тяги, 2-шаровой шарнир, 3- поворотные рычаги, 4 и 5- тяги, 6- болты, 7- соединительная пластина, 8- резинометаллические шарниры, 9- рейка, 10- картер, 11- эластичная муфта, 12- рулевое колесо, 13, 14, 15 и 17-подшипники, 16- шестерня.

Рулевой привод. Рулевой привод (рис. 8) включает сошку 2, продольную тягу 3, поворотный рычаг 7, левый и правый поворотные кулаки 6 и детали рулевой трапециии. Рулевая трапеция может быть задней или передней, т. е. с поперечной рулевой тягой, расположенной сзади переднего моста или перед ним. Различают цельную (единую, рис. 7, а) трапецию, применяемую при зависимой подвеске колес, и расчлененную (рис. 7,б), используемую при независимой подвеске. Сошка может качаться по дуге окружности, расположенной в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля, или в плоскости, параллельной переднему мосту. В последнем случае продольная тяга отсутствует, а сила от сошки передается через поперечные рулевые тяги поворотным кулакам. Типичным во всех случаях является крепление сошки на валу при помощи конуса, треугольных шлицев и гайки.

 

Рис.8. Рулевой привод: а — задняя цельная трапеция; б — передняя расчлененная трапеция; 1 — рулевой механизм; 2 — сошка; З — продольная тяга; 4 — рычаг рулевой трапеции; 5 — поперечная тяга; б — поворотный кулак; 7— поворотный рычаг; 8 — стойка; 9 и11 — боковые тяги; 10 — маятниковый рычаг; 12 — средняя тяга

Усилители рулевого привода. Если на управляемые колеса приходится большая нагрузка (грузовые автомобили большой и средней грузоподъемности и автобусы), то управление затрудняется необходимостью приложения к рулевому колесу значительного усилия, достигающего 400 Н. В тех случаях, когда работа водителя не может быть облегчена увеличением передаточного числа рулевого механизма, конструкция привода предусматривает применение усилителей. Они повышают безопасность движения, так как позволяют сохранять управляемость автомобилем даже в случае разрыва шины на одном из передних колес, уменьшают усилия, затрачиваемые водителем при повороте управляемых колес, и смягчают толчки, передающиеся на рулевое управление при движении автомобиля по неровной дороге.

Усилители могут быть двух типов — гидравлические и пневматические. По месту расположения гидроусилитель может быть встроенным или отдельным. Автомобили ЗИЛ-130 и КамАЗ-5320 имеют встроенные гидроусилители, а автомобиль МАЗ-5335 — отдельный.

Встроенный гидроусилитель автомобиля ЗИЛ-13О (см. рис. 9) Если возникающая при вращении винта осевая сила больше силы предварительного сжатия пружин 25, то винт и золотник 16 смещаются вверх или вниз в зависимости от направления вращения винта, сообщая одну из полостей картера рулевого механизма с линией высокого давления, а другую — со сливным каналом (рис. 9). Давление масла на торцы поршня-рейки неодинаково, поэтому создается дополнительная сила, способствующая повороту управляемых колес.

Положение деталей гидроусилителя на рис. 9,а соответствует прямолинейному движению автомобиля, когда масло свободно перекачивается насосом 6 в бачок, поскольку нагнетательный и сливной каналы соединены между собой (нейтральное положение золотника 14).

При повороте колес автомобиля вправо золотник перемещается также вправо (рис. 9,б), поскольку сила, действующая на поршень-рейку со стороны сектора и пропорциональная усилию, прикладываемому водителем к рулевому колесу, больше силы пружин реактивных плунжеров 13. При этом линия высокого давления соединяется с полостью справа от поршня, а полость слева от поршня соединяется со сливным каналом. Поворот колес автомобиля облегчается благодаря дополнительной силе, создаваемой давлением масла на поршень.

В случае поворота колес автомобиля влево золотник перемещается также влево (рис. 9, в) вследствие соединения полости слева от поршня с линией высокого давления, а полости справа от поршня со сливным каналом.

Рис.9. Схемы работы гидроусилителя рулевого привода автомобиля ЗИЛ-130: а — 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 рулевого механизма; 16 — вал сошки; 17 — картер рулевого механизма


Рулевой механизм тракторов

Тип рулевого механизма зависит от общего принципа действия рулевого управления. Поэтому их также можно классифицировать как: механический; механический с усилителем и гидрообъемный.

Рулевой механизм механического типа преобразует вращение рулевого колеса в угловое движение рулевой сошки, шарнирно соединенной с продольной тягой рулевой трапеции или непосредственно с ее поворотным рычагом.

Рулевой механизм, как правило, представляет собой понижающий редуктор с достаточно большим передаточным числом.

По типу выполнения различают шестеренные, червячные, винтовые и смешанные рулевые механизмы.

Эти механизмы оценивают, в первую очередь, по степени обратимости, зависящей от прямого и обратного КПД. Прямым КПД рулевого механизма оценивается передача усилия от рулевого колеса к валу рулевой сошки, а обратным — передача на рулевое колесо возмущающих воздействий управляемых колес, приведенных к валу рулевой сошки. Оба КПД взаимосвязаны: при увеличении одного КПД — другое уменьшается. Увеличивающиеся потери на трение внутри рулевого механизма при уменьшающемся обратном КПД ухудшают возможность самовозврата рулевого колеса в положение прямолинейного движения управляемых колес под действием стабилизирующих моментов.

Поэтому рулевые механизмы обычно выполняются на пределе обратимости с относительно высоким прямым КПД (0,75…0,85) и пониженным обратным (0,5…0,65).

В шестеренном двойном рулевом м е х а н и з м е (рис 8.5,а) передача усилия от рулевого колеса 8 к рулевой сошке / с поперечной рулевой тягой 9 осуществляется двумя парами конических шестерен: первая пара шестерен 6 обычная, а вторая состоит из ведущей шестерни 4 и ведомой 3, выполненной в виде сектора. Соединяют элементы передачи внешний рулевой вал 7 и внутренние валы 5 и 2. Однако вследствие повышенных габаритов редуктора, относительно малого передаточного числа и полной обратимости передачи (прямой и обратный КПД равны), шестеренные рулевые механизмы имеют очень ограниченное применение.

Рис. 8.5. Кинематическая схема рулевых механизмов

В червячном рулевом механизме (рис. 8.5,6), где рулевое колесо 6 и его вал 5 соединены с обычным цилиндрическим червяком 4, находящимся в зацеплении с сектором 3 червячного колеса. Рулевая сошка 2 с продольной тягой / соединены с сектором 3 посредством соединительного вала 7.

При наличии одного или двух спаренных управляемых колес сектор 3 устанавливается непосредственно на хвостовике вертикального поворотного вала 7.

Встречаются рулевые механизмы (рис. 8.5,в), в которых червяк 3 имеет зацепление с боковым червячным сектором 2, что обеспечивает большую площадь их контакта, а следовательно, меньшее давление в зубьях, способствующее уменьшению их износа. Как правило, сошка / непосредственно крепится на хвостовике вала сектора 2.

В двух рассмотренных рулевых механизмах (см. рис. 8.5,6 и в) предусмотрено обязательное регулирование зазора в червячной паре.

В рулевом механизме с глобоидным червяком и радиальным двух- или трехгребневым роликом (рис. 8.5,г) при повороте рулевого вала 1 глобоидный червяк 2 заставляет поворачиваться ролик 3 (в этой схеме двухгребневой), перемещая его по дуге вместе с поворотной головкой 4 вала 7 сошки 6. Ролик 3 устанавливается на оси 8 обычно посредством игольчатых или шариковых подшипников 9, что снижает потери на трение в рулевом механизме. Поэтому подобные рулевые механизмы имеют более высокие значения прямого и обратного КПД.

Однако эти механизмы требуют двух регулировок: осевого зазора (посредством осевого перемещения червяка 2) и зацепления червячной пары (перемещением вала 7 рулевой сошки для изменения расстояния между центрами осей червяка 2 и ролика 3). Последнее обычно осуществляется установкой вала 7 на промежуточной эксцентриковой втулке 5 или предварительным боковым смещением на 6…6,5 мм оси вала 7 сошки вместе с роликом 3 относительно проекции оси червяка 2.

Следует отметить, что рулевые механизмы с глобоидным червяком и роликом имеют переменное передаточное число, определяемое отношением числа зубьев червячного колеса (ролик как его сектор) к числу заходов червяка. Обычно применяется однозаходный червяк. Наибольшее передаточное число рулевой механизм имеет при прямолинейном движении трактора. При повороте ролика 3 на большие углы он сопрягается с крайними витками червяка 2 и передаточное число рулевого механизма несколько уменьшается, что увеличивает усилие на рулевом колесе. В данном случае это способствует повышению безопасности движения, как сигнал трактористу об опасности крутых поворотов трактора, особенно при повышенных скоростях движения.

Механический рулевой механизм с усилителем применяют на колесных тракторах, начиная с тягового класса 0,9 и выше, с целью облегчения управления. Так, при его отсутствии для поворота трактора на мягкой почве или его выезде из борозды к рулевому колесу приходится иногда прикладывать усилие до 400…500 Н, что значительно превышает допустимую норму. Без усилителя затруднен поворот с малым радиусом, так как необходимо увеличение скорости поворота рулевого колеса при ограниценном времени движения трактора (до 2,5 с). Это необходимо для уменьшения ширины поворотной полосы МТА при проведении различных сельскохозяйственных и других работ.

Гидравлические усилители с золотниковыми распределителями получили наиболее широкое применение в отечественном тракторостроении. В них в качестве рабочей жидкости применяют обычно минеральное масло.

Положительными качествами гидравлических усилителей являются:

— малое время срабатывания;

— малые габаритные размеры;

— поглощение ударов при наезде управляемых колес на препятствие, предотвращающее их передачу на рулевое колесо;

Определенными их недостатками являются:

— некоторое ухудшение стабилизации управляемых колес из-за противодавления масла действию на них стабилизирующих моментов;

— необходимость применения высококачественных уплотнений в гидросистеме усилителя, исключающих возможность подтекания масла, приводящее к отказу в работе.

Питание гидроусилителя производится от отдельного гидронасоса с автономной гидросистемой или от насоса гидронавесной системы трактора через распределительный клапан гидропотока.

Исполнительными механизмами гидроусилителя обычно являются гидроцилиндры с высокими рабочими давлениями порядка 6… 10 МПа и выше, делающими их достаточно компактными.

В рулевом управлении с гидроусилителем (рис. 8.6,а) рулевой привод условно представлен двухплечим рычагом 2, устанавливающим положение управляемого колеса 1 и рулевой трапеции (отсутствующей на схеме).

Рулевой механизм представлен рулевым колесом 7 и рулевой сошкой 6, управляющей золотником 14 распределителя 15 гидросистемы усилителя. Корпус гидроцилиндра 3 двойного действия шарнирно прикреплен к балке переднего моста трактора, а его шток поршня шарнирно соединен с рычагом 2 рулевого привода. Гидравлическая система состоит из бака 8 для масла, нагнетательного гидронасоса 9 с перепускным клапаном 10, гидроаккумулятора 11, нагнетательного 12 и сливных 13 трубопроводов, гидрораспределителя 15, а также трубопроводов 4, соединяющих последний с соответствующими полостями гидроцилиндра 3.

Гидроаккумулятор 11 служит для поддержания постоянства давления в нагнетательном трубопроводе 12 гидросистемы вне зависимости от режима работы насоса 9, получающего энергию от двигателя трактора.

Центрирующие пружины 5 в распределителе 15 улучшают процесс управления трактором, ограничивая усилие на рулевом колесе 7, при котором включается гидроусилитель. Кроме этого, они удерживают золотник 14 в нейтральном положении при наезде одного из управляемых колес на неровности пути, а также при разгоне и торможении трактора, что способствует стабилизации его движения.

Рис. 8.6. Схема рулевого управления трактора с гидроусилителем

В рассматриваемой схеме применен распределитель с замкнутой системой циркуляции масла — распределитель с закрытым центром. По этой системе, при нейтральном (запирающем) положении золотника 14, его средний поясок перекрывает центральный вход нагнетательного трубопровода 12 в корпус распределителя 15.

В этом положении золотника полости гидроцилиндра 5 и их присоединительные трубопроводы 4 отсоединены от нагнетательного трубопровода 12, что соответствует выключенному состоянию гидроусилителя. Постоянно работающий насос 9 в это время работает на перепуск масла через разгрузочный клапан 10 и подпитку гидроаккумулятора 11.

Большим преимуществом подобной схемы гидроусилителя является его постоянная готовность к действию, обеспечивающая минимальное время срабатывания.

При повороте рулевого колеса 7 сошка б-смещает золотник 14 в корпусе распределителя 15 из нейтрального положения вперед или назад (в зависимости от требуемого направления поворота трактора). При этом одновременно нагнетательный трубопровод 12 соединится с одним из трубопроводов 4, подающим масло под давлением в необходимую нагнетательную полость гидроцилиндра 3, а другой трубопровод 4 соединится для слива масла из другой полости цилиндра 3 в один из сливных трубопроводов 13. Под действием давления масла поршень гидроцилиндра 3 через шток передает усилие на рычаг 2 в направлении, необходимом для поворота управляемого колеса 1.

Корпус распределителя 15 подвижный, так как посредством жесткой тяги 16 обратной связи соединен с рычагом 2. При этом направление движения корпуса распределителя 15 совпадает с направлением движения золотника 14. Поэтому, если повернуть рулевое колесо 7 в какую-либо сторону и прекратить вращение, то подача масла в нагнетательную полость гидроцилиндра 3 прекратится, а трактор будет поворачиваться с постоянным радиусом. Для совершения более крутого поворота трактора необходимо продолжать вращение рулевого колеса 7.

Таким образом, в данной схеме гидроусилителя следящее действие осуществляется по перемещению (вращению) рулевого колеса, отличительной чертой которого является чисто механическая обратная связь посредством тяги 16.

При отказе в работе гидронасоса 9 гидроусилитель некоторое время будет работать за счет давления жидкости в гидроаккумуляторе 11, а затем поворот трактора возможен только за счет мускульной силы тракториста с помощью рулевого механизма с продольной тягой для перемещения золотника 14. При этом повышение усилия для управления трактором обусловлено и меньшим передаточным числом рулевого механизма по сравнению с обычным. Одновременно возрастает свободный ход рулевого колеса 7, так как требуется дополнительное перемещение золотника 14 до его упора в дно или крышку корпуса распределителя 15, чтобы затем через тягу 16 воздействовать на рычаг 2.

В распределителе, работающем по открытой системе циркуляции масла (распределителе “с открытым центром”), при нейтральном положении золотника центральный канал корпуса распределителя открыт и масло под действием насоса циркулирует по замкнутому кругу: насос — распределитель — бак — насос. При этом, масло, попадая в бак, несколько охлаждается. Иногда для этой цели предусматривают специальные радиаторы. Отсутствие гидроаккумулятора в таком гидроусилителе упрощает его конструкцию. Все это является причинами достаточно широкого применения в гидроусилителях распределителей с открытым центром.

Следящее действие усилителя в значительной степени зависит от конструкции его распределителя. Следящее действие по перемещению рулевого колеса было рассмотрено выше (см. рис. 8.6,а). Наряду с положительными качествами этого распределителя (пропорциональное кинематическое соответствие между поворотом рулевого колеса и поворотом управляемых колес) он имеет следующие недостатки: из-за быстродействия системы тракторист не ощущает момент включения усилителя, а резкие удары управляемых колес, передающиеся через тягу 16 на корпус 15 распределителя, несмотря на наличие пружин 5, могут производить самопроизвольное включение усилителя, что ухудшает стабильность движения трактора.

В усилителе, обеспечивающем следящее действие по усилию на рулевом колесе при повороте управляемых колес, обратная связь обеспечивается изменением давления масла в системе его распределителя.

На рис. 8.6,6 представлена принципиальная схема распределителя с открытым центром, в корпусе 1 которого установлены реактивные шайбы (иногда плунжеры) 6 и 9, поджатые центрирующими пружинами 7 и 10. Золотник 2 распределителя показан в нейтральном положении, когда вся система усилителя заполнена маслом. Масло, поступающее из центрального нагнетательного трубопровода 8, проходит по каналам в корпусе 1 и сливается через выходной трубопровод 4 обратно в бак гидросистемы.

В обоих полостях гидроцилиндра (не показан), соединенных с распределителем трубопроводами 3 и 5, устанавливается одинаковое давление слива.

При повороте рулевого колеса вначале преодолевается сопротивление пружины 7 или 10 (в зависимости от направления поворота), оказываемое перемещению золотника 2 и соответствующей шайбе 6 или 9, после чего происходит включение усилителя. По одному из каналов 3 или 5 масло под давлением поступает в необходимую полость гидроцилиндра, а по другому — на слив из полости цилиндра по каналу 4 в бак гидросистемы.

При увеличении сопротивления повороту управляемых колес увеличивается и давление масла во всей системе усилителя и в корпусе 1 распределителя. Таким образом, тракторист реально ощущает процесс поворота управляемых колес, т.е. “чувствует дорогу”.

При прекращении поворота рулевого колеса прекратится рост давления в корпусе 1 распределителя, произойдет его выравнивание в обеих полостях с реактивными шайбами б и 9, и золотник 2 вернется в нейтральное положение. Объемы масла в полостях цилиндра обеспечат постоянство положения управляемых колес для движения трактора с постоянным радиусом поворота.

Комбинированный распределитель осуществляет следящее действие как по перемещению, так и по силе сопротивления повороту рулевого колеса. При установке распределителя, представленного на схеме рис. 8.6,6, в схему на рис. 8.6,а получим схему рулевого управления трактора с гидроусилителем комбинированного следящего действия.

По типу компоновки основных элементов гидроусилителя (распределителя и силового (силовых) гидроцилиндров) с рулевым механизмом различают две принципиальные конструктивные схемы: моноблочную и раздельную. При этом необходимо отметить, что элементы гидравлической схемы усилителя (гидронасос с перепускным клапаном, гидроаккумулятор, масляный радиатор и масляный бак с фильтром), как правило, устанавливаются отдельно от рулевого управления.

При моноблочной компоновке элементов гидроусилителя распределитель, гидроцилиндр и рулевой механизм скомпонованы в одном общем картере, что уменьшает число и длину трубопроводов гидросистемы, а также число промежуточных механических передач. Иногда картер служит даже полостью масляного бака.

Помимо этого, установка распределителя непосредственно 7 на валу рулевого колеса значительно повышает чувствительность системы, так как между ними практически нет промежуточных деталей, снижающих скорость прохождения исполнительного сигнала.

Недостатками моноблочной схемы являются повышенная нагрузка всех деталей рулевого механизма от усилия гидроцилиндра, а также сложности в модернизации и унификации агрегатов и ремонте гидроусилителя.

При раздельной компоновке элементов гидроусилителя гидроцилиндр всегда устанавливается отдельно от рулевого механизма, а распределитель может устанавливаться на картере рулевого механизма, на гидроцилиндре или непосредственно в тяге к рулевому приводу.

Достоинствами раздельных схем компоновок являются большая свобода выбора конструкций отдельных агрегатов рулевого механизма и гидроусилителя (использования стандартных гидроцилиндров), а недостатками — повышенная длина трубопроводов, которая в ряде случаев может привести к пульсации давления в гидросистеме, а следовательно, к колебаниям управляемых колес, что нежелательно (особенно при повышенных транспортных скоростях движения трактора).

Раздельная компоновка элементов гидроусилителя применяется обычно для поворота трактора 4К46 с шарнирно сочлененными полурамами их остовов и неповоротными колесами относительно них. На рис. 8.7 показано действие гидроусилителя при повороте полурам 7 и 9 для движения трактора вправо.

Распределитель 17 установлен на корпусе рулевого механизма, а его золотник 18 закреплен на хвостовике червяка 4. Сектор 5 червячного колеса установлен на валу рулевой сошки, которая посредством тяги 6 обратной связи соединена с задней полурамой 7, что обеспечивает следящее действие гидроусилителя по перемещению рулевого колеса 3. Гидроцилиндры 11 двойного действия — образуют гидравлический рулевой привод для поворота полурам тракторов 4К46.

Отличительной особенностью системы подачи масла в гидроцилиндры У 1 и его отвода из них является установка на них клапанных коробок 14 с двумя запорными клапанами 12, поджатых пружинами 15 и не позволяющих поршню 10 произвольно перемещаться под действием внешних сил. Между торцами клапанов 12 помещен поршень-толкатель 13, задачей которого является открытие запорного клапана 12 сливной полости гидроцилиндра 11 при совершении поворота трактора. Полости гидроцилиндров 11 от высокого давления предохраняют клапаны 16, соединяющие их со сливными трубопроводами.

Рис. 8.7. Схема рулевого управления трактора с гидроусилителем раздельного типа

При прямолинейном движении трактора золотник 18 находится в нейтральном положении и гидронасос / перекачивает масло из бака 2 через распределитель 17 обратно в бак 2. Предохранительный клапан 19 ограничивает давление масла до 10 МПа. Полости гидроцилиндров 11 закрыты клапанами 12, что удерживает полурамы 7 и 9 от поворота вокруг оси 8.

При повороте рулевого колеса 3 червяк 4, поворачиваясь относительно неподвижного сектора 5, перемещает золотник 18, соответствую щие нагнетательная и сливная полости распределителя 17 соединяются с клапанными коробками 14 гидроцилиндров 11.

Например, при повороте рулевого колеса 3 вправо золотник 18 (как показано на схеме) направляет поток масла под давлением по трубопроводу, указанному стрелкой, от распределителя 17 к клапанным коробкам 14 обоих гидроцилиндров 11. При этом в правой клапанной коробке 14 (верхней по схеме) давлением масла открыт клапан 12 для пропуска его в подпоршневую полость Б гидроцилиндра 11 и одновременно это же давление масла, действуя на поршень-толкатель 13, открывает противоположный клапан 12 для слива масла из надпоршневой полости А в cj/ивной трубопровод и обратно в бак. Аналогично левая клапанная коробка 14 обеспечивает подачу масла в полость А гидроцилиндра 11 и его слив из полости Б в тот же сливной трубопровод. Поршни гидроцилиндров 11 перемещаются в противоположные стороны, чем и обеспечивается взаимный разворот полурам 7 и 9 для поворота трактора вправо.

При повороте рулевого колеса 3 влево золотник 18 переместится влево, все процессы будут происходить в обратной последовательности и трактор повернется влево.

Тяга 6 обратной связи, воздействуя на рулевую сошку сектора 5, стремится вернуть золотник 18 распределителя 77 в нейтральное положение. Поэтому при прекращении вращения рулевого колеса 3 золотник 18 возвратится в нейтральное положение, давление масла на поршень-толкатель 13 и клапаны 12 уравняются. Последние закроют полости гидроцилиндров 11, фиксируя тем самым полурамы 7 и 9 в положении соответствующего поворота трактора с постоянным радиусом. Для дальнейшего поворота трактора необходимо вновь повернуть рулевое колесо 3.

Так как в данной схеме гидроусилителя применен распределитель 17 с центрирующими плунжерами, принцип действия которых- рассмотрен выше, то при увеличении момента сопротивления развороту полурам 7 и 9 возрастает усилие для поворота рулевого колеса 3. Следовательно, гидроусилитель имеет следящее действие и по усилию на рулевом колесе, а у тракториста при повороте трактора создается «чувство дороги».

Как видно из рассмотренной конструктивной схемы гидроусилителя, в этом случае используется комбинированное следящее действие — по перемещению и по усилию, что характерно для большинства отечественных тракторных гидроусилителей.

Повышение технического уровня трактора неразрывно связано с совершенствование системы его управления.

В рассмотренных механических и гидромеханических рулевых управлениях рулевой привод и рулевой механизм соединены между собой механической связью, которая в ряде случаев осложняет комплектацию МТА навесными машинами-орудиями.

Системы управления. Система рулевого управления автомобиля

Рулевое управление необходимо для задания направления движения автомобиля. Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода.

Рулевой механизм служит для уменьшения усилия, прилагаемого водителем к рулевому колесу. Наиболее распространены на современных автомобилях рулевые механизмы червячного и реечного типов.

В рулевом механизме червячного типа (рис. 34) ведущая шестерня (червяк 2) напрессована на конец рулевого вала, на другом конце которого закреплено рулевое колесо 1. Вращение рулевого колеса и червяка передается на ролик 3, напрессованный на вал сошки 4. Поворот сошки вправо или влево обеспечивает поступательное движение тяг рулевого привода и поворот управляемых колес. Рулевой механизм червячного типа применяется на заднеприводных автомобилях.

Рис.34. Рулевое управление с механизмом червячного типа

В рулевом механизме типа «шестерня-рейка» (рис. 35) рулевой вал, на конце которого закреплено рулевое колесо 1, оканчивается шестерней 2, находящейся в зацеплении с зубьями рейки 3.

Вращательное движение шестерни (при вращении рулевого колеса) преобразуется в поступательное движение рейки вправо или влево, с которой связаны тяги 5 рулевого привода. Поступательное движение тяг обеспечивает поворот управляемых колес. Реечный рулевой механизм проще в изготовлении, имеет меньшее число деталей и обеспечивает водителю меньшее усилие на рулевом колесе, чем червячный рулевой механизм.

Рис.35. Реечный рулевой механизм

Рулевой привод предназначен для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам, обеспечивая их поворот на неодинаковые углы с целью обеспечения единого центра поворота автомобиля без бокового скольжения колес. Рулевой привод включает в себя сошку 4 (см. рис. 34), рулевые тяги 5, шаровые шарниры А и рычаги 6, закрепленные на поворотных кулаках.

Для обеспечения работоспособности рулевого управления необходимы надежное крепление кожуха рулевого вала (рулевой колонки) и картера рулевого механизма к кузову автомобиля, а также исправность шаровых шарниров рулевых тяг. Будьте внимательны к шаровым опорам (шарнирам), на них ложится тяжесть передней части автомобиля. Поломка и повышенные люфты в них приводят к аварии. Рулевое колесо должно вращаться свободно, однако его свободный ход (люфт) допустим лишь в пределах, указанных производителем автомобиля. Тугое вращение и увеличенный свободны й ход рулевого колеса создают угрозу безопасного движения, по-гтому обнаруженную неисправность рекомендуется устранить на станции технического обслуживания.

Механизм рулевого управления — Энциклопедия по машиностроению XXL

Механизмы рулевого управления автомобильные 268, 270 Меченые атомы 188, 189, 192, 195 Модели  [c.463]

ЧЕРВЯЧНЫЙ МЕХАНИЗМ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ  [c.448]

ВИНТО-РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ  [c.402]

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ  [c.252]

Фиг. 71 и 72. Размеры звеньев механизма рулевого управления тракторных культиваторов.  [c.35]

Размеры звеньев механизмов рулевого управления, применяемых в отечественных тракторных культиваторах, приведены в табл. 18.  [c.35]


Заготовка картера механизма рулевого управления ЗИЛ-130 для обработки на автоматической линии фирмы Геллер изготовляется из ковкого чугуна КЧ 35-10 литьем в песчаную форму и подвергается правке в штампе на гидропрессе.  [c.89]

При заедании рулевого управления вследствие повреждения подшипников червяка, неправильной регулировки рулевого механизма, погнутости тяг или отсутствия смазки необходимо заменить поврежденные подшипники, выправить погнутые тяги, а механизм рулевого управления отрегулировать. Преждевременный износ деталей является результатом несвоевременной или некачественной смазки рулевого механизма и шарнирных соединений рулевого управления. Большой износ деталей рулевого управления может быть также в результате поворота колес при неподвижном автомобиле и движении на больших скоростях по плохой дороге.  [c.273]

Для коробки передач и механизмов рулевого управления автомобилей ЗИЛ-110, ЗИЛ-111, ГАЗ-12, ГАЗ-13 Чайка , ГАЗ-21 Волга и др. выпускается специальное масло по ГОСТу 4002-53 (переиздан в 1%5 г.).  [c.378]

О — базовая линия / — верхнее крепление радиатора 2 — крепление картера механизма рулевого управления и маятникового рычага 3 — ось педалей тормоза и сцепления 4 — центр рулевого механизма 5 —центр колеса 5 — крепление амортизаторов задней подвески 7 — крепление глушителя выпуска газов, заднее —крепление глушителя выпуска газов, переднее 9 — крепление поперечной штанги задней подвески — ось задних колес —крепление верхних продольных штанг задней подвески /2 — крепление нижних продольных штанг задней подвески /3 — центр колеса /4 —точки крепления поперечины передней подвески 75 — крепление стабилизатора поперечной устойчивости /б —нижнее крепление радиатора 17 — ось автомобиля 3 — верхнее крепление радиатора 9 — ось передних колес 2. — заднее крепление силового агрегата 2/—крепление опоры кард нного вала 22 — крепление амортизаторов задней подвески  [c.305]

Червяк механизма рулевого управления 2101-341035-20 1  [c.42]

Отремонтировать механизм рулевого управления Заменить  [c.50]

В параграфе приведены пять примеров аварий автомобилей (табл. 2.24—2.28), поврежденных ударами в левый бок. Согласно схеме, приведенной на рис. 1.5, сюда относятся соударения типов 10, 11, 12. В процентом выражении таких аварий приблизительно столько же, сколько при ударе справа. Последствия ударов в левый бок близки к последствиям фронтальных ударов. В большинстве случаев требуется полный ремонт двигателя, коробки передач, заднего моста, механизма рулевого управления, элементов передней подвески. В кузове автомобиля возникают сложные перекосы, ремонтируются или заменяются пол кузова, крыша, рама ветрового окна, левая и правая боковины.  [c.139]


Вал и червяк механизма рулевого управления 2101-340103 1  [c.171]

Ремонт механизма рулевого управления  [c.312]

При демонтаже механизма рулевого управления с лонжерона в случаях, если не требуется замена или ремонт последнего, так же как и щитка передка, следует заметить число и порядок размещения шайб между лонжероном и картером, чтобы поставить их на прежние места при установке картера. Это необходимо для сохранения соосности вала рулевого управления и вала червяка.  [c.312]

Разборка механизма рулевого управления. Механизм после слива масла устанавливают на опоре А.74076/1 с помощью кронштейна А.74076/Р (см. табл. 4.6). Порядок разборки следующий  [c.312]

Сборка механизма рулевого управления. Сборку производят на кронштейне А.74076/Р в последовательности, обратной разборке. При этом необходимо выполнить следующие работы.  [c.313]

Залить в картер механизма рулевого управления 0,215 л трансмиссионного масла ТАД-17И.  [c.313]

Следует иметь в виду, что при установке механизма рулевого управления на автомобиль необходимо обеспечить соосность рулевого вала и вала червяка. Правильное взаимное положение их определяется моментом на рулевом колесе. Например, для автомобиля ВАЗ-2101 этот момент должен составлять 250 Н-см (25 кгс-см).  [c.313]

Контроль и сортировка основных деталей механизма рулевого управления  [c.314]

Механизм рулевого управления  [c.324]

Механизм рулевого управления в сборе +  [c.329]

Фиг. 165. Винт с гайкой на шариках для уменьшения трения. Схема применяется в механизмах рулевого управления автомобилем.
Наиболее распространенными дефектами рулевого управления являются износы в шарнирных соединениях рулевых тяг и рабочих пар червяк—ролик или шестерня— рейка в рулевом механизме, а также износы подшипников. Следствием этих дефектов является повышенный люфт рулевого колеса и посторонние щелчки и стуки при вращении рулевого колеса. И если естественный износ рабочих пар рулевого механизма может быть устранен регулировкой зазора между элементами пары, то при чрезмерном износе и во всех остальных случаях требуется снятие механизмов рулевого управления для их разборки и ремонта.  [c.262]

Для снятия шаровых шарниров из наконечников рулевых тяг используется специальный съемник (рис. 228), а в случае разборной конструкции шарового шарнира — специальное приспособление для сборки (рис. 229). После сборки момент трения рабочей пары механизма рулевого управления должен соответствовать данным табл. 67.  [c.265]

Изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом направляющих колес на соответствующий угол, что выполняется с помощью механизмов рулевого управления.  [c.199]

Регулировка рулевого управления МАЗ-500. В процессе эксплуатации автомобиля в механизмах рулевого управления и его узлах изменяются зазоры, установленные между деталями. Происходит это в связи с износом деталей рулевого механизма, рулевой колонки, рулевого привода и гидроусилителя и наиболее ощутимо проявляется в увеличении свободного хода рулевого колеса.  [c.214]

Если свободный ход рулевого колеса окажется более 10 «, необходимо проверить и подтянуть крепления узлов н механизмов рулевого управления, проверить состояние шарнирных соединений рулевых тяг и гидроусилителя, проверить также регулировку подшипников ступиц передних колес. При наличии увеличенного свободного хода рулевого колеса после проверки состояния шарниров и крепления механизмов рулевого управления, следует выполнить регулировку рулевого механизма.  [c.215]

Трансмиссионные масла применяются для смазки агрегатов трансмиссии и механизма рулевого управления. В качестве трансмиссионных масел применяют вязкие остаточные неочищенные нефтепродукты. Для повышения прочности масляной пленки к трансмиссионным маслам добавляют присадки, содержащие серу, хлор и свинцовые мыла, уменьшающие износ деталей. Они обладают повышенной вязкостью и низкой температурой застывания.  [c.319]


Механизм рулевого управления 1  [c.170]

Одновременно велось производственное освоение новых моделей легковых автомобилей. В ноябре 1958 г. на Московском автозаводе было начато серийное производство автомобилей ЗИЛ-111 (рис. 71,6). С 1959 г. на Горьковском заводе осуществлялась постройка семиместных автомобилей Чайка (см. табл. 13). В обеих этих моделях высокого класса применены трансмиссии с гидравлическими трансформаторами, обеспечивающими плавный разгон автомобилей, тормоза и механизмы рулевого управления с усилителями, облегчающими работу водителей. В 1960 г. запорожский завод Коммунар приступил к серийному выпуску нетребовательных к обслуживанию и простых в управлении микролитражных автомобилей Запорожец ЗАЗ-965. Тремя годами позднее завод перешел на выпуск улучшенной модели ЗАЗ-965А, а в 1967 г., не прекращая ее производства, освоил еще более совершенную модель ЗАЗ-966В с двигателями несколько повышенной мощности и с цельнометаллическими несущими кузовами.  [c.268]

Чтобы проверить давление, развиваемое насосом гидроусилителя, между насосом и шлангом высокого давления устанавливают приспособление (рис. 183), состоящее из манометра со шкалой до 80 кПсм и вентиля, перекрывающего подачу масла к гидроусилителю. Для проверки необходимо открыть вентиль и повернуть колеса в одну из сторон до упора при малом числе оборотов коленчатого вала при холостом ходе двигателя давление масла должно быть не менее 60 кГ см . Если давление масла менее 60 кГ см , то вентиль нужно медленно завернуть, следя за увеличением давления по манометру. Если насос исправен, то давление должно подняться не менее чем до 65 кПсм , и неисправность следует искать в механизме рулевого управления. При неисправном насосе давление не увеличится.  [c.270]

При большом износе, который нельзя компенсировать регулировкой, детали заменяют. Посадочные места вала сошки под втулки шлифуют под ремонтный размер, при необходимости (и возможности о условиях АТП) хромируют и шлифуют под номинальный размер Поврежденную на валу резьбу протачивают, наваривают и нарезают нормального размера. Втулки заменяют на новые, развертывая их под размер опорных шеек вала сошки или рулевого вала. Овальность при развертывании допускается не более 0,05 мм, а смендение осей — не более 0,03 мм. Места посадки подшипников в картере рулевою механизма восстанавливают постановкой втулок. Погнутые рулевые тяги и рыча и правят с местным нагревом до 800 «С Пустотелые тяги при этом заполняют мелким песком. Механизм рулевого управления без гидроусилителя собирают в следующей последовательности на вал напрессовывают червяк, вал устанавливают в колонку и крепят к картеру, регулируют натяг под Н1ИПНИК0В. Правильно смонтирован ный вал червяка должен поворачиваться в подшипниках с усилием 3—8 Н на плече, равным радиусу рулевого колеса, и не иметь осевого зазора. Усилие измеряют динамометром или прибором модели К187. Затем устанавливают сошку с ро ликом и регулируют их зацепление с червяком.  [c.177]

Технология регулировки механизма рулевого управления с гидроусилителем зависит от консгруктив-ных особенностей. Для автомобиля ЗИЛ 130, например, регулировку производят следующим образом. Подшипники вала рулевого колеса регулируют гайкой / (рис 9.18) и проверяют динамометром 3, приложенным к ободу рулевого колеса Момент проворачивания колеса должен быть равен 0,3—0,8 Н-м. После регулировки гайку стопорят загнутым усиком стопорной шайбы.  [c.177]

Во Франции на автомобильном за воде Непаи11 близ Парижа применяется 16-позиционная автоматическая линия для сборки реечного механизма рулевого управления автомобиля. Особенностью этой линии является то, что все позиции двухместные, т. е. одновременно на каждой позиции собираются два узла (за 48сек). Межпозиционный штанговый транспортер работает от пневмопривода.  [c.641]


Устройство автомобиля. Принцип работы рулевого механизма

Существует несколько типов рулевого механизма Вам известно, что при повороте руля поворачиваются колеса автомобиля. Но между поворотом руля и поворотом колес происходят определенные действия.

В этой статье мы рассмотрим особенности двух наиболее распространенных типов рулевого механизма: реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой. Также мы расскажем о рулевом управлении с гидроусилителем и узнаем об интересных технологиях развития систем рулевого управления, позволяющих сократить расход топлива. Но, прежде всего, мы рассмотрим, как происходит поворот. Не все так просто, как может показаться.

Поворот автомобиля

Возможно, Вы удивитесь, узнав, что при повороте колеса на передней оси проходят по различной траектории.

Для обеспечения плавного поворота, каждое колесо должно описать разную окружность. В связи с тем, что внутреннее колесо описывает колесо меньшего радиуса, оно совершает более крутой поворот, чем внешнее. Если провести перпендикуляр к каждому колесу, линии будут пересекаться в центральной точке поворота. Геометрия поворота заставляет внутреннее колесо поворачиваться сильнее, чем внешнее.

Существует несколько типов рулевого механизма. Наиболее распространенными являются реечный рулевой механизм и рулевой механизм с шариковой гайкой.

Реечный рулевой механизм

Реечный рулевой механизм широко используется в легковых автомобилях, грузовиках малой грузоподъемности и внедорожниках. Фактически, этот механизм довольно прост. Реечные шестерни расположены в металлической трубке, с каждой стороны которой выступает рейка. Рулевой наконечник соединяется с каждой стороной рейки.

Ведущая шестерня сопряжена с валом рулевого механизма. Когда Вы поворачиваете руль, шестерня начинает вращаться и приводит рейку в движение. Рулевой наконечник на конце рейки соединяется с рулевой сошкой на шпинделе (см. рисунок).

Функции зубчатой рейки с шестерней заключаются в следующем:

  • Она преобразует вращательное движение рулевого колеса в прямолинейное движение, необходимое для поворота колес.
  • Она обеспечивает передаточное отношение для облегчения поворота колес.

Большинство автомобилей устроены так, что потребуется от трех до четырех полных оборотов руля, чтобы развернуть колеса от упора до упора.

Передаточное отношение рулевого механизма — это отношение градуса поворота руля к градусу поворота колес. Например, если один полный оборот руля (360 градусов) поворачивает колесо на 20 градусов, тогда передаточное отношение рулевого механизма составляет 18:1 (360 разделить на 20). Чем выше отношение, тем больше градус поворота руля. При этом, чем выше отношение, тем меньше усилий требуется приложить.

Как правило, у легких спортивных автомобилей передаточное отношение рулевого механизма ниже, чем у крупных автомобилей и грузовиков. При низком передаточном отношении у рулевого механизма более быстрый отклик, поэтому Вам не нужно с усилием крутить руль чтобы выполнить поворот. Чем меньше автомобиль, тем меньше его масса, и, даже при низком передаточном отношении, не требует прилагать дополнительное усилие для поворота.

Также существуют автомобили с переменным передаточным отношением рулевого механизма. В этом случае у зубчатой рейки с шестерней разный шаг зубьев (число зубьев на дюйм) в центре и по бокам. В результате, автомобиль реагирует на поворот руля быстрее (рейка расположена ближе к центру), а также снижается усилие при повороте руля до упора.

Реечный рулевой механизм с усилителем

При наличии реечного рулевого механизма с усилителем, рейка имеет немного другую конструкцию. Часть рейки включает цилиндр с поршнем посередине. Поршень соединен с рейкой. С обеих сторон поршня имеются два отверстия. Подача жидкости под высоким давлением на одну из сторон поршня приводит поршень в движение, он поворачивает рейку, обеспечивая усиление рулевого механизма.

Далее в статье мы рассмотрим компоненты усилителя. Но прежде мы расскажем о другом типе рулевого механизма.

Рулевой механизм с шариковой гайкой

Рулевой механизм с шариковой гайкой можно встретить на многих грузовиках и внедорожниках. Данная система немного отличается от реечного механизма.

Рулевой механизм с шариковой гайкой включает червячную передачу. Условно червячную передачу можно разделить на две части. Первая часть представляет собой металлически блок с резьбовым отверстием. Данный блок имеет зубья с наружной стороны, которые сопрягаются с шестерней, которая приводит в движение рулевую сошку (см. рисунок). Рулевое колесо соединено с резьбовым стержнем, похожим на болт, установленным в резьбовое отверстие блока. Когда рулевое колесо вращается, болт поворачивается вместе с ним. Вместо того, чтобы вкручиваться в блок, как обычные болты, этот болт закреплен так, что, когда он вращается, он приводит в движение блок, который, в свою очередь, приводит в движение червячную передачу.

Болт не соприкасается резьбой с блоком, поскольку она заполнена шарикоподшипниками, циркулирующими по механизму. Шариковые подшипники используются для двух целей: Они снижают трение и износ передачи, а также снижают загрязнение механизма. Если в рулевом механизме не будет шариков, на какое-то время зубья не будут соприкасаться друг с другом и Вы почувствуете что руль потерял жесткость.

Гидроусилитель в рулевом механизме с шариковой гайкой функционирует точно так же, как и в реечном рулевом механизме. Усиление обеспечивается подачей жидкости под высоким давлением на одну из сторон блока.

Далее мы рассмотрим компоненты гидроусилителя.

Гидроусилитель руля


Помимо самого рулевого механизма, гидроусилитель включает несколько основных компонентов.

Насос

Пластинчатый насос снабжает рулевой механизм гидравлической энергией (см. рисунок). Двигатель приводит насос в действие при помощи ремня и шкива. Насос включает утапливаемые лопатки, вращающиеся в камере овальной формы.

При вращении лопатки выталкивают гидравлическую жидкость низкого давления из обратной магистрали в выпускное отверстие под высоким давлением. Сила потока зависит от количества оборотов двигателя автомобиля. Конструкция насоса обеспечивает необходимый напор даже на холостых оборотах. В результате, насос перемещает большее количество жидкости при работе двигателя на более высоких оборотах.

Насос имеет предохранительный клапан, обеспечивающий надлежащее давление, что особенно важно при высоких оборотах двигателя, когда подается большой объем жидкости.

Поворотный клапан

Гидроусилитель должен помогать водителю только при приложении силы к рулевому колесу (при повороте). При отсутствии усилия (например, при движении по прямой), система не должна обеспечивать помощь. Устройство, определяющее приложение силы к рулевому колесу, называется поворотный клапан.

Основным компонентом поворотного клапана является торсион. Торсион представляет собой тонкий металлический стержень, который поворачивается под действием крутящего момента. Верхний конец торсиона соединен с рулевым колесом, а нижний с шестерней или червячной передачей (которая поворачивает колеса), при этом крутящий момент торсиона равен крутящему моменту, прилагаемого водителем для поворота колес. Чем выше прилагаемый крутящий момент, тем больше поворот торсиона. Входная часть вала рулевого механизма формирует внутреннюю часть поворотного клапана. Также он соединен с верхней частью торсиона. Нижняя часть торсиона соединена с внешней частью поворотного клапана. Торсион также вращает шестерню рулевого механизма, соединяясь с ведущей шестерней или червячной передачей, в зависимости от типа рулевого механизма.

При повороте торсион вращает внутреннюю часть поворотного клапана, внешняя часть при этом остается неподвижной. В связи с тем, что внутренняя часть клапана также соединена с рулевым валом (и, следовательно, с рулевым колесом), количество оборотов внутренней части клапана зависит от крутящего момента, прилагаемого водителем.

Когда руль неподвижен, обе гидравлические трубки обеспечивают равное значение давления на шестерню. Но при повороте клапана каналы открываются для подачи жидкости под высоким давлением к соответствующей трубке.

Практика показала не самую высокую эффективность такого типа усилителя рулевого управления.

Инновационные усилители руля

В связи с тем, что насос рулевого механизма с гидроусилителем на большинстве автомобилей непрерывно перекачивает жидкость, он расходует мощность и топливо. Логично рассчитывать на ряд нововведений, которые позволят повысить экономию топлива. Одной из самых удачных идей является система с компьютерным управлением. Эта система полностью исключает механическую связь между рулевым колесом и рулевым механизмом, заменяя ее электронной системой управления.

Фактически руль работает так же, как руль для компьютерных игр. Руль будет оснащен датчиками для подачи автомобилю сигналов о направлении движения колес и моторами, обеспечивающими отклик на действия автомобиля. Выходные данные таких датчиков будут использоваться для управления рулевым механизмом с электроприводом. В этом случае устраняется необходимость наличия рулевого вала, что увеличивает свободное пространство в моторном отсеке.

General Motors представила концепт-кар Hy-wire, на котором уже установлена такая система. Отличительной особенностью такой системы с электронным управлением от GM является то, что Вы можете сами настроить управляемость автомобиля с помощью нового компьютерного программного обеспечения без замены механических компонентов. В автомобилях с электронным управлением будущего Вы сможете подстроить систему контроля под себя нажатием лишь нескольких кнопок. Все очень просто! За последние пятьдесят лет система рулевого управления не сильно изменились. Но в следующем десятилетии наступит эпоха более экономичных автомобилей

Техническое обслуживание и ремонт рулевого управления

Техническое обслуживание механизмов рулевого управления носит плановый характер. Объем выполняемых работ определяется видом технического обслуживания. В процессе ежедневного технического обслуживания необходимо проверять свободный ход рулевого колеса, состояние креплений сошки, а также ограничителей максимальных углов поворота управляемых колес. Кроме этого необходимо ежедневно проверять зазор в шарнирах гидроусилителя и в рулевых тягах, а также работу гидроусилителя и рулевого управления. Эти проверки выполняют при работающем двигателе.
В процессе первого технического обслуживания (ТО-1) необходимо проверять крепление и шплинтовку гаек сошек, шаровых пальцев, рычагов поворотных цапф; свободный ход рулевого колеса и шарниров рулевых тяг; состояние шкворней и стопорных шайб; затяжку гаек, клиньев карданного вала рулевого управления; герметичность системы усиления рулевого управления, а также уровень смазочного материала в бачке гидроусилителя, при необходимости доливают его.

В процессе ТО-2 выполняют те же работы, что и при ТО-1, а также проверяют углы установки передних колес и при необходимости выполняют их регулировку; проверяют и при необходимости подтягивают крепление клиньев шкворней, картера рулевого механизма, рулевой колонки рулевого колеса; зазоры рулевого управления, шарниров рулевых тяг и шкворневых соединений; состояние и крепление карданного вала рулевого управления; крепление и герметичность узлов и деталей гидроусилителя рулевого управления.

При сезонном техническом обслуживании выполняют работы ТО-2, а также осуществляют сезонную замену смазочного материала.
Визуальный контроль технического состояния деталей, агрегатов и механизмов рулевого управления выполняют путем осмотра и опробования. Если доступ к деталям рулевого управления невозможен сверху, то осмотр можно проводить над смотровой ямой.
Контроль крепления колонки и рулевого механизма осуществляется путем приложения усилий во всех направлениях. В процессе такой проверки не допускается осевое перемещение или качение рулевого колеса, колодки, а также присутствие стука в узлах рулевого управления.
При проверке креплений картера рулевого механизма, а также рычагов поворотных цапф необходимо поворачивать рулевое колесо около нейтрального положения на 40-50° в каждую сторону. Состояние рулевого привода, а также надежность крепления соединений проверяют при помощи приложения знакопеременной нагрузки непосредственно к деталям привода. Работа ограничителей поворота проверяется визуально при повороте управляемых колес в разные стороны до упора.

Для того чтобы проверить герметичность соединений системы гидроусилителя рулевого привода, необходимо удерживать рулевое колесо в крайних положениях при работающем двигателе. Кроме этого проверку герметичности соединений системы гидроусилителя осуществляют в свободном положении рулевого колеса. Соединения считаются герметичными, если отсутствует протекание смазочного материала. Кроме этого при проверке не допускается самопроизвольный поворот рулевого колеса с гидроусилителем рулевого привода от нейтрального положения к крайним или наоборот.
Силу трения, а также свободный ход рулевого колеса проверяют при помощи специального прибора, который состоит из динамометра и люфтомера. Люфтомер включает в себя шкалу, которая крепится на динамометре, и указательную стрелку, которая закрепляется на рулевой колодке при помощи зажимов. Динамометр крепится к ободу рулевого колеса при помощи зажимов. На рукоятке прибора располагается шкала динамометра. При измерении люфта рулевого колеса к рукоятке прибора прикладывают усилие 10 Н, которое действует в обе стороны. После этого стрелка прибора показывает суммарную величину люфта. Для легковых автомобилей суммарная величина люфта должна находиться в пределах 10°, а для грузовых автомобилей — в пределах 20°. На автомобилях, оснащенных гидроусилителем, люфт определяют при работающем двигателе.
Общую силу трения определяют при полностью вывешенных передних колесах. Если рулевое управление правильно отрегулировано, то колесо должно свободно поворачиваться от среднего положения для движения по прямой при усилии в 8-16 Н.
Состояние шарниров рулевых тяг оценивают визуально, прилагая усилия к рулевому колесу. Люфт в шарнирах проявляется во взаимном относительном перемещении соединяемых деталей.

Проверку усилителя рулевого управления осуществляют путем измерения давления в системе гидроусилителя. Для проверки необходимо вставить в нагнетательную магистраль манометр с краном. Замеры давления производят при работающем двигателе на малых оборотах, поворачивая колеса в крайние положения. Давление, которое развивает насос гидравлического усилителя, должно быть не менее 6 МПа. Если давление меньше 6 МПа, то необходимо закрыть кран, после этого давление должно подняться до 6,5 МПа. Если после закрытия крана давление не поднимается, значит, произошла поломка насоса, который необходимо отремонтировать или заменить на новый.

Регулировочные работы по рулевому механизму включают в себя работы по регулировке осевого зазора в зацеплении, а также в подшипниках вала винта.
Рулевой механизм считается исправным и пригодным для дальнейшего применения, если люфт рулевого колеса при движении по прямой не превышает 10°. Если люфт превышает допустимые значения, то необходимо проверить зазор в подшипниках вала винта. Если в подшипниках имеется достаточно большой зазор, то осевой люфт будет легко ощущаться.

Для того чтобы устранить люфт в подшипниках вала, необходимо отвернуть болты, снять крышку картера рулевого механизма и затем удалить одну регулировочную прокладку. После удаления прокладки необходимо снова выполнить проверку осевого люфта. Операцию необходимо повторять до тех пор, пока усилие на поворот руля не будет составлять 3-6 Н.
Регулировку зацепления винта (червяка) с роликом регулируют без снятия рулевого механизма. Для этого необходимо отвернуть гайку со штифта вала винта, затем снять шайбу со штифта, после этого при помощи специального ключа поворачивают регулировочный винт на несколько вырезов в стопорной шайбе. В результате этого происходит изменение величины бокового зазора в зацеплении, что, в свою очередь, изменяет свободный ход рулевого колеса.
Для того чтобы определить величину люфта в сочленениях рулевого привода, необходимо резко покачивать сошку руля при повороте рулевого колеса. После проверки при необходимости подтягивают резьбовую пробку. Кроме этого при проверке осевого люфта в сочленения добавляют смазку, а при большом износе производят замену шарового пальца или всей тяги в сборе.
К основным неисправностям системы управления относятся: обломы и трещины на фланце крепления картера, износ отверстия в картере под втулку вала рулевой сошки и деталей шаровых соединений рулевых тяг; износ червяка и ролика вала сошки втулок, подшипников и мест их посадки; изгиб тяг и ослабление крепления рулевого колеса на валу.

При значительном износе рабочей поверхности или при отслоении закаленного слоя червяк рулевого колеса заменяют на новый. При наличии трещин на поверхности ролика вала его меняют на новый. Червяк и ролик необходимо заменять одновременно.
Изношенные шейки вала сошки восстанавливают при помощи хромирования и последующего шлифования под ближайший ремонтный размер. Шейку вала можно восстановить при помощи шлифования бронзовых втулок, устанавливаемых в картере, под ближайший ремонтный размер.
Изношенные места посадки подшипников в картере рулевого управления можно восстановить при помощи дополнительной втулки. Втулка запрессовывается в изношенное место посадки подшипника, затем втулка растачивается под рабочий размер подшипника.
Обломы и трещины на фланце крепления картера можно устранить при помощи варки газовым пламенем. Изношенное отверстие в картере растачивается под ремонтный размер.

Кроме этого быстрому износу подвержены шаровые пальцы и вкладыши поперечной рулевой тяги. На концах поперечных рулевых тяг часто возникает срыв резьбы. Кроме этого в процессе эксплуатации появляется ослабление или поломка пружин, а также нарушение изгиба тяг.
Изношенные шаровые пальцы, которые имеют сколы или задиры, необходимо заменить на новые. Одновременно с заменой шаровых пальцев осуществляется замена их вкладышей. Сломанные или ослабленные пружины не подлежат восстановлению и заменяются на новые. Нарушение изгиба тяг устраняется правкой тяги в холодном состоянии.

Основными неисправностями гидравлического усилителя являются отсутствие усиления при любых частотах вращения коленчатого вала двигателя, а также неравномерное или недостаточное усиление при повороте рулевого колеса в обе стороны.
Для того чтобы устранить неисправности системы гидравлического усиления, необходимо слить из системы масло, тщательно промыть составляющие ее детали, а также разобрать насос.

Последовательность разборки насоса гидравлического усиления следующая:
1) снять крышку бачка и фильтра;
2) удерживая предохранительный клапан от выпадения, необходимо снять бачок с корпуса насоса;
3) снять распределительный диск;
4) снять статор, предварительно отметив его положение относительно распределительного диска и корпуса насоса;
5) снять ротор в сборе с лопастями.

Кроме этого при ремонте насоса гидравлического усиления необходимо снять шкив, стопорное кольцо и вал насоса с передним подшипником.
Детали насоса необходимо промыть раствором, обмыть водой и затем обдуть сжатым воздухом.
При техническом обслуживании необходимо проверять свободное перемещение перепускного клапана в крышке насоса, а также отсутствие задиров или износа на торцевых поверхностях ротора, корпуса и распределительного вала.
После проверки, устранения неполадок и сборки насос необходимо проверить на стенде. Рулевой механизм после проверки, ремонта и контроля деталей собирают, регулируют и испытывают с гидравлическим усилителем в сборе.
Кроме этого из-за неполадок в системе рулевого управления может возникать стук в процессе движения, неустойчивое движение автомобиля, а также тяжелый поворот рулевого колеса.

В том случае, если рулевое колесо туго вращается, необходимо проверить давление в шинах передних колес. Другой причиной туго вращающегося рулевого колеса может быть деформация деталей рулевого привода. В этом случае следует проверить, не согнуты ли рулевые тяги и поворотные рычаги, и заменить деформированные детали.

При тугом повороте рулевого колеса также следует проверить уровень масла в картере рулевого механизма и при необходимости долить его до нормы. Если при проверке обнаруживается неисправный сальник, его необходимо заменить на новый. Кроме этого в некоторых случаях причиной тугого вращения рулевого колеса на морозе является загустевание трансмиссионного масла. Необходимо проверить шаровые шарниры рулевых тяг, перемещая наконечники тяг вдоль оси пальцев. Для проверки при помощи рычага и опоры перемещают наконечник параллельно оси пальцев. Если вкладыш пальца не заклинило в гнезде наконечника тяги, от осевое перемещение наконечника относительно пальца составляет 1-1,5 мм, если вкладыш заклинило, то его необходимо заменить вместе с вкладышем.

Кроме того, рулевое колесо может туго вращаться после ремонта маятникового рычага. Это может возникнуть из-за перетянутой регулировочной гайки при замене втулок или оси маятникового рычага. Если гайка затянута неправильно, то маятниковый рычаг будет вращаться в горизонтальном положении под действием собственной массы. Если гайка затянута правильно, то рычаг будет поворачиваться только под действием силы, приложенной к его концу.
В том случае, если гайка перетянута, то необходимо ее отвернуть, затем приподнять шайбу и снова затянуть гайку. После того как затяжение гайки исправлено, нужно соединить шаровые пальцы тяг с рычагом.

Если в рулевом механизме нет неполадок, то проблема заключается в установке углов передних колес. Установку передних колес необходимо проверять после ремонта или замены деталей передней подвески, а также после поездки по неровной дороге. Однако необходимо учитывать, что точную регулировку углов передних колес могут произвести только на станции технического обслуживания.
Стуки передней подвески во время движения, колебания передних колес, затрудненное управление автомобилем могут появиться в результате увеличения зазоров в соединении деталей рулевого управления из-за износа деталей, ослабления затяжки гаек крепления Наконечников или шаровых пальцев. Для того чтобы устранить зазоры, необходимо подтянуть гайки шаровых пальцев рулевых тяг, регулировочную гайку оси маятникового рычага, гайки шаровых пальцев поворотных рычагов, а также болты крепления рулевого механизма, кронштейна маятникового рычага. Кроме этого для устранения шума нужно отрегулировать зацепление ролика с червяком или подшипников червяка.

При резком ухудшении устойчивости автомобиля необходимо остановиться и проверить крепления картера рулевого управления, кронштейна маятникового рычага, кронштейна вала рулевой колонки к кузову, а также затяжку гаек крепления шаровых пальцев.
Если в процессе движения руль автомобиля «тянет» в сторону, то проблема, скорее всего, в падении давления в одном из передних колес, поэтому автомобиль отклоняется в его сторону. При падении давления в одном из задних колес автомобиль даже на небольшой скорости начинает водить то в одну сторону, то в другую.

Если автомобиль постоянно отклоняется в одну сторону, то причиной этого может быть деформация поворотной цапфы или поворотного рычага из-за быстрого движения по неровной дороге. При этом происходит постоянный занос автомобиля. Для проверки технического состояния цапфы и рычагов необходимо обратиться на станцию технического обслуживания. Если эти детали деформированы настолько, что их невозможно восстановить, то эти детали необходимо заменить на новые.

Как работает система рулевого управления автомобиля?

Колесо считается самым важным изобретением человечества. Это сделало возможным путешествие на дальние расстояния и позволило нам распространиться повсюду. Для управления колесами и облегчения движения была реализована система рулевого управления. Сегодня мы объясним, как работает система рулевого управления автомобиля и как простое действие поворота руля приводит к повороту автомобиля.

Подробнее: Отличия SOHC и DOHC | Объяснение конфигурации верхнего кулачка

Типы рулевого управления

Прежде чем мы перейдем к объяснению, в настоящее время существует два основных типа системы рулевого управления.Широко используемая система реечной передачи и обычная система, известная как система рулевого управления с рециркуляцией шариков . Мы объясним вкратце, а также как работает система рулевого управления с усилителем, которую обычно называют гидроусилителем руля.

Реечная система рулевого управления

Самая распространенная система рулевого управления, реечная и шестерня, получила свое название от двух используемых в ней шестерен: реечной (линейная передача) и шестерни (круговая передача).Эта система используется в большинстве автомобилей и обычно не используется в большегрузных транспортных средствах. Его работа может показаться сложной, но использует довольно простую физику.

Конструкция зубчатой ​​рейки Рейка и шестерня

К рулевому колесу прикреплен вал, а на другом конце вала находится шестерня. Шестерня расположена на верхней части рейки и перемещается при повороте рулевого колеса. На конце стойки есть нечто, называемое рулевой тягой. Рулевые тяги соединяются с рулевым рычагом, который, в свою очередь, соединен со ступицей колеса.Далее к работе реечной передачи.

Загрузите приложение GoMechanic прямо сейчас!

Рабочий

При вращении руля вал вращается вместе с ним. Это, в свою очередь, вращает шестерню, которая находится наверху стойки. Вращение шестерни заставляет рейку двигаться линейно, перемещая рулевую тягу. Затем рулевая тяга, соединенная с рулевым рычагом, заставляет колесо вращаться.

Размер шестерни влияет на скорость вращения.Если шестерня большого размера, это означает, что вы будете получать больше поворота от меньшего вращения рулевого колеса, что затруднит управление. С другой стороны, меньшая шестерня означает, что ею будет легче управлять, но вам потребуется несколько поворотов руля, чтобы загнать автомобиль в поворот.

Вот как работает система реечной передачи. Это простое устройство, однако оно может использовать несколько сложных и продвинутых систем, что делает его еще более удобным в использовании.

Система рулевого управления с рециркуляцией шариков

Эта система рулевого управления, известная под несколькими названиями, такими как червяк и сектор и рециркуляционный шарик и гайка, обычно используется в старых автомобилях и большегрузных транспортных средствах, таких как грузовики.Его работа отличается от реечной передачи. Прежде чем объяснять принцип работы, давайте посмотрим на конструкцию системы рулевого управления с рециркуляцией шариков.

Строительство Система рулевого управления с рециркуляционным шаром

Система рулевого управления с рециркуляционным шаром имеет две передачи: червячную передачу и секторную передачу. Рулевое колесо соединено с резьбовым валом, который соединен с блоком. Червячная передача довольно большая и проходит через блок с резьбой таким образом, что позволяет червячной передаче войти внутрь.Этот блок имеет снаружи зубья шестерни, с которыми соединяется секторная шестерня. Эта секторная шестерня затем соединяется с шатуном, а шатун прикрепляется к рулевой тяге. Внутри блока находятся шарикоподшипники, заполняющие резьбу червячной передачи. Работа проста, как и зубчатая рейка.

Подробнее: Вспоминая Fiat Petra: малоизвестный преемник Fiat Siena

Рабочий

При вращении рулевого колеса также вращается вал, соединенный с рулевым управлением.Шестерня закреплена болтами, чтобы не двигаться вверх и вниз. Это заставляет блок и червячную передачу вращаться. Вращение заставляет блок двигаться, так как он ничем не удерживается. Затем подвижный блок перемещает секторную шестерню, которая, в свою очередь, перемещает шатун. Резьба червячной передачи заполнена шарикоподшипниками, которые уменьшают трение и предотвращают люфт в передаче.

Так работает система рулевого управления с рециркуляцией шариков. В настоящее время он используется редко и в основном встречается в грузовиках.

После объяснения обеих систем рулевого управления мы теперь переходим к системе рулевого управления с усилителем, которая сама по себе не является системой рулевого управления, а является опцией поддержки, которая помогает обеим этим системам рулевого управления, уменьшая работу, которую должен выполнять водитель.

Популярное чтение: DCT, CVT и AMT | Выберите лучшую передачу

Система рулевого управления с усилителем

Эта система в одиночку сделала управление транспортным средством легкой прогулкой. Мы кратко обсудим гидроусилитель руля, используемый реечной системой рулевого управления.

Рейка и шестерня с усилителем

Рулевое управление с усилителем добавляет несколько деталей к системе реечной передачи, что упрощает ее использование. В основном это насос, напорные трубки, поворотный регулирующий клапан, трубопроводы для жидкости и гидравлический поршень.

Задача насоса, как вы уже догадались, перекачивать жидкость, когда это необходимо. Поворотный регулирующий клапан обеспечивает движение жидкости только тогда, когда водитель фактически управляет автомобилем. Гидравлический поршень перемещается в зависимости от того, по какой линии жидкости поступает жидкость под высоким давлением. Это движение поршня на рейке облегчает работу водителя, так как прикладывает большую часть усилия, необходимого для управления автомобилем. На этом мы заканчиваем краткое обсуждение того, как работает система рулевого управления с гидравлическим усилителем.

Что такое система рулевого управления? — Обзор и детали

Что такое система рулевого управления?

Рулевое управление — это система компонентов, рычажных механизмов и т. д., которая позволяет транспортному средству следовать заданному курсу. Исключением является случай железнодорожного транспорта, в котором рельсовые пути в сочетании с железнодорожными стрелками (также известными как «точки» в британском английском) обеспечивают функцию управления. Основная цель системы рулевого управления — позволить водителю управлять транспортным средством.

Система рулевого управления преобразует вращение рулевого колеса в поворотное движение опорных катков таким образом, что обод рулевого колеса поворачивается в длинную сторону, а опорные катки в короткую.

Система позволяет водителю управлять тяжелым автомобилем с помощью легких усилий. Обод рулевого колеса диаметром 15 дюймов (380 мм), совершающий четыре оборота от крайнего левого до упора правого упора, проходит почти 16 футов (5 м), в то время как край опорного колеса перемещается на расстояние чуть более 12 дюймов (300 мм). Если бы водитель поворачивал опорное колесо напрямую, ему или ей пришлось бы давить почти в 16 раз сильнее.

Усилие на руле передается на колеса через систему шарнирных соединений.Они предназначены для того, чтобы колеса могли двигаться вверх и вниз вместе с подвеской без изменения угла поворота рулевого колеса.

Они также гарантируют, что при прохождении поворотов внутреннее переднее колесо, которое должно проходить более крутой поворот, чем внешнее, становится более острым.

Шарниры должны быть отрегулированы очень точно, и даже небольшой люфт в них делает рулевое управление опасно неаккуратным и неточным.

Обычно используются две системы рулевого управления – реечный механизм и рулевой механизм.

На больших автомобилях любая из систем может быть оснащена усилителем, чтобы еще больше уменьшить усилие, необходимое для ее перемещения, особенно когда автомобиль движется медленно.

Типы системы рулевого управления

Доступны два типа систем рулевого управления. Это:

  • Гидравлический
  • Электрический/электронный

обычно передние) опорные колеса.

Гидравлическое давление обычно создается генератором или пластинчато-роторным насосом, приводимым в движение двигателем транспортного средства. Это известно как гидравлическая система рулевого управления.

2. Электрическая/электронная система рулевого управления:

Электрическая/электронная система рулевого управления также известна как система рулевого управления с усилителем. В автомобилях система рулевого управления с усилителем помогает водителям управлять транспортным средством, увеличивая усилие на рулевом колесе, необходимое для поворота рулевого колеса, что облегчает поворот или маневрирование транспортного средства.

В системах рулевого управления с электроусилителем вместо гидравлических систем используются электродвигатели. Это известно как электрическая/электронная система рулевого управления.

Части системы рулевого управления:

Части доступной системы рулевого управления:

  • Шариковые соединения
  • втулки
  • Sway Bar Links
  • Center Links
  • Arms Arms / Pitman Arms
  • и шестерни
  • Наконечники/втулки рулевой тяги
  • ШРУСы/чехлы
  • Полуоси ШРУСа
  • Амортизаторы
  • Стойки/картриджи

Это части системы рулевого управления.

Компоненты системы рулевого управления:

Компоненты системы рулевого управления перечислены ниже. Это:

  • Рулевое колесо
  • Рулевая колонка или вал.
  • рулевой механизм
  • капельки или питман ARM
  • шариковых соединений
  • Drags Link
  • рулевой рычаг
  • ось загрязнения
  • левый шпиндель и kingpin
  • левый галстук стержня

1. Руль:

Рулевое колесо — это штурвал для управления транспортным средством водителем.Он содержит переключатель индикатора движения, переключатель света, переключатель стеклоочистителя и т. Д. Его также называют ведущим колесом или штурвалом — это тип рулевого управления в транспортных средствах.

Рулевые колеса используются в большинстве современных наземных транспортных средств, включая все серийные автомобили, а также автобусы, легкие и тяжелые грузовики и тракторы.

2. Рулевая колонка или вал:

Рулевая колонка, также известная как вал, устанавливается внутри полой рулевой колонки. При повороте руля рулевой вал также будет вращаться.За счет этого движение передается на рулевую коробку.

Рулевая колонка расположена в верхней части системы рулевого управления и крепится непосредственно к рулевому колесу. Затем рулевая колонка крепится к промежуточному валу и универсальным шарнирам.

3. Рулевой механизм:

Рычаг сошки одним концом соединен шлицами с коромыслом рулевого редуктора, а другой конец соединен с тягой шаровым шарниром.

Редуктор рулевого управления содержит шестерни, которые передают усилия водителя на рулевую тягу, которая поворачивает колеса, и умножает изменения рулевого управления, так что передние колеса перемещаются больше, чем рулевое колесо.

4. Откидной рычаг или шатун:

При повороте рулевого колеса вправо или влево шатун передает движение, которое он получает от рулевого редуктора, на рулевую тягу. «Опускаемый рычаг» используется для корректировки рулевого управления, когда у автомобиля есть лифт подвески.

5. Шаровые шарниры:

Шаровые шарниры представляют собой сферические подшипники, соединяющие рычаги управления с поворотными кулаками. Шпилька подшипника имеет коническую форму и резьбу и входит в коническое отверстие в поворотном кулаке.Защитный кожух предотвращает попадание грязи в соединительный узел.

6. Тяга:

Тяга преобразует дугу поворота рулевого рычага в линейное движение в плоскости других рулевых тяг. «Перетягивающее звено соединяет рычаг сошки с рулевым рычагом или, в некоторых случаях, соединяется с рулевой тягой в сборе.

7. Рулевой рычаг:

Рулевой рычаг представляет собой рычаг для передачи вращающего усилия от рулевого механизма к тяге, особенно автомобильного транспортного средства.

Основная функция системы рулевого управления — позволить водителю безопасно и точно управлять автомобилем. Помимо этого, система рулевого управления также позволяет уменьшить усилие водителя, облегчая управление автомобилем.

8. Поворотный кулак:

При вращении руля движение передается на рукоятку сошки через редуктор. Это движение передается на тяговое звено. Тяговое звено передает это движение на цапфу, которая вращается вокруг шкворня.Это поворачивает правое колесо.

9. Левая ось и главный рычаг:

В автомобильной подвеске поворотный кулак — это часть, которая содержит ступицу колеса или ось и крепится к компонентам подвески и рулевого управления. Его также называют поворотным кулаком, шпинделем, стойкой или ступицей.

Колесо и шина в сборе прикрепляются к ступице или шпинделю поворотного кулака, где шина/колесо вращаются, удерживаясь в стабильной плоскости движения поворотным кулаком/подвеской в ​​сборе.

10. Левая рулевая тяга:

Правая и левая рулевые тяги соединены между собой центральным звеном, которое также крепится к рычагу сошки на рулевом механизме и промежуточному рычагу на рулевом механизме. пассажирская сторона автомобиля.

Реечное рулевое управление в настоящее время является наиболее распространенной из двух систем рулевого управления.

СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ

Как работает система рулевого управления автомобиля

Это вся система рулевого управления нашего автомобиля с головы до ног.

Что страшнее? Призраки или вампиры? Хитрый вопрос. Самое страшное — это езда без работающей системы рулевого управления автомобилем. Без него вы не сможете заставить свою машину двигаться влево или вправо. Страшно, да?

Так что же такое автомобильное рулевое управление и как оно работает?

Система рулевого управления автомобиля состоит из (i) рулевого колеса, (ii) узла рулевой колонки и (iii) рулевой рейки. Вместе эти 3 компонента дают вам возможность управлять автомобилем.В качестве дополнительного бонуса система рулевого управления также упрощает управление нашим автомобилем благодаря тому, что мы называем «редуктор» (подробнее об этом позже).

В этой статье мы рассмотрим каждый отдельный компонент системы рулевого управления автомобиля. Не стесняйтесь переходить к любому разделу ниже, чтобы узнать больше о конкретной части.

Обзор системы рулевого управления автомобиля

Существует множество различных типов автомобильных рулевых систем. Кто-то работает только на механике, кто-то на гидравлике, кто-то на электричестве, а кто-то на обоих.Но забудьте обо всем этом. Сегодня мы вернемся к основам и рассмотрим чисто механическую систему рулевого управления автомобиля, чтобы помочь вам понять систему рулевого управления на самом фундаментальном уровне.

(Слишком) упрощенная схема традиционной системы рулевого управления автомобиля.

Базовая система рулевого управления автомобиля состоит из 3 основных компонентов: (i) рулевое колесо, (ii) рулевая колонка в сборе и (iii) рулевая рейка . Чтобы помочь нарисовать картинку в голове, представьте это.

Представьте, что вы сидите на водительском сидении, вы держитесь за руль .Чуть ниже рулевого колеса находится корпус рулевой колонки , где находятся переключатели сигналов, переключатели фар и т. д. Чего вы не видите, так это того, что он также скрывает рулевую колонку и промежуточный вал , который работает вниз по подставке для ног и в днище автомобиля, где он встречается с рулевой рейкой . Наконец, рулевая рейка имеет два конца, которые входят в поворотный кулак на обоих колесах нашего автомобиля .

Это полная (упрощенная) система рулевого управления автомобиля.

Как видите, все эти части соединены механически. Поэтому есть смысл в том, что когда вы крутите руль, остальные последуют за ним, и так или иначе колеса автомобиля повернутся туда, куда мы хотим. Но как именно он это делает? Чтобы ответить на этот вопрос, было бы очень полезно разбить его по одному и выяснить, что они делают по отдельности.

Рулевое колесо

Давайте начнем с того, с чем мы все знакомы — рулевого колеса .Эта часть не нуждается в представлении. Это круглый объект, который мы всегда держим и поворачиваем во время вождения. Если вы этого не делаете, то вам, вероятно, следует!

Рулевое колесо — это место, где мы вводим команду управления автомобилем.

Здесь вы найдете автомобильные гудки, поворотники и переключатель стеклоочистителя.

Мы также начинаем видеть, что в современных автомобилях добавляются новые функции, предназначенные для удержания рук водителя на колесах. К ним относятся аудиосистема, круиз-контроль и многие другие.

Рулевое колесо отвечает за прием нашего рулевого управления, в то время как остальная часть системы рулевого управления соответственно реагирует на этот ввод, чтобы изменить траекторию движения автомобиля. Это как клавиатура для нашего компьютера. Он просто принимает все, что мы делаем, потому что все это механическое, а затем передает информацию (насколько мы поворачиваем, как быстро мы поворачиваем и т. д.) остальной системе рулевого управления.

Интересный факт дня – Чем больше руль, тем легче вам поворачивать машину.

Это потому, что…

Крутящий момент = Сила * Расстояние

Или, другими словами,

Мощность поворота = Насколько сильно мы поворачиваем * Насколько велик руль.

Да, пока это правда. Наши рули на самом деле стали меньше с годами. Это связано с введением рулевой рейки с усилителем . Это позволяет нам использовать рулевые колеса меньшего размера, сохраняя при этом легкость поворота. Меньшее пространство, занимаемое рулевым колесом, дает производителям автомобилей больше гибкости при проектировании и оптимизации для обеспечения комфорта и безопасности.

После этого рулевое колесо устанавливается непосредственно на рулевую колонку.

Рулевая колонка в сборе

Рулевая колонка в сборе – достаточно сложная деталь, выполняющая множество функций. Чтобы упростить его, мы можем разбить его на три основные части, а именно (i) корпус рулевой колонки , (ii) рулевая колонка и (iii) промежуточный вал .

По сути, вот что они делают:

  • Корпус рулевой колонки содержит всю электропроводку и механизмы переключателей, которые вы найдете на рулевом колесе.
  • Рулевая колонка представляет собой цельный металлический вал, который передает усилие рулевого управления с рулевого колеса на рулевую рейку.
  • Промежуточный вал позволяет соединить рулевую колонку с рулевой рейкой под небольшим углом.

Speedkar сделал действительно отличное видео на Youtube, в котором разбирается рулевая колонка и объясняется, как работает рулевая колонка. Это так информативно, это лучшие 9 минут в моей жизни. Попробуйте!

Рулевая колонка в сборе изнутри и снаружи.

Как видите, рулевая колонка в сборе — это все. Давайте немного замедлим ход событий и посмотрим на них один за другим.

Корпус рулевой колонки

Корпус рулевой колонки — это верхняя часть рулевой колонки в сборе. Как следует из названия, это дом , в котором хранится вся внутренняя проводка и внутренние механизмы ваших переключателей на рулевом колесе.

Сразу за рулем, вот тут корпус рулевой колонки!

Если вы откроете его, вы найдете: —

  • Модуль подушки безопасности
  • Многофункциональный переключатель
  • Выключатель стеклоочистителя
  • Выключатель зажигания
  • Автомобильная фара
  • Сигнал поворота
  • Автомобильный звуковой сигнал

обычно практически не требует обслуживания .Хип-хип, ура!

Рулевая колонка

Рулевая колонка — это нижняя часть рулевой колонки в сборе. Вы найдете его чуть ниже корпуса рулевой колонки, где-то рядом с подставкой для ног.

Основное назначение рулевой колонки — принимать вращательное движение от рулевого колеса и затем передавать его на рулевую рейку, расположенную под ней.

Рулевая колонка соединена непосредственно с рулевым колесом.

На самом деле ничего особенного, просто металлический стержень.Этот металлический вал конструктивно соединяется с рулем вверху, а снизу с рулевой рейкой. Таким образом, когда вы поворачиваете руль, соответственно поворачивается рулевая колонка, которая также поворачивает рулевую рейку.

Ну, это еще не все. Я говорил вам, что рулевая колонка тоже спасает жизни?

Рулевая колонка , изобретенная Белой Бареньи, имеет складной механизм, который разрушается при сильном лобовом ударе . Это предотвращает пронзание рулевой колонкой рулевого колеса и (возможно) головы водителя, как копья.

Складная конструкция включает внутренний и внешний рукав . Внешняя втулка большего размера, полая трубка. Внутренняя втулка представляет собой трубку меньшего размера, поэтому ее можно поместить внутрь внешней втулки . Стальные подшипники  установлены между внутренней и внешней втулкой для обеспечения плотного контакта между двумя втулками . Наконец, специальный вид смолы приклеивает стальные подшипники к втулкам.

Самое интересное!

Смолы в основном представляют собой клей, поэтому они естественным образом удерживают стальные подшипники на месте, поглощая и перераспределяя любую вибрацию/силу.Но клеи из специальных смол рассчитаны на то, чтобы выдерживать только определенное давление. Когда давление превышает указанный уровень во время неудачного лобового столкновения, специальные смолы поглощают столько ударов, сколько могут, а затем разбиваются на мелкие кусочки . Без смолы, удерживающей стальные подшипники на месте, внутренняя втулка падает на большую полую втулку, как телескоп.

Давайте немного вернемся сюда. Рулевая колонка как раз делала две вещи очень быстро и красиво.Прежде всего, сами смолы поглощают значительную часть силы тяги рулевой колонки, что снижает силу удара по вам. Во-вторых, когда внутренняя гильза втягивается подобно телескопу, это эффективно замедляет время удара. Когда все это суммируется, это может означать разницу между легкой травмой или разрушительной смертью.

Согласно статистике Национальной администрации безопасности дорожного движения, складная рулевая колонка ежегодно помогает предотвратить 1300 смертельных случаев и 23000 несмертельных травм .

Весьма примечательно, не так ли? Так или иначе, нижняя часть рулевой колонки напрямую связана с промежуточным валом.

Промежуточный вал

Хорошо, если рулевая колонка уже может передавать вращение рулевого колеса на рулевую рейку, зачем нам еще один вал для выполнения этой работы? Так почему же тогда у нас здесь такой сложный на вид механизм? Со всеми карданами и прочим? Почему бы просто не использовать простой прямой вал, такой как рулевая колонка?

Совершенно правильные вопросы.Простой прямой вал действительно достаточно хорош для передачи вращательного движения. Но было бы очень неудобно ехать с рулем, лежащим в горизонтальной плоскости, а не стоящим вертикально. Картинка ниже говорит сама за себя.

Использование универсальных шарниров позволяет лучше наклонять рулевое колесо (левое изображение) для более комфортного вождения.

Никто не спорит, руль слева выглядит в 10 раз удобнее и в 20 раз круче. Чтобы достичь этого уровня удивительности, мы используем два универсальных шарнира, которые вы можете найти на промежуточном валу.

Карданные шарниры представляют собой механические шарниры, которые могут свободно вращаться, будучи наклоненными под углом. Используя эти свойства, мы можем соединить рулевую колонку и промежуточный вал вместе под углом, не теряя энергии вращения рулевого колеса. Это беспроигрышный вариант.

Затем промежуточный вал входит в рулевую рейку.

Рулевая рейка

Рулевая рейка представляет собой закрытый металлический корпус с реечной шестерней внутри.Он соединен с нижней частью промежуточного вала.

Это рулевая рейка с электроусилителем, к которой прикреплен электродвигатель.

Основная причина, по которой нам нужна рулевая рейка, это:

  • Помогает преобразовать вращательное движение в поперечное
  • Облегчает управление за счет понижения передачи

Итак, краткое резюме.

Когда водитель поворачивает, вращательное движение передается от рулевого колеса через рулевую колонку, затем промежуточный вал и, наконец, достигает шестерни вашей рулевой рейки.

Рулевая рейка — место, где вращательное движение рулевого колеса преобразуется в боковое движение (влево или вправо). Как? Через свою реечную шестерню и шестерню. Шестерня входит в зацепление с прямым рядом зубьев, известным как зубчатая рейка.

Это упрощенная схема традиционной реечной рулевой рейки.

Когда водитель поворачивает, ведущая шестерня заставляет зубчатую рейку двигаться из стороны в сторону. Поскольку оба конца зубчатой ​​рейки соединены с колесами автомобиля , колеса автомобиля также будут перемещаться из стороны в сторону.

Именно так автомобили меняют направление, когда мы поворачиваем руль.

Но…

Автомобиль обычно весит около 1500 кг. Управлять объектом такого масштаба теперь будет легко, особенно если ваша машина стоит на месте. Так что, как обычно, инженеры стараются сделать все удобнее и лучше.

Они придумали то, что мы называем… рулевая рейка с гидроусилителем , или гидроусилитель руля короче. Рулевая рейка с гидроусилителем работает так же, как реечная рулевая рейка без усилителя, но с дополнительными компонентами.Это может быть насос с приводом от двигателя (гидравлический усилитель руля) или электродвигатель с компьютерным управлением (электроусилитель руля) . Они обеспечивают дополнительную мощность, помогающую поворачивать автомобиль.

Регулярный рулевое управление:

Автомобиль рулевое управление = Усилие рулевого управления водителем + Редукция передач

Усилитель руля:

Автомобиль Рулевое управление = Водительское усилие рулевого колеса + Редукция шестерни + Дополнительная поддержка (Гидравлический / электрический)

Если вам интересно, как они работают, это будет совершенно новая глава истории, и мы не будем ее обсуждать сегодня.Но скоро мы напишем об этом статью, так что следите за обновлениями!

Финишная черта

Автомобильная система рулевого управления — это, по сути, просто рулевое колесо, рулевая колонка в сборе и рулевая рейка. Они работают вместе в гармонии, чтобы сделать поворот вашего автомобиля возможным и комфортным.

Автомобильные системы рулевого управления обычно очень надежны. Другими словами, они созданы на века. Но если вы чувствуете, что у вас есть какие-либо проблемы с системой рулевого управления автомобиля, не стесняйтесь проверить их, потому что это может лишить вас способности управлять автомобилем.

Если вы не уверены, неисправна ли ваша система рулевого управления, мы написали статью о 7 основных проблемах с рулевой рейкой, которые вы можете определить [с помощью видео!]. Прочтите его, возможно, он направит вас в правильном направлении.

А пока водите осторожно и разумно!

Принцип управления Аккермана: работа, плюсы и многое другое

Рулевое колесо кажется простым компонентом с простой задачей — поворачивать руль в нужном направлении.Однако за этой простой функцией стоит много научных исследований. Например, принцип рулевого управления Аккермана обеспечивает точный поворот. Этот принцип объясняет физику различных углов заднего и переднего колеса по сравнению со скоростью при повороте автомобиля.

Без внедрения Аккермана производителям автомобилей становится сложно спроектировать транспортное средство, способное поворачивать точно и круто.

В этом руководстве мы предоставим вам полную информацию о конструкции, работе и использовании рулевого механизма Аккермана в автомобилях.

Рулевой механизм Аккермана

Рулевое управление Аккермана широко используется в транспортных средствах для лучшей управляемости. Самая ранняя версия рулевого управления со временем была преобразована в электронную и гидравлическую системы рулевого управления, но основной принцип остался прежним. См. следующие параграфы, объясняющие, как работает рулевое управление Аккермана.

Фон

Рудольф Акерман в 1818 году представил принцип решения проблем с креном и проскальзыванием, характерных для ранних автомобилей.Есть и другие люди, которые претендуют на патент этого принципа, но он был первым из Великобритании, получившим патент. Проблема поворота транспортного средства при крутом маневре была распространена в первых автомобилях, и поэтому принцип Аккермана стал революционным для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.

Ackerman использует четырехзвенниковую связь, соединенную с равнобедренной трапециевидной платформой из-за разницы в длине тяг. Таким образом получаются разные углы увода шин, что делает управление автомобилем удобным.

Пояснение

Согласно Аккерману, существует мгновенная центральная точка, в которой все колеса вращаются под разными углами. Левая передняя шина получила больший угол поворота, чем правая передняя шина. Точно так же обе задние шины образуют разные углы, что создает четыре разных радиуса для четырех шин.

Реечная система рулевого управления спроектирована по принципу Аккермана

. Таким образом, шина, расположенная напротив поворота, преодолевает большее расстояние, чем шины с другой стороны.Вот почему правосторонние шины вращаются с большей скоростью, чем левосторонние, из-за чего на всех полноприводных и полноприводных автомобилях установлены дифференциалы.

Рабочий

Работа принципа рулевого управления Аккермана проще, так как в нем используются только стержни шин разных размеров и фиксированное звено для обеспечения надлежащего управления транспортным средством. Разница между длиной фиксированного звена и рабочего звена регулируется с помощью рабочего звена. Более короткая длина стержня шины фокусирует звено наклона на задней оси.Следовательно, когда автомобиль поворачивается, каждая шина создает разный угол увода, что обеспечивает удобство поворота автомобиля. Кроме того, сила наклона будет автоматически возвращать рулевое колесо в центральное положение при различных углах и поворотах.

Преимущества

Использование принципа Аккермана в системе рулевого управления создает уникальную систему, известную как рулевой механизм Аккермана. Система рулевого управления Ackerman имеет множество преимуществ по сравнению с гидравлическими системами или системами рулевого управления с усилителем.

  • Предотвращает соскальзывание шины наружу при повороте автомобиля.
  • Повышает управляемость автомобиля за счет использования более коротких шинных стержней.
  • Геометрия рулевого управления Ackerman обеспечивает схождение шин, что позволяет им легко преодолевать крутые маневры.

Типы кузовов автомобилей и использование Ackerman

Тип кузова автомобиля

является одним из основных элементов, поддерживающих использование в автомобиле принципа рулевого управления Аккермана. Механизмы рулевого управления рассчитаны на работу при низкоскоростном аккермановском или параллельном рулевом управлении.В спортивных автомобилях и скоростных автомобилях используется параллельное рулевое управление, тогда как в седанах предпочтение отдается Акерману.

Система рулевого управления гоночных автомобилей с различными подсистемами

Однако в гоночных автомобилях используется обратный принцип Аккермана, чтобы избежать дополнительной нагрузки на внешние шины, которые и без того страдают из-за избыточной центробежной силы. Дополнительная нагрузка и температура могут привести к износу шины, что создает проблемы на гоночной трассе.

Это все о рулевом механизме Аккермана, используемом в автомобилях.Использование принципа Аккермана обеспечивает лучшую управляемость автомобиля. Если вы заинтересованы в использовании автомобиля с лучшей управляемостью, просмотрите эти подержанные автомобили, выставленные на продажу в ОАЭ.

Следите за новостями в ведущем автомобильном блоге ОАЭ, чтобы узнать больше о механизмах рулевого управления.

Система рулевого управления

Переднее рулевое управление

Процесс проектирования переднего рулевого управления

Одной из целей нашего проектирования является разработка уникальной рабочей системы рулевого управления для недостающий в настоящее время автомобиль формулы Стивенса SAE.Для этого нам понадобилось Придумать базовую модель рамы автомобиля и положения ключевых соединений, которые будет удерживать рулевую систему на месте. Шаровые опоры служат для соединения рама к колесу в сборе. Учитывая измеренные расстояния этих шаров суставы и основные уравнения Аккермана, теоретико-геометрическое уравнение Аккермана была создана модель рулевого управления. Из этой модели мы получили теоретические значения для различных необходимых углов поворота каждого колеса автомобиля.

 

Заднее рулевое управление

Тыл система рулевого управления колесами будет использовать линейный двигатель для поворота задних колес. координация с передней системой рулевого управления. Главное преимущество этой системы Это уменьшит необходимый радиус поворота, что позволит увеличить скорость. А Индивидуальная конфигурация Ackermann, настроенная как в передней, так и в задней системах, используется для достижения оптимального контроля.Датчики используются на рулевой колонке для включить задний рулевой механизм, который состоит из переключателя направления который управляет линейным двигателем. Датчики сообщат переключателю направления чтобы активировать линейный двигатель, когда рулевое колесо повернуто в указанное точка. Как только колесо выйдет из этого положения, переключатель выключится, заставляя конфигурацию линейного двигателя вернуться в исходное положение, где задние колеса в норме. Таким образом, эта система задействует заднее рулевое управление. до полного положения (+/-3 градуса) в точке полного зацепления передний руль.Линейное движение двигателей будет переведено на рычаги управление углами поворота задних колес.

 

Изготовление деталей

Чтобы внедрить новые передние и задние системы рулевого управления, команде потребовалось заказные детали. Сначала эти детали были спроектированы в программе SolidWorks. среды и проанализированы с использованием программного обеспечения для анализа методом конечных элементов. После После тщательного анализа и перепроектирования детали были изготовлены. Ниже показаны несколько моделей компьютеров.

Задняя стойка новой конструкции с рулевым рычагом

 

Задняя центральная тяга — передает движение от линейного двигателя к системе рулевого управления. связи.

 

Монтажная пластина задней стойки

Типы автомобильных рулевых механизмов

Автомобильное рулевое управление составляет основу управления движением любого транспортного средства.Он включает в себя все компоненты, шарниры и соединения, необходимые для передачи мощности от двигателя к колесам.

Рулевое управление также контролирует углы наклона колес по двум осям для обеспечения направленности.

Два традиционных механизма, которые используются до настоящего времени, — это зубчатая рейка и рулевое управление с рециркуляцией шариков.

1. Рейка и шестерня

Реечное рулевое управление является наиболее распространенным типом механизма управления движением в легковых автомобилях, небольших грузовиках и внедорожниках.

Строительство

  1. Реечная шестерня заключена в металлическую трубку, причем каждый конец рейки направлен наружу из трубы.
  2. Стержень — тяга или осевой стержень — соединяется с каждым концом стойки.
  3. Шестерня крепится к рулевому валу.

Механизм

При повороте руля шестерня будет крутиться, двигая рейку. Рулевая тяга соединяется с рулевым рычагом, который прикреплен к шпинделю.

Реечная передача предназначена для преобразования кругового движения рулевого колеса в линейное движение. Это позволяет уменьшить передачу, облегчая поворот колес.

Два типа реечных рулевых систем:

  1. Концевой отвод
  2. Центральный взлет

Рулевое управление с переменным передаточным числом

Подтипом реечного рулевого управления является рулевое управление с переменным передаточным числом.

Эта система рулевого управления имеет другой шаг зубьев в центре и на концах.

Это делает рулевое управление менее чувствительным, когда рулевое колесо находится близко к центральному положению.

А при повороте в сторону блокировки колеса становятся более чувствительными к круговым движениям руля.

2. Рециркуляционный шар / рулевой механизм

Рулевое управление с рециркуляцией шариков является наиболее часто используемой системой рулевого управления в тяжелых автомобилях.

Он работает на параллелограммной связи, в которой:

  1. Рычаг тяги и натяжителя остается параллельным
  2. Механизм поглощает большие ударные нагрузки и вибрации

Строительство

  1. Рулевое колесо крепится к рулевому валу, на конце которого имеется резьбовой стержень.Резьбовой стержень является фиксированным, в отличие от реечного типа.
  2. На поверхности блока зубья шестерни обработаны механической обработкой.
  3. Резьба в стержне заполнена шарикоподшипниками.
  4. Эти шарикоподшипники выполняют две функции: уменьшают трение и износ шестерни; Фиксация зубьев шестерни для предотвращения разрыва контакта первых друг с другом при изменении направления руля.

Механизм

  1. При вращении руля тяга поворачивается.
  2. Когда колесо вращается, блок перемещается.
  3. Блок перемещает другую шестерню, которая, в свою очередь, приводит в движение манипулятор.
  4. Шариковые подшипники в резьбе рециркулируют через шестерню при ее вращении.

Система рулевого управления: определение, типы, функции и компоненты [Полная информация]

Система рулевого управления: типы, функции и компоненты

Что такое система рулевого управления?

Система рулевого управления: типы, функции и компоненты :- Установлено, что идеальное управление автомобилем делает ваше путешествие безопасным и утомительным, поэтому в автомобильной промышленности используется рулевое управление.Более плавное касание руля должно происходить непосредственно с системой рулевого управления, чтобы сделать его более легким и точным. Помимо этого подвеска также играет очень важную роль в автомобильной промышленности. Для достижения отличной управляемости требуется очень качественная система рулевого управления и детали рулевого управления. Прокрутите вниз, чтобы узнать больше о системе рулевого управления и обо всем, что с ней связано.

Функция системы рулевого управления

После поворота рулевого колеса автомобиль реагирует на эту систему.Система рулевого управления отвечает за обеспечение довольно гладкого маршрута, который включает в себя группу частей, называемую системой рулевого управления, которая передает движение рулевого колеса вниз по рулевому валу, чтобы перемещать колесо влево или вправо.

Популярная система рулевого управления с реечной передачей

В большинстве автомобилей и внедорожников на сегодняшней дороге используется реечная система рулевого управления. Эта система отвечает за преобразование вращательного движения рулевого колеса в линейное движение, которое поворачивает колеса и направляет траекторию.Эта система включает в себя круглую шестерню, которая фиксирует зубья на стержне. Это превращает большие обороты рулевого колеса в маленькие, точные повороты колес, что придает рулевому управлению твердое и прямое ощущение.

Влияние усилителя рулевого управления на реечную шестерню

Обнаружено, что новейшие легковые и грузовые автомобили имеют функцию системы рулевого управления с усилителем, которая также называется рулевым управлением с усилителем. Это используется для придания дополнительной энергии для помощи при повороте колес и означает парковку, которая требует гораздо меньших усилий по сравнению с простым ручным усилием.По сравнению с рулевым управлением с усилителем система рулевого управления с реечной передачей сильно отличается, поскольку в нее добавляется насос с приводом от двигателя или электродвигатель для помощи рулевому узлу.

Система помогает управлять более высокой передачей, что означает, что вам нужно меньше крутить руль, чтобы дальше крутить колеса. Следовательно, у него увеличено время отклика, что делает рулевое управление еще более точным. На таких оживленных дорогах и в пробках водители транспортных средств могут более безопасно маневрировать в непосредственной близости от других транспортных средств.Сохранение жесткого управления на различных скоростях, в любых условиях, в критических ситуациях, что помогает избежать аварий.

Компоненты системы рулевого управления автомобиля

Все рейки и шестерни являются одной из наиболее важных частей, которые в основном производятся MOOG, а также включают в себя осевые тяги, наконечники рулевых тяг, тяги, подшипники колес. Это детали рулевого управления, прочные и износостойкие, которых достаточно, чтобы обеспечить как прочность, так и долговечность. Выбор деталей, соответствующих спецификациям производителя, означает, что вся сборка будет надежной и долговечной.

1. Возврат четырехколесного рулевого управления

Под вертлюгом передних колес находится система рулевого управления некоторых автомобилей, которая воздействует на все четыре колеса. Это было обнаружено исключительно в спортивных и роскошных моделях, где наблюдается растущая тенденция к использованию этой функции в более доступных автомобилях.

Блок управления четырьмя колесами устанавливается за задней осью автомобиля, который воздействует на задние колеса по требованию. Колеса автомобиля вращаются в противоположном направлении со сравнительно меньшей скоростью, в то время как совместное вращение всех четырех колес помогает поддерживать устойчивость и предотвращает «рыбий хвост».

Наличие технического полного рулевого управления означает лучшую управляемость, так как рулевое управление контролируется только в экстренных ситуациях, когда обнаруживается, что автомобиль реагирует с оптимальной реакцией. Этот тип системы рулевого управления используется в таких брендах, как Renault, Honda, Nissan, Mazda и т. д., чтобы дать новым водителям новые высоты управляемости и отзывчивости, а также сделать нас более безопасными на дорогах.

2. Рулевой механизм

В нижней части рулевой колонки находится червячная передача, которая помещается внутрь коробки.Червяк представляет собой цилиндр с резьбой, похожий на короткий болт, который вращает болт, удерживающий на нем гайку. После этого гайка движется вдоль болта. Точно так же при вращении червяка перемещается все, что находится внутри его резьбы.

Рулевое управление с усилителем

В случае тяжелого автомобиля либо рулевое управление слишком тяжелое, либо неудобно низкое передаточное отношение, так что рулевому колесу может потребоваться много оборотов от упора до упора. Тяжелая передача иногда может быть довольно проблематичной при парковке в ограниченном пространстве, тогда как система рулевого управления с усилителем может решить такие проблемы.Двигатель приводит в действие насос, который подает масло под очень высоким давлением к рейке или рулевому механизму.

Клапаны в рулевой рейке или коробке открываются всякий раз, когда водитель поворачивает руль, что позволяет маслу попасть в цилиндр. Масло работает как поршень, который помогает толкать рулевое управление в нужном направлении. Как только водитель перестает крутить руль, клапан закрывается и толкающее действие поршня прекращается. Мощность полезна для помощи рулевому управлению и колесу, которое по-прежнему связано с опорными катками обычным образом.

Работа системы рулевого управления

Когда руль вращается, присоединенный к нему вал также вращается вместе с ним. Это приводит к вращению шестерни, расположенной в верхней части рейки. Вращение шестерни позволяет рейке двигаться линейно, также перемещая рулевую тягу.

Как только рулевая тяга соединена с рулевым рычагом, она позволяет колесу вращаться. Размер шестерни отвечает за ее вращение. Если шестерня большого размера, это означает, что вы будете получать больше оборотов за счет меньшего вращения рулевого колеса, что затрудняет управление.

Принимая во внимание, что, с другой стороны, маленькая шестерня называется таковой, что означает, что будет легче контролировать то, что требуется для многократного поворота рулевого колеса, чтобы сделать поворот автомобиля.

Вот как эффективно работает система реечной передачи. Тем не менее, это довольно простое устройство, которое можно использовать несколько раз, и как продвинутую систему, которая может сделать его еще лучше в использовании.

Система рулевого управления с рециркуляцией шариков

Эта система известна под несколькими названиями, такими как червяк и сектор и рециркуляционный шарик и гайка.Эта система рулевого управления чаще всего встречается в старых автомобилях и большегрузных транспортных средствах, таких как грузовики. Эта работа сильно отличается от реечной передачи.

Конструкция системы рулевого управления

Шариковая система рулевого управления с рециркуляцией имеет две различные шестерни: червячную и секторную. Рулевое колесо соединяется через вал с резьбой, который затем соединяется с блоком. Червячная передача довольно большая и проходит через блок с резьбой таким образом, что позволяет червячной передаче войти внутрь.Этот блок имеет зубья шестерни на внешней стороне, которая соединена с секторной шестерней. Секторная шестерня остается соединенной с рычагом сошки, который дополнительно прикреплен к рулевой тяге. Работа также довольно проста, как рейка и шестерня.

Система рулевого управления с усилителем

Усилитель руля дополнен некоторыми дополнительными деталями и компонентами реечной системы, что делает его более простым и удобным в использовании. В большинстве случаев насос, напорные трубки, поворотный регулирующий клапан, трубопроводы для жидкости и гидравлический поршень являются общими частями системы рулевого управления с усилителем.

Основная работа насоса заключается в перекачивании жидкости в нужное место. Поворотный регулирующий клапан — это клапан, который обеспечивает движение жидкости только тогда, когда водитель фактически управляет автомобилем. Гидравлический поршень продолжает двигаться в зависимости от линии жидкости, которая подает жидкость под высоким давлением. Это движение поршня на рейке облегчает работу водителя, поскольку обычно оно прикладывает усилие, необходимое для управления автомобилем.

Рулевое управление, чувствительное к скорости

Систему рулевого управления с усилителем обычно называют рулевым управлением, чувствительным к скорости, при этом рулевое управление получает сильное усиление на очень низкой скорости и незначительное усиление на высокой скорости.У автопроизводителей есть представления о том, что при маневрировании для парковки должны быть необходимы большие усилия руля, тогда как при высокой скорости движения это не обязательно.

Новейшие системы рулевого управления с усилителем, чувствительные к скорости, отвечают за уменьшение механического или электрического усиления по мере увеличения скорости автомобиля, что придает ему более прямое ощущение. Именно по этой причине эта функция постепенно становится все более распространенной в наши дни.

Детали системы рулевого управления

1.Общие функции системы

В современной системе гидроусилителя рулевого управления насос используется для подачи жидкости гидроусилителя рулевого управления под давлением к рейке и шестерне. Всякий раз, когда водитель обеспечивает рулевое управление, поворачивая рулевое колесо, клапан управления усилителем рулевого управления подвергается давлению жидкости с одной стороны поршня, что помогает водителю поворачивать колесо.

2. Насос гидроусилителя руля

Насос гидроусилителя рулевого управления используется для поворота ремня привода вспомогательных агрегатов или поликлинового ремня для создания давления жидкости в верхней части шланга гидроусилителя рулевого управления, чтобы входная сторона гидроусилителя рулевого управления могла управлять клапаном .

3. Муфта рулевого управления

Упоминается как руль, который позволяет рулевому колесу вращаться, не зацепляясь за колонку, из-за того, что первичный вал и рулевая колонка не находятся в идеальном положении, а находятся под небольшим углом друг к другу. Другие.

4. Наконечники поперечной рулевой тяги

Это компонент, который крепится к концу рулевой рейки, где поворотные кулаки и позволяют преобразовать движение рейки в поворот передних колес.Это части, которые вращаются по горизонтали для управления входным перемещением и поворачиваются как по вертикали, так и по диагонали, когда транспортное средство сталкивается с неровностями дороги и колеса подпрыгивают.

5. Шланги гидроусилителя руля

Важно знать, что существует два основных шланга гидроусилителя рулевого управления, один из которых находится на высокой стороне, а другой — на нижней стороне. Оба шланга прикреплены к рейке и шестерне с помощью резьбового латунного фитинга. Шланг высокого давления крепится к насосу гидроусилителя руля с помощью латунного фитинга с резьбой, тогда как направляющие шланга нижнего шланга представляют собой небольшую трубку, которая надежно фиксируется хомутом.

Шланг высокого давления переносит жидкость гидроусилителя рулевого управления под давлением рейки, которая снабжена усилителем рулевого управления, тогда как нижний шланг отвечает за перекачку жидкости низкого давления обратно к насосу .

Типы системы рулевого управления

Существует три типа системы рулевого управления:

1. Рулевое управление велосипеда

Этот тип систем рулевого управления редко фиксируется, тогда как переднее колесо является управляемым.Их необходимо установить для безопасного поворота, поэтому оба колеса должны катиться примерно в точке .

2. Рулевое управление поворотной платформой или центральным шарниром

После поворота передних колес вся передняя ось поворачивается вокруг центральной оси. В этом случае перпендикуляры всех колес встречаются в определенной точке во время поворота. Поэтому поворот безопасный и колеса катятся довольно свободно .

3. Рулевое управление Аккермана или боковое рулевое управление

В основном передняя ось поворачивается с обеих сторон оси, поскольку колеса установлены на поворотных осях.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.