Теория рулевого управления

Рулевое управление – механизм (система механизмов), служащих для коррекции положения элементов (поворотных колес, направляющей лыжи, элеронов, пера руля и т.п.) ,  изменяющих направление  движения  транспортного средства при помощи управляющего органа (рулевого колеса, штурвала, рычага, джойстика и т.д). Иными словами : при повороте рулевого колеса передние колеса автомобиля поворачиваются в ту же сторону, что и руль, а за то, насколько точно и легко они отзываются на команды водителя и отвечает рулевое управление.

Рулевое управление автомобилей состоит из:

1. Органа управления (в нашем случае – рулевого колеса);
2. Рулевого механизма (рулевая рейка, рулевой редуктор);
3. Усилителя рулевого управления (может отсутствовать);
4. Деталей, передающих поступательное движение к цапфам поворотных колесам ( рулевые тяги, рулевая трапеция, рулевая сошка, маятниковый рычаг, рулевые наконечники);
5. Цапф поворотных колес.

Рулевое колесо (руль) – часть системы управления большинства наземного транспорта (все современные легковые автомобили, автобусы всех размеров, легкие и тяжелые грузовики), на которую воздействует непосредственно водитель.

Первые публичные упоминания о рулевом колесе, как альтернативе ручке управления поворотом колеса, датируются концом девятнадцатого века. В далеком 1894 году круглый руль был установлен на автомобиле, участвовавшем в гонке Париж – Руан и оказался настолько удачным решением, что в последующие десятилетия полностью вытеснил рукоятку управления. Позже в рулевое колесо была вмонтирована кнопка подачи звукового сигнала, подрулевые переключатели, указателей поворотов , переключатели стеклоочистителей и стеклоомывателей и прочее, прочее, прочее). В течение более чем вековой истории конструкция руля претерпела великое множество изменений и дополнений. В современных авто рулевое колесо – это сложное эргономически-выверенное  устройство с массой разнообразных функций и регулировок, однако основная задача руля осталась прежней. Как и на заре автомобилестроения, «баранка»  в первую очередь необходима для изменения траектории движения транспортного средства.

Рулевой механизм служит для преобразования вращательного движения рулевого колеса в поступательное движение рулевых тяг. На большинстве современных автомобилей рулевой механизмявляется бесступенчатым (односкоростным) понижающим механическим редуктором с передаточным числом от 1/15 до 1/25.

Механизмы рулевого управления автомобилей по виду редуктора подразделяются на :

РЕЕЧНЫЕ ( РУЛЕВЫЕ РЕЙКИ )

Рулевое колесо приводит в движение, закрепленное с ним на одной оси (на валу рулевой колонки) зубчатое колесо, находящееся в постоянном зубчатом зацеплении с зубчатой рекой, нарезанной на валу, совершающему при этом поступательное движение. К валу шарнирно прикреплены рулевые тяги, которые  толкают (тянут) цапфы поворотных колес.  Для удобства   зубчатое колесо механики называют «шестерней» («вал-шестерней»), а передвигаемый шестерней вал – «рейкой» (зубчатой рейкой») .

ЧЕРВЯЧНЫЕ (РУЛЕВЫЕ РЕДУКТОРЫ)

Рулевое колесо через рулевую колонку вращает глобоидный (с переменным диаметром профиля) «червяк», находящийся в зацеплении с зубчатым колесом, которое, поворачиваясь, передает вращательное движение закрепленной с ним (с зубчатым колесом) на одной оси рулевой сошке, приводящей в движение рулевую трапецию (систему тяг, изменяющую положение поворотных колес).

ВИНТОВЫЕ (РУЛЕВЫЕ РЕДУКТОРЫ)

По виду преобразования движения винтовые редуктора подобны червячным , а по принципу действия ближе к реечным. Рулевое колесо через рулевую колонку вращает винтовой вал, перемещающий  гайку и зубчатую рейку, нарезанную на этой гайке. Рейка в свою очередь поворачивает зубчатый сектор, на валу которого закреплена рулевая сошка, приводящая в движение рулевую трапецию. Между витками винтового вала и гайки перекатываются шарики, преобразующие трение скольжения в трение качения.

Наиболее часто при выпуске легковых автомобилей, микроавтобусов и малых грузовиков современные  автозаводы  применяют реечную схему рулевого управления. С точки зрения производства, рулевая рейка обладает такими достоинствами, как простота конструкции, минимальное количество используемых деталей, дешевизна изготовления и монтажа.  Потребители отмечают также четкость и информативность руля, доступность  ремонта и регулировки.  Из недостатков обычно упоминают повышенную чувствительность при езде по неровностям дорожного полотна, что в большей степени свойственно  автомобилям  эконом-класса и машинам, не оснащенным усилителем рулевого управления.

На больших автобусах, тяжелых грузовиках, некоторых внедорожниках и автомобилях представительского класса чаще устанавливают червячные либо винтовые рулевые редуктора. Не смотря на сложность конструкции и дороговизну исполнения, рулевое управление с редуктором вместо рейки имеет ряд важных преимуществ. И основное из которых – повышенный комфорт за счет уменьшения передачи вибраций и толчков от колес к рулю. Управление становится более мягким и плавным. Также достоинствами червячных и винтовых редукторов называют возможность передачи большего механического усилия. И повышенную надежность и безопасность (низкую вероятность внезапной поломки), так как кинематическая пара «червяк — червячное колесо» изнашивается постепенно и по увеличивающемуся люфту руля не сложно определить степень износа, в то время, как зубья пары «валшестерня – рейка» в реечном рулевом механизме не застрахованы от внезапной поломки, что чревато нештатной ситуацией на дороге.

Похожие записи
• 
  Устройство шарового шарнира
• 
  Реставрация по «Технологии SJR»
• 
  Усилители рулевого управления
• 
  Метод «Регулируемые шарниры»
• 
  Классическая реставрация шарниров