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.
Рулевое колесо – это неотъемлемая часть большинства наземных транспортных средств современности.
Как для легких автомобилей, так и для тяжелых грузовиков руль является устройством для движения оных в заданном направлении.
Рулевое колесо непосредственно воздействует на всю механику автомобиля посредством физического воздействия на него водителем: прочая механическая система так же проявляет реакцию на схожие входные действия водителя. Действия водителя типа прямого контакта с механической частью автомобиля, например, как в механизме с шариковой гайкой или с шестернями реечной передачи.
Руль в подавляющем большинстве современных транспортных средств имеет круглую форму и крепится на рулевую колонку во втулку, одной спицей или несколькими присоединён к внешнему кольцу рулевого колеса. Иные же классы механических транспортных средств могут иметь другие формы руля, например, распространенную форму бабочки. Также руль может располагаться как с левой, так и с правой стороны в зависимости от страны нахождения, где используется система соответствующего движения. Дабы обезопасить участников дорожного движения и минимизировать риск ДТП, сделав пребывание в водительском кресле максимально комфортабельным, на руле имеются по мимо клаксона дополнительные манипуляторы, такие как круиз-контроль и всевозможные кнопки управления аудиосистемы.
Гидравлическая система рулевого колеса позволяет управлять механическим транспортным средством, не прикладывая больших усилий. Новые марки и классы автомобилей в большинстве своем переходят на электронную систему усиления руля, но всё же подавляющие большинство автомобилей присутствующих ныне в эксплуатации имеют в основе усиления гидравлику.
Механические же усилители рулевого колеса используются крайне редко в виду своих чудовищных недостатков, которые касаются слишком великих размеров и немалого веса.
Учитывая все преимущества выявленные в ходе многочисленных испытаний, способ управления транспортным средством при помощи рулевого колеса доказал свою непревзойдённость на сегодняшний день.
Использовался в старых марках автомобилей. Данный руль включал в себя по три или четыре спицы, имеющие проволочное основание, выглядели как струны музыкального инструмента «Банджо», откуда и произошло название руля. Практическое его применение велось с целью создать амортизацию и уменьшить воздействие на руки водителя дорожной тряски.
Отклоняемый руль . Он был разработан с целью повышения комфортабельности управления механического транспортного средства. Это опция была создана для более солидных классов авто марок. Руль имел свойства перемещения вниз вверх по дуге, тем самым помогая настроить удобное положение для управления транспортным средством. Основан данный руль на храповом механизме, который находился под рулевым колесом на рулевой колонке.
Телескопическое рулевое колесо. Данная опция была создана в General Motors. Телескопическое рулевое колесо позволяло настраивать руль в трёх дюймовом диапазоне.
Регулируемая рулевая колонка . Как следствие, была разработана регулируемая рулевая колонка, которая позволяла настраивать не только наклон руля, но и регулировать его высоту.
Основополагающие задачи, с целью которых производится тюнинг руля – это улучшение комфортабельности в использовании, в него могут входить: перетяжка в кожу либо заменитель, смена анатомии рулевого колеса, подогрев руля. Учитывая тот факт, что большинство новых автомоделей идут в темных тонах, то, как правило, пользуется популярностью перетяжка из цветных материалов.
Рулевое управление помогает водителю задавать нужный вектор движения транспортному средству. Благодаря ему вы можете поворачивать колеса. Главная задача механизма заключается в передаче и усилении той энергии, которую создаёт человек.
Конструкция современного рулевого управления автомобиля состоит из трёх элементов:
Схема работы рулевого колеса не отличается особой сложностью, от водителя через колонку передаётся усилие механизму. Но этим функции данного устройства не ограничиваются. Дело в том, что через конструкцию водитель получает информации о характере покрытия. По характеру вибраций можно определить тип движения и согласно ему управлять автомобилем.
Диаметр рулевого колеса лежит в диапазоне от 380 до 425 мм. Правда, в грузовых автомобилях этот параметр немного больше. Он может доходить до 550 мм. Напротив, колесо спортивного автомобиля имеет маленький диаметр.
Колонка соединяет колесо и рулевой механизм. Данное устройство представляет собой обычный вал. Он имеет несколько шарнирных соединений. Конструкция рассчитана таким образом, чтобы при сильном фронтальном ударе происходило схлопывание. Это позволяет минимизировать возможность получения водителем травмы.
Рулевая колонка может иметь как механическое, так и электрическое регулирование. Регулировка делается по вертикали и по горизонтали. Чтобы защитить авто от угона возможна блокировка всей системы.
Задача рулевого механизма заключается в увеличении усилия, которое создаёт водитель своими руками. Его роль играет редуктор. Чаще всего на легковых машинах используется реечный механизм.
Сам механизм системы рулевого управления состоит из шестерней. Данная деталь монтируется на вал, который связывается с зубастой рейкой. Как только, происходит какое-либо движение рейка перемещается из стороны в сторону. Благодаря этому посредством рулевых тяг поворачиваются колёса.
Важно! В некоторых механизмах используется рейка с переменным шагом.
Переменный шаг в механизме рулевой рейки обеспечивает оптимальное маневрирование даже в самых сложных ситуациях. Данная деталь располагается в подрамнике. Он находится в подвеске.
Если же говорить про рулевое управление колёсами, то в некоторых моделях производители делают управляемыми все четыре колеса. Это обеспечивает повышенную устойчивость машины при езде на сложном рельефе.
Управление сразу четырьмя колёсами позволяет сделать машину более манёвренной при езде на больших скоростях. Данного результата удаётся добиться за счёт того, что каждое колесо поворачивается в нужную водителю сторону.
В механизме рулевого управления на четыре колеса интересно то, что эффекта «подруливания» можно добиться и при помощи пассивных средств. Данный эффект реализуется за счёт резинометаллических упругих элементов. Они крепятся в задней части подвески. Как только кузов кренится к боку благодаря воздействию механической нагрузки, меняется угол поворота колеса.
Рулевой привод управления обеспечивает также передачу усилия водителя, но при этом эффективно выбирает соотношение уголков поворота колёс. Ещё одна его задача — препятствовать повороту, когда подвеска находится в активном состоянии.
Устройство состоит из тяг и шарниров. Шарнир состоит из корпуса, шарового пальца, вкладышей и чехла. Чтобы с ним было удобнее работать, деталь делается в виде съёмного наконечника.
Система рулевого управления автомобилем имеет огромное количество кинематических параметров. Проще всего их представить в виде четырёх углов, на грани каждого находится:
Последние в списке элементы отвечают за обкатку и стабилизацию. Задача системы рулевого управления создавать баланс между всеми элементами, так как они, по сути, противодействуют друг другу.
Усилитель руля не только позволяет уменьшить силу, которую водитель прикладывает для поворота, он помогает добиться большей точности. Дополнительно возрастает скорость отклика автомобиля на движение водителя.
Важно! Усилитель в системе рулевого управления позволяет монтировать в общую конструкцию детали, имеющие сравнительно небольшое придаточное число.
Усилитель системы рулевого управления исполняется в трёх вариациях:
Сейчас автопроизводители используют гидравлические усилители руля. Они обеспечивают высокую точность работы всего механизма и плавность. Электрический вариант можно увидеть реже, но он также довольно распространён. В его основе лежит гидронасос, вот только он имеет электрический привод.
Если пронаблюдать за тенденциями последних лет — электрические усилители управления устанавливают всё чаще. Подобное легко объясняется особенностями конструкции данного агрегата. Крутящий момент передаётся сразу на вал. К тому же электроника предоставляет куда больше возможностей.
Одной из самых перспективных возможностей на взгляд современных автоэкспертов является автоматическое управление. Теперь можно с уверенностью утверждать, что вскоре автопилот из фантастических кинолент превратится в реальность. Уже сегодня машины могут выполнять много действий самостоятельно, как пример — парковка.
В адаптивном усилителе управления сила усиления меняется пропорционально скорости автотранспортного средства. Сейчас в большинстве систем, построенных на данном принципе применяется усилитель Servotronic.
Если же говорить об активной системе рулевого управления, то в качестве примера лучше всего взять автомобили BMW. Немецкая компания уже на протяжении долгого времени радует своих почитателей постоянными инновациями. Её вечный соперник Audi ни в чём не отстаёт. Мало того, динамическая система этой компании действительно имеет ряд неоспоримых преимуществ.
Инженеры-конструкторы Audi пошли на очень смелый ход в своё время. В их рулевом управлении придаточное число может уменьшаться и увеличиваться в зависимости от скорости машины. Тем не менее и здесь компания BMW нашла чем ответить. На заводах этой компании стали устанавливать сдвоенные планетарные редукторы.
Корпус планетарного редуктора сдвоенного типа поворачивается посредством электродвигателя. Как результат придаточное отношение, как и в моделях управления «Ауди» меняется в зависимости от скорости движения.
Сейчас наиболее перспективной технологией рулевого управления является система, в которой механическая связь отсутствует как таковая. Теперь связь между рулём и колёсами осуществляется посредством исключительно проводов. Это позволяет добиться гораздо большего быстродействия при минимальных затратах.
Внимание! Система начинает влиять на каждое колеса за счёт электропривода.
Единственное, что на данный момент сдерживает крупномасштабное производство рулевого управления, работающего посредством проводов — страх возможной аварии при отказе электрической системы. К сожалению, до сих пор нет никаких достоверных данных об исследованиях в данной отрасли.
К сожалению, рулевому управлению, как и всем остальным основным механизмам автомобиля свойственны поломки. Иногда они могут возникнуть на ровном месте, но в большинстве случаев им предшествуют определённые симптомы, а также неправильная эксплуатация автомобиля.
Есть ряд факторов, которые наносят существенный ущерб системе рулевого управления автомобилем. К ним относят следующие:
В результате действия всех этих факторов в системе рулевого управления возникают неполадки. Если это произойдёт прямо на дороге, то возможны серьёзные последствия вплоть до ДТП. Именно поэтому так важно «прислушиваться» к признакам, которые если и не помогут сразу же определить неисправность, то вызовут как минимум настороженность.
Первое весомое обстоятельство, которое должно дать вам серьёзные основания для обращения в ТО — люфт при поворотах рулевого колеса. Если во внимание брать слова из учебника по правилам дорожного движения, то данный суммарный показатель не должен превышать 10 градусов. Вот только как его измерить, никаких указаний нет, фактически всё нужно делать на глаз.
Внимание! Каждый водитель знает, что система рулевого управления машиной настраивается с некоторой задержкой, проще говоря, колёса не сразу реагируют на действия водителя. Данный эффект в автомобильных кругах получил название свободный ход.
Чтобы понять, почему так происходит, рассмотрим более подробно схему системы рулевого управления. Основными её элементами являются червячок и ролик. В некоторых системах используется рейка и шестерни, но это уже детали.
В процессе эксплуатации описанные выше детали изнашиваются. Результат весьма предсказуем — угол холостого хода растёт. К счастью, данный недостаток довольно просто поддаётся ремонту. Мало того, в самой процедуре нет ничего сложного.
На червячно-роликовом узле есть винты. Достаточно их прикрутить и люфт станет гораздо меньше, а то и вовсе исчезнет. Для того чтобы узнать всё ли исправлено, или понять, нуждается ли система в исправлениях — возьмите люфтомер. Погрешность данного устройства практически нулевая.
Устройство крепится на рулевой колонке. Точнее, часть измерительного прибора в виде шкалы. Стрелка устанавливается на колесе. При желании вы можете сделать данное устройство самостоятельно. Но в таком случае за точность выводимых им данных вы же и будете нести всю ответственность.
Важно! При поворотах руля показания фиксируются. Разница между ними и есть люфт.
Есть ряд признаков, которые чётко указывают на определённые неисправности в рулевом управлении:
Для каждой из этих неисправностей есть свой ремкомлект. Его можно приобрести в любом автомобильном сервисе.
Чтобы описанных выше проблем не было, нужно периодически проводить обслуживание. Каждый день вы должны проверять люфт рулевого управления (можно довериться своими ощущениям, необязательно каждый раз использовать люфтометр). Также нужно следить, не происходит ли заеданий.
При первом техническом обслуживании нужно проверить сколько масла в гидроусилителе. Если возникнет необходимость — долейте его до приемлемого уровня. Картер рулевого управления также проверяется.
Важно! Нужно смазать рулевые тяги и проверить шплинтовку вместе с цапфами. Затяжка клиньев также подлежит проверке.
Второе ТО рулевого управления представляет собой сложный комплекс диагностики и действий, которые без дорогостоящего оборудования и определенных навыков не провести. Поэтому лучше всего обратиться в сервисный центр.
Рулевое управление — это один из самых важных узлов автомобиля. За его состоянием необходимо постоянно следить. Каждый день нужно проверять наличие люфтов и при необходимости обращаться в ТО, или браться за ключ самостоятельно.
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.
Из чего состоит рулевое управление автомобиля? Общее устройство конструкции этого узла на транспортных средствах представлена следующими элементами:
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.
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:
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, 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.
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:
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.
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.
Многие автовладельцы думают, что им никогда в жизни не придется сталкиваться с такой проблемой, как замена рулевого колеса в автомобиле — данный узел кажется непоколебимым и надежным. Но достаточно часто встречаются неисправности, связанные с износом креплений, подшипника либо электронных компонентов, которые установлены внутри руля. Помимо этого, многие автомобилисты меняют рулевое колесо на нестандартное изделие с целью повышения комфортабельности транспортного средства или улучшения управляемости. Так или иначе замена рулевого колеса является довольно непростым мероприятием. Чтобы не допустить поломок и сделать все правильно, необходимо в точности придерживаться инструкции. Об этом далее в статье.
Рулевое управление современного автомобиля с гидроусилителем:
Рулевая сошка (1), продольная рулевая тяга (2), рулевой механизм (3), всасывающий шланг (4), сливной шланг (5), бачок (6), правая боковая рулевая тяга (7), правый маятниковый рычаг (8), поперечная рулевая тяга (9), входной вал рулевого механизма (10), нижний карданный шарнир (11), карданный вал (12), верхний карданный шарнир (13), вал рулевой колонки (14), рулевое колесо (15), левый маятниковый рычаг (16), наконечник левой боковой тяги (17), хомут регулировочной трубки (18), левый рычаг рулевой трапеции (19), чехол шарнира (20), наконечник левой боковой тяги (21), шарнир (22), нагнетательный шланг (23), насос гидроусилителя (24).
Большинство современных автомобилей оборудуются усилителями рулевого управления — электрическими или гидравлическими. Усилитель рулевого колеса предназначен для комфортного управления транспортным средством, а также для уменьшения усилия на руле и удержания автомобиля после резкого маневра. Усилитель рулевого управления входит в базовую комплектацию практически каждого современного автомобиля.
Основой рулевого управления является рулевой механизм, который выполняет следующие функции:
Собственно говоря, рулевой механизм является редуктором (механической передачей), поэтому основной его параметр — передаточное число. Зависимо от вида механической передачи существуют такие типы рулевых механизмов: винтовой, червячный, реечный.
Рассмотрим принцип работы реечного рулевого механизма (именно его чаще всего и устанавливают на легковые автомобили): при вращении руля рейка перемещается влево или вправо, а во время движения рейки происходит перемещение присоединенных к ней тяг рулевого привода, которые и поворачивают управляемые колеса.
Реечный рулевой механизм отличается простотой конструкции, соответственно высоким КПД, а также высокой жесткостью. Однако вместе с этим этот тип рулевого механизма склонный к вибрациям и чувствительный к ударным нагрузкам от неровностей на дорогах. Из-за особенностей своей конструкции реечный рулевой механизм монтируется на автомобили с передним приводом и независимой подвеской управляемых колес.
Винтовой рулевой механизм состоит из таких конструктивных элементов: рулевая сошка, расположенная на валу сектора, винт на валу руля, гайка, перемещаемая по винту, зубчатая рейка, нарезанная на гайке, и зубчатый сектор, который соединен с рейкой. Особенность винтового механизма — соединение гайки и винта при помощи шариков, что позволяет достигнуть меньшего трения и износа пары. Этот тип рулевого механизма монтируется на некоторые легковые автомобили представительского класса, тяжелые грузовые автомобили и автобусы.
Червячный рулевой механизм объединяет следующие конструктивные компоненты: глобоидный червяк (червяк с переменным диаметром), соединенный с рулевым валом, и ролик. На валу ролика за пределами корпуса рулевого механизма вмонтирован рычаг (сошка), который связан с тягами рулевого привода. Червячный рулевой механизм менее чувствителен к ударным нагрузкам и обеспечивает лучшую маневренность автомобиля. Но стоит он недешево из-за сложности в изготовлении. Рулевое управление с подобным механизмом обладает большим числом соединений, поэтому требует систематической регулировки.
Червячный рулевой механизм используется на легковом транспорте с повышенной проходимостью и зависимой подвеской, легком грузовом транспорте и на автобусах. Ранее данный тип рулевого механизма монтировался на «отечественную » классику.
Для всех моделей руля характерны общие особенности конструкции:
Размер руля, устанавливаемого на транспортное средство, в существенной степени зависит от того, вмонтирован ли на автомобиле гидравлический либо электрический усилитель рулевого управления. Кроме того, размер рулевого колеса во многом зависит от усилия на нем. Существуют определенные требования по предельному усилию на руле в условиях отказа усилителя. Крутящий момент, который требуется, чтобы повернуть рулевой вал, равен произведению силы (которую прилагает автомобилист) на плечо (радиус руля). Поэтому чем меньше рулевое колесо, тем сложнее будет его поворачивать. У автобусов и грузовиков тяжелее поворачивать колеса, поэтому рулевое колесо большое и стоит более горизонтально. В легковых автомобилях его можно сделать меньше.
На современные рулевые колеса многих автомобилей выводятся кнопки управления разными автомобильными системами. Неотъемлемым атрибутом данного устройства является звуковой сигнал, разным бывает лишь размещение управления данным сигналом. Фактически во всех моделях автомобилей вместе с рулем монтируются переключатели поворотов, управления стеклоочистителями и света. Поэтому при замене рулевого колеса возникает потребность в демонтаже и данных приспособлений. Стоит отметить, что на старых моделях транспортных средств, особенно американских, фактически прямо в руле устанавливался рычаг переключения передач.
Кроме того, в наше время существуют так называемые многофункциональные рулевые колеса (мульти-руль), на которые может выводится управление аудиосистемой, телефоном, бортовым компьютером, навигационной системой, системой голосового управления, круиз-контролем, рециркуляцией воздуха.
Прежде чем менять руль, автовладелец должен серьезно подумать, какой тип рулевого колеса нужен автомобилю. Многие водители отдают предпочтение спортивным рулям. Конечно, внешний вид подобного устройства привлекает внимание. Утолщенный, небольшой по диаметру, с фигурными выемками, которые делают захват руля удобным. Чаще всего он выполнен из упругих материалов и приятных на ощупь. Тем не менее не всегда это мудрое решение.
На автомобиле без гидроусилителя во время езды по городу наиболее удобно использовать рулевое колесо большого диаметра. Как уже было сказано выше, вращая такой руль, автомобилисту приходится прилагать гораздо меньше усилий при совершении сложного маневра.
Помимо этого, существует важное условие, которое следует соблюдать при приобретении нового рулевого колеса. Нужно проверить место, где на ступице новое устройство крепится к рулевой колонке транспортного средства, на котором осуществляется замена руля. Данная конструкция не редко бывает изготовлена только для определенной модели транспортного средства и не обладает унифицированным соединением.
Что касается автомобилей с многофункциональными рулевыми колесами, о которых вспоминалось выше, то для них подходят лишь уникальные устройства, поскольку очень сложно переделать схему управления автомобильными системами. При выборе нового руля следует представить, насколько удобно он будет располагаться в салоне и не станет ли водителю помехой. Идеальный вариант — подбор рулевого колеса по рекомендации производителя — подобные рули обладают сертификатами соответствия и имеют соответствующие отметки на упаковке.
Все работы по замене рулевого колеса должны проводиться на ровной горизонтальной поверхности. Транспортное средство, при этом, фиксируется с помощью ручного тормоза и включенной первой передачи при неработающем моторе.
Для страховки под колеса лучше установить механические упоры. В обязательном порядке обесточьте автомобильные системы, сняв с аккумуляторной батареи клеммы.
На последнем этапе следует произвести проверку, для чего необходимо покачать рулевое колесо в стороны и потянуть его на себя. Помимо этого, следует внимательно прислушиваться к своим ощущениям при проезде первых нескольких километров. Если вы заметите, что установили рулевое колесо неверно, сразу обратитесь в сервисный центр, во избежание проблем в дальнейшем.
На первый взгляд, в этом нет ничего сложного. Но стоит приступить к самой процедуре замены рулевого колеса, чтобы понять, что каждое действие требует аккуратности и внимательности. На всю процедуру у опытных мастеров уходит не меньше часа, а неподготовленные новички могут потратить на это аж до нескольких часов.
