Как известно, управление движением современных автомобилей осуществляется через руль. В основе этого процесса лежит рулевой механизм, который скрыт в конструкции автомобиля. В этой статье мы рассмотрим, что такое рулевой механизм, его виды, устройство и принципы работы.
Виды рулевых механизмов
Для поворота автомобиля необходимо изменить угол наклона его передних (или задних) колес, и именно эту задачу выполняет рулевой механизм. По сути, рулевой механизм представляет собой редуктор, который изменяет и передает крутящий момент. Однако редукторы бывают разные, и для автомобилей используются различные типы механизмов:
- Червячный (системы «червяк-ролик» и «червяк-сектор»);
- Винтовой (система «винт-шариковая гайка-рейка-сектор»);
- Реечный (система «шестерня-рейка»).
На старых легковых автомобилях, небольших грузовиках, автомобилях с повышенной проходимостью и автобусах можно встретить червячный рулевой механизм. Винтовой механизм чаще всего используется в грузовиках, и то — только в сочетании с усилителем руля. На сегодняшний день наиболее распространен реечный механизм, который устанавливают почти на все легковые автомобили с передним приводом.
Червячный механизм
Червячный рулевой механизм является классическим вариантом, особенно популярным во второй половине XX века. Он включает в себя глобоидный червяка с переменным диаметром, который сужается к середине и расширяется к краям, а также ролик или сектор с зубьями. Червяк соединяется с рулевым валом, а ролик или сектор — с сошкой (обычно они представляют собой одну деталь). Сошка, в свою очередь, соединена с рулевыми тягами. Когда рулевое колесо поворачивается, червяк передает момент к ролику или сектору, что заставляет сошку отклоняться, а рулевые тяги — двигаться, поворачивая колеса.
Червячный механизм имеет хорошие характеристики, эффективно демпфирует вибрации, не передавая их от колес к рулю, и обеспечивает хорошую управляемость. Однако из-за своей высокой стоимости и сложного устройства он почти не используется на современных легковых автомобилях.
Винтовой механизм
Винтовой механизм похож на червячный, но вместо червяка используется винт, зафиксированный на рулевом валу. На винте находится гайка с рейкой, которая соединена с сектором и сошкой. В резьбе между винтом и гайкой расположены шарики, что снижает трение, заменяя его трением качения. Когда рулевой вал вращается, винт начинает вращаться, сдвигая гайку, и рейка, расположенная с внешней стороны гайки, отклоняет сектор, а вместе с ним — сошку и рулевые тяги.
Винтовой механизм обладает лучшими характеристиками, чем червячный, но также является довольно сложным и дорогим. Поэтому он используется в основном в автомобилях представительского класса, а также в автобусах и грузовых автомобилях.
Реечный механизм
Реечный рулевой механизм считается наиболее простым и современным, хотя на практике это своего рода возвращение к истокам автомобилестроения. Почти сто лет назад реечный механизм не мог обеспечить требуемых характеристик, но с развитием технологий удалось создать качественную, легкую и надежную рулевую рейку.
Основу механизма составляет передача, состоящая из шестерни, закрепленной на рулевом валу, и рейки с нарезанными зубьями. Работает механизм просто: при вращении руля шестерня начинает вращаться, что вызывает сдвиг рейки, которая, в свою очередь, приводит в движение рулевые тяги.
Реечный механизм очень прост по конструкции, эффективен и идеально подходит для переднеприводных автомобилей с независимой передней подвеской, что объясняет его широкое распространение. Однако у него низкие демпфирующие характеристики, и удары, тряска и вибрации от колес почти без ослабления передаются на руль.
Усилители руля
Системы рулевого управления (СРУ) могут быть оснащены гидравлическими, электрическими или электогидравлическими усилителями:
Гидравлические усилители включают в себя редуктор, силовой гидроцилиндр и золотник. Эти конструкции проверены временем и обеспечивают быстрый отклик. Однако для их эффективной работы требуется регулярное обслуживание, включая контроль уровня рабочей жидкости.
Электрический усилитель - более современный и точный вариант с возможностью настройки. В отличие от гидравлических систем, электрические усилители не требуют контроля уровня жидкости. Электроусилители с сервоприводом доказали свою эффективность, не только уменьшая усилия на руле, но и снижая потребление топлива. Эти системы идеально подходят для внедорожников и небольших грузовых автомобилей.
Электрогидравлические усилители - это комбинированные системы, которые используют гидравлику, но приводятся в действие не ДВС, а электрическим приводом. Они оптимальны для коммерческого транспорта, включая крупногабаритные автомобили.
Сторона установки руля
В странах с правосторонним движением (которые составляют большинство) руль устанавливается слева, в странах с левосторонним движением (например, Великобритания, Япония, Индия и другие) — справа. Однако существует категория автовладельцев, которые, несмотря на правостороннее движение, предпочитают машины с правым рулем, и наоборот.
Преимущества правого руля (в странах с правосторонним движением) и левого руля (в странах с левосторонним движением) заключаются в следующем:
- Удобнее совершать повороты в плотном потоке машин.
- Легче видеть бордюр при парковке.
- Рулевое управление создает оптимальные условия для выхода водителя на тротуар.
Серьезная проблема возникает с фарами. Если вы покупаете машину с правым рулем для страны с правосторонним движением, вам придется обязательно менять и регулировать фары, чтобы не ослеплять других водителей ночью. В большинстве стран такая машина не пройдет технический осмотр.
Также нужно будет перенастроить дворники, так как они изначально настроены на левое или правое направление, за исключением некоторых моделей с симметричными дворниками (например, у некоторых автомобилей Mercedes-Benz).
Прежде всего, подумайте о типе движения в вашей стране, так как это определит, какой руль — левый или правый — будет для вас удобнее. Также учитывайте тип дороги, по которой вы чаще всего ездите: для плотного городского потока может подойти реечный механизм, в то время как для длинных поездок на трассе или работы с тяжёлыми автомобилями стоит обратить внимание на гидравлические или электрогидравлические усилители.
Каждый тип рулевого механизма имеет свои преимущества и недостатки, поэтому важно выбирать исходя из ваших предпочтений, особенностей автомобиля и условий эксплуатации. Главное — это ваш комфорт и безопасность на дороге!
