Рулевое управление

Изменить направление движения автомобиля можно двумя различными способами: за счёт поворота колёс или звеньев автомобиля в горизонтальной плоскости (кинематический способ) или за счёт создания на колёсах правого и левого борта различные по величине или по направлению продольных сил (силовой способ).

Для управления большинством современных автомобилей применяется кинематический способ, который может быть реализован путём:

-поворота управляемой оси;

-поворота управляемых колёс;

-поворота сочленённых звеньев (складывания рамы).

Поворот управляемой оси – это наиболее старый из известных способов управления. При таком способе ось с колёсами поворачивалась относительно шкворня, установленного в центре повозки. Поворот управляемой оси сегодня применяется только в прицепах.

Чтобы совершить поворот без бокового скольжения колёс, все они должны катиться по дугам, описанным из центра поворота О (рис. 7), лежащего на продолжении задней оси автомобиля. При этом передние управляемые колёса должны поворачиваться на разные углы. Внутреннее по отношению к центру поворота колесо должно поворачиваться на угол α_в, наружное колесо – на меньший угол α_н. Это обеспечивается соединением рулевого управления в форме трапеции. Основанием трапеции служит балка 1 переднего моста автомобиля, боковыми сторонами являются левый 4 и правый 2 поворотные рычаги, а вершину трапеции образует поперечная тяга 3, которая соединяется с рычагами шарнирно. К рычагам 4 и 2 жёстко присоединены поворотные цапфы 5 колёс.

Рис. 7. Схема поворота автомобиля

Принцип управления за счёт сочленённых звеньев применяется в случае, когда колёса транспортного средства имеют большие размеры и поворот каждого из них затруднён. К недостаткам данной системы относится низкая точность управления при высоких скоростях, усложнение трансмиссии.

Наибольшее распространение в конструкции автомобиля получило рулевое управление с поворотными колёсами. В этом случае каждое управляемое колесо может поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно собственной оси поворота. Для синхронизации правого и левого колеса одной оси они связаны шарнирным механизмом – рулевой трапецией. Рулевая трапеция обеспечивает поворот правого и левого колес на разные углы, что позволяет им катиться на повороте по разным радиусам без проскальзывания. Основные преимущества указанной схемы поворота: колёса занимают при поворотах небольшой объём внутри кузова, что позволяет удобно размещать над управляемым мостом другие агрегаты автомобиля; для поворота колёс требуются незначительные усилия.

Рулевой механизм состоит из рулевого колеса, рулевого вала и рулевой передачи, состоящей из зацепления червячной шестерни червяка с зубчатым сектором, на вал которого крепится сошка 9 рулевого привода.

Управляемые колёса поворачиваются рулевым управлением на ограниченный угол, равный 28 – 35⁰. Ограничение вводится для того, чтобы исключить при повороте задевание колёсами подвески или кузова автомобиля.

Двухосный автомобиль имеет, как правило, одну переднюю ось с управляемыми колёсами. Иногда для улучшения маневренности такие автомобили снабжают всеми управляемыми колёсами, но при этом усложняется конструкция рулевого управления и возникают проблемы с управляемостью на высоких скоростях. Поэтому на автотранспортных средствах с передними и задними управляемыми колёсами при движении с высокими скоростями принудительное управление задними колёсами отключают, а колёса фиксируются в нейтральном положении.

Рулевое управление автомобилей с поворотными колёсами включает в себя следующие элементы:

- рулевое колесо с рулевым валом;

- рулевой механизм;

- рулевой привод.

Рулевой механизм представляет собой механический редуктор, его основная задача – увеличение приложенного к рулевому колесу усилия водителя, необходимого для поворота управляемых колёс.

Рулевой привод представляет собой систему тяг и шарниров, связывающих рулевой механизм с управляемыми колёсами.