Рулевое управление

Двумя первостепенными задачами всякого автомобиля являются генерирование и утилизация мощности, а также остановка автомобиля с помощью тормозной системы. Третьей задачей транспортного средства является контроль и управление движением.

По мере развития автомобилестроения системы рулевого управления прошли длинный путь развития. Первые приспособления для езды без конной тяги имели очень простые системы рулевого управления, которые основывались на мускульной силе водителя. По мере того как автомобиль становился все больше, тяжелее и сложнее, были разработаны более совершенные системы управления, которые использовали системы рычагов, чтобы облегчить физические затраты водителя. Технический прогресс привёл к появлению на автомобильном рынке рулевого управления с усилителем.

Современные автомобили могут иметь механизмы силового рулевого управления, контролируемые компьютером, а также другие разнообразные системы. Эти системы рулевого управления используют насос с приводом от двигателя, чтобы подавать гидравлическое давление к рулевому механизму. Это помогает водителю справиться с управлением, прилагая меньшее усилие. Новая разработка представляет собой полностью электрифицированную систему рулевого управления, которая обещает ещё больше минимизировать усилия водителя по управлению автомобилем.

Более совершенные машины и более качественные дороги позволяют развивать большую скорость. По мере того как она возрастала, возникла необходимость улучшить системы рулевого управления, чтобы обеспечить быструю и точную реакцию водителя. Современные системы рулевого управления добиваются этого при минимальном усилии со стороны водителя. Стандартным для современных машин является реечное рулевое управление.

Современные системы рулевого управления

Функция рулевого управления — обеспечивать контроль водителя над направлением движения автомобиля.
На современных машинах встречаются две системы рулевого управления:

1. с механизмом реечной передачи;
2. с передачей типа «винт-гайка» с циркулирующими шариками.

Любая из двух может быть либо полностью механической, либо системой с усилителем.

Механизм реечной передачи

В большинстве автомобилей используется эта система рулевого управления, так как она обеспечивает быстрое и уверенное срабатывание. Шестерня соединена с концом рулевой колонки. Эта шестерня приходит в зацепление с зубчатой рейкой внутри картера рулевого механизма. Картер монтируется параллельно переднему мосту автомобиля. Когда рулевое колесо поворачивается, оно поворачивает шестерню. Это действие заставляет рейку скользить внутри картера. Концы рейки соединены с обоими поворотными кулаками передних колёс через анкерные болты. Когда рейка скользит, она приводит в движение передние колёса и заставляет автомобиль поворачивать. Как показано на рисунке, необходим минимальный рулевой привод, чтобы соединить рулевой механизм с колёсами.

Циркулирующий шарик

Более габаритные автомобили и грузовики используют коробку с циркулирующим шариком и улучшенную систему рулевого привода (рис. 9-13). Такая коробка передач содержит стальные шарикоподшипники для уменьшения трения между внутренними частями и для снижения усилия рулевого механизма. Когда рулевое колесо поворачивается, оно вращает червячное колесо в коробке передач рулевого управления. Это червячное колесо имеет круглую спиральную канавку вдоль своей длины. Шариковая гайка с закруглённой спиральной резьбой крепится над этим колесом. Шарикоподшипники размещаются в пространстве между червячным колесом и шариковой гайкой. Когда рулевое колесо поворачивается, червячное колесо также поворачивается и заставляет шарики приводить в движение шариковую гайку. Когда она движется, вместе с ней вращается секторный вал. Он соединён через рулевой привод с передними колёсами. Чтобы передать его движение передним колёсам, требуются несколько связующих частей. Рулевая сошка присоединена к секторному валу и колеблется дугообразно, когда вал вращается. Эти части образуют рулевой привод. Затем она приводит в движение соединительные тяги и колёса рулевого управления.
Вероятно, наиболее распространённым типом системы рулевого управления, используемым в рулевом управлении с передачей типа «винт-гайка» с циркулирующим шариком, является параллелограммное рулевое управление.

На некоторых транспортных средствах небольшой амортизатор рулевого механизма соединяется с рулевым приводом, чтобы передавать усилие назад к рулевому колесу, когда автомобиль ударяется об ухаб.

Усилитель рулевого управления

Цель этой системы — снизить рулевое усилие. Насос с приводом от двигателя используется, чтобы создать гидравлическую силу. Эта сила применяется к рулевому управлению, чтобы помочь привести в движение рулевой привод. Любая из двух вышеописанных рулевых систем может быть усилена.

Гидравлический насос, приводимый в действие ремнём привода от двигателя, создаёт гидравлическое давление, чтобы привести в действие рулевой механизм. В резервуаре хранится жидкость для работы усилителя. Он может размещаться либо на самом насосе, либо отдельно от него. Соединительные шланги используются, чтобы обеспечить подачу жидкости к насосу и возвращение жидкости в резервуар. Когда ремень поворачивает рулевой насос, жидкость проталкивается через систему к поршням внутри рулевого механизма. Поршни движутся и подают усилие к рулевому приводу.

Сейчас выпускается два типа систем с усилителями рулевого механизма:

• переменного содействия;
• с переменным передаточным отношением рулевого механизма.

Первый из этих подходов позволяет водителю чувствовать дорогу. Количество давления, воздействующего на поршни в рулевой системе, варьируется в зависимости от условий движения. Например, когда вы резко поворачиваете колёса для парковки или резкого поворота, система обеспечивает максимальную поддержку. Когда вы едете по кривой или перестраиваетесь, усилитель рулевого управления работает с маленькой нагрузкой. Когда вы движетесь по прямой, эта система только незначительно содействует движению либо вообще не содействует. Такой подход снижает ошибки при определении степени усиления и создаёт хорошее чувство дороги. Система с переменным передаточным отношением рулевого механизма имеет две цели.

Во-первых, она снижает количество поворотов руля, что должно происходить при парковке и замедлении.

Во-вторых, она менее чувствительна к подводимой мощности рулевого колеса, когда движение совершается по прямой. Например, при испытательной езде по трассе предпочтительнее более медленное передаточное число рулевого механизма, чтобы можно было постепенно делать корректировки. Однако в круговой езде или при резких поворотах необходимо более быстрое передаточное число, так чтобы требовалось меньшее количество вращений рулевого колеса при резком повороте передних колёс.