Особенности и виды рулевого управления

Рулевое управление относится к наиболее важным конструктивным узлам автомобиля и позволяет водителю качественно управлять транспортным средством. Как и тормозная система, рулевое управление является важным звеном в системе управления и безопасности авто. Практически на всех моделях легкового автотранспорта используется кинематический тип изменения траектории движения, то есть посредством поворота передней колесной пары. Также возможно изменить траекторию движения, используя силовой тип (выполнить торможение отдельных колес). Такой тип управления лежит в основе принципа системы курсовой стабилизации.

Итак, в состав системы рулевого управления входят следующие узлы:

• привод;
• колонка;
• рулевой редукторный механизм и колесо.

Схема системы

Усилие, необходимое для того, чтобы сменить траекторию следования передаются водителем вращением рулевого колеса. К слову, оно также имеет своеобразную функцию обратной связи. Ведь по характеру передачи обратных вибраций и величине силы, необходимой для удержания руля, водитель получает информацию о состоянии покрытия дороги. Средний диаметр руля грузовика – 500 мм, легковушки – 400 мм, а у спорткаров - и того меньше.

Связующим звеном между рулевым механизмом и рулем выступает рулевая колонка. Она представляет собой вал с расположенными на нем шарнирными соединениями. Дабы снизить степень травматизма водителя при ДТП, конструктивными особенностями рулевой колонки предусмотрено ее складывание в момент сильного лобового столкновения. В выпускаемых сегодня типах транспортных средств предусмотрена полная регулировка (в любом, удобном для водителя направлении) рулевой колонки. А чтобы обезопасить машину и предотвратить ее угон используются электрический и механический типы блокировок руля.

Посредством рулевого механизма осуществляется передача напряжения с рулевого колеса через редукторный механизм на привод руля. Отметим, что на современных легковушках широко используется реечное рулевое управление.

Его принцип действия такой: рулевая шестерня, которой заканчивается вал руля, находится во взаимодействии с рейкой, имеющей зубцы. При поворотах руля шестерня перемещает рейку, которая поворачивает колеса при помощи рулевых тяг. Отметим, что в некоторых моделях автотранспорта используется рулевая рейка, которая имеет переменную нарезку зубьев (в середине рейки их шаг нарезки мельче). Подобная конструкционная особенность позволяет облегчить водителю маневрирование во время парковки. Находится такой рулевой механизм в подрамнике подвески машины.

Современные производители автомобилей (Toyota, BMW, Nissan) выпускают несколько моделей своих автомобилей, которые оснащены механизмами управления всех четырех колес. Такая инновационная технология позволяет повысить устойчивость и улучшить управляемость автотранспортом при скоростном движении (передние и задние пары колес расположены на одной линии), и добиться высоких показателей маневренности при щадящей езде (передние и задние пары колес имеют небольшой разворот в противоположные стороны).

Заметим, что так называемое «подруливание» при высоком скоростном режиме, которое осуществляется задней парой колес, может происходить и с использованием пассивных средств. При вхождении машины в поворот ее кузов под воздействием различных сил начинает накреняться, в результате чего происходит деформация резинометаллических составляющих задней подвески. За счет этого задние колеса и имеют незначительный угол поворота.

Привод рулевого колеса через набор специальных редукторных механизмов осуществляет передачу усилия колесам. Благодаря приводу руля (только в случае если он правильно отрегулирован и исправен) достигается удержание в правильном положении поворотных колес. Помимо этого, ими не допускается неуправляемый поворот во время работы подвески. Стоит упомянуть, что тип привода рулевого управления зависит исключительно от конструкции подвески машины.

Более популярен механический тип привода рулевого управления, который на современных автомобилях представлен набором шаровых шарниров и рулевых тяг. Стоит выделить здесь именно шаровой шарнир, конструкция которого представлена вкладышами и шаровым пальцем, которые находятся в защищенном специальным чехлом корпусе, а сам шарнир является съемным наконечником тяги рулевой системы. В принципе, тяга рулевого механизма с находящейся на ней шаровой опорой является добавочным рычагом подвески.

Особенности конструкции

Для рулевого управления автотранспортом характерно наличие различных кинематических показателей, к наиболее важным из которых стоит отнести плечи стабилизации и обкатки, углы продольного и поперечного уклонов оси колеса, развал-схождения. Говоря проще, в конструкционном плане система рулевого управления представляет собой некую компромиссную модель соединенных воедино и постоянно противоречащих друг другу показателей кинематики.

Дабы снизить усилие, которое постоянно необходимо прикладывать к рулевому колесу при управлении транспортным средством, в системе предусмотрен специальный усилитель. Благодаря ему многократно возрастает производительность и точность управления автотранспортом при минимальном потреблении энергии. Для разных видов привода предусмотрены разные типы усилителей: пневматический, гидропневматический, гидравлический, адаптивный, электрический.

Гидроусилитель руля

Он является незаменимым конструкционным элементом в большинстве рулевых систем. Одним из его видов является электрогидравлический тип усиления, который имеет гидравлический насос особой конструкции и электропривод. Также широко распространен еще один вид усилителей рулевого управления - электроусилитель, в котором для повышения качества управления энергия с электропривода направлена на зубчатую рейку системы либо рулевой вал. Также электроусилитель руля в автомобилях с современными электронными системами управления используется во время маневрирования при парковке либо в системе беспилотного управления авто.

Также популярен и адаптивный тип рулевого усиления. То есть тот тип, в котором усиление руля происходит с изменением скорости транспортного средства. Самой распространенной конструкцией такого типа рулевого усилителя сегодня считается электрогидроусилитель компании Servotronic.

К инновационным разработкам относятся еще и те усилительные системы, передаточное число в редукторах которых способно изменяться с изменением скорости машины. Такие системы активного управления внедряют на свои новые модели компании Audi и BMW. Например, баварцы усовершенствовали конструкцию рулевого вала, добавив к нему двойной планетарный редуктор, который имеет корпус особой конструкции, и в зависимости от скорости, развиваемой машиной, способен поворачиваться, меняя, таким образом, передаточное число механизма руля.

К перспективным разработкам относятся системы рулевого управления, в которых управление будет осуществляться при помощи электроприводов, вращающих каждый свое колесо. Однако, сегодня промедление ввода в эксплуатацию такого типа управления чисто психологический аспект, который связан исключительно с высокой аварийностью в случае выхода системы из строя.