Рульове керування

Рульове керування, що включає рульовий механізм, рульовий привод, а в деяких автомобілів - рульовий підсилювач, є пристроєм, який у значній мірі забезпечує безпеку руху, внаслідок чого до нього пред'являються високі вимоги:

- можливо менше значення мінімального радіуса повороту для забезпечення гарної маневреності автомобіля;

- мале зусилля на рульовому колесі, яке забезпечує легкість керування;

- силове і кінематичне слідкуюча дія, тобто пропорційність між зусиллям на рульовому колесі і моментом опору повороту керованих коліс і задана відповідність між кутом повороту рульового колеса й кутом повороту керованих коліс;

- мінімальне бічне ковзання коліс при повороті;

- мінімальна передача поштовхів на рульове колесо від удару керованих коліс об нерівності дороги;

- оптимальна пружна характеристика рульового керування, що визначає його чутливість і виключає можливість виникнення автоколивань керованих коліс;

- кінематична погодженість елементів рульового керування з підвіскою для виключення мимовільного повороту керованих коліс при деформації пружних елементів;

- мінімальний вплив на стабілізацію керованих коліс;

- підвищена надійність, тому що вихід з ладу рульового керування приводить до аварії.

На більшості автомобілів зміну напряму руху здійснюють поворотом керованих коліс відносно подовжньої осі симетрії. Керованими є, як правило, передні колеса, хоча у деяких автомобілів і напівпричепів задні колеса також можуть бути керованими. Крім цього способу, поворот транспортного засобу можна здійснювати за допомогою примусового складання двох його шарнірно зв'язаних ланок. Таке керування має, наприклад, автопоїзд МоАЗ-6401 або колісний трактор " Кировец-701". Відомий також метод зміни напряму руху за допомогою гальмування коліс одного борта або їх обертання у бік, протилежний руху, але таке керування використовують дуже рідко і лише на багатовісних спеціальних автомобілях.

Унаслідок повороту керованих коліс вектор швидкості кожного з них, паралельний подовжній осі автомобіля, перестає збігатися з площиною обертання коліс. Тому в контакті коліс з дорогою виникають бічні сили, перпендикулярні площині обертання кожного колеса. Ці бічні сили змушують керовані колеса й автомобіль у цілому відхилятися від прямолінійного руху і здійснювати поворот.

На рис. 6.18, а наведена схема руху автомобіля по дузі кола при повернених передніх керованих колесах. Цей рух відбувається навколо центра повороту О, який розташований у точці перетину продовження осі задніх коліс і осей обох передніх керованих коліс. Усі колеса повинні котитися по концентричних дугах без бічного ковзання. Для цього керовані колеса необхідно повернути на різні кути, причому кут θ _в повороту внутрішнього відносно центра повороту колеса має бути більшим кута θ _н повороту зовнішнього колеса.

Залежність між цими кутами визначається за формулою:

ctg θ _н = ctg θ _в + B/L,

де В - відстань між осями повороту цапф керованих коліс;

L - база автомобіля.

Здатність автомобіля розвертатися на заданій площі характеризується мінімальним радіусом повороту, що визначається як:

R_{н min} = L / sinθ _{н max}

де θ _{н max} - максимальний кут повороту зовнішнього керованого колеса.

Мінімальний радіус повороту є обов'язковим параметром технічної характеристики автомобіля. Чим меншим є цей радіус, тим менша ширина проїзної частини дороги потрібна для повороту (розвороту) автомобіля. У більшості автомобілів θ _нтахє небагато більшим 30°, а мінімальний радіус повороту приблизно удвічі більший, ніж база автомобіля.

Для зменшення мінімального радіуса повороту автомобілів підвищеної і високої прохідності граничний кут повороту керованих коліс підвищують до 40-45°. При однакових значеннях максимальних кутів повороту керованих коліс автомобіль з більшою базою буде мати більший радіус повороту.

На деяких спеціальних автомобілях для поліпшення здатності до поворотів керованими виготовляють як передні, так і задні колеса (рис. 6.18, б).

У цьому випадку:

R_пmin=L/(2sinθ _нтах)

Тобто при тій самій базі і граничних кутах повороту мінімальний радіус повороту зменшується удвічі.

Здатність автомобіля до поворотів характеризується також габаритним коридором - шириною смуги, у яку вписується автомобіль, що робить поворот з мінімальним радіусом. На рис. 6.18, в показана ширина габаритного коридору В _г для тривісного автомобіля.

Наведені схеми повороту автомобілів були розглянуті за умови жорстких коліс і опорної поверхні. Пневматичні шини додають колесам еластичності, що суттєво змінює картину повороту.

Рульове (кермове) керування забезпечує необхідний напрямок руху автомобіля шляхом повороту його керованих коліс на задані кути. Рульове керування має рульовий привод, рульовий механізм. До системи рульового керування може також належати підсилювач.