Механизмы управления автомобиля
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Механизмы управления автомобиля

Основы управления автомобилем

Движение автомобиля подчиняется не только определенным законам, но и прежде всего — воле водителя. Собственно говоря, законы движения автомобиля вступают в силу только после того или иного, правильного или неправильного, действия водителя. Водитель и конструктор должны учитывать и правильно применять законы движения автомобиля.

Органы управления автомобилем

Для управления движением автомобиля и работой его механизмов в распоряжение водителя даны:

которые посредством тяг, рычажков, тросов, жидкостных, электрических или воздушных приводов связаны с соответствующими механизмами автомобиля.

В настоящее время, перед водителем может иметься только два органа управления: руль и педаль скорости. На некоторых автомобилях сейчас часть органов управления либо устранена и заменена автоматами, либо пользование ими не обязательно в обычных условиях движения. Однако типовое устройство автомобиля, в особенности устройство грузового автомобиля, такое, что для изменения данного качества движения автомобиля приходится приводить в действие несколько органов управления.

В конечном счете водитель должен изменять только три особенности движения автомобиля:

  • скорость
  • развиваемое усилие
  • направление

В изменении скорости и развиваемого усилия участвуют:

  • педаль подачи топлива (акселератор)
  • кнопки управления воздушной заслонкой (кнопка «подсоса») и дроссельной заслонкой карбюратора (кнопка «постоянного газа»)
  • педаль сцепления
  • рычаг переключения коробки передач
  • педаль тормоза
  • а также для пуска и остановки двигателя — замок зажигания, кнопка или педаль стартера

В изменении направления движения участвуют:

  • рулевое колесо
  • педаль сцепления
  • рычаг переключения коробки передач

Особую группу органов управления составляют приборы:

Но эти приборы вспомогательные, не связанные непосредственно с движением автомобиля.

Рис. В изменении скорости движения и крутящего момента участвуют три педали, рычаг и две кнопки — вверху. В изменении направления движения участвуют рулевое колесо, одна педаль и один рычаг — внизу.

Пуск двигателя

Если источник энергии — карбюраторный двигатель, то он может начать работать только после того, как включено зажигание. Для этого ключ в замке зажигания поворачивают. О включенном зажигании свидетельствует не только положение ключа в замке, но и показания некоторых приборов на щите перед водителем или движение стрелок указателя уровня бензина, амперметра, термометра и манометра давления масла, которые до этого были неподвижными.

Чтобы двигатель заработал, в нужно нажать на кнопку стартера (ножную, ручную или объединенную с ключом зажигания). Электродвигатель передает вращение шестерне стартера, входящей в этот момент в зацепление с зубчатым венцом маховика, и маховик, а вместе с ним и вал двигателя начнут вращаться. Когда после одного-двух (иногда нескольких) оборотов вала двигателя в цилиндрах произойдут вспышки рабочей смеси и рабочие ходы, кнопку стартера нужно отпустить. Теперь двигатель работает сам. Если двигатель холодный или продолжительное время бездействовал, приходится прогревать его на богатой рабочей смеси, пользуясь при этом кнопкой управления воздушной заслонкой. После того как двигатель прогреется и начнет устойчиво работать на малых (холостых) оборотах, кнопку вдвигают в гнездо до отказа. Кнопкой управления воздушной заслонкой иногда пользуются и во время движения автомобиля, когда хотят путем кратковременного обогащения рабочей смеси резко увеличить эффективность работы двигателя, однако это не рекомендуется, так как в результате возможен преждевременный износ двигателя и нарушение нормальной работы системы питания двигателя.

Кнопкой управления дроссельной заслонкой пользуются еще реже — только если водителю по тем или иным причинам нужно оставить рабочее место, но необходимо поддерживать сравнительно высокие числа оборотов вала двигателя (например, если неисправен стартер).

Набор скорости, переключение передач

Как известно, в системе силовой передачи имеется несколько ступеней, чаще всего пять у легковых автомобилей и больше у грузовых. После небольшого разгона автомобиль может двигаться по ровной дороге на высшей (обычно так называемой прямой) передаче с различными скоростями, от минимальной до наибольшей. Для регулирования скорости водителю достаточно изменять подачу топлива и тем самым мощность и число оборотов вала двигателя; это достигается большим или меньшим нажимом на педаль подачи топлива. Можно представить себе автомобиль с двигателем, развивающим такую большую мощность и такой большой крутящий момент, что необходимость в понижающих передачах отпадает. Примером такого автомобиля может служить германская конструкция Майбах 1928 года, имевшая двигатель с рабочим объемом около 9 л, мощностью около 150 л. с. и крутящим моментом около 100 кгм. На таком автомобиле число органов управления, участвующих в изменении скорости, сводится к двум-трем: педали подачи топлива и тормозу (с приводом от педали и от рычага). Но размеры и вес двигателя, а следовательно всего автомобиля, резко возрастают с увеличением рабочего объема двигателя, автомобиль становится чрезмерно тяжелым, дорогостоящим. Поэтому подавляющая часть советских автомобильных двигателей рассчитана для движения автомобиля без понижающих передач только по ровной дороге и после разгона, а для разгона, движения на крутой подъем, преодоления плохих дорог приходится передаваемое от двигателя к колесам усилие увеличивать с помощью понижающих передач, что сопровождается соответственным уменьшением числа оборотов колес и снижением скорости.

Эти операции производит водитель, пользуясь рычагом переключения коробки передач. Если в конструкции отсутствуют специальные устройства для уравнивания числа оборотов (синхронизаторы), переключение передач невозможно (во всяком случае — бесшумное и безударное) без предварительного или одновременного отсоединения коробки передач от двигателя с помощью сцепления и регулирования числа оборотов ведущих шестерен посредством педали подачи топлива. Поэтому-то при переключении передач водитель вынужден не только выводить из зацепления и вводить в зацепление те или иные шестерни коробки передач, но и пользоваться при этом педалями сцепления и подачи топлива. На первый взгляд все эти действия могут показаться постороннему весьма сложными, но автомобилисты настолько освоились с ними, да и в конструкции современного автомобиля все устроено так целесообразно, что переключение передач не представляет ничего сложного, по крайней мере на легковых автомобилях и небольших грузовых. Доказательством тому служит широкое распространение среди водителей метода езды накатом, при котором без особой, казалось бы, нужды систематически в процессе движения по ровной дороге то выключают, то включают передачу. Это делается для получения некоторой экономии в расходе топлива и для снижения шума при движении. Если бы переключение передач было слишком сложным, водители не стали бы к нему прибегать ради малосущественных факторов.

Следует подчеркнуть, что переключение передач и все, что с ним связано, служит главным образом для регулирования тягового усилия в широких пределах. Изменение скорости только сопутствует изменению усилия. Регулирование скорости осуществляется в основном (кроме случаев разгона и очень медленного движения) регулированием оборотов вала двигателя различной подачей топлива.

Число оборотов при наибольшем крутящем моменте двигателя примерно вдвое меньше числа оборотов, соответствующих наибольшей мощности. Это значит, что при полном открытии дроссельной заслонки карбюратора крутящий момент наибольший при сравнительно небольших мощности двигателя и скорости движения автомобиля, а при уменьшении или увеличении числа оборотов величина момента снизится.

Пропорционально моменту изменяется и тяговое усилие на ведущих колесах автомобиля. При езде с неполностью открытой дроссельной заслонкой всегда можно увеличить мощность, а следовательно момент двигателя, сильнее нажав на педаль, т. е. увеличив подачу топлива.

Рис. Наибольший крутящий момент двигатель развивает при сравнительно небольшом числе оборотов

До сих пор говорилось об увеличении скорости или о сохранении постоянной скорости. Но бывают обстоятельства, при которых скорость автомобиля должна быть снижена. Для этого водитель может использовать разные приемы.

Снижение скорости автомобиля

Первый прием — уже упомянутый накат, т.е. движение по инерции с выключенной передачей. Если дорога ровная, автомобиль постепенно замедляет ход, пока не остановится, причем вначале скорость мало отличается от той, что была перед накатом. Накатом пользуются, помимо уже упомянутого, перед заранее предусмотренной остановкой автомобиля, при приближении к перекрестку. Попутно отметим, что накат не рекомендуется применять на скользкой дороге, так как при этом устойчивость автомобиля может нарушиться, а также на крутых, в особенности, неполностью обозреваемых спусках, так как в этих условиях автомобиль развивает иногда скорость, большую, чем первоначальная, и движение становится небезопасным.

Второй прием — торможение двигателем, т.е. движение по инерции, но с включенной передачей и малой нагрузкой двигателя (без нажатия на педаль подачи топлива). Смысл торможения двигателем сводится к тому, что накопленная энергия теперь тратится на преодоление трения в механизмах силовой передачи и особенно двигателя. Это очень надежный прием замедления движения, в особенности важный на скользкой дороге и на спусках. Наибольший эффект торможения получается, если включить понижающую передачу и уменьшить подачу топлива. Здесь переключение передач на понижающую служит не для увеличения момента, а для увеличения числа оборотов вала двигателя и потерь на трение в нем. Преимуществом торможения двигателем является еще и то, что оно может продолжаться длительное время, не нагревая тормозов и не изнашивая тормозных накладок. Кроме того, при торможении двигателем (не считая случаев перехода на низшую передачу) водителю нужно только уменьшать подачу топлива.

Рис. Повороты рулевого колеса передаются передним колесам через вал, рулевой механизм и систему тяг

Третий прием замедления хода — торможение с помощью колесных тормозов, которые приводятся в действие от педали. Торможение применяется чаще всего для кратковременного и вместе с тем достаточно резкого замедления хода — при появлении опасности, для остановки автомобиля после замедления хода иными средствами и т. д. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, неподвижные тормозные колодки прижимаются к вращающемуся тормозному барабану или диску. Между колодками и барабаном (или диском) возникает трение; колодки и барабан (или диск) от трения нагреваются. Накопленная движущимся автомобилем энергия расходуется уже не на дальнейшее движение, а в значительной мере на трение и образование тепла, и автомобиль замедляет ход.

Наконец, кроме перечисленных приемов, водитель может пользоваться рычагом ручного стояночного тормоза, привод от которого осуществляется на тормоза задних колес или на тормоз на валу силовой передачи.

Движение задним ходом

Для включения заднего хода водитель, после остановки автомобиля, с помощью рычага переключения коробки передач и педали сцепления вводит между шестернями промежуточного и вторичного валов коробки передач дополнительную шестерню и этим изменяет направление вращения ведомого вала. Тем самым изменяется и направление вращения колес.

Изменение направления движения

Изменения направления движения, т. е. поворота автомобиля, водитель достигает вращением рулевого колеса. Механизмы рулевого привода передают вращение штурвала левому и правому передним колесам, поворачивая их на некоторый угол и тем самым направляя автомобиль влево или вправо.

Механизмы управления автомобиля

Рулевое управление автомобиля

Механизмы управления автомобилем

Механизмы управления автомобиля – это механизмы, которые предназначены обеспечивать движение автомобиля в нужном направлении, и его замедление или остановку в случае необходимости. К механизмам управления относятся рулевое управление и тормозная система автомобиля.

Р улевое управление автомобиля — это совокупность механизмов, служащих, для поворота управляемых колес, обеспечивает движение автомобиля в заданном направлении. Передачу усилия поворота рулевого колеса к управляемым колесам обеспечивает рулевой привод. Для облегчения управления автомобилем применяют усилители руля, которые делают поворот руля легким и комфортным.

Устройство рулевого управления:

1 – поперечная тяга; 2 – нижний рычаг; 3 – поворотная цапфа; 4 – верхний рычаг; 5 – продольная тяга; 6 – сошка рулевого привода; 7 – рулевая передача; 8 – рулевой вал; 9 – рулевое колесо.

Принцип работы рулевого управления

Каждое управляемое колесо установлено на поворотном кулаке, соединенном с передней осью посредством шкворня, который неподвижно крепится в передней оси. При вращении водителем рулевого колеса усилие передается посредством тяг и рычагов на поворотные кулаки, которые поворачиваются на определенный угол (задает водитель), изменяя направление движения автомобиля.

Механизмы управления, устройство

Рулевое управление состоит из следующих механизмов :

1. Рулевой механизм – замедляющая передача, преобразовывающая вращение вала рулевого колеса во вращение вала сошки. Этот механизм увеличивает прикладываемое к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу.
2. Рулевой привод – система тяг и рычагов, осуществляющая в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля.
3. Усилитель рулевого привода (не на всех автомобилях) – применяется для уменьшения усилий, необходимых для поворота рулевого колеса.

Устройство рулевого управления

1 – Рулевое колесо; 2 – корпус подшипников вала; 3 – подшипник; 4 – вал колеса рулевого управления; 5 – карданный вал рулевого управления; 6 – тяга рулевой трапеции; 7 – наконечник; 8 – шайба; 9 – палец шарнирный; 10 – крестовина карданного вала; 11 – вилка скользящая; 12 – наконечник цилиндра; 13 – кольцо уплотнительное; 14 – гайка наконечника; 15 – цилиндр; 16 –поршень со штоком; 17 – кольцо уплотнительное; 18 – кольцо опорное; 19 – манжета; 20 – кольцо нажимное; 21 – гайка; 22 – муфта защитная; 23 – тяга рулевой трапеции; 24 – масленка; 25 – наконечник штока; 26 – кольцо стопорное; 27 – заглушка; 28 – пружина; 29 – обойма пружины; 30 – кольцо уплотнительное; 31 – вкладыш верхний; 32 – палец шаровый; 33 – вкладыш нижний; 34 – накладка; 35 – муфта защитная; 36 – рычаг поворотного кулака; 37 – корпус поворотного кулака.

Устройство рулевого привода:

1 – корпус золотника; 2 – кольцо уплотнительное; 3 – кольцо плунжеров подвижное; 4 – манжета; 5 – картер рулевого механизма; 6 – сектор; 7 – пробка заливного отверстия; 8 – червяк; 9 – боковая крышка картера; 10 – крышка; 11 – пробка сливного отверстия; 12 – втулка распорная; 13 – игольчатый подшипник; 14 – сошка рулевого управления; 15 – тяга сошки рулевого управления; 16 – вал рулевого механизма; 17 – золотник; 18 – пружина; 19 – плунжер; 20 – крышка корпуса золотника.

Бак масляный. 1 – Корпус бачка; 2 – фильтр; 3 – корпус фильтра; 4 – клапан перепускной; 5 – крышка; 6 – сапун; 7 – пробка заливной горловины; 8 – кольцо; 9 – шланг всасывающий.

Насос усилительного механизма. 1 – крышка насоса; 2 – статор; 3 – ротор; 4 – корпус; 5 – игольчатый подшипник; 6 – проставка; 7 – шкив; 8 – валик; 9 – коллектор; 10 – диск распределительный.

Принципиальная схема. 1 – трубопроводы високого давления; 2 – механизм рулевой; 3 – насос усилительного механизма; 4 – шланг сливной; 5 – бак масляный; 6 – шланг всасывающий; 7 – шланг нагнетательный; 8 – механизм усилительный; 9 – шланги.

Рулевое управление автомобиля КамАЗ

1 — корпус клапана управления гидроусилителем; 2 — радиатор; 3 — карданный вал; 4 — рулевая колонка; 5 — трубопровод низкого давления; 6 — трубопровод высокого давления; 7— бачок гидросистемы; 8— насос гидроусилителя; 9 – сошка; 10 — продольная тяга; 11 — рулевой механизм с гидроусилителем; 12 — корпус углового редуктора.

Механизм рулевого управления автомобиля КамАЗ :

1 — реактивный плунжер; 2— корпус клапана управления; 3 — ведущее зубчатое колесо; 4 — ведомое зубчатое колесо; 5, 22 и 29— стопорные кольца; 6 — втулка; 7 и 31 — упорные колы к», 8 — уплотнительное кольцо; 9 и 15 — бинты; 10 — перепускной клапан; 11 и 28 — крышки; 12 — картер; 13 — поршень-рейка; 14 — пробка; 16 и 20— гайки; 17 — желоб; 18 — шарик; 19 — сектор; 21 — стопорная шайба; 23 — корпус; 24 — упорный подшипник; 25 — плунжер; 26 — золотник; 27— регулировочный винт; 30— регулировочная шайба; 32— зубчатый сектор вала сошки.

Читать еще:  Как проверить искру на ваз 2109 карбюратор

Рулевое управление автомобиля ЗИЛ;

1 — насос гидроусилителя; 2 — бачок насоса; 3 — шланг низкого давления; 4 — шланг высокого давления; 5 колонка; 6 — контактное устройство сигнала; 7 — переключатель указателей поворота; 8 карданный шарнир; 9 — карданный вал; 10 — рулевой механизм; 11 — сошка.

Рулевое управление автомобиля МАЗ-5335:

1 — продольная рулевая тяга; 2— гидроусилитель рулевого привода; 3 — сошка; 4 — рулевой механизм; 5— карданный шарнир привода рулевого управления; 6 — рулевой вал; 7— рулевое колесо; 8 — поперечная рулевая тяга; 9— левый рычаг поперечной рулевой тяги; 10 — поворотный рычаг.

Основы управления автомобилем

Движение автомобиля подчиняется не только определенным законам, но и прежде всего — воле водителя. Собственно говоря, законы движения автомобиля вступают в силу только после того или иного, правильного или неправильного, действия водителя. Водитель и конструктор должны учитывать и правильно применять законы движения автомобиля.

Органы управления автомобилем

Для управления движением автомобиля и работой его механизмов в распоряжение водителя даны:

которые посредством тяг, рычажков, тросов, жидкостных, электрических или воздушных приводов связаны с соответствующими механизмами автомобиля.

В настоящее время, перед водителем может иметься только два органа управления: руль и педаль скорости. На некоторых автомобилях сейчас часть органов управления либо устранена и заменена автоматами, либо пользование ими не обязательно в обычных условиях движения. Однако типовое устройство автомобиля, в особенности устройство грузового автомобиля, такое, что для изменения данного качества движения автомобиля приходится приводить в действие несколько органов управления.

В конечном счете водитель должен изменять только три особенности движения автомобиля:

  • скорость
  • развиваемое усилие
  • направление

В изменении скорости и развиваемого усилия участвуют:

  • педаль подачи топлива (акселератор)
  • кнопки управления воздушной заслонкой (кнопка «подсоса») и дроссельной заслонкой карбюратора (кнопка «постоянного газа»)
  • педаль сцепления
  • рычаг переключения коробки передач
  • педаль тормоза
  • а также для пуска и остановки двигателя — замок зажигания, кнопка или педаль стартера

В изменении направления движения участвуют:

  • рулевое колесо
  • педаль сцепления
  • рычаг переключения коробки передач

Особую группу органов управления составляют приборы:

Но эти приборы вспомогательные, не связанные непосредственно с движением автомобиля.

Рис. В изменении скорости движения и крутящего момента участвуют три педали, рычаг и две кнопки — вверху. В изменении направления движения участвуют рулевое колесо, одна педаль и один рычаг — внизу.

Пуск двигателя

Если источник энергии — карбюраторный двигатель, то он может начать работать только после того, как включено зажигание. Для этого ключ в замке зажигания поворачивают. О включенном зажигании свидетельствует не только положение ключа в замке, но и показания некоторых приборов на щите перед водителем или движение стрелок указателя уровня бензина, амперметра, термометра и манометра давления масла, которые до этого были неподвижными.

Чтобы двигатель заработал, в нужно нажать на кнопку стартера (ножную, ручную или объединенную с ключом зажигания). Электродвигатель передает вращение шестерне стартера, входящей в этот момент в зацепление с зубчатым венцом маховика, и маховик, а вместе с ним и вал двигателя начнут вращаться. Когда после одного-двух (иногда нескольких) оборотов вала двигателя в цилиндрах произойдут вспышки рабочей смеси и рабочие ходы, кнопку стартера нужно отпустить. Теперь двигатель работает сам. Если двигатель холодный или продолжительное время бездействовал, приходится прогревать его на богатой рабочей смеси, пользуясь при этом кнопкой управления воздушной заслонкой. После того как двигатель прогреется и начнет устойчиво работать на малых (холостых) оборотах, кнопку вдвигают в гнездо до отказа. Кнопкой управления воздушной заслонкой иногда пользуются и во время движения автомобиля, когда хотят путем кратковременного обогащения рабочей смеси резко увеличить эффективность работы двигателя, однако это не рекомендуется, так как в результате возможен преждевременный износ двигателя и нарушение нормальной работы системы питания двигателя.

Кнопкой управления дроссельной заслонкой пользуются еще реже — только если водителю по тем или иным причинам нужно оставить рабочее место, но необходимо поддерживать сравнительно высокие числа оборотов вала двигателя (например, если неисправен стартер).

Набор скорости, переключение передач

Как известно, в системе силовой передачи имеется несколько ступеней, чаще всего пять у легковых автомобилей и больше у грузовых. После небольшого разгона автомобиль может двигаться по ровной дороге на высшей (обычно так называемой прямой) передаче с различными скоростями, от минимальной до наибольшей. Для регулирования скорости водителю достаточно изменять подачу топлива и тем самым мощность и число оборотов вала двигателя; это достигается большим или меньшим нажимом на педаль подачи топлива. Можно представить себе автомобиль с двигателем, развивающим такую большую мощность и такой большой крутящий момент, что необходимость в понижающих передачах отпадает. Примером такого автомобиля может служить германская конструкция Майбах 1928 года, имевшая двигатель с рабочим объемом около 9 л, мощностью около 150 л. с. и крутящим моментом около 100 кгм. На таком автомобиле число органов управления, участвующих в изменении скорости, сводится к двум-трем: педали подачи топлива и тормозу (с приводом от педали и от рычага). Но размеры и вес двигателя, а следовательно всего автомобиля, резко возрастают с увеличением рабочего объема двигателя, автомобиль становится чрезмерно тяжелым, дорогостоящим. Поэтому подавляющая часть советских автомобильных двигателей рассчитана для движения автомобиля без понижающих передач только по ровной дороге и после разгона, а для разгона, движения на крутой подъем, преодоления плохих дорог приходится передаваемое от двигателя к колесам усилие увеличивать с помощью понижающих передач, что сопровождается соответственным уменьшением числа оборотов колес и снижением скорости.

Эти операции производит водитель, пользуясь рычагом переключения коробки передач. Если в конструкции отсутствуют специальные устройства для уравнивания числа оборотов (синхронизаторы), переключение передач невозможно (во всяком случае — бесшумное и безударное) без предварительного или одновременного отсоединения коробки передач от двигателя с помощью сцепления и регулирования числа оборотов ведущих шестерен посредством педали подачи топлива. Поэтому-то при переключении передач водитель вынужден не только выводить из зацепления и вводить в зацепление те или иные шестерни коробки передач, но и пользоваться при этом педалями сцепления и подачи топлива. На первый взгляд все эти действия могут показаться постороннему весьма сложными, но автомобилисты настолько освоились с ними, да и в конструкции современного автомобиля все устроено так целесообразно, что переключение передач не представляет ничего сложного, по крайней мере на легковых автомобилях и небольших грузовых. Доказательством тому служит широкое распространение среди водителей метода езды накатом, при котором без особой, казалось бы, нужды систематически в процессе движения по ровной дороге то выключают, то включают передачу. Это делается для получения некоторой экономии в расходе топлива и для снижения шума при движении. Если бы переключение передач было слишком сложным, водители не стали бы к нему прибегать ради малосущественных факторов.

Следует подчеркнуть, что переключение передач и все, что с ним связано, служит главным образом для регулирования тягового усилия в широких пределах. Изменение скорости только сопутствует изменению усилия. Регулирование скорости осуществляется в основном (кроме случаев разгона и очень медленного движения) регулированием оборотов вала двигателя различной подачей топлива.

Число оборотов при наибольшем крутящем моменте двигателя примерно вдвое меньше числа оборотов, соответствующих наибольшей мощности. Это значит, что при полном открытии дроссельной заслонки карбюратора крутящий момент наибольший при сравнительно небольших мощности двигателя и скорости движения автомобиля, а при уменьшении или увеличении числа оборотов величина момента снизится.

Пропорционально моменту изменяется и тяговое усилие на ведущих колесах автомобиля. При езде с неполностью открытой дроссельной заслонкой всегда можно увеличить мощность, а следовательно момент двигателя, сильнее нажав на педаль, т. е. увеличив подачу топлива.

Рис. Наибольший крутящий момент двигатель развивает при сравнительно небольшом числе оборотов

До сих пор говорилось об увеличении скорости или о сохранении постоянной скорости. Но бывают обстоятельства, при которых скорость автомобиля должна быть снижена. Для этого водитель может использовать разные приемы.

Снижение скорости автомобиля

Первый прием — уже упомянутый накат, т.е. движение по инерции с выключенной передачей. Если дорога ровная, автомобиль постепенно замедляет ход, пока не остановится, причем вначале скорость мало отличается от той, что была перед накатом. Накатом пользуются, помимо уже упомянутого, перед заранее предусмотренной остановкой автомобиля, при приближении к перекрестку. Попутно отметим, что накат не рекомендуется применять на скользкой дороге, так как при этом устойчивость автомобиля может нарушиться, а также на крутых, в особенности, неполностью обозреваемых спусках, так как в этих условиях автомобиль развивает иногда скорость, большую, чем первоначальная, и движение становится небезопасным.

Второй прием — торможение двигателем, т.е. движение по инерции, но с включенной передачей и малой нагрузкой двигателя (без нажатия на педаль подачи топлива). Смысл торможения двигателем сводится к тому, что накопленная энергия теперь тратится на преодоление трения в механизмах силовой передачи и особенно двигателя. Это очень надежный прием замедления движения, в особенности важный на скользкой дороге и на спусках. Наибольший эффект торможения получается, если включить понижающую передачу и уменьшить подачу топлива. Здесь переключение передач на понижающую служит не для увеличения момента, а для увеличения числа оборотов вала двигателя и потерь на трение в нем. Преимуществом торможения двигателем является еще и то, что оно может продолжаться длительное время, не нагревая тормозов и не изнашивая тормозных накладок. Кроме того, при торможении двигателем (не считая случаев перехода на низшую передачу) водителю нужно только уменьшать подачу топлива.

Рис. Повороты рулевого колеса передаются передним колесам через вал, рулевой механизм и систему тяг

Третий прием замедления хода — торможение с помощью колесных тормозов, которые приводятся в действие от педали. Торможение применяется чаще всего для кратковременного и вместе с тем достаточно резкого замедления хода — при появлении опасности, для остановки автомобиля после замедления хода иными средствами и т. д. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, неподвижные тормозные колодки прижимаются к вращающемуся тормозному барабану или диску. Между колодками и барабаном (или диском) возникает трение; колодки и барабан (или диск) от трения нагреваются. Накопленная движущимся автомобилем энергия расходуется уже не на дальнейшее движение, а в значительной мере на трение и образование тепла, и автомобиль замедляет ход.

Наконец, кроме перечисленных приемов, водитель может пользоваться рычагом ручного стояночного тормоза, привод от которого осуществляется на тормоза задних колес или на тормоз на валу силовой передачи.

Движение задним ходом

Для включения заднего хода водитель, после остановки автомобиля, с помощью рычага переключения коробки передач и педали сцепления вводит между шестернями промежуточного и вторичного валов коробки передач дополнительную шестерню и этим изменяет направление вращения ведомого вала. Тем самым изменяется и направление вращения колес.

Изменение направления движения

Изменения направления движения, т. е. поворота автомобиля, водитель достигает вращением рулевого колеса. Механизмы рулевого привода передают вращение штурвала левому и правому передним колесам, поворачивая их на некоторый угол и тем самым направляя автомобиль влево или вправо.

Устройство и виды рулевого управления автомобиля

Рулевое управление — одна из основных систем автомобиля, которая представляет собой совокупность узлов и механизмов, предназначенных для синхронизации положения рулевого колеса (руля) и угла поворота управляемых колес (в большинстве моделей автомобилей это передние колеса). Основное назначение рулевого управления для любых транспортных средств — это обеспечение поворота и поддержание заданного водителем направления движения.

Устройство системы рулевого управления

Конструктивно система рулевого управления состоит из следующих элементов:

  • Рулевое колесо (руль) — предназначено для управления водителем с целью указания направления движения автомобиля. В современных моделях оно дополнительно оснащается кнопками управления мультимедийной системой. Также в рулевое колесо встраивается передняя подушка безопасности водителя.
  • Рулевая колонка — выполняет передачу усилия от руля к рулевому механизму. Она представляет собой вал с шарнирными соединениями. Для обеспечения безопасности и защиты от угона колонка может быть оснащена электрическими или механическими системами складывания и блокировки. Дополнительно на рулевой колонке устанавливается замок зажигания, органы управления светотехникой и стеклоочистителем ветрового стекла автомобиля.
  • Рулевой механизм — выполняет преобразование усилия, создаваемого водителем через поворот рулевого колеса и передает его приводу колес. Конструктивно представляет собой редуктор с некоторым передаточным отношением. Сам механизм соединяет с рулевой колонкой карданный вал рулевого управления.
  • Рулевой привод — состоит из рулевых тяг, наконечников и рычагов, выполняющих передачу усилия от рулевого механизма к поворотным кулакам ведущих колес.
  • Усилитель рулевого управления — повышает усилие, которое передается от руля к приводу.
  • Дополнительные элементы (амортизатор рулевого управления или «демпфер», электронные системы).

Стоит также отметить, что подвеска и рулевое управление автомобиля имеют тесную взаимосвязь. Жесткость и высота первой определяют степень отклика автомобиля на вращение рулевого колеса.

Виды рулевого управления

В зависимости от типа редуктора системы, рулевой механизм (система рулевого управления) может быть следующих видов:

  • Реечный — самый распространенный вид, используемый в легковых автомобилях. Этот вид рулевого механизма имеет простую конструкцию и отличается высоким КПД. Недостатки заключаются в том, что этот тип механизма чувствителен к возникающим ударным нагрузкам при эксплуатации в сложных дорожных условиях.
  • Червячный — обеспечивает хорошую маневренность автомобиля и достаточно большой угол поворота колес. Этот вид механизма меньше подвержен влиянию ударной нагрузки, но более дорогостоящий в изготовлении.
  • Винтовой — принцип работы похож на червячный механизм, однако он имеет более высокий КПД и позволяет создавать большие усилия.

В зависимости от вида усилителя, который предусматривает устройство рулевого управления, различают системы:

  • С гидравлическим усилителем (ГУР). Его основным достоинством является компактность и простота конструкции. Гидравлическое рулевое управление среди современных транспортных средств является одним из наиболее распространенных. Недостатком такой системы является необходимость контроля уровня рабочей жидкости.
  • С электрическим усилителем (ЭУР). Такая система рулевого управления с усилителем считается наиболее прогрессивной. Он обеспечивает простоту регулировки настроек управления, высокую надежность работы, экономный расход топлива и возможность управления автомобилем без участия водителя.
  • С электрогидравлическим усилителем (ЭГУР). Принцип действия данной системы аналогичен системе с гидравлическим усилителем. Главное отличие заключается в том, что насос усилителя приводится в действие электродвигателем, а не ДВС.
Читать еще:  Смена охлаждающей жидкости

Рулевое управление современного автомобиля может быть дополнено следующими системами:

  • Активного рулевого управления (AFS) — система изменяет величину передаточного отношения в зависимости от текущей скорости. Она позволяет корректировать угол поворота колес и обеспечивает более безопасное и устойчивое движение на скользких поверхностях.
  • Динамического рулевого управления — работает аналогично активной системе, однако в конструкции в этом случае вместо планетарного редуктора используется электродвигатель.
  • Адаптивного рулевого управления для транспортных средств — главной особенностью является отсутствие жесткой связи между рулем автомобиля и его колесами.

Требования к рулевому управлению автомобиля

Согласно стандарту, к рулевому управлению применяются следующие основные требования:

  • Обеспечение заданной траектории движения с необходимыми параметрами поворотливости, поворачиваемости и устойчивости.
  • Усилие на рулевом колесе для осуществления маневра не должно превышать нормированного значения.
  • Суммарное число оборотов руля от среднего положения до каждого из крайних не должно превышать установленного значения.
  • При выходе из строя усилителя должна сохраняться возможность управления автомобилем.

Существует еще один стандартный параметр, определяющий нормальное функционирование рулевого управления — это суммарный люфт. Данный параметр представляет собой величину угла поворота руля до начала поворота управляемых колес.

Значение допустимого суммарного люфта в рулевом управлении должно быть в пределах:

  • 10° для легковых автомобилей и микроавтобусов;
  • 20° для автобусов и подобных транспортных средств;
  • 25° для грузовых автомобилей.

Особенности правостороннего и левостороннего руля

В современных автомобилях может быть предусмотрено правостороннее или левостороннее рулевое управление, что зависит от вида транспортного средства и законодательства отдельных стран. В зависимости от этого руль может располагаться справа (при левостороннем движении) или слева (при правостороннем).

В большинстве стран левостороннее рулевое управление (или правостороннее движение). Основное отличие механизмов не только в позиции руля, но и в рулевом редукторе, который адаптирован под различные стороны подключения. С другой стороны, переоборудование правостороннего руля на левостороннее рулевое управление все же возможно.

В некоторых видах спецтехники, например, в тракторах, предусматривается гидрообъемное рулевое управление, которое обеспечивает независимость положения руля от компоновки других элементов. В этой системе отсутствует механическая связь привода и рулевого колеса. Для выполнения поворота колес гидрообъемное рулевое управление предусматривает силовой цилиндр, которым управляет насос-дозатор.

Основные достоинства, которые имеет гидрообъемное рулевое управление для транспортных средств в сравнении с классическим рулевым механизмом с гидравлическим усилителем: необходимость приложения меньших усилий для выполнения поворота, отсутствие люфта, а также возможность произвольного расположения узлов системы.

Таким образом, ГОРУ может обеспечивать и правостороннее, и левостороннее рулевое управление. Это позволяет его устанавливать в транспортных средствах с особыми режимами эксплуатации (дорожно-строительные машины, уборщики).

Механизмы управления автомобиля

К основным органам управления, которыми водитель пользуется чаще всего относятся: замок зажигания, педали сцепления, тормоза, подачи топлива, рычаг включения стояночного (ручного) тормоза, рычаг переключения передач, переключатель указателей поворота, включатели световых приборов, звукового сигнала, стеклоочистителей и стеклоомывателей, аварийной сигнализации, обогрева ветрового и заднего стекла и предупредительных сигналов панели приборов.

Замок зажигания.

В зависимости от модели транспортного средства замок зажигания может располагаться как с правой, так и с левой стороны рулевой колонки, иметь дополнительные позиции и условия для включения. Однако, ему присущи три основных положения:

  • выключение зажигания;
  • включение зажигания;
  • включение стартера.

В большинстве автомобилей в замок зажигания вмонтировано противоугонное устройство для блокировки рулевой колонки, поэтому, при включении зажигания необходимо слегка повернуть влево-вправо рулевое колесо для выключения устройства.

При повороте ключа во второе положение, как правило, на щитке приборов включаются сигнальные лампочки. В зависимости от марки автомобиля это могут быть: контрольная лампочка заряда батареи, стояночного тормоза, аварийного давления масла, радиоприемника и т.д.. В третьем положении включается стартер. При этом надо помнить, что в этом положении ключ следует отпустить сразу же, как только заработал двигатель (через 2-3 сек) и ключ под действием возвратной пружины самостоятельно вернется во второе положение. Включение стартера при работе двигателя может вызвать поломку пускового механизма.

Помните!

Перед буксировкой вашего автомобиля следует вставить ключ в замок зажигания, выключить противоугонное устройство, которое блокирует рулевую колонку, и убедиться, что руль свободно поворачивается.

Педали сцепления, тормоза и подачи топлива относят к органам управления ногой. Перед рассмотрением приемов управления ими остановимся на схеме силовой установки автомобиля.

Силовая установка автомобиля состоит из следующих пяти основных частей:

  1. Двигатель;
  2. Ведущий диск;
  3. Ведомый диск;
  4. Коробка передач;
  5. Карданный вал, дифференциал, полуоси и ведущие колеса.

Во время работы двигателя с включенной нейтральной передачей крутится и ведущий диск сцепления. Если с помощью коробки передач соединить с ним ведомый вал, то крутящий момент через карданный вал будет передаваться на дифференциал, а от него – на полуоси и ведущие колеса, что повлечет движение автомобиля. Соединение двигателя с коробкой передач и ведущим мостом автомобиля достигается с помощью механизма сцепления, управление которым осуществляется с помощью педали сцепления. Самой распространенной конструкцией сцепления является механизм с одним ведущим и одним ведомым диском. Большинство времени диски плотно прилегают друг к другу, передавая крутящий момент от двигателя к коробке передач, и находятся в состоянии “сцепление включено”. При нажатии на педаль сцепления диски расходятся и крутящий момент не передается, то есть сцепление отключено.

Для автомобилей с автоматической коробкой передач, при отсутствии педали сцепления, левая нога не участвует в управлении автомобилем.

Слишком отдаленное положение левой ноги от педали сцепления может вызывать задержку действий с муфтой сцепления, а при постоянном содержании ноги при движении на педали сцепления, напротив, приводит к самопроизвольному нажатию на педаль, а значит к пробуксовке дисков сцепления, и, как следствие, к преждевременному срабатыванию выжимного подшипника и фрикционных накладок диска.

Процесс нажатия на педаль сцепления должно быть быстрым, при отпущенной педали подачи топлива. Его можно условно разделить на четыре этапа:

1. – исходное положение: пятка опирающаяся на пол кабины, подушечки стопы находятся на педали сцепления;

2. – пятка поднимается на 1 – 2 мм от пола;

3. – усилием от колена нажимают на педаль, пятка скользит по полу вперед;

4. – нажав на педаль до конца хода, ослабляют напряжение ноги, фиксируют положение пятки упором в пол и удерживают педаль.

Процесс отпускания педали сцепления основывается на дозированном сопротивлении пружине педали сцепления и делится на четыре этапа:

1. – подняв пятку ноги и послав небольшое усилие на ногу, отпускают педаль до момента столкновения ведущего и ведомого дисков сцепления;

2. – удерживают педаль сцепления две-три секунды во втором положении, которое соответствует начальной стадии о соприкосновения дисков сцепления и минимальномУ крутящему моменту от двигателя;

3. – проходят 10-миллиметровый отрезок хода педали, на котором величина крутящего момента, передаваемого с ведущего на ведомый диск, растет с одного до 100 процентов;

4. – Снимают ногу с педали сцепления и полностью отпускают педаль до верхнего положения.

Помните!

Отпускание педали сцепления должно быть очень плавным при включении первой, второй и задней передач во избежание рывков и остановки автомобиля. Следующие передачи включаются отпуском педали без проволочек, поскольку рывок при этом не ощущается.

Рычаг включения стояночного (ручного) тормоза.

Стояночный тормоз предназначен для удержания автомобиля в неподвижном состоянии блокировкой задних колес при остановке или стоянке. Рычаг стояночного тормоза размещается, как правило, справа от водителя за рычагом переключения передач (в некоторых моделях он конструктивно выполнен в виде рукоятки, расположенной под панелью приборов). Для приведения стояночного тормоза в рабочее положение следует правой рукой резко потянуть его вверх до ограничения хода, не нажимая на кнопку фиксатора. При этом слышен характерный щелчок фиксатора. Для отключения стояночного тормоза рычаг слегка тянут на себя для ослабления усилия сцепления фиксатора зубчатого сектора, большим пальцем нажимают кнопку фиксатора и перемещают рычаг от себя до упора вниз.

В случае полного отключения стояночного тормоза контрольная лампочка гаснет при работающем двигателе.

Помните!

Приведение стояночного тормоза в рабочее положение во время движения транспортного средства может привести к блокированию колес и, как следствие, к заносу автомобиля.

Рычаг переключения передач.

Рычаг переключения передач предназначен для изменения передаточного соотношения между коленчатым валом двигателя и ведущими колесами автомобиля и находится, как правило, справа от сиденья водителя. В некоторых моделях автомобилей рычаг переключения передач может быть установлен на рулевой колонке справа от руля.

Управление конкретной моделью автомобиля требует заблаговременного изучения схемы переключения передач, которая, как правило, указывается на верхней части рычага. В зависимости от модели автомобиля задняя передача может включаться по разному.

Очень важно сохранять правильное положение кисти правой руки на рычаге переключения передач и не прилагать чрезмерных усилий во избежание преждевременного износа деталей коробки передач. Рекомендуется, переводя рычаг на себя, удерживать его наконечник пальцами, а от себя – ладонью. Пользуясь такими приемами, водитель может точно определить достаточные минимальные усилия воздействия на рычаг.

Автомобили с автоматической трансмиссией оборудованы селектором передач, смонтированным на рулевой колонке или на центральной консоли. Как правило, селектор имеет следующие основные положения:

Р – стоянка. В этом положении механически блокируется коробка передач (включается только во время стоянки автомобиля);

R – задний ход;

N – нейтральная передача (соответствует нейтральной передаче коробки передач с ручным переключением);

D – движение вперед;

С – третья передача;

2 – вторая передача;

1 – первая передача.

В положениях 2 или 3 блокируются передачи на которых установлен селектор для принудительного включения пониженных передач в тяжелых дорожных условиях (снег, бездорожье, движение на крутой подъем и т.д.).

Помните!

Режим “Р” не должен заменять собой использование стояночного тормоза.

Переключатель указателей поворота.

Для предупреждения других участников дорожного движения водитель должен подавать сигналы световыми указателями поворота соответствующего направления перед началом движения и остановкой, а также перед перестроением, поворотом или разворотом. Как правило, на современных автомобилях переключатель указателей поворота находится на рулевой колонке слева от руля. О включении указателя соответствующего поворота сигнализирует лампочка на панели приборов. После возвращения руля в нейтральное положение указатель поворота выключается. Однако следует учитывать, что конструктивно это предусмотрено только при повороте руля на угол не менее 90 °. При незначительном повороте руля водитель должен сам выключить указатель после того, как автомобиль займет прямолинейное положение в полосе движения. Дополнительно о включении указателя поворота может сигнализировать звуковой сигнал реле поворотов.

Помните!

Сигнал запрещается подавать, если он может быть не понятным для других участников движения. Подача предупредительного сигнала не дает водителю преимущества и не освобождает его от принятия мер предосторожности.

Включатели световых приборов.

К внешним световым приборам относятся: фары дальнего света, фары ближнего света, передние противотуманные фары, указатели поворотов, аварийная сигнализация, стоп-сигналы, фонари освещения заднего номерного знака, подфарники, задние габаритные фонари, задние противотуманные фонари, стояночные огни, контурные огни, задние светоотражающие устройства, боковые габаритные огни, опознавательный знак автопоезда, дополнительные фары (прожекторы, фары поисковики и т.д.).

Центральный переключатель управления световыми приборами размещены, как правило, слева на рулевой колонке. Отчасти он совмещается с выключателем поворотов и имеет следующие положения:

Включение габаритных огней, подсветки панели приборов и освещения номерного знака;

Включение ближнего и дальнего света одновременно с габаритными огнями.

Как правило, переключатель имеет положение для краткосрочного включения дальнего света фар для предупреждения других участников дорожного движения о выполнении маневра.

Поскольку в каждой модели автомобиля переключатель имеет свою конструкцию, то перед началом управления следует подробно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации.

Звуковой сигнал.

В большинстве легковых автомобилей звуковой сигнал размещен на рулевом колесе, за исключением некоторых моделей, в которых его могут монтировать на торце переключателя указателя поворотов. Звуковой сигнал в населенном пункте подавать запрещается, за исключением тех случаев, когда без этого невозможно предотвратить дорожно-транспортное происшествие. Вне населенного пункта его разрешается подавать дополнительно вместе со световыми предупредительными сигналами. Звуковой сигнал невольно привлекает внимание других участников дорожного движения и может отвлечь их от наблюдения за дорожной обстановкой, поэтому подача его без необходимости запрещена. Кроме того следует учитывать, что подача звукового сигнала в непосредственной близости от пешехода или велосипедиста может испугать их и сделать дальнейшую траекторию их движения не прогнозируемой.

Стеклоочистители и стеклоомыватели.

Стеклоочистители и стеклоомыватели предназначены для чистки стекол от дождя, брызг, снега и капель тумана, и запрещается эксплуатация транспортных средств, если не работают стеклоочистители и предусмотренные конструкцией транспортного средства стеклоомыватели. Включатель стеклоочистителей и стеклоомывателей, как правило, размещается на рулевой колонке справа от руля и на большинстве моделей автомобилей одним и тем же рычагом включают как стеклоочистители, так и стеклоомыватели. Стеклоочистители и стеклоомыватели заднего стекла могут включаться в зависимости от модели как отдельными рычажками, так и отводом основного рычажка вперед или назад. Рычажок включения стеклоочистителей имеет три режима работы – с интервалом, непрерывно и непрерывно быстро.

Аварийная сигнализация.

Аварийная световая сигнализация должна быть включена:

1. в случае вынужденной остановки на дороге;

2. в случае ослепления водителя светом фар;

3. на механическом транспортном средстве, которое двигается с техническими неисправностями, если такое движение не запрещено Правилами;

4. на механическом транспортном средстве, которое буксируется;

5. на механическом транспортном средстве, обозначенном опознавательным знаком «Дети», которое перевозит организованную группу детей, во время их посадки или высадки;

6. на всех механических транспортных средствах колонны во время их остановки на дороге;

7. в случае совершения дорожно-транспортного происшествия.

Выключатель аварийной сигнализации может находиться в зависимости от модели автомобиля на рулевой колонке, панели приборов или на центральной консоли. При его включении загорается мигающий световой сигнал.

Обогрев ветрового и заднего стекла.

Для предупреждения конденсации пара на внутренней поверхности стекла, а также образования инея и льда на внешней поверхности, в автомобиле конструктивно предусмотрен обогрев ветрового и заднего стекол. Запотевания ветрового и боковых стекол автомобиля устраняют включением вентилятора после прогрева двигателя и соответственно направляя сопла дефлектора. Запотевания заднего стекла можно устранить, опустив боковое стекло. Выключатели обогрева и обдува стекла, как правило, расположены в средней части панели салона автомобиля.

Предупредительные сигналы панели приборов.

Предупредительные сигналы панели приборов обеспечивают безопасное управление автомобилем, позволяют следить за работой двигателя и предотвращать повреждение его и другого оборудования, предоставляют информацию о режимах работы основных систем автомобиля.

Предупредительные сигналы о состоянии оборудования автомобиля должны включаться при повороте ключа зажигания и выключаться при запуске двигателя при условии их исправности. Если после запуска двигателя сигнал продолжает гореть, это свидетельствует о неисправности определенной системы.

Читать еще:  Как зимой прогреть вариатор

Общие информационные сигналы характерны для каждой модели автомобиля, поэтому перед началом управления следует подробно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации конкретного автомобиля.

Рулевое управление: от рычага до автономного вождения

Стремление к комфорту — двигатель прогресса. Это утверждение справедливо абсолютно для всех изобретений, будь то пульт дистанционного управления телевизором или мультиварка. Усилитель рулевого управления из этой же пьесы. Он позволил превратить вождение автомобиля из непростого занятия в приятное развлечение. А современные ГУР/ЭУР и вовсе приближают нас к эпохе автономного автомобиля.

history-of-the-steering-wheel

Энциклопедии утверждают, что первым автомобилем с рулевым колесом, а не с рукояткой в качестве органа управления, стала модель марки Panhard, на которой в 1894 году Альфред Вашерон принял участие в гонке Париж — Руан. Уже через четыре года на всех машинах Panhard-Levassor устанавливалось рулевое колесо, а примеру французов последовали остальные автопроизводители.

Но, несмотря на прибавку в комфорте, управление первыми автомобилями продолжало оставаться делом непростым — крутить баранку было поистине мужской профессией, требовавшей значительных физических сил. На первых порах у шоферов грузовых машин даже были специальные помощники, которые не только играли роль механиков, но и помогали водителю справляться с рулем на крутых поворотах.

Поэтому неудивительно, что еще до внедрения рулевого колеса появились устройства, облегчающие обращение с рычагом-рукояткой. Если верить Морту Шульцу, опубликовавшему к столетию изобретения рулевого управления с усилителем в 1985 году статью в журнале «Популярная механика»под названием «Steering: A Century of Progress», первенство принадлежит изобретателю по фамилии Фиттс. Это он предложил свою систему усилителя рулевого управления в 1876 году. Но, к сожалению, о ней мы знаем весьма немного. В апреле 1900 года был выдан патент U.S. Patent 646,477, в котором описывается система полного привода и рулевого механизма с усилителем, изобретенная жителем Питтсбурга (штат Пенсильвания) Робертом Твайфордом. В 1902 году англичанин Фредерик Ланчестер запатентовал свою гидравлическую систему, а через два года был выдан патент на другую систему, с вакуумным усилителем в основе.

US646477–1

Ни один из этих патентов не нашел себе места на серийном автомобиле. Первым же серийным автомобилем с усилителем руля стал пятитонный грузовик Columbia, который был выпущен в 1903 году. Авторы публикации в журнале Motor Age, вышедшей в 1905 году, с восторгом описывали, как с этим усовершенствованием тяжелый грузовик «сохранял курс и легко управлялся на скорости в 18 миль в час!». С той поры системы рулевого управления, основанные на вакууме или сжатом воздухе, заняли свое место на коммерческом транспорте. К недостаткам пневматики относится то, что она была неприятно шумной и из-за большой упругости воздуха не могла гасить удары от дорожных неровностей. Если на грузовых машинах это было терпимо, то на скоростном легковом авто совершенно неприемлемо.

coleb3

Прогресс подстегнула война. Инженер подразделения грузовых автомобилей компании Pierce Arrow Фрэнсис Дэвис в 20-х годах ХХ века начал исследовать, как облегчить рулевое управление и в 1926-м, базируясь на гидравлических системах, использовавшихся на морских судах, создал и продемонстрировал первую пригодную к серийному производству систему рулевого управления с гидроусилителем, с возможностью установки на легковые модели Cadillac.

dawis

После этого Дэвис перешел на службу в General Motors и там занялся усовершенствованием своей разработки. Но автопроизводитель посчитал, что устройство получается слишком дорогим в производстве. В 1934 году Дэвис покинул GM и в 1936-м подписал контракт с производителем комплектующих для автомобилей — фирмой Bendix. К 1939 году было выпущено десять моделей гидравлических систем Дэвиса, но только две из них пошли в серию на экспериментальных версиях моделей марки Buick.

Тут-то и разгорелась Вторая мировая. У вооруженных сил появилась необходимость в облегчении управления тяжелыми машинами — бронеавтомобилями и тягачами-эвакуаторами. Работы Дэвиса нашли свое применение уже в 1940 году, когда началась установка ГУР Bendix-Davis на бронемашины Chevrolet, поставлявшиеся британской армии. К 1945 году по военным дорогам колесило не меньше 10 000 единиц техники, оборудованной ГУР.

Большинство современных автомобилей с усилителем имеют гидравлический усилитель рулевого управления, в котором насос, приводимый от двигателя автомобиля (источник энергии), создает давление в гидравлическом цилиндре (силовой элемент). Наиболее распространены гидроусилители, в которых силовой и распределительный элементы объединены с рулевым механизмом в одном корпусе (гидроруль). Поршнем гидроцилиндра в реечном рулевом механизме является рулевая рейка, в механизме винт-гайка—рейка-сектор-гайка. Управляющее устройство выполнено в виде золотника на входном вале механизма, который при прикладывании усилия к рулевому колесу поворачивается (или смещается), перекрывает определенные каналы для прохода жидкости и тем самым соединяет правую или левую полости гидроцилиндра с гидравлическим насосом. На некоторых автомобилях (многоосные, тяжелые грузовые) гидроцилиндр устанавливают в непосредственной близости от управляемого колеса для снижения нагрузок на рулевой привод .

После войны Chrysler начал разработку собственного ГУР на основе просроченных патентов Дэвиса. Разработку для GM вела компания Saginaw Steering Gear Division (впоследствии — Delphi Steering), образованная из существовавшей в начале века фирмы Jackson, Wilcox and Church, специализировавшейся на системах привода и рулевого управления. Коммерческая версия ее ГУР впервые была показана на модели Chrysler Imperial и получила название Hydraguide. GM заключили сделку с Дэвисом, и к 1953 году его система была установлена на 1 млн автомобилей. К 1956 году каждый четвертый автомобиль на дорогах был оснащен ГУРом, а в следующем десятилетии их число перевалило за 3,5 млн.

Дальнейшие разработки GM привели к появлению в 1960 году рулевого колеса с регулируемым наклоном, полуосей для переднеприводных моделей и энергопоглощающей рулевой колонки. В 1970 году компания представила свою первую рулевую колонку с подушкой безопасности, а в 1995-м продемонстрировала первую модель электроусилителя рулевого управления с изменяемым в зависимости от скорости усилием. Тогда же, в конце 1960-х, General Motors предложила на модели Pontiac систему рулевого управления с гидроусилителем с переменным отношением передаточных чисел.

mercury_park_lane

Конкуренты Chrysler и GM также вели свои разработки, причем весьма оригинальные. Так, в 1965 году компания Ford выпустила и передала для тестирования представителям СМИ несколько машин Mercury Park Lane с двумя маленькими рулевыми колесиками, расположенными по бокам рулевой колонки и соединенными цепной передачей. У маленьких (127 мм) рулевых «колец» было очень большое передаточное число (15:01) и резервный электрогидравлический насос. Футуристического вида руль позволял заправить огромный седан в поворот в буквальном смысле одним движением запястья или большого пальца, за что и получил у восторженной прессы наименование wrist-twist instant steering.

Не отставали от американцев и в Европе. Французы из Citroën в 1970 году поразили автомобильный мир своей системой DIRAVI. Этот акроним от французского Direction à rappel asservi в переводе на русский означает «управление с регулируемым возвратом». В Великобритании система продавалась под названием Varipower, а в США как SpeedFeel. Это был первый коммерчески доступный усилитель рулевого управления с переменным усилием. Активно помогая на малых скоростях, он меньше влиял на управление на высокой скорости. Cистема DIRAVI была дополнением к интегрированной гидропневматической подвеске и тормозной системе Citroën, но кроме своей гидравлической части не зависела от нее.

Разработка Citroën выделялась тем, что в ней не было прямого механического соединения между рулем и колесами во время нормальной работы системы. Усилитель работал даже при выключенном моторе, рулевое колесо автоматически возвращалось в среднее положение, а усилие на нем менялось пропорционально скорости и углу поворота колес. Машина с DIRAVI могла ехать прямо, сохраняя курс вне зависимости от того, были ли на ее пути выбоины и колея — изменение направления осуществлялось только волей водителя!

К недостаткам DIRAVI относили ее чувствительность и высокую скорость срабатывания, которые требовали определенного привыкания. Кроме того, водитель должен был искать визуальные подсказки, чтобы определить предел сцепления с дорогой.

Система была использована на Citroën SM, Citroen CX, Citroen XM с мотором V6, Maserati Quattroporte II, Maserati Khamsin.


  • ZF-Servotronic

    Принцип работы Servotronic заключался в том, что на небольшой скорости, особенно при парковке, задействуется максимальное гидравлическое усиление системы и обеспечивается прекрасная маневренность без лишних усилий для водителя. На высоких скоростях влияние работы усилителя уменьшается, рулевое управление становится жестче и точнее, обеспечивая высокую чувствительность и устойчивость. Servotronic был построен на основе специального гидрораспределителя с дополнительными компонентами (электрогидравлический преобразователь, реактивный плунжер, обратные клапаны и клапан отсечки) и получает информацию о скорости движения транспортного средства через электронный блок управления. Эта сложная гидромеханическая система регулирует уровень усилия, при необходимости повышая или понижая его уровень.

    В 1989 году первое поколение Servotronic, основанное на распределителе типа «вращающийся поршень», было заменено на исполнение с распределителем типа «вращающийся золотниковый клапан». Последующая модернизация рулевой системы произошла в 1998 году и получила название Servotronic 2. Всего было произведено более 12 млн таких рулевых реек.

    Разновидностью гидроусилителя является электрогидравлический усилитель , в котором гидравлический насос соединен с электродвигателем, питающимся от бортовой электросети автомобиля. Конструктивно электродвигатель и гидронасос объединены в силовой блок (Powerpack). Преимущества такой схемы: компактность, возможность функционирования при неработающем двигателе (источник энергии — АКБ автомобиля); включение гидронасоса только в необходимые моменты (экономия энергии), возможность применения электронных схем регулирования в цепях электродвигателя.

    В 2001 году ZF перешла от гидравлики к электрическим системам под названием Servolectric. В них используется электродвигатель, который потребляет электроэнергию только в момент срабатывания рулевого управления. Благодаря этому в среднем экономится 0,4 л топлива на 100 км пробега по сравнению с традиционным гидроусилителем.

    Pkw_Servolectric_Doppelritzel_7805_Delta_re_01

    В 1988-м адаптивная электрогидравлическая система Cybrid, менявшая степень помощи водителю в зависимости от скорости машины, появилась и у японцев на модели Subaru XT6. Двумя годами позже японская Toyota представила второе поколение своего «Porsche для секретарши» — родстера MR2 с электрогидравлическим усилителем руля. Главным преимуществом новшества стала независимость системы от неработающего ДВС. А в 1994-м Volkswagen выпустил Golf Mark 3 Ecomatic c электрическим насосом, который мог работать, пока компьютер отключал ДВС для экономии топлива.

    Subaru XT6

    Первая модель с ЭУР с переменным передаточным отношением была выпущена на рынок японской Honda, представившей в 2000 году модель своего родстера S2000 Type V с системой VGS. Аналогичную разработку спустя три года показала и Toyota на моделях Lexus LX 470 и Cygnus. В тойотовской версии работа усилителя рулевого управления была связана с электронной сиcтемой контроля устойчивости.

    Дальнейшим развитием ЭУР и одним из важных шагов на пути уже не просто к комфорту, а к автономному автомобилю стало рулевое управление, использующее принцип Drive-by-Wire, подразумевающим отсутствие физической связи между рулем и колесами и передачу обратной реакции посредством электромоторов, как это сделано в хороших рулях для электронных игр. Первым серийным авто с «компьютерным рулем» — системой DAS (Direct Adaptive Steering) стал Infiniti Q50 (Nissan Skyline).

  • Разработчики DAS из компании KYB утверждают, что благодаря отсутствию механической связи между органами управления и управляемым элементом конструкции можно наиболее точно и быстро реагировать на изменение условий движения и максимально эффективно управлять транспортным средством. Впрочем, физическая связь между рулем и колесами оставлена на случай выхода из строя электроники — сохранен классический рулевой вал, обеспечивающий связь рулевой рейки и рулевого колеса, но в штатных режимах движения кулачковая муфта, встроенная в разрез вала, разомкнута. Таким образом, поворачивая руль, водитель лишь обозначает свое намерение. Далее в работу вступает целая группа датчиков, электронных блоков и исполнительных механизмов на рулевой рейке, которые обеспечивают необходимый в данной ситуации угол поворота колес. Водитель получает необходимую обратную связь при помощи уникального реакционного мотора. Управляющая электроника многократно резервирована и содержит три одинаковых блока управления, которые полностью дублируют работу друг друга и постоянно обмениваются информацией. В случае обнаружения сбоя в работе хотя бы одного электронного блока система принимает решение замкнуть муфту на валу и отключается. Принцип резервирования также распространяется и на управляющие механизмы — на рулевой рейке с обеих сторон установлены дублирующие приводные электромоторы, готовые в любой момент оказать друг другу электромеханическую «поддержку».

    Как заявляют в KYB, в будущем, когда подобные системы в автомобилях вовсе не будут иметь рулевого вала, можно будет практически исключить возможность смещения рулевого колеса в салон в случае аварии, что станет переворотом в пассивной безопасности автомобилей.

    Вот как передавали свои ощущения наши коллеги, после того как им доводилось прокатиться на Q50: «…добавим сюда еще „интеллектуальный“ круиз-контроль с функцией полной остановки — и выходит, что водитель все больше выступает в роли статиста, который пускает мотор, задает адрес навигатору и давит на акселератор, давно уже потерявший механическую связь с двигателем».

    О том, что водителю будущего отведена роль статиста, наслаждающегося комфортом в салоне, думают и в другой компании, работа которой определяет сегодня будущее систем рулевого управления — TRW.

    На прошлогоднем автосалоне во Франкфурте TRW продемонстрировала различные интеллектуальные контроллеры и новый блок компьютера управления двигателем (ECU). Последний позволяет интегрировать в одно целое разнообразные функции шасси и электронные системы, такие как управление тормозом и электрическим приводом рулевого механизма, системы безопасности водителя и пассажиров, круиз-контроль. В ближайшем будущем рулевое управление будет адаптироваться, не только реагируя на изменения скорости автомобиля, но и получая информацию от навигационной системы, других автомобилей и облачных серверов.

    Пока же в Женеве в прошлом месяце одним из хитов стал шоукар Rinspeed XchangE. И если людям, далеким от техники, в глаза бросались необычный дизайн кузова да золотые часы, помещенные во вращающийся хрустальный глобус на приборке концепта, то публика более внимательная смотрела среди прочего и рулевое управление будущего. Использующий технологию Drive by Wire при езде в штатном автономном режиме, руль располагается по центру и может перемещаться вдоль передней панели.

  • В случае возникновения внештатной ситуации любой из пассажиров передних сидений может в буквальном смысле перехватить управление, сдвинув его к себе. Сама панель представляет собой огромный 1,2-метровый сенсорный экран с двумя направляющими, по которым и перемещается рулевой модуль от TRW, способный распознавать прикосновение рук владельца. Причем, как дают понять нам создатели концепта, большую часть времени руль в автомобиле будущего проведет в положении «автомат».

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector