Рулевое колесо: что это такое
Разберём несколько вопросов про рулевое колесо: что это такое, для чего оно нужно в автомобиле и какие у него могут быть неисправности. Он играет важную роль в управлении автомобилем и передаёт усилия от водителя к поворотному механизму колёс. Подробнее разберём один из видов руля.
Многофункциональное рулевое колесо: что это
У многих вызывает интерес многофункциональное рулевое колесо: что это такое давайте разберём подробнее. Оно становится всё популярнее благодаря тому, что кнопки регулирования параметров автомобиля находятся рядом с руками водителей. Это не только удобно, но и помогает не отвлекаться от управления автомобилем.
Каждая кнопка отвечает за какую-либо из функций автомобиля. При её нажатии сигнал передаётся на блок управления автомобилем. Сюда входят кнопки управления мобильной связью, круиз-контролем, музыкой и так далее. Мультируль не имеет одного вида, всё будет зависеть от комплектации машины. Как и ремонт рулевой рейки ГУР или ЭУР, этот вид руля становится всё популярнее благодаря комфорту водителя.
Что такое люфт рулевого колеса
Разберём, что такое люфт рулевого колеса, почему он возникает и чем опасен. Начнём с того, что означает этот термин. В механике люфтом называют наличие и величину свободного хода детали. В отличие от других частей, в рулевом управлении это серьёзная неполадка. Из-за роста амплитуды рулевого колеса, на высоких скоростях машина может стать неуправляемой.
Именно поэтому при увеличении люфта руля стоит обратиться к специалистам для поиска и решения проблемы. При резких поворотах Вы можете услышать стук, также, как и при движении с большой скоростью. Если Вы знаете как поменять рулевой вал или как устроен автомобиль, проверить показатели люфта можно самостоятельно.
Так же не стоит забывать, что сам по себе люфт рулевого колеса является нормальным явлением. Если, конечно, его показатели в пределах допустимых значений. Чем больше транспортное средство, тем больше этот показатель. Например, для легковых автомобилей значение равно 10 градусам, для автобусов – 20, для грузовых машин – 25.
В некоторых случаях завод-изготовитель может рекомендовать индивидуальные показатели этого значения для некоторых моделей. Поэтому перед проверкой и ремонтом стоит ознакомиться с инструкцией по эксплуатации транспортного средства. Разберём ещё один важный вопрос: из-за чего может увеличиться люфт руля.
В результате чего увеличивается люфт рулевого колеса
Итак, разберём в результате чего увеличивается люфт рулевого колеса и возможно ли этого избежать. Не стоит забывать, что все узлы автомобиля подвержены изнашиванию из-за долгой эксплуатации. И здесь немалую роль играет качество дорог, по которым автомобиль передвигается. Из-за этого нагрузка на подвеску значительно увеличивается, и система управления быстрее выходит из строя.
Отдельно стоит упомянуть об износе наконечников тяг, так как это приводит к образованию зазоров в соединении наконечников. Имея представление о строении автомобиля и из чего состоит карданный вал транспортного средства, несложно понять ход дальнейших действий. Необходимо обратиться к специалистам для замены элементов, так как эксплуатация такого автомобиля небезопасна.
Так же часто ослабление гайки приводит к люфту рулевого колеса. Для того, чтобы её подтянуть, необходимо демонтировать узел с подушкой безопасности и внешние детали. Только таким образом будет возможно добраться до нужной детали и затянуть её.
Рулевое колесо – очень важная деталь автомобиля, без неё мы не смогли бы управлять его движением. Поэтому необходимо следить за состоянием этого узла и своевременно его ремонтировать. Своевременно обращение к специалистам поможет сделать вождение комфортным и безопасным.
ЛИКБЕЗ \\ Руль
Держать руль нужно надежно – если его не дай бог выбьет из рук при ударе, например, о камень, «поймать» машину, потерявшую управление, будет чрезвычайно сложно. И вместе с тем, судорожно сжимать «баранку» тоже нельзя ни в коем случае – это сковывает движения и мешает точности руления. Отчасти решить эту проблему позволяют замшевые рули, столь любимые раллистами. Как правило, на раллийных перчатках также нашиты полоски замши. При соприкосновении замши с замшей возникает надежное «сцепление» руки с рулевым колесом за счет повышенной силы трения – по пластику или коже перчатка скользит, а к замше – «прилипает». Для этого же, кстати, полоска нашивается и на тыльную сторону перчатки – когда руль приходится вращать одной рукой на большой угол (например, при «ловле» ритмического заноса с одновременным переключением передач, или когда передачи выбивает и рычаг приходится держать рукой), раллисты используют прием «перекат через тыльную сторону ладони», чтобы ни на секунду не терять контакт с рулевым колесом – и вот тут руль фактически держится только на этой «замшевой липучке».
Раллийным рулям далеко до их высокотехнологичных формульных собратьев, больше похожих на пульт управления ядерной подводной лодкой и стоящих десятки тысяч евро. В раллийной машине очень сильно трясет и если на руле будет множество мелких кнопок, есть большой риск не вовремя включить или выключить совсем не то, что нужно. Поэтому управление электронными настройками, например, дифференциала или «мозгов» (на тех машинах, где эти функции вообще есть – например, на автомобилях WRC), вынесены на отдельную панель, как правило на туннель между сиденьями или на центральную консоль. Причем располагают «пульт управления» так, чтобы дотянуться мог и пилот, и штурман – это позволяет «рулевому» меньше отвлекаться от дороги, если в процессе езды надо что-то подправить в электронике. Максимум «излишеств», присутствующих на раллийном руле – это кнопки обычного гудка, антилага, иногда – омывателя стекла и «дворников», ну и на WRC еще рядом расположены подрулевые лепестки «секвенталки».
Быстросъемные рулевые ступицы, обязательные в тесных Формулах, в ралли тоже не в почете – излишне сложная конструкция в условиях жестокой тряски может проявить себя ненадежной, и тогда – «прощай, молодость». То есть фактически вы можете прийти в любой магазин автоспортивных товаров и за 6-10 тысяч рублей купить себе точно такой же руль, как у Себастьяна Леба или Дмитрия Соколова. Кстати, для повседневного использования замшевый брать не рекомендуем – это очень нежный материал, и если хвататься за такой руль голыми руками, а не в чистых перчатках, он очень быстро пропитается потом и жирами, потеряет товарный вид, а в конце концов – «облысеет» и перестанет выполнять возложенные на него функции по сцеплению с перчатками. Если машина используется и как повседневная, и для «покатушек», лучшим вариантом будет кожаный компромисс – он более скользкий, зато и более износостойкий.
Еще важный нюанс. Раллийные рули различаются по диаметру обода и «вылету» «баранки» — расстоянию собственно рулевого колеса от ступицы, оно задается углом спиц (кстати, их количество тоже может быть разным – как правило, 2 или 3). И тут все устроено очень рационально, подобрать необходимые параметры можно исходя из технических характеристик автомобиля и собственных «габаритов». Никаких «понтово-беспонтово» и «круто-некруто» — только голая физика! Вылет должен обеспечивать правильное положение рук на руле. Если руки у вас короткие, то вылет нужен больше (до 120 мм), если длинные – меньше (вполть до нулевого). В известных пределах «отрегулировать» это расстояние можно переходником между рулем и рулевым валом и всевозможными проставками, но они не должны быть слишком длинными, иначе теряется надежность и повышается травмоопасность при ДТП. С диаметром – та же история. Если у вас автомобиль с хорошим гидро- или электроусилителем, не очень широкими и большими в диаметре колесами и достаточно длинной рулевой рейкой – смело ставьте маленький «бублик» (300-330 мм), это сократит количество движений руками и повысит чувствительность рулевого управления, хотя и потребует от вас более точных движений руками. На ралли используются как правило средние рули диаметром 330-350 мм – шины здесь довольно большие и тяжелые, за дорогу цепляются хорошо, и нельзя перенапрягать ни руки пилота, ни гидроусилитель. Наконец, самые большие рули (380 мм и более) предназначены для ралли-рейдовых машин и грузовиков с их огромными колесами, микроскопической «баранкой» такую махину на дороге попросту не удержишь…
Рулевое управление автомобиля
Знаете, как называется рулевое колесо у гоночного болида? Штурвал! А в наших автомобилях всего то – руль… Чувствуете разницу? Но оставим Шумахеру шумахерово, и поговорим что же такое рулевое управление, или рулевой механизм.
Система рулевого управления служит для управления автомобилем и обеспечения его движения в заданном направлении по команде водителя. Система включает в себя рулевой механизм и рулевой привод. Что бы представить себе работу рулевых механизмов разных поколений, я разделю объяснение на три части, именно столько их насчитывается в автомобилестроении.
Червячный рулевой механизм
Свое название получил из-за системы привода рулевой колонки, а именно червячной шестерни. В состав рулевой системы входят:
• Руль (думается объяснять не надо?)
• Рулевой вал с крестовиной, представляет собой металлический стержень, у которого с одной стороны расположены шлицы для фиксации руля, а с другой внутренние шлицы для крепления к рулевой колонке. Полная фиксация производится стяжной муфтой, которая обжимает место стыка вала и «червяка» привода колонки. В месте изгиба вала устанавливается кардан, при помощи которого передается боковое усилие вращения.
• Рулевая колонка, устройство, собранное в одном литом корпусе, в состав которой входят червячная ведущая шестерня и ведомая. Ведомая шестерня соединена жестко с рулевой сошкой.
• Рулевые тяги, наконечники и «маятник», совокупность этих деталей соединённых между собой при помощи шаровых и резьбовых соединений.
Работа рулевого механизма выглядит следующим образом: при вращении рулевого колеса, усилие вращения передается на червячный механизм колонки, «червяк» вращает ведомую шестерню, которая в свою очередь приводит в действие рулевую сошку. Сошка соединена со средней рулевой тягой, второй конец тяги крепится к маятниковому рычагу. Рычаг устанавливается на опоре и жестко крепится к кузову автомобиля. От сошки и «маятника» отходят боковые тяги, которые при помощи обжимных муфт соединены с рулевыми наконечниками. Наконечники соединяются со ступицей. Рулевая сошка, поворачиваясь, передает усилие одновременно на боковую тягу и на средний рычаг. Средний рычаг приводит в действие вторую боковую тягу и ступицы поворачиваются, соответственно колеса тоже.
Такая система была распространена на старых моделях «Жигулей» и «BMW».
Реечный рулевой механизм
Самая распространенная система в настоящее время.
Основные узлы это:
• Рулевое колесо (руль)
• Рулевой вал (то же что и в червячном механизме)
• Рулевая рейка – это узел, состоящий из зубчатой рейки, в движение которую приводит рулевая шестерня. Собранная в одном корпусе, чаще из легкого сплава, крепится непосредственно к кузову авто. На концах зубчатой рейки изготовлены резьбовые отверстия для крепления рулевых тяг.
• Рулевые тяги представляют собой металлический стержень, с одного конца у которого резьба, а со второй, шарнирное шаровое устройство с резьбой.
• Рулевой наконечник, это корпус с шаровым шарниром и внутренней резьбой, для вкручивания рулевой тяги.
При вращении рулевого колеса, усилие передается на шестерню, которая приводит в действие рулевую рейку. Рейка «выезжает» из корпуса влево или вправо. Усилие передается на рулевой рычаг с наконечником. Наконечник вставлен в ступицу, которую и поворачивает в дальнейшем.
Для уменьшения усилия водителя при вращении рулевого колеса, в реечное рулевое устройство были введены усилители руля, на них остановимся более подробно
Усилитель руля является вспомогательным устройством для вращения рулевого колеса. Различают несколько типов усилителей руля. Это гидроусилитель, гидроэлектроусилитель, электроусилитель и пневмоусилитель.
1. Гидроусилитель состоит из гидравлического насоса, в действие который приводит двигатель, системы шлангов высокого давления, и бачка для жидкости. Корпус рейки выполнен герметически, так как в нем находится жидкость гидроусилителя. Принцип действия гидроусилителя следующий: насос нагнетает давление в системе, но если руль стоит на месте, то насос просто создает циркуляцию жидкости. Стоит только водителю начать поворачивать руль, как перекрывается циркуляция, и жидкость начинает давить на рейку, «помогая» водителю. Давление направлено в ту сторону, в которую вращается «баранка».
2. В гидроэлектроусилителе система точно такая же, только насос вращает электромотор.
3. В электроусилителе применяется так же электромотор, но соединяется он непосредственно с рейкой или с рулевым валом. Управляется электронным блоком управления. Электроусилитель еще называют адаптивным усилителем из-за возможности прикладывания разного усилия к вращению рулевого колеса, в зависимости от скорости движения. Известная система Servotronic.
4. Пневмоусилитель это близкая «родня» гидроусилителя, только жидкость заменена на сжатый воздух.
Активная рулевая система
Самая «продвинутая» система управления в настоящее время, в состав входит:
• Рулевая рейка с планетарным механизмом и электродвигателем
• Блок электронного управления
• Рулевые тяги, наконечники
• Рулевое колесо (ну а как же без него?)
Принцип работы рулевой системы чем-то напоминает работу АКПП. При вращении рулевого колеса, вращается планетарный механизм, который и приводит в действие рейку, но вот только передаточное число всегда разное, в зависимости от скорости движения автомобиля. Дело в том, что солнечную шестерню снаружи вращает электродвигатель, поэтому в зависимости от скорости вращения изменяется передаточное число. На небольшой скорости коэффициент передачи составляет единицу. Но при большем разгоне, когда малейшее движение руля может привести к негативным последствиям, включается электромотор, вращает солнечную шестерню, соответственно необходимо руль довернуть больше при повороте. На маленькой скорости автомобиля электродвигатель вращается в обратную сторону, создавая более комфортное управление.
Весь остальной процесс выглядит, как и у простой реечной системы.
Ничего не забыли? Забыли, конечно! Забыли еще одну систему – винтовую. Правда, эта система больше похожа на червячный механизм. Итак – на валу проточена винтовая резьба, по которой «ползает» своеобразная гайка, представляет собой зубчатую рейку с резьбой внутри. Зубья рейки приводят в действие рулевой сектор, в свою очередь он предает движение сошке, ну а дальше как в червячной системе. Для уменьшения трения, внутри «гайки» расположены шарики, которые «циркулируют» во время вращения.
Рулевое колесо
Руль используется в большинстве современных наземных транспортных средствах, включая все автомобили массового производства, лёгкие и тяжёлые грузовики. Рулевое колесо — часть системы управления, на которую непосредственно воздействует водитель; вся остальная часть системы реагирует на подобные водителю входные воздействия. Это может быть прямой механический контакт как в механизме с шариковой гайкой или с шестернями реечной передачи, без или с помощью гидроусилителя или как в автомобилях современного производства с помощью компьютерных приводов, известных как рулевое управление с электроусилителем. С введением в Соединённых штатах федерального транспортного регулирования в 1968 году, согласно пункту 114 «Федеральных стандартов по безопасности автомобилей» требуется блокировка поворота руля, чтобы затруднить кражу автомобиля; в большинстве автомобилей блокировка происходит после извлечения ключа из замка зажигания.
На новых автомобилях в руль часто встраивают дистанционные аудиорегуляторы.
Содержание
История
Первыми автомобилями управляли с помощью рукоятки, однако в 1894 году Альфред Вашерон принял участие в гонке Париж — Руан с моделью Panhard мощностью 4 л. с., которая была оснащена рулевым колесом. Это, как полагают, одно из самых ранних использований такого принципа управления.
С 1898 года автомобили компании Panhard et Levassor оснащались рулевым колесом уже как стандарт. Чарльз Стюарт Роллс представил первый в Британии автомобиль, оснащённый рулевым колесом, когда в 1898 году он импортировал из Франции Panhard мощностью 6 л. с.. Артур Константин Кребс заменил рукоятку наклонённым рулевым колесом для машины Panhard, которую он спроектировал для гонки Париж — Амстердам, проходившую с 7 по 13 июля 1898 года. В 1899 году компания Packard использовала руль на второй построенной ей машине. В течение десятилетия рулевое колесо полностью вытеснило рукоятку.
Легковые автомобили
Руль для легковых автомобилей как правило круглый и установлен на рулевую колонку во втулку, присоединенную к внешнему кольцу рулевого колеса одной или несколькими спицами (с одной спицей — довольно редкое исключение). Другие классы автомобилей могут использовать форму бабочки или еще какую-нибудь. В странах с левосторонним движением руль обычно находится на правой стороне автомобиля (праворульная компоновка); в странах с правосторонним движением наоборот (леворульная компоновка).
Помимо функции управления, на руле обычно располагается кнопка подачи звукового сигнала. В дополнении к этому, многие современные автомобили могут иметь и другие манипуляторы, встроенные в рулевое колесо, такие как круиз-контроль и кнопки аудио-системы. Это для того, чтобы свести к минимуму расстояние на которое должен дотянуться водитель.
В 1968 году в нормы Соединённых штатов («Федеральные стандарты по безопасности автомобилей», Стандарт № 204) была внесена поправка о приемлемом смещении рулевого колеса в заднюю сторону автомобиля в случае аварии. Для реализации этого стандарта потребовались складывающиеся (энергопоглощающие) рулевые колонки.
Усилитель руля позволяет водителю легче управлять автомобилем. В основе современного усилителя почти всегда лежит гидравлическая система, хотя электрические системы неуклонно заменяют эту технологию. Изобретены и механические системы усиления (например Студебеккер, 1952 год), однако их большие сложность и вес перекрывают все преимущества.
Ни один из способов управления легковым автомобилем, получаемых в ходе различных испытаний, не был так успешно введён в действие как рулевое колесо.
Другие разработки
В некоторых спорткарах, например, в McLaren F1, и в большинстве одно посадочных гоночных автомобилях, рулевое колесо расположено в центре салона.
Так как водитель может находится за рулем многие часы, то руль разрабатывается с учетом эргономики. Однако более важной является задача эффективной передачи крутящего момента водителем на руль, это особенно важно там, где нету усилителя руля или в тех редких случаях, когда теряется над ним контроль. Обычно руль изготавливают из стали или алюминия с пластиковой или прорезиненными местами хвата, прессованными над или вокруг них. Некоторые водители заказывают виниловые или тканевые покрытия для руля для увеличения хватки или комфорта или просто для улучшения внешнего вида. Еще одним приспособлением, служащим для облегчения руления, является дополнительная рукоятка.
Аналогичное устройство в воздушных судах называется ручкой управления. Водные суда, управляемые штурвалом, наверное, вдохновили концепцию рулевого колеса.
Рулевое колесо «Банджо»
Руль «Банджо» был дополнением к стандартной комплектации на многих ранних автомобилях. Проволочные спицы играли роль буфера или амортизатора между руками водителя и дрожью на дороге. В большинстве случаев было 3 или 4 спицы, сделанные каждая из четырёх или пяти проволок. Отсюда и названия как у музыкального инструмента: «Банджо».
Отклоняемый руль
Разработанный Эдвардом Джеймс Лобделл, отклоняемый руль с семью позициями был сделан доступным в 1963 году в нескольких продуктах General Motors. Первоначально как роскошная автомобильная опция, функция отклонения помогает настроить рулевое колесо путём смещением вверх и вниз по дуге. Отклоняемый руль основан на храповом механизме, расположенном на рулевой колонке прямо под рулевым колесом. Сняв храповую защёлку можно настроить руль, направляя его вверх или вниз, в то время как рулевая колонка остаётся неподвижной. В некоторых конструкциях ось наклона размещается немного спереди вдоль колонки, задавая большой вертикальный ход рулевого колеса с маленьким фактическим отклонением, в то время как в других конструкциях ось почти внутри рулевого колеса, позволяя регулировать угол рулевого колеса почти не изменяя его высоту.
Телескопическое рулевое колесо
Разработанное в General Motors, телескопическое рулевое колесо может настраиваться бесконечным числом положений в трех дюймовом диапазоне. Данная разработка была представлена как эксклюзивная опция к автомобилям Cadillac в 1965 году.
Регулируемая рулевая колонка
В ответ на это появились регулируемые рулевые колонки, которые позволяли регулировать высоту в небольшом диапазоне, но, что более важно, позволяли настраивать наклон руля. Большинство из этих систем работали с компрессионными замками или электрическими моторами, вместо храпового механизма. Последний позволяет запоминать настройки и использовать их, когда в машину садится водитель или отодвигать руль, когда требуется войти или выйти.
Отводное рулевое колесо
Появилось в 1961 году в Ford Thunderbird и на всем протяжении 1960х было доступно на остальных моделях Ford. Отводное рулевое колесо позволяло в режиме парковки отодвигать его на 9 дюймов вправо, что было очень удобным для входа и выхода водителя из машины.
Использование
Рулевое колесо необходимо использовать направляющими вращающими движениями рук и быстрым вращением с помощью запястий. Чтобы гарантировать безопасность своим конечностям необходимо быть внимательным и осмотрительным. Постоянно используемые движения должны выполняться с осторожностью. Запомни правило: «Надлежащее положение рук чрезвычайно важно. Как правило запястье не должно быть согнуто, а должно оставаться прямым, чтобы избежать перенапряжения сухожилий и сдавливания нервов и кровеносных сосудов.»
Поворот рулевого колеса в неподвижном автомобиле называют сухим рулением. Настоятельно рекомендуется избегать сухого руления, так как оно накладывает нагрузку на рулевой механизм и вызывает сильный износ покрышек.
Кнопки и приборы на рулевом колесе
Первой кнопкой, добавленной на рулевое колесо, был переключатель звукового сигнала. Традиционно располагавшийся на ступице рулевого колеса или на центральной пластине, переключатель был иногда расположен на рукояти или активизировался через декоративное кольцо, устраняющее потребность тянуться рукой далеко от обода руля. Дальнейшая разработка — руль «Rim Blow» (Удар по ободу), который имел переключатель звукового сигнала внутри своего обода.
Когда были введены системы контроля скорости в 1960х годах, некоторые изготовители автомобилей располагали управляющий рычаг коробки передач на руле. В 1990х годах распространение новых кнопок начало проявляться и на автомобильных рулях. Удаленной или альтернативной регулировкой для аудио-системы, телефоном и звуковым управлением, акустическим повторением последнего указания навигационной системы, информационно-развлекательной системы и бортовым компьютером можно комфортно и безопасно управлять используя кнопки на руле. Это гарантирует высокий стандарт дополнительной безопасности, так как водитель может таким образом управлять многими системами даже не отнимая рук от руля и не отводя глаз от дороги.
Колеса прокрутки могут быть использованы для изменения громкости звука или выбора пункта меню.
Рулевой аудио контроль может использовать универсальные интерфейсы и адаптеры.
У кнопок могут быть настроены вручную протяженность и высота.
Игровые имитации
Игровые контроллеры, доступные для игровых автоматов, персональных компьютеров и игровых приставок разрабатываются как копии настоящих рулей и используются для игры в гоночные симуляторы. Наиболее дешевые из них выглядят просто как большое рулевое колесо, но большинство из представленных на сегодняшний день имеют обратную связь для имитации тактильных ощущений от руля настоящей машины. Эта функция позволять получить ощущения езды настоящей машины.
Чехол на руль
Чехол на руль имеет как эстетическое назначение, так и функциональное.
Чехол очень плотно охватывает руль и потому не проскальзывает. Для его крепления не требуется защелок, зажимов, липучек и т. д.
Изготавливается из искусственной кожи или синтетических тканей с приклеенным по всей внутренней окружности тонким прорезиненным рифленым слоем. Существует меховой чехол на руль. В основном такой чехол изготовляется из овчинной шерсти.
Интересен такой факт. В России, по ГОСТу, толщина рулевого колеса с надетым чехлом или оплеткой не должна превышать 40 мм. [2]
Подогрев руля
Тюнинг руля
Основные задачи, достигаемые при тюнинге руля, заключаются в улучшении показателей комфортности и внешнего вида путем подключения подогрева руля, изменения анатомии рулевого колеса и перетяжки руля [3] натуральной или искусственной кожей, а так же алькантарой. Все современные автомобили представительского класса оснащены кожаным рулем, обычно в темных тонах. Поэтому при [4] спросом пользуются вставки из цветной кожи.
