У попередній Стратій під назвою "Рульове управління автомобіля", ми з вами розібралися для чого потрібен механізм рульового управління в автомобілі і чому до нього прід'являются такі вимоги. А тепер давайте розглянемо різновиди рульових управлінь активно встановлюються на сучасні авто.
Довгий час автомобільні конструктори і не думали про сервопідсилювач керма. Невисокі вимоги до керованості і комфорту і невелика пляма контакту порівняно вузьких шин дозволяли обходитися однією людською силою навіть в управлінні важкими вантажівками. Засіб для зменшення зусилля на кермі було одне: зробити побільше передавальне відношення приводу і діаметр бублики. А з тим, що водієві доведеться наярювати величезним кермом п'ять-шість оборотів від відбою до відбою, та й точність управління буде невисокою, доводилося миритися.
Спочатку підсилювачі рульового управління з'явилися на важкій техніці - кар'єрних самоскидах. Сталося це в кінці 30-х років, перед війною. Правда, спочатку стали використовувати пневмоусилителя - вони були нескладними і живиться від компресора гальмівної системи або впускного колектора двигуна внутрішнього згоряння. Але гідравліка, хоча була складніше і дорожче пневматики, працювала тихіше і точніше. На ній і зупинились конструктори легкових автомобілів. У 1951 році серійні автомобілі Chrysler Crown Imperial стали вперше оснащувати гідравлічними підсилювачами Hydraguide в якості стандартного обладнання. А в Європі в 1954 році гідропідсилювачем обзавівся Citroen DS 19.
Рульовий механізм.
Механізм рульового управління служить для збільшення і передачі на рульовий привід зусилля, що додається водієм до рульового колеса. У легкових автомобілях в основному застосовуються кермові механізми черв'ячного і рейкового типу. До переваг механізму «черв'як-ролик» відносяться: низька схильність до передачі ударів від дорожніх нерівностей, великі кути повороту коліс, можливість передачі великих зусиль. Недоліками є велика кількість тяг і шарнірних зчленувань з вічно накопичуються люфтами, «важкий» і малоінформативне кермо. Мінуси в результаті виявилися вагомішими плюсів. На сучасних автомобілях такі пристрої практично не застосовують.
Клацніть щоб збільшити.
Найпоширеніший на сьогоднішній день - рейковий рульовий механізм. Мала маса, компактність, невисока ціна, мінімальна кількість тяг і шарнірів - все це зумовило широке застосування. Механізм «шестерня-рейка» ідеально підходить для передньопривідною компонування і підвіски McPherson. забезпечуючи більшу легкість і точність рульового управління. Однак тут є і мінуси: через простоту конструкції будь-який поштовх від коліс передається на кермо. Та й для важких машин такий механізм не зовсім підходить.
Рульовий привід призначений для передачі зусилля від рульового механізму на керовані колеса, забезпечуючи при цьому їх поворот на неоднакові кути. Якщо обидва колеса повернені на однакову величину, внутрішнє колесо буде скребти по дорозі (ковзати боком) що знижуватиме ефективність рульового управління. Це ковзання, яке також створює додатковий нагрів і знос колеса, може бути усунена за допомогою повороту внутрішнього колеса на більший кут, ніж кут повороту зовнішнього колеса. При русі на повороті кожне з коліс описує свою окружність відмінну від іншої, причому зовнішнє (далеке від центру повороту) колесо рухається по більшому радіусу, ніж внутрішнє. А, так як центр повороту у них загальний, то відповідно внутрішнє колесо необхідно повернути на більший кут, ніж зовнішнє. Це забезпечується конструкцією так званої «рульової трапеції», яка включає в себе поворотні важелі і кермові тяги з шарнірами. Необхідна співвідношення кутів повороту коліс забезпечується підбором кута нахилу рульових важелів щодо поздовжньої осі автомобіля і довжини рульових важелів і поперечної тяги.
- Рульовий механізм черв'ячного типу складається з:
- рульового колеса з валом,
- картера черв'ячної пари,
- пари «черв'як-ролик»,
- рульової сошки.
У картері рульового механізму в постійному зачепленні знаходиться пара «черв'як-ролик». Черв'як є ні що інше, як нижній кінець рульового вала, а ролик, в свою чергу, знаходиться на валу рульової сошки. При обертанні рульового колеса ролик починає переміщатися по гвинтовій нарізці черв'яка, що призводить до повороту вала рульової сошки. Черв'ячна пара, як і будь-яке інше зубчасте з'єднання, вимагає мастила, і тому в картер рульового механізму заливається масло, марка якого вказана в інструкції до автомобіля. Результатом взаємодії пари «черв'як-ролик» є перетворення обертання рульового колеса в поворот рульової сошки в ту або іншу сторону. А далі зусилля передається на рульовий привід і від нього вже на керовані (передні) колеса. У сучасних автомобілях застосовується безпечний рульовий вал, який може складатися або ламатися при ударі водія об рульове колесо під час аварії, щоб уникнути серйозного пошкодження грудної клітини.
Рульовий привід, застосовуваний з механізмом черв'ячного типу включає в себе:
- праву і ліву бічні тяги,
- середню тягу,
- маятниковий важіль,
- правий і лівий поворотні важелі коліс.
Кожна рульова тяга на своїх кінцях має шарніри, для того щоб рухомі деталі рульового приводу могли вільно повертатися щодо один одного і кузова в різних площинах.
- Рульовому механізмі «шестерня - рейка».
Даний рульовий механізм зусилля до коліс передає за допомогою прямозубой або косозубой шестерні, встановленої в підшипниках, і зубчастої рейки, що переміщається в направляючих втулках. Для забезпечення беззазорний зачеплення рейка притискається до шестерні пружинами. Шестерня рульового механізму з'єднується валом з рульовим колесом, а рейка - з двома поперечними тягами, які можуть кріпитися в середині або по кінцях рейки. Дані механізми мають невелике передавальне число, що дає можливість швидко повертати керовані колеса в необхідне положення. Повний поворот керованих коліс з одного крайнього положення в інше здійснюється за 1,75. 2,5 обороту рульового колеса.