При помощи рулевого управления осуществляется поворот управляемых колес, и тем самым изменяется направление движения автомобиля.
Рулевое управление состоит из:
1) рулевого механизма;
2) рулевого привода;
3) рулевого усилителя (присутствует не на всех автомобилях).
Рулевое управление представляет собой устройство, от которого во многом зависит безопасность движения автомобиля, потому к нему предъявляются следующие требования:
1) легкость управления;
2) обеспечение хорошей маневренности автомобиля при минимальном радиусе поворота;
3) допускать минимальное боковое скольжение колес при повороте;
4) минимальная передача толчков на рулевое колесо;
5) исключать возможность возникновения автоколебаний управляемых колес;
6) высокая надежность;
7) исключать самопроизвольный поворот управляемых колес.
На большинстве автомобилей управление осуществляется поворотом управляемых колес. Практически на всех двухосных автомобилях управляемыми колесами являются передние колеса. Исключение составляют специальные автотранспортные средства с задними управляемыми колесами. В трехосных автомобилях, которые имеют сближенные оси задней тележки (например КамАЗ), управление также осуществляется передними колесами. В некоторых трехосных автомобилях управляемыми колесами являются колеса крайних осей (передней и задней). Благодаря этому автомобиль становится более маневренным и более проходимым. В таких автомобилях промежуточную ось размещают посередине автомобиля.
Рулевой механизм обеспечивает поворот управляемых колес при небольшом усилии на рулевые колеса, это достигается за счет увеличения передаточного, числа рулевого механизма. Конструкция рулевого механизма включает в себя:
1) рулевую пару (рулевую передачу), которая размещается в картере;
2) рулевой вал;
3) рулевое колесо.
Рулевой вал в зависимости от условий компоновки рулевого механизма может состоять из двух или трех частей, соединенных карданными шарнирами. Рулевое колесо в зависимости от принятого в стране направления движения может находиться справа или слева.
Рулевые механизмы в зависимости от типа рулевой передачи делятся на:
1) шестеренные;
2) червячные;
3) винтовые;
4) кривошипные.
Шестеренные рулевые механизмы выполнены в виде редуктора зубчатых колес или в виде пары из шестерни и рейки. Шестеренные рулевые механизмы, выполненные в виде пары из шестерни и рейки, широко распространены на легковых автомобилях различного класса. Достоинствами такого механизма рулевого управления являются компактность и простота конструкции. Такой механизм целесообразно ставить без усилителя на легковые автомобили малого класса, так как в этом случае толчки со стороны дороги на рулевое колесо в некоторой степени поглощаются за счет трения рейки и металлокерамического упора. На легковых автомобилях более высокого класса необходим усилитель, который и будет поглощать возникающие толчки.
Червячные механизмы широко применяют на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распространение получили червячно-роликовые механизмы.
Винтовые рулевые механизмы бывают двух видов: винторычажные и винтореечные. Винторычажные рулевые механизмы в настоящее время применяются крайне редко, так как этот механизм обладает большим износом деталей, который невозможно компенсировать регулировкой. Винтореечные рулевые механизмы очень широко применяются на грузовых автомобилях различного класса и включают в себя:
1) винт;
2) шариковую гайку-рейку;
3) Сектор, выполненный в качестве единого целого с валом сошки.
На некоторых грузовых автомобилей применяют винтореечные механизмы, в которых зубья нарезаны параллельно оси вала сошки.
Кривошипные рулевые механизмы применяются редко. Они бывают одношиповыми (применялись до середины 40-х годов) и двухшиповыми. Рулевые механизмы кривошипного типа могут быть регулируемыми.
Рулевые механизмы автомобилей должны отвечать требованиям безопасности, поскольку они могут быть причиной серьезных травм водителя при любом столкновении автомобиля с препятствием. При смятии передней части автомобиля рулевой механизм перемещается в сторону водителя. При этом водитель может получить серьезную травму даже при небольшом перемещении рулевого механизма. Поэтому картер рулевого механизма располагают в том месте, где деформация при столкновении будет минимальной. Для придания рулевому управлению травмобезопасных свойств устанавливают рулевое колесо с уплотненной одной уплотненной ступицей или с двумя ступицами, а также специальный энергопоглощающий элемент, что позволяет значительно снизить тяжесть наносимых повреждений при ударе. В некоторых зарубежных конструкциях в качестве дополнительного элемента безопасности выступает энергопоглощающий сильфон. Кроме сильфона в качестве энергопоглощающего элемента может выступать перфорированный трубчатый рулевой вал, который способен сжиматься при ударе, поглощая часть энергии и уменьшая деформации.
Рулевой привод состоит из:
1) рулевой трансмиссии;
2) рычагов и тяг, которые связывают рулевой механизм с рулевой трансмиссией;
3) рулевой усилитель.
В конструкции рулевого привода имеются поперечная и продольная тяги. Поперечная тяга изготавливается из бесшовной стальной трубы, на резьбовые концы которой навертываются наконечники с шаровыми кольцами. Длина поперечной тяги должна быть регулируемой, так как от нее зависит величина схождения колес.
Продольная тяга связывает сошку с поворотным рычагом. Продольная тяга чаще всего применяется при зависимой подвеске. На концах тяги размещаются шаровые шарниры, которые поджимаются жесткими пружинами. За счет таких шарниров и пружин удается немного амортизировать удары, воспринимаемые управляемыми колесами.
Рулевые усилители устанавливают на легковых автомобилях высокого класса, грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, а также на автобусах. При наличии усилителя облегчается управление автомобилем, повышается его маневренность, увеличивается безопасность движения при разрыве шины, поскольку благодаря усилителю автомобиль можно удержать на заданной траектории. Однако при использовании усилителя немного повышается износ шин и ухудшается стабилизация управляемых колес.
Рулевой усилитель состоит из:
1) источника питания;
2) распределительного устройства;
3) исполнительного устройства.
В пневматическом усилителе в качестве источника питания выступает компрессор, в гидравлическом усилителе — гидронасос. Исполнительное устройство усилителя представляет собой пневмо- или гидроцилиндр, создающий необходимые усилия. Пневматические усилители в настоящее время применяются редко.
На переднеприводных автомобилях наиболее часто применяется рулевое управление автомобиля с реечным механизмом. Реечный рулевой механизм располагается в алюминиевом картере. В картере располагается вал-шестерня, который находится в зацеплении с рейкой. Рейка прижимается к шестерне при помощи металлокерамического упора. Благодаря этому обеспечивается беззазорное зацепление шестерни с рейкой по всему ее ходу. Ход рейки с одной стороны ограничивает напрессованное на нее кольцо, а с другой — втулка резинометаллического шарнира тяги. Полость картера защищается от грязи при помощи резинового гофрированного чехла.
Вал рулевого управления соединяется с валом-шестерней посредством упругой муфты. На верхней части вала через демпфер крепится рулевое колесо. Демпфер служит для повышения безопасности.
Рулевой привод включает в себя составные рулевые тяги, которые через шаровые шарниры соединяются с поворотными рычагами стоек. Длину рулевой тяги можно регулировать при помощи регулировочной тяги с внутренней резьбой.
Такое рулевое управление применяется на заднеприводных легковых и грузовых автомобилях. Рулевой привод этого механизма включает в себя:
1) рулевую сошку, а также шарнирно соединенную с ней среднюю и левую боковые тяги;
2) маятниковый рычаг, а также шарнирно соединенную с ним правую боковую тягу;
3) поворотные рычаги.
Ось маятникового рычага вращается во втулках, которые вставлены в кронштейн оси. Кронштейн крепится к правому лонжерону пола кузова. Боковые тяги состоят из двух наконечников, которые соединяются разрезной регулировочной муфтой. Тяги крепятся к рычагам и сошке при помощи однотипных шаровых шарниров. Конструкция однотипного Шарового шарнира включает в себя шаровое кольцо, вкладыш с пружиной и опорную шайбу пружины. Шарнир защищен резиновым вкладышем и в процессе эксплуатации не требует смазки.