Рульове управління

Наши партнеры ArtmMisto

Рульове керування призначене для забезпечення руху автомобіля в заданому водієм напрямку і поряд з гальмівною системою є найважливішою системою управління автомобілем. На більшості легкових автомобілів зміна напрямку руху здійснюється за рахунок повороту передніх коліс (кінематичний спосіб повороту). Змінити напрямок руху можна і за рахунок пригальмовування окремих коліс. Силовий спосіб повороту покладено в основу роботи системи курсової стійкості .

Рульове управління сучасного автомобіля об'єднує рульове колесо з рульовою колонкою, рульовий механізм і рульовий привід.

Рульове колесо сприймає від водія зусилля, необхідні для зміни напрямку руху, і передає їх через рульову колонку рульового механізму. Рульове колесо виконує також і інформаційну функцію. За величиною зусиль, характеру вібрацій відбувається передача водієві інформації про характер руху. Діаметр рульового колеса легкових автомобілів знаходиться в межі 380 - 425 мм, вантажних автомобілів - 440 - 550 мм. Рульове колесо спортивних автомобілів має менший діаметр.

Рульова колонка забезпечує з'єднання рульового колеса з рульовим механізмом. Рульова колонка представлена ​​рульовим валом, що має кілька шарнірних з'єднань. У конструкції рульової колонки передбачена можливість складання при сильному фронтальному ударі, що дозволяє знизити тяжкість травмування водія. На сучасних автомобілях передбачено механічне або електричне регулювання положення рульової колонки. Регулювання може здійснюватися по вертикалі, по довжині або в обох напрямках. З метою захисту від угону здійснюється механічна або електрична блокування рульової колонки.

Рульовий механізм призначений для збільшення, прикладеного до керма зусилля, і передачі його рульовому приводу. Як рульового механізму використовуються різні типи редукторів, які характеризуються певним передавальним числом. Найбільшого поширення на легкових автомобілях отримав рейковий рульовий механізм.

Рейковий рульовий механізм включає шестерню, встановлену на валу рульового колеса і пов'язану з зубчастої рейкою. При обертанні рульового колеса рейка переміщається в одну або іншу сторону і через кермові тяги повертає колеса. Рейковий рульовий механізм розташовується, як правило, в підрамнику підвіски автомобіля.

На деяких автомобілях BMW, Mercedes-Benz, Porsche, Volkswagen застосовується рульовий механізм із змінним передавальним відношенням. У механізмі використовується зубчаста рейка з різними зонами зубів. У міру віддалення від зони прямолінійного руху форма зубів зубчастої рейки істотно змінюється (косою нахил зубів). Це забезпечує прогресивне зменшення передавального відношення і відповідно менший діапазон повороту рульового колеса. Керування автомобілем стає зручнішим і динамічним, а кермо - важким і гострим.

Ряд автовиробників (BMW, Honda, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Renault, Toyota,) пропонують на деяких легкових автомобілях кермові механізми з чотирма керованими колесами. Дане технічне рішення забезпечує кращу керованість і стійкість при русі автомобіля на високій швидкості (при цьому передні і задні колеса повернені в одну сторону), а також високу маневреність при русі з невеликою швидкістю (передні і задні колеса повернені в різні боки).

Необхідно відзначити, що ефект «підрулення» задніх коліс при русі автомобіля на високій швидкості досягається і пасивними засобами. При повороті автомобіля резинометаллические пружні елементи задньої підвіски деформуються за рахунок крену кузова і впливу бічних сил, тим самим забезпечують незначні кути повороту коліс.

Рульовий привід призначений для передачі зусилля, необхідного для повороту, від рульового механізму до коліс. Він забезпечує оптимальне співвідношення кутів повороту керованих коліс, а також перешкоджає їх повороту при роботі підвіски. Конструкція рульового приводу залежить від типу застосовуваної підвіски.

Найбільшого поширення набув механічний рульової привід, що складається з рульових тяг і рульових шарнірів. Рульовий шарнір виконується кульовим. Кульовий шарнір складається з корпусу, вкладишів, кульового пальця і ​​захисного чохла. Для зручності експлуатації кульовий шарнір виконаний у вигляді знімного наконечника рульової тяги. За своєю суттю рульова тяга з кульовою опорою виступає додатковим важелем підвіски.

Рульове управління характеризується великою кількістю кінематичних параметрів, основними з яких є чотири кути (сходження, розвалу, поперечного та поздовжнього нахилу осі повороту колеса) і два плеча (обкатки і стабілізації). У загальному вигляді конструкція рульового управління являє собою компроміс кінематичних параметрів, тому що змушена об'єднувати суперечать один одному стійкість руху і легкість управління.

Для зменшення зусиль, необхідних для повороту рульового колеса, в рульовому приводі застосовується підсилювач рульового управління. Застосування підсилювача забезпечує точність і швидкодія рульового управління, знижує загальну фізичне навантаження на водія, а також дозволяє встановлювати кермові механізми з меншим передавальним числом. Залежно від типу приводу розрізняють наступні види підсилювачів рульового управління: гідравлічний, електричний і пневматичний.

Більшість сучасних автомобілів мають гідравлічний підсилювач рульового управління (інша назва - гідропідсилювач керма). Різновидом гідропідсилювача є електрогідравлічний підсилювач рульового управління, в якому гидронасос має привід від електродвигуна. В останні роки на автомобілях все ширше застосовується електричний підсилювач рульового управління (інша назва - електропідсилювач керма). Крутний момент від електродвигуна може передаватися безпосередньо на вал рульового колеса або на зубчасту рейку. Електроніка дозволяє використовувати електропідсилювач керма для автоматичного керування автомобілем, наприклад в системі автоматичного паркування , системі допомоги руху по смузі .

Підсилювач рульового управління, в якому поворотне зусилля змінюється в залежності від швидкості автомобіля, називається адаптивним підсилювачем рульового управління. Відомої конструкцією адаптивного підсилювача рульового управління є електрогідравлічний підсилювач Servotronic.

інноваційними є система активного рульового управління від BMW, система динамічного рульового управління від Audi, в яких передавальне число рульового механізму змінюється в залежності від швидкості руху автомобіля. Компанія BMW додала в рульовий вал здвоєний планетарний редуктор, корпус якого може повертатися за допомогою електродвигуна і в залежності від швидкості руху автомобіля міняти передавальне відношення рульового механізму.

Перспективною є конструкція рульового управління, в якій відсутній механічний зв'язок рульового колеса і ведучих коліс, т.зв. рульове управління по проводах . Система забезпечує незалежне вплив на кожне колесо за допомогою електроприводу. Серійне застосування рульового управління по проводах стримує скоріше психологічний фактор, пов'язаний з високим ризиком аварії в разі відмови системи.