Что такое рулевое управление и как оно работает?

ВАЗ: тюнинг своими руками. Рулевое управление

Чтобы понять, в каком направлении можно доработать рулевое управление ВАЗ 2108-10, нужно для начала усвоить, какими же качествами пытались наделить машину инженеры на самом заводе. Для начала – автомобили переднеприводного семейства не были рассчитаны на установку усилителя руля. Это значит, что компенсировать большое усилие на руле можно было только установкой «длинной» рулевой рейки – с передаточным числом 3.9.

Что она дает? Из плюсов – достаточно «легкий» руль на низких и средних скоростях, что удобно в городе, особенно при парковке. Но если мы говорим про тюнинг ВАЗ, значит, нас интересует еще и острота рулевого управления, а она с такой рейкой невысока.

Ведущие производители тюнинг-аксесуаров предлагают компромиссное решение в виде спортивных рулей уменьшенного диаметра – 350 -320 мм. Они позволяют за один прием (без перехвата) повернуть колеса на больший угол, и не так сильно снижают «парковочные» удобства. В установочном комплекте, помимо самой баранки, должен быть предусмотрен переходник на ступицу, а сам руль должен быть с травмобезопасным стаканом.

Радикальное решение предлагают тюнинг-конторы, которые специализируются на мелкосерийном выпуске рулевых реек с меньшим передаточным числом. Такие механизмы в 3-4 раза дороже штатных, но отвечают спортивным требованиям, позволяя повернуть колеса от упора до упора за 2-2.5 оборота руля. Нужно отметить, что установка такой рейки не несет особых трудностей: места под шлицевые и крепежные соединения совпадают с заводскими. Только вот усилие на руле вырастет пропорционально снижению оборотов, что в повседневной эксплуатации обещает некоторые трудности.

После установки рулевой рейки необходимо сделать регулировку схождения, а заодно – и развала колес. И не только передних. Чтобы понять, как это повлияет на управляемость автомобиля, давайте разберемся, зачем вообще придумали эту операцию.

Довольно часто развал управляемых колес относят к стабилизирующим мероприятиям. Отчасти это так и есть – развал способствует стабилизации прямолинейного движения при одинаковых углах развала правого и левого колес.

Введение угла развала приводит к возникновению силы, которая прижимает колесо к ступице, но также он вызывает поперечную реакцию в контакте шин с дорогой – появляется угол бокового увода. Чтобы его компенсировать, инженеры предусмотрели операцию по регулировке схождения колес.

Схождение вызывает углы бокового увода, направленные в противоположную сторону в сравнении с углами бокового увода от развала колес – тем самым его компенсируя. Но какие настройки предусмотреть, если мы строим тюнинг-проект на базе ВАЗ?

Отметим, что поведение автомобиля «восьмого» семейства на дороге во многом определяет передний привод. Все мы знаем, что он удобен на скользком покрытии, позволяя интуитивно, сбрасывая газ при заносе, проходить повороты. Такое поведение автомобиля обусловлено недостаточной поворачиваемостью. Это значит, что в повороте передние колеса стремятся скользить наружу поворота, и теряют сцепление с дорогой быстрее задних. Для уверенного контроля над машиной управляемость лучше сместить в сторону нейтральной, когда колеса обеих осей в предельных режимах теряют сцепление одновременно, и машина скользит наружу поворота, не меняя своего курса. Такое поведение автомобиля можно настроить как раз отрегулировав развал-схождение колес.

Для того, чтобы снизить недостаточную поворачиваемость ВАЗ 2108-10, следует увеличить отрицательный развал и увеличить схождение передних колес, и уменьшить отрицательный развал и схождение задних колес.

Есть ряд других мер по настройке поворачиваемости, близкой к нейтральной – например, уменьшение диаметра передних колес, снижение заднего клиренса, уменьшение давления в шинах на колесах задней оси, но подробней об этом мы поговорим в следующих статьях.

Реечный вид рулевого управления

Итак, самая распространенная схема на современных легковых автомобилях – реечный вид рулевого управления. Схема называется «шестерня-рейка». Она предполагает установку нескольких базовых узлов, выделим такие как:

• картер, как правило, алюминиевый корпус;
• шестерня на подшипнике рулевого вала, находится в картере (если разговор идет о механическом приводе, то это обычная круглая прямая или косозубая шестерня, если о приводе с усилителем, то ставится червячная шестерня, червяк, винт со специальной резьбой);
• рулевая рейка, с нанесенными на ней зубьями (шаг зубьев бывает и переменным, что позволяет изменять передаточное соотношение);
• рулевые наконечники (шарниры), они, как правило, соединяют рулевые тяги с поворотными кулаками колес, а зачастую и рулевые тяги с рулевой рейкой;
• рулевые тяги (в данной схеме их две, одна левая, другая правая, расположены поперечно).

Картер, шестерня в нем и ряд прочих компонентов, в зависимости от особенностей конструкции, – это в целом рулевой механизм рассматриваемой схемы. Рулевая рейка, правая и левая рулевые тяги, а еще рулевые наконечники – это и есть рулевой привод. Плюс в этой схеме может присутствовать усилитель руля определенного вида, планетарная передача, предназначенная для изменения текущего передаточного соотношения (передаточного числа в соответствии с текущей скоростью передвижения автомашины). А еще ставится целый ряд электрооборудования (исполнительных компонентов электронных систем, обеспечивающих полнофункциональную работу рулевого управления).

Рабочий принцип отличается от того установлен или не установлен усилитель. Об этом ниже. Суть схемы в следующем. Водитель поворачивает рулевое колесо. Вращательное усилие подается на приводной (рулевой) вал (систему валов, соединенных между собой посредством карданной передачи) в рулевой колонке. Вал через подшипник в редукторе рулевого механизма соединен с шестерней определенного вида. Вращается вал – следом за ним вращается шестерня. Зубья шестерни находятся в прямом зацеплении с зубьями рейки (плотность зацепления обеспечивают специальные пружины). Таким образом вращательное движение вала с шестерней преобразовывается в возвратно-поступательное движение рулевой рейки, которая двигается влево или вправо. Движение рейки заставляет двигаться рулевые тяги. А они воздействуют на поворотные кулаки, соединенные со ступицей, что заставляет колеса поворачиваться в левую или правую сторону на определенный градус.

Если используется ЭУР, то он может ставиться или на вал в рулевой колонке, или на рулевую рейку. В первом случае посредством механической передачи задействуется вал. Во втором в зависимости от конструкции (общий или отдельный корпус) через систему шестерен или соединение типа винт-гайка, при помощи прямой или ременной передачи дополнительный крутящий момент подается от электромотора, зачастую асинхронного, на рулевую рейку.

Если ставится ГУР, то между тягой и рейкой появляется дополнительное устройство, оно называется гидроцилиндром. Создаваемое по команде ЭБУ давление жидкости в гидроцилиндрах оказывает дополнительное усилие на тягу в зависимости от того, в какую сторону выполняется поворот.

Основные типы приводов и рулевых механизмов

Рулевой механизм.

предназначен для поворота управляемых колес с небольшим усилием на рулевом колесе. Что достигается за счет увеличения передаточного числа рулевого механизма. Однако передаточное число ограничивается количеством оборотов рулевого колеса. Если выбрать передаточное число с количеством оборотов рулевого колеса больше 2-3, то существенно увеличивается время поворотаавтомобиля, что является недопустимым в условиях движения. В следствии этого производят огрничение передаточного числа в рулевых механизмах в пределах 20-30, а для уменьшения усилия на рулевом колесе в рулевой механизм или привод встраивают усилитель.

Ограничение передаточного числа рулевого механизма также связано со свойством обратимости (способностью передавать обратное вращение через механизм на рулевое колесо). При больших передаточных числах увеличивается трение в зацеплениях механизма, свойство обратимости пропадает и самовозврат управляемых колес после поворота в прямолинейное положение оказывается невозможным.

Рулевые механизмы в зависимости от типа рулевой передачи разделяют на:

• • червячные,
• • винтовые,

• шестеренчатые.

Рулевой механизм с передачей типа червяк — ролик имеет в качестве ведущего звена червяк, который закреплен на рулевом валу, а ролик установлен на роликовом подшипнике на одном валу с сошкой. Для полного зацепление при большом угле поворота червяка, нарезку червяка выполняют по дуге окружности — глобоиде. Такой червяк называют глобоидным.

В винтовом механизме вращение винта, связанного с рулевым валом, передается гайке, заканчивающейся рейкой, зацепленной с зубчатым сектором, а сектор установлен на одном валу с сошкой. Данный рулевой механизм образован рулевой передачей типа винт-гайка-сектор.

В шестеренчатых рулевых механизмах рулевая передача образуется цилиндрическими или коническими шестернями, к ним же относят передачу типа шестерня-рейка. В последних цилиндрическая шестерня связана с рулевым валом, а рейка, зацепленная с зубьями шестерни, выполняет роль поперечной тяги. Реечные передачи и передачи типа червяк-ролик преимущественно применяют на легковых автомобилях, так как обеспечивают сравнительно небольшое передаточное число.

Рулевой привод.

Конструкции рулевого привода различают по расположению рычагов и тяг, составляющих рулевую трапецию, по отношению к передней оси. Если рулевая трапеция находится впереди передней оси, то конструкция рулевого привода называется передней рулевой трапецией, при заднем расположении — задней трапецией. Большое влияние на конструктивное исполнение и схему рулевой трапеции оказывает конструкция подвески передних колес.

При зависимой подвеске рулевой привод имеет более простую конструкцию, так как состоит из минимума деталей. Поперечная рулевая тяга в этом случае сделана цельной, а сошка качается в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля. Можно сделать привод и с сошкой, качающейся в плоскости, параллельной переднему мосту. В следствии этого продольная тяга будет отсутствовать, а усилие от сошки передается прямо на две поперечные тяги, связанные с цапфами колес.

При независимой подвеске передних колес схема рулевого привода конструктивно сложнее. В данном случае появляются дополнительные детали привода, которых нет в схеме с зависимой подвеской колес. Изменяется конструкция поперечной рулевой тяги. Она сделана расчлененной, состоящей из трех частей: основной поперечной тяги 4 и двух боковых тяг — левой и правой. Для опоры основной тяги служит маятниковый рычаг, который по форме и размерам соответствует сошке . Соединение боковых поперечных тяг с поворотными рычагами цапф и с основной поперечной тягой выполнено с помощью шарниров, которые допускают независимые перемещения колес в вертикальной плоскости. Рассмотренная схема рулевого привода применяется главным образом на легковых автомобилях.

Рулевой привод, являясь частью рулевого управления автомобиля, обеспечивает не только возможность поворота управляемых колес, но и допускает колебания колес при наезде ими на неровности дороги. При этом детали привода получают относительные перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на повороте передают усилия, поворачивающие колеса. Соединение деталей при любой схеме привода производят с помощью шарниров шаровых либо цилиндрических.

Премьер-министр Японии

После отставки премьер-министра Юкио Хатоямы с постов главы правительства и лидера Демократической партии был избран его преемником. 4 июня 2010 года официально был утверждён на должности главы правительства. Кабинет Наото Кана и лично премьер-министр неоднократно обвинялись в малоэффективной деятельности по преодолению последствий разрушительного землетрясения и цунами 11 марта 2011 года

Принимая во внимание общественное мнение о событиях на японской АЭС Фукусима-1, Наото Кан занял жёсткую позицию против дальнейшего использования атомной энергии в Японии и во всём мире. Однако, это не смогло остановить падение популярности политика

2 июня 2011 года в парламенте Японии состоялось голосование о вынесении вотума недоверия кабинету Кана. Хотя это предложение не нашло поддержки необходимого числа депутатов, это лишь временно укрепило позиции премьер-министра. Наото Кан, готовясь уйти с поста лидера правящей партии и главы кабинета, использовал свой тактический выигрыш для того, чтобы провести через парламент пакет жёстких мер, направленных на стимуляцию экономики страны. 22 августа 2011 года он заявил о намерении уйти в отставку. 26 августа Наото Кан покинул пост главы правящей Демократической партии. 30 августа 2011 года правительство Наото Кана в полном составе ушло в отставку.

Работа гидроусилителя рулевого привода автомобиля ЗИЛ-4331:

a — нейтральное положение; б — перемещение золотника вправо; в — перемещение золотника влево; 1 и 7 — перепускные клапаны; 2 — сапун; 3 и 4 — сетчатые фильтры; 5 — коллектор; 6 — насос; 8 — предохранительный клапан; 9 и 10 — демпфирующие отверстия; 11 — калиброванное отверстие; 12 — шариковый клапан; 13 — реактивный плунжер; 14 — золотник; 15 — винт механизма рулевого управления; 16 — вал сошки; 17 — картер механизма рулевого управления.

Если водитель перестает поворачивать рулевое колесо, то прекращается и поворот управляемых колес, так как винт перестает вращаться и поступающая в картер механизма рулевого управления жидкость перемешает поршень-рейку с винтом и золотником в исходное среднее положение, при котором прекращается действие жидкости на поршень-рейку.В работе гидроусилителей автомобилей марок «ЗИЛ» и «КамАЗ» много общего, но конструкция гидроусилителя автомобилей марки «КамАЗ» имеет некоторые особенности. Распределитель расположен впереди углового редуктора. В центральном отверстии распределителя размещен золотник, вокруг которого в трех сквозных отверстиях расположено по два цилиндра с центрирующей пружиной между ними, а в трех глухих отверстиях расположено по одному плунжеру с пружиной. Наличие трех плунжеров в глухих отверстиях объясняется следующим. Жидкость, находящаяся в корпусе углового редуктора, действует на три торца реактивных плунжеров, находящихся в сквозных отверстиях, а также на кромку сечения винта по месту его уплотнения, а в полости слева под передней крышкой действуют лишь на торцы трех плунжеров. Чтобы обеспечить одинаковое реактивное усилие на рулевом колесе от давления жидкости при повороте как направо, так и налево со стороны углового редуктора расположены три дополнительных плунжера, общая площадь которых равна площади кромки сечения винта.В одном из плунжеров встроен обратный клапан, который при отказе гидросистемы соединяет между собой магистрали высокого и низкого давления, обеспечивая работу рулевого управления без усилителя. Предохранительный клапан соединяет магистрали нагнетания и слива при давлении жидкости свыше 8 МПа, предохраняя насос от перегрева, а детали от перегрузок. Размещение предохранительного клапана в отдельной бобышке облегчает его регулировку и ремонт.Отдельный гидроусилитель автомобиля МАЗ. Распределитель крепится к корпусу шаровых шарниров и силового цилиндра. Внутри корпуса распределителя имеются три кольцевых канавки: две крайние соединены между собой каналом и с магистралью нагнетания, средняя сообщает магистраль слива с бачком насоса. Две кольцевые канавки золотника соединяются каналами (Одна — с левой, другая — с правой стороны) с реактивными камерами, представляющими собой замкнутую полость. Шаровые пальцы сошки и продольной рулевой тяги закреплены в корпусе шаровых шарниров. Этот корпус фланцем скреплен с корпусом золотника. Шаровые пальцы зажаты пружинами между сферическими сухарями пробкой и регулировочной гайкой. Сухари удерживаются от вращения штифтами, а шаровые пальцы в сухарях могут поворачиваться в некоторых пределах. Внутри корпуса шаровых шарниров в осевом направлении может перемещаться стакан с закрепленным в нем шаровым пальцем сошки. Со стаканом перемещается и золотник, жестко соединенный с ним болтами. На корпус шаровых шарниров навернут силовой цилиндр, в котором помещен поршень со штоком. С одной стороны полость цилиндра закрыта пробкой, а с другой — крышкой. На конце штока имеется головка для его крепления в кронштейне рамы. Полости цилиндра, разделенные поршнем, соединены трубопроводами с каналами в корпусе распределителя, выходящими в полость между кольцевыми проточками. 

Неисправности рулевого управления

О том, что с рулевым управлением проблемы, может свидетельствовать один из следующих «симптомов»:

• увеличение люфта (то есть свободного хода) руля, из-за чего управлять машиной становится сложнее;
• сильное сопротивление рулевого колеса при вращении;
• заедание или клин руля;
• стук, другие посторонние звуки при выполнении поворота;
• вытекание масла из картера системы.

Также о проблемах может говорить уменьшенный угол поворота колес при полном повороте руля.

Чаще всего встречаются следующие неисправности.

• Появление зазоров в шарнирных креплениях тяги или нарушение зацепления червячной передачи. Такая проблема вызывает увеличенный ход руля. Диагностируется наблюдением за работой механизма во время поворота. «Лечится» неисправность заменой шарнира или корректной настройкой червячной передачи.
• Износ. Чаще всего изнашиваются втулки или ось маятникового рычага, в результате чего при повороте начинают появляться посторонние звуки (чаще всего – характерный стук). Иногда помогает затягивание оси рычага имеющейся гайкой, но в большинстве случаев требуется замена изношенных компонентов.
• Деформация рулевых тяг. Вызывает усиление сопротивления руля при выполнении поворота. Решается проблема заменой тяг на новые или их выпрямлением до исходной формы.
• Недостаток масла в картере. Также вызывает более тугой проворот руля. Обычно вызывается износом сальников, в результате чего масло начинает подтекать. Решается проблема заменой этих деталей, а также восполнением потерянного масла путем дозаправки системы.
• Обрыв привода насоса гидроусилителя. Приводит к тому, что поворот осуществляется без усиления и руль становится очень тугим. Устраняется путем замены приводного ремня.

Следует отметить, что проблемы с поворотом могут быть вызваны не рулевой системой, а некорректной балансировкой колес или недостаточным давлением воздуха в шинах.

Чтобы избежать проблем с системой рулевого управления, необходим ее периодический осмотр. Особенно это касается гидроусилителя – он является одним из самых «капризных» элементов. Если своевременно устранять мелкие неприятности, более серьезных поломок не возникнет. А значит, не возникнет и проблем при эксплуатации транспортного средства.

Исчерпывающее руководство в мир Карбюраторов серии К-151 – от устройства до регулировки и ремонта

Коническая передача

В условиях, когда крутящий момент от источника к потребляющему узлу нужно доставлять с угловым смещением, используют пересекающиеся валы. Их оси чаще всего находятся под углом 90 градусов. В таких случаях обычно применяется коническая зубчатая передача.

Называется так из-за конструктивных особенностей пар шестерен. Они имеют форму срезанного конуса и сопрягаются своими боковыми плоскостями, на которых нарезаются зубья. По профилю они выше у основания и уменьшаются по направлению к вершине.

Зубчатый венец может иметь прямую, тангенциальную или криволинейную нарезку. Если по профилю он выполнен в виде винтовой спирали, и валы кроме пересечения еще имеют и осевое смещение, то такая коническая передача называется гипоидной. Она обладает плавностью хода и низким уровнем шума, но имеет повышенную склонность к заеданию, поэтому для нее используются специальные смазочные материалы.

В сравнение с цилиндрическими передачами конические могут обеспечить лишь 85% их несущей способности. По технологии изготовления и сборки они являются самыми сложными. Однако возможность передачи крутящего момента с угловым смещением делает их незаменимыми в сложных узлах и механизмах.

Технические характеристики

Прежде чем приступить к описанию процесса доработки и увеличения мощности двигателя ВАЗ 2109 карбюратор, стоит понимать, какие силовые агрегаты устанавливались на транспортное средство, а также рассмотреть основные технические характеристики.

В процессе производства на «девятку» ставилось три варианта карбюраторных двигателей:

21081 (1,1 8V)

2108 (1,3 8V)

21083 (1,5 8V)

Двигатель G4NA 2.0 массовые проблемы и отзывы

ST202 3s-ge Beams или борьба с полтергейстом

Отзывы

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.