Классификация рулевых управлений и требования к ним

Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля.

Рулевые управления колесных машин подразделяются по следующим основным классификационным признакам:

по способу поворота:

• управляемыми колесами
• управляемой осью
• складыванием звеньев
• бортовым поворотом (принудительным вращением ведущих колес одного борта с иной угловой скоростью, чем ведущих колес другого борта)

расположению места водителя:

• правое — при левостороннем движении
• левое — при правостороннем движении

Кроме того, для получившего наибольшее применение на автомобилях рулевого управления с управляемыми колесами (оно состоит из рулевого колеса, рулевого механизма, рулевого привода, а также часто и усилителя) выделяют классификацию рулевых механизмов и рулевых приводов.

Классификация рулевых механизмов:

по типу передачи:

• механический
• гидравлический (рулевой механизм или рулевое управление)

передаточному числу:

• изменяемое
• неизменяемое
• обратимости
• обратимый
• на пределе обратимости

Классификация рулевых приводов (рулевых трапеций):

по расположению:

• передняя — перед осью
• задняя — за осью

в зависимости от типа подвески:

• цельная (при зависимой подвеске)
• разрезная (при независимой подвеске)

Рис. Схемы типовых способов поворота колесных машин:
а, б — управляемыми колесами; в — управляемой осью; г — складыванием звеньев; д — бортовой поворот; 0ш — ось шкворня; Оип — центр поворота. Оим — центр масс

Основные требования к рулевому управлению следующие:

• обеспечение высокой маневренности автомобиля;
• удобство и легкость управления, в том числе минимальная передача толчков ог дороги на рулевое колесо;
• соответствие радиуса поворота управляющему воздействию водителя;
• высокая надежность;
• минимальное боковое скольжение колес при повороте автомобиля;
• стабилизация повернутых управляемых колес;
• минимальные вибрации, в том числе отсутствие автоколебаний управляемых колес;
• кинематическая согласованность с подвеской.

Кроме того, к рулевым управлениям, как и к остальным механизмам и системам автомобиля, предъявляют также общие требования:

• обеспечение минимальных размеров и массы, высокая надежность (здесь она выделена отдельным пунктом, поскольку из механизмов и систем автомобиля рулевое управление и тормозное управление прежде всего влияют на безопасность движения);
• минимальное обслуживание;
• технологичность.

Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к рулевым управлениям с управляемыми колесами.

Высокая маневренность (малый радиус поворота и малая ширина коридора) обеспечивается в основном уменьшением базы и увеличением угла поворота управляемых колес. Обычно минимальный радиус поворота легковых автомобилей составляет 4,5… 5,5 м, грузовых — 8… 12 м. Маневренность существенно улучшается, если, кроме передних управляемых колес, используются сше и задние управляемые колеса.

Удобство и легкость управления, как и для любого органа управления, определяются обычно удобным расположением органа управления (рулевого колеса), величиной его полного хода (который не должен превышать 5 оборотов от одного до другого крайнего положения), невысокими значениями усилия, необходимого для перемещения рулевого колеса. Обычно считается, что его усилие не должно превышать 100 Н для легковых автомобилей и 250 Н для грузовых. Удобство расположения определяется в частности соответствием расположения плоскости рулевого колеса посадке водителя.

Соответствие радиуса поворота управляющему воздействию водителя обеспечивается в основном использованием жесткой кинематической связи между управляемыми колесами и рулевым колесом. Кроме того, суммарный люфт рулевого колеса должен находиться в заданных минимальных значениях. При этом управляющее воздействие водителя не должно вызывать боковых скольжений управляемых и неуправляемых колес.

Высокая надежность рулевого управления обеспечивается в основном достаточно большими запасами по напряжениям в деталях рулевого управления. Применение дублирующих систем в рулевом управлении, как и в тормозном управлении, пока не представляется возможным.

Минимальное боковое скольжение колес при повороте автомобиля обеспечивается в основном применением рулевых трапеций в приводе управляемых колес, а при трех и более осях, кроме того, расположением осей, обеспечивающим минимальное боковое скольжение. Меньшая высота профиля и более широкий протектор шины уменьшают углы увода наружных колес при движении на повороте.

Стабилизация повернутых управляемых колес обеспечивается в основном при малых скоростях движения применением поперечного наклона оси шкворня, а при больших скоростях движения — упругостью шин и продольным наклоном оси шкворня.