Рульове управління сучасного автомобіля

Рульове керування призначене для зміни напрямку руху автомобіля за допомогою повороту передніх коліс. Розглянемо принцип роботи сучасних типів рульового управління машини.

Підсилювачі рульового управління

Більшість автомобілів оснащуються підсилювачами рульового управління - ЕУР і ГУР. Підсилювачі керма призначені для комфортного керування автомобілем, а також щоб зменшити зусилля на рульовому колесі і утримати машину після різкого маневру. Навіть у базовій комплектації автомобіль отримує підсилювач рульового управління.

Розглянемо принцип дії рейкового механізму з гідропідсилювачем. У корпусі - розподільний клапан з чутливим елементом - торсионом, пов'язаним з рульовим валом. Водій повертає кермо, торсіон, закручуючись, переміщує золотник. Той відкриває отвори олійних каналів, що йдуть до силового циліндра гідропідсилювача. Останній підштовхує рейку, знижуючи зусилля на кермі. Ледве водій перестає крутити штурвал, торсіон повертається у вихідне положення, а рідина перепускає назад в бачок.

Продуктивність насоса, що приводиться ременем від коленвала, повинна бути така, щоб при роботі мотора на холостому ходу водій міг крутити кермо без "закушування" зі швидкістю не менше 1,5 обороту в секунду. Надмірний тиск підбурює перепускний клапан.

Зробити управління комфортним при парковці і на швидкісній трасі допомагають кермові механізми із змінним передавальним відношенням. в центрі рейки зуби нарізані з маленьким кроком, на кінцях - крок більше. При незначних кутах повороту машина не так гостро реагує на дії кермом, що дуже важливо на великих швидкостях, зате, розвертаючись, крутити баранку доводиться менше.

сервотроніком

Додатковий комфорт і безпеку привнесли системи, що регулюють зусилля на кермі залежно від швидкості. Приклад - рульове керування "сервотроніком".

Уявімо, що водій повертає направо. Золотник відкриває шлях рідини до силового циліндра, що допомагає рейці повертати колеса. Одночасно масло через електромагнітний клапан починає надходити в камеру зворотної дії. Один з перепускних клапанів відкривається, виникає різниця тисків, і поршень, опускаючись, обмежує хід золотника. Тиск в силовому циліндрі гідропідсилювача падає, а зусилля на кермі, навпаки, зростає. Коли водій перестає крутити баранку - золотник і зворотний клапан закриваються.

При повороті вліво відкривається інший пропускний клапан, а поршень піднімається, знову коректуючи пересування золотника, тиск стравливается в іншій частині силового циліндра.

При парковці і русі черепашачим кроком (приблизно до 20 км / ч) електромагнітний клапан, що обмежує подачу рідини в камеру зворотної дії, закритий - кермо можна повернути одним пальцем. З ростом швидкості клапан поступово відкривається і зусилля на штурвали зростає.

Пристрій працює ефективно і надійно. Але гідравлічний насос забирає сили у двигуна, а значить, той з'їдає зайве паливо. Особливо небажаний такої "нахлібник" малопотужним моторам. Конструктори знайшли рішення: тиск робочої рідини нагнітає електричний насос. Блок управління отримує інформацію від датчиків обертання керма і швидкості автомобіля.

Виробники підрахували, що завдяки електрогідравлічним підсилювачів автомобіль економить близько 0,2 л / 100 км.

Активне рульове керування

Наступний крок - активне управління (Active Steering). Головна перевага - можливість змінювати передавальне відношення між кермом і колесами. На шляху від бублика до рульового механізму з гідропідсилювачем вбудована планетарна передача з електромотором.

Коли від'їжджаєте від тротуару, передавальне відношення мінімально, а кількість повних обертів керма не більше двох. З ростом швидкості машини управління стає менш чутливим, а варто вирватися на заміську трасу - електромотор, підкручуючи водило планетарного редуктора, збільшить передавальне відношення.

Активне рульове керування, співпрацюючи з іншими системами, здатне допомогти і в складних ситуаціях. Наприклад, машину занесло. Комп'ютер, опитавши датчики кута повороту керма і швидкості обертання коліс, включить електромотор. Той зменшить передавальне відношення, щоб водієві було легше утримати автомобіль на потрібній траєкторії. Активний кермо корисний і при екстреному гальмуванні з системою АБС. якщо зупинитися вчасно не вдається, буде простіше піти від зіткнення.

Ймовірно, незабаром системи активного рульового управління пропишуться на багатьох автомобілях, поки їм на зміну не прийде так зване управління по проводах.

Управління по дротах

І все-таки майбутнє не за хитрою механікою або гідравлікою, ускладненими електронікою. Гранди автомобілебудування працюють над системами без механічного зв'язку між кермом і колесами - управління по проводах. Обертання керма відстежує спеціальний датчик. Електронний блок, одержуючи інформацію про швидкість, бічних і вертикальних прискорень, посилає сигнал на актуатори - електромотори, що повертають колеса.

Переваги очевидні. У критичній ситуації автомобіль зможе самостійно (швидше за людину!) Повернути колеса на потрібний кут. Припустимо, системі стабілізації не вдалося запобігти заносу, і машина закрутилася на обледенілому шосе. Швидкодіюча електроніка, опитавши датчики, поверне кермо на скільки потрібно, і пригальмує одне або кілька коліс.

Першою в світі серійною моделлю з рульовим управлінням «по дротах» став Infiniti Q50. У даної машини в штатних режимах руху немає жорсткого зв'язку між бубликом і керованими колесами. А на випадок несправності електроніки передбачена аварійна кулачкова муфта, вбудована в розріз рульового вала.

Самостійність автомобіля набагато спростить життя водієві: наприклад, комп'ютер спритно припаркується. А коли машини навчать добре "бачити", вони зможуть об'їжджати перешкоди.

Такі системи вигідні: протягнути дроти простіше, ніж вал з шарнірами. Рульова трапеція отримує відставку - різні кути повороту коліс задають електромотори. З точки зору пасивної безпеки така конструкція краще. А потім, дивись, звичний кермо замінить багатофункціональний джойстик.