ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Рулевое управление. Назначение и устройство

Назначение рулевого управления

Для осуществления движения транспортного средства (ТС) по выбираемой водителем траектории служит рулевое управление (РУ), конструкция которого во многом определяет безопасность движения и утомляемость водителя. К рулевому управлению ТС предъявляются специфические требования, основными из которых являются:

  • обеспечение высокой маневренности ТС
  • легкость управления (за счет применения усилителей рулевого управления)
  • обеспечение по возможности чистого качения (без бокового скольжения) всех колес ТС при поворотах (за счет правильной конструкции привода)
  • автоматическая стабилизация управляемых колес, т.е. возвращение их в состояние прямолинейного движения после снятия воздействия со стороны водителя
  • необратимость рулевого управления — отсутствие передачи ударов управляемых колес о неровности дороги на руки водителя
  • обеспечение следящего действия (любое воздействие водителя на рулевое управление должно вызывать соответствующее изменение направления движения)

Рулевое управление

Рис. Рулевое управление:
1 — масляный радиатор; 2, 4 — валы; 3 — рулевая колонка; 5 — рулевое колесо; 6 — насос гидроусилителя руля; 7 — рулевой механизм; 8 — сошка

Система рулевого управления представляет собой совокупность устройств, служащих для поворота управляемых колес автомобиля при воздействии водителя на рулевой управляющий орган (рулевое колесо).

Устройство рулевого управления

Рассмотрим устройство рулевого управления колесных машин с управляемыми колесами. Конструктивно рулевое управление состоит из:

  • рулевого механизма;
  • усилителя;
  • рулевого привода.

Компоновка рулевого управления грузового автомобиля с управляемыми колесами первой оси (КамАЗ, МАЗ) показана на рисунке. Использование регулируемых рулевых колонок позволяет менять угол наклона ступенчато, как правило, с шагом 5° в пределах до 40°. Рулевое управление с передними управляемыми колесами применяется у двух- и трехосных автомобилей. Компоновка и конструкция рулевого управления сравнительно просты и принципиально могут быть сведены к схемам, приведенным на рисунке.

Схемы рулевого управления автомобилей с управляемыми колесами передней оси

Рис. Схемы рулевого управления автомобилей с управляемыми колесами передней оси:
а — с задней неразрезной трапецией; б — с разрезной трапецией и маятниковым рычагом; в — с реечным рулевым механизмом; г — с разрезной трапецией и двумя маятниковыми рычагами; д — с расчлененным рулевым валом; е — с передней неразрезной трапецией; ж — с разрезной трапецией и двумя маятниковыми рычагами, направленными назад; з — с неразрезной трапецией и одним маятниковым рычагом; и — с неразрезной трапецией и объединенным рулевым усилителем; к — с неразрезной трапецией и раздельным рулевым усилителем

На четырехосных автомобилях чаще всего устанавливают рулевое управление с поворотом колес первой и второй осей, первой и четвертой, либо всех осей.

Для многоосных (шестиосных) шасси большой грузоподъемности используют рулевое управление с поворотом колес первых трех осей (в последних схемах для повышения маневренности применяют поворотные колеса самоустанавливающегося типа на шестой оси). При прямолинейном движении автомобиля самоустанавливающиеся колеса, связанные друг с другом приводом, блокируются специальным устройством. При движении в повороте с повышенной кривизной траектории эти колеса разблокируются и свободно поворачиваются в режиме слежения.

Видео: Рулевое управление

ustroistvo-avtomobilya.ru

Рулевое управление — Википедия. Что такое Рулевое управление

Рулевое управление — система управления направлением движения транспортных средств с помощью рулевого колеса. Состоит из механизмов, преобразующих положение (угол поворота) руля в пропорциональное изменение положения колёс или аналогичных управляющих направлением движения элементов (поворот движителя, поворот направляющей лыжи, конька).

Рулевое управление автомобилей

Пример работы системы подруливания на скоростях менее и более 40км/ч

4WS (4 Wheel Steering, от англ. 4 управляемых колеса) - система подруливания задних колес у автомобиля. При высокой скорости задние колеса поворачиваются в сторону поворота (так же как и передние колеса), что позволяет увеличить стабильность при резких маневрах (например обгоне). При низкой скорости задние колеса поворачивают в противоположную от поворота сторону (обратно передним колесам), что позволяет увеличить маневренность и уменьшить радиус разворота.

На автомобилях рулевое управление состоит из механического редуктора и системы тяг, преобразующих поворот руля в поворот управляемых (передних) колёс. Отношение углов поворота руля и колёс известно как «Передаточное отношение рулевого управления» и обычно составляет 15:1 … 25:1. Колесо, находящееся с той стороны, куда происходит поворот, поворачивается на больший угол, так, чтобы точка пересечения осей передних колёс находилась на оси задних колёс (в этом случае все колёса вращаются вокруг одной точки и не происходит бокового скольжения шин). Система тяг, обеспечивающая поворот колёс на разный угол, называется

рулевая трапеция.

Рулевое управление тракторов

Как и компоновка трактора, рулевое управление бывает двух основных видов — поворот передних колёс (аналогично автомобилям), и относительный поворот полурам (тракторы К-700, Т-150К). В компоновке (и рулевом управлении) из двух полурам имеются следующие достоинства:

  • Унификация, простота и надёжность ведущих мостов — они не содержат узлов поворота колёс.
  • Две колеи при любом повороте полурам (задний мост идёт точно по следам переднего), что значительно улучшает проходимость.
  • Поворот полурам позволяет плавно перемещать влево-вправо переднее или заднее навесное орудие, что повышает удобство работы.

Рулевое управление комбайнов и вилочных погрузчиков

Из-за большого веса жатки, и особенностей компоновки, на переднюю часть самоходного зерноуборочного комбайна приходится основная часть веса, поэтому передние колёса выполняют ведущими и большого размера. Ввиду технических сложностей поворота этих колёс, рулевое управление зерноуборочных комбайнов осуществляется задними колёсами небольшого размера. Они также поворачиваются на разные углы (рулевой трапецией), чтобы избежать бокового скольжения, аналогично управлению автомобилей.

Аналогичная ситуация присутствует и у вилочных погрузчиков, так как на передние колеса приходится вес поднимаемого груза. По этой причине большинство таких машин также имеют управляемые колеса сзади.

Управление задними колёсами является крайне неудобным в эксплуатации ввиду большой задержки между поворотом колёс и изменением направления движения транспортного средства.

Рулевое управление катков(дорожная техника)

Ввиду большой массы переднего цилиндра катка поворачивает он с помощью гидроруля. Руль просто переключает клапаны подачи жидкости в цилиндры поворота катка

Рулевой механизм

Рулевой механизм — часть рулевого управления, преобразующая вращательное движение рулевого колеса в поступательное движение рулевых тяг. Как правило, это один из видов механического редуктора, хотя, например, в комбайнах применяется система «гидромотор-шланги-гидроцилиндр». Наиболее распространены следующие виды рулевых механизмов

  • Шестерня-рейка — руль соединён с неподвижной (вращающейся) шестернёй, концы подвижной рейки через тяги поворачивают колёса. В настоящее время применяется на большинстве легковых автомобилей (переднеприводных).
  • Червячная передача — рулевое колесо вращает червяк, по которому ходит вырожденный сектор зубчатого колеса — ролик (трение скольжения заменено на трение качения). Перекатываясь по сектору червяка, ролик вращает ось, с другой стороны которой закреплён рычаг, который своим движением перемещает рулевую трапецию. Эта достаточно сложная система, с большим числом деталей, широко применялась на заднеприводных автомобилях, с передней двухрычажной подвеской.
  • Винт-шариковая гайка — рулевое колесо вращает винтовой вал, поступательно перемещая «гайку» — соответствующую винтовую втулку, через тяги перемещающую рулевую трапецию. Между витками вала и втулки расположены шарики, переводящие трение скольжения в трение качения. Механизм применяется в основном на грузовых автомобилях, совместно с гидроусилителем (втулка-гайка является также поршнем гидроцилиндра).

Производители элементов рулевого управления

Кроме производителей оригинальных деталей рулевого управления существует несколько международных производителей, специализирующихся на рынке автозапчастей, например:

См. также

Примечания

wiki.sc

Рулевое управление - это... Что такое Рулевое управление?

Рулевое управление — система управления направлением движения транспортных средств с помощью рулевого колеса. Состоит из механизмов, преобразующих положение (угол поворота) руля в пропорциональное изменение положения колёс или аналогичных управляющих направлением движения элементов (поворот движителя, поворот направляющей лыжи, конька).

Рулевое управление автомобилей

На автомобилях рулевое управление состоит из механического редуктора и системы тяг, преобразующих поворот руля в поворот управляемых (передних) колёс. Отношение углов поворота руля и колёс известно как «передаточное отношение рулевого управления» и обычно составляет 15:1 … 25:1. Колесо, находящееся с той стороны, куда происходит поворот, поворачивается на больший угол, так, чтобы точка пересечения осей передних колёс находилась на оси задних колёс (в этом случае все колёса вращаются вокруг одной точки и не происходит бокового скольжения шин). Система тяг, обеспечивающая поворот колёс на разный угол, называется

рулевая трапеция.

Рулевое управление тракторов

Как и компоновка трактора, рулевое управление бывает двух основных видов — поворот передних колёс (аналогично автомобилям), и относительный поворот полурам (тракторы К-700, Т-150К). В компоновке (и рулевом управлении) из двух полурам имеются следующие достоинства:

  • Унификация, простота и надёжность ведущих мостов — они не содержат узлов поворота колёс.
  • Две колеи при любом повороте полурам (задний мост идёт точно по следам переднего), что значительно улучшает проходимость.
  • Поворот полурам позволяет плавно перемещать влево-вправо переднее или заднее навесное орудие, что повышает удобство работы.

Рулевое управление комбайнов

Из-за большого веса жатки, и особенностей компоновки, на переднюю часть самоходного зерноуборочного комбайна приходится основная часть веса, поэтому передние колёса выполняют ведущими и большого размера. Ввиду технических сложностей поворота этих колёс, рулевое управление зерноуборочных комбайнов осуществляется задними колёсами небольшого размера. Они также поворачиваются на разные углы (рулевой трапецией), чтобы избежать бокового скольжения, аналогично управлению автомобилей.

Управление задними колёсами является крайне неудобным в эксплуатации ввиду большой задержки между поворотом колёс и изменением направления движения транспортного средства.

Рулевое управление катков(дорожная техника)

Ввиду большой массы переднего цилиндра катка поворачивает он с помощью гидроруля. Руль просто переключает клапаны подачи жидкости в цилиндры поворота катка

Рулевой механизм

Рулевой механизм — часть рулевого управления, преобразующая вращательное движение рулевого колеса в поступательное движение рулевых тяг. Как правило, это один из видов механического редуктора, хотя, например, в комбайнах применяется система «гидромотор-шланги-гидроцилиндр». Наиболее распространены следующие виды рулевых механизмов

  • Шестерня-рейка — руль соединён с неподвижной (вращающейся) шестернёй, концы подвижной рейки через тяги поворачивают колёса. В настоящее время применяется на большинстве легковых автомобилей (переднеприводных).
  • Червячная передача
     — рулевое колесо вращает червяк, по которому ходит вырожденный сектор зубчатого колеса — ролик (трение скольжения заменено на трение качения). Перекатываясь по сектору червяка, ролик вращает ось, с другой стороны которой закреплён рычаг, который своим движением перемещает рулевую трапецию. Эта достаточно сложная система, с большим числом деталей, широко применялась на заднеприводных автомобилях, с передней двухрычажной подвеской.
  • Винт-шариковая гайка — рулевое колесо вращает винтовой вал, поступательно перемещая «гайку» — соответствующую винтовую втулку, через тяги перемещающую рулевую трапецию. Между витками вала и втулки расположены шарики, переводящие трение скольжения в трение качения. Механизм применяется в основном на грузовых автомобилях, совместно с гидроусилителем (втулка-гайка является также поршнем гидроцилиндра).

См. также

dic.academic.ru

Рулевое управление автомобиля - назначение и устройство

Назначение рулевого управления

Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля. Обычно управляемыми являются колеса передней оси, но это преимущественно на легковых автомобилях. Иногда для улучшения управляемости автомобиля и сохранения над ним полного контроля его делают полноуправляемым, то есть управляемыми являются не только основные передние колеса – задние также имеют возможность отклоняться на определенный угол.

Рулевое управление может быть с усилителем или без него, может устанавливаться на поперечине кузова в моторном отсеке или на подрамнике (практически на всех современных автомобилях).

 Устройство рулевого управления

Пример рулевого механизма
Рисунок 8.1 Пример рулевого механизма.
1 – рулевое колесо; 2 – гайка крепления рулевого колеса; 3 – верхний кожух рулевой колонки; 4 – шестерня рулевого редуктора; 5 – фланец рулевого вала; 6 – рулевой вал; 7 – труба рулевого вала; 8 – нижний кожух рулевой колонки; 9 – шаровой шарнир; 10 – наконечник рулевой тяги; 11 – пыльник; 12 – рейка рулевого редуктора; 13 – болт крепления рулевой тяги; 14 – стопорная пластина; 15 – рулевая тяга; 16 – поворотный рычаг передней стойки.

 Рулевое колесо и рулевая колонка

Садясь в автомобиль на место водителя, первое, что вы видите, — это рулевое колесо. Вращая его в ту или иную сторону, вы направляете автомобиль. Ничего в рулевом колесе (или руле) сложного нет… если это, конечно, руль автомобиля самой простой комплектации. В современных автомобилях руль — это и место для установки подушки безопасности, и пульт управления аудиосистемой вместе с телефоном, также это контроллер для управления бортовым компьютером. Рулевое колесо современного автомобиля иногда бывает попросту перегружено всяческими переключателями и кнопками, которые имеют различное назначение.

Рулевая колонка, это, по сути, два вала (реже один), соединенных между собой универсальными шарнирами (похожими на карданные). Она призвана передавать вращение от рулевого колеса к рулевому механизму. На многих нынешних автомобилях предусмотрена регулировка угла наклона рулевого колеса и расстояния его вылета. Другими словами, вы можете, перемещая рулевое колесо вверх/вниз и на себя/от себя, установить то положение, которое наиболее близко к идеальному, согласно вашим пожеланиям.

Примечание
Для обеспечения высоких показателей пассивной безопасности, к проектированию рулевой колонки относятся так же серьезно, как и, например, к проектированию сиденья. Это связано с тем, что при фронтальном столкновении рулевое колесо не должно смещаться более, чем это допустимо. Поэтому при столкновении рулевая колонка должна складываться или ломаться в определенных местах.

 Рулевой механизм

На современных легковых автомобилях применяются два самых распространенных типа рулевых механизмов: червячный и реечный.

Интересно
Огромное значение имеет место расположения на подрамнике рулевого механизма относительно воображаемой оси управляемых колес. Так, установка рулевого механизма за передней осью или перед ней в итоге может кардинально изменить поведение автомобиля на дороге, поэтому конструкторы при проектировании автомобиля подходят к этому вопросу очень серьезно.

 Червячный рулевой механизм

Если рулевой механизм червячный, то он состоит из глобоидного червяка и углового сектора, на который установлен ролик. К угловому сектору подсоединен вал, а на валу закреплена сошка. Перемещение сошки передается на рулевую трапецию, которая состоит из рулевых тяг. Тяги, перемещаясь, поворачивают колеса в ту или иную сторону. Устройство рулевого механизма показано на рисунке 8.2. Сейчас автомобили с червячным рулевым механизмом встречаются все реже.

Червячный рулевой механизм
Рисунок 8.2 Червячный рулевой механизм.

Червячная передача – это такой тип передачи, в которой имеется червяк, представляющий собой резьбовую часть болта, но только с увеличенными во много раз витками, и шестерня, входящая в зацепление с этим червяком.

Глобоидным червяк называется из-за своей формы: его профиль вогнутый, как показано на рисунке 8.3.

Внешний вид глобоидного червяка
Рисунок 8.3 Внешний вид глобоидного червяка.

 Реечный рулевой механизм

Теперь опишем реечный рулевой механизм (рисунок 8.4). Он состоит из шестерни и зубчатой рейки. Шестерня соединена с валом рулевой колонки, а рейка через тяги – с поворотными кулаками колес.

Реечный рулевой механизм
Рисунок 8.4 Реечный рулевой механизм.

Интересно
Иногда зубья на рейке наносят с переменным шагом (рисунок 8.5). Делают это для того, чтобы получить подобие активного рулевого управления для получения сочетания таких противоречивых показателей, как управляемость и комфорт. Так, для того чтобы при парковке водитель не вращал рулевое колесо на 5—10 оборотов в угоду легкости, желательно, чтобы число оборотов от упора до упора составляло как можно меньше – один, а то и пол-оборота. Но если от правого крайнего положения руля до левого будет всего один оборот, то рулевое управление будет довольно чувствительным к каждому движению, что опасно при движении на высоких скоростях, так как плавно выполнить все маневры не удастся, а это чревато последствиями. Вот и пришли к такому довольно простому компромиссному решению: шаг центральных зубьев рулевой рейки небольшой, а передаточное отношение чуть выше, а, следовательно, и чувствительность к отклонению рулевого колеса небольшая. Но от центра шаг зубьев увеличивается, чтобы уменьшить передаточное отношение и общее число оборотов рулевого колеса.

Пример зубчатой рейки рулевого механизма с переменным шагом зубьев
Рисунок 8.5 Пример зубчатой рейки рулевого механизма с переменным шагом зубьев.

Примечание
Шаг зубьев – это расстояние между центрами вершин зубьев.

Интересно
Кстати, может быть и обратная ситуация, когда шаг зубьев рейки уменьшается ближе к концам рейки.

Реечный рулевой механизм занял место червячного и основательно закрепился как наиболее актуальная конструкция, так как его преимущества говорят сами за себя: управление автомобилем, даже не оборудованным усилителем рулевого управления, несложное, небольшое количество звеньев всего рулевого механизма, простота монтажа на автомобиль и сведение к минимуму операций по обслуживанию.

 Рулевой привод

Рулевой привод — это набор тяг и шарниров, связывающих и передающих перемещения от рулевого механизма к поворотным кулакам управляемых колес.

Если вернуться к червячному рулевому механизму, то в классической схеме имеются три тяги — одна центральная и две боковые, они соединяются через шарниры. Тяги рулевого привода в данном случае называют рулевой трапецией. Конструкция рулевой трапеции в геометрическом плане такова, что она обеспечивает поворот управляемых колес на разные углы (смотрите главу «Ходовая часть»).

При условии установки реечного рулевого механизма все немного проще. К рулевой рейке крепятся рулевые тяги с обеих сторон, которые передают перемещение на поворотные кулаки колес. Преимущества очевидны, ведь чем меньше различных промежуточных звеньев, тем надежнее и точнее весь механизм.

Примечание
Чтобы исключить попадание грязи и пыли в корпус реечного рулевого механизма, с обеих его сторон установлены так называемые пыльники (гофрированные резиновые чехлы).

 Углы поворота управляемых колес

При повороте управляемые колеса автомобиля проходят различные расстояния. И если оба колеса будут поворачиваться на одинаковый угол, автомобиль будет смещаться с заданной траектории, при этом шины колес будут значительно быстрее изнашиваться.

Поворот управляемых колес на разные углы
Рисунок 8.6 Поворот управляемых колес на разные углы.

Для того чтобы избежать этого, рулевое управление проектируют таким образом, чтобы обеспечить поворот внутреннего колеса на больший угол относительно наружного.

Поворот управляемых колес на различные углы
Рисунок 8.7 Поворот управляемых колес на различные углы.

monolith.in.ua

Рулевой привод | Рулевое управление

Рулевой привод ⭐ — это устройство предназначенное для передачи от рулевого механизма усилия, необходимого для поворота управляемых колес обоих бортов автомобиля.

Рулевой привод обеспечивает поворот колес на разные углы и тем самым — их качение без проскальзывания по концентрическим окружностям с общим центром, являющимся центром поворота автомобиля.

Движение автомобиля не сопровождается боковым скольжением его колес, если траектории качения всех колес имеют единый центр поворота.

Рулевой привод автомобиля состоит из рулевых рычагов и рулевых тяг, образующих рулевую трапецию, которая и обеспечивает одновременный поворот управляемых колес на неодинаковые углы.

Правильное соотношение углов поворота управляемых колес устанавливается при повороте автомобиля за счет разных длин рычагов, входящих в рулевую трапецию.

Различают цельную (единую) трапецию, применяемую при наличии зависимой подвески управляемых колес, и расчлененную, используемую в сочетании независимой подвеской. В первом случае левое и правое управляемые колеса 3 связаны жесткой балкой 7 управляемого моста. Сошка 11 шарнирно соединена с продольной тягой 10, жестко связанной с левым поворотным кулаком, рычаг 9 которого, в свою очередь, шарнирно соединен с поперечной тягой 8. Во втором случае сошка 5 шарнирно связана с левым концом средней поперечной тяги б. Правый конец тяги также шарнирно соединен с маятниковым рычагом 7, имеющим опору на раме (кузове) автомобиля и в точности имитирующим перемещение сошки в процессе поворота. Тяга 6 шарнирно связана с боковыми тягами 4, соединенными посредством поворотных рычагов 1 трапеции с поворотными кулаками, на оси которых установлены управляемые колеса.

Рулевой привод с цельной трапецией

Рис. Рулевой привод с цельной трапецией:
1 — рулевая колонка; 2 — рулевой вал; 3 — управляемые колеса; 4,9 — рычаги левого поворотного кулака; 5 — правый поворотный кулак; 6 — рычаг правого поворотного кулака; 7 — балка управляемого моста; 8 — поперечная рулевая тяга; 10 — продольная тяга; 11 — сошка; 12 — червячный механизм; 13 — рулевое колесо; стрелками показано направление движения элементов рулевого управления

Расчлененная трапеция

Рис. Расчлененная трапеция:
1 — поворотные рычага; 2 — наконечник; 3 — регулировочные втулки; 4 — боковые тяги; 5 — сошка; 6 — средняя поперечная тяга; 7 — маятниковый рычаг; 8 — стяжные болты; 9 — хомутик втулки; 10 — шаровой палец; 11 — вкладыш; 12 — пресс-масленка; 13 — заглушка; 14 — пружина; 15 — опорная пята; 16 — уплотнитель

В процессе эксплуатации автомобиля на детали рулевой трапеции (сошка, тяги) действуют значительные нагрузки, вызывающие износ этих деталей. Поэтому шарнирные соединения деталей трапеции обычно выполняют шаровыми и саморегулирующимися. Саморегулирование заключается в автоматическом устранении зазоров, возникающих по мере изнашивания деталей. Излишние зазоры в приводе вызывают увеличение свободного хода рулевого колеса.

Шаровой наконечник сошки зажат между двумя полусферическими вкладышами и регулировочной пробкой для устранения зазора в соединении по мере изнашивания деталей.

Шаровые пальцы защищены от попадания грязи специальным резиновым уплотнителем 16. Поверхность вкладыша (сухарей) 11 прижимается к шаровой поверхности пальца пружиной 14. При сборке шарнира поджатие пружины к опорной пяте 15 обеспечивается установкой заглушки 13. В некоторых случаях применяют винтовые пробки, которые после регулирования зазоров в шарнире шплинтуются в наконечнике. Трущиеся поверхности шарниров обычно смазываются консистентной смазкой с помощью специальных пресс-масленок 12.

ustroistvo-avtomobilya.ru

История развития рулевого управления автомобиля

Современные водители имеют весьма общее представление о рулевом управлении. Кто-то знает меньше, кто-то изучал вопрос более дотошно. Но как создавалось рулевое управление и его элементы, знают единицы.

О, этот вопрос заслуживает отдельной статьи!

Как создавалось рулевое управление

Конструкторы всего мира разрабатывали и доводили до ума агрегаты и узлы рулевого управления в разное время и по частям: придумали рычаги - управляемость хромает, сделали меньше передние колеса - особо не разгонишься. Каждое новое изобретение вытаскивало на свет новые трудности и сопутствующие проблемы - как обычно и бывает при нормальном прогрессе.

Десятки инженеров, изобретателей и просто мечтателей в свое время приложили руку к созданию удобного и эффективного рулевого управления. И знаменитые Готлиб Даймлер, Вильгельм Майбах и Карл Бенц, конечно же, не остались в стороне.

В 1886 году немецкий инженер Готлиб Даймлер сконструировал самоходный аппарат, похожий на карету, которая развивала скорость до 18 километров в час. На эту повозку его коллега Вильгельм Майбах установил двигатель внутреннего сгорания мощностью 1,1 л.с. Этот автомобиль был оснащен реечным рулевым механизмом. Минусы такого автомобиля состояли в том, что у колес был одинаковый угол поворота (как у карет), что плохо сказывалось на управляемости, особенно на большой скорости.

Дело в том, что у карет передние и задние колеса были разного диаметра (задние значительно больше) и поворачивались под одинаковым углом. Такая конструкция не способствовала маневренности.

Поэтому в 1893 году другой известный автоконструктор Карл Бенц доработал систему рулевого управления: создал рулевую трапецию, которая позволила поворачивать ведущие колеса по разновеликим радиусам. Внутреннее (к центру поворота) управляемое колесо поворачивается на больший угол, чем внешнее. Таким авто стало проще управлять, водители больше не боялись “прилечь” на бочок на повороте, да и шины изнашивались не так быстро.

Бенц и Даймлер

Карл Бенц и Готлиб Даймлер - великие автоконструкторы

Рулевая трапеция позволила сделать колеса одинаковыми и гораздо меньшего диаметра.

Автомобиль-трицикл К. Бенца

Первый автомобиль-трицикл Карла Бенца

Первый автомобиль Г. Даймлера

Автомобиль Готлиба Даймлера

Так благодаря усовершенствованному рулевому управлению автомобиль отошел от образца конных экипажей.

Как появился руль

Первые самоходные машины отличались от карет наличием двигателя и рычагом для управления колес. Он назывался румпелем - этот вид управления пришел из судостроения. Из-за румпеля (предка руля), который находился  на стойке управления по центру, машины прозвали “кофемолками”.

Румпель - первое рулевое управление

Румпель вместо руля на автомобилях-кофемолках

У первых автомобилей была та же проблема, что и у конных карет: при повороте передняя управляемая ось проворачивалась по центру, маневренности не было. Управлять автомобилем с помощью румпеля было сущим мучением.

Первый круглый руль появился на автомобиле Panhard 4hp благодаря растущей популярности автогонок. Руль в относительно привычном для нас виде в 1894 году придумал Альфред Вашерон - заядлый автогонщик. Руль он сконструировал как раз к гонке “Париж - Руан”, когда готовил автомобиль к состязаниям. Он сдвинул стойку управления назад и вместо “ручки кофемолки” поставил руль, но еще не наклонный, а параллельный полу. Руль приводил в движение систему рычагов, шарниров и тяг, а они передавали движение к колесам.

Машина Panhard 4hp

Автомобиль Panhard 4hp (1894г.)

В тоже время компания Panhard-Levassor провела сравнительные испытания автомобилей с румпелем и авто с рулем. Конечно же, руль превзошел румпель по всем показателям. Поэтому в 1898 году все модели Panhard выпускались с круглым рулем. Так Panhard-Levassor задала тренд в мире автомобилей: с этого времени практически все автомобильные концерны выпускали автомобили с круглым рулем. И уже в течение следующих 10 лет румпель  был вытеснен с автомобильного рынка.

Автоконструкторы-новаторы продолжали улучшать и модернизировать рулевое колесо, и вот тогда же в 1898 году француз Артур Константин Кребс предложил  наклонить рулевую колонку. Управлять таким рулем оказалось в разы удобнее.

Руль "банджо"

Руль конструкции “Банджо”

Но сама конструкция руля оставалась неудобной: он был четырехспицевым, металлическим и страшно бил в руки водителю на неровностях дороги. Конструкторы предложили решение - установить более мелкие спицы. Так появился руль системы “Банджо”.

В конце 20-х годов Эдвард Лобелл презентовал регулируемый руль, однако его изобретение было забыто на долгие 30 лет.

Впоследствии руль мало менялся, отличался только материалами и дизайном, количеством спиц. И только в 90-е годы ХХ века появился прообраз мультируля - с дополнительными кнопками и рычагами.

Ее Величество рулевая рейка

Сегодня механизм рулевой рейки (про неё подробнее читайте по ссылке) встречается на многих современных переднеприводных легковых авто. Многие считают, что рулевая рейка - современный агрегат, но это не так. Первые автомобили конца 19 века были оснащены как раз такой конструкцией. Изначально она называлась “шестерня-рейка”. В начале ХХ века рейку ставили на отдельных моделях автомобилей BMW.

Но потом пошла тенденция на использование более сложных механизмов, как например, редуктор. И о рулевой рейке забыли. Забвенье отчасти объясняется тем, что автоконструкторы хотели уйти от слабых мест рейки: слишком хорошо она передавала удары от колес на руль, изнашивалась быстро, ее нельзя было использовать на плохой и сложной дороге. К тому же, она плохо сочеталась с рессорами, балками и т.д. Плюс, вращать руль без усилителя было не каждому водителю по плечу.

Механическая рулевая рейка автомобиля

Механическая рулевая рейка

Рулевая рейка  на десятилетия получила звание архаичного агрегата. Вспомнили о ней в 1948 году, когда американский инженер Эрл Макферсон (на тот момент он работал в компании Ford) презентовал свою подвеску. И автопроизводители повально перешли на передний привод с подвеской McPherson.

Это соединение реечного механизма и подвески McPherson оказалось  настолько удачным, что с тех пор и до наших дней в большинстве легковых автомобилей колеса управляются с помощью реечной передачи.

Создание гидроусилителя руля

В те далекие времена руль был таким тугим, что одному водителю часто было не под силу вращать рулевое колесо. В некоторых моделях авто это делало сразу несколько человек! Поэтому автоконструкторы задумались о механизме, который помог бы водителям вращать руль.

Неясно, кто изобрел усилитель первым. Как обычно, многие автоконструкторы вели разработки параллельно и независимо друг от друга: например, в 1902 году англичанин Фредерик Ланчестер запатентовал вакуумный усилитель руля и "управление рулевым механизмом, который приводится в действие гидравлической энергией", американка Клара Гэйлис запатентовала аналогичное устройство, Чарлз Хаммонд разрабатывал усилители рулевого управления в Канаде.

Фрэнсис Дэвис - создатель гидроусилителя руля

Американский инженер Фрэнсис Дэвис, конструктор гидроусилителя руля

Но официально признанным конструктором ГУРа считается американский инженер Фрэнсис Дэвис. Он работал в компании Pierce-Arrow, которая специализировалась на производстве грузовиков и пожарных автомобилей. Там  на месте Дэвис создавал и испытывал усилители руля. В 1925 году он запатентовал и продемонстрировал первый гидроусилитель. General Motors сразу же переманила талантливого инженера к себе в компанию. Однако  в течение семи лет в процессе разработки гидроусилителя на легковые автомобили Дэвис так и не смог интегрировать свое детище. С началом Второй мировой войны Дэвис подался в военное автомобилестроение и пришел к тому, с чего начал, - к большегрузным машинам. Дэвис нашел свое признание.

Гидроусилитель отлично показал себя на военных автомобилях. В послевоенные годы Дэвису все-таки удалось установить ГУР на легковой автомобиль - сначала на свой собственный. Поначалу ГУР устанавливали на элитные автомобили, а потом и на обычные легковушки. Первый доступный по цене широким массам автомобиль с ГУР выпустила компания Chrysler Corporation в 1951 году.

В компании General Motors, в которой ранее Дэвис пытался интегрировать гидроусилитель, подумали-подумали и в 1952 году выпустили свой собственный автомобиль с ГУР. Так появился Cadillac Series 62.

Кадиллак Series 62 с гидроусилителям руля

Cadillac Series 62 с ГУР (1954 г.)

Гидроусилитель пережил такую паузу в развитии из-за сложностей массового изготовления: по тем временам агрегат считался сложным, создать такой стоило немалых трудов и затрат. Взять хотя бы ремкомплект насоса гидроусилителя - сегодня изготовить, установить и заменить ремкомплект не проблема, но 100 лет назад автопроизводители не знали, как это сделать без лишних затрат. Благодаря автоматизации производства ГУР стал доступным по стоимости и ворвался на рынок автомобилестроения.

Позднее гидроусилитель многократно дорабатывали и видоизменяли другие автоконструкторы, однако звание создателя ГУРа по праву принадлежит Фрэнсису Дэвису.

Еще был промежуточный этап развития усилителя руля - пневматический усилитель. Использовался в 1930-е годы на большегрузных машинах в США. Но система потерпела фиаско - была слишком ненадежной, большой и очень шумной.

Как создавался ЭУР

Многие источники утверждают, что время создания ЭУРа - 80-е года ХХ века. Это заблуждение, ведь электроусилителю уже 120 лет!

Первый электроусилитель был сконструирован и интегрирован в легковой автомобиль в 1903 году в модели Columbia. Инженеры установили электродвигатель на рулевую колонку, а вместо золотника на торсион рулевой колонки поставили переменный резистор.

Первый электроусилитель руля на машине Columbia

Первый электроусилитель руля на автомобиле Columbia (1903 г.)

Идея простая до невозможности, но на поток поставлена не была. Вероятно, проблема была связана с высокой себестоимостью электроначинки для автомобилей тех времен, да и не дружили легковушки с электрикой. В те времена гидравлические и пневматические усилители хромали на обе ноги, а электросистемы автомобилей отставали даже от них. Поэтому в единичных вариантах электроагрегаты “выстреливали” и пантентовались по всему миру, однако в массовое производство не попадали.

И вот через полвека в 1988 году в Японии электроусилитель появился в автомобиле Suzuki Cervo. Запатентовала ЭУР компания Mitsubishi. В этом случае электродвигатель устанавливали прямо на рулевую рейку.

С 1988 года электроусилители модернизировали, дорабатывали и всячески изменяли. Инженеры столкнулись с проблемой перегрева электродвигателя, поэтому поначалу ЭУР устанавливали преимущественно на малолитражки. Сегодня электроусилитель устанавливают даже на мощных внедорожниках. Но и сейчас автоконструкторы не унимаются и продолжают совершенствовать этот агрегат.

Современные инженеры пророчат электроусилителю великое будущее: они утверждают, что в ближайшие 10 лет ЭУР полностью вытеснит ГУР с рынка. Что ж, поживем - увидим.

Благодаря всем вышеперечисленным агрегатам в наши дни рулевое управление стало простым и удобным, хоть с ГУР, хоть с ЭУР и даже без усилителя.

Вот так, казалось бы, привычные агрегаты - рулевая рейка, сам руль или усилитель - прошли непростой путь развития, взлетов и падений популярности на рынке. За всеми этими изобретениями стоят десятки и даже сотни инженеров и конструкторов. Хочется верить, что они были бы приятно удивлены, если бы увидели, как эволюционировали их творения!

steering.com.ua

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о