Рулевое управление заключает в себе систему, которая регулирует направление движения автомобиля с помощью рулевого колеса. Эта конструкция состоит из механизмов, преобразующих положение баранки (угол поворота) в установленное водителем положение ведущих колес.
Строение рулевой колонки
Детали рулевой колонки размещены под кожухом и служат соединением всего механизма и колеса. Колонка прикреплена непосредственно к карданному валу с помощью карданной передачи (крестовины). Крестовина так же служит для скрепления карданного вала с датчиком крутящего момента на рулевом колесе.
Пыльник рулевой колонки защищает детали от попадания пыли и мусора.
Главные детали рулевой колонки – это основной вал с крестовиной и роликовым подшипником впереди и шариковым подшипником сзади, спрятанные под кожух. Он передает вращения руля к поворотному устройству. Это гарантирует обеспечение направления и степени поворота колес.
В системе могут присутствовать дополнительные детали рулевой колонки – указатели поворотов, рычаги включения/выключения световых приборов, рукоятка координирования дворников и омывателей лобового и заднего стекол, располагающихся на внешней части кожуха.
Помимо этого, моторы некоторых машин оснащены данными колонками, с энергопоглощающим механизмом, расположенным под кожухом. В случае фронтального столкновения машины с другой машиной или иным препятствием, оно позволяет колонке складываться. Вследствие чего, несмотря на нарушение структуры кожуха, сильно уменьшается вероятность получения водителем серьезных травм.
Полноценное исполнение энергопоглощающих действий ориентировано на использование в ней максимально затянутых штатных крепежных элементов.
Кроме всего, замки зажигания, установленные на внешней правой стороне нижнего кожуха вращающей колонки, снабжены противоугонным механизмом, который препятствует запуску зажигания. Также данная система запрещает работе мотора и вращению основного вала вместе с крестовиной и подшипником, находящегося под кожухом.
Так же, в колонке на нижнем кожухе встроено специализированное устройство, регулирующее угол ее наклона. Перемена наклона делается посредством блокирующего рычага. Опущенный рычаг позволяет выбрать положение, а фиксация к нижнему кожуху производится поднятием рукоятки вверх. Существует и автомат настройка позиции рулевой колонки, работающая от включателя и устройства, запоминающее положение.
Управляющий редуктор
Главное устройство или конический редуктор – это устройство, выполненное из чугуна или стали, работающее при помощи зубчатых колес, крестовин, подшипников, вала и других деталей. Он производит следующие функции:
- Повышение прилагаемого к рулю усилия;
- Подача усилия от баранки к основному приводу;
- Увеличение силы, которую водитель прилагает к рулевому колесу, облегчение поворотов и регулирования рулевого колеса;
- Самопроизвольное реверсирование рулевого колеса по окончанию усилий в нейтральное положение.
Виды управляющих редукторов
- Червячный – самый первый вид рулевого редуктора, состоящий из картера, в который вделан червяк – специальный винт. Он напрямую прикреплен к рулевому валу посредством крестовины и подшипника. Кроме червяка, в устройстве присутствует еще 1 вал с роликом-сектором, в который в свою очередь присоединяется специальная сошка. Путем шарнирного регулирования сошка связывается с конструкцией тяг (для каждого колеса предусмотрено 5 тяг). Прокрутка руля запускает кручение червяка и ролика-сектора. В итоге функционирования всей конструкции червячного механизма посредством тяг изменяется направление хода управляемых колес, и авто совершает поворот. Однако, как и у иных конструкций в моторе, у червячного механизма имеются свои минусы:
- заметная утрата энергии из-за значительного трения крестовины, подшипников и остальных деталей механизма;
- отсутствие прочного контакта колес и руля;
- для изменения направления движения, необходимо совершить несколько оборотов руля, что весьма не практично и, к тому же, не совпадает с мировыми стандартами вождения.
- Реечный – самый употребляемый вид рулевого управления, включает в себя шестерню и рулевую рейку. Преимущество данного механизма заключено в простоте. Эта простая конструкция применяется в сборке около 90% моторов авто. За опору рулевой рейки взят такой элемент, как вал-рейка, где размещены поперечные зубцы. На основном валу кроме крестовины и подшипника размещена шестерня, цепляющаяся за зубцы и перемещающая рейку. С помощью такой конструкции получилось минимизировать число шарнирных соединений и добиться весомой сохранности энергии. На колеса распределяется по 2 шарнира и по 1 тяге. Благодаря рулевой рейке с крестовиной, шестерней и подшипником на конце удалось обеспечить почти прямой контакт руля и колес, а, следовательно, облегчилось и управление машиной. Подобный рулевой механизм позволяет менять направление хода путем наименьшего числа оборотов руля. Еще одним немаловажным плюсом реечного редуктора явилась величина и конфигурация. Маленький размер и удлиненная конфигурация картера способствует возможности размещения системы в любой части мотора. В зависимости от модели транспортного средства, картер помещают над или под мотором, спереди или сзади мотора. Эта конструкция поспособствовала появлению скоростных авто со стремительной реакцией колес при повороте руля.
- Винтовой редуктор (иначе называемый «винт-шариковая гайка»). В этом варианте рулевого механизма червяка сменил винт с шариковой гайкой. Шестерня в такой системе отсутствует. Внешняя часть гайки снабжена зубцами, контактирующими с тем же роликом-сектором. В данной системе каждому колесу соответствует по 3 тяги. В целях уменьшения трения было предложено установить шариковые подшипники промеж ролика-сектора и гайки. Такая идея привела к заметному снижению трения, повысить отдачу и сделать управление легче. Но сложная система тяг, большой размер и не очень удобная форма винтовой конструкции спровоцировали признание винтовой системы неадаптированной к нынешним условиям.
Несмотря на это, в моторах некоторых моделей машин (Nissan Patrol, Mitsubishi Pajero и др.) по сей день используется именно такой тип рулевого редуктора.
Дополнительным устройством в системе управления является демпфер. Энергопоглащающий демпфер по своим функциям походит на амортизатор. Он поглощает и сглаживает удары, поступающие на рулевое колесо, и удерживает его в более ровном положении в момент наезда на неровность. У демпфера существует и второстепенная функция – он возвращает руль в нейтральное положение.
Устанавливается демпфер не в моторе, а между подвижными тягами и неподвижными частями кузова. Демпфер оснащен пружиной и, как амортизатор, бывает одно- и двухстороннего действия. Наличие демпфера в системе управления необязательно. Но часто применяется в джипах, внедорожниках и тяжелых автомобилях.
Минусом в работе демпфера является осложнение процесса стремительного изменения направления машины.
Для авто с массой до 3 тонн действует определенный вид демпфера, с массой более 3 тонн – другой. Прежде чем установить демпфер, необходимо точно определить место, в котором он не будет ограничивать полноценную работоспособность других механизмов.
Заключение
Подводя итоги, можно отметить, что применение подобного редуктора придает автомобилю надежности и комфорта при управлении.
