Каким бывает рулевое управление автомобиля

Введение

Актуальность данной темы обусловлена ​​тем, что техническое состояние рулевого управления автомобиля напрямую влияет на безопасность движения. Поэтому к его состоянию предъявляются повышенные требования. Чувствительность к управлению рабочей системой рулевого управления должна позволять опытному оператору управлять машиной с уверенностью в желаемой траектории во всех операциях, для которых она предназначена. Машины с максимальной расчетной скоростью заднего хода, превышающей 20 км / ч, должны иметь аналогичные характеристики с точки зрения усилия на рулевом колесе, эффективности и продолжительности работы системы рулевого управления при движении вперед и назад. Для контроля следует провести специальные расчеты. Реверсивный тест не проводится.     

Установка электроусилителя руля (ЭУР) на Lada Granta в базовой комплектации «Стандарт»

Стоит ли устанавливать электроусилитель руля

Устройство и руль Лады Гранты Управление автомобилем без элекроусилителя руля, конечно же, возможно. Но если вы ранее управляли машиной, оснащенной такой системой, то можете испытать серьезный дискомфорт. Вы будете лишены привычной поддержки электродвигателя.

Установка такого механизма имеет определенные сложности, также она сопряжена с расходами. Но они все окупятся комфортной ездой и повышенной безопасностью для вас и ваших пассажиров.

Таким образом, ответ на вопрос «Стоит ли проводить установку?» — это однозначное «Да». Даже если вы не хотите делать это своими руками, обратитесь в автосервис.

В ролике ниже вы найдете сравнение преимуществ ГУР и ЭУР (автор видео — АВТОТЕМА ТВ).

Возможные неисправности ЭУР

Бывает так, что уже после установки ЭУР не работает вообще или с перебоями.

Это может быть вызвано разными причинами, среди которых чаще всего выделяются две:

1. Поломка датчика скорости. Работает электроусилитель руля в связи с датчиком скорости. На высокой скорости, дополнительное усилие от механизма снижается, чтобы обеспечить вам больший контроль. Если данные от датчика перестают поступать, ЭУР автоматически отключится. Проблема решается заменой датчика.
2. Неправильно установленный картер двигателя. При нарушениях в монтаже картера (кожуха) двигателя, вибрации от мотора будут передаваться усилителю. Тот начнет гудеть, в некоторых случаях даже отключаться.

Инструкция по установке

Руль Гранты СтандартДанная инструкция предназначена для тех, кто обладает минимальными навыками работы с инструментами и системами автомобиля. Она сделана максимально доступной для всех. Но если вы сомневаетесь в своих навыках и знаниях, лучше обратитесь в автосервис.

Необходимые инструменты и материалы

В первую очередь, вам потребуется сам ЭУР

Обратите внимание на его серийный номер. Последние две цифры указывают на тип и место производства

Так, 00 – это редукторный усилитель, производился в Махачкале и имеют нарекания от водителей. С цифрами 04 – корейский, ставился на Гранты и Калины, хороший усилитель, можно найти в магазинах, но на развалах его мало. Ну а 02 – Калуга, безредукторный тип, также неплохие отзывы.

Для подключения вам потребуются такие обычные инструменты, как отвертки, гаечные ключи, болгарка.

Процесс установки

Вначале, вам необходимо будет полностью снять такие элементы, как подушка, руль, переключатели, замок зажигания, а также в конце рулевую колонку вместе с кронштейном и карданом.

Далее делайте все следующим образом:

1. Взяв старый кронштейн-пластину, выбейте из него болты. Потом от верхней части отрежьте около 30 мм (где приварены 2 болта и есть 3 отверстия).
2. Примерьте пластину к ЭУР, если отверстия не совпали (скорее всего так и будет), просверлите их.
3. Теперь нужно прикрепить кардан к усилителю.
4. Под кронштейн в точке крепления к усилителю нужно положить шайбы. Они могут быть разной толщины и оказывают прямое влияние на регулировку руля в будущем.
5. Теперь можете закрепить ЭУР. Кардан вставьте на рейку.

После всего этого вам необходимо подключить проводку. Ниже приведена схема подключения.

Схема подключения проводов

Регулировка положения руля

Как уже говорилось выше, в том, насколько будет отклоняться рулевая колонка вверх и вниз значение имеют шайбы. Они установлены между кронштейном и усилителем. От их толщины и зависит величина отклонения рулевой колонки.

Видео «Установка электроусилителя руля»

В этом видео рассказывается о плюсах и минусах такой системы, а также детально демонстрируется процесс установки (автор ролика — sokur64).

Загрузка …

avtozam.com

Электроусилитель руля: преимущества

Данный тип усилителя основан на том, что усилие создает электрический привод. При этом следует отметить полное отсутствие гидравлики, что повышает общую надежность  и срок службы системы. Благодаря ЭУРу можно реализовать функции автопилота, автоматической парковки и т.д.

В целом, установка электроусилителя руля позволяет получить более высокую точность и остроту рулевого управления.

Также ЭУР более экономичен и срабатывает только в момент, когда водитель прилагает усилие на руле. Это значит, что двигателю не нужно постоянно приводить в действие насос для прокачки гидравлической жидкости. В результате меньше расход топлива и минимизированы потери мощности двигателя.

Также современные типы ЭУР позволяют реализовать функции адаптивного электроусилителя руля. Такой усилитель тесно взаимодействует с другими системами (например, система курсовой устойчивости).

Это позволяет:

• значительно повысить безопасность;
• выполнять коррекцию угла поворота колес;
• улучшить общую устойчивость авто.

Электроусилитель не нуждается в дополнительном обслуживании, работает практически бесшумно. В случае поломки усилителя в полной мере сохраняется возможность управлять автомобилем. Также усилие на руле опционально может быть изменено в соответствии со скоростью движения и дорожными условиями. В результате улучшается обратная связь.

Электрогидравлический усилитель руля

Принцип работы данного устройства аналогичный тому, по которому работает описанный нами гидравлический усилитель. Но небольшие различия все-таки имеются. Здесь запуск гидронасоса осуществляется от электродвигателя, который питается от генератора. Таким образом, электрогидравлический усилитель руля работает не постоянно, а только при повороте рулевого колеса. Как следствие, можно рассчитывать на существенную экономию топлива.

Преимущества данной системы – информативность, эффективность, точность и возможность экономии топлива.

Недостатки аналогичные тем, что и у электроусилителя.

Так что же выбрать?

Если говорить об усилителях, которые пользуются популярностью у автовладельцев, то к таковым относятся гидравлические и электрические усилители. Остается сделать выбор между ними.

Гидравлический усилитель является более сложным устройством и занимает много пространства под капотом авто.

Электрический привод в этом отношении более компактен и выгоден. Его механизм проще, а, значит, надежнее. В нем нет различных жидкостей, шлангов, сальников и прокладок. Кроме этого, электроусилитель позволяет сэкономить топливо.

С другой стороны, электроусилители подходят не всем водителям, из-за отсутствия должной информативности. Кроме этого, мы уже упоминали о вероятном риске отключения системы, из-за сбоя в сети электроснабжения автомобиля. Но это небольшие недостатки на фоне общих преимуществ системы. Таким образом, именно за эффективными, простыми и экономичными электроусилителями будущее.

Устройство, схема и принцип работы рулевой колонки

Назначение рулевой колонки – передавать поворот (крутящий момент) от рулевого колеса на рулевой механизм (рейку и редуктор либо датчик угла поворота). В принципе, изначально это довольно простое устройство, которое со временем усложнилось и получило дополнительные опции.

Функции рулевой колонки в современном автомобиле:

1. Основная – передача угла поворота от руля на рулевую рейку;
2. Демпфирование ударов и вибрации, которые не погасила подвеска;
3. Фиксация дополнительного оборудования – замка зажигания, устройства блокировки и т.д.;
4. Обеспечение безопасности при ДТП – рулевая колонка складывается при фронтальном столкновении, минимизируя возможные травмы водителя;
5. Регулировка положения для дополнительного удобства.

Устройство рулевой колонки

1 – муфта соединения; 2 – нижний крестовидный (карданный) шарнир; 3 – промежуточный вал; 4 – верхний крестовидный (карданный) шарнир; 5 – вал; 6 – передний (нижний) кронштейн крепления колонки; 7 – труба колонки; 8 – задний (верхний) кронштейн крепления колонки; 9 – посадочное гнездо замка зажигания.

Схема устройства рулевой колонки включает в себя несколько элементов:

1. Рулевой вал с карданным шарниром – основной несущий элемент. Благодаря шарниру вал может изменять положение без потери функциональности, он же служит дополнительным элементом безопасности;
2. Рулевой демпфер – небольшой амортизатор, гасящий колебания от дорожных неровностей. Помимо удобства он обеспечивает еще и лучшую управляемость;
3. Кожух – защитный пластиковый чехол, соединяющийся с рулевым валом с помощью подшипника;
4. Дополнительные элементы – замок зажигания, подрулевые переключатели, электрические контакты для них;
5. Противоугонный блокиратор;
6. Устройства регулировки положения;
7. Крепежные элементы.

Принцип работы очень прост:

1. При повороте руля основной вал рулевой колонки поворачивается на тот же угол;
2. Дополнительный вал, с которым рулевая колонка соединена карданным шарниром, поворачивается вместе с ней;
3. Далее крутящий момент переходит на рулевой механизм (шестерня-рейка) или считывается датчиком угла поворота;
4. Поворот передается на рулевую рейку, дополнительно усиливается ГУР или ЭУР;
5. От рейки через тяги поворачиваются колёса автомобиля.

Дополнительные функции – это, в основном, различные конструкторские решения для безопасности. Рулевая колонка может складываться за счет карданного шарнира, а также благодаря специально спроектированным точкам излома и деформации.

Требования к системе рулевого управления

Система рулевого управления преобразует соз­даваемые водителем вращательные движения рулевого колеса в изменение угла поворота управляемых колес автомобиля. Конструкция и схема системы призваны обеспечить удобное и безопасное рулевое управление автомобиля во всех ситуациях и на всех скоростях. Вся си­стема рулевого управления, от рулевого колеса и до управляемых колес, должна в этих целях обладать следующими свойствами.

Передача инициируемых водителем руля­щих движений на рулевом колесе без люфта особенно важна при движении по прямой. Это гарантирует безопасное, неутомительное для водителя управление автомобилем, пре­жде всего на средних и высоких скоростях.

Поэтому рулевой механизм должен быть очень жестким. Это необходимо для обеспе­чения точной управляемости и преодоления отклонения от заданного угла поворота ру­левого колеса под действием изменяющихся возвратных сил, возникающих, например, при изменении бокового ускорения.

Слабое трение в рулевом механизме по­зволяет водителю получать через реактивные силы тактильную обратную связь, дающую информацию о коэффициенте сцепления между дорогой и шинами. Слабое трение также помогает колесам выровняться для движения по прямой. В системах рулевого управления с мускульной энергией слабое трение обеспечивает небольшие движущие силы. В системах рулевого управления с усилителем оно повышает эффективность управления.

Кинематические параметры рулевого управления и конструкция управляемой оси автомобиля должны быть такими, чтобы во­дитель мог чувствовать величину сцепления между шинами и дорогой.

Требования к рулевому управлению

Требованиями к функционированию системы рулевого управления являются:

Легкое, безопасное рулевое управление автомобилем. Сюда, к примеру, относится тенденция рулевого управления автоматиче­ски возвращаться в положение прямолиней­ного движения при отпускании руля.

Максимально возможное демпфирование колебаний, передаваемых от колес автомо­биля на рулевое колесо при движении по не­ровным дорогам. Но этот процесс не должен приводить к потере обратной связи в рулевом управлении.

Для обеспечения чистого качения колес и, соответственно, предотвращения их из­быточного износа вся рулевая кинематика должна удовлетворять условию Аккермана. Это означает, что оси управляемых колес должны пересекаться в одной точке с осью задних колес (рис. «Условие Аккермана» ).

Достаточно жесткая схема всех компонен­тов рулевого механизма означает, что даже малые инициируемые водителем рулевые движения преобразуются в изменение на­правления управляемых колес, обеспечивая безопасную и точную управляемость авто­мобиля.

Угол поворота рулевого колеса от упора до упора по соображениям комфорта дол­жен быть как можно меньше при парковке и движении с небольшой скоростью. Однако на средних и высоких скоростях рулевое управ­ление не должно быть столь чувствительным.

Требования законодательства, предъявляемые к системам рулевого управления автомобилей

Требования законодательства, предъявляе­мые к системам рулевого управления автомо­билей, описаны в международных правилах ECE-R79. К этим требованиям, наряду с базовыми функциональными требованиями, относятся максимально допустимые управ­ляющие силы для исправной и неисправной систем рулевого управления. Эти требования регламентируют прежде всего поведение ав­томобиля и рулевого управления при въезде на круг и выезде с круга. Для автомобилей всех категорий: после отпускания рулевого колеса при движении автомобиля по окруж­ности на скорости 10 км/ч, радиус поворота автомобиля должен увеличиться или как ми­нимум остаться тем же.

Для автомобилей категории М1 (легко­вые автомобили с числом посадочных мест до 8): когда автомобиль в тангенциальном направлении выезжает из круга с радиусом 50 м на скорости 50 км/ч, в системе рулевого управления не должно возникать никаких не­обычных вибраций. В автомобилях категорий М2, М3, N1, N2 и N3 это поведение должно демонстрироваться на скорости 40 км/ч или, если это значение не достигается, то на мак­симальной скорости.

Это поведение также предписывается в случае неисправности у автомобилей с гидро- или электроусилителем рулевого управления. У автомобилей категории М1 это должно быть возможно в случае отказа сер­вопривода рулевого управления для въезда со скоростью 10 км/ч в течение 4 секунд в круг радиусом 20 м. Управляющее усилие на рулевом колесе не должно превышать 30 даН (табл. «Нормы рабочих усилий в системе рулевого управления» ).

Способы поворота

Маневрирование поворотом управляемых колес — наиболее распространенный способ поворота автотранспортных средств. Рулевое управление с поворачиваемыми колесами достаточно полно удовлетворяет требованиям к рулевому управлению. Во всех случаях, когда это допустимо, число пар управляемых колес стремятся выбрать наименьшим. Это упрощает конструкцию рулевого управления, повышает устойчивость движения.

Однако, если число пар управляемых колес меньше, чем п-1, где п — общее число осей автомобиля, то при повороте неизбежно боковое скольжение неуправляемых колес. Расположение управляемых колес при таком способе поворота зависит от типа и назначения транспортного средства (рис. 1).

Рис. 1. Расположение управляемых колес: НП — направление поворота

Качение колес без бокового скольжения для двухосного автомобиля обеспечивается при передних управляемых колесах. Поворот автомобиля (рис. 1, а) происходит относительно т. О — центра поворота автомобиля, расположенного в точке пересечения оси задних колес и осей обоих управляемых колес. Управляемые колеса при этом повёрнуты на различные углы, и угол поворота внутреннего колеса Θв больше угла поворота наружного колеса Θн, Θв>Θн. Требуемое соотношение между углами зависит от расстояния между осями поворотных цапф В и колесной базы автомобиля L и определяется зависимостью ctg Θн= ctg Θв+B/L.

Показателем поворачиваемости автомобиля считают минимальный радиус поворота Rmin, равный Rmin = L/sinΘнmax. Для большинства автомобилей значение Θнmax составляет (30… 35)° и минимальный радиус приблизительно в два раза больше базы автомобиля. Предельный угол поворота управляемых колес может быть увеличен для автомобилей высокой проходимости до 45°.

Для улучшения поворачиваемости управляемыми могут как передние, так и задние колеса (рис. 1, б). Для такой схемы минимальный радиус поворота равен Rmin = L/(2sinΘнmax), т.е. при одинаковых базах радиус поворота может быть уменьшен в два раза.

Поворот трехосных автомобилей с передними управляемыми колесами (рис. 1, в) отличается тем, что качение колес среднего и заднего мостов без бокового скольжения невозможно. Поэтому колеса осей тележки стремятся расположить как можно ближе друг к другу, для этого сделать по возможности меньшими расстояния L и l. Для таких автомобилей дополнительным критерием поворачиваемости является «габаритный коридор» Вг — ширина полосы, за которую не выходит автомобиль при повороте.

Маневрирование при помощи поворота осей (рис. 2, а) или тележек (рис. 2, б), применяется в тех случаях, когда сделать колеса поворотными трудно по компоновочным соображениям из-за их ширины (пневмокатки, широкопрофильные колеса). Боковое скольжение колес по дороге с таким способом поворота неизбежно.

Поворот складыванием звеньев ТТМ (рис. 2, в) обеспечивает повышенную маневренность и может использоваться для специальных или длиннобазных машин. Угол складывания может достигать 90°.

Бортовый способ поворота (рис. 2, г) производится отключением от ДВС, при помощи фрикционов Ф1 , Ф2, приводов колес одного из бортов машины и торможении отключенного привода с помощью тормозных механизмов Т₁ или Т_2. Таким образом, поворот осуществляется практически на месте.

Рис. 2. Способы поворота колесных машин

Это наименее рациональный способ поворота, но при его использовании удается существенно упростить конструкцию машины. Способ больше всего подходит для короткобазных машин. На мягком грунте поворот сопровождается деформацией и сдвигом грунта, что ещё больше увеличивает сопротивление движению.

Рулевой механизм

Предназначен для преобразования вращения вала рулевой колонки в поступательные движения элементов привода.

Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили механизмы типа «шестерня-зубчатая рейка». Ранее же использовался еще один вид – «червяк-ролик», который сейчас в основном используется на грузовых авто. Еще один вариант для грузовиков – «винтовой».

«шестерня-рейка»

Распространение тип «шестерня-рейка» получил благодаря сравнительно простому устройству рулевого механизма. Состоит этот конструктивный узел из трех основных элементов – корпус, в котором размещается шестерня и перпендикулярно ей – рейка. Между двумя последними элементами имеется постоянное зубчатое зацепление.

Работает этот вид механизма так: шестерня жестко связана с рулевой колонкой, поэтому она вращается вместе с валом. Из-за зубчатого соединения вращение передается на рейку, которая при таком воздействии смещается внутри корпуса в ту или иную сторону. Если водитель вращает рулевое колесо влево, взаимодействие шестерни с рейкой приводит к тому, что последняя перемещается вправо.

Зачастую на авто применяются механизмы «шестерня-рейка» с фиксированным передаточным числом, то есть диапазон поворота рулевого колеса для изменения угла колес одинаков при всех их положениях. Для примера, предположим, что для поворота колес на угол 15° необходимо сделать 1 полный оборот руля

Так вот, неважно, в каком положении находятся управляемые колеса (крайнее, прямолинейное), для поворота на указанный угол придется сделать 1 оборот

Но некоторые автопроизводители устанавливают на свои авто механизмы с меняющимся передаточным числом. Причем достигается это достаточно просто – изменением угла положения зубьев на рейке в определенных зонах. Эффект от этой доработки механизма такой: если колеса стоят прямо, то для изменения их положения на те же 15° (пример) требуется 1 оборот. Но если они находятся в крайнем положении, то из-за измененного передаточного числа, колеса повернуться на указанный угол уже через пол-оборота. В результате диапазон поворота руля «от края до края» значительно меньше, чем в механизме с фиксированным передаточным числом.

Рейка с переменным передаточным числом

Помимо простоты устройства тип «шестерня-рейка» используется еще потому, что в такой конструкции возможна реализация исполнительных механизмов гидроусилителя (ГУР) и электроусилителя (ЭУР), а также электрогидравлического (ЭГУР).

«червяк-ролик»

Следующий тип – «червяк-ролик», менее распространен и на легковых авто сейчас практически не используется, хотя его можно встретить на автомобилях ВАЗ классического семейства.

В основе этого механизма положена червячная передача. Представляет червяк собой винт с резьбой особого профиля. Этот винт располагается на валу, соединенном с рулевой колонкой.

С резьбой этого червяка контактирует ролик, соединенный с валом, на который посажена сошка – рычаг, взаимодействующий с элементами привода.

Червячный рулевой механизм

Суть работы механизма такова: при вращении вала, винт вращается, что приводит к продольному перемещению ролика по его резьбе. А поскольку ролик установлен на валу, то это смещение сопровождается поворотом последнего вокруг своей оси. Это в свою очередь приводит к полукруговому движению сошки, которая и воздействует на привод.

От механизма типа «червяк-ролик» на легковых авто отказались в пользу «шестерни-рейки» из-за невозможности интегрировать в него гидроусилитель (на грузовых авто он все же имелся, но исполнительный механизм был вынесенным), а также достаточно сложной конструкции привода.

Винтовой тип

Конструкция винтового механизма – еще сложнее. В ней также имеется винт с резьбой, но контактирует он не с роликом, а со специальной гайкой, на внешней стороне которой нанесен зубчатый сектор, взаимодействующий с таким же, но сделанным на валу сошки. Также существуют механизмы с промежуточными роликами между гайкой и зубчатым сектором. Принцип же действия такого механизма практически идентичен червячному – в результате взаимодействия вал проворачивается и тянет сошку, а та в свою очередь – привод.

Винтовой рулевой механизм

На винтовой механизм можно установить гидроусилитель (гайка выполняет роль поршня), но на легковых авто он не применяется из-за массивности конструкции, поэтому и используется он только на грузовиках.

Усилитель

Элементы гидроусилителя рулевого управления автомобиля Волга ГАЗ 31105

Усилитель используется для облегчения управления. Благодаря усилителю, удается достичь большей точности управления, увеличить скорость передачи движения от руля к колесу. Автомобиль с усилителем управляется проще, легче, быстрее. Усилитель может быть электрическим, пневматическим или гидравлическим. В большинстве современных автомобилей используется гидравлический усилитель, получающий питание от электродвигателя.

Гидроусилитель состоит из поворотного клапана и лопастного насоса. За счет движения лопастного насоса гидравлическая энергия поступает в рулевой механизм. Насос работает за счет электрического двигателя автомобиля. Он перемещает гидравлическую жидкость. Величина давления регулируется при помощи встроенного в насос предохранительного клапана. Нетрудно догадаться, что чем больше скорость движения двигателя, тем большее количество жидкости поступает в насосный механизм.