Геометрия рулевого управления

При прохождении автомобилем поворота геометрия системы рулевого управления должна обеспечивать пересечение осей колес в одной точке. На рис. 1 показан автомобиль, проходящий поворот, при этом видно, что вышеуказанное условие требует, чтобы внутренние колеса поворачивались на больший угол β₁, чем колесо наружное β₂.

Рис. 1. Геометрия управления двухосным автомобилем

При прохождении поворота каждое колесо катится по траектории с собственным радиусом от R₁ до R₄. Путь колеса с радиусом R дает наружный радиус поворота колеса по колее или же при повороте рулевого колеса до упора — минимальный радиус поворота по колее. При этом минимальный габаритный радиус поворота описывает элемент автомобиля, проходящий при этом максимальный путь. Как правило, это бывает передний бампер, и действительный диаметр поворота равен 2(R₁+x). (Примечание: в советской специальной литературе маневренность автомобиля принято оценивать радиусом поворота).

Однако в действительности при прохождении поворота автомобиль совершает вращательное движение не вокруг теоретического центра вращения, а под действием центробежных сил — вокруг некоторого действительного центра поворота (рис. 2).

Рис. 2. Действительный центр поворота двухосного автомобиля

Для обеспечения различных углов поворота внутренних и наружных колес поворотный рычаг устанавливают с наклоном и соответствующим образом подбирают взаимное положение шарниров рулевой трапеции. На рис. 3 показано решение геометрии рулевого механизма в плане.

Рис. 3. Графическое решение системы управления

От среднего положения рулевой тяги внутрь откладывают больший угол, например 32°, наружу — меньший угол, например 26°. Затем на рейке рулевого механизма откладывают одинаковые расстояния S₁', S₂’, S₃’, которые соответствуют положениям шарниров S₁, S₂, S₃.

При определенном положении рулевого колеса управляемые колеса должны занимать определенное положение и не должны самопроизвольно поворачиваться. Это требование к кинематике системы рулевого управления не всегда легко выполнить, но, по крайней мере, на пути от среднего положения до верхнего упора ошибка должна быть минимальной. При максимальном повороте колеса, эта ошибка также может быть максимальной, потому что самые крутые повороты автомобиль проходит на малых скоростях и неточность в кинематике рулевой трапеции сказывается мало. На рис. 4 показана обычная подвеска переднего колеса на двух поперечных рычагах.

Рис. 4. Перемещение шарниров на рулевой тяге при движении колеса в процессе управления

Точки 1, 2 и 3 описывают окружности, в их центре S₁ должен быть другой шарнир.

Если нанести положение пальца рулевой тяги 1 на верхнем упоре и положение 3 — на нижнем упоре, то точки 1, 2, 3 задают центр S₁, в котором должен находиться подрессоренный шарнир. Тем самым определяется длина рулевой тяги. Если рулевые тяги имеют различную длину, геометрия кинематической схемы рулевого управления неточна. Поэтому в рулевую трапецию иногда вставляют промежуточную тягу, чтобы продольные тяги рулевого управления имели одинаковую длину. Однако это неминуемо приводит к увеличению количества шарниров и к опасности чрезмерного увеличения зазора в механизме рулевого управления при износах шарниров. При повороте налево правое колесо приводится через большее количество шарниров, и поэтому оно в большей мере склонно к рысканью и износу шин.

Шаровые шарниры системы рулевого управления имеют обойму, состоящую из двух половин, поджимаемых друг к другу пружиной. Тем самым обеспечивается автоматическая компенсация зазоров, которые образуются при износе элементов шарнира.

На рис. 5 показаны несколько типов шарниров для систем рулевого управления и для подвески колес.

Рис. 5. Различные виды шарниров, не требующих смазки

Ложе шарового шарнира часто изготовляют из материала, обладающего смазочными свойствами, чтобы шарниры не требовали обслуживания. В этом случае очень важно обеспечить надежную защиту шарнира от проникновения пыли и грязи.

Особым примером кинематики рулевого управления служит подвеска колеса на двух рычагах (например, автомобиля Фольксваген, рис. 6).

Рис. 6. Примеры решения геометрии рулевого управления

Все точки колес в процессе колебаний описывают дугу вокруг центра шарнира рычагов равной длины. В этом случае и шарнир рулевой тяги описывает ту же окружность и правильная кинематика обеспечивается тогда, когда шарнир на подрессоренной части автомобиля расположен на прямой, перпендикулярно оси автомобиля и проходящей через центр этой окружности. В этом случае длины правой и левой рулевой тяг не должны быть строго одинаковыми.

Если переднее управляемое колесо установлено на качающейся полуоси, то шарнир S₁ на подрессоренной части автомобиля должен находиться на продолжении оси качающегося рычага, как показано на правой части рисунка.

Еще об устройстве, ремонте, обслуживании и эксплуатации автомототехники

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

Похожие материалы на сайте:
	Регулировка развала схождения колес
	Усилитель рулевого управления — принцип работы и устройство
	Замена ручного тормоза своими руками