Рульовий привод

Рульовий привод передає силу від рульового механізму до керованих коліс автомобіля і забезпечує їх поворот на задані кути. Основу рульового приводу складають поворотні важелі і рульові тяги. Ці деталі з'єднані у формі трапеції.

Основою трапеції є балка переднього моста автомобіля (рис. 6.19, а), а боковими її сторонами є лівий і правий поворотні важелі 5. Вершину трапеції утворює поперечна тяга 6, яка шарнірно з'єднана з поворотними важелями. До поворотних важелів 5 жорстко прикріплені цапфи 4 керованих коліс.

Поворотна цапфа одного з керованих коліс (найчастіше лівого) з'єднана з ще одним важелем 7, який має кінематичний зв'язок з рульовим механізмом 1 через поздовжню тягу 8 і сошку 9. Отже, при повертанні рульового колеса 3 рульовий вал 2 з черв'яком 1 викликає повертання сошки 9 і переміщення поздовжньої тяги, що, у свою чергу, спричиняє поворот лівого і зв'язаного з ним правого коліс.

Якщо підвіска керованих коліс автомобіля незалежна, поперечна рульова тяга привода складається з трьох частин (рис. 6.19, б) - середньої 4 і двох бокових 3 і 6, з'єднаних між собою беззазорними шарнірами. Сошка 5 рульового механізму (на рис. 6.19, б він не показаний) кріпиться безпосередньо до внутрішнього кінця лівої бокової тяги. Права бокова тяга шарнірно з'єднана з рульовою сошкою 1.

Зовнішні сили, що діють на автомобіль, відхиляють керовані колеса від положення, що відповідає прямолінійному руху. Щоб не допустити повороту коліс під дією випадкових сил (поштовхів від наїзду на нерівності дороги, поривів вітру і т. п.), керовані колеса повинні мати здатність зберігати своє положення, що відповідає прямолінійному рухові, і мимоволі повертатися до нього після повороту без допомоги водія. Така поведінка керованих коліс називається стабілізацією.

Стабілізація забезпечується нахилом шворня (осі повороту) у поперечній і подовжній площинах, а також створюється при коченні керованих коліс завдяки пружним властивостям пневматичних шин.

Поперечний нахил шворня (осі повороту колеса) створює так звану вагову або статичну стабілізацію керованих коліс. Як видно зі схеми (рис. 6.20, а), площа контакту з дорогою керованого колеса при повороті останнього на 180° завдяки нахилу шворня убік на кут а опускається „під дорогу" на відстань h. У дійсності поворот колеса, що спирається на жорстку опорну поверхню, викликає відповідний підйом передньої частини автомобіля і якщо відпустити рульове колесо, то складова вертикальної реакції опорної поверхні на плечі с створює стабілізуючий момент, що повертає кероване колесо у попереднє положення, що відповідає прямолінійному руху. При цьому передня частина автомобіля опускається донизу.

При збільшенні ваги, що припадає на керовану вісь, або кута поперечного нахилу шворня (осі повороту), стабілізуючий момент зростає. Кут нахилу шворня (осі повороту) убік на більшості автомобілів становить 6-10°. При цьому важливо зазначити, що швидкість руху автомобіля або зміни якості дороги, чи деформація шин на величину вагового стабілізуючого моменту не впливають.

Подовжній нахил шворня (осі повороту колеса) створює так звану швидкісну або динамічну стабілізацію керованих коліс. Кут у подовжнього нахилу шкворня (осі повороту) звичайно вибирають таким, при якому нижній кінець шворня зміщений уперед щодо вертикалі (рис. 6.20, б). Унаслідок цього точка перетину продовження осі повороту колеса з дорогою виявляється розташованою перед центром контактної площадки шини.

Під час руху автомобіля на повороті виникає відцентрова сила Р _ц (рис. 6.20, в), яка прагне зрушити автомобіль від центра повороту. Цьому перешкоджають реакції дороги R_v R₂, R₃ і R₄ прикладені в центрі контактних площадок коліс і спрямовані до центра повороту. Реакції R₁ і R₂, діючи на плечі а, створеному в результаті нахилу шворня назад, прагнуть повернути керовані колеса в положення, що відповідає прямолінійному руху.

Величина динамічного стабілізуючого моменту пропорційна квадрату швидкості і тому її називають швидкісним стабілізуючим моментом. Кут у нахилу шворня (осі повороту) у подовжній площині дорівнює звичайно 1-3, 5°.

Значною мірою динамічний стабілізуючий момент зв'язаний також з величиною радіальної деформації шин. Реакції дороги, що діють у контактній площадці шини, протидіють повороту колеса і під час руху створюють додатковий динамічний стабілізуючий момент. Величина цього моменту залежить не тільки від еластичності шин, а й від деформації опорної поверхні.

У вантажних автомобілів, обладнаних, в основному, більш жорсткими шинами, ця частина динамічного стабілізуючого моменту невелика. У легкових автомобілів з високоеластичними шинами цей момент значно більший, що призводить іноді до надмірної стабілізації керованих коліс, утруднюючи роботу водія. Тому для зменшення стабілізуючого моменту у більшості сучасних легкових автомобілів нахилу шворня (осі повороту) у подовжній площині не роблять зовсім.