Рулевое управление современного автомобиля
Расскажем как работают современные типы рулевого управления автомобиля. Какие бывают, что такое активное рулевое управление и управление рулём машины по проводам.
Типы рулевого механизма
Самые распространенный на легковых автомобилях считается
тип рулевого механизма - «шестерня-рейка» или реечный. Он легче и технологичнее, идеально подходит для переднеприводной компоновки машины и
подвески McPherson, обеспечивая большую легкость и точность управления.
Рулевой механизм представляет собой расположенную горизонтально трубу, в которой перемещается рулевая рейка - стержень с нарезанными с одной стороны зубьями. Руль соединяется с рейкой при помощи карданных шарниров и ведущей шестерни. Вращательное движение руля приводит к перемещению рейки, которая через тяги поворачивает управляемые колёса.
Для удобства водителя на современных машинах применяются различные
усилители рулевого управления - ЭУР и ГУР. Усилители руля предназначены для комфортного управления автомобилем, чтобы уменьшить усилие на рулевом колесе и удержать машину после резкого маневра.
Преимущество рулевого усилителя - облегчение работы рук при парковке, когда приходится совершать много оборотов баранки при максимальном усилии. Но усилитель обладает еще одним полезным свойством - он ослабляет передачу на руль ударов от неровностей дороги.
Недостатки -
нехватка реактивного усилия на руле. Виноват усилитель руля - он слишком активно помогает водителю, убирая часть возвращающего усилия, которая обеспечивает «чувство автомобиля».
Еще одна проблема - чтобы на маленькой скорости руль был легким, а на ходу становился упругим и информативным. Для этих целей используется рейка с переменным профилем: в около нулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что помогает изменить передаточное отношение.
Дополнительный комфорт и безопасность привнесли системы, регулирующие усилие на руле в зависимости от скорости.
Активное рулевое управление
Главное преимущество - возможность изменять передаточное отношение между рулем и колесами авто. На пути от баранки к рулевому механизму с гидроусилителем встроена планетарная передача с электромотором.
Когда отъезжаете от тротуара, передаточное отношение минимально, а количество полных оборотов руля не более двух. С ростом скорости машины управление становится менее чувствительным, а стоит выехать на загородную трассу - электромотор, подкручивая водило планетарного редуктора, увеличит передаточное отношение.
Активное рулевое управление способно помочь в сложных ситуациях. Например, машину занесло. Компьютер, опросив датчики угла поворота руля и скорости вращения колес, включит электромотор. Тот уменьшит передаточное отношение, чтобы водителю было легче удержать автомобиль на нужной траектории. Активный руль полезен при экстренном торможении с
системой АБС: если остановиться вовремя не удается, будет проще уйти от столкновения.
Вероятно, системы активного рулевого управления пропишутся на многих автомобилях, пока на смену не придет так называемое управление авто по проводам.
Управление по проводам
Инженеры работают над системами без механической связи между рулем и колесами - управление по проводам. Вращение руля отслеживает специальный датчик. Электронный блок, получая информацию о скорости, боковых и вертикальных ускорениях, посылает сигнал на актуаторы - электромоторы, поворачивающие колеса.
Преимущества очевидны. В критической ситуации
автомобиль сможет самостоятельно (быстрее человека) повернуть колеса на нужный угол. Допустим, системе стабилизации не удалось предотвратить занос, и машина закрутилась. Быстродействующая электроника, опросив датчики, повернет руль на сколько нужно, и притормозит одно или пару колес.
Первой в мире серийной моделью с рулевым управлением «по проводам» стал Infiniti Q50. У данной машины в штатных режимах движения нет жесткой связи между баранкой и управляемыми колесами. А на случай неисправности электроники предусмотрена аварийная кулачковая муфта, встроенная в разрез рулевого вала.
Самостоятельность автомобиля упростит жизнь водителю: например,
компьютер ловко припаркуется. А когда машины научат хорошо «видеть», то смогут объезжать препятствия.
Протянуть провода проще, чем вал с шарнирами. Рулевая трапеция получает отставку - разные углы поворота колес задают электромоторы. С точки зрения пассивной безопасности такая конструкция лучше.