Состав и перспективы развития рулевого управления автомобиля

Федеральное агентство по рыболовству

Балтийская государственная  академия рыбопромыслового флота

Транспортный факультет

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине «Техника транспорта, обслуживание и ремонт»

на тему «Состав и перспективы развития рулевого управления автомобиля»

 

Выполнил:

Лихачёва И.Ю.

студент 3 курса

группы АП-31

 

Проверил:

                                                                                        Загацкий В.Р. 

 

 

 

Калининград

2012

Оглавление

 

Введение 2

Состав рулевого управления автомобиля 3

1.Схема рулевого  управления 3

2. Рулевой  механизм и рулевой привод 4

3. Гидроусилитель  руля 7

Перспективы развития рулевого управления автомобиля 8

Заключение 9

Список использованных источников 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

С каждым годом автомобильное  движение на дорогах России неуклонно  возрастает. В таких условиях важнейшее  значение приобретает конструкция  транспортных средств, отвечающая современным  требованиям безопасности движения,  в том числе конструкция рулевого управления, как важнейшего фактора взаимодействия водителя с дорогой.

Рулевое управление — одна из систем управления механического  транспортного средства, с помощью которой осуществляется его движение в заданном направлении, и наряду с тормозной системой является важнейшей системой управления автомобилем. Поскольку орган управления — рулевое колесо — постоянно находится в руках водителя, оно на современных автомобилях выполняет также информационную функцию — по усилиям, вибрациям на рулевом колесе происходит передача водителю информации о состоянии дорожного покрытия, нагруженности контакта колес с дорогой. Рулевое управление автомобиля должно обеспечивать ощущаемую водителем связь между углом поворота рулевого колеса и направлением движения автомобиля, обладать высокой надежностью. Усилия, необходимые для управления, не должны приводить к повышенной утомляемости водителя и в тоже время должны информировать его о состоянии контакта управляемых колес с дорогой. Конструкция рулевого управления не должна передавать ударные нагрузки от неровностей дороги на руки водителя.

Таким образом, целью написания  данного реферата является изучение строения рулевого управления автомобиля.

 

 

 

 

 

 

 

Состав рулевого управления автомобиля

 

Рулевое управление современных  автомобилей с поворотными колесами включает в себя следующие элементы:

• рулевое колесо с рулевым валом (рулевой колонкой);
• рулевой механизм;
• рулевой привод (может содержать усилитель и (или) амортизаторы).

1. Схема рулевого управления

1. рулевое колесо
2. рулевая колонка
3. карданный вал
4. датчик крутящего момента на рулевом колесе
5. электроусилитель руля
6. рулевой механизм
7. рулевая тяга
8. наконечник рулевой тяги с шаровым шарниром

 

Рулевой вал соединяет  рулевое колесо с рулевым механизмом и часто выполняется шарнирным, что позволяет более рационально  компоновать элементы рулевого управления, а для грузовых автомобилей применять  откидывающуюся кабину.

Шарнирный рулевой вал повышает травмобезопасность рулевого колеса при авариях, уменьшая перемещение рулевого колеса внутрь салона и возможность травмирования грудной клетки водителя. С этой же целью в рулевой вал иногда встраивают сминаемые элементы, а рулевое колесо покрывают относительно мягким материалом, не дающим при разрушении острых осколков.

Рулевое колесо воспринимает от водителя усилия, необходимые для  изменения направления движения, и передает их через рулевую колонку  рулевому механизму. Рулевое колесо выполняет также и информационную функцию. По величине усилий, характеру  вибраций происходит передача водителю информации о характере движения. Диаметр рулевого колеса легковых автомобилей находится в пределе 380 - 425 мм, грузовых автомобилей – 440 – 550 мм. Рулевое колесо спортивных автомобилей имеет меньший диаметр.

Рулевая колонка обеспечивает соединение рулевого колеса с рулевым  механизмом. Рулевая колонка представлена рулевым валом, имеющим несколько  шарнирных соединений. В конструкции  рулевой колонки предусмотрена  возможность складывания при  сильном фронтальном ударе, что  позволяет снизить тяжесть травмирования водителя. На современных автомобилях предусмотрено механическое или электрическое регулирование положения рулевой колонки. Регулировка может производиться по вертикали, по длине или в обоих направлениях. В целях защиты от угона осуществляется механическая или электрическая блокировка рулевой колонки.

2. Рулевой механизм и рулевой привод

 

Рулевой механизм служит для увеличения и передачи на рулевой привод усилия, прилагаемого водителем к рулевому колесу. В отечественных легковых автомобилях распространение получили рулевые механизмы червячного и реечного типа. 

Рулевой механизм червячного типа состоит из:

• рулевого колеса с валом,
• картера червячной пары,
• пары «червяк-ролик»,
• рулевой сошки.

Схема рулевого управления с механизмом типа "червяк-ролик”

В картере рулевого механизма  в постоянном зацеплении находится  пара «червяк-ролик». Червяк есть не что иное, как нижний конец рулевого вала, а ролик, в свою очередь, находится на валу рулевой сошки. При вращении рулевого колеса ролик начинает скользить по зубьям червяка, что приводит к повороту вала рулевой сошки. Червячная пара, как и любое другое зубчатое соединение, требует смазки, и поэтому в картер рулевого механизма заливается масло, марка которого указана в инструкции к автомобилю.

 

1 - рулевое колесо; 2 - рулевой вал  с “червяком”; 3 - “ролик” с валом  сошки; 4 - рулевая сошка; 5 - средняя  тяга; 6 - боковые тяги; 7 - поворотные  рычаги; 8 - передние колеса автомобиля; 9 - маятниковый рычаг; 10 - шарниры  рулевых тяг

Результатом взаимодействия пары «червяк-ролик» является преобразование вращения рулевого колеса в поворот  рулевой сошки в ту или другую сторону. А далее усилие передается на рулевой привод и от него уже  на управляемые (передние) колеса. 

В современных автомобилях применяется безопасный рулевой вал, который может складываться или ломаться при ударе водителя о рулевое колесо во время аварии во избежание серьезного повреждения грудной клетки. 

Рулевой привод предназначен для передачи усилия от рулевого механизма на управляемые колеса, обеспечивая при этом их поворот на неодинаковые углы.  
Углы должны быть различными, для того чтобы колеса могли двигаться по дороге без проскальзывания. Ведь при движении на повороте каждое из колес описывает свою окружность отличную от другой, причем внешнее (дальнее от центра поворота) колесо движется по большему радиусу, чем внутреннее. А, так как центр поворота у них общий, то соответственно внешнее колесо необходимо повернуть на больший угол, чем внутреннее. Это и обеспечивается конструкцией, так называемой, «рулевой трапеции», которая включает в себя рулевые тяги с шарнирами и поворотные рычаги.

Каждая рулевая тяга на своих концах имеет шарниры, для  того чтобы подвижные детали рулевого привода могли свободно поворачиваться относительно друг друга и кузова в разных плоскостях.  
Рулевой привод можно сравнить с вашими руками. Руки очень подвижны и тоже имеют множество шарниров - суставов, что позволяет изменять положение предметов в пространстве или перемещать их относительно друг друга и вашего тела.

Рулевой привод, применяемый с механизмом червячного типа, включает в себя:

• правую и левую боковые тяги,
• среднюю тягу,
• маятниковый рычаг,
• правый и левый поворотные рычаги колес.

Схема рулевого управления с механизмом типа “шестерня-рейка”

Схема рулевого управления с механизмом типа “шестерня-рейка”   1 - рулевое колесо; 2 - вал с приводной шестерней; 3 - рейка рулевого механизма; 4 - правая и левая рулевые тяги; 5 - поворотные рычаги; 6 - направляющие колеса

Рулевой механизм реечного типа отличается от червячного тем, что вместо пары «червяк–ролик» применяется пара – «шестерня–рейка». Иными словами, поворачивая рулевое колесо, водитель на самом деле вращает шестерню, которая заставляет рейку перемещаться вправо или влево. А дальше рейка передает усилие, прилагаемое к рулевому колесу, на рулевой привод. 

Рулевой привод, применяемый с механизмом реечного типа, также отличается от своего предшественника. Он упрощен и имеет всего две рулевые тяги. Тяги передают усилие на поворотные рычаги телескопических стоек подвески колес и соответственно поворачивают их вправо или влево. 

3. Гидроусилитель руля

 

Большинство современных  автомобилей имеют гидравлический усилитель рулевого управления (другое название – гидроусилитель руля). Крутящий момент от электродвигателя может передаваться непосредственно на вал рулевого колеса или на зубчатую рейку.

Усилитель руля представляет из себя гидравлическую систему, состоящую из следующих элементов:

1 - насос обеспечивает давление и циркуляцию рабочей жидкости в системе. Насос крепится на двигателе, а его привод осуществляется ременной передачей от коленчатого вала.

2 - распределитель направляет поток жидкости в необходимую полость гидроцилиндра или обратно в бачок. Если его золотник (подвижный элемент) перемещается при этом поступательно — распределитель называют осевым, если вращается — роторным. Он может находиться на элементах рулевого привода или на одном валу с рулевым механизмом.

Гидроцилиндр преобразует давление жидкости в перемещение поршня и штока, который через систему рычагов поворачивает колеса. Может быть встроен в рулевой механизм 3 или располагаться между кузовом и элементами рулевого привода. Рабочая жидкость (специальное масло) передает усилие от насоса к гидроцилиндру и смазывает все пары трения. Резервуаром для жидкости служит бачок 6 . В нем расположен фильтрующий элемент, а в пробке — щуп для определения уровня.

5 - соединительные шланги обеспечивают циркуляцию жидкости по системе усилителя. Шланги высокого давления соединяют насос, распределитель и гидроцилиндр, а по шлангам низкого давления жидкость поступает в насос из бачка и возвращается в него из распределителя.

Перспективы развития рулевого управления автомобиля

 

Если взглянуть на концепт  кары, которые выставляются на международных  выставках, то мы можем заметить, что  философия рулевого управления встаёт на новый путь. В этих машинах  нет как такового руля. Там стоит  джойстик, как на игровых приставках, и управляет автомобилем умный  компьютер.

Новым шагом в развитии рулевого управления стала проблема облегчения усилия на руль со стороны водителя. Существует три типа усилителя, гидравлический, электрогидравлический и электрический. В гидроусилителе есть насос, который может работать только при включённом двигателе. Этот недостаток устранён в электрогидроусилителе. В нём насос для создания давления приводится в действие с помощью электромотора, который может работать от аккумулятора, а значит, при выключенном двигателе. Такой подход позволяет снять нагрузку с двигателя, тем самым отдать дополнительные лошадиные силы для движения. В электроусилителе нет никакого поршня. Здесь электромотор напрямую соединён с рейкой рулевого управления. Достоинством такой системы является то, что здесь нет никакой жидкости, а значит, нет и никаких протеканий. К тому же такая конструкция достаточно компактная.

И это ещё не всё. Уже  сейчас на некоторых машинах, в частности  на БМВ, установлена система активного  руления - Active Steering. Она позволяет изменять передаточное отношения рулевого механизма. Например, когда Вы едите по скоростному шоссе, руль должен быть чувствительным, а вот при парковке хотелось бы поменьше вращать баранку.

Уже сейчас внедряется технология рулевого управления, которая сама, с помощью многочисленных электронных  датчиков и умного бортового компьютера, припарковывает машину. Вам даже не нужно рулить - машина всё сделает за Вас.

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В результате проделанной  работы можно сформулировать некоторые общие выводы: