Рульовий привід

Рульовий привід повинен забезпечувати оптимальне співвідношення кутів повороту різних керованих коліс, не викликати поворотів коліс при роботі підвіски, мати високу надійність.

Найбільш поширений механічний рульовий привід, що складається з рульової тяги, рульових шарнірів і, іноді, проміжних (маятникових) важелів.

Оскільки рульовий шарнір повинен, як правило, працювати в декількох площинах він робиться сферичним (кульовим). Такий шарнір складається з корпусу з вкладишами і кульового пальця з надітим на нього еластичним захисним чохлом (мал.3.9 і див. мал. 3.6а)

Вкладиші виконуються з матеріалу з антифрикційними властивостями. Чохол не допускає попадання бруду і води всередину шарніра.

Рульовий привід багатоосьових автомобілів з декількома передніми керованими осями принципово не відрізняється від приводу автомобіля з однією керованою віссю, але має більшу кількість тяги, шарнірів і важелів (мал. 3.10).

Мал. 3.9.

Шарнір рульового з кульовим пальцем

Мал. 3.10.

Рульовий привід приводу багатоосьових автомобілів

Мал. 3.11.

Рульовий привід задніх керованих колії вантажного автомобіля:

1 - рульовий механізм; 2 - датчик кута повороту коліс; 3 - датчик частоти обертання колінчастого валу: 4 - аварійна лампа; 5 - датчик частоти обертання колеса; 6 - електронний блок управління; 7 - гідроциліндр; 8 - управляючий клапан; 9 - фільтр; 10 - насос; 11 - масляний бак

Мал. 3.12.

Рульовий привід задніх керованих коліс автомобіля

Як було сказано вище, основна мета додаткового повороту задніх коліс автомобіля - підвищення маневреності, причому задні колеса повинні повертатися в іншому напрямі, ніж передні. Створити механічний рульовий привід, який забезпечував би вказаний характер повороту, нескладно, але виявилося, що автотранспортні засоби з таким управлінням схильні до рискання при русі по прямій і погано управляються при вході в швидкісні повороти. Тому в рульовий привід сучасних автомобілів із задніми керованими колесами встановлюють пристрої, які відключають поворот задніх коліс при швидкостях вище 20-30 км/ч. У зв'язку з цим привід задніх коліс робиться гідравлічним або електричним (мал. 5=11).

У ряді випадків задні колеса легкових автомобілів робляться поворотними не стільки для підвищення маневреності, скільки для підрулення при проходженні поворотів на великій швидкості. Механічний, гідравлічний або електричний рульовий приводи (мал. 3.12) забезпечують поворот задніх коліс в ту або іншу сторону на невеликі кути (не більш 2-3°), що покращує керованість на високих швидкостях.

Підсилювачі рульового управління

Якщо на керовані колеса доводиться велика вага, то управління утрудняє через необхідність прикладати до рульового колеса значні зусилля. Це зумовило вживання підсилювачів рульового управління.

Якщо спочатку з указаних причин підсилювачі застосовувалися на важких вантажних автомобілях і автобусах з високими навантаженнями на керовані колеса, то в останні десятиріччя підсилювачі сталі більш широко застосовуватися також і на легкових автомобілях, у тому числі малого класу, оскільки дозволяють використовувати рульові механізми з меншими передавальними числами і забезпечувати точність і швидкодію управління на високих швидкостях руху (менше необхідні кути повороту рульового колеса). Зростаючі при цьому зусилля, необхідні для маневрування з великими кутами повороту коліс (наприклад, парковка), компенсуються дією підсилювача. Крім того, наявність підсилювача знижує загальне фізичне навантаження на водія, у ряді випадків дозволяє гасити удари від дорожніх нерівностей, підсилювач забезпечує можливість утримання автомобіля на дорозі при пошкодженні шин або підвіски. Але підсилювач може зробити і від’ємний вплив на рульове управління, наприклад через низьку швидкодію (запізнювання включення при різких поворотах керма), втрати водієм «відчуття дороги», зниженні точності управління при дуже полегшеному повороті рульового колеса, коливаннях керованих коліс, спровокованих підсилювачами. Сучасні рульові підсилювачі мають конструкцію, вільну від даних недоліків. Підсилювачі, вживані на сучасних автомобілях, за принципом своєї дії можуть бути адаптивними і не адаптивними, а по типу приводу - гідравлічними, пневматичними і електричними.

Адаптивні підсилювачі можуть змінювати коефіцієнт посилення залежно від швидкості автомобіля. Біля автомобіля з таким підсилювачем при маневруванні на стоянці зусилля, необхідне для повороту рульового колеса, значно нижче, ніж біля не адаптивних, а по мірі збільшенню швидкості руху автомобіля зусилля повороту збільшується.

Не адаптивний підсилювач складається з трьох основних частин: — джерела енергії;

- силового елементу, що створює додаткове зусилля при роботі рульового управління

- управляючого елементу, що відповідає за включення і виключення силового елементу. Адаптивний підсилювач, окрім перерахованих частин, має датчик швидкості автомобіля.

електронний блок управління і виконавчий пристрій (звичне електрогідравлічне!, яке впливає на управляючий елемент.

Більшість сучасних автомобілів з підсилювачем має гідравлічний підсилювач рульового управління, в якому гідравлічний насос, що приводиться від двигуна автомобіля ля (джерело енергії), створює тиск в гідравлічному циліндрі (силовий елемент). Найбільш поширені гідро підсилювачі, в яких силовий і розподільний елементи з'єднані з рульовим механізмом в одному корпусі (гідрокермо). Поршнем гідроциліндрі в рейковому рульовому механізмі при цьому є рульова рейка (див. мал. 3.7),у механізмі «гвинт-гайка-рейка-сектор» - гайка. Управляючий пристрій виконаний у вигляді золотника на вхідному валу механізму, який при докладенні зусилля до рульового колеса повертається (або зміщується) перекриває певні канали для проходу рідини і тим самим сполучає праву або ліву порожнину гідроциліндра з гідравлічним насосом.

На деяких автомобілях (багатоосні, важкі вантажні) гідроциліндр встановлюють в безпосередній близькості від керованого колеса для зниження навантажень на рульовому привід. Іноді з метою уніфікації конструкції рульового механізму для автомобілів з підсилювачами і без них золотниковий розподільний пристрій також розташовується на тязі рульового приводу.

Мал.3.13.

Електрогідравлічний рульовий підсилювач

Різновидом гідро підсилювача є електрогідравлічний підсилювач, в якому гідравлічний насос сполучений з електродвигуном, що харчується від бортової електромережі автомобіля. Конструктивно електродвигун і гідронасос (мал. 5.13) з'єднані в силовий блок (Powerpack).

Переваги такої схеми: компактність, можливість функціонування при непрацюючому двигуні (джерело енергії - АКБ автомобіля); включення гідронасоса тільки в необхідні моменти (економія енергії), можливість вживання електронних схем регулювання в ланцюгах електродвигуна.

Останніми роками на легкових автомобілях сталі застосовуватися електричні підсилювачі рульового управління, в яких функції силового елементу виконує електродвигун, а управляючого елементу - електронний блок. Основні переваги даного підсилювача: зручність регулювання характеристик, підвищення надійності (відсутність гідравліки), економне витрачання енергії. Можливі наступні варіанти компоновки електропідсилювача (мал. 3.14а, б, в):

- зусилля електродвигуна передається на вал рульового колеса;

- зусилля електродвигуна передається на вал шестерні рейкового рульового механізму;

- електродвигун впливає через гвинтову гайку на рейку рульового механізму.

Електропідсилювач з дією на вал рульового колеса може бути встановлений без серйозних переробок на автомобілі за умови, що міцність деталей рульового управління виявиться достатньою.

Поки електропідсилювачі застосовуються лише на легких автомобілях, оскільки існуючі бортові джерела електроенергії не можуть забезпечити роботу електродвигуна високої потужності. Але у разі переходу на більш високу напругу бортової мережі (наприклад, 42 В) можна чекати розширення сфери вживання електропідсилювачів.

Мал. 3.14.

Електричні підсилювачі рульового управління:

а - з дією на рульовий вал; б - з дією на шестерню рульового механізму; в - з дією на рейку рульового механізму

Контрольні запитання:

1 Способи повороту автомобіля.

2 Загальний устрій рульового управління.

3 Рульові механізми та приводи , їх будова та

принцип роботи.

4 Видам підсилювачів рульового управління, їх будова та

принцип роботи.