Рулевое управление

Содержание

Введение                                                                                                               3

1. Устройство рулевого управления                                                        4

1.1. Рулевое  колесо                                                                                             4

1.2. Рулевой механизм                                                                                       5

1.2.1. Реечный рулевой механизм                                                                      6

1.2.2. Червячный  рулевой механизм                                                                   8

1.2.3. Винтовой  рулевой механизм                                                                    8

1.3. Рулевой привод                                                                                          10

2. Основные неисправности рулевого управления                                    12

3. Уход за рулевым  управлением                                                                  13

Вывод                                                                                                                   14

Список использованной литературы                                                                 16

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Рулевое управление предназначено  для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении  является важнейшей системой управления автомобилем. На большинстве легковых автомобилей изменение направления  движения осуществляется за счет поворота передних колес (кинематический способ поворота). Изменить направление движения можно и за счет подтормаживания отдельных колес. Силовой способ поворота положен в основу работы системы курсовой устойчивости.

Долгое время автомобильные  конструкторы и не помышляли о  сервоусилителях руля. Невысокие требования к управляемости и комфорту и небольшое пятно контакта сравнительно узких шин позволяли обходиться одной человеческой силой даже в управлении тяжелыми грузовиками. Средство для уменьшения усилия на руле было одно: сделать побольше передаточное отношение привода и диаметр баранки. А с тем, что водителю придется наяривать огромным рулем пять-шесть оборотов от отбоя до отбоя, да и точность управления будет невысокой, приходилось мириться.

 Сначала усилители  рулевого управления появились  на тяжелой технике — карьерных  самосвалах. Произошло это в конце  30-х годов, перед войной. Правда, сначала стали использовать пневмоусилители — они были несложными и запитывались от компрессора уже существующих пневматических тормозов. Но гидравлика, хотя была сложнее и дороже пневматики, работала тише и точнее. На ней и остановились конструкторы легковых автомобилей. Застрельщиками здесь выступили, понятное дело, американцы. В 1951 году серийные автомобили Chrysler Crown Imperial стали впервые оснащать гидравлическими усилителями Hydraguide в качестве стандартного оборудования. А в Европе в 1954 году гидроусилителем обзавелся Citroen DS 19

 

 

1. Устройство рулевого управления

Рулевое управление современного автомобиля имеет следующее устройство:

рулевое колесо с рулевой  колонкой;

рулевой механизм;

рулевой привод.

  Схема рулевого  управления

1. рулевое колесо
2. рулевая колонка
3. карданный вал
4. датчик крутящего момента на рулевом колесе
5. электроусилитель руля
6. рулевой механизм
7. рулевая тяга
8. наконечник рулевой тяги с шаровым шарниром

 

 

1.1. Рулевое колесо воспринимает от водителя усилия, необходимые для изменения направления движения, и передает их через рулевую колонку рулевому механизму. Рулевое колесо выполняет также и информационную функцию. По величине усилий, характеру вибраций происходит передача водителю информации о характере движения. Диаметр рулевого колеса легковых автомобилей находится в пределе 380 - 425 мм, грузовых автомобилей – 440 – 550 мм. Рулевое колесо спортивных автомобилей имеет меньший диаметр.

Рулевая колонка обеспечивает соединение рулевого колеса с рулевым  механизмом. Рулевая колонка представлена рулевым валом, имеющим несколько  шарнирных соединений. В конструкции  рулевой колонки предусмотрена  возможность складывания при  сильном фронтальном ударе, что  позволяет снизить тяжесть травмирования водителя. На современных автомобилях предусмотрено механическое или электрическое регулирование положения рулевой колонки. Регулировка может производиться по вертикали, по длине или в обоих направлениях. В целях защиты от угона осуществляется механическая или электрическая блокировка рулевой колонки.

1.2. Рулевой механизм предназначен для увеличения, приложенного к рулевому колесу усилия, и передачи его рулевому приводу. В качестве рулевого механизма используются различные типы редукторов, которые характеризуются определенным передаточным числом. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получил реечный рулевой механизм.

Реечный рулевой механизм включает шестерню, установленную на валу рулевого колеса и связанную  с зубчатой рейкой. При вращении рулевого колеса рейка перемещается в одну или другую сторону и  через рулевые тяги поворачивает колеса. В ряде конструкций рулевого механизма применяется рейка  с переменным шагом зубьев (в средней  части зубья нарезаны с меньшим  шагом). Это обеспечивает легкое маневрирование автомобиля при парковке. Реечный  рулевой механизм располагается, как  правило, в подрамнике подвески автомобиля.

Ряд автопроизводителей (BMW, Honda, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Renault, Toyota,) предлагают на некоторых легковых автомобилях рулевые механизмы с четырьмя управляемыми колесами. Данное техническое решение обеспечивает лучшую управляемость и устойчивость при движении автомобиля на высокой скорости (при этом передние и задние колеса повернуты в одну сторону), а также высокую маневренность при движении с небольшой скоростью (передние и задние колеса повернуты в разные стороны).

Необходимо отметить, что  эффект «подруливания» задних колес при движении автомобиля на высокой скорости достигается и пассивными средствами. При повороте автомобиля резинометаллические упругие элементы задней подвески деформируются за счет крена кузова и воздействия боковых сил, тем самым обеспечивают незначительные углы поворота колес.

Рулевой механизм является основой рулевого управления, где он выполняет следующие функции:

увеличение усилия, приложенного к рулевому колесу;

передача усилия рулевому приводу;

самопроизвольный возврат  рулевого колеса в нейтральное положение  при снятии нагрузки.

По своей сути рулевой  механизм является механической передачей (редуктором), поэтому основным его  параметром является передаточное число.

В зависимости от типа механической передачи различают следующие типы рулевых механизмов:

реечный;

червячный;

винтовой.

1.2.1. Реечный рулевой механизм

Реечный рулевой механизм является самым распространенным типом  механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Реечный рулевой механизм имеет следующее устройство: шестерня, рулевая рейка. Шестерня устанавливается  на валу рулевого колеса и находится  в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.

 

 

 

Схема реечного рулевого механизма 

На примере рулевого механизма  с гидравлическим усилителем

 

1. пыльник;
2. уплотнение;
3. гидроцилиндр;
4. шестерня;
5. золотник;
6. вал рулевого колеса;
7. игольчатый клапан;
8. трубопровод;
9. поршень;
10. рулевая рейка;
11. шарнир рулевой тяги

 

Работа реечного рулевого механизма осуществляется следующим  образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево. При движении рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые  колеса.

Реечный рулевой механизм отличает простота конструкции, соответственно высокий КПД, а также высокая  жесткость. Вместе с тем, данный тип  рулевого механизма чувствителен к  ударным нагрузкам от дорожных неровностей, склонен к вибрациям. В силу своих  конструктивных особенностей реечный  рулевой механизм устанавливается  на переднеприводных автомобилях с независимой подвеской управляемых колес.

 

 

1.2.2. Червячный рулевой механизм

Червячный рулевой механизм состоит из глобоидного червяка (червяка с переменным диаметром), соединенного с рулевым валом, и  ролика. На валу ролика вне корпуса  рулевого механизма установлен рычаг (сошка), связанный с тягами рулевого привода.

Вращение рулевого колеса обеспечивает обкатывание ролика по червяку, качание сошки и перемещение тяг рулевого привода, чем достигается поворот управляемых колес.

Червячный рулевой механизм обладает меньшей чувствительностью  к ударным нагрузкам, обеспечивает большие углы поворота управляемых  колес и соответственно лучшую маневренность  автомобиля. С другой стороны червячный  механизм сложен в изготовлении, поэтому  дорог. Рулевое управление с таким  механизмом имеет большое число  соединений, поэтому требует периодической  регулировки.

Червячный рулевой механизм применяется на легковых автомобилях  повышенной проходимости с зависимой  подвеской управляемых колес, легких грузовых автомобилях и автобусах. Ранее такой тип рулевого механизма  устанавливался на отечественной «классике».

1.2.3. Винтовой рулевой механизм

Винтовой рулевой механизм объединяет следующие конструктивные элементы:

винт на валу рулевого колеса;

гайку, перемещаемую по винту;

зубчатую рейку, нарезанную на гайке;

зубчатый сектор, соединенный  с рейкой;

рулевую сошку, расположенную  на валу сектора.

 

 

 

 

Схема винтового  рулевого механизма 

1. вал рулевого колеса;
2. винт;
3. циркулирующие шарики;
4. канал циркуляции шариков;
5. гайка с зубчатой рейкой;
6. рулевая сошка;
7. зубчатый сектор (секторная шестерня)

 

Особенностью винтового  рулевого механизма является соединение винта и гайки с помощью  шариков, чем достигается меньшее  трение и износ пары.

Принципиально работа винтового  рулевого механизма схожа с работой  червячного механизма. Поворот рулевого колеса сопровождается вращением винта, который перемещает надетую на него гайку. При этом происходит циркуляция шариков. Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и  с ним рулевую сошку.

Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и реализует  большие усилия. Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных  легковых автомобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях  и автобусах.

 

 

 

1.3. Рулевой  привод.

Рулевой привод предназначен для передачи усилия, необходимого для поворота, от рулевого механизма  к колесам. Он обеспечивает оптимальное  соотношение углов поворота управляемых  колес, а также препятствует их повороту при работе подвески. Конструкция  рулевого привода зависит от типа применяемой подвески.

Наибольшее распространение  получил механический рулевой привод, состоящий из рулевых тяг и  рулевых шарниров. Рулевой шарнир выполняется шаровым. Шаровой шарнир состоит из корпуса, вкладышей, шарового пальца и защитного чехла. Для удобства эксплуатации шаровой шарнир выполнен в виде съемного наконечника рулевой тяги. По своей сути рулевая тяга с шаровой опорой выступает дополнительным рычагом подвески.

Рулевое управление характеризуется  множеством кинематических параметров, основными из которых являются четыре угла (схождения, развала, поперечного  и продольного наклона оси  поворота колеса) и два плеча (обкатки  и стабилизации). В общем виде конструкция рулевого управления представляет собой компромисс кинематических параметров, т.к. вынуждена объединять противоречащие друг другу устойчивость движения и  легкость управления.

Для уменьшения усилий, необходимых  для поворота рулевого колеса, в  рулевом приводе применяется  усилитель рулевого управления. Применение усилителя обеспечивает точность и  быстродействие рулевого управления, снижает общую физическую нагрузку на водителя, а также позволяет  устанавливать рулевые механизмы  с меньшим передаточным числом. В  зависимости от типа привода различают  следующие виды усилителей рулевого управления: гидравлический, электрический  и пневматический.

Большинство современных  автомобилей имеют гидравлический усилитель рулевого управления (другое название – гидроусилитель руля). Разновидностью гидроусилителя является электрогидравлический  усилитель рулевого управления, в  котором гидронасос имеет привод от электродвигателя. В последние  годы на автомобилях все шире применяется электрический усилитель рулевого управления (другое название – электроусилитель руля). Крутящий момент от электродвигателя может передаваться непосредственно на вал рулевого колеса или на зубчатую рейку. Электроника позволяет использовать электроусилитель руля для автоматического управления автомобилем, например в системе автоматической парковки, системе помощи движению по полосе.