Устройство автомобилей





Рулевое управление автомобиля



Назначение и классификация рулевого управления

Рулевое управление автомобиля – совокупность устройств, служащих для изменения направления движения автомобиля и обеспечивающих его движение в заданном направлении.

Колесные машины могут управляться двумя основными способами – поворотом управляемых колес и поворотом управляемых осей.

Поворот управляемых осей в качестве способа управления автомобилями не нашел широкого применения и может применяться лишь для управления особо тяжелыми автотранспортными средствами. Такое техническое решение обычно используется на некоторых колесных тракторах, имеющих колеса большого диаметра и на гусеничных сочлененных машинах.
общее устройство и классификация рулевого управления Сочлененная машина состоит, как правило, из двух активных звеньев. В качестве первого звена используется одноосная тележка, на которой установлен двигатель и кабина водителя. Вторым звеном является полуприцеп. Между звеньями располагают гидравлические силовые цилиндры в качестве управляющего механизма.
Управление гидроцилиндрами производится рулевым управляющим органом золотникового или клапанного типа из кабины водителя. При повороте руля поршни и тяги перемещаются во взаимно противоположных направлениях, и звенья машины складываются относительно друг друга, осуществляя поворот.

Наиболее распространенным способом изменения направления движения автомобилей является управление поворотом управляемых колес. При этом надо учитывать следующие особенности передвижения внутренних и наружных колес при повороте. Так как внутренние и внешние колеса одной оси перекатываются при повороте автомобиля по окружностям разного радиуса (наружное – по большему радиусу, чем внутреннее), то и управляемые колеса должны быть повернуты на разные углы – внутренние на больший угол (т. е. круче), чем наружные (рис. 1).
Если углы поворота управляемых колес будут одинаковы, то наружное колесо, перемещающееся по дуге большего радиуса, будет двигаться с проскальзыванием. Чтобы исключить это негативное явление, оси управляемых колес при повороте поворачиваются таким образом, чтобы в плоскости поворота они пересекались в одной точке, являющейся общим центром окружностей, по которым перекатываются колеса. Эту точку называют центром поворота.

Поворот колес на разные углы обеспечивается рулевой трапецией, образованной балкой моста, поперечной рулевой тягой и поворотными рычагами, прикрепленными к ступицам колес.

Основные способы управления автомобилями и виды конструкций рулевого управления представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Классификация рулевых управлений автомобилей

Классификация по признакам

Типы узлов и механизмов рулевого управления

По расположению рулевого колеса

Рулевое управление с левым расположением (правостороннее движение); рулевое управление с правым расположением (левостороннее движение).

По способу поворота автомобиля

Поворотом управляемых колес; складыванием элементов (одноосный тягач и одноосный прицеп); вращением колес одного борта в сторону обратную движению; торможением колес одного борта.

По расположению управляемых колес

Двухосные автомобили: первой оси, второй оси, первой и второй осей.

Трехосные автомобили: первой оси, первой и третьей осей.

Четырехосные автомобили: первой и второй осей, первой и третьей осей, всех осей.

По конструкции рулевого механизма

Червячные (с сектором или роликом); кривошипно-винтовые (с шипом у кривошипа, с гайкой у кривошипа и др.); комбинированные (винт-гайка-рейка-сектор); реечные и шестеренные.

По конструктивным особенностям рулевого привода

Привод к управляемым колесам; привод к управляемым осям (тележкам); привод к складывающимся звеньям.

По типу применяемых усилителей

Гидравлические (с открытым и закрытым центром); пневматические (включая вакуумные); комбинированные (электрогидравлические и др.).

***



Требования к рулевому управлению

Основные требования к рулевым управлениям связаны с обеспечением безопасности дорожного движения. Автомобиль должен терять управляемости и маневренности при любых дорожных условиях и обстоятельствах, поскольку это может привести к дорожно-транспортным происшествиям, авариям и даже катастрофам.
В соответствии с этим рулевое управление автомобиля должно соответствовать следующим требованиям:

  • правильность кинематики поворота;
  • легкость управления;
  • силовое и кинематическое следящее действие;
  • согласованность элементов рулевого управления с подвеской для исключения самопроизвольного поворота управляемых колес;
  • повышенная надежность всех элементов рулевого управления, поскольку любой отказ может привести к авариям с тяжелыми последствиями.

***

Общее устройство и работа рулевого управления

При повороте происходит изменение положения поперечной тяги относительно передней оси, вследствие чего внутреннее к центру поворота колесо поворачивается на угол α, больший, чем угол β поворота наружного колеса.

особенности устройства рулевого управления автомобилей

В двухосных и трехосных автомобилях, имеющих сближенные оси задней тележки, управление осуществляется, как правило, поворотом передних колес (рис. 3, а, в).

Для улучшения маневренности и проходимости по пересеченной местности со сложной геометрией иногда в трехосных автомобилях управляемыми выполняют колеса передней и задней осей (рис. 3, б). В этом случае промежуточную ось размещают посередине базы автомобиля.
В большинстве четырехосных автомобилей с колесной формулой 8×8 с учетом конкретного назначения управляемыми делают колеса двух передних осей (рис. 3, г).

Расположение рулевого колеса может быть справа или слева в зависимости от принятой в той или иной стране системы дорожного движения.
Наиболее распространенное в мире - правостороннее движение, при котором руль располагается в кабине водителя (кузове легкового автомобиля) слева. Правое расположение руля, в соответствии с принятым левосторонним движением по дорогам, применяется в Японии и Великобритании.
При этом рулевое колесо, установленное с левой или правой стороны автомобиля, обеспечивает лучшую видимость при разъезде с транспортом, движущимся навстречу.

схемы управления поворотом колес автомобилей

Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода, а также усилителя рулевого управления (рис. 4).
Рулевой механизм служит для увеличения вращающего момента, прикладываемого к рулевому колесу, и передачи его к рулевому приводу.
Рулевой привод передает усилие от рулевого механизма к управляемым колесам, обеспечивая при этом их поворот на неодинаковые углы.
Усилитель (если он применяется) служит для снижения усилия на рулевом колесе, уменьшения обратной связи от колес к рулевому колесу, и, в конечном итоге, для повышения безопасности движения и удобства управления автомобилем.
Применение рулевого управления без усилителя или с усилителем зависит от типа и назначения автомобиля. Рулевые управления без усилителя обычно устанавливаются на легковых автомобилях особо малого и малого классов, а также грузовых автомобилях малой грузоподъемности. На остальных автомобилях и автобусах обычно используют усилители рулевого управления.

общее устройство рулевого управления автомобиля

Рулевой механизм автомобиля включает в себя рулевое колесо 1, рулевую колонку 2 и исполнительный рулевой механизм 3. Рулевой привод представляет собой кинематическую систему, состоящую из рулевых тяг и рычагов: сошки 11, продольной тяги 10, поворотных рычагов 7, 9 и поперечной тяги 8.

При повороте рулевого колеса вращение передается посредством рулевой колонки редуктору рулевого механизма 3. Последующее перемещение сошки 11 через продольную тягу и поворотный рычаг поворачивают левую цапфу (для автомобилей с левым расположением руля) с поворотным кулаком 6, а вместе с ней и левое колесо и далее через поворотные рычаги 7 и поперечную тягу 8 правую цапфу вместе с правым колесом.

В зависимости от принятых компоновочных и технических решений при конструировании автомобилей разных типов, общее устройство и составные элементы рулевого механизма и рулевого привода могут отличаться. Конструкция рулевого управления во многом зависит от типа подвески управляемых колес автомобиля.

***

Рулевой механизм