Рульове управління автомобіля: пристрій, вимоги

Система рульового управління є однією з найосновніших в пристрої автомобіля. Це сукупність механізмів, що синхронізують положення керма і кут повороту передніх керованих коліс. Головна функція для будь-якого транспортного засобу - забезпечення можливості повороту і підтримання заданого водієм напрямку.

Пристрій

Конструктивно рульове управління автомобіля складається з пари основних вузлів. Що стосується механізмів, то вони можуть бути реалізовані по-різному.

рульове керування авто

Рульове колесо необхідно для здійснення управління. Водій за допомогою нього вказує напрямок, по якому здійснюється рух автомобіля. У сучасних машинах рульове колесо може бути додатково оснащено клавішами і регуляторами для управління мультимедійними, навігаційними системами. Якщо водій в майбутньому замінить мультимедійну систему, то для настроювання магнітоли з рульового колеса необхідно придбати адаптер рульового управління. Також всередині елемента є подушка безпеки.

Далі в системі йде рульова колонка. Для чого вона служить? Вона необхідна для передачі зусилля, яке водій прикладає до керма на механізм. Деталь являє собою вал з шарніром. Найчастіше це невеликий кардан. Нерідко кермові колонки забезпечують безпеку в разі викрадення. Так, конструкція оснащується механічними або електричними блокувальними системами. Також на колонці знаходиться замок запалювання, важелі перемикання поворотів, включення світла, очищувачів лобового скла.

рульове управління автомобіля

Рульовий механізм отримує зусилля від вала колонки і потім трансформує його в поворот коліс. Конструкція механізму рульового управління - це редуктор з певним передавальним числом.

Також в системі є привід. Це система з тяг і наконечників, які приймають зусилля від вала і потім передають його на наконечники і поворотну систему керованих коліс.

Ще в більшості конструкцій систем рульового управління є підсилювач. Може бути гідравлічним або електричним. Він необхідний для підвищення обертальних зусиль, що йдуть від керма на колеса. Можна виділити і додаткові елементи - це амортизатори або демпфери, а також різні елементарні системи.

Кермові механізми: типи

Залежно від того, який редуктор встановлений в тому чи іншому автомобілі, рульовий механізм може бути рейковим, черв’ячним або гвинтовим. Кожен з них ми і розглянемо окремо.

Рейковий

Це широко поширене пристрій, яким комплектують більшість сучасних автомобілів. Головним елементом є рейка і шестерня. Остання постійно зачеплена з зубчастої рейкою, а знаходиться вона на рульовому валу.

насос рульового управління

Принцип роботи даного механізму наступний. При повороті керма зубчаста рейка рухається вліво або вправо. Разом з нею рухаються і кермові тяги, які з’єднані з наконечниками, а ті, в свою чергу, з поворотними кулаками. Таким чином колеса автомобіля можуть повертатися на потрібний водієві кут.

Рейковий механізм досить простий, при цьому відрізняється високим ККД і жорсткістю. Але при всіх достоїнствах рульова рейка дуже чутлива до навантажень, особливо до ударних навантажень від їзди по дорожніх нерівностей. Також в силу конструкції вона схильна до вібрацій. Рульову рейку найчастіше можна зустріти на передньопривідних машинах, де передня підвіска незалежного типу.

Черв'ячний

В основі цього механізму рульового управління лежить глобоідний черв’як. Це черв’ячний вал, який має змінний діаметр. Він з’єднаний з рульовим валом. Також в конструкції є ролик. На валу ролика встановлена ​​рульова сошка, яка механічно пов’язана з керманичами тягами.

У процесі обертання керма ролик обкатує по черв’яка, приводячи тим самим у рух рульову сошку. Остання в результаті переміщує тяги приводу. За рахунок цього досягається поворот керованих коліс в потрібну водієві сторону.

Даний варіант менш сприйнятливий до будь-яких навантажень, в тому числі і до ударних. Крім того, забезпечуються великі кути повороту і найкраща маневреність для автомобіля. Але тут також є недоліки. Так, черв’ячний механізм складніший в плані виготовлення, а значить, більш дорогий. Для нормального функціонування механізму потрібно багато з’єднань, що вимагає періодичної і складної регулювання.

Таку конструкцію можна зустріти на автомобілях з підвищеними характеристиками прохідності, а також з залежною підвіскою пари керованих коліс. Ще механізм зустрічається на невеликих вантажівках і автобусах. Встановлювалося черв’ячне рульове управління на ВАЗах класичних моделей.

Гвинтовий механізм

У цьому рішенні об’єднані наступні елементи. Це гвинт, який встановлений на рульовому валу, гайка, яка переміщається по гвинту, зубчаста рейка на гайці, сектор, з’єднаний з рейкою, а також сошка. Остання знаходиться на валу зубчастого сектора. З особливостей можна виділити з’єднання гайка-гвинт. Тут воно виконано за допомогою великої кількості невеликих кульок. Кульки дозволяють значно знизити силу тертя між рухомими деталями і тим самим знизити інтенсивність зносу.

пристрій рульового управління

Принцип дії механізму нагадує роботу черв’ячної системи. Коли водій впливає на рульове колесо, то приводиться в рух вал, а разом з ним обертається гвинт, що переміщає гайку. При цьому кульки рухаються всередині механізму. Гайка при впливі рейки переміщує зубчастий сектор. Разом з сектором рухається і рульова сошка.

Це рульове управління відрізняється більшим ККД в порівнянні з черв’ячним. Система встановлюється на машини представницького класу, важкі вантажівки і різні моделі автобусів.

Підсилювачі рульового управління

Всі перераховані вище системи вимагали докладання певних зусиль. Щоб полегшити процес експлуатації автомобілів, а також для того, щоб їзда приносила емоції і гарний настрій, інженери створили пристрій, що дозволяє управляти автомобілем практично без будь-яких зусиль. Це пристрій називається підсилювач. Сьогодні більшість автомобілів оснащується такою системою.

Розрізняють гідравлічний, електричний, гідроелектричний підсилювач рульового управління. Також можна виділити пневматичні механізми.

Гідропідсилювач

Це один з конструктивних елементів системи управління. Тут при обертанні рульового колеса основне зусилля створюється за допомогою гідравлічного приводу.

Найпростіший підсилювач являє собою насос, що приводиться в дію від колінчастого вала. Таке рішення має продуктивність, прямо пропорційну оборотам двигуна. Це відповідає потребам управління автомобілем. Якщо швидкість максимальна, то потрібно мінімальне посилення і навпаки.

система рульового управління

Працює дана система в такий спосіб. При русі прямо насос рульового управління змушує циркулювати робочу гідравлічну рідину. Коли кермо повертається, закручується торсіон. Процес супроводжується поворотом золотника щодо гільзи розподільника. Відкриваються канали, і рідина потрапляє в одну з порожнин в силовому циліндрі. Рідина з іншої порожнини йде в бачок. Поршень, наявний в силовому механізмі, переміщує рейку. Зусилля передається до рульовим тягам, що і веде до повороту керованих коліс.

пристрій керування

Коли повороти здійснюються на невеликих швидкостях, підсилювач працює з максимальною продуктивністю. Грунтуючись на сигналах датчиків, ЕБУ підвищує обороти насоса. У циліндр силового механізму більш інтенсивно надходить робоча рідина. За рахунок цього знижується зусилля, потрібне для повороту керма.

Електропідсилювач: особливості

Пристрій рульового управління цього типу складніше. Тут є маса датчиків. Система складається з електромотора і механічних елементів. Найбільш поширені конструкції з двома шестернями, а також з паралельним приводом. Цей підсилювач часто знаходиться в одному блоці з механізмом рульової системи.

система управління

Коли водій повертає кермо, закручується або відкручується торсіон. Це вимірюється датчиком - враховується поточний крутний момент і кут повороту. Також враховується швидкість руху. Всі ці цифри відправляються на ЕБУ, який розраховує потрібне зусилля. Шляхом зміни сили струму змінюється зусилля на рейку механізму.

Висновок

Це все існуючі на сьогодні кермові системи сучасних автомобілів. Можливо, інженери придумають в майбутньому більш ефективні рішення. А поки досить рульової рейки з підсилювачем.



ЩЕ ПОЧИТАТИ