Рулевое колесо с извлеченной подушкой безопасности.

Рулевое колесо (штурвал, руль) - устройство для управления движением автомобиля, судна в заданном направлении .

Руль используется в большинстве современных наземных транспортных средствах, включая все автомобили массового производства, лёгкие и тяжёлые грузовики. Рулевое колесо - часть системы управления, на которую непосредственно воздействует водитель; вся остальная часть системы реагирует на подобные водителю входные воздействия. Это может быть прямой механический контакт как в механизме с шариковой гайкой или с шестернями реечной передачи , без или с помощью гидроусилителя или как в автомобилях современного производства с помощью компьютерных приводов, известных как рулевое управление с электроусилителем. С введением в Соединённых штатах федерального транспортного регулирования в 1968 году, согласно пункту 114 «Федеральных стандартов по безопасности автомобилей» требуется блокировка поворота руля, чтобы затруднить кражу автомобиля; в большинстве автомобилей блокировка происходит после извлечения ключа из замка зажигания.

На новых автомобилях в руль часто встраивают дистанционные аудиорегуляторы.

История

Первыми автомобилями управляли с помощью рукоятки, однако в 1894 году Альфред Вашерон принял участие в гонке Париж - Руан с моделью Panhard мощностью 4 л. с., которая была оснащена рулевым колесом. Это, как полагают, одно из самых ранних использований такого принципа управления.

С 1898 года автомобили компании Panhard et Levassor оснащались рулевым колесом уже как стандарт. Чарльз Стюарт Роллс представил первый в Британии автомобиль, оснащённый рулевым колесом, когда в 1898 году он импортировал из Франции Panhard мощностью 6 л. с.. Артур Константин Кребс заменил рукоятку наклонённым рулевым колесом для машины Panhard, которую он спроектировал для гонки Париж - Амстердам, проходившую с 7 по 13 июля 1898 года. В 1899 году компания Packard использовала руль на второй построенной ей машине. В течение десятилетия рулевое колесо полностью вытеснило рукоятку.

Легковые автомобили

Руль для легковых автомобилей как правило круглый и установлен на рулевую колонку во втулку, присоединенную к внешнему кольцу рулевого колеса одной или несколькими спицами (с одной спицей - довольно редкое исключение). Другие классы автомобилей могут использовать форму бабочки или еще какую-нибудь. В странах с левосторонним движением руль обычно находится на правой стороне автомобиля (праворульная компоновка); в странах с правосторонним движением наоборот (леворульная компоновка).

Помимо функции управления, на руле обычно располагается кнопка подачи звукового сигнала. В дополнении к этому, многие современные автомобили могут иметь и другие манипуляторы, встроенные в рулевое колесо, такие как круиз-контроль и кнопки аудиосистемы. Это для того, чтобы свести к минимуму расстояние на которое должен дотянуться водитель.

В 1968 году в нормы Соединённых штатов («Федеральные стандарты по безопасности автомобилей», Стандарт № 204) была внесена поправка о приемлемом смещении рулевого колеса в заднюю сторону автомобиля в случае аварии. Для реализации этого стандарта потребовались складывающиеся (энергопоглощающие) рулевые колонки.

Усилитель руля позволяет водителю легче управлять автомобилем. В основе современного усилителя почти всегда лежит гидравлическая система, хотя электрические системы неуклонно заменяют эту технологию. Изобретены и механические системы усиления (например Студебеккер, 1952 год), однако их большие сложность и вес перекрывают все преимущества.

Ни один из способов управления легковым автомобилем, получаемых в ходе различных испытаний, не был так успешно введён в действие как рулевое колесо.

Другие разработки

В некоторых спорткарах, например, в McLaren F1, и в большинстве одно посадочных гоночных автомобилях, рулевое колесо расположено в центре салона.

Так как водитель может находиться за рулем многие часы, то руль разрабатывается с учетом эргономики. Однако более важной является задача эффективной передачи крутящего момента водителем на руль, это особенно важно там, где нет усилителя руля или в тех редких случаях, когда теряется над ним контроль. Обычно руль изготавливают из стали или алюминия с пластиковой или прорезиненными местами хвата, прессованными над или вокруг них. Некоторые водители заказывают виниловые или тканевые покрытия для руля для увеличения хватки или комфорта или просто для улучшения внешнего вида. Еще одним приспособлением, служащим для облегчения руления, является дополнительная рукоятка.

Аналогичное устройство в воздушных судах называется ручкой управления. Водные суда, управляемые штурвалом, наверное, вдохновили концепцию рулевого колеса.

Рулевое колесо «Банджо»

Руль «Банджо» был дополнением к стандартной комплектации на многих ранних автомобилях. Проволочные спицы играли роль буфера или амортизатора между руками водителя и дрожью на дороге. В большинстве случаев было 3 или 4 спицы, сделанные каждая из четырёх или пяти проволок. Отсюда и названия как у музыкального инструмента: «Банджо».

Отклоняемый руль
Разработанный Эдвардом Джеймс Лобделл, отклоняемый руль с семью позициями был сделан доступным в 1963 году в нескольких продуктах General Motors. Первоначально как роскошная автомобильная опция, функция отклонения помогает настроить рулевое колесо путём смещением вверх и вниз по дуге. Отклоняемый руль основан на храповом механизме, расположенном на рулевой колонке прямо под рулевым колесом. Сняв храповую защёлку можно настроить руль, направляя его вверх или вниз, в то время как рулевая колонка остаётся неподвижной. В некоторых конструкциях ось наклона размещается немного спереди вдоль колонки, задавая большой вертикальный ход рулевого колеса с маленьким фактическим отклонением, в то время как в других конструкциях ось почти внутри рулевого колеса, позволяя регулировать угол рулевого колеса почти не изменяя его высоту.

Телескопическое рулевое колесо
Разработанное в General Motors, телескопическое рулевое колесо может настраиваться бесконечным числом положений в трех дюймовом диапазоне. Данная разработка была представлена как эксклюзивная опция к автомобилям Cadillac в 1965 году.

Регулируемая рулевая колонка
В ответ на это появились регулируемые рулевые колонки, которые позволяли регулировать высоту в небольшом диапазоне, но, что более важно, позволяли настраивать наклон руля. Большинство из этих систем работали с компрессионными замками или электрическими моторами, вместо храпового механизма. Последний позволяет запоминать настройки и использовать их, когда в машину садится водитель или отодвигать руль, когда требуется войти или выйти.

Отводное рулевое колесо
Появилось в 1961 году в Ford Thunderbird и на всем протяжении 1960-х было доступно на остальных моделях Ford. Отводное рулевое колесо позволяло в режиме парковки отодвигать его на 9 дюймов вправо, что было очень удобным для входа и выхода водителя из машины.

Использование

Рулевое колесо необходимо использовать направляющими вращающими движениями рук и быстрым вращением с помощью запястий. Чтобы гарантировать безопасность своим конечностям необходимо быть внимательным и осмотрительным. Постоянно используемые движения должны выполняться с осторожностью. Запомни правило: «Надлежащее положение рук чрезвычайно важно. Как правило запястье не должно быть согнуто, а должно оставаться прямым, чтобы избежать перенапряжения сухожилий и сдавливания нервов и кровеносных сосудов.»

Техники руления

Перехват . Заключается в том, что при повороте водитель перехватывает руль в определенных точках. Как правило, руки расположены на десять и на два часа. Эффективная техника для маневрирования в ограниченном пространстве.

Тяни-толкай . Упрощенная версия предыдущего варианта. При входе в левый поворот левая рука захватывает руль сверху и тянет его вниз, а правая скользит вниз с противоположной стороны, пока не оказывается на одном уровне с левой. При необходимости дальнейшего вращения правая рука толкает руль вверх, а левая скользит в том же направлении, до положения, в котором можно снова начать тянуть руль вниз.

Вращательная техника (перекрещивание рук) . Водитель не переставляет руки, а просто вращает руль, перекрещивая руки. Эта техника позволят постоянно надежно фиксировать рулевое колесо и контролировать автомобиль .

Поворот рулевого колеса в неподвижном автомобиле называют сухим рулением. Настоятельно рекомендуется избегать сухого руления, так как оно накладывает нагрузку на рулевой механизм и вызывает сильный износ покрышек.

Кнопки и приборы на рулевом колесе

Первой кнопкой, добавленной на рулевое колесо, был переключатель звукового сигнала. Традиционно располагавшийся на ступице рулевого колеса или на центральной пластине, переключатель был иногда расположен на рукояти или активизировался через декоративное кольцо, устраняющее потребность тянуться рукой далеко от обода руля. Дальнейшая разработка - руль «Rim Blow» (Удар по ободу), который имел переключатель звукового сигнала внутри своего обода.

Когда были введены системы контроля скорости в 1960-х годах, некоторые изготовители автомобилей располагали управляющий рычаг коробки передач на руле. В 1990-х годах распространение новых кнопок начало проявляться и на автомобильных рулях. Удаленной или альтернативной регулировкой для аудиосистемы, телефоном и звуковым управлением, акустическим повторением последнего указания навигационной системы, информационно-развлекательной системы и бортовым компьютером можно комфортно и безопасно управлять используя кнопки на руле. Это гарантирует высокий стандарт дополнительной безопасности, так как водитель может таким образом управлять многими системами даже не отнимая рук от руля и не отводя глаз от дороги.

Колеса прокрутки могут быть использованы для изменения громкости звука или выбора пункта меню.

Рулевой аудиоконтроль может использовать универсальные интерфейсы и адаптеры.

Каждый автолюбитель знает, что главное в передвижении – его безопасность, а залогом успешности данного процесса выступает исправность всех систем транспортного средства. В первую очередь, это утверждение касается тормозной системы, ведь если она неисправна, то предотвратить столкновение у Вас не получится. Однако, педаль тормоза, не единственная важная деталь. Также, на ряду с тормозной системой, безопасность движения достигается за счет рулевого управления, принцип работы которого, мы сейчас обсудим.

1. Зачем автомобилю нужен руль?

Рулевое управление автомобиля является одной из самых важных систем жизнедеятельности любого транспортного средства. Оно состоит из ряда механизмов, работа которых нацелена на движение машины в заданном водителем направлении. Как правило, в легковых автомобилях управлению поддаются колеса передней оси (кинематический способ поворота), но иногда, для лучшего контроля над машиной и более высокого уровня ее управляемости, транспортное средство делают полностью управляемым. В таком случае, водитель контролирует не только переднюю ось, но и может управлять колесами задней оси, тоесть, по отношению к заданной траектории, они могут отклоняться под определенным углом.

В конструкции рулевого управления выделяют рулевое колесо, которое соединяется с рулевым валом с помощью рулевого механизма и соответствующего привода. Иногда в систему рулевого управления включают усилитель руля – гидравлический или электрический. На самом деле, современный автомобиль сложно представить без такого дополнения. Вся работа данной системы направлена на то, что бы мы (водители) чувствовали себя максимально комфортно. Усилитель помогает человеку активно рулить, парковаться, резко поворачивать не прикладывая для этого лишних физических усилий. Кроме того, именно он не позволяет вибрации, возникающей в процессе движения, передаваться на рулевое колесо.

Весь рулевой механизм призван трансформировать силу вращения вала рулевого колеса в аналогичную силу вращения, но уже вала сошки. Тоесть, даже не используя , прикладываемое водителем усилие, значительно увеличивается, что, естественно, облегчает управление транспортным средством.

Рулевой привод являет собой систему тяг и рычагов, которые вместе с рулевым механизмом, обеспечивают поворот колес автомобиля. В результате его работы, сошка перемещает продольную тягу вперед (или назад), тем самым заставляя одно колесо поворачиваться, в то время как поворот второго обеспечивается работой рулевой трапеции (передает поворачивающий момент). Последняя, представляет из себя некий шарнирный четырехзвенник, в конструкцию которого входит балка переднего моста, поперечная рулевая тяга, правый и левый рычаг рулевой трапеции, соедененной с поворотными кулаками (на них насажены управляемые колеса).

Наличие рулевой трапеции обеспечивает поворот управляемых колес: при внутреннем - колесо поворачивается на большой угол, в то время как при внешнем повороте происходит качение колес, без существенного их скольжения. Разница углов поворота обусловлена величиной угла наклона левого и правого рычагов трапеции.

2. Профилактика рулевого управления

Что бы избежать проблем в дороге, каждый раз, перед выездом из гаража или стоянки следует осматривать свое транспортное средство на наличие поломок или несоответствий в работе систем. Одной из самых важных есть система рулевого управления, сбои в работе которой чреваты более чем серьезными неприятностями: представьте, что при движении по магистрали, вклинило и съехать с нее Вы уже не можете, как думаете, чего стоит ждать в таком случае? Одно ясно точно – ничего хорошего, а раз так, то лучше сделать все возможное для избежания подобного сценария.

На самом деле, ничего сложного здесь нет, главное своевременно проводить профилактические мероприятия. Они включают в себя и ежедневный осмотр рулевого управления транспортного средства: диагностику величины свободного хода рулевого колеса, внешний осмотр уплотненителей картера рулевого механизма (что бы предугадать вытекание смазки), а если на машине стоит гидроусилитель, то не лишним будет, также, контроль за герметичностью соединений системы и надежностью крепления гидроуселительного насоса. Не менее важной составляющей профилактического осмотра есть проверка (регулировка) воздухораспределителя, присутствующего в конструкции пневматического усилителя.

В обязательном порядке, к раме автомобиля подтягивают крепления рулевого механизма, шаровых пальцев рулевых тяг, болтов кронштейна. Чаще всего, описанные действия проводятся при первом техобслуживании транспортного средства. В дальнейшем, к ним добавляется еще и проверка крепления рулевой сошки на валу, крепление шарового пальца, промывание насосного фильтра гидроусилителя, проверка зазоров рулевого механизма. Если результаты диагностики показали, что все они выходят за пределы допустимой нормы – проводят соответствующую регулировку.

Специалисты рекомендуют через каждые 10000 километров пробега осуществлять полную проверку состояния Для ее проведения, желательно обратится к сотрудникам СТО, в противном случае, придется просить помощи у друга, так как один человек физически не сможет справиться. Все необходимые действия проводятся в следующей последовательности: автомобиль помещают на смотровую яму или эстакаду; все детали рулевого механизма очищают от загрязнений, после чего, передние колеса устанавливают в положение, соответствующее движению по прямой.

Затем, поворачивая руль в разные стороны, проверяют нет ли посторонних стуков в шарнирах, рулевом механизме и во всех соответствующих соединениях; надежно ли закреплены рулевая сошка, кронштейн маятникового рычага и картера-редуктора; отсутствует ли свободный ход в кронштейне маятникового рычага и шарнирах тяг; переместился ли по оси вал червяка.

Также, внешняя диагностика дает возможность проверить шплинтовку гаек шаровых пальцев, общее состояние защитных чехлов, и наличие масляной течи из картера рулевого механизма. Для долгой и стабильной работы всей системы рулевого управления, профилактические меры – явление обязательное, так как тщательная проверка деталей и механизмов, может предупредить более длительный и дорогостоящий ремонт. Однако, кроме профилактики, на долговечность службы составляющих рулевого управления влияет и стиль вождения. Поэтому, если Вы любитель «полихачить», то профессиональный техосмотр транспортного средства нужно проводить гораздо чаще.

3. Уязвимые места рулевого управления

Любой механизм со временем ломается, а вот длительность его исправной работы во многом зависит от характера эксплуатации: в одних случаях, детали приходится менять чаще, в других – реже. Подобное утверждение не является исключением и для системы рулевого управления. Нередко, опытный автолюбитель, наличие и характер неисправности своего автомобиля может определить на слух, руководствуясь характерными исходящими звуками.

К примеру, увеличение люфта руля и появление стуков, могут свидетельствовать об ослабленных креплениях картера, рулевой сошки или кронштейна маятникового рычага. Не исключена также возможность выхода из строя шарниров рулевых тяг, втулки или передающей пары маятникового рычага. Устранить проблему, поможет ряд нехитрых манипуляций: износившиеся детали меняют на новые, после чего проводится регулировка всех креплений и зацеплений.

В отдельных случаях, при вращении рулевого колеса чувствуется чрезмерное сопротивление, как будто кто-то крутит руль в другую сторону, мешая управлять машиной. Причиной такого явления может быть нарушение соотношения углов установки передних колес или зацепление передающей пары. Кроме того, тугое движение руля часто есть следствием отсутствия смазки в картере. В любом случае, после соответствующего осмотра необходимо устранить образовавшуюся проблему: откорректировать углы установки, долить смазку или отрегулировать зацепление.

4. Как устроено рулевое управление

Эксплуатация современных автомобилей, во многом стала возможной благодаря составляющим частям рулевого управления, которые представлены рулевым колесом и рулевой колонкой (валом); рулевым механизмом; рулевым приводом (оборудован либо усилителем, либо амортизаторами). Рулевое колесо находится в салоне транспортного средства и расположено таким образом, что б его было удобно обхватывать обоими руками. Его задачей есть изменение направления движения, как только этого захочет водитель, а также некая информационная функция: исходя, из величины усилий и характера вибраций, водитель получает необходимые данные об особенностях движения.

Размер этой детали, не отличается стандартностью, а значит диаметр руля у каждой модели машины может быть индивидуальным. В двух одинаковых ситуациях, легче поворачивать рулевое колесо большего диаметра, хотя маневренность, в этом случае, значительно снижается. В наше время, размер руля выпускаемых легковых автомобилей лежит в пределах 380-425 мм , тяжелых грузовиков и автобусов – 440-550 мм , а самыми маленькими, на сегодняшний день, признаны рулевые колеса спортивных машин.

Рулевой механизм увеличивает приложенную к рулю силу и передает ее рулевому приводу. В качестве данного устройства применяются разные виды редукторов, характеризирующиеся конкретным передаточным числом. Чаще всего, на легковых автомобилях, можно встретить реечный рулевой механизм, который включает в себя шестерню (устанавливается на валу рулевого колеса и связывается с зубчатой рейкой). Когда водитель поворачивает руль, рейка начинает перемещаться и с помощью рулевых тяг заставляет колеса вращаться. В некоторых конструкциях рулевого механизма используют рейку с переменным шагом зубьев, что, например, без особых усилий позволяет припарковать транспортное средство (увеличивается способность маневрирования).

Автопроизводители таких известных компаний как Honda, Mitsubishi, BMW, Nissan, Mazda, Toyota, Renault, снабжают отдельные легковые машины рулевым механизмом, обеспечивающем поворот всех четырех колес. Такое техническое решение, позволяет добиться более высокого уровня маневренности при перемещении на малых скоростях (передние и задние колеса повернуты в разные стороны), а также обеспечить лучшую устойчивость при движении на высокой скорости (передние и задние колеса повернуты в одну сторону).

Рулевой привод обеспечивает нужный угол поворота колес, в независимости от вертикальных перемещений подвески (согласованность действий кинематики рулевого привода и подвески). Что бы подобное явление стало возможным, конструкция рулевого привода, точнее расположение и количество его рулевых тяг (а также шарниров) зависит от вида используемой на автомобиле подвески. Самый сложный рулевой привод у транспортных средств, которые имеют несколько управляемых мостов. Для снижения уровня усилий, которые водителю необходимо приложить для поворота руля, рулевой привод оснащивается специальными усилителями. Как правило, источником их работы выступает двигатель транспортного средства. Изначально, рулевые усилители использовались лишь на грузовиках и автобусах, но сегодня они активно применяются и на легковых машинах.

Для «гашения» ударов и рывков, передающихся на руль при движении по неровной поверхности, рулевой привод может снабжаться некими гасящими элементами – амортизаторами рулевого управления. Конструкция этих деталей сходна со строением амортизаторов подвески.

Общее устройство и принцип работы системы рулевого управления автомобиля, как и многих других современных транспортных средств, можно описать следующим образом. Рулевое управление имеет рулевые тяги, рулевой механизм с реечной или червячной передачей и рулевую колонку, оканчивающуюся рулевым колесом. Функционирует система довольно просто: при воздействии на руль усилие через рулевой механизм передается на рулевые тяги, которые шарнирно связаны с рычагами подвески, что приводит к изменению траектории движения авто. Кроме того, рулевое колесо информирует водителя о состоянии дорожного покрытия, определяемое по величине усилия, приложенных к рулю. Если не брать во внимание размер рулевого колеса у спорткаров, диаметр руля для большинства автомобилей находится в пределах 38-42,5 см.

Рулевое колесо соединяется с рулевым механизмом посредством травмобезопасной рулевой колонки, которая имеет несколько карданных соединений. Травмобезопасность заключается в том, что при лобовом столкновении на большой скорости она (колонка) складывается, снижая таким образом степень тяжести нанесенных водителю травм. Современные автомобили снабжены электрической или механической регулировкой адаптации рулевой колонки под рост водителя. Изменение осуществляется как в вертикальном направлении, так и по длине, либо в двух направлениях. Также предусмотрена противоугонная защита путем блокирования рулевой колонки электрическим или механическим способом.

Рулевой механизм выполняет роль множителя усилий, приложенных водителем к рулевому колесу с последующим распространением нагрузки на рулевой привод. Самым применяемым типом редуктора рулевого механизма в автомобилях является червячная и реечная его конструкции, причем первый вариант чаще использовался в автомобилях прошлого столетия. Реечный вариант представляет собой цилиндрическую шестерню, составляющую одно целое с валом и перемещающуюся по зубчатой рейке, которая шарнирно связана с рулевыми тягами. При изменении положения руля на определенный угол рейка совершает движение в горизонтальной плоскости и через тяги поворачивает колеса. Пара шестерня-рейка находится в корпусе редуктора, который расположен в подрамнике подвески.

Некоторые автомобили снабжены рулевым механизмом с переменным передаточным отношением, где применена зубчатая рейка с различным профилем зубьев: в околонулевой зоне зубья имеют форму треугольника, а ближе к краям – вид трапеции. Конструкция рейки с различной геометрией зубьев способствует изменению передаточного числа в паре шестерня-рейка, уменьшая угол поворота рулевого колеса. Благодаря этой схеме управлять автомобилем намного удобнее, динамичнее, и требуется меньше усилий, прилагаемых к рулевому колесу.

Отдельные производители авто используют на автомобилях рулевые механизмы с управлением на четыре колеса. Конструкция позволяет добиться более эффективного управления и обеспечивает стабильность машины при движении на высокой скорости. Благодаря такому техническому решению передние и задние колеса авто получили синхронизацию при повороте в ту или иную сторону. Кроме того, улучшилась маневренность в случае, когда автомобиль движется с малой скоростью: передние и задние колеса могут быть повернуты в разном направлении. Это достигается за счет того, что при большой скорости автомобиля сайлентблоки, установленные на задней подвеске, под воздействием сил во время поворота авто деформируются, не давая колесам существенно изменить угол поворота.

Рулевой привод представляет собой шарнирно-рычажную конструкцию, посредством которой усилия, прилагаемые к рулю, передаются напрямую колесам, обеспечивая при этом устойчивость автомобиля при повороте. Кроме этого, конструкция удерживает колеса при работе подвески, тип которой зависит от устройства рулевого привода.

Наиболее популярна механическая конструкция рулевого привода, включающая в себя рулевые тяги и шаровые опоры (рулевые шарниры). В свою очередь, шаровой шарнир, защищенный от износа вкладышами, находится в корпусе с закрытым резиновым пыльником, который препятствует проникновению пыли и грязи в шарнирное соединение. Шаровой шарнир изготовлен как одно целое с шаровым пальцем, который служит наконечником для рулевых тяг и составляет с ними дополнительный рычаг подвески.

Для регулировки рулевого управления существует несколько параметров, влияющих на устойчивость автомобиля во время движения, и на усилие, прилагаемое к рулю. Четыре наиболее важных из них касаются угловых регулировок: развал, схождение, угол продольного и поперечного наклона поворотной ступицы колеса, а также две регулировки плеча (стабилизация и обкатка). Стоит заметить, что все регулировки связаны между собой и оказывают важное влияние на работу всего рулевого управления.

Современные автомобили уже не обходятся без усилителя рулевого управления, которое значительно уменьшает усилие, приложенное к рулю, позволяет точно и быстро реагировать на окружающую обстановку при движении. Благодаря усилителю руля водитель меньше утомляется, да и передаточное число шестерен в редукторе можно уменьшить, что делает его более компактным. По своему типу привод усилителя делится на электрический, гидравлический или пневматический. Последний больше относится к автомобилям грузового класса.

В большинстве своем автомобили нынешнего поколения снабжены гидравлическим усилителем рулевого управления, называемым для простоты «гидроусилитель руля». Кроме этого, существует его вариант – электрогидравлический усилитель, в котором жидкость нагнетается насосом с приводом от электродвигателя. Однако прогрессивным считается применяемый сегодня электрический усилитель руля, в котором крутящий момент вала электродвигателя подается непосредственно на карданный вал рулевого колеса или прямо на рулевой редуктор. А использование электроники делает возможным применение электроусилителя при парковке в автоматическом режиме или в системе, которая помогает удерживать автомобиль на полосе движения.

Инновационным усилителем руля можно считать адаптивный усилитель рулевого управления, благодаря которому усилие, прилагаемое при повороте колеса, зависит от скорости движения. Как пример подобной конструкции можно привести известный адаптивный гидравлический усилитель Servotronic. К новинке можно отнести и систему активного рулевого управления BMW, а также систему динамического рулевого управления от Audi, в котором передаточное число редуктора рулевого механизма зависит от скорости движения автомобиля.

Основным узлом в любом транспортном средстве является рулевое управление. Для чего же нужно рулевое управление? За все время совершенствования конструкции системы, основной принцип работы рулевого управления остался прежним. Он заключается в преобразовании и передачи физического усилия водителя во время воздействия на руль автомобиля на колеса. Другими словами узел рулевого управления обеспечивает обратную связь, позволяя изменять траекторию движения транспортного средства.

Устройство рулевого управления

Из чего состоит рулевое управление автомобиля? Общее устройство конструкции этого узла на транспортных средствах представлена следующими элементами:

• колеса;
• рулевой привод;
• механизм рулевого управления;
• тяги и колонка.

Схема взаимодействия руля автомобиля с ведущей колесной парой не является сложной. Водитель через привод передает усилие на рулевой механизм, который обеспечивает поворот колес. Помимо этого, узел, обеспечивая обратную связь, предоставляет информацию о состоянии дорожного покрытия. Согласно вибрациям рулевого колеса максимально точно определяется тип движения, на основании чего происходит диагностика и корректируется управление машиной.

Средний диаметр руля легкового транспорта составляет примерно 400 мм. В грузовой и специальной технике руль несколько больше, а в спорткарах меньше.

Что входит в рулевое управление?

Между рулем и механизмом расположена рулевая колонка, которая представлена прочным валом с шарнирными соединениями. Особенностью конструкции колонки является минимальный риск получения травматизма водителя в случае ДТП, поскольку при сильном лобовом столкновении происходит ее схлопывание. Для комфортной эксплуатации транспортного средства, положение рулевой колонки настраивается при помощи механического либо электрического привода. Помимо этого, предусмотрена система блокировки механизма, которая позволяет предотвратить угон автомобиля.

Главное назначение рулевого управления заключается в увеличении механического усилия водителя и его передача на колеса. Для этого в конструкцию системы включен специальный редуктор. На легковых автомобилях в основном используют следующие типы рулевого управления:

1. Реечный механизм, конструкция которого состоит из набора смонтированных на валу шестерней, агрегатируемых с рейкой, на одной из ее плоскостей по всей длине нанесены специальные зубцы. При вращении руля усилие через колонку передается рулевой рейке, в результате чего она свободно перемещается, взаимодействуя с рулевыми тягами и поворачивая колеса. Необходимо заметить, что рулевое управление автомобилем может иметь рейку, на которой располагаются зубья с переменным шагом. Такая конструкция значительно повышает эффективность управления транспортным средством.
2. Червячный рулевой механизм. Его принцип функционирования следующий: «червяк» при взаимодействии с ведомой шестерней передает усилие сошке. В свою очередь, сошка рулевого управления взаимодействует с одной из тяг, конец которой заканчивается маятниковым рычагом. Этот рычаг смонтирован на опоре. При повороте руля сошка приводит в движение боковую тягу одновременно со средним рычагом, который взаимодействует со второй боковой тягой и изменяет ее положение. Благодаря этому осуществляется поворот ступиц управляемых колес.

Некоторые особенности работы рулевого управления автомобиля

Большинство современных моделей автомобильного транспорта имеют инновационную систему управления всеми четырьмя колесами. Благодаря этому значительно улучшается динамика движения транспортного средства на местности со сложным рельефом. Помимо этого, рулевое управление автомобиля адаптированное на все колеса позволяет добиться большей маневренности при скоростной езде. Это возможно благодаря повороту каждого из колес.

Примечательно, что в рулевом управлении подруливание колес может осуществляться системой в пассивном режиме. Это возможно благодаря наличию в конструкции задней части подвески специальных упругих резинометаллических деталей. При возникновении крена кузова за счет изменения величины и направления нагрузки осуществляется изменение направления движения. Рулевое управление с функцией подруливания задних колес позволяет эффективно распределить усилие для поворота всех колес. Помимо этого, такая система не позволяет осуществить поворот колес при активном состоянии подвески.

В конструкцию адаптивной системы подруливания входят шарниры и тяги. Шарнир имеет несколько элементов в своем составе, для удобства использования его конструкция представлена в виде снимающегося наконечника. Кинематическую схему рулевого управления автомобиля удобнее всего представить в идее прямоугольника, на каждой из сторон которого находятся:

• плечи;
• угол схождения;
• развал;
• продольный и поперечный наклон.

Плечи, продольный и поперечный наклон обеспечивают стабилизацию движения, в то время как остальные параметры находятся в постоянном противодействии. Поэтому еще одной задачей рулевого управления является стабилизация всех возникающих в процессе движения сил.

Роль усилителя в системе рулевого управления

Этот элемент помимо того, что позволяет снизить усилие прикладываемое водителем к рулевому колесу, позволяет значительно увеличить точность управления автомобилем. Благодаря наличию усилителя в конструкции рулевого управления появилась возможность использовать в системе элементы, обладающие небольшой величиной придаточного числа. Усилители системы управления делятся на три типа:

1. Электрический.
2. Пневматический.
3. Гидравлический.

Однако большее распространение получил последний тип. Гидравлика отличается надежностью конструкции и плавностью работы, но требует технического обслуживания по замени жидкости. Электроусилитель рулевого управления встречается реже, но все же большинство моделей современной автомобильной техники укомплектовано именно им. Усиление в нем обеспечивает электрический привод. Заметим, что электронное управление отличается наличием расширенного ряда возможностей, но изредка требует проверки и регулировки.

Что такое автоматическое рулевое управление?

Одной из перспективных разработок в автомобилестроении является интеллектуальная система автоматического управления транспортными средствами. Можно сказать, что автопилот, описанный большинством писателей-фантастов в своих произведениях, теперь стал реальностью. Сегодня современной автомобильной технике по силам выполнение большинства действий без участия водителя, самым распространенным из которых является парковка.

Лидером по производству автомобилей оборудованных этой инновационной системой является немецкий концерн BMW, который активно использует на своем модельном ряде сдвоенный планетарный редуктор. Управление таким редуктором осуществляется при помощи электропривода, в результате чего удается совместно с изменением скорости транспортного средства изменять придаточное отношение при передаче усилия от руля к поворотным колесам. Благодаря такому техническому решению значительно повышается быстродействие, и обеспечивается максимально точная обратная связь.