Рулевое колесо что это
Из чего же. сделаны наши машинки. Эволюция рулевого колеса в Формуле 1
Сайт AUTOSPORT.com.ru открывает новую рубрику тематических статей под общей вывеской «Из чего же, из чего же, из чего же сделаны наши машинки. » В этой рубрике будут собраны авторские материалы редакторского состава сайта на тему истории и эволюции того или иного узла автомобиля Формулы 1. И начнем мы с рулевого колеса.
Рулевое колесо… Многие, вспомнив форму современного руля машины Формулы 1, воскликнут: «А где вы там увидели колесо?», и будут правы. Сейчас руль в гоночном автомобиле больше напоминает… бабочку, краба, рогалик, да что угодно, только не колесо. Но когда-то все было иначе. Однако обо всем по порядку.
Почему мы решили начать наш новый цикл статей именно с рулевого колеса? Дело в том, что это один из немногих элементов гоночной машины, который сохранился с самых первых ее воплощений. Большинство других узлов, включая монокок, антикрылья, сплиттер, диффузор и так далее, не присутствовали на гоночной технике в момент ее первого появления на трассе. А руль был всегда.
Кто-то скажет, что самые первые моторизованные автомобили, такие как Benz 1885 года выпуска, были оснащены вовсе не рулем, а румпелем – своеобразным рычагом управления, больше напоминающим ручку управления боевым самолетом времен Второй мировой.
Но справедливости ради надо сказать, что уже к 1894 году, когда люди поняли, что на авто можно не только передвигаться, но и гоняться, Альфред Вашерон впервые установил на свой Panhard 4hp круглый руль, с которым выступил в гонке Париж-Руан.
Что же касается автомобилей Гран При, то первые рули выполняли единственную функцию – собственно, поворачивали колеса. Ни о каких кнопках, переключателях и ручках, естественно, речи не шло.
Первые рули на машинах Ф1 были взяты с обычных дорожных автомобилей. Часто они были выполнены из дерева, что вынуждало гонщиков носить перчатки, а в отсутствие ограничений пространства кокпита их диаметр превосходил самые смелые фантазии.
Но это было не просто данью моде. Дело в том, что первые рулевые системы не были оборудованы никакими усилителями, и на скорости, когда колеса стремятся встать прямо, поворачивать рулевое колесо было невероятно трудно физически. Известно, что некоторым гонщикам приходилось помогать себе коленями, чтобы удерживать руль в затяжных виражах.
Тогда-то инженеры и вспомнили Архимеда с его смелым намерением перевернуть Землю при наличии точки опоры. Несложно было догадаться, что чем больше диаметр руля, тем больше рычаг, и тем меньше усилий необходимо для управления машиной.
В 60-70-х годах пространство внутри кокпита значительно сузилось, поскольку инженеры начали задумываться об аэродинамической эффективности шасси, что повлекло за собой уменьшение диаметра руля. Сначала баранку уменьшили в размере, а затем решили срезать верхнюю ее часть для улучшения обзора.
Следующие серьезные изменения в конструкцию рулевого колеса были внесены в конце 80-х, когда в Формуле 1 появилась полуавтоматическая коробка передач.
Инженер Ferrari Джон Барнард стал первым, кто внедрил полуавтомат на шасси Ferrari 640, а опробовать новинку на Гран При Бразилии довелось Найджелу Мэнселлу. Подрулевые переключатели позволили англичанину не отрывать руки от руля во время переключения передач, что стало настоящей революцией.
Кроме того, это исключило случаи переключения не на ту передачу, повысило плавность и снизило общее время ап- и дауншифтинга.
Позже, когда пилоты начали тормозить левой ногой, от третьей педали и вовсе отказались, а ей на смену пришел гидравлический подрулевой переключатель сцепления, который использовался пилотом только на старте заезда.
Что касается кнопок на руле, которых в современной Формуле 1 бессчетное количество, то первенцем стала кнопка включения нейтрали, которую гонщики использовали, чтобы снять коробку с передачи, к примеру, при развороте на трассе. Следом появились кнопки подачи воды и радиосвязи с боксами.
После этого тенденция вывода органов управления на руль продолжилась. Непонятно, как до сих пор на руль не вывели управление газом и тормозом (тогда пилот мог бы во время гонки парить ноги в тазике или для большего удобства закинуть ногу на ногу), но все остальные функции инженеры постарались сосредоточить на этом устройстве.
Среди элементов управления есть как кнопки – вроде включения ограничителя скорости на пит-лейне, так и многопозиционные переключатели, с помощью которых можно выставить режим работы двигателя, откорректировать топливную смесь или отрегулировать баланс тормозов. Раньше один из таких переключателей использовался для тонкой настройки системы контроля тяги, которая была запрещена к использованию в 2008 году.
Также современное рулевое колесо оснащено большими жидкокристаллическими дисплеями с отображением всей необходимой информации, включая выбранную передачу. Кроме того, на руль пилота выводятся оповещающие сигналы от маршалов этапов: информация о вывешенных флагах и появлении на трассе машины безопасности.
В последнее время, после введения правила виртуальной машины безопасности, гонщики стали ориентироваться по информации на руле о необходимости замедлиться или ускориться на том или ином участке трассы, где произошел инцидент. Система сама высчитывает дельту, в пределах которой необходимо держаться пилоту, чтобы не превысить допустимый лимит. В связи с этим многие команды, которые до этого использовали недостаточно большой дисплей, были вынуждены значительно увеличить его в размерах.
В современных машинах настраивается передаточное число максимального угла поворота колес, в связи с чем нет необходимости крутить руль более чем на один оборот. Чаще всего достаточно трех четвертей оборота, так что пилотам нет нужды перехватывать колесо при прохождении медленных поворотов, и они на протяжении большей части дистанции удерживают руки в одном положении.
Нельзя не отметить и высокотехнологичную систему крепления руля к рулевой колонке. Она обеспечивает не только фиксацию самого колеса, но и передачу всех управляющих сигналов соответствующим системам. Кроме того, технический регламент Ф1 требует, чтобы гонщик имел возможность выбраться из кокпита в течение пяти секунд, сняв при этом только руль.
Производство современного рулевого колеса – весьма трудоёмкий процесс с использованием огромного количества облегченных материалов и сплавов, включая углеволокно, алюминий, титан, сталь, резину и пластик. В целом же на производство руля уходит порядка 100 часов.
При этом, несмотря на наличие более 120 различных деталей, вес руля в сборе составляет всего около 1300 граммов.
Кнопки на руле могут быть размещены, исходя из требований того или иного пилота. К примеру, одному удобно связываться с боксами по радио, нажимая кнопку большим пальцем левой руки, а другому – указательным правой.
Помните, как Рубенс Баррикелло после аварии в 2010 году в Монако со злости выбросил руль из машины, и он попал под колеса пилота HRT Каруна Чандока? Вероятно, в тот момент сердца электронщиков и бухгалтеров в Гроуве сжались от боли, поскольку производство одного рулевого колеса обходится команде примерно в 40 тысяч долларов.
Если проследить эволюцию рулевого колеса на примере отдельно взятой команды, можно заметить определенные сходства и заимствования в конструкции.
Вспомним, как менялся главный орган управления в гоночных автомобилях команды McLaren начиная с момента ее основания.
1969 год. Брюс Макларен. Шасси M7C
Простота. Элегантность. Классика. Как это типично для 60-х годов, причем не только в автомобилестроении. Руль прикреплен болтами к рулевой колонке шасси M7C.
Все линии прямые и строгие. Функциональность в чистом виде. У этого рулевого колеса было только две функции – влево и вправо.
1974 год. Эмерсон Фиттипальди. Шасси M23
С учетом того, что прошло всего пять лет, изменилось не так много. Но если присмотреться, справа на руле можно обнаружить единственный переключатель – предтечу огромного количества кнопок и тумблеров на современных рулях. Этот переключатель в аварийном режиме выключал зажигание.
В то время дроссельные заслонки часто заклинивало из-за попадания грязи или песка в движущиеся механизмы, так что дополнительные меры предосторожности были не лишними.
1988 год. Айртон Сенна. Шасси MP4/4
В 80-х годах руль стал оснащаться механизмом быстрого отстегивания от колонки, что позволило сделать кокпит более эргономичным и узким.
На руле Айртона можно обнаружить уже две кнопки: зеленую, для связи по радио с боксами, и красную – для увеличения давления наддува. При этом в 1988 году максимальное давление было ограничено значением в 2,5 бар, так что эта кнопка использовалась для обогащения топливной смеси, что позволяло сделать обгон.
1999 год. Мика Хаккинен. Шасси MP4/14
Полуавтоматическая коробка передач появилась в Формуле 1 в 1989 году, а в McLaren впервые внедрили ее в 1992-м на машине с индексом MP4/7.
На фото видно, что в начале 90-х концепция производства руля сделала значительный шаг вперед. Появилось довольно много кнопок и переключателей, в том числе и для управления контролем тяги.
Также в нижнем ряду расположены элементы управления режимом работы двигателя и дифференциала. Дисплей же был размещен в передней части кокпита, а верхняя выемка на руле была предназначена для облегчения обзора.
2008 год. Льюис Хэмилтон. Шасси MP4-23
Как и девять лет назад, в 2008 году дисплей по-прежнему размещался в кокпите и только через год перекочевал на руль.
В конце нулевых все больше функций стали передаваться непосредственно гонщику, в связи с чем большинство элементов управления старались разместить на руле.
Как и у Мики, в распоряжении Льюиса был целый ряд тумблеров в нижней части руля для управления работой двигателя, контролем тяги и дифференциалом.
Кнопки +1 и +10 были сделаны не для того, чтобы оставлять лайки в соцсетях, а чтобы более тонко настраивать работу машины по параметрам, отображаемым на дисплее.
2014 год. Дженсон Баттон. Шасси MP4-29
Наша эра. Новый современный дисплей на руле позволил пилотам обращаться к самым тонким настройкам машины и менять их, «не отходя от кассы».
С обратной стороны рулевого колеса расположена кнопка активации системы DRS.
В настоящее время стало стандартом размещать своеобразные переключатели по верхним углам руля, а также вешать обгонную кнопку слева, а кнопку ограничения скорости на пит-лейне – справа.
В нижней части руля размещена область контроля за шинами – здесь автоматически выбираются параметры уровня сцепления с трассой в зависимости от выбранного состава резины.
В заключение хотелось бы отметить, что в апреле 2012 года был выставлен на аукцион первый руль Айртона Сенны с его автографом. Легендарный бразилец держал его в руках на домашнем этапе 1984 года, когда сошел с дистанции после восьми кругов, управляя Toleman TG-183B.
Ну и на закуску занимательный видеоролик, на котором видно, как пилот 2-литровой Формулы Renault Йерун Слагхекке, у которого возникли какие-то проблемы по ходу дистанции, решил не терять время на заезд в боксы, а на полной скорости снял руль и поставил его обратно.
Никакой трагедии, к счастью, не случилось, и в результате гонщик смог финишировать шестым в Ошерслебене. Но повторять его подвиг мы бы никому не советовали.
Мы будем продолжать начатый цикл, а вы можете попросить нас рассказать об эволюции того или иного приспособления или узла машины Формулы 1.
Автор статьи: редактор AUTOSPORT.com.ru Александр Гинько
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.
Полезные советы при подборе рулевого колеса
Рулевое колесо имеет разные диаметры. Чем он меньше, тем лучше. Если передние колеса довольно-таки крупные по размеру, то нужно больше тратить сил на управление. Размеры бывают от S до XXXL. Здесь, опять же все зависит от того, как вы подходите к этому и какой у вас автомобиль. Ориентируйтесь строго на диаметр!
Форма также должна не быть такой, словно вы сидите на рабочем месте или в кресле главного современного искусствоведа. Понятное дело, что у спортивного автомобиля колесо немного иное, но вы же не собираетесь участвовать в гран-при фестивале в Торонто? Вы простой автолюбитель, как и я. Поэтому, отбросьте эту тему и даже не думайте об этом.
Я отдаю свое предпочтение классическому круглому колесу. Без прикрас. Просто простое черное круглое колесо, с небольшим диаметром. Мне с ним комфортно и у меня ни разу в голове за столько лет, сколько я в автомобильном сервисе не возникало даже мысли о том, что на свете есть что-то комфортнее и лучше его. Поэтому, я и вам искренне советую воспользоваться моим советом и приобрести тоже руль круглой формы.
Однако, если, вы все же очень хотите какого-то разнообразия. И вам ну никак не нравится классика. То, могу на этот счет посоветовать колесо такой же круглой формы, уплощенное. Отличие между классикой и уплотнителем заключается лишь в различном радиусе сектора и все. Но, зато это, как многие журналы и газеты считают стильно и практично, радует глаз.
«Слабые звенья» рулевого управления
Как и любой другой механизм, рулевое управление время от времени ломается. Опытный водитель прислушивается к своему автомобилю и может определить наличие той или иной неисправности по характерным звукам.
Например, стуки или увеличение люфта рулевого колеса могут свидетельствовать о том, что в рулевом механизме ослаблено крепление картера, кронштейна маятникового рычага или рулевой сошки. Также это может быть признаком того, что шарниры рулевых тяг, передающая пара или втулка маятникового рычага пришли в негодность. Эти неисправности можно устранить при помощи нехитрых манипуляций: замены износившихся деталей, регулировки зацеплений или креплений.
В том случае, если при вращении руля ощущается чрезмерное сопротивление, можно говорить о том, что нарушилось соотношение углов установки передних колес или зацепление передающей пары. Также руль может туго двигаться при отсутствии смазки в картере. Следует устранить данные недостатки: долить смазку, сбалансировать углы установки, отрегулировать зацепление.
История
Ближе к началу 18-го века появилось большое количество морских судов, использующих конструкцию судового колеса , но историкам неясно, когда этот подход к рулевому управлению был впервые использован. Первые автомобили управлялись с помощью румпеля , но в 1894 году Альфред Вашерон принял участие в гонке Париж-Руан на модели Panhard мощностью 4 л.с., которую он оснастил рулевым колесом. Считается, что это одно из первых применений этого принципа.
С 1898 года автомобили Panhard et Levassor серийно оснащались рулевыми колесами. Чарльз Роллс представил первый в Великобритании автомобиль, оснащенный рулевым колесом, когда он импортировал 6-сильный Panhard из Франции в 1898 году. Артур Константин Кребс заменил румпель наклонным рулевым колесом на автомобиле Panhard, который он спроектировал для 1898 года Париж-Амстердам-Париж. гонка, которая проходила 7–13 июля 1898 года.
В 1898 году Томас Б. Джеффри и его сын Чарльз Т. Джеффри разработали два передовых экспериментальных автомобиля с двигателем, установленным спереди, а также с рулевым колесом, установленным с левой стороны. Тем не менее, первый автопроизводитель принял более «обычную» компоновку с задним расположением двигателя и рулевым механизмом для своих первых серийных Ramblers в 1902 году. В следующем году Rambler Model E практически не изменился, за исключением того, что раньше был оснащен румпелем. в год, но к концу 1903 года с рулевым колесом. К 1904 году все Ramblers оснащались рулевыми колесами. В течение десяти лет рулевое колесо полностью заменило румпель в автомобилях.
По настоянию Томаса Б. Джеффри место водителя также было перенесено на левую сторону автомобиля во время производства Рамблера 1903 года. Большинство других производителей автомобилей начали предлагать автомобили с левым рулем в 1910 году. Вскоре после этого большинство автомобилей в США переоборудовали с левым рулем.
Как купить новый руль, на что следует обратить внимание
Прежде чем менять руль, автовладелец должен серьезно подумать, какой тип рулевого колеса нужен автомобилю. Многие водители отдают предпочтение спортивным рулям. Конечно, внешний вид подобного устройства привлекает внимание. Утолщенный, небольшой по диаметру, с фигурными выемками, которые делают захват руля удобным. Чаще всего он выполнен из упругих материалов и приятных на ощупь. Тем не менее не всегда это мудрое решение.
На автомобиле без гидроусилителя во время езды по городу наиболее удобно использовать рулевое колесо большого диаметра. Как уже было сказано выше, вращая такой руль, автомобилисту приходится прилагать гораздо меньше усилий при совершении сложного маневра.
Помимо этого, существует важное условие, которое следует соблюдать при приобретении нового рулевого колеса. Нужно проверить место, где на ступице новое устройство крепится к рулевой колонке транспортного средства, на котором осуществляется замена руля. Данная конструкция не редко бывает изготовлена только для определенной модели транспортного средства и не обладает унифицированным соединением.
Что касается автомобилей с многофункциональными рулевыми колесами, о которых вспоминалось выше, то для них подходят лишь уникальные устройства, поскольку очень сложно переделать схему управления автомобильными системами. При выборе нового руля следует представить, насколько удобно он будет располагаться в салоне и не станет ли водителю помехой. Идеальный вариант — подбор рулевого колеса по рекомендации производителя — подобные рули обладают сертификатами соответствия и имеют соответствующие отметки на упаковке.
Устройство рулевого колеса
Как правило, автомобильное рулевое колесо имеет форму круга и присоединено к рулевой колонке через центральную ступицу, к которой внешний круг присоединен посредством одной или нескольких спиц. В странах с правосторонним движением рулевое колесо устанавливается слева, а в странах с левосторонним движением — справа.
За редким исключением на рулевом колесе расположена клавиша звукового сигнала. Раньше, примерно до середины семидесятых годов, клавишей служило отдельное, внутреннее кольцо, смонтированное на ступице рулевого колеса. Расположение клавиши обусловлено необходимостью удерживать руки водителя на рулевом колесе в целях безопасности.
В местах хвата на рулевом колесе, как правило, используется пластиковое или прорезиновое покрытие.
Диаметр рулевого колеса может быть различным. У грузовых автомобилей диапазон составляет от 440 мм до 550 мм, у легковых – от 380 мм до 425 мм.
У спортивных машин колесо еще меньше. Руль маленького диаметра производства, к примеру, популярной в среде тюнеров фирмы Momo требует больших усилий водителя в управлении автомобилем, но обладает лучшей передачей крутящего момента поворотному механизму.
Рулевой механизм червячного типа
Червячный тип рулевого управления
Рулевой механизм червячного типа состоит из: – рулевого колеса с валом, – картера червячной пары, – пары «червяк-ролик», – рулевой сошки.
В картере рулевого механизма в постоянном зацеплении находится пара «червяк-ролик». Червяк есть ни что иное, как нижний конец рулевого вала, а ролик, в свою очередь, находится на валу рулевой сошки. При вращении рулевого колеса ролик начинает перемещаться по винтовой нарезке 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. 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, применяемый с механизмом червячного типа включает в себя: – правую и левую боковые тяги, – среднюю тягу, – маятниковый рычаг, – правый и левый поворотные рычаги колес.
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.
Вывод
Подобрать новое рулевое колесо бывает непросто, а его монтаж может занять и в некоторых случаях требует покупки дополнительных комплектующих, как-то адаптеров и электронных блоков. Если вы просто хотите заменить стандартный руль похожей моделью, то искать можно как артикулу, так и по основным параметрам изделия. В случае мультирулей придется уточнять его совместимость с бортовой системой и в случае необходимости приобретать блок. Стоит учитывать, что чем больше электронной «начинки» в руле, тем менее он надежен и тем чаще выходит из строя. Одна из самых востребованных запчастей помимо подушки безопасности – подрулевой шлейф.
