Рулевое управление автомобиля

Находясь рядом с водителем, ты замечаешь, что он все время держит в руках рулевое колесо и периодически вращает его то по часовой стрелке, то против. Автомобиль при этом послушно поворачивает вправо или влево. Причем чем круче поворот, тем сильнее вращает водитель руль. Таким образом водитель управляет автомобилем, а помогает ему в этом рулевое управление.

Рулевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении.

Изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом передних колес. К рулевому управлению относятся рулевой механизм и рулевой привод. Рулевой механизм осуществляет передачу усилия от водителя к рулевому приводу, увеличивает его, облегчая тем самым поворот управляемых колес. Рулевой привод передает усилие от рулевого механизма на управляемые колеса и обеспечивает при этом их поворот на разные углы. Углы поворота колес действительно не должны быть одинаковыми, как это кажется на первый взгляд.

Говоря о дифференциале, мы с тобой поняли, что в повороте задние колеса движутся по разным путям или траекториям. То же самое происходит и с передними колесами. Чем дальше от центра поворота, тем больший путь проходит колесо. Следовательно, оно должно быть повернуто на меньший угол, чем соседнее. В противном случае колеса будут скользить по дороге. Ты сам можешь это почувствовать, когда зимой, катаясь на лыжах, движешься по закруглению лыжни. Лыжа, дальняя от центра поворота, проходит больше, чем другая.

Но вернемся к рулевому управлению. Для начала рассмотрим рулевой механизм. В настоящее время в автомобилях применяют в основном два типа рулевых механизмов: червячные и реечные. Причем более прогрессивным является реечный механизм. Привод с ним имеет меньшее количество деталей, а главное — больше снижает усилие водителя при управлении. Но свое знакомство мы начнем с червячного рулевого механизма, изображенного на рисунке 47.




Рулевое колесо жестко закреплено на рулевом валу, который заканчивается специальной шестерней, называемой «червячной». Я не буду тебе долго объяснять, чем она отличается от обычных, которые мы рассматривали в разделе о коробке передач. У обычных шестерен зубья, как мы знаем, похожи на звездочки. А червячную шестерню можно сравнить с детской пирамидкой. Зубья располагаются как деревянные кружочки на стержне. Сбоку с ней входит в зацепление колесико-ролик, имеющий один или два выступа-окружности. При вращении пирамидки-шестерни окружности-выступы ролика входят в зубья шестерни и вращаются вместе с ней. Ролик находится на валу, который жестко закреплен внизу с рулевой сошкой. Она представляет собой достаточно прочную пластину, к которой крепятся два рулевых шарнира.

О шарнирах подвески мы уже с тобой говорили. Рулевой шарнир похож на шарнир подвески. Внимательно посмотрим на рисунок 48.




Основная деталь рулевого шарнира — это шаровой палец. Он действительно заканчивается с одной стороны шаром. Шар плотно охватывают два вкладыша из специального материала. Вкладыши надежно закреплены в корпусе шарнира. А чтобы усилие прижима вкладышей не ослабевало, снизу их прижимает пружина, закрытая специальной заглушкой. Палец за счет шара, как ты уже догадался, может качаться и вращаться во все стороны вокруг своей оси. Корпусом шарнира обычно заканчивается рулевая тяга или рычаг Чтобы вращение было легким, внутрь шарнира закладывается специальная смазка. Защитный чехол, который обычно изготавливается из прочной резины, надежно защищает поверхности шара и вкладышей и не дает вытекать смазке. На стержень рулевого пальца плотно напрессовывается рулевая тяга, рулевая сошка или какой-либо другой элемент рулевого привода. Затем его надежно затягивают гайкой. Получаем подвижное соединение двух деталей, которые легко перемещаются друг относительно друга.

Рассмотрев шарнир, вернемся к рулевой сошке. Как мы уже сказали, двумя шарнирами она связана со средней рулевой тягой и боковой рулевой тягой. Таким образом, при повороте ролика и вала рулевой сошки через шарниры поворачиваются две рулевые тяги — средняя и боковая. С боковой тягой шарниром связан поворотный рычаг переднего левого колеса. За счет него левое колесо и поворачивается. Правое переднее колесо расположено дальше от рулевого механизма и до него сложнее добраться. На кузове автомобиля справа закреплен маятниковый рычаг Он напоминает ту же рулевую сошку, но только с тремя шарнирами. Средняя рулевая тяга и перемещает маятниковый рычаг, который, в свою очередь, воздействует на боковую рулевую тягу, соединенную с поворотным рычагом правого переднего колеса. Рулевые шарниры обеспечивают подвижность всей конструкции рулевого привода. Привод за их счет легко переносит тряску, возникающую при работе передней подвески в движении автомобиля по неровностям дороги. Смазка в шаровых пальцах помогает легкому их перемещению. Разные углы поворота правого и левого передних колес можно получить, изменяя длину рулевых тяг Там есть специальные регулировочные узлы.


Таким образом, мы рассмотрели устройство и работу рулевого управления с червячным механизмом. Такой тип управления достаточно широко применяется на современных автомобилях. Но постепенно ему на смену приходит рулевое управление с реечным механизмом. Теперь подробно рассмотрим и его (рисунок 49).



Как видно из рисунка, рулевой вал заканчивается шестерней, аналогичной тем, что имеются в коробке передач. А сейчас я тебе объясню, что такое рейка рулевого механизма. Представь себе обыкновенную шестерню-звездочку. Внутри мы делаем достаточно большое отверстие. Получаем как бы бублик с зубцами на внешней поверхности. Теперь разрезаем «бублик» и вытягиваем его в прямую линию. Получили стержень, с одной стороны которого имеются зубцы. Аналогичный вид имеет рулевая рейка. Зубцы рейки входят в зацепление с зубцами шестерни на рулевом валу. При вращении шестерни рейка движется вправо — влево. Теперь осталось только присоединить к рейке рулевые тяги, которые с другой своей стороны прикреплены к поворотным рычагам. Вот и получился реечный рулевой привод. Естественно, как ты уже знаешь, все соединения имеют рулевые шарниры. Теперь понял, почему реечный рулевой привод проще червячного? Однако простота эта заключается в меньшем количестве деталей, а сам реечный рулевой механизм — достаточно сложный и точный узел.

Но вот теперь ты все знаешь о двух основных типах рулевого управления. Добавлю только несколько слов о безопасности. В современных автомобилях устанавливается безопасный рулевой вал, который складывается, и безопасное рулевое колесо, которое ломается при ударе. За счет этого при аварии водитель может избежать серьезного повреждения грудной клетки.

На многих грузовиках и на некоторых легковых автомобилях устанавливается гидроусилитель рулевого управления. Делается это для того, чтобы снизить усилия водителя при повороте управляемых колес. Непосредственно на рулевые тяги передают усилия гидроцилиндры. Давление жидкости в системе создает специальный насос. С рулевым колесом связано устройство, которое распределяет давление в тот или иной гидроцилиндр.

Ну вот, пожалуй, и все, что я хотел рассказать о рулевом управлении автомобиля На этом мы закончили с тобой знакомство с системами управления автомобиля.