Рулевой механизм, использующий червячную передачу, раньше других конструкций нашел применение в рулевом управлении автомобилей. Причиной этого явились такие положительные свойства червячной передачи, как большое передаточное число, самоторможение и относительная простота конструкции.
Высокое передаточное число благотворно сказывается на способности рулевого механизма без применения каких-либо усилителей значительно повышать момент, приложенный руками водителя к рулевому колесу.
Самоторможение, свойственное червячным передачам, позволяет значительно уменьшить влияние толчков и ударов со стороны дороги на смещение элементов конструкции рулевого управления и удерживать рулевое колесо в исходном положении.
Рулевой механизм в автомобиле кажется довольно простым механизмом: вы поворачиваете рулевое колесо, колесо автомобиля поворачивается, и машина идет в другом направлении. На самом деле, рулевой механизм автомобиля, а проще, чем, скажем, трансмиссия, по-прежнему является довольно сложной машиной.
Когда вы за углом, не все колеса вашего автомобиля поворачиваются под одним углом. Правое переднее колесо или внутреннее колесо должно поворачиваться вокруг меньшего круга, чем внешнее колесо, что означает, что его нужно будет расположить под другим углом.
Однако, такая конструкция рулевого механизма не лишена и определенных недостатков, основной из которых является низкий КПД червячной передачи, отнимающей значительную долю приложенной к рулевому колесу энергии на преодоление сил трения между деталями.
Кроме того, в червячных передачах, благодаря особенности конструкции, присутствуют повышенные зазоры, которые, в совокупности с зазорами в приводе, негативно сказываются на чувствительности рулевого управления.
Высокое передаточное число, помогая водителю легко справиться с управлением автомобиля, с другой стороны заставляет его больше работать руками, поскольку требует значительных перемещений (вращения) рулевого колеса для обеспечения даже незначительного маневра автомобилем.
Рулевой механизм червячного типа состоит из
На рисунке выше представлена иллюстрация этого явления. Перед тем, как автомобиль входит в поворот, оба передних колеса прямые. Однако, поскольку автомобиль входит в поворот, оба передних колеса должны располагаться под углом; для внутреннего колеса угол намного круче. Обратите внимание: если вы рисуете линии, перпендикулярные центральной линии каждого колеса, эти линии пересекаются в центре поворота.
Способ, которым колеса и рулевое колесо соединяются друг с другом, позволяет сделать это плавно, когда вы поворачиваете колесо. Само рулевое колесо прикреплено к направляющей, которая сдвигается слева направо, когда вы поворачиваете колесо. Шарикоподшипники соединяют шток стержня с двумя стяжками, которые затем соединены шарикоподшипниками с рулевыми рычагами. Они подключены к колесам. Взятые вместе, эти части образуют своего рода параллелограмм. В результате, когда вы поворачиваете колесо, внутреннее колесо поворачивается более крутым углом, чем внешнее колесо.
Снижения сил трения в червячной паре в значительной степени удается добиться, используя передачу типа "червяк-ролик", в которой трение скольжения подменяется трением качения. Рулевой механизм такой конструкции применяется на многих грузовых и легковых автомобилях отечественного производства, выпускаемых Горьковским, Ульяновским и Волжским автозаводами.
В большинстве современных автомобилей соединение между рулевым колесом и направляющим стержнем производится зубчатой шестерней с зубчатой рейкой и довольно простой компоновкой. Вырезанный стержень, называемый стойкой, выходит из штанги. Сам рулевой вал заканчивается круглой шестерней, называемой шестерней. Когда вы поворачиваете колесо, шестерня прокручивается через выемки на стойке, нажимая направляющую влево или вправо.
Червячный рулевой механизм
Рисунок 5: Редуктор и шестерня. Во-первых, он поворачивает вращательное движение рулевого колеса в линейное движение, необходимое для поворота колес. Во-вторых, вам легче поворачивать колеса, обеспечивая передачу зубчатых передач. Как и при передаче, запирание зубчатых колес разного диаметра означает, что вам не нужно поворачивать колесо так далеко, чтобы получить ответ.
В настоящее время червячные рулевые механизмы утратили былую популярность, и на многих автомобилях уступили место более простым и удобным в использовании реечным механизмам, устанавливаемым в рулевом управлении современных переднеприводных легковых автомобилей и небольших грузовиков с независимой подвеской. Тем не менее, в рулевых механизмах многих грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности, автобусов, внедорожных автомобилей, а также для заднеприводных легковых автомобилей червячные передачи пока достойной альтернативы не имеют.
Рулевое колесо автомобиля показывает, сколько градусов вы должны повернуть рулевое колесо, чтобы повернуть колеса на определенную величину. Коэффициент рулевого управления определяется расстоянием между зубьями на стойке и размером шестерни. Если автомобиль имеет низкий коэффициент рулевого управления, это означает, что автомобиль будет быстро реагировать на вход с рулевого колеса, но будет трудно управлять. Автомобили с более высоким коэффициентом рулевого управления легче управлять, но менее отзывчивы, то есть вам придется повернуть колесо дальше, чтобы получить ответ.
Червячные рулевые механизмы, применяемые на легковых, грузовых автомобилях и автобусах, различаются формой червяка и конструкцией сопрягаемого с червяком ведомого элемента - "червяк-сектор", "червяк-кривошип" или, получивший наиболее широкое применение, - механизм "червяк-ролик".
Конструкцию червячного рулевого механизма с передачей "червяк-ролик" рассмотрим на примере его применения в рулевом управлении автомобиля ГАЗ-66-11 (рис. 1 ).
Некоторые автомобили имеют что-то, называемое рулевым управлением с переменным коэффициентом. В этой системе зубы в центре стойки расположены близко друг к другу, так что машина реагирует быстро, когда вы входите в поворот. Однако, когда вы приближаетесь к краям стойки, зубы отделяются друг от друга, так что колеса не становятся трудно перемещаться по мере приближения к границам поворота.
Стойка-шестерня - наиболее распространенная конструкция, используемая сегодня на дороге. В этой системе шестерня и шестерня заменены червячной шестерней, которая заполнена повторно циркулирующими шарикоподшипниками, которые помогают удерживать зубы в этой передаче в контакте друг с другом. В принципе, эта система дает большее механическое преимущество, то есть как тормозную систему, она преобразует входную силу в больший выход. Вот почему он часто используется на более тяжелых транспортных средствах.
Рулевой механизм автомобиля "ГАЗ-66"
Рулевой механизм автомобиля "ГАЗ-66-11" состоит из картера 1 (рис. 1 ), внутри которого находится червяк 6 , входящий в зацепление с трехгребневым роликом 2 . Червяк запрессован на пустотелый вал 7 и установлен в картере на двух конических подшипниках 5 и 8 .
Между нижней крышкой 4
и картером рулевого управления установлено несколько тонких бумажных прокладок 3
для регулировки подшипников червяка.
Ролик установлен на оси 10
на подшипниках 11
в щечках головки вала сошки. Вал сошки вращается на двух подшипниках 17
и 18
. В месте выхода вала сошки установлена уплотнительная манжета 15
.
На шлицованную часть вала насажена сошка 16
. Правильность установки сошки достигается наличием на ней четырех сдвоенных шлицов.
Однако, поскольку рулевое управление с усилителем теперь является обычным для большинства автомобилей, этот тип устройства рулевого управления больше не используется так часто. С современными системами рулевого управления все, что требуется, - это небольшой поворот рулевого колеса, и мы по пути за углом и куда бы мы ни захотели! Для вашей системы рулевого управления намного больше, чем рулевого колеса.
Ваша система рулевого управления: основы
Узнайте, как работает самая обычная система рулевого управления и насколько правильное выравнивание может помочь обеспечить безопасное и плавное рулевое управление. Дайте этому упражнению попробовать простую иллюстрацию динамики системы рулевого управления: встаньте и лицом вперед. Теперь поверните свое тело так, чтобы оно повернулось направо.
Зацепление червяка с роликом регулируют с помощью винта 12 , который ввернут в боковую крышку картера. Винт фиксируется с помощью стопорной шайбы 19 , штифта 13 и гайки 20 .
Вал червяка с помощью шпонки 9
соединен с нижней вилкой рулевого вала. Вал рулевого механизма состоит из верхнего рулевого вала и промежуточного вала, соединенных между собой и с редуктором рулевого механизма с помощью карданных шарниров.
На конце рулевого вала установлена ступица рулевого колеса.
Попробуйте еще раз, но на этот раз обратите внимание на то, как двигаются ваши ноги. По всей вероятности, ваша правая нога немного двинулась, повернувшись на место, и ваша левая нога много двигалась. Все ваше тело изменило направление, но ваши ноги повернули разные количества. Аналогичная ситуация происходит с вашей рулевой системой и колесами. Когда ваш автомобиль входит в поворот вправо, оба передних колеса должны располагаться под углом, причем угол для этого колеса намного круче.
Винтовой рулевой механизм
Сложность системы рулевого управления связана с тем, как связаны две основные компоненты системы, рулевое колесо и передние колеса вашего автомобиля. Другими словами, какие части удостоверяются, что ваши колеса расположены под соответствующими углами, когда вы управляете? Сегодня в большинстве автомобилей ответ - система рулевого управления с зубчатой рейкой.
Рулевой механизм автомобиля "Урал"
Разновидностью червячного рулевого механизма является червячно-спироидный рулевой механизм с боковым сектором, который применяется на автомобиле "Урал-4320"
(рис. 2
).
Рулевая пара состоит из двухходового цилиндрического червяка 2
и бокового сектора 3
со спиральными коническими зубьями. Червяк закреплен на валу 4
, который вращается на подшипниках 1
, допускающих небольшое осевое перемещение.
Сектор 3
выполнен заодно с валом 6
, на шлицах которого устанавливается сошка 5
.
Большинство современных автомобилей используют систему рулевого управления с зубчатой рейкой. Сверху вниз, вот краткий обзор того, как работает система. Зубчатая шестерня сидит на вырезанном стержне, который расширяет ширину вашего автомобиля, соединяясь как с вашим правым, так и с левым колесом. Когда вы поворачиваете рулевое колесо, шестерня прокручивается через выемки на стойке и толкает стержень вправо или влево.
- Вал простирается вниз от рулевого колеса.
- Этот вал имеет круглую шестерню в конце, называемую шестерней.
- Когда стержень движется, так и ваши колеса!
Углы спиралей червяка конического сектора равные. При трапециевидном профиле поперечного сечения витков червяка и зубьев сектора они соприкасаются по линии, поэтому зубья воспринимают передаваемую нагрузку по всей осевой длине. Это снижает нагрузку на зубья, уменьшает контактные напряжения и повышает износостойкость передачи.
Вал сошки 6 устанавливается с большой точностью на удлиненных игольчатых подшипниках 7
.
Не все системы рулевого управления созданы равными. Различные транспортные средства имеют разные коэффициенты рулевого управления, поэтому половина поворота колеса на одном автомобиле может давать совершенно разные результаты, чем на другом. Даже когда все внутренние работы вашей системы рулевого управления работают в меру своих способностей, есть еще одна вещь, о которой нужно помнить, когда дело касается управления вашим автомобилем в правильном направлении: выравнивание колес. Безопасное рулевое управление и правильное выравнивание колес идут рука об руку.
Прогиб червяка ограничивается специальным упором 8
, установленным в картере рулевого механизма. Аналогичный упор 9
ограничивает прогиб сектора с противоположной стороны. Закрепление червяка с сектором регулируют подбором толщины бронзовой шайбы 10
, расположенной между крышкой картера и сектором.
Зазор в зацеплении увеличивается при повороте червяка в обе стороны от среднего положения с целью исключения заклинивания рулевого механизма в крайних положениях.
Когда ваш автомобиль был впервые изготовлен, ваши колеса были предварительно установлены под особыми углами, чтобы они работали прямо и плавно. Чтобы ваш автомобиль мог путешествовать и реагировать на ваше рулевое управление так, как он должен, он нуждается в точном выравнивании.
К сожалению, ваше выравнивание может быть сброшено, когда вы столкнетесь с бордюром, ударились или проехали по прочной, ненаправленной дороге. Неправильное выравнивание может сократить срок службы ваших шин и повлиять на вашу способность безопасно и точно управлять. Если ваш автомобиль тянет вправо или влево, ваше рулевое колесо криво, когда вы едете прямо, или ваши шины визжат.
Например, – основная часть рулевого управления, которая выполняет следующие функции:
Получение усилия от рулевого колеса;
Увеличение полученного усилия;
Дальнейшая передача усилия на рулевой привод;
Возврат руля в среднее положение после снятия усилия от водителя.
Рулевой механизм ВАЗ , по своей сути, является механическим редуктором (передачей), поэтому главным его параметром считается передаточное число. По типу механической передачи можно различить следующие виды рулевых механизмов: червячный, винтовой и реечный.
Ваш автомобиль в правильном направлении?
Правильное выравнивание помогает обеспечить движение вашего автомобиля в направлении, в котором вы управляете, и в том, как вы ожидаете. Наши специалисты проведут проверку системы рулевого управления и подвески вашего автомобиля во время процесса, чтобы убедиться, что все в верхней части.
Мы заберем вас в правильном направлении! Повредит ли рулевая система моей машине, если моя жена продолжит поворачивать колесо после выключения двигателя, чтобы задействовать замок руля? - Джон. Сначала вы можете попробовать небольшое образование: объясните, что ее усилия - пустая трата времени и энергии.
Наиболее распространенным типом механизма, которым оборудуются легковые автомобили, является реечный вариант. Включает в себя реечный механизм рулевую рейку и шестерню. На нижнее окончание вала рулевого колеса устанавливается шестерня, которая заходит в зацеплении с рулевой рейкой. При вращении водителем рулевого колеса, рейка, благодаря зацеплению с шестерней, вращается в нужную сторону. Вместе с рейкой двигаются и присоединенные к ней рулевые тяги, которые в свою очередь поворачивают колесную пару.
Рулевое управление будет заблокировано в любом случае, если кто-нибудь попытается переместить автомобиль без ключа зажигания. Любое движение рулевого механизма, будь то на руле или передних шинах, когда ключ был снят, освободит подпружиненный рычаг, заставив его зацепить щель и заблокировать механизм. Это то, что происходит, когда она двигает колесо.
Рулевой механизм автомобиля "Урал"
Маловероятно, что она повредит систему, которая долгое время переживет ее усилия. Но эта привычка усугубляет проблему, потому что это затрудняет то, кто заставляет машину следовать за ней, чтобы освободить механизм блокировки. Они также должны оказывать давление на систему и перемещать рулевое колесо, чтобы освободить замок.
Данный тип рулевого механизма выгодно отличается от других простотой конструкции, высокой жесткостью и большим КПД. Но имеет этот тип механизма и недостатки — он чувствителен к ударным нагрузкам и склонен к вибрации. В большинстве случаев, ввиду своих конструкционных особенностей, реечный механизм ставиться на автомобили с приводом на переднюю пару колес.
Это было его чувство, что это был способ избежать дорогостоящего ремонта и вероятности того, что его поймает разбивка. Мой папа следовал той же практике. Мы жили в довольно сельской местности, где не было такси, не говоря уже о общественном транспорте, и машина была необходима для его работы.
Основные неисправности рулевого управления
Все «заводские» услуги выполнялись дилером по расписанию, и никогда не было ни одной серьезной проблемы с ремонтом, поэтому, возможно, он был на что-то. Но была причина для длинного списка людей, ожидающих его обмена. Никто, даже с небольшим знанием экономики или финансов, не рекомендовал бы это как финансово обоснованное мышление.
Этот вид механизма состоит из червяка, который соединен с валом руля и ролика. Принцип работы: к валу ролика, который находится вне корпуса механизма руля, устанавливается сошка (рычаг), которая связана с рулевыми тягами привода. Вращая рулевое колесо, происходит обкатывание ролика по глобоидному червяку, качание сошки и последующее перемещение рулевых тяг, чем и достигается поворот колес автомобиля. Что касается отличий, то червячный механизм менее чувствителен к ударам от подвески и способен обеспечивать большие поворотные углы, что в свою очередь повышает общую маневренность автомобиля. Однако червячный механизм более сложен в изготовлении и, как следствие, более дорог. К тому же такой тип рулевого соединения имеет много механических соединений, поэтому для его нормальной работы требуется частая регулировка.
За прошедшие годы многое изменилось; на ваш вопрос нет прямого ответа. Правила, конкуренция, технология и изменения в развитии и производстве привели к тому, что пассажирские транспортные средства имеют гораздо больший срок полезного использования. История продолжается ниже рекламы.
Например, правила требуют, чтобы тело было свободным от перфорации ржавчины в течение как минимум пяти лет. Все стальные панели кузова обычно гальванизированы, покрытие, которое предотвращает начало ржавчины. Соответственно, производительность и экономия топлива начнут ощущаться только после этого момента, и только если сервис игнорируется.
Червячный механизм зачастую применяется на автомобилях с повышенной проходимостью. Ранее данный тип механизма ставился на все отечественные легковые авто.
Винтовой рулевой механизм
Этот вид рулевого механизма объединяет в себе следующие элементы: винт, устанавливаемый на вал руля, гайку, движимую по винту, рейку зубчатого типа, нарезанную на гайке, зубчатый сектор и рулевую сошку, которая располагается на валу зубчатого сектора. Главной особенностью винтового механизма является соединение винта и гайки при помощи шариков, что уменьшает износ рабочей пары. Работа винтового механизма аналогична работе червячного варианта рулевого механизма. При повороте руля происходит вращение винта, который двигает гайку. Далее гайка через зубчатую рейку передвигает сектор и рулевую сошку.
Такой тип механизма используется на автобусах, тяжеловесных грузовых автомобилях и отдельных легковых авто представительского класса.
1 - сошка; 2 и 17- уплотнительные манжеты; 3 - упорное кольцо; 4 - подшипник вала сектора; 5 - картер; 6 - гайка-рейка; 7 - зубчатый сектор; 8 - регулировочные прокладки; 9 - болт крепления крышки; 10 - нижняя крышка; 11 - подшипник винта; 12 - винт; 13 и 15- направляющие шариков; 14 - шарики; 16 - пробка отверстия для заливки масла; 18 - опорная пластина: 19 - гайка регулировочного винта; 20 - боковая крышка картера: 21 - контргайка; 22 - регулировочный винт.