Если повернуть руль до упора, выйти из машины и посмотреть на нее спереди, можно заметить, что колеса повернуты под разными углами: одно вывернуто сильнее, чем другое. Но это не неисправность, а наоборот, точный инженерный расчет, который в этом году празднует свой юбилей – ему исполняется ровно 200 лет. Почему рулевое управление так спроектировано, и почему нельзя было бы сделать иначе?
О твет на этот вопрос лежит на поверхности: представьте себе, что автомобиль движется по кругу по часовой стрелке – в этом случае окружность, по которой будет двигаться переднее правое колесо, будет меньше, чем окружность, описываемая левым. Соответственно, при постоянной скорости автомобиля колеса на одной оси будут вращаться с разной скоростью. Если бы колеса были повернуты на одинаковый угол, то внутреннее колесо, стремясь двигаться так же, как наружное, постоянно проскальзывало бы и вызывало проскальзывание наружного – при этом поведение автомобиля в повороте было бы непредсказуемым, а износ шин – катастрофическим. Наглядно это можно видеть на многоосных тележках грузовиков и прицепов: не поворачивающиеся колеса в повороте движутся с проскальзыванием, и шины изнашиваются быстро и неравномерно. Соответственно, для решения этих проблем и обеспечения правильного движения управляемых колес по их траектории они и поворачиваются на разные углы.
Сама проблема проскальзывания внутреннего колеса в повороте была актуальна задолго до массового распространения автомобилей – ведь те же проблемы были и у конных повозок. Собственно, именно на конной повозке рулевое управление, решающее эту проблему, и дебютировало: в 1817 году его изобрел Георг Ланкеншпергер, а в 1918 году запатентовал в Англии его агент Рудольф Аккерман. С тех пор принцип поворота управляющих колес на разные углы в повороте так и называется – принцип Аккермана.
Чтобы обеспечить нужные углы поворота колес, геометрия рулевой трапеции рассчитывается по единой условной схеме. В ней поперечная рулевая тяга короче управляющей оси и смещена за нее, а поворотные рулевые рычаги лежат на линии между осью поворота передних колес и центром задней оси автомобиля. Для того, чтобы проще было понять это сложное на первый взгляд объяснение, достаточно взглянуть на простую схему ниже.
Соответственно, при повороте колес в такой схеме они оказываются повернуты на разные углы – внутреннее поворачивается больше, а наружное меньше. При этом центры окружностей, по которым движутся колеса, совпадают, а радиус окружности для наружного колеса — это фактически радиус разворота автомобиля «от бордюра до бордюра» с поправкой на ширину шины.
Стоит отметить, что изображение выше – схематическое, и рулевое управление автомобиля, разумеется, сложнее, чем то, что изображено на схеме. Однако общая геометрия справедлива для всех «гражданских» автомобилей.
В автоспорте подход может меняться: к примеру, на некоторых гоночных автомобилях ситуация с углами поворота колес может быть даже обратной для компенсации бокового увода колеса в скоростных поворотах, а в дрифте передние колеса стараются сделать параллельными даже в поворотах, чтобы снизить износ передних шин при постоянном движении в управляемом заносе. Но это – крайности, не актуальные для обычных серийных машин.
Кстати, в самом начале мы не зря упомянули не только разные пути, которые проходят в повороте колеса, но и разные скорости их вращения. Для того, чтобы обеспечить возможность вращения колес на одной оси с разными скоростями, как мы уже рассказывали, нужен дифференциал.
16.10.2018 Автор: Master Service 5952
Наверное, многие водители слышали о датчике угла поворота руля или датчике положения руля, но мало кто осознает всю важность этого элемента рулевого управления. Вот вы знали, что от состояния датчика зависит работа всего электроусилителя руля?
Техническая информация о датчике
Датчик угла поворота руля – элемент ЭУРа (ЭГУРа), который определяет положение руля в диапазоне 720⁰ в каждую сторону. Чаще всего датчик стоит на рулевой электро колонке под рулем, реже – на валу распределителя рулевой рейки или над травмобезопасным валом колонки.
Датчик угла поворота руля для Mercedes-Benz E-Class
Что измеряет датчик:
- угол поворота руля;
- направление поворота;
- угловую скорость.
Датчик связан с блоком управления электроусилителя, который, исходя из полученных данных, корректирует работу электромотора усилителя. Исправный датчик гарантирует высокую точностью работы электроусилителя.
Помимо ЭУРа и ЭГУРа, датчик угла поворота руля может быть связан с системами:
- курсовой устойчивости;
- адаптивного круиз-контроля;
- помощи движения в полосе;
- адаптивного освещения;
- активного рулевого управления;
- активной подвески.
US646477–1
Ни один из этих патентов не нашел себе места на серийном автомобиле. Первым же серийным автомобилем с усилителем руля стал пятитонный грузовик Columbia, который был выпущен в 1903 году. Авторы публикации в журнале Motor Age, вышедшей в 1905 году, с восторгом описывали, как с этим усовершенствованием тяжелый грузовик «сохранял курс и легко управлялся на скорости в 18 миль в час!». С той поры системы рулевого управления, основанные на вакууме или сжатом воздухе, заняли свое место на коммерческом транспорте. К недостаткам пневматики относится то, что она была неприятно шумной и из-за большой упругости воздуха не могла гасить удары от дорожных неровностей. Если на грузовых машинах это было терпимо, то на скоростном легковом авто совершенно неприемлемо.
Разновидность датчиков поворота руля
На сегодня мало кого из автолюбителей можно удивить наличием датчика угла поворота рулевого колеса, но вот разобраться в важности механизма и разновидностях может мало кто. Именно от этого датчика зависит управление рулевым механизмом, а так же вспомогательными системами безопасности и комфорта. Основой задачей такого механизма считается считывание угла поворота руля. Так же вычисление направления поворота руля, и с какой скоростью поворачивается руль автомобиля.
Ошибка новичков
Первые уроки вождения для начинающих автомобилистов крайне важны, но многие из них из-за чрезмерного волнения допускают ряд существенных ошибок. Одна из них — возвращение руля в крайнее исходное положение после прохождения поворота. Хотя управляющий механизм разработан таким образом, что руль всегда после подкручивания самостоятельно возвращается в положение, которое соответствует движению транспортного средства по прямой линии. Соответственно, помощь от водителя ему не требуется. Правильно крутить руль автомобиля в первую очередь, значит — уметь избегать ненужных движений руками.
Сам процесс вождения при этом не нарушается, но при возникновении критической ситуации нужно уметь адекватно координировать свои действия.
На видео — основные положения рук на руле:
Как устроен датчик поворота руля
Самым простым среди трех перечисленных вариантов считается потенциометрический датчик, он относится к разряду контактных механизмов. Основой для подобного вида элемента служат два потенциометра, которые чаще всего устанавливают на рулевой колонке автомобиля. Для корректной работы такого вида механизма, один из установленных потенциометров сдвигают на 90 градусов, относительно другого.
Второй вид датчика угла поворота рулевого колеса оптический – относится к разряду сенсорных элементов. В состав такого оптического элемента входит кодирующий диск, специальные светодиоды, фоторезисторы для съема информации, а так же электронный блок для определения полного оборота руля. Современные производители могут видеоизменять устройство элемента, но основное устройство и принцип работы остается одинаковым.
Последний, третий вид датчика угла поворота рулевого колеса – магниторезистивный. Именно такого типа элементы чаще всего встречаются в современных автомобилях и имеют минимальный процент поломок и недочетов. Как и предыдущие два типа элементов, он так же измеряет направление, частоту и угол поворота рулевого колеса автомобиля. Благодаря устройству, электронный блок управления более точно определяет данные и задает скорость работы электрического усилителя руля.
В перечень магниторезистивного элемента вход корпус, магниторезисторы, а так же подвижные магниты. Центральную часть элемента занимают большие магниторезисторы, так же известные, как элементы GMR или же их аналоги анизотропные магниторезисторы, маркируемые как AMR. Благодаря наличию зубчатой передачи в составе механизма, подвижные магниты могут вращаться. Интересный факт в том, что каждое последующее зубчатое колесо в механизме датчика имеет на один зуб больше, чем предыдущее, соответственно при ремонте стоит отчетливо сохранять рядность установки.
Упражнение «Змейка» очень хороший вариант научиться крутить руль
Такое упражнение используют в основном для практики водителей обучающихся в учебном заведении, для получения прав. Значительной ошибкой при выполнении упражнения змейка, является медленная скорость передвижения и несет за собой малое вращение рулевой колонки. Такое действие является ошибкой! Управлять рулём на таком испытании необходимо интенсивно, но скорость движения авто в это время предельно маленькая.
Конечно, чем больше скорость, тем проще управлять рулевой колонкой, а так же незначительный угол при повороте в это время. Но закончив обучение, автомобилист усвоит все азы передвижения с незначительной скоростью, и овладеет достаточно большими знаниями и опытом, будет знать как управлять рулём без особых усилий. Таким же образом станет понятным такая способность, как реакция. И суть её в том, когда крутишь баранку в ровное положение, но автомобиль ещё несколько секунд ведёт движение к крутому манёвру. Пройдя на отлично такой тест как змейка, ученик пройдёт все последующие испытания без проблем.
Важно уметь, и учится обращаться с рулём, каждому автомобилисту, а также это относится к каждому владельцу автотранспорта. Только зная все аспекты, в непростую и опасную ситуацию они смогут спасти вашу жизнь и пассажиров, а также ваш транспорт от крушения.
Как работает датчик поворота руля
Первым по списку идет датчик угла поворота рулевого колеса на основе потенциометра. Выше уже рассмотрено устройство такого механизма, что касается принципа работы, то он прост, с увеличением угла поворота рулевого колеса, увеличивается сопротивление на потенциометре. Сопротивление элемента пропорциональное относительно угла поворота руля.
Преимущество такого вида – это простота конструкции, но с минусов – ненадежная конструкция. Чаще всего потенциометрический датчик устанавливают на бюджетные модели или вовсе пытаются искоренить с рулевого механизма. Соответственно, на современных автомобилях он встречается очень редко.
Второй датчик
– оптический, его принцип работы намного сложней, чем первого, но соответственно и качество работы на порядок лучше. Основную функцию работы выполняет кодирующий диск, который крепится к валу рулевой колонки автомобиля. В состав диска входят внешние и внутренние кольца. Как правило, на внутреннем кольце расположено несколько равномерных отверстий, на внешнем кольце отверстия расположили неравномерно.
Принцип работы такого датчика не сложный, когда водитель поворачивает рулевое колесо, свет от светодиодов попадает на фоторезисторы. В этот момент электрическая цепь генерирует напряжение, отверстия в кольцах прерывают луч света, соответственно меняется и напряжение. Электронный блок управления считывает данные относительно появления импульсов напряжения, их частоту и шифр (из-за этого детали и получили название кодового диска). В соответствии с полученными данными, рассчитывается направление поворота руля и угол рулевого колеса автомобиля. Именно за счет такого устройства, оптические датчики встречаются чаще в современных автомобилях.
Последний вид датчиков, принцип работы которого стоит рассмотреть – магниторезистивный. В отличие от предыдущих двух элементов, работа данного вида сложнее. Каждый поворот руля получает свое определенное положение подвижных магнитов элемента. В свою очередь магниторезисторы определяют положение подвижных магнитов и передают информацию на электронный блок управления. На основе полученных данных ЭБУ рассчитывает угол поворота руля, скорость, а так же направление. Благодаря такому устройству и точности работы, магинторезистивные элементы считаются самыми надежными и распространенными в современных автомобилях.
Плавные повороты
Проходят из положения 9 – 3, обычно это повороты либо при больших скоростях, либо не такие крутые. Обеими руками из «девять – три», мы переводим руль вправо или влево, обычно таким образом можно повернуть не более чем на 25 градусов. Конечно можно совершить и более резкий маневр, но это будет на удобно ваши руки перекрестятся, тут уже нужен навык выполнения средних маневров. Тренироваться таким способом можно на трассе (где скорости выше городских) там то вам как раз понадобиться такого вида маневры.
маневр из положения 9 — 3
Какие бывают поломки датчиков руля
Как говорят, нет нечего идеально, соответственно и датчики угла поворота рулевого колеса так же выходят из строя. Так как это электромеханический узел автомобиля, поломку определить намного сложней и водитель без опыта попросту не сможет понять, рабочий элемент или нет. Самыми слабыми местами таких элементов считается проводка и металлические элементы, так как они постоянно подвижны.
Распространенной проблемой может быть защитный пыльник на распределительном валу. В случае его поломки, вал начинает ржаветь, несвоевременное устранение проблемы может довести ржу до датчика, а значит и он быстро выйдет из строя. Не менее пагубно на механизм угла поворота рулевого колеса влияет пыль и влага. Особенно это касается той ситуации, когда механизм располагается на рулевой рейке. Как показывает практика, в большинстве случаев первой выходит из строя электрическая цепь или же сама электроника. Такая ситуация намного хуже всех остальных, датчик в лучшем случае полностью выйдет из строя, в худшем варианте будет передавать неправдивые данные и неправильно определять угол наклона руля, направление и скорость.
Какой бы не был по типу элемент угла поворота руля – это точный и хрупкий механизм. Специалисты говорят: если смещается физический ноль, нарушена геометрия или отключался аккумулятор, то показания элемента угла могут быть не точными. Определить поломку или неисправность датчика угла поворота руля можно несколькими путями. Первое это индикатор на панели приборов, желтый – признак в ошибке работы, красный – полное отключение механизма. Сам же индикатор выглядит в виде руля, может моргать или постоянно гореть.
Еще несколько признаков неисправности механизма угла поворота рулевого колеса – тугое вращение руля, может вращаться рывками, появляются провалы или же дергается со стороны в сторону. Самый частый признак поломки датчика то запоздалый отклик поворота колес на поворот рулевого колеса, в результате автомобиль водит со стороны в сторону.
mercury_park_lane
Mercury Park Lane
Конкуренты Chrysler и GM также вели свои разработки, причем весьма оригинальные. Так, в 1965 году компания Ford выпустила и передала для тестирования представителям СМИ несколько машин Mercury Park Lane с двумя маленькими рулевыми колесиками, расположенными по бокам рулевой колонки и соединенными цепной передачей. У маленьких (127 мм) рулевых «колец» было очень большое передаточное число (15:01) и резервный электрогидравлический насос. Футуристического вида руль позволял заправить огромный седан в поворот в буквальном смысле одним движением запястья или большого пальца, за что и получил у восторженной прессы наименование wrist-twist instant steering.
Не отставали от американцев и в Европе. Французы из Citroën в 1970 году поразили автомобильный мир своей системой DIRAVI. Этот акроним от французского Direction à rappel asservi в переводе на русский означает «управление с регулируемым возвратом». В Великобритании система продавалась под названием Varipower, а в США как SpeedFeel. Это был первый коммерчески доступный усилитель рулевого управления с переменным усилием. Активно помогая на малых скоростях, он меньше влиял на управление на высокой скорости. Cистема DIRAVI была дополнением к интегрированной гидропневматической подвеске и тормозной системе Citroën, но кроме своей гидравлической части не зависела от нее.
Разработка Citroën выделялась тем, что в ней не было прямого механического соединения между рулем и колесами во время нормальной работы системы. Усилитель работал даже при выключенном моторе, рулевое колесо автоматически возвращалось в среднее положение, а усилие на нем менялось пропорционально скорости и углу поворота колес. Машина с DIRAVI могла ехать прямо, сохраняя курс вне зависимости от того, были ли на ее пути выбоины и колея — изменение направления осуществлялось только волей водителя!
К недостаткам DIRAVI относили ее чувствительность и высокую скорость срабатывания, которые требовали определенного привыкания. Кроме того, водитель должен был искать визуальные подсказки, чтобы определить предел сцепления с дорогой.
Система была использована на Citroën SM, Citroen CX, Citroen XM с мотором V6, Maserati Quattroporte II, Maserati Khamsin.
В 1986 году под маркой Servotronic была выпущена одна из первых массовых систем гидроусилителя, чувствительного к скорости автомобиля. Конструкция, разработанная немецкими компаниями ZF Friedrichshafen AG и Robert Bosch GmbH, была принята на вооружение на машинах более десятка ведущих брендов.
Плюсы и минусы наличия датчика угла
Наличие датчика угла поворота рулевого колеса в автомобиле это всегда плюс. Во-первых, параллельно будет установлен электроусилитель руля, во-вторых, на борту автомобиля может быть установлено множество активных систем безопасности. Например, система мониторинга движения по полосе, адаптивный круиз-контроль и прочие. Система отрабатывает поставленные задачи, точно выполняет указания водителя и улучшает безопасность автомобиля.
Среди минусов датчика угла поворота рулевого колеса возможность быстрого выхода из строя в самый неподходящий момент. В случае поломки, многие говорят о дорогом обслуживании, к тому же в большинстве случаев необходимо будет ехать в специальный сервисный центр. Другими словами, если элемент угла поворота руля выходит из строя, то самостоятельно его отремонтировать практически невозможно или же нужно искать донора. Так же минус в том, как и любимая электроника, со временем механизм может начать давать сбои, а значит, некачественно будут работать другие активные системы безопасности.
Двигаемся назад.
Поверните голову назад-вправо, сев полубоком (можете забыть на время слова тех инструкторов, которые учили вас ездить «по зеркалам»), так вы обеспечите себе хороший обзор.
В том случае, когда задний ход требует движения прямо или направо, вашу правую руку следует держать на спинке соседнего пассажирского сидения, а левую, соответственно, на руле, регулируя ею поворот (прямолинейность движения) машины. При движении налево поступаем аналогично, но зеркальным образом.
Как правильно обращаться с рулём — одна из главных задач не опытных водителей. При наличии таких знаний обращения с баранкой, водитель может не попасть в неловкие ситуации в пути следования. Но если отнестись к этому халатно, такие действия могут привести к неприятностям. Управление рулевой колонкой осуществляется с помощью рук водителя, для эффективного и безупречного движения автомобиля. Учится, вращению руля можно и дома с помощью тренажёров, а сделать его можно и самостоятельно.
Классификация движения рук:
1.Вид рабочего движения — в то время когда берете руль оно начинается, а кончается во время его отпуска.
2.Вид холостого движения— несёт в себе такое действие в промежутке отпуска баранки и его следующим захватыванием.
3.Отпуск и взятие руля во время его прокручивания — рулевое управление при таком случае не должно закончиться.
Цена датчика угла руля автомобиля
Стоимость датчика угла поворота рулевого колеса автомобиля во многом зависит от марки, модели, а так же от самого вида элемента. Один и тот же механизм по виду не подойдет на разные автомобили. Производители автомобилей делают разные крепежи, контактные планки и прочие хитрости, чтоб снизить к минимуму возможность самостоятельного ремонта или замены.
| Приблизительная цена датчика угла поворота руля | |
| Марки и модель автомобиля | Цена от, $ долл. |
| Opel Vivaro | 30 |
| Mercedes-Benz ML | 100 |
| Lexus RX300/330/350/400 | 80 |
| Subaru Forester S12 2007 | 110 |
| Mercedes-Benz Vito W639 | 16 |
| Nissan Leaf | 81 |
Цены наведены на магниторезистивные датчики. Несмотря на то, что структура строения и принцип работы одинаковый, по внешнему виду они существенно отличаются, аналогично отличаются и по крепежу. Положительно или негативно наличие подобного датчика в автомобиле – мнение каждого. Как показывает статистика и практика, большинство автомобильных производителей внедряют такой механизм, так как на его основе строятся системы активной безопасности. Соответственно для водителя упрощается управление автомобилем, и повышается безопасность.
Видео-обзор замены датчика угла руля на Hyundai Tucson:
Вращение руля при движении задним ходом
Как правильно крутить руль при заднем ходе
Движение задним ходом можно совершать двумя способами: ориентируясь по зеркалам и глядя назад. Езда задним ходом, повернув голову назад, обеспечивает лучший обзор. Такой метод позволит заметить пешехода либо другой автомобиль, которые могут появиться неожиданно. Такому маневру можно быстро научиться, если следовать строгим правилам.
- В леворульном авто необходимо повернуться полубоком направо и смотреть по направлению движения.
- Если задний ход предполагает движение прямо либо направо, то правая рука должна лежать на спинке рядом стоящего сиденья, когда как левая на руле.
- Если же нужно повернуть налево задним ходом, то сидеть необходимо, развернувшись полубоком налево. При этом локоть левой руки должен лежать на спинке водительского сиденья. Рулить в данном случае необходимо только правой рукой.
Тренажер для отработки навыков вращения руля
Тренажер несложно изготовить самому
Чтобы закрепить все необходимые навыки, поможет тренажер. Его можно сделать самостоятельно и пользоваться им сидя на стуле либо на переднем пассажирском сиденье машины. Для начала необходимо сделать площадку. Это может быть прямоугольная деревянная доска, на которую необходимо прибить, приклеить, а лучше всего зафиксировать стойку уголками.
- Если тренажер предназначен для домашних целей, то стойку устанавливаем посередине доски.
- Если же тренажер предназначен для автомобиля, то стойку прибиваем ближе к переднему краю доски.
Далее на эту стойку необходимо установить рулевое колесо. Для этого на руль болтом крепим подшипник среднего размера, который сваркой фиксируем к любой металлической пластинке. Остается только прикрепить ее к верхней части стойки.
Если тренажер поставить в машину, перед передним пассажирским сиденьем, то во время занятий колени должны обхватывать стойку между ног.
Такой тренажер, конечно же, не поможет освоить все навыки вождения. Однако Вы узнаете, как крутить руль правильно и сможете отточить свое мастерство до автоматизма.
