Как работают колеса автомобиля при повороте

Обновлено: 05.07.2024

Рулевое управление обеспечивает движение автомобиля по заданному направлению. Изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом его передних управляемых колес.

Движение автомобиля при повороте происходит вокруг центра О (рис. 16.1, я), при этом колеса автомобиля во избежание бокового скольжения должны описывать дуги концентрических окружностей. Центр поворота находится в точке пересечения продолжения оси вращения задних колес и осей вращения обоих управляемых колес. Поэтому управляемые колеса 2 при повороте автомобиля должны быть повернуты на разные углы. При этом угол поворота внутреннего колеса по отношению к центру поворота должен быть больше угла поворота внешнего колеса. Такая схема поворота конструктивно обеспечивается рулевой трапецией, сторонами которой являются балка / управляемого моста, поперечная рулевая тяга 3 и рычаги поворотных кулаков. Рулевая трапеция вместе с механизмами и устройствами, обеспечивающими поворот автомобиля, составляет рулевое управление.

Простейшая схема рулевого управления показана на рис. 16.1, б. При вращении рулевого колеса 4 поворачивается рулевой вал б, расположенный внутри рулевой колонки 5. На нижнем конце вала закреплен червячный механизм 7, сообщающий угловые перемещения сошке 8: С помощью продольной тяги 9и рычага //сошка поворачивает левый поворотный кулак с расположенным на его цапфе колесом. Одновременно левый кулак посредством рычага 10 и поперечной тяги 3 поворачивает через рычаг 13 правый поворотный кулак /2, а вместе с ним и колесо, установленное на его цапфе.

Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Для облегчения управления автомобилем в рулевой привод может входить усилитель. Однако легкость управления автомобилем зависит прежде всего от общего передаточного числа рулевого управления, которое определяется отношением угла поворота рулевого колеса к углу поворота управляемых колес автомобиля. Общее передаточное число рулевого управления равно произведению передаточных чисел рулевого механизма и рулевого привода.

а — схема поворота управляемых колес; б — схема действия рулевого управления; / — балка управляемого моста; 2 — управляемые колеса; 3 — поперечная рулевая тяга; 4— рулевое колесо; 5— рулевая колонка; б— рулевой вал; 7 — червячный механизм; 8— сошка; 9— продольная тяга; /0, II— рычаги левого поворотного кулака; 12— правый поворотный кулак; 13— рычаг правого поворотного кулака

Рулевые механизмы

Рис. 16.1. Схема рулевого управлення и движения автомобиля при повороте:

Угол поворота поворота внешнего колеса

Рулевой механизм служит для передачи усилия от рулевого колеса на рулевой привод и уменьшения усилия, необходимого для поворота автомобиля. Передаточное число рулевых механизмов находится в пределах 15. 30, вследствие чего усилие, передаваемое сошкой, значительно больше усилия, приложенного к рулевому колесу. Применяются также рулевые механизмы с непо
стоянным передаточным числом, которое увеличивается по мере перемещения их рабочей пары к среднему положению. Это способствует уменьшению обратных ударов в рулевое колесо при насаде управляемых колес на неровности дороги. С этой же целью в приводе рулевого управления уменьшают плечо А поворота колеса (см. рис. 15.3, а).

В зависимости от нагрузки на управляемый мост автомобиля предусмотрено несколько типов рулевых механизмов. Наиболее распространенными из них являются червячно-роликовые (червяк—ролик, червяк—сектор) и винтореечные (винт—шариковая гайка—сектор). Червячно-роликовый рулевой механизм в виде червячной передачи с червяком глобоидной формы и двух-, трехфебневым роликом (червяк—ролик) применяется на большинстве легковых и многих грузовых автомобилях. Рулевой механизм такого типа показан на рис. 16.2. В картере / на двух конических роликоподшипниках вращается глобоидный червяк 5, установленный на валу 6 рулевого колеса. В зацепление с червяком входит трсхгрсбневый ролик 3_% вращающийся на цилиндрическом роликоподшипнике, установленном на оси 7, запрессованной в фасонную головку вала 2 рулевой сошки.

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

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

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

Что такое механизм рулевого управления авто

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

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

Устройство механизма рулевого управления авто

В зависимости от способа преобразования крутящего момента и поворота руля, различают несколько вариантов механизма. Соответственно и строения будет отличаться. Среди основных видов выделяют реечный и червячный механизм, так же есть еще винтовой механизм, но по строению он многих напоминает червячную передачу. С другой же стороны винтовой тип рулевого управления показывает больший КПД, а значит и усилие больше.

Независимо от механизма управления автомобиля, большая часть деталей одинаковая. В перечне числится:

Чтоб понять, за что отвечает каждая из наведенных деталей, рассмотрим их более подробно. Руль неизменная деталь, без которой не может обойтись любое транспортное средство, в автомобилях оно чаще всего круглой формы. В зависимости от страны, где в дальнейшем будет эксплуатироваться автомобиль, руль могут расположить слева или справа. Основное назначение руля – указание направления автомобиля, за счет поворота в одну или другую сторону. Для комфорта и безопасности руль может быть с подогревом, возможностью регулировки по вертикали и глубине и с функциональными кнопками. Как дополнение за рулем могут добавить подруливые лепестки для переключения передач (только автоматические трансмиссии).

Рулевая колонка играет не менее важную роль, основная задача – передать угол наклона руля на механизм поворота колес. Как правило, это вал с шарнирными соединениями, но учитывая прогресс, передачу управления может производить электродвигатель, за счет электроники. Для обеспечения дополнительной защиты автомобиля от угона и дополнительной безопасности, в состав рулевой колонки может входить механическая или электронная система блокировки. Так же на колонку многие производители устанавливают замок зажигания, рычаги управления поворотами, стеклоочистителями и другими необходимыми функциями.

За поворот колес и дальнейшую обработку крутящего момента от колонки отвечает рулевой механизм. Именно эта часть в зависимости от производителя может иметь разную внутреннюю конструкцию. Если брать поверхностный осмотр, то конструкция состоит из редуктора и передаточного механизма, который соединяет рулевую рейку и колонку.

Для комфорта водителя и сохранения рулевого механизма, инженеры добавили усилитель руля. Именно он позволяет не только повысить КПД передачи усилия поворота от руля к приводу, но и смягчить этот процесс, убирая рывки и нагрузку на детали всего механизма поворота колес. Еще одним важным элементом всего механизма можно считать рулевой привод. По устройству это не одна деталь, а совокупность нескольких элементов, как правило, в него входят рулевые тяги, наконечники и рычаги. Что касается дополнительных элементов, то здесь все зависит от самого производителя и устройства подвески.

Схема механизма рулевого управления авто

На фото представлена схема механизма рулевого управления автомобиля

Принцип работы и виды механизмов рулевого управления

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

Вращая руль, рейка за счет шестеренки перемещается в горизонтальном положении влево или вправо. Тяги, прикрепленные к рейке, так же перемещаются в соответствии с поворотом руля, тем самым передавая усилия на колеса и поворачивая их по сторонам. Основные плюсы в самом строении, меньше тяг и шарниров, компактность, невысокая цена обслуживания, простота конструкции и надежность. Есть и минусы, редуктор такого механизма весьма чувствительный к неровностям на дороге, за чет чего любой удар колеса передается на руль.

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

Видео-обзор разновидности деталей рулевого управления

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

Виды усилителей механизма рулевого управления

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

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

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

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

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

Особенности левого и правого руля

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

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

Нужно ли регулировать механизм рулевого управления

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

Стоимость ремонта и деталей механизма

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

Средняя стоимость ремонта элементов рулевого управления
Наименование	Цена от, руб.	Цена от, грн.
Ремонт рулевой рейки с ЭУР	5000	2000
Ремонт рейки с ГУР	6250	2500
Ремонт рейки без ГУР	4500	1800
Ремонт распределителя рейки	3000	1200
Гильзовка корпуса рейки	2500	1000
Замена крестовины	2250	900
Ремонт редуктора (грузового авто)	13750	5500
Замена редуктора	8750	3500
Замена насоса гидроусилителя	1750	700

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

Цена деталей рулевого механизма
Наименование	Марка, модель, год	Цена от, долл $.
Рейка	Suzuki Grand Vitara 2008	445
Крестовина рулевого вала	Suzuki Grand Vitara 2008	7
Вал карданный	Suzuki Grand Vitara 2008	78
Кардан рулевого вала	Lexus LX 570 2009	118
Рейка	Subaru Forester 2002 AWD	1235
Кардан вала	Infiniti FX35 2008	55

Основные неисправности и причины

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

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

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

Видео-обзор принципа работы рулевого управления:

Каким бы красивым и мощным ни был автомобиль, без этого механизма на нем невозможно было бы безопасно передвигаться. Рулевое управление позволяет транспортному средству маневрировать на поворотах.

Ни одно средство передвижения не лишено данного устройства. В одних случаях оно имеет примитивную конструкцию, в других – достаточно сложную, чтобы ремонт могли выполнить только специалисты.

Даже в автомобилях система рулевого управления тоже имеет несколько модификаций. Рассмотрим, как устроен данный механизм, по какому принципу он работает, а также какие существуют требования для рулевого управления.

Что такое рулевое управление автомобилем

Система рулевого управления это совокупность деталей в одном механизме, цель которых – изменять угол положения передних колес автомобиля для поворота транспортного средства в процессе движения. Этот механизм позволяет менять направление авто в зависимости от желания водителя.

Управляется система благодаря повороту рулевого колеса. Чтобы облегчить задачу для водителя в крупногабаритном транспорте всегда устанавливается усилитель руля. Однако в последнее время подавляющее большинство легковых автомобилей также оснащаются разными модификациями усилителей.

Устройство рулевого управления

Стандартная система рулевого управления состоит из таких компонентов:

Руля. Расположен в кабине (или салоне транспортного средства). Изменяя его положение, водитель меняет отклонение левого и правого колеса от первоначальной траектории. В современных автомобилях на нем располагаются некоторые функциональные кнопки (например, для управления мультимедийной системой или переключения отображаемых параметров на экране приборной панели).
Рулевой колонки. Это одна из разновидностей карданной передачи. В данном механизме несколько валов соединены между собой шарнирами. Благодаря такой конструкции производители могут применить опцию изменения угла наклона колонки (для обеспечения большего комфорта, если машину водит не один человек, например, и муж, и жена). Рулевая колонка передает крутящий момент от руля к рулевому механизму. Наличие нескольких шарниров также служит в целях повышения безопасности при лобовом столкновении. Многосекционная колонка легче деформируется, что причиняет меньше вреда для водителя. На корпусе этого механизма устанавливаются подрулевые переключатели (основными являются переключатели света и режимов стеклоомывателя).
Рулевой механизм. Состоит из рулевых тяг разной длины, которые принимают на себя усилия от рулевой колонки и передают его дальше на колеса. В данный механизм также входят наконечники и рычаги. В зависимости от модели автомобиля конструкция этой части тоже может отличаться.

Помимо основных элементов в рулевом управлении также могут присутствовать усилитель руля и амортизационная (демпферная) системы.

Устройство системы рулевого управления

На сегодняшний день существует множество модификаций рулевой системы автомобиля. Есть даже разработки, которые способны вмешиваться в действия водителя, корректируя маневры транспортного средства. Есть также разработки с автоматическим пилотированием, хотя полноценные автопилоты еще находятся на стадии концепции, да и законодательство пока не допускает на общественные дороги машины с автономным управлением.

Среди современных систем помощи водителю имеются удержание в полосе движения или контроль состояния водителя (например, когда он засыпает, руки плавно ослабляют хват рулевого колеса, на эту силу реагируют датчики и система перестраивает автомобиль на обочину).

В стандартное рулевое управление входят такие компоненты:

Рулевое колесо;
Рулевая колонка;
Рулевой привод;
Усилитель руля.

Вот некоторые особенности данных элементов.

Рулевое колесо (руль, баранка)

Эта простая деталь позволяет водителю выбирать траекторию движения автомобиля. Современные рулевые колеса имеют элементы управления, которые позволяют водителю активировать или переключать разные системы, не отвлекаясь от управления автомобилем.

Во-первых, верхняя часть руля будет влиять на обзор или если водитель крупный, он будет упираться ему в ноги, что также отрицательно сказывается на безопасности вождения. Во-вторых, слишком маленький руль будет требовать больших усилий со стороны водителя, особенно при маневрах на большой скорости. Более того, нередко маленькие рулевые колеса закрывают сигналы, отображаемые на приборной панели.

В магазинах автозапчастей можно найти рули с разной формой (не только идеально круглые). Для повышения комфорта во время езды на рулевое колесо надевается оплетка. В более дорогих моделях автомобилей имеется система подогрева руля.

В данном видео обсуждаются рекомендации для начинающих водителей относительно правильного использования руля:

Немного о хвате

Расположение рук должно быть симметричным и в верхнем секторе рулевого колеса. Если мы представим руль в виде циферблата часов, то либо на 10 и 2, либо на 9 и 3 часов соответственно. А кстати, почему в верхнем секторе? Чем плоха расслабленная ковбойская поза? Ведь на автомобиле наверняка есть гидро- или электроусилитель, а значит никакой силы к рулевому колесу, тем более на ходу, применять не нужно!

Но все это не значит, что сев в машину, нужно вцепиться в руль и сидеть так, ни в коем случае не расслабляясь ни на секунду. Отдыхать и опускать руки с руля можно и нужно. На светофорах, в пробках или в плотном потоке, при скорости менее 30 км/ч. В таком случае, если возникнет какая-то нештатная ситуация, водителю ничего не останется, кроме экстренного торможения. Увернуться с помощью резкого перестроения в городской толчее практически невозможно – соседние ряды обычно заняты. Впрочем, если вам кажется, что надежнее всегда держать руки в верхнем секторе рулевого колеса, и напрягает все время переносить их вверх-вниз по мере разгона, то действуйте, как удобнее.

В нештатной ситуации, когда потребуется повернуть руль быстрее, чем обычно, сработает рефлекс. Если вы сами научили себя брать руль внутри, то есть шанс удариться пальцами о спицу. Соответственно, вместо того, чтобы думать о повороте, вы будете чертыхаться и потирать пальцы. Если повезет и вы никуда не врежетесь…

Тяни-толкай и перехват

Теперь разберемся с техникой поворота. Единственно верной, к сожалению, не существует, а есть как минимум две, и они противоречат друг другу.

В чем логика постоянного удерживания рук на одном месте? Во-первых, как я уже говорил, метод зародился в те времена, когда не было усилителей, и одной рукой даже кратковременно рулить было сложно. Во-вторых, техника позволяет поворачивать руль максимально плавно, без малейших рывков. В-третьих, подушка безопасности всегда открыта, и в случае ДТП гарантированно спасет водителя от удара головой о руль.

Кстати, в некоторых штатах Америки из этих соображений не только запрещено перехватывать руль, но также и предписано держать руки в нижнем секторе, чтобы не перекрывать путь выстреливающей подушке и исключить ситуацию, когда водитель при ДТП рукой может задеть сидящего справа пассажира.

В сухом остатке

Итак, подведем итоги, составив короткие и понятные списки, чтобы закрепить знания.

Проще осваивается без долгих тренировок
Подушка безопасности всегда открыта
Обе руки всегда на руле – водитель всегда имеет контроль за автомобилем, может поменять направление или остановить руль
Проще ощутить, на какой угол повернуты колеса – выше точность руления

Невозможно очень быстро рулить в экстренных ситуациях

Плюсы техники с перехватами:

Минусы техники с перехватами:

Много нюансов и необходимы тренировки для освоения
По неопытности можно перекрутить руль или потерять контроль над автомобилем
В ДТП подушка безопасности может оказаться закрытой руками

Главный вывод

Читайте также: